NOR-HYPE: A distributed hydrological model for environmental applications in Norway

Abstract

This report summarizes the hydrological modelling for environmental applications for the mainland of Norway in the HydroCen work package 3.5. Also incorporated in the report are the findings and results of two master theses: water balances of lakes (chapter 2.8) and time-step testing with different precipi-tation products (chapter 2.7). The model and scripts for creating new set-ups, pre- and postprocessing are available on Git-hub*. The precipitation-runoff model HYPE produces relevant hydrological output for the Norwegian mainland. In the HydroCen work package 3.5 study HYPE was set-up with a spatially distributed flow network in-cluding lakes and reservoirs. Water management model modules, water temperature, lake water level, and hourly time steps were tested and evaluated. A single-step calibration approach showed good accuracy with an average KGE (Kling Gupta Efficiency) of 0.56. Predictions in ungauged basins showed promising results. The current model set-up can be used for hindcasting of natural flow conditions and impacts of hydro-power systems on hydrological regimes. It can also be used as a base model for further regional studies. Furthermore, it has potential for future applications for nutrient modelling, climate change impacts, and distributed water temperature modelling.

Denne rapporten oppsummerer den hydrologiske modelleringen for miljøbaserte analyser og tiltak for fastlands-Norge gjennomført i HydroCens arbeidspakke 3.5. I tillegg inkluderer raporten funnene fra to masteroppgaver: vannstandsmodellering i innsjøer (kapittel 2.8) og kortere tidsskritt med ulike nedbørsprodukter (kapittel 2.7). Modellen og skriptene for å opprette nye oppsett, samt for- og etterbehandling er tilgjengelige på Git-hub*. Nedbørs-avrenningsmodellen HYPE gir relevante hydrologiske resultater for det norske fastlandet. I denne studien i HydroCens arbeidspakke 3.5 ble HYPE satt opp med et romlig fordelt strømningsnettverk som inkluderer innsjøer og magasin som egne delfelt. Modellmoduler for vannforvaltning og vannkraft, vanntemperatur og vannstand i innsjøer ble testet og vurdert, også med timesoppløsning. En ett-trinns kalibreringsmetode viste god nøyaktighet med en gjennomsnittlig KGE (Kling Gupta Efficiency) på 0,56. Prognoser i umålte nedbørfelt viste lovende resultater. Dagens modelloppsett kan brukes til evaluering av hydrologiske påvirkning av vannkraftverk på naturlige strømningsforhold. Den kan også brukes som basismodell for videre regionale studier. Modelloppsettet har videre potensial for fremtidige anvendelser for næringsstoffmodellering, konsekvenser av klimaendringer og distribuert vanntemperaturmodellering.