Modeller för att beräkna vattenföring

En modell är en förenklad beskrivning av verkligheten. Med modeller kan man göra prognoser och undersöka olika scenarier. På SMHI har det utvecklats två hydrologiska modeller: HBV-modellen och HYPE-modellen.

Landskap och beräkningsrutor som shype använder sig av.
Illustration över S-HYPE modellen.

Hydrologiska modeller används för att beskriva bland annat snö, vattenflöden, markfuktighet och vattenkvalitet. Modellen beskriver landskapet utifrån vad som påverkar vattnets väg. Det är sådant som sjöar, vattendrag, jordmån, markanvändning och om det finns mänsklig påverkan, exempelvis regleringar och vattenuttag. Temperatur och nederbörd är viktig indata till modellen och behövs för att beräkna korrekta vattenmängder och om vattnet dunstar eller lagras som snö. 

Vattenbalansekvationen ligger till grund för vattenmodellering. Det är en enkel ekvation, men de olika delarna är mycket svåra att beskriva helt korrekt. Trots, eller kanske på grund av alla svårigheter, har de hydrologiska modellerna utvecklats och kan nu beskriva det hydrologiska läget väl.

Vattenbalansekvationen

Q = P – E – ΔS

Q = vattenföring, P = nederbörd, E = avdunstning och S = lagring i olika vattenmagasin, exempelvis sjöar, grundvatten och markvatten

Modellers användningsområden

Med modeller går det att använda väderprognoser för att förutse höga och låga flöden på kort sikt. De kan även användas i klimatforskning och ge kunskap om hur vattentillgång och vattenkvalitet påverkas i framtida klimat.

Hydrologiska modeller används också vid dimensionsberäkningar, dvs när vägar, broar, nya stadsområden eller dammar ska byggas eller restaureras. Man räknar då ofta på beräknat högsta flöde. Det är det högsta möjliga flödet för ett vattendrag. Flödet modelleras fram genom att kombinera värsta scenario för bland annat regnmängd, snösmältning, hög markvattenhalt och fyllnadsgrad i vattenmagasin.

Inom vattenförvaltningen och i arbete med vattenkvalitet är hydrologiska modeller värdefulla. Med hjälp av uppgifter om vattenföring kan man ta reda på den totala mängden av olika ämnen utifrån koncentrationsprov. Med modeller kan även koncentrationen i sjöar och vattendrag beräknas direkt men kräver då god kunskap om närliggande markområden och flöden.

Modeller på SMHI

På SMHI utvecklades 1972 den första hydrologiska modellen som fick namnet HBV-modellen. Med elektroniska datorer kunde nu stora datamängder hanteras, en nödvändighet i modellarbetet. HBV användes bland annat för att beräkna prognoser av tillrinningen till vattenkraftssystemens regleringsmagasin och ge underlag för varningar för översvämningar. 

Vid millennieskiftet började en ny modell utvecklas. Kravet att kunna beräkna vattenkvalitet ledde till utvecklingen av HYPE-modellen. Den svenska modelluppsättningen kallas S-HYPE och är den som SMHI använder idag för beräkning av vattenkvalitet och vattenflöde i landet.