HYPE-modellen Hydrological Predictions for the Environment

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "HYPE-modellen Hydrological Predictions for the Environment"

Elin Dahlberg
för 6 år sedan
Visningar:

1 Avbördningskurvans roll i hydrologiska modellberäkningar Göran Lindström & Joel Dahné, HYPE-modellen Hydrological Predictions for the Environment Markklasser = kombination av jordart och markanvändning Upp till tre markskikt med valfri tjocklek Rörlig grundvattenyta, i marken Avrinning från samtliga markskikt + ytavrinning och dräneringsrör Erosionsmodell Vattendrag och sjöar N & P följer vattnet Grödoklasser för likartade grödor Datum för sådd och skörd Groundwater outflow, conc. of IN, ON, SP & PP Surface runoff Evapotranspiration Rainfall, Snowmelt Macropore flow Fertilizers, Atmospheric Manure, Plant deposition Plant residues uptake N&P pools N&P pools Groundwater N&P pools Denitrification N&P-källor: Gödsling, atmosfärsdeposition, växtrester N&P-sänkor: Denitrifikation, växtupptag Stream depth Tile drain Regional groundwater flow 1 markklass med 3 skikt Parametrarna knyts främst till jordart, markanvändning, gröda, region (dvs inte delområden) Åar och sjöar Denitrifikation, mineralisering, primärproduktion, sedimentation, resuspension Markklasser (jordart&markanvändning) 1

5 W-serier 5 avbördningskurvor för sjöar 6 vattenkvalitetspunkter (1-4 parametrar I HYPE kan man i varje

2 S-HYPE : HYPE-modell för hela Sverige Innehåller bl.a, ca 17 delområden (28 km2 i medel) 2 beräkningsytor (land) 1 utloppssjöar 1 mil vattendrag 3 Q-serier 5 W-serier 5 avbördningskurvor för sjöar 6 vattenkvalitetspunkter (1-4 parametrar I HYPE kan man i varje delområde ha antingen en specifik avbördningskurva eller en generell kurva: Q=K(W-W)^p I S-HYPE har vi optimerat de generella avbördningsparametrarna (K & p) 2

3 Å- och sjösystem för ett delområde avrinning lokal åfåra nederbörd avdunstning lokal sjö Generell avb.ekv. utflöde från uppströms delområden inflöde till huvudåfåra nederbörd avdunstning huvudåfåra utloppssjö utflöde Generell eller specifik avb.ekv. S-HYPE jämfört med observationer (Ex. Q och W, mer utvärdering 4 dec) 8 1 Typisk anpassning för dygnsvärden (medianbra R2) Vattenföring (m 3 /s) Sjövattenstånd (m) Bästa anpassning för dygnsvärden Vattenföring (m 3 /s) Sjövattenstånd (m)

4 Torne träsk, vattenstånd modellerat med specifik resp. generell avbördningskurva 344 Mod (m) Obs (m) Gen (m) Torne träsk, avrinning modellerat med specifik resp. generell avbördningskurva 4 35 Mod m3/s Obs m3/s Gen m3/s

5 Kukkolankoski modellerat med specifik resp. generell avbördningskurva i Torne träsk 35 3 Mod m3/s Obs m3/s Gen m3/s Vattenståndet modelleras oftast betydligt bättre med den riktiga avbördningskurvan Korrelation mellan Wmod och Wobs (dygnsvärden) Spec. avb. param Generella avb. param Räktjärv

6 R2 i vattenföring (Stationer där R2 skiljer, och är > ) Median-R2 = R2 med specifik avbördningskurva Karats R2 med generell avbördningskurva Median-R2 =.66 Även vattenföringen blir oftast bättre, men inte alltid, varför? Karats vattenstånd och avrinning 415 Mod (m) Obs (m) Mod (m3/s) Obs (m3/s) Varför stämmer W men inte Q? 6

7 Karats Ny avbördningskurva F.o.m. 22 Före Avrinning (m3/s) Vattenstånd (m) Tidssteget (dygn) ibland för långt 39 Mod (m) Obs (m) Ex) Räktjärv, liten sjö långt ned i Kalixälven 7

8 Generalisering av avbördningskurvan Bergström, S., Brandt, M. & Carlsson, B. (1985) Hydrologisk och hydrokemisk modellberäkning i sjörika skogsområden. Vatten 41:3. Gun Grahn (28) Generell avbördningskurva (DM#711) Inom S-HYPE pågående Avbördningskurva i WISKI Ex. från Karats W [cm] cm Q/ Q/ cm Q [m3/s] Lower limit Upper limit b p a (cm) ln(b) , , ,1-8, , , ,9-1, intervall i Wiski, oftast 1 eller 2 I HYPE endast ett intervall tills vidare 8

9 Mobila mätningar Hur kombinera en nationell modell med lokal information? Bättre processkunskap Torneälven Marstad (cm) 5 Skenaån Vattenstånd (lokala höjdsystem) Marstad Skänninge Skänninge (cm) 2 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep 29 1 Vattenståndmätningar, Vindåområdet Vindommens utlopp Åkroken 9

1.6 Kampanjmätningar i Vindån Flöde (m 3 s -1 ) 1.2.8.

s -1 ) 3 2 1 25.6 25.2 2 21 22 23 24 25 26 27 Vindommen V a t te n s tå n d ( m ) 24.8 24.

1 Vattenföring (l/s) S-HYPE 21: Det stora sjöåret Vertikal och horisontell uppdelning

10 1.6 Kampanjmätningar i Vindån Flöde (m 3 s -1 ) Kvarnån Uppmätt Modellerat Fänån Uppmätt Modellerat Flöde (m 3 s -1 ) Vindommen V a t te n s tå n d ( m ) Höjd från bron (cm) Avbördningskurva, Åkroken Vattenföring (l/s) S-HYPE 21: Det stora sjöåret Vertikal och horisontell uppdelning Internbelastning av fosfor från sediment Dämda magasin? Magasinskurvor Fler intervall i avbördningsekvationen Numeriskt förbättrad avbördning 1

11 Önskemål Vi vill ha avbördningsekvationer baserade på vattenstånd i m (ö.h.), liksom uppmätt vattenstånd (ej cm) Ekvationer - inte tabeller! Avbördningsekvationer för nedlagda stationer, om utloppen ej ändrats Avbördningsekvationer för oreglerade tidsperioder, stora sjöar (för rekonstruktion av naturliga flöden) Sammanfattning Individuella avbördningsekvationer ger bättre simulering av Q, men framförallt W Generell avbördningskurva (K=2, p=2.2) överskattar oftast magasineringen i sjöarna, för lågt K-värde Om vi vill simulera W måste vi vara noga med byten av avbördningskurvor Även mindre noggranna mätningar är värdefulla för utveckling och kalibrering av modeller 11

12 I liten skala uppstår nya problem Delområdesindelning Problem i liten skala: Ex. på litet område Vattnets vägar, bifurkationer, kraftverkstunnlar, överledningar,.. Kopplade magasin, sel, dämda sjöar Små fel i koordinater kan slå hårt (var mäts Q, W, etc.) Onödigt fin delområdesindelning Exempel från Piteälven 12

13 Sjö, älv, sel,.. Vi modellerar fria utlopp ur varje sjö! Utan att bry oss om höjdskillnader! Diskussionspunkter Hur kan vi lägga in avbördningskurvor på rätt plats, och undvika sjöutlopp som ej har fria utloppa (bestämande sektioner)? Kan vi ta fram vattenytor i m.ö.h. för t.ex. alla utloppssjöar i S-HYPE (1 st)? 13

Relevanta dokument

TILLGÄNGLIGHET TILL UPPGIFTER FRÅN SMHI

TILLGÄNGLIGHET TILL UPPGIFTER FRÅN SMHI Håkan Olsson SMHI, basverksamheten Ann-Karin Thorén SMHI, forskningsavdelningen g www.smhi.se Vattenförvaltning 2008-12-10 H Ols sson, A-K Thorén, SMH HI Presentation