Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2005, Blaðsíða 212
Inngangur
Á íslandi reka Vatnamælingar Orkustofnunar (VM-OS) víðtækt vatnshæðarmælikerfi
sem nær yfir allt landið og til helstu vatnsfalla þess. Tilgangur kerfisins er að meta vatns-
auðlindina í samræmi við landslög, þ.e.:
„... að veita áreiðanlegar upplýsingar um vatnafar og vatnsbúskap. Helstu verkefni eru: kerfis-
bundinn, samfelldur rekstur vatnamælingastöðva í ám, stöðuvötnum, lónum og grunnvatni,... ",
Rennslislykill er tölfræðilegt mat á sambandi vatnshæðar og rennslis í vatnsfalli. Vatns-
hæðarmælir í vatnsfallinu síritar vatnshæðina og safnar henni í samfelld vatnshæðar-
gögn, þ.e. vatnshæðartímaraðir. Rennsli vatnsfallsins er mælt kerfisbundið og vatnshæð
hverrar mælingar metin með vatnshæðarmælinum. Mat á rennslislykli byggir því á safni
stakra rennslismælinga og mati á samsvarandi vatnshæð. Hann er notaður til þess að
varpa vatnshæðartímaröðinni yfir í rennslistímaröð fyrir vatnsfallið. Algengast er að nota
rennslislykil á forminu
Q = a(w-c)h (1)
þar sem Q er rennslið, w er vatnshæðin, a er jákvæður kvörðunarstiki og b er jákvæður
stiki sem tengist lögun farvegarins þar sem vatnshæðarmælingin er gerð. Stikinn c er
vatnshæðin þegar rennslið er núll og ákvarðast af hnitakerfi vatnshæðarmælinganna.
Óvissa í matinu á rennslislyklinum er margþætt og flókin. Margs konar óvissa er í
rennslis- og vatnshæðarmælingunum, t.d. £ mælitækjum, við framkvæmd mælinga og
útreikninga. Einnig er óvissa í matinu sjálfu, þ.e. gerð rennslislykilsins, sem byggir m.a.
á dreifni mælingasafnsins og ákvörðunum um framlengingu lykilsins fram yfir mælt
svið. Samband vatnshæðar og rennslis í vatnsfalli er ekki stöðugt, þ.e. rennslislykillinn er
bæði tíma- og/eða atburðaháður. Þó falla þessar breytingar oft í skuggann af öðrum
óvissuþáttum í matsferlinu. Tímaháðar breytingar geta verið reglubundnar og stundum
fyrirsjáanlegar (dægursveifla í sumarrennsli jökulár) og því er mikil áhersla lögð á að
greina þær. Rennslislykill getur einnig breyst við ófyrirsjáanlega atburði, s.s. flóð, skriður,
jarðskjálfta, o.s.frv. Yfirleitt kalla slíkir atburðir á athugun og/eða endurskoðun á
rennslislyklinum. Án nokkurra óvissumarka fyrir rennsli er erfitt að átta sig á því hvað
eru raunverulegar ástandsbreytingar og hvað er venjulegt „suð" í mælingum. Óvissu-
mörk fyrir rennsli eru grundvallarupplýsingar til þess að gera kerfisbundna athugun á
rennslislyklum.
Norrænu vatnafræðistofnanirnar eiga í samstarfi undir heitinu CHIN (Chiefs of the
Hydrological Institutes of the Nordic countries) en þær hafa unnið lengi saman að
ýmsum verkefnum. Þetta samstarf hefur meðal annars farið fram í vinnuhópum sem eru
settir á fót til þess að rannsaka ýmis vatnafræðileg viðfangsefni. í hverjum vinnuhópi eru
leiðandi sérfræðingar á viðeigandi sviði. Niðurstöður vinnuhóps sem fjallaði um hug-
læga óvissu í mati á rennslislyklum voru birtar í [1]. Hvert land gerði rennslislykil með
sinni aðferðafræði þar sem sömu tíu vatnsfallsgagnasöfnin voru notuð. Ýmsar afleiddar
stærðir voru bornar saman, t.a.m. meðalársrennsli og hámarks- og lágmarksrennsli.
Niðurstaða hópsins var að huglægar skekkjur í hinum mismunandi aðferðum landanna
valdi óvissu í mati á rennslislyklum. Þessi óvissa veldur því að rennslislyklar geti orðið
mismunandi milli landa þó byggt sé á sömu gögnum og því sé talsverður mismunur á
mati þeirra á langtímameðalrennsli og hámarks- og lágmarksrennsli.
Mati á rennslislyklum með bayesískri tölfræði er lýst í nýrri grein eftir Moyeed og Clarke,
sjá [2]. I greininni er lýst hvernig hægt er að búa til bayesísk líkindasvæði fyrir stika
rennslislykilsins, rennsli og stærðir leiddar af þeim. I greininni voru einnig lögð drög að
því hvernig taka má tillit til óvissu í vatnshæðarmælingum án þess þó að beita þeirri vitn-
eskju við greiningu gagna. Hér er gert ráð fyrir að vatnshæðarmælingar séu án skekkju.
Jafnframt er farið yfir notkun bayesískrar tölfræði við mat á rennslislyklum en að auki
2 1 0 I Árbók VFl/TFl 2005