Hydrologins vetenskapliga grunder Vattenbalansens huvudkomponenter Nederbörd Avdunstning Snö Markvatten Grundvatten Sjöar Avrinning 1
Vattenbalansekvationen P = Q + E + M P = nederbörd Q = avrinning E = avdunstning M = magasinering g Måttenhet millimeter = liter/m 2 Vattenbalansen i Sverige 1961-199 Nederbörd Avrinning Avdunstning 2
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
Mellanårsvariation Norra Sverige Södra Sverige Sorsele 611 km 2 Torsebro 3676 km 2 2 6 16 12 4 8 2 4 197 198 199 2 197 198 199 2 Snösmältning Snösmältningen styrs av tillgänglig energimängd short-wave radiation long-wave radiation rain wind evaporation sensible heat flux condensation soil heat flux Källa: Bengtsson, 1997 4
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
Evapotranspiration = evaporation + transpiration Transpiration Evaporation Potentiell (Ep) och verklig evapotranspiration (E) E/Ep 1, Fältkapacitet Markfuktighet 6
Markvatten och avrinning Vissningsgräns Fältkapacitet Avrinningsområdets mosaik 7
Markfuktighetens betydelse för flöden Vattenflöde (m3/s) Nederbörd (mm) Markfuktighet (mm) In- och utströmning i en sluttning 8
Sjöars påverkan på vattenföringen 2.2 % sjö 12.8 % sjö 9
Reglering och annan mänsklig påverkan Vattendomens betydelse för Mälarens nivåer 1
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 1976-25 och innehåller såväl det extremt torra året 1976 som det extremt blöta året 2. 11
24 23 Hjälmarens nivåer 22 21 1846-1-1 1871-1-1 1896-1-1 1921-1-1 1946-1-1 1971-1-1 1996-1-1 125 1 75 5 Hjälmarens tappning 25 1846-1-1 1871-1-1 1896-1-1 1921-1-1 1946-1-1 1971-1-1 1996-1-1 12
naturlig tillrinning spillvatten reglerad vattenföring 3 m 3 /s Luleälven 19-2 25 2 15 m 3 /s 1 5 19 191 192 193 194 195 196 197 198 199 2 13
Luleälven, Boden 36 m 3 /s 32 28 Uppmätt reglerat flöde Naturligt rekonstruerat flöde 24 2 16 12 8 4 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 1995 4 m3/s Men vattenkraften dämpar inte alla flöden SOLLEFTEÅ Maxflöde åren 199-1998 m3/s 4 35 Vattenföringen reglerades 1939 35 3 3 25 25 2 2 15 15 1 1 5 5 199 1914 1919 1924 1929 1934 1939 1944 1949 1954 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 Qmax Qmax "naturligt" 14
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 1937 46. 45.5 191 45. 44.5 44. 43.5 43. 1846-1-1 1871-1-1 1896-1-1 1921-1-1 1946-1-1 1971-1-1 1996-1-1 15
Tappning från Vänern 125 1 75 5 25 1846-1-1 1871-1-1 1896-1-1 1921-1-1 1946-1-1 1971-1-1 1996-1-1 Har höga flöden blivit vanligare? 16
1 8 6 4 2 Andel stationer som överskrider 1-års flödet per år i hela landet för 69 oreglerade stationer Andel 1-årsflöden (%) 192 194 196 198 2 1 8 6 4 2 1 8 6 4 2 1 8 6 4 2 1 8 6 4 2 Andel 1-årsflöden (%) Årsmax Reg 1 192 194 196 198 2 Reg 2 192 194 196 198 2 Reg 3 192 194 196 198 2 Reg 4 192 194 196 198 2 17