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

Page

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

CONTENTSiv

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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 sno