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ハイドログラフは、河川、水路、または水路の流れを運ぶ管路の特定地点を通過する流量（放流量）の時間に対する変化を示すグラフです。流量は通常、立方メートル毎秒（m³/s）または立方フィート毎秒（cfs）の単位で表されます。ハイドログラフは、降水量の変化と時間の経過に伴う放流量の変化を関連付けることがよくあります。[ 1 ]この用語は、特定の放流口または下水道ネットワーク内の場所に到達する水の量を示すグラフを指す場合もあります。グラフは、下水道の設計、より具体的には、地表水下水道システムと合流下水道の設計で一般的に使用されます。
その他の関連用語には以下が含まれます: [ 2 ]
ハイドログラフの種類には以下が含まれます: [ 4 ]
河川流量ハイドログラフは、対象となる流域からの流量に及ぼす様々な水文過程の影響を判断するために一般的に用いられます。地下水還流のタイミング、規模、持続時間は直接流出とは大きく異なるため、これらの異なる過程の影響を分離して理解することが、様々な土地利用、水利用、気象、気候条件および変化がもたらす水文影響を分析・シミュレーションする上で重要となります。
しかしながら、「基底流量」と「直接流出」を分離するプロセスは、厳密な科学とは言えません。その理由の一つは、これら二つの概念自体が完全に区別され、無関係ではないからです。地下水からの還流は、降雨イベント中およびイベント後に、飽和または不浸透性の領域からの地表流とともに増加します。さらに、特定の水分子は、流域出口に向かう途中で両方の経路を容易に通過することができます。したがって、ハイドログラフから純粋な「基底流量成分」を分離することは、やや恣意的な作業となります。とはいえ、これらのハイドログラフ分離を実行するために、様々な図解的および経験的な手法が開発されてきました。基底流量と直接流出の分離は、対象となる流域の降雨流出モデルを開発する上で重要な第一歩となり得ます。例えば、後述する単位ハイドログラフの開発と適用などが挙げられます。
単位ハイドログラフ（UH）は、単位降雨入力に対する流域の仮想的な単位応答（流出量とタイミングの観点から）です。[ 5 ]これは、単位時間にわたって流域全体に均一な速度で1単位（例えば1cmまたは1インチ）の有効降雨が均一に発生した場合の直接流出ハイドログラフ（DRH）として定義できます。UHはハイドログラフの直接流出成分（つまり表面流出）にのみ適用できるため、基底流量成分は別途決定する必要があります。
単位ハイドログラフ（UH）は、特定の流域に固有のものであり、有効降雨の継続時間に対応する特定の時間長に固有のものです。つまり、UHは1時間、6時間、24時間、または流域出口での直接流出の集中時間までの任意の時間長として指定されます。したがって、特定の流域に対して、有効降雨の継続時間が異なる複数の単位ハイドログラフが存在する可能性があります。
UH 手法は、特定の流域からの対応する流出に対する単位降雨の影響を定量化するための実用的で比較的適用しやすいツールを提供する。[ 6 ] UH 理論は、流域の流出応答が線形であり、時間不変であり、有効降雨が流域全体に均一に発生することを前提としている。現実の世界では、これらの前提のいずれも厳密には正しくない。しかしながら、UH 手法を適用すると、通常、自然流域の洪水応答の妥当な近似が得られる。UH 理論の根底にある線形の仮定により、重ね合わせと比例の原理を個別の嵐の成分に適用して結果として生じる累積ハイドログラフを決定することにより、時間の経過に伴う嵐の強度の変化 (すなわち、嵐ハイドログラフ) をシミュレートすることができる。これにより、任意の降雨イベントに対するハイドログラフ応答を比較的簡単に計算することができる。
瞬間単位ハイドログラフは、この概念をさらに洗練させたものです。IUHでは、入力降雨量はすべて離散的な時点で発生すると仮定されます（実際の豪雨では明らかにそうではありません）。この仮定を置くことで、単位ハイドログラフの作成に関わる解析を大幅に簡略化でき、地形学的瞬間単位ハイドログラフを作成するために必要となります。
GIUHの作成は、特定の流域の地形データさえあれば可能です。実際、必要なのは、特定の次数を持つ河川の数、その平均長さ、そしてその河川に直接流れ込む土地の平均面積のみです（必要に応じて明示的に計算するのではなく、推定することも可能です）。したがって、河川の高さや流量に関するデータがなくても、流域のGIUHを計算することが可能です。これらのデータは必ずしも入手できるとは限りません。
地下水文学（水文地質学）において、ハイドログラフとは、帯水層を横断するように設置された井戸で観測された水頭（水位）の記録のことである。
通常、水文曲線は、試験を行っていない状況下（例えば、帯水層の季節変動を観察するため）に帯水層の水位を監視するために記録されます。帯水層試験が実施されている場合、得られた観測値は、試験前の水位から差し引かれるため、通常は水位低下量と呼ばれ、多くの場合、水位の変化のみが考慮されます。
ラスターハイドログラフは、大規模な多次元データセットの変動や変化を視覚化および識別するためのピクセルベースのプロットです。元々は Keim (2000) [ 7 ]によって開発され、Koehler (2004) [ 8 ]によって水文学に初めて適用され、河川流量の年々変動 (長期) および年内変動 (季節変動など) を強調する手段として用いられました。
USGS WaterWatch のラスターハイドログラフは、Koehler が開発したものと同様に、y 軸に年、x 軸に日を表します。ユーザーは、日、7 日、14 日、28 日の河川流量について、河川流量 (実際の値または対数値)、河川流量のパーセンタイル、または河川流量クラス (低流量の場合は 1、高流量の場合は 7) をプロットすることを選択できます。ラスターハイドログラフのより包括的な説明については、Strandhagen et al. (2006) を参照してください。[ 9 ]
ラグ1ハイドログラフは、時間軸なしで作成できる流量グラフです（Koehler 2022）。[ 10 ]この手法により、Q、dQ/dt、 d2Q /dt2などのデータ特性、および流量の増加、減少、または変化なしの傾向を単一のグラフ上で容易に確認および理解できます。流量パルス参照線を簡単に追加して解釈できます。この手法は、時系列自己相関ラグ1グラフに基づいており、通常は望ましくない（しかし依然として価値のある）河川流量データ内の自己相関を利用します。
x軸は特定の日付の流量Qtを表し、 y軸は翌日の流量Qt +1を表します。データの準備とプロット方法は、1日または1日単位の時間ステップを示す自己相関ラグ1プロットと同じです。下の表は、時系列流量がどのようにシフトされるかを示しています。データの時間的順序を維持することが重要です。x値を「今日の流量」、y値を「明日の流量」と考えると、データの順序を視覚化するのに役立ちます。
