Hydrologins vetenskapliga grunder

Transkript

1 Hydrologins vetenskapliga grunder Vattenbalansens huvudkomponenter Nederbörd Avdunstning Snö Markvatten Grundvatten Sjöar Avrinning 1

2 Vattenbalansekvationen P = Q + E + M P = nederbörd Q = avrinning E = avdunstning M = magasinering g Måttenhet millimeter = liter/m 2 Vattenbalansen i Sverige Nederbörd Avrinning Avdunstning 2

3 Vattenföring mäts oftast i m 3 /s Medelvattenföringen i några kända vattendrag: Göta älv 55 m 3 /s Luleälven 5 m 3 /s Motala ström 9 m 3 /s Amazonfloden 22 m 3 /s En dygnsenhet är 86 4 m 3 Varför? 3

4 Mellanårsvariation Norra Sverige Södra Sverige Sorsele 611 km 2 Torsebro 3676 km Snösmältning Snösmältningen styrs av tillgänglig energimängd short-wave radiation long-wave radiation rain wind evaporation sensible heat flux condensation soil heat flux Källa: Bengtsson,

5 Men graddag-metoden slår det mesta Snösmältning = C * (T - T ) C = graddagfaktor (mm/(dag* o C)) (skog ca 2; öppen mark ca 3.5) T = lufttemperatur ( o C) T = tröskeltemperatur (ca o C) Avdunstning 5

6 Evapotranspiration = evaporation + transpiration Transpiration Evaporation Potentiell (Ep) och verklig evapotranspiration (E) E/Ep 1, Fältkapacitet Markfuktighet 6

7 Markvatten och avrinning Vissningsgräns Fältkapacitet Avrinningsområdets mosaik 7

8 Markfuktighetens betydelse för flöden Vattenflöde (m3/s) Nederbörd (mm) Markfuktighet (mm) In- och utströmning i en sluttning 8

9 Sjöars påverkan på vattenföringen 2.2 % sjö 12.8 % sjö 9

10 Reglering och annan mänsklig påverkan Vattendomens betydelse för Mälarens nivåer 1

11 Vattendomens betydelse för tappningen från Mälaren Dec. 2 Dagens reglering Föreslagen reglering 1976 Mälarens beräknade medel-, min- och maxvattenstånd under förutsättning av regleringsstrategi enligt Nollalternativet (svarta kurvor) respektive Huvudalternativet (röda kurvor). Den analyserade perioden är åren och innehåller såväl det extremt torra året 1976 som det extremt blöta året 2. 11

12 24 23 Hjälmarens nivåer Hjälmarens tappning

13 naturlig tillrinning spillvatten reglerad vattenföring 3 m 3 /s Luleälven m 3 /s

14 Luleälven, Boden 36 m 3 /s Uppmätt reglerat flöde Naturligt rekonstruerat flöde J F M A M J J A S O N D 1993 J F M A M J J A S O N D 1994 J F M A M J J A S O N D m3/s Men vattenkraften dämpar inte alla flöden SOLLEFTEÅ Maxflöde åren m3/s 4 35 Vattenföringen reglerades Qmax Qmax "naturligt" 14

15 Vänerns och Göta älvs problem Vattendom från 1937, baserad på dåtidens kunskap Stort exploateringstryck längs stränderna, vattenkraft, sjöfart miljö, vattenförsörjning, jordbruk Stor sårbarhet under dagens klimatförhållanden (2/21!) Det krävs en ökning av avbördningskapaciteten Göta älv är skredkänsligt och havet hindrar höga tappningar Problemen förvärras en global uppvärmning Landhöjningen håller inte jämna steg med havsnivåhöjningen Vattenstånd i Vänern Vattendom

16 Tappning från Vänern Har höga flöden blivit vanligare? 16

17 Andel stationer som överskrider 1-års flödet per år i hela landet för 69 oreglerade stationer Andel 1-årsflöden (%) Andel 1-årsflöden (%) Årsmax Reg Reg Reg Reg