Sett opp hydraulisk modell

En hydrologisk modell forteller hvor stor vannføringen vil være fremover i tid, men ofte er vi interessert i å vite hvilke områder som blir oversvømt. En hydraulisk modell gir deg vannstand, vannhastighet og oversvømt areal, basert på vannføringen fra en hydrologisk modell.

For å etablere en pålitelig hydraulisk modell er det ikke nok med flomprognoser i form av vannføring (m3/s). Modelløren må lage en geometri til den hydrauliske modellen som beskriver terrengoverflaten, elvebunn og legge til hydraulisk viktig infrastruktur. Det er viktig at modelløren drar på befaring.

Slik lager modelløren geometri til den hydrauliske modellen

Nasjonale terrengmodeller fra for eksempel hoydedata.no, inneholder normalt ikke data om elvebunn og innsjøbunn. Der slike data mangler, må modelløren eller kommunen bestille innmåling av elvebunn, eller modelløren må justere terrenget basert på observert normalvannstand og oversvømt areal under kjente flommer flomutbredelser. I en rekke større vassdrag er elvebunnen allerede kartlagt slik at terrenget under vann også til en viss grad er kartlagt.

Infrastruktur som bruer og kulverter, terskler, veifyllinger og dammer bør inkluderes eksplisitt i modellen. Alle data må transformeres til samme høydesystem (for eksempel NN2000) og kvalitetssikres for hull, overlapp og urealistiske geometrier før de integreres i geometrien.

Mer detaljerte anbefalinger og metodiske beskrivelser og hvordan sette opp en hydraulisk modell finner dere i NVE Veileder 3/2022 Sikkerhet mot flom – Utredning av flomfare i reguleringsplan og byggesak. Se spesielt kapittel 9 for hvordan sette opp en hydraulisk modell.  

Modelloppsett

Det finnes ulike hydrauliske modeller. I en 1D‑modeller må modelløren velge tverrprofiler på hydraulisk representative steder, mens 2D‑modeller krever et beregningsnett som gjengir alle relevante terreng- og konstruksjonselementer. En systematisk prosess for innhenting, kontroll og sammensetting av geometridata er avgjørende for å redusere usikkerhet og sikre realistiske beregninger av vannstand, hastighet og flomutbredelse.

Kalibrering av hydrauliske modeller

Modelløren må kalibrere den hydraulisk modell mot , slik at den prognoserte flomvannstanden blir mest mulig presis. Kommunene kan selv bidra med å skaffe vannstands- og vannføringsdata under en flom til kalibrering. Du kan lese mer om hvordan kommunen kan samle inn slike data i veileder for feltobservasjoner av flomdata.  

Modelløren kalibrer den hydraulisk modell mot observert vannstand og vannføring. En godt kalibrert hydraulisk modell kan gi en presis prognosert flomvannstand ved en viss vannføring. Likevel kan den prognoserte flomvannstanden og tidspunktet for flommen være usikker fordi det kan være stor usikkerhet i flomprognosen (flomvannføringen fra hydrologisk modell) eller værprognosene som går inn i den hydrologiske modellen. Les mer om kalibrering av hydrauliske modeller i kapittel 9.9 Kalibrering og kalibreringsdata i NVE Veileder 3/2022 Sikkerhet mot flom – Utredning av flomfare i reguleringsplan og byggesak.

En hydraulisk modell fungerer best i større elver. I små, bratte vassdrag vil ikke nødvendigvis flomprognosene bli presise nok, og det vil sjeldent være nok responstid til å iverksette tiltak

Kan jeg stole på prognosene?

Prognoser for vannføring, vannstand og oversvømt areal er usikre. Som regel øker usikkerheten jo lengre fram i tid man ønsker prognoser.

For å lage prognoser med en hydrologisk modell er det nødvendig med observerte nedbør- og temperaturdata slik at modellen kan beregne den hydrologiske tilstand, altså hvor mye snø, mark -og grunnvann det er i nedbørfeltet nå. I tillegg trenger modellen værprognoser, slik at modellen kan simulere hvordan vannføringen utvikler seg fremover i tid. Usikkerheten i flomprognosene er derfor avhengig av at den hydrologiske modellen har riktige tilstander og værprognoser.

Usikkerheten i vær- og vannføringsprognosen videreføres i prognosene fra en hydraulisk modell.

Værprognoser kan være usikre

Værprognoser er som regel den største kilden til usikkerhet i en flomprognose

Figuren viser værprognoser ti dager frem i tid for lufttemperaturen over London 26.juni 1995 øverst, og 26.juni 1994 nederst. Øverst er et eksempel på en stabil atmosfære hvor det er enkelt å varsle temperaturen 4-5 dager frem i tid. Det er liten spredning mellom de ulike værprognosene. Mens situasjonen i 1994, nederst, er mer ustabil. Vi ser at det er stor forskjell mellom prognosene. Spesielt fra dag tre og fire, ser vi at det varierer fra 12 til 30 grader. I begge tilfellene er mørk blå linje det som faktisk ble målt i ettertid (fasiten). For dag tre ville det blitt varslet 25 grader (lys blå linje), mens det kun ble målt 15 grader.

For å beskrive usikkerheten i flomprognoser (vannføring og vannstand) kan man benytte et knippe værprognoser (ensemble) som beskriver flere mulige værutviklinger. Har man et knipp med  50 værprognoser vil man da få 50 ulike flomprognoser. Basert på disse kan man beregne usikkerhet i flomstørrelser og sannsynlighet for skadeflom (figur 14) og sannsynligheten for hvilke områder som kan bli oversvømt.

Det krever hydrologisk og hydraulisk kompetanse for å sette opp, kjøre og tolke resultater fra henholdsvis en hydrologisk og hydraulisk modell.