World Meteorological Organization - Innovative Hydrology · World Meteorological Organization WMO-No. 168 GUIDE TO HYDROLOGICAL PRACTICES DATA ACQUISITION AND PROCESSING, ANALYSIS,

W o r l d M e t e o r o l o g i c a l O r g a n i z a t i o n

WMO-No. 168

GUIDETO HYDROLOGICAL PRACTICES

DATA ACQUISITION AND PROCESSING,ANALYSIS, FORECASTING AND

OTHER APPLICATIONS

Fifth edition1994

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Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxix

PART A — GENERAL

CHAPTER 1 — INTRODUCTION TO THE GUIDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Scope of the Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Plan and content of the Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Cross-reference between the Guide and the HOMS Reference

Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

CHAPTER 2 — WATER-RELATED ACTIVITIES OF WMO . . . . . . . . . . . . 52.1 General overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1.1 Purpose and scope of water-related activities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1.2 Programme organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1.3 Programme implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.1.4 Human-resources development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.5 Technical cooperation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2 International databases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2.1 Hydrological Information Referral Service (INFOHYDRO) . . . . . . . . 112.2.2 Global Runoff Data Centre (GRDC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.2.3 World Climate Data Information Referral Service (INFOCLIMA) . . 132.3 The Hydrological Operational Multipurpose System (HOMS). . . . . . . 142.3.1 Structure of HOMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.3.2 Organization and operation of HOMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.4 Training in hydrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

CHAPTER 3 — HYDROLOGICAL SERVICES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.1 Functions of Hydrological Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.1.1 Uses of hydrological information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.1.2 Functions and responsibilities of a Hydrological Service . . . . . . . . . . . . 243.1.3 Types of data required . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.1.4 Real-time forecasting of extremes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2 Organization of Hydrological and Meteorological Services . . . . . . . . . 29References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

CONTENTS

CHAPTER 4 — HYDROLOGICAL STANDARDS AND REGULATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.1 Units and symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2 Recommended practices and procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3 Accuracy of hydrological measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484.3.1 Basic principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484.3.2 Definitions of terms related to accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484.3.3 Types of error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524.3.4 Sources of errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524.3.5 Secondary errors of measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.3.6 Characterization of instruments and methods of observation . . . . . . . . 544.3.7 Recommended accuracy of hydrological measurements . . . . . . . . . . . . . 554.4 Hydrological codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554.4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554.4.2 Code forms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574.4.3 Hydrological observing station identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574.4.4 BUFR and GRIB codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

CHAPTER 5 — INTERNATIONAL ORGANIZATIONS INVOLVED WITH HYDROLOGY AND WATER RESOURCES . . . . 59

5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.2 Intergovernmental organizations (IGOs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.3 Nature and interrelationship of the activities of the UN organizations

in water-resources development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.4 Arrangements for inter-organizational cooperation at the global,

regional, and sectoral levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725.5 Non-governmental organizations (NGOs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725.6 Institutionalized cooperation in international river and lake basins . . . 82References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

PART B — HYDROLOGICAL INSTRUMENTS AND METHODS OF OBSERVATION AND ESTIMATION

CHAPTER 6 — OVERVIEW OF HYDROLOGICAL INSTRUMENTS AND METHODS OF OBSERVATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

6.1 The hydrological cycle as the subject of observation . . . . . . . . . . . . . . . . 836.2 Emerging technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866.2.1 Remote sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866.2.2 Micro-electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866.2.3 Microprocessors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 876.2.4 Multi-parameter data loggers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

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CHAPTER 7 — PRECIPITATION MEASUREMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917.1 General requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917.2 Gauge location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917.3 Non-recording gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 947.3.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 947.3.2 Standard gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 947.3.3 Storage gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 947.3.4 Methods of measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 957.3.5 Errors and accuracy of readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 967.3.6 Correction of systematic errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 967.4 Recording gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1007.4.1 Weighing type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1007.4.2 Float type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1027.4.3 Tipping-bucket type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1037.4.4 Rainfall-intensity recorder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1047.4.5 Methods of recording . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1047.5 Snowfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1047.5.1 Depth of snowfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1047.5.2 Water equivalent of snowfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1057.6 Observation of rainfall by radar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1057.6.1 Uses of radar in hydrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1057.6.2 The radar-rainfall equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1067.6.3 Factors affecting measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.6.3.1 Precipitation type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.6.3.2 Beam width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.6.3.3 Refraction of beam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.6.3.4 Atmospheric attenuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1087.6.3.5 Range attenuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097.6.4 Methods and procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097.6.4.1 Photographic methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097.6.4.2 Manual techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097.6.4.3 Automatic techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107.6.5 Doppler radar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107.7 Observations by satellite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1117.8 Dew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1127.9 Sampling for precipitation quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137.9.1 Sample collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137.9.1.1 Rain collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137.9.1.2 Snow collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147.9.1.3 Dry deposition collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

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CHAPTER 8 — SNOW COVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178.2 Snow courses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178.2.1 Points of measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1188.2.2 Snow-sampling equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1188.2.3 Snow-sampling procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1218.2.4 Accuracy of measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1218.3 Depth and extent of snow cover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1228.3.1 Measurement with graduated snow stakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1228.3.2 Measurement with snow tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1228.3.3 Measurement by photogrammetric methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1228.4 Radioisotope snow gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1238.4.1 Vertical radioisotope snow gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1238.4.2 Horizontal radioisotope snow gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1248.5 Snow pillows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1258.6 Natural gamma radiation surveys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1258.6.1 Aerial gamma surveys of snow cover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1258.6.2 Ground surveys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1268.7 Measurement of water equivalent by cosmic radiation . . . . . . . . . . . . . . 127References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

CHAPTER 9 — EVAPORATION AND EVAPOTRANSPIRATION . . . . . 1299.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1299.2 Pan evaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1299.3 Soil evaporimeters and lysimeters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1319.4 Snow evaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1329.5 Indirect methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1329.5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1329.5.2 Solar radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1329.5.3 Long-wave radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1339.5.4 Air temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1339.5.5 Water-surface temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1349.5.6 Humidity or vapour pressure of the air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1349.5.7 Wind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1359.5.8 Integrating devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

CHAPTER 10 — WATER LEVELS OF RIVERS, LAKES, AND RESERVOIRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

10.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13710.2 Gauges for measurement of stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13710.2.1 Non-recording gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

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10.2.2 Recording gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13710.3 Procedures for measurement of stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13810.3.1 Establishment of gauge datum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13810.3.2 Recording gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13810.3.3 Winter operation of recording gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13910.4 Frequency of stage measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

CHAPTER 11 — DISCHARGE MEASUREMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14111.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14111.2 Measurement of discharge by current meters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14111.2.1 Selection of sites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14211.2.2 Measurement of cross-sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14211.2.3 Measurement of velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14411.2.3.1 Meters for measurement of velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14411.2.3.2 Measurement of velocity using the current meter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14411.2.3.3 Determination of mean velocity in a vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14411.2.4 Computations of discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14611.2.5 Measurement of discharge under ice cover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14711.2.5.1 Selection of site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14711.2.5.2 Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14811.2.5.3 Discharge measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14911.2.5.4 Computation of discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14911.2.6 Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14911.3 Measurement of discharge by the float method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15011.3.1 Selection of sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15011.3.2 Floats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15011.3.3 Measuring procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15011.3.4 Computation of velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15011.3.5 Computation of discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15111.4 Measurement of discharge by dilution methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15111.4.1 General requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15111.4.2 Selection of site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15211.4.3 Tracers and detection equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15211.4.4 Computation of discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15311.5 Measurement of corresponding stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15311.6 Computations of discharge by indirect methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15411.6.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15411.6.2 Field survey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15411.6.3 Slope-area measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15511.6.4 Measurement of flow through culverts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15511.6.5 Measurement of flow through width contractions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

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11.6.6 Measurement of flow over dams and highway embankments . . . . . . . . 15511.7 Measurement of discharge under difficult conditions . . . . . . . . . . . . . . . . 15611.7.1 Unstable channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15611.7.2 Mountain streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15711.7.3 Measurement of unsteady flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15711.7.3.1 Measurement of discharge during floods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15711.7.3.2 Measurement of discharge in tidal reaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15811.7.4 Weed growth in stream channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16111.8 Non-traditional methods of stream gauging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16111.8.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16111.8.2 Moving boat method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16211.8.3 Ultrasonic ( acoustic ) method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16211.8.4 Electromagnetic method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

CHAPTER 12 — STREAM GAUGING STATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16712.1 Purpose of stream gauging stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16712.2 Selection of sites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16712.3 Stage-discharge controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16812.4 Measuring structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16912.4.1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16912.4.2 Selection of structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16912.4.3 Measurement of head . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17012.4.4 Operation of measuring structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17012.5 Stage-discharge relationships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17012.5.1 Stability of stage-discharge relationships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17112.5.2 Frequency of discharge measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

CHAPTER 13 — SEDIMENT DISCHARGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17513.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17513.2 Selection of site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17513.3 Measurement of suspended-sediment discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17513.3.1 Sampling instruments and in situ gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17613.3.2 Measurement procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17613.3.3 Determination of sediment concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17713.3.4 Computation of suspended-sediment discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17713.3.5 Continuous record of suspended-sediment discharge . . . . . . . . . . . . . . . . 17813.4 Measurement of bed-material discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17813.4.1 Instrumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17813.4.2 Measurement procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18013.4.3 Computation of bed-material discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

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13.4.4 Continuous record of bed-material discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

CHAPTER 14 — ICE ON RIVERS, LAKES AND RESERVOIRS . . . . . . . . 18314.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18314.2 Elements of ice regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18314.3 Methods of observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18314.4 Times and frequency of observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18414.5 Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

CHAPTER 15 — SOIL-MOISTURE MEASUREMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18515.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18515.2 Gravimetric method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18515.2.1 Sample collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18615.2.2 Description of samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18715.2.2.1 Auger samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18715.2.2.2 Tube or core-barrel samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18715.2.3 Laboratory procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18815.3 Electrical-resistance method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18815.4 Neutron method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18815.4.1 Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18915.4.2 Access tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18915.4.3 Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18915.4.4 Measurements and accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19015.5 Gamma-ray attenuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19015.6 Dielectric methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19115.6.1 Time domain reflectometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19115.6.2 Capacitance method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19215.7 Remote sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19215.8 Tensiometric method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

CHAPTER 16 — GROUNDWATER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19716.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19716.2 Installation of observation wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19816.3 Testing of observation wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20516.4 Sealing and filling of abandoned wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20516.5 Instruments and methods of observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20616.5.1 Manually-operated instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20616.5.2 Automatic recording instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20816.5.3 Water samplers for unpumped wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

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16.5.4 Salinity and temperature loggers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21216.6 Groundwater quality monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

CHAPTER 17 — WATER QUALITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21517.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21517.2 Sampling methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21517.2.1 Types of water samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21517.2.1.1 Grab samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21517.2.1.2 Composite samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21517.2.2 Collecting a representative water sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21617.2.3 Field sampling equipment and techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21617.2.3.1 Grab samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21617.2.3.2 Dissolved-oxygen sampler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21917.2.3.3 Automatic samplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21917.2.3.4 Sampling procedures as influenced by station location and season . . . 22017.3 Preparation for field trips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22117.3.1 General preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22117.3.2 Selection of sample volumes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22117.3.3 Checklist prior to field trip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22217.4 Field filtration and preservation procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22217.4.1 Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22217.4.2 Preservation techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22317.4.2.1 Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22317.4.2.2 Chemical addition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22417.4.2.3 Freezing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22417.4.2.4 Refrigeration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22417.4.2.5 Practical aspects of preservation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22417.5 Field measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22517.5.1 Automatic monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22517.5.2 Field-measured parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22517.5.2.1 pH measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22517.5.2.2 Conductivity measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22617.5.2.3 Dissolved-oxygen measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22717.5.2.4 Temperature measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22817.5.2.5 Turbidity measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22917.5.2.6 Colour measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22917.5.2.7 Transparency measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23017.5.2.8 General summary of field procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23017.6 Radioactivity measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23017.6.1 Sources of radioactivity in water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23017.6.2 Collection and preservation of samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

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17.7 Sampling for biological analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23217.7.1 Microbiological analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23217.7.2 Macrobiota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23217.8 Biochemical oxygen demand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23317.8.1 Methods of measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23617.8.2 Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

CHAPTER 18 — SAFETY CONSIDERATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23918.1 General practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23918.2 Safety at recording stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23918.2.1 Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23918.2.2 Platforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23918.2.3 Wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23918.3 Safety precautions when working from bridges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24018.3.1 Traffic hazard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24018.3.2 Hazards from suspended equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24018.4 Safety precautions while wading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24118.4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24118.4.2 Assessing the situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24118.4.3 Wearing of lifejackets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24118.4.4 Safety lines and taglines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24118.4.5 Wading technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24118.4.6 Mishap technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24118.4.7 Responsibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24218.5 Safety precautions while working from boats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24218.5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24218.5.2 Lifejackets and safety equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24218.5.3 Use of taglines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24218.5.4 Use of dinghies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24318.6 Safety precautions when working from cableways . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24318.7 Safety precautions when handling equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24418.7.1 Surveying . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24418.7.2 Chainsaws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24418.7.3 Electrical equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24418.7.4 Power tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24418.7.5 Protective clothing and safety equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24518.7.6 Radioactive equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24518.7.7 Safety aspects of groundwater monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24518.8 Safety precautions when handling chemicals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24518.9 Special precautions for cold conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24618.9.1 Hypothermia (exposure) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

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18.9.2 Frostbite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24718.9.3 Working on ice-covered lakes and streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24718.9.4 Working in mountainous areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24818.9.5 Cold-water survival . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24818.10 Special precautions for hot conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24918.10.1 Heat stroke (hyperthermia) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24918.10.2 Sunburn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24918.11 Travel and transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24918.11.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24918.11.2 Helicopters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25018.11.3 Motor vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25018.12 Survival kits and rations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25018.13 Other hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

PART C — COLLECTION, PROCESSING AND DISSEMINATION OF HYDROLOGICAL DATA

CHAPTER 19 — THE ROLE OF HYDROLOGICAL DATA IN ANINFORMATION SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

19.1 Information systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25319.2 Computer technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25519.3 Staff and training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

CHAPTER 20 — DESIGN AND EVALUATION OF HYDROLOGICALNETWORKS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

20.1 General concepts of network design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25920.1.1 Definition of network design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26020.1.2 Surrogate approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26220.1.3 The basic network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26220.1.3.1 The minimum network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26320.1.3.2 Expanding the information base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26320.1.4 Integrated network design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26420.1.4.1 Stations for operational purposes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26520.1.4.2 Bench-mark stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26520.1.4.3 Representative basins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26520.1.5 Conducting a network analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26620.2 Density of stations for a minimum network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26820.2.1 Minimum densities for climatological stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26920.2.1.1 Precipitation stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26920.2.1.2 Snow surveys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

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20.2.1.3 Evaporation stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27120.2.2 Minimum densities for hydrometric stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27220.2.2.1 Streamflow stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27220.2.2.2 River stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27420.2.2.3 Lake and reservoir stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27420.2.2.4 Sediment discharge and sedimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27420.2.2.5 Water quality stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27420.2.2.6 Water temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27520.2.2.7 Ice cover on rivers and lakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27620.3 Groundwater observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27620.4 Specific requirements for water quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27820.4.1 Water quality parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27820.4.2 Surface-water quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28020.4.3 Precipitation quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28420.4.4 Sediment quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28520.4.5 Groundwater quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

CHAPTER 21 — COLLECTION OF DATA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28921.1 Site selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28921.2 Station identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28921.2.1 Identification of data-collection sites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28921.2.2 Descriptive information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29321.2.2.1 Station description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29321.2.2.2 Detailed sketch of station location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29621.2.2.3 Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29621.2.2.4 Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29721.2.2.5 Narrative description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29721.3 Frequency and timing of station visits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29821.3.1 Manual stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29821.3.2 Recording stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29921.4 Maintenance of collection sites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29921.5 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30021.5.1 Manual stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30021.5.2 Recording stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30321.5.3 Real-time reporting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30321.5.4 Additional instructions for observers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30421.6 Transmission systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30521.6.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30521.6.2 Transmission links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30621.6.3 Factors affecting the choice of transmission systems . . . . . . . . . . . . . . . . 30621.7 Water quality monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

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21.7.1 Station identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30721.7.2 Field sheets for water quality monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30721.7.3 Transportation of water quality samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30821.7.4 Field quality assurance in water quality monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . 31121.8 Special data collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31121.8.1 Requirement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31121.8.2 Bucket surveys of storm rainfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31121.8.3 Weather-radar and satellite data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31121.8.4 Extreme river stages and discharges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

CHAPTER 22 — DATA REVIEW AND CODING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31522.1 Quality control and error detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31522.1.1 Inspection of stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31522.1.2 Preliminary checking of data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31622.1.3 Error detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31722.1.4 Results of quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31822.2 Validation procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31922.2.1 General procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31922.2.2 Combined techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32022.2.3 Specific validation procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32522.2.3.1 Climatological data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32522.2.3.2 Rainfall data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32522.2.3.3 Snow and ice data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32622.2.3.4 Water level data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32622.2.3.5 River-gauging data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32922.2.3.6 Water quality data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32922.2.3.7 Sediment data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33122.2.4 Missing data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33122.3 Coding data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33222.3.1 Location codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33322.3.2 Variable (parameter) codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33322.3.3 Data-qualification codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33322.3.4 Missing data codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33922.3.5 Transmission codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

CHAPTER 23 — PRIMARY DATA PROCESSING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34123.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34123.2 Data entry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34323.2.1 Key stroking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34323.2.2 Processing of charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

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23.2.3 Manual stations using telemetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34623.2.4 Automatic station data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34723.2.4.1 Paper-tape and cassette recorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34823.2.4.2 Solid-state memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34923.3 Processing procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34923.3.1 General primary processing procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34923.3.2 Specific primary processing procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35223.3.2.1 Climatological data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35223.3.2.2 Evaporation and evapotranspiration observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35323.3.2.3 Precipitation data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35423.3.2.4 Streamflow data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35423.3.2.5 Water quality data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

CHAPTER 24 — DATA STORAGE AND RETRIEVAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36124.1 Archiving of original data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36124.2 Management and storage of processed data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36124.2.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36124.2.2 Controlling data flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36224.2.3 Updating procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36324.2.4 Compression and accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36524.2.5 Physical-file organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36624.2.6 Logical-file organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36724.2.7 Extraction of single variable data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37024.2.8 On-line versus off-line data storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37024.3 Data retrieval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

CHAPTER 25 — DATA DISSEMINATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37725.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37725.2 Catalogues of information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37725.3 Summary reports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38025.4 Publication of data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38325.4.1 Purpose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38325.4.2 Frequency of publication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38325.4.3 Contents and format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38325.5 Magnetic media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38525.5.1 Tapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38525.5.2 Magnetic discs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38825.5.3 Optical discs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38925.6 Real-time data-exchange formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

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PART D — HYDROLOGICAL ANALYSIS

CHAPTER 26 — INTRODUCTION TO HYDROLOGICAL ANALYSIS . . 39126.1 Methods of analysis in hydrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39126.2 Scope of Part D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

CHAPTER 27 — FREQUENCY ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39327.1 The use of frequency analysis in hydrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39327.2 Statistical series and return periods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39327.3 Mathematical approach to frequency analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39427.3.1 Probability distributions used in hydrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39427.3.2 Parameter estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39627.3.3 Homogeneity of data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397

CHAPTER 28 — RAINFALL FREQUENCY AND INTENSITY . . . . . 39928.1 Rainfall frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39928.1.1 Point rainfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39928.1.1.1 Adjustment of data for fixed observational time intervals . . . . . . . . . . . . 39928.1.1.2 Indirect estimation of point rainfall-frequency data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40028.1.1.3 Maximum observed rainfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40228.1.2 Area rainfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40528.1.3 Generalized maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40528.1.4 Drought . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40528.2 Rainfall intensities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40628.2.1 Point rainfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40628.2.2 Area rainfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408

CHAPTER 29 — STORM-RAINFALL ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40929.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40929.2 Mass curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40929.3 Depth-area duration analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41029.4 Probable maximum precipitation (PMP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41129.4.1 Methods of estimating PMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41229.4.2 Preliminary estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41329.4.3 Selection of design rainfall duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41329.4.4 Selection of sub-basins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41329.4.5 Storm transposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41329.4.6 Selection and analysis of major storms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41429.4.7 Maximization of selected storms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41529.4.8 Orientation of storm-rainfall patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

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29.4.9 Regional consistency of estimates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41629.4.10 Estimating in the absence of data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418

CHAPTER 30 — INTERPRETATION OF PRECIPITATION DATA . . . . 42130.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42130.2 Adjustment of data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42130.2.1 Standard base period of record . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42230.2.2 Double-mass curve analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42230.2.3 Estimation of missing data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42430.3 Areal distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42430.3.1 Illustration by isohyetal maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42430.3.2 Evaluation of physiographic effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42530.4 Computation of areal average precipitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42530.4.1 Arithmetic mean . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42530.4.2 Polygon method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42630.4.3 Isohyetal method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42730.4.4 Per cent normal method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42830.4.5 Hypsometric method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

CHAPTER 31 — SNOW-MELT RUNOFF ANALYSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43131.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43131.2 Theory of snow melt at a point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43131.3 Estimates of catchment melt in the absence of rain . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43431.4 Estimates of catchment melt with rain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43731.5 Estimating snow-melt inflow rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43831.6 Evaporation from a snow cover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43931.7 Probable maximum precipitation and snow melt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44131.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44131.7.2 Probable maximum snow accumulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44131.7.3 Snow-melt estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44231.8 Runoff from short-period snow melt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44231.8.1 Plains regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44231.8.2 Mountainous terrain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

CHAPTER 32 — EVALUATION OF STREAMFLOW DATA . . . . . . . . . . . . 44532.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44532.2 Adjustment of data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44532.3 Areal distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44632.3.1 Maps of average annual runoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

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32.3.2 Average runoff from precipitation and temperature data . . . . . . . . . . . . . 44732.3.3 Correlation between stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45032.3.4 Effective length of an extended record . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452

CHAPTER 33 — RAINFALL-RUNOFF RELATIONSHIPS . . . . . . . . . . . . . . 45333.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45333.2 Runoff volumes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45333.2.1 Antecedent-precipitation index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45333.2.2 Initial base flow as an index to runoff volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45633.2.3 Moisture-accounting techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45633.3 Temporal distribution of runoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45833.3.1 Unit hydrograph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45833.3.1.1 Derivation from streamflow records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45833.3.1.2 Derivation by synthetic methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46033.3.1.3 Conversion of unit-hydrograph durations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46233.3.2 Isochrone method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46333.4 Distributed models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

CHAPTER 34 — STREAMFLOW ROUTING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46734.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46734.2 Hydrodynamic methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46734.2.1 Complete method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46734.2.2 Diffusion and kinematic routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46934.3 Hydrological methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47034.4 Reservoir routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473

CHAPTER 35 — LOW-FLOW AND DROUGHT ANALYSIS . . . . . . . . . . . . 47535.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47535.2 Flow-duration curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47535.3 Low-flow frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47635.4 Statistical analysis of droughts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47835.5 Recession-curve analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479

CHAPTER 36 — FLOOD-FLOW FREQUENCY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48136.1 Station analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48136.1.1 Peak flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48136.1.2 Statistical analysis of flood hydrographs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48236.2 Regionalization of flood flows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482

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36.2.1 The index-flood procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48336.2.2 Regression-based procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485

CHAPTER 37— ESTIMATING LAKE AND RESERVOIR EVAPORATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

37.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48937.2 Water-budget method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48937.2.1 Inflow and outflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48937.2.2 Precipitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49037.2.3 Net seepage and bank storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49037.2.4 Change in reservoir storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49037.3 Energy-budget method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49037.3.1 Reflected long-wave radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49137.3.2 Radiation emitted by the reservoir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49137.3.3 Change in energy storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49237.3.4 Energy utilized for evaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49337.3.5 Energy convected to or from the body of water as sensible heat . . . . . . 49337.3.6 Energy advected by the evaporated water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49337.3.7 Energy exchange between the water in the reservoir and its bottom . . 49337.3.8 Evaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49537.4 Aerodynamic approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49537.4.1 Value of the coefficient N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49637.4.2 Wind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49737.4.3 Water-surface temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49737.4.4 Humidity or vapour pressure of the air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49737.4.5 Eddy-correlation method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49837.5 Combination of aerodynamic and energy-balance equations . . . . . . . . 49837.6 Extrapolation from pan measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504

CHAPTER 38 — ESTIMATING BASIN EVAPOTRANSPIRATION . . . . 50738.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50738.2 Potential evapotranspiration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50738.3 Actual evapotranspiration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50738.4 Water-budget method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50838.4.1 Precipitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50838.4.2 Streamflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50838.4.3 Change in storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50838.4.4 Deep seepage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50938.5 Energy-budget method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50938.6 Aerodynamic approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509

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38.7 Penman-Monteith method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50938.8 Priestley-Taylor (radiation) method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51038.9 Complementary equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511

CHAPTER 39 — MODELLING OF HYDROLOGICAL SYSTEMS . . . . . 51339.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51339.2 Black-box models (system approach) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51439.3 Conceptual models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51539.3.1 Model of the Hydrometeorological Centre of the former U.S.S.R. . . . 51639.3.2 Sacramento model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51739.3.3 Tank model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51939.3.4 Selection of models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52239.4 Hydrodynamic models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52239.5 Parameter evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52539.6 Stochastic simulation of hydrological time-series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52639.6.1 Markovian lag-1 models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52739.6.2 Autoregressive moving average (ARMA) models . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52739.6.3 Fractional gaussian noise and broken-line process models . . . . . . . . . . . 52839.7 Water quality modelling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52939.7.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52939.7.2 Types of models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52939.7.3 Models of the pollutant transport in rivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53039.7.4 Applications and examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53139.8 Selection of models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532

CHAPTER 40 — MEASUREMENT OF PHYSIOGRAPHIC CHARACTERISTICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537

40.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53740.2 Reference systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53740.3 Point measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53840.4 Linear problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53840.4.1 The stream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53940.4.2 The drainage network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53940.4.3 Stream profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54040.4.4 The drainage network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54140.4.5 Cross-section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54140.4.6 Physical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54240.5 Area measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54240.5.1 The basin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54240.5.2 The grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548

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40.6 Volumetric measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54940.6.1 Bathymetric methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54940.6.2 Topographical methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54940.7 Geographical information systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550

PART E — HYDROLOGICAL FORECASTING

CHAPTER 41 — INTRODUCTION TO HYDROLOGICAL FORECASTING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551

41.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55141.2 Characteristics of forecasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55141.3 Effectiveness of hydrological forecasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55341.3.1 Accuracy and timeliness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55441.3.2 Costs and benefits of hydrological forecasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55441.4 The hydrological forecasting service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55841.4.1 Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55841.4.2 Activities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55941.5 Dissemination of forecasts and warnings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559

CHAPTER 42 — DATA REQUIREMENTS OF HYDROLOGICALFORECASTING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

42.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56342.2 Data for developing forecast procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56342.2.1 Hydrological variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56442.2.2 Catchment characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56442.2.3 River characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56442.3 Data required for forecast operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56442.3.1 Rainfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56542.3.2 Snow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56542.3.3 Water levels and streamflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56542.3.4 Other data requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56642.4 Use of meteorological forecasts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56642.5 Precision of observations and frequency of measurement . . . . . . . . . . . 56742.6 Operational data acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56742.6.1 Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56742.6.2 Remote sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56742.6.2.1 Radar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57042.6.2.2 Satellite-based methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57142.6.2.3 Aircraft sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57342.6.3 Communication systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57342.6.3.1 Satellite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574

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