Hydrologisk modellering av nedbørflom i Gaula - Bruk av nedbørestimater fra stasjonsmålinger, værradar og et griddet datasett
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2406896Utgivelsesdato
2016Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Flomsituasjoner som oppstår på grunn av kraftig nedbør har potensiale for å forårsake stor skade, og er en utfordring med hensyn på planlegging av infrastruktur og varsling. Distribuert hydrologisk modellering på feltskala er et mye brukt verktøy for å beregne omfanget av slike hendelser. Representative nedbørestimater identifiseres ofte som det mest kritiske for både kalibrering og simulering med slike modeller. Dette innebærer en utfordring i mange norske felt ettersom nettverket av nedbørstasjoner er for spredt til å kunne fange opp intense nedbørtilfeller med liten romlig utstrekning.
I denne oppgaven er en distribuert hydrologisk modell satt opp for nedbørfeltet til den uregulerte elva Gaula i Sør-Trøndelag ved hjelp av rammeverket Statkraft s Hydrological Forecasting Toolbox (SHyFT), og ulike nedbørestimater er testet ut for kalibrering av modellen og flomsimuleringer. Flomsimuleringene er gjort med utgangspunkt i tre flomhendelser observert i elva i 1940, 2010 og 2011. Liten flomdemping og rask responstid i feltet forårsaker ofte høy kulminasjonsvannføring ved intense nedbørskyll, og slike flomepisoder anses av erfaring for å være spesielt kritisk her. Kombinert med få nedbørstasjoner i området gjør dette at flomvannføringen er spesielt vanskelig å fange opp ved flomsimuleringer.
For kalibrering av modellen og flomsimuleringene er nedbørestimater fra stasjonsmålinger, værradar og nedbørgrid produsert av MET testet ut og sammenliknet. Flomtoppene er generelt vanskelig å fange opp i de minste delfeltene i Gaula ved alle disse estimatene. Noe forbedring oppnås imidlertid når modellen kalibreres med KGE som målfunksjon, og ved kalibrering over perioder der nedbør dominerer avrenningen i feltet.
Nedbørgriddene og stasjonsdata produseres med utgangspunkt i de samme stasjonsmålingene, og gir generelt de mest nøyaktige simuleringene ved flom som følge av jevnt distribuert nedbør. Akseptable verdier av målfunksjonen tyder på at disse to estimatene er godt egnet for kalibrering i de største delfeltene og i områdene der dekningen av nedbørstasjoner er god. Ujevn dekning av nedbørstasjoner over feltet og manglende evne til å fange opp lokale nedbørtilfeller, gjør likevel dataene mindre egnet for kalibrering og flomsimuleringer i de mindre delfeltene Eggafoss og Lillebudal bru i fjellområdene i sør.
Værradaren har et større potensiale her som følge av evnen til å måle nedbør med stor romlig og tidsmessig resolusjon, men flere kilder til feil og usikkerhet påvirker den kvantitative nøyaktigheten. En viss forbedring av estimatet kan oppnås ved bruk av Z-R¬-sammenhenger i henhold til nedbørtypen, og ved bruk av stasjonsmålinger som utgangspunkt for korrigering. Det kritiske i denne sammenhengen er imidlertid den lange avstanden mellom nedbørfeltet og radaren, noe som gjør det aktuelt å korrigere estimatene for et variabelt reflektivitetsprofil og signaldemping ved intense nedbørtilfeller.