Advanced

Undersökning av två metoder vid översvämningsmodellering – en fallstudie av Höörs tätort.

Skoog, Jens LU (2016) VVR820 20161
Division of Water Resources Engineering
Abstract
Forecasts on the climate change are pointing towards an increased amount of extreme rains or cloudbursts in the future. Cloudbursts are already today a big problem. When cloudbursts occur over dense urban areas, flooding occurs. To prevent damage to property and important functions for society, Swedish municipalities spend an enormous amount of money every year. To make sure that the investments are made in the right areas models can be used to simulate different flooding situations. In this report the main focus is to investigate and compare two different methods of modelling, one created in ArcMap, which is a GIS software, the other one is created in MIKE URBAN, which is a water modelling software. The comparison is made for a case area... (More)
Forecasts on the climate change are pointing towards an increased amount of extreme rains or cloudbursts in the future. Cloudbursts are already today a big problem. When cloudbursts occur over dense urban areas, flooding occurs. To prevent damage to property and important functions for society, Swedish municipalities spend an enormous amount of money every year. To make sure that the investments are made in the right areas models can be used to simulate different flooding situations. In this report the main focus is to investigate and compare two different methods of modelling, one created in ArcMap, which is a GIS software, the other one is created in MIKE URBAN, which is a water modelling software. The comparison is made for a case area in Höör. Höör is a small town located in the southernmost part of Sweden. The two models are compared to each other and a sensitivity analysis of some of the parameters in the MIKE-model is carried out. The conclusion of the comparison is that the MIKE-model creates a more accurate result than the GIS-model. The sensitivity analysis shows that the resolution of the calculation grid is of great importance, but only to a certain size. The Manning number is of importance when it comes to the velocity of the spreading of the flood. (Less)
Abstract (Swedish)
Extrema regn förväntas ske både oftare och slå med större kraft i framtiden enligt prognoser från FNs klimatpanel. Vid extrema regn, eller skyfall, är det praktiskt taget omöjligt att undvika översvämningar i ledningssystemen, då ledningarna inte är dimensionerade för att klara så stora flöden som dessa regn medför. För att minimera skadorna vid översvämningar spenderar svenska myndigheter enorma summor. För att dessa insatser inte ska ske på måfå kan översvämningsmodeller användas. I modellerna kan områdena byggas upp virtuellt, där sedan regnscenarion kan spelas upp, för att ge en bild över händelseförloppet vid ett skyfall och därmed kunna identifiera utsatta platser.

Syftet med detta arbete har varit att undersöka och jämföra två... (More)
Extrema regn förväntas ske både oftare och slå med större kraft i framtiden enligt prognoser från FNs klimatpanel. Vid extrema regn, eller skyfall, är det praktiskt taget omöjligt att undvika översvämningar i ledningssystemen, då ledningarna inte är dimensionerade för att klara så stora flöden som dessa regn medför. För att minimera skadorna vid översvämningar spenderar svenska myndigheter enorma summor. För att dessa insatser inte ska ske på måfå kan översvämningsmodeller användas. I modellerna kan områdena byggas upp virtuellt, där sedan regnscenarion kan spelas upp, för att ge en bild över händelseförloppet vid ett skyfall och därmed kunna identifiera utsatta platser.

Syftet med detta arbete har varit att undersöka och jämföra två olika tillvägagångssätt för att modellera översvämningar vid skyfall. Fallområdet som har undersökts har varit Höörs tätort. Höör är en mindre tätort med blandad bebyggelse, markanvändning och dagvattenhantering. De modeller som byggts och använts är en lågpunktskartering i programmet ArcMap och en 2D-ytavrinningsmodell i programmet MIKE URBAN. De två modellerna har många skillnader men även en hel del likheter.

Den främsta skillnaden är att 2D-modellen arbetar dynamiskt där översvämningssimuleringen kan följas i realtid och regn som används kan anpassas. Lågpunktskarteringen pekar bara ut de instängda lågpunkter som finns i terrängen och tar inte hänsyn till några vattenvolymer. Det fastslås i undersökningen att 2D-modellen ger ett resultat närmare verkligheten då en lågpunktskartering inte får med dynamiken i händelseförloppet och därmed missar många detaljer. Vidare undersöktes även olika parametrars inverkan på resultatet i 2D-modellen, där beräkningarnas upplösning och Manningtalets påverkan på resultatet slås fast. Upplösningen spelar stor roll för simuleringstiden, men även på resultatet då en grövre upplösning ger en kortare simuleringstid men resultatet blir samtidigt mer otydligt och kvaliteten sänks då detaljer kan missas. Mannings tal påverkar främst händelseförloppets tid, ett lågt Mannings tal ger ett långsammare översvämningsförlopp.

Fallområdet anses klara av större skyfall väl, utan speciellt stora översvämningar, mycket beroende på att det finns många grönytor, bäckar och dammar som fungerar som utjämningsmagasin. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Skyfall förväntas både inträffa oftare och slå
med större kraft i framtiden. Vid större skyfall
är det omöjligt för ledningssystemet att
hantera vattnet, vilket leder till att vattnet
rinner ut på gator och andra ytor och orsakar
översvämningar. För att översvämningarna vid
sådana tillfällen ska kunna ske utan att skada
fastigheter och andra ekonomiska värden är
det viktigt att leda vattnet till platser där det
kan magasineras under en tid. Genom att
modellera översvämningsscenarion kan förebyggande
åtgärder sättas in på de platser där
det behövs mest. Översvämningsmodeller kan
skapas på ett flertal sätt, två av dessa
utvärderas och dess fördelar och nackdelar
diskuteras i denna artikel.
Översvämning i Växjö i samband med... (More)
Skyfall förväntas både inträffa oftare och slå
med större kraft i framtiden. Vid större skyfall
är det omöjligt för ledningssystemet att
hantera vattnet, vilket leder till att vattnet
rinner ut på gator och andra ytor och orsakar
översvämningar. För att översvämningarna vid
sådana tillfällen ska kunna ske utan att skada
fastigheter och andra ekonomiska värden är
det viktigt att leda vattnet till platser där det
kan magasineras under en tid. Genom att
modellera översvämningsscenarion kan förebyggande
åtgärder sättas in på de platser där
det behövs mest. Översvämningsmodeller kan
skapas på ett flertal sätt, två av dessa
utvärderas och dess fördelar och nackdelar
diskuteras i denna artikel.
Översvämning i Växjö i samband med ett skyfall.
Svenska kommuner spenderar årligen mellan
500 miljoner och en miljard kronor på insatser
för att minimera risken för skador vid skyfall.
För att dessa investeringar ska vara meningsfulla
så är det viktigt att ordentliga undersökningar
genomförs. Ett effektivt sätt att
förutsäga hur översvämningar kommer att
utbreda sig är att skapa modeller över
undersökningsområdet och sedan undersöka
vilka områden som är speciellt översvämningskänsliga.
De två sorters modeller som
undersökts är en enkel lågpunktskartering och
en mer avancerad ytmodell. Båda dessa
modeller ignorerar ledningsnätets kapacitet,
med andra ord kan man säga att det scenario
som simuleras är när ledningsnätet redan är
fullt. De två modellerna undersöker samma
sak men ger olika typer av resultat. Undersökningen
har skett i ett fallområde i Höör, en
mindre tätort i Skåne.
Lågpunktskarteringen identifierar, precis som
namnet skvallrar, lågpunkter i terrängen.
Modellen räknas som en simpel modell när
det kommer till att undersöka översvämningsrisker.
Modellen tar inte hänsyn till några
regnmängder eller hur vattnet rör sig över tid
utan identifierar lågpunkter och antar att de
alltid fylls vid ett regn. En fördel med denna
modelleringstyp att det går väldigt snabbt och
enkelt att få fram resultat över stora områden,
dock är nackdelen att resultaten bör tas med
en stor nypa salt då det inte tas hänsyn så till
många parametrar. Resultaten från en
lågpunktskartering är begränsade till stillbilder
där lågpunkter och rinnvägar finns åskådliggjorda.
I en ytmodell, som är en mer sofistikerad
modell, simuleras flödet på markytan under
ett regn. I en ytmodell finns det fler
inställningar som går att skruva på för att
anpassa modellen till de verkliga förhållandena
än i en lågpunktskartering. Bland
annat går det att välja mängden regn och
regnintensiteterna för simuleringarna. Ytmodeller,
även kallade dynamiska modeller,
tar hänsyn till hur vattnet förflyttar sig under
simuleringstiden. Resultaten ur en ytmodell
kan presenteras som stillbilder likt lågpunktskarteringen
eller som filmer där översvämningsförloppet
kan följas.
När det kommer till att jämföra de två
modelltyperna så har de båda sina svagheter
och styrkor. Styrkor hos lågpunktskarteringen
är att det inte tar mer än någon timme att få
fram ett resultat och det kräver ingen specialkunskap.
Till dess nackdel finns att det inte ger
ett helt bra resultat, framförallt inte i urbana
miljöer där vattnets strömningsmönster är
mycket komplicerat. I urbana miljöer väntas
ytmodellen ge en mer korrekt bild av
översvämningarna. Eftersom det dessutom
går att variera mängden vatten som släpps
som regn i modellen så kan olika scenarion
undersökas. Det mer korrekta resultatet och
möjligheterna till variation har ett pris, vilket
betalas i en lång simuleringstid som vid större
områden kan bli upp mot ett dygn långa.
Simuleringstiden beror på hur stort område
som undersöks, hur fin upplösning man vill ha
på resultatet och hur långt regn som
simuleras.
Trots den större tidsåtgången kan det
konstateras att en ytmodell är värd det extra
arbete det innebär. I och med att mycket i
modellen kan varieras går den att anpassa till
ett föränderligt klimat där förutsättningarna
ändras. Det ger en ytmodell en klar fördel
gentemot en lågpunktskartering! (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Skoog, Jens LU
supervisor
organization
course
VVR820 20161
year
type
M3 - Professional qualifications ( - 4 Years)
subject
keywords
MIKE FLOOD, MIKE URBAN, Urban översvämning, översvämningsmodellering, GIS, lågpunktskartering, Skyfallskartering
report number
TVVR-16/5005
ISSN
1101-9824
language
Swedish
id
8883853
date added to LUP
2016-07-01 13:08:21
date last changed
2016-07-01 13:08:21
@misc{8883853,
  abstract     = {Forecasts on the climate change are pointing towards an increased amount of extreme rains or cloudbursts in the future. Cloudbursts are already today a big problem. When cloudbursts occur over dense urban areas, flooding occurs. To prevent damage to property and important functions for society, Swedish municipalities spend an enormous amount of money every year. To make sure that the investments are made in the right areas models can be used to simulate different flooding situations. In this report the main focus is to investigate and compare two different methods of modelling, one created in ArcMap, which is a GIS software, the other one is created in MIKE URBAN, which is a water modelling software. The comparison is made for a case area in Höör. Höör is a small town located in the southernmost part of Sweden. The two models are compared to each other and a sensitivity analysis of some of the parameters in the MIKE-model is carried out. The conclusion of the comparison is that the MIKE-model creates a more accurate result than the GIS-model. The sensitivity analysis shows that the resolution of the calculation grid is of great importance, but only to a certain size. The Manning number is of importance when it comes to the velocity of the spreading of the flood.},
  author       = {Skoog, Jens},
  issn         = {1101-9824},
  keyword      = {MIKE FLOOD,MIKE URBAN,Urban översvämning,översvämningsmodellering,GIS,lågpunktskartering,Skyfallskartering},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Undersökning av två metoder vid översvämningsmodellering – en fallstudie av Höörs tätort.},
  year         = {2016},
}