Mätningar och Modeller Hydrologi för länsstyrelser
Mätning av nederbörd P, T, vind P P, T
Mätning av nederbörd 200 cm²
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).
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]
2013-09-18 Marielund 1926, Dalälven
2013-09-18 Registrerande pegel i Himmelsberget 1926
2013-09-18 Skye kvarn 2004
2013-09-18
2013-09-18
Exempel på trösklar Det krävs en TRÖSKEL för att mäta flöde m.h.a. vattenstånd 11
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
Mätning av vattenflödet Hur utförs flödesmätningar?
Q - Avrinning Flödesmätning med ADCP från gummibåt för större vattendrag eller på linbana i mindre vattendrag 14
Mätning av avrinning: ADCP (Area hastighet = Flöde) mäts i flera celler 15
Q - Avrinning Vadningsmätning med ADV - Acoustic Doppler Velocimeter Mätvolym 0,5x 2,5 mm på 10 cm avstånd från sändande transmitter 16
Avbördningskurvan efter ett år 1200 1150 Q/2009082013.3 mätningar 1100 1050 1982-03-30 1000 1982-05-03 1982-09-03 950 0 10 20 30 40 50 60 70 MQ MHQ HQ100 17
Avbördningskurvan efter 10 mätningar 1200 1150 Q/2009082013.3 mätningar 1135 cm 1100 Q/2009082013.10 mätningar 1050 1000 950 1983-04-19 1982-03-30 1984-10-05 1987-10-25 1982-05-03 1983-01-26 1984-03-14 1982-09-03 1984-05-21 0 10 20 30 40 50 60 70 MQ MHQ HQ100 950 cm 18
Avbördningskurvan efter ytterligare mätningar 1200 Q/2009082013.3 mätningar 1150 1150 cm Q/2009082013.alla q-mätningar 1135 cm 1100 Q/2009082013.10 mätningar 1050 1000 950 2000-11-23 1999-10-03 2000-11-13 1992-05-02 1983-04-19 1982-03-30 2000-04-26 1984-10-05 1987-10-25 1982-05-03 1983-01-26 1992-02-25 2003-04-07 1984-03-14 1992-08-14 2004-06-29 1990-07-21 1982-09-03 2002-06-11 1984-05-21 2005-05-14 0 10 20 30 40 50 60 MQ MHQ HQ100 950 cm 19
Q - Avrinning 61-2231 Almbro (strax utanför Örebro) 20
Q - Avrinning Vi zoomar in på de nyare mätningarna som avviker från kurvan 21
Q - Avrinning Vad har hänt vid 61-2231 Almbro? Konstgjord tröskel som nu är reparerad 22
Isdämma! Mars 2006 Januari 2006 23
Q - Avrinning 24
Q - Avrinning Vad kan hända? 92-2126 Ellinge, november 2009. Vattenståndet minskade 7 cm efter rensning. 25
Q - Avrinning Vad kan hända? 59-2429 Finsta. Däck och annan bråte ligger i vattendraget. 26
Q - Avrinning Vad kan hända? 7-20 Niemisel, bäver vid stationen. 27
Q - Avrinning Vad kan hända? Inte bara bävrar, det finns människor också 28
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. 2008. Söderköpingsån - om konsten att återskapa fria vandringsvägar för fisk. Länsstyrelsen Östergötland, rapport 2008:21. 29
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.
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?
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?
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
Avbördningskurva Sambandet mellan vattenstånd och vattenföring En TRÖSKEL ger förutsättningen för avbördningskurvan 34
Mätning av avdunstning Avdunstningskärl Avdunstning från vattenyta Mätmast Evapotranspiration
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.
Mätning av magasinering Snö Interception Markvatten Grundvatten Sjöar Avrinning
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
Mätning av grundvatten och sjöar Grundvatten mäts av SGU Sjöar SMHI mäter vattenståndet i 6 sjöar och då i lokala höjdsystem
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
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, vindhastighet, luftfuktighet och solstrålning) Thornthwait: Potentiell evapotranspiration (medeltemperatur, latitud) Val av modell beror oftast på vilka variabler man har tillgång till!
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)
Hydraulisk modell Indata: Beräknat flöde Tvärsektioner Dammar, broar, naturliga bestämmande sektioner Mannings tal Randvillkor Utdata: Beräknat vattenstånd Förlängning av avbördningskurva
Hydraulisk modell riskzonskarta
Hydrologisk modell Indata: Nederbörd Temperatur Markanvändning geografisk information (areor, höjder, sjö-%), Utdata bland annat: Vattenföring Avdunstning Snömagasin Markvattenmagasin
Hydrologisk modell Markfuktigheten spelar huvudrollen vissningsgräns fältkapacitet
Hydrologisk modell Avrinningsområdet som en massa blomkrukor
Hydrologisk modell delavrinningsområden Delar in ett område i Delavrinningsområden. Exempel S-HYPE 2012: 36693 avrinningsområden Sjöareal från SVAR Areal jordbruksmark SJV från blockdatabasen Övrig mark från Corine
Hydrologisk modell delavrinningsområden Cirka 1000 delavrinningsområden Cirka 37000 delavrinningsområden
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
Hydrologisk modell S-HYPE
Hydrologisk modell S-HYPE, Tot-N
Vilken är den bästa modellen?
Vilken är den bästa modellen? Nästa! (Göran Lindström, SMHI)