Mätningar och Modeller. Hydrologi för länsstyrelser

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Mätningar och Modeller. Hydrologi för länsstyrelser"

Martin Bergman
för 5 år sedan
Visningar:

1 Mätningar och Modeller Hydrologi för länsstyrelser

2 Mätning av nederbörd P, T, vind P P, T

3 Mätning av nederbörd 200 cm²

4 SMHIs hydrologiska grundnät Nationellt stationsnät av 330 vattenföringsstationer, varav ca 80 i realtid. Insamling och lagring av extern information (ca 200 st, både W- och Q-stationer).

5 Mätning av vattenflödet Ett mått på den volym vatten som passerar en bestämd sektion på en viss tid 1. Mät sektionens area 2. Bestäm medelhastigheten 3. Multiplicera! [m²*m/s] = [m³/s]

6 Marielund 1926, Dalälven

7 Registrerande pegel i Himmelsberget 1926

8 Skye kvarn 2004

11 Exempel på trösklar Det krävs en TRÖSKEL för att mäta flöde m.h.a. vattenstånd 11

12 Beräkning av vattenföring från vattenstånd Ekvation för avbördningskurva: Q = K * ( W W 0 ) P Q = Vattenföring W = Vattenstånd W 0 = Vattenstånd där Q=0 K = empirisk koefficient P = empirisk koefficient

13 Mätning av vattenflödet Hur utförs flödesmätningar?

14 Q - Avrinning Flödesmätning med ADCP från gummibåt för större vattendrag eller på linbana i mindre vattendrag 14

15 Mätning av avrinning: ADCP (Area hastighet = Flöde) mäts i flera celler 15

16 Q - Avrinning Vadningsmätning med ADV - Acoustic Doppler Velocimeter Mätvolym 0,5x 2,5 mm på 10 cm avstånd från sändande transmitter 16

17 Avbördningskurvan efter ett år Q/ mätningar MQ MHQ HQ100 17

18 Avbördningskurvan efter 10 mätningar Q/ mätningar 1135 cm 1100 Q/ mätningar MQ MHQ HQ cm 18

19 Avbördningskurvan efter ytterligare mätningar 1200 Q/ mätningar cm Q/ alla q-mätningar 1135 cm 1100 Q/ mätningar MQ MHQ HQ cm 19

20 Q - Avrinning Almbro (strax utanför Örebro) 20

21 Q - Avrinning Vi zoomar in på de nyare mätningarna som avviker från kurvan 21

22 Q - Avrinning Vad har hänt vid Almbro? Konstgjord tröskel som nu är reparerad 22

23 Isdämma! Mars 2006 Januari

24 Q - Avrinning 24

25 Q - Avrinning Vad kan hända? Ellinge, november Vattenståndet minskade 7 cm efter rensning. 25

26 Q - Avrinning Vad kan hända? Finsta. Däck och annan bråte ligger i vattendraget. 26

27 Q - Avrinning Vad kan hända? 7-20 Niemisel, bäver vid stationen. 27

28 Q - Avrinning Vad kan hända? Inte bara bävrar, det finns människor också 28

29 Q - Avrinning Vad kan hända? Fiskerestaurering Det nedersta hindret i Storån inom Söderköping bör tas bort i sin helhet då det uppenbarligen saknar funktion (förutom som hålldamm för pegel, men denna går att omkalibrera). Gezelius, L. Svenmar, S., Larson, P-E. och Hällgren, J Söderköpingsån - om konsten att återskapa fria vandringsvägar för fisk. Länsstyrelsen Östergötland, rapport 2008:21. 29

30 Reflektion vattenstånd vs. vattenflöde Värden för W mäts och Q beräknas för samma plats Vattenståndet gäller endast lokalt för en specifik punkt i vattendraget. Om vattenföringen är känd kan vattenståndet beräknas för många punkter.

31 Mätning av vattenflöde: Övning Ett mått på den volym vatten som passerar en bestämd sektion på en viss tid 8 liter på 30 sekunder. Hur många l/s och m3/s motsvarar det?

32 Mätning av vattenflöde: Övning Ett mått på den volym vatten som passerar en bestämd sektion på en viss tid 8 liter på 30 sekunder. Hur många l/s och m3/s motsvarar det? Q[l/s] = 8/30 = 0,27 motsvarar 0,00027 m³/s eller 23,3 m³/dygn Hur mäter man stora flöden i naturen?

Bestäm medelhastigheten 3. Multiplicera!

33 Mätning av vattenflödet Ett mått på den volym vatten som passerar en bestämd sektion på en viss tid delsektion 1. Mät sektionens area 2. Bestäm medelhastigheten 3. Multiplicera! [m²*m/s] = [m³/s] 4. Summera delsektionerna flöde hastighet djup bredd

34 Avbördningskurva Sambandet mellan vattenstånd och vattenföring En TRÖSKEL ger förutsättningen för avbördningskurvan 34

35 Mätning av avdunstning Avdunstningskärl Avdunstning från vattenyta Mätmast Evapotranspiration

36 Uppskattning av avdunstning Spelar det någon större roll om mätningarna skulle vara fel med någon eller några millimeter? För en vattenreservoar med storlek 0,334 km² betyder varje millimeter i nivåförändring 334 kubikmeter vatten.

37 Mätning av magasinering Snö Interception Markvatten Grundvatten Sjöar Avrinning

38 Mätning av snö Snödjup: summering av daglig nederbörd kan användas för att uppskatta magasinet Snötaxering: mätning av snötäckets densitet ger en uppskattning av totala magasinet

39 Mätning av grundvatten och sjöar Grundvatten mäts av SGU Sjöar SMHI mäter vattenståndet i 6 sjöar och då i lokala höjdsystem

40 Mätningar Sammanfattning P = Q + E ± M P: enkelt att mäta, många mätningar, representerar mätplatsen Q: ganska enkelt att mäta, många mätningar, representerar avrinningsområde. E: enkelt/svårt att mäta, få/dyra mätningar, representation osäker M: vissa magasin kan mätas, få mätningar, representation osäker

41 Modeller Vi har inte tillgång till mätningar överallt. Kan vi uppskatta parametrarna för en valfri plats?

Modeller istället för mätningar Penman(1948): Potentiell evapotranspiration (strålning, temperatur, lufttryck) Penman-Monteith: Potentiell evapotranspiration (temperatur,

42 Modeller istället för mätningar Penman(1948): Potentiell evapotranspiration (strålning, temperatur, lufttryck) Penman-Monteith: Potentiell evapotranspiration (temperatur, vindhastighet, luftfuktighet och solstrålning) Thornthwait: Potentiell evapotranspiration (medeltemperatur, latitud) Val av modell beror oftast på vilka variabler man har tillgång till!

43 Modeller Beräkning av vattenföring och vattenstånd i sjöar hydrologisk modell (t.ex.: HBV, HYPE) Beräkning av vattenstånd längs en älvsträcka hydraulisk modell (t.ex.: MIKE 11, HEC-RAS; Används för översvämningskartering)

44 Hydraulisk modell Indata: Beräknat flöde Tvärsektioner Dammar, broar, naturliga bestämmande sektioner Mannings tal Randvillkor Utdata: Beräknat vattenstånd Förlängning av avbördningskurva

45 Hydraulisk modell riskzonskarta

46 Hydrologisk modell Indata: Nederbörd Temperatur Markanvändning geografisk information (areor, höjder, sjö-%), Utdata bland annat: Vattenföring Avdunstning Snömagasin Markvattenmagasin

47 Hydrologisk modell Markfuktigheten spelar huvudrollen vissningsgräns fältkapacitet

48 Hydrologisk modell Avrinningsområdet som en massa blomkrukor

49 Hydrologisk modell delavrinningsområden Delar in ett område i Delavrinningsområden. Exempel S-HYPE 2012: avrinningsområden Sjöareal från SVAR Areal jordbruksmark SJV från blockdatabasen Övrig mark från Corine

50 Hydrologisk modell delavrinningsområden Cirka 1000 delavrinningsområden Cirka delavrinningsområden

Hydrologisk modell S-HYPE HYdrological Predictions for the Environment Hanterar vattnets flödesvägar i mark och ämnesomsättningen i marken

51 Hydrologisk modell S-HYPE HYdrological Predictions for the Environment Hanterar vattnets flödesvägar i mark och ämnesomsättningen i marken för olika markklasser Kväve: oorganiskt och organiskt Fosfor: löst och partikulärt Markklass: jordart & markanvändning Punktkällor: SMED, EMIR

52 Hydrologisk modell S-HYPE

53 Hydrologisk modell S-HYPE, Tot-N

54 Vilken är den bästa modellen?

55 Vilken är den bästa modellen? Nästa! (Göran Lindström, SMHI)

Relevanta dokument

Hydrologi, grunder och introduktion

Hydrologi, grunder och introduktion Disposition Vattnets kretslopp och vattenbalans Mätningar Extremvärden och dimensionering Reglering och annan mänsklig påverkan Vattnets kretslopp och vattenbalans Världens