Översvämningar som orsakats av kraftiga regn, så kallade skyfall, har på senare tid drabbat flera städer runt om i världen. Klimatförändringarna för med sig att skyfallen väntas tillta i styrka och översvämningsrisken kan därmed öka i framtiden. Konsekvenser som följer av kraftigare skyfall kan utredas med hydraulisk modellering, vilket gör det möjligt att simulera framtidsscenarion och ger information om både vattenutbredning och händelseförlopp. Skapandet av pålitliga modeller som genererar trovärdiga resultat kräver stor tillgång till information om vattendjup och utbredning från tidigare översvämningar. Data som hämtas från traditionella mätstationer är i regel inte tillräcklig för ändamålet och uppgifter från allmänheten kan i dessa fall vara en värdefull informationskälla. Ett område som utforskats allt mer de senaste åren är hur data kan extraheras från allmänheten via inlägg på sociala medier. Vattenutbredning och djup kan uppskattas från bilder och filmer på dessa plattformar. Den här studien syftade till att undersöka hur information från sociala medier kan användas för att kartlägga översvämningar samt för att förbättra hydrauliska modeller av översvämningar. En översvämning som inträffade i Hallsberg 2015 simulerades med en hydraulisk modell och kartlades även med information som hämtats från bilder och filmer på sociala medier. Vattenutbredningen och djupet som uppskattats med de två metoderna jämfördes därefter. Den hydrauliska modellen bestod av en 2D-modell över ytavrinningen i Hallsberg tätort och en 1D-modell över Storån som rinner genom staden. Dessa kopplades samman så att vatten tilläts flöda mellan modellerna varvid samverkan mellan ytavrinningen och flödet i Storån kunde beskrivas. Kartläggningen som gjordes med information från sociala medier skapades med interpolation av vattendjup som uppskattas på olika platser i Hallsberg. Informationen från sociala medier gav en god överblick över de värst drabbade områdena i centrala Hallsberg och kunde användas i början av studien för att uppskatta översvämningens utbredning samt i slutet för att förbättra modellen. Vattendjupet som estimerades från sociala medier var något större än det som genererades med den hydrauliska modellen, vilket sannolikt delvis kan härledas till att de simulerade scenarierna skilde sig något från den verkliga översvämningen 2015. De uppskattade vattendjupen var ett mycket bra komplement till övrig tillgänglig mätdata. Information från sociala medier kan således användas för att förbättra modeller och kontrollera deras kvalitet, det finns troligen mycket att vinna på att fortsätta utforska detta område i framtiden. / Flooding caused by heavy rain has in the recent past affected several cities around the world. Because of climate change heavy rains are likely to increase in intensity and the risk of flooding may therefore increase in the future. The consequences of heavy rains can be studied with hydraulic models, which enables simulation of future scenarios and provides information regarding both flood spread and the course of events. The making of reliable models that generate trustworthy results requires great access to information about water depths and the extent of previous floods. Data from traditional monitoring systems are usually not sufficient for this purpose and information from the public can in these cases be valuable. In recent years studies have explored how data can be extracted from pictures and movies posted on social media by witnesses to catastrophes like floods. The water spread and depth can be estimated from images and movies on these platforms. This study aimed to investigate how information from social media can be used to map the floods and how it can be utilized to improve hydraulic modelling of floods. A hydraulic model was created of Hallsberg, which suffered severe floods after heavy rains in 2015. The flood was also mapped with information of water depths that were estimated from pictures and movies on social media. The water spread and depth estimated by the two methods were then compared with each other. The hydraulic model consisted of a 2D-model describing the runoff in Hallsberg and a 1D-model of the river Storån that runs through the city. The models were linked together so that the water was allowed to flow between the models and the interaction between surface runoff and water flow in Storån could be described. The flood map generated with information from social media was created by interpolation of water depths estimated at various locations. The information from social media gave a good overview of the severely affected areas in central Hallsberg and was utilized in the process of making and improving the model. The water depths estimated with information from social media were slightly greater than those generated by the hydraulic model, which might be due to that the simulated scenarios differed slightly from the actual flood event in 2015. The water depth estimated from social media was a useful complement to other available data. The information can be used to improve models and control the quality of the results. The extraction and utilization of information from social media is an area of great potential and there might be much to gain from investigating this further in the future.

Sveriges markanvändning ser idag annorlunda ut än för 100 år sedan. Det senaste århundradet har våtmarker dikats för att öka mängden odlingsbar areal. I och med utdikning av våtmarker förändrades den kustnära miljön, där många fiskarter har sina lekområden.När en minskning av predatorfisk observerades i Östersjöns kustnära områden i slutet av 1900-talet ansågs att exploatering av fiskens lekområden kunde vara en möjlig orsak för minskningen. För att återskapa naturliga lek- och uppväxtområden diskuteras nu en implementering av naturliga trösklar i diken som avvattnar kustnära våtmarker. I samband med dessa restaureringsarbeten utfärdar man beslutsprocesser tillsammans med bland annat markägare. För att kunna uppskatta och kvantifiera hur närområdet påverkas av en naturlig tröskel behöver effekten av den tilltänkta tröskeln på vattenflöden modelleras.I denna studie har därför en hydraulisk modell utvecklats för att kunna simulera vattenflöden i tre våtmarker som ligger på Öland där implementeringen av naturliga trösklar är tilltänkt: Maren, Hyllekärr och Brokhål. Modellen användes framförallt för att kunna uppskatta hur våtmarkerna översvämmas vid olika vattenföring. Genom ett observerat starkt samband mellan avrinningsområdets yta och vattenföring kunde extrema flödesscenarion simuleras. En metod för att beskriva naturliga trösklars påverkan på uppströms flödesregimer har utvecklats med hydraulisk modellering i HEC-RAS. För att validera modellresultaten uppmättes vattenflöde under vårflod 2017.Modellsimuleringen visade att endast Brokhål visade förväntade resultat, Maren visade förväntade resultat vid högre flöden och Hyllekärr visade orimliga översvämningar. Validering av resultaten visade att höjdmodellen som använts har visat felaktig topografisk information för alla tre våtmarkerna. Avvikelser och felaktigheter i topografi och batymetri har pekats ut som den största bakomliggande felkällan till modellen.Studien visade att naturliga trösklar har ingen, eller extremt liten påverkan på uppströms flödesregimer. Det bör dock poängteras att modellen har kraftiga begränsningar, särskilt höjdmodellens upplösning. Fler försök med modellen samt utveckling av höjdmodellen rekommenderas och resultaten från denna studie bör endast ses som vägledande. / In the late 20th century a decrease in coastal predatory fish in the Baltic Sea has been observed. It has been suggested that exploitation of the fish’s spawning habitats, mainly through draining of coastal wetlands, was one reason for the fish decline. To recreate spawn and growth areas, natural thresholds can be installed in trenches draining coastal wetlands. To quantify the effects of a natural threshold on water discharge in the drainage area under various water flow regimes modeling is needed.In this study, a hydraulic model was developed to estimate the effect of changing water discharges of three wetlands when natural thresholds are implemented, i.e. Maren, Hyllekärr and Brokhål, located on northern Öland. The model was run under different water flow regimes. Through an observed strong relation between catchment area and discharge, extreme discharge situations could be simulated. A method for investigating the effects of natural thresholds on upstream flow regimes has been developed with hydraulic modeling in HEC-RAS. To validate the model results, a comparison with empirical data during the spring flood 2017 was made.Model simulations showed that only water discharges in Brokhål behaved as expected, Maren behaved as expected for large flows and results for Hyllekärr were considered not being reliable. Validation showed that the elevation model for topography and bathymetry deviated from reality in all three wetlands. The elevation model has been identified as the single largest source of error in the water discharge model.From the model results, it is concluded that natural thresholds have none, or very minor effects on the upstream water flow regimes. It should however be emphasized that the model has major limitations, in particular the elevation model’s resolution. It is highly recommended to further develop the elevation model before further simulations on water discharges are made. The results from this study should only be considered as a first approximation where more detailed studies are needed to confirm that natural thresholds won’t result in major changes in upstream water flows.

I Sverige finns i dagsläget närmare 10 000 dammar i våra vattendrag. Dammar som har varit en viktig del i den svenska historien men som nu utgör ett hot mot att uppsatta miljömål nås. Dammarna fragmenterar effektivt vattendragen då de utgör vandringshinder för fisk och andra vattenlevande organismer.  På senare tid har problemen som dessa dammar skapat blivit högre prioriterat av myndigheter och beslutsfattare. För att uppnå EU:s miljökvalitetsnormer krävs åtgärder vid i stort sett samtliga av Sveriges dammar. Vid vissa av dessa får naturen kompromissa och fiskvägar av olika slag tas i anspråk. Total utrivning av dammar är i Sverige fortfarande en ovanlig åtgärd men som börjar få spridning. Utrivning har visat sig vara det mest ekonomiska alternativet samtidigt som det bästa för miljön då det återställer inte bara konnektiviteten utan även vattendragets naturliga geomorfologiska processer och flödesdynamik.  I denna studie har konsekvenserna av en avsänkning av Dragby kvarndamm i Björklingeån undersökts. Studien har genomförts genom att sammanväga data från biotopkartering, elfiske samt en hydraulisk modellering i HEC-RAS. Den hydrauliska modelleringen visade hur flödesförhållanden och fallhöjd kommer fördela sig vid en potentiell avsänkning av Dragby kvarndamm. Tillsammans med övriga undersökningar kunde en sammanvävd bild av konsekvenserna av en avsänkning formas. Vid en avsänkning kommer vattenytan sänkas med 1-1,7 m och inga nya strömsträckor kommer att bildas. Trots detta tyder elfisket och biotopkarteringen på att en avsänkning kommer att gynna arter som till exempel lake. En avsänkning kan därav bidra till ökad ekologisk status i Björklingeån. / Sweden is a country revolved around different types of water. With a coastline stretching around a big part of the country. The Baltic Sea which is fed with so much fresh water that it classifies as a brackish sea. The fresh water from Sweden originates from almost 100 000 lakes and nearly 30 000 rivers and streams. However, these different waterways are heavily impacted by approximately 10 000 artificial dams. Dams that for example block fish from migrating to their spawning grounds.  In the last couple of years, the problems revolving around dams have been put higher up on the agenda of politicians and authorities. Significant efforts need to be made to be able to reach the goals of the European Water Framework Directive. Those efforts include building different kinds of fish passage solutions around dams, but also removing dams that no longer have a purpose. Dam removal is often the most cost-effective solution and at the same time the one with most ecological benefits.    In this study, the consequences of a removal of the Dragby mill dam have been investigated. The study have been done by collecting and combining data from habitat assessment, electrofishing and hydraulic modeling in HEC-RAS. The hydraulic modelling showed that the water level upstream of the dam will decrease with approximately 1-1.5 m if the dam is removed.  Simulated water velocities indicate that no rapids and stream habitat suitable for trout will immerse if the dam is to be removed. Nonetheless, the combined information suggests that a dam removal would most likely benefit other species such as the threatened burbot. Therefore, a removal of Dragby mill dam could result in a ecological boost for river Björklingeån.

In the past century, hydropower development in Sweden has been facilitated by the lack of appropriate environmental legislation. This exploitation has resulted in the current poor ecological status of most Swedish water bodies affected by hydropower, and in the need for new policies that reflect the 2000 European Water Framework Directive. Thus, the Swedish Agency for Marine and Water management (SwAM), the Swedish Energy Agency (SEA) and Svenska Kraftnät have elaborated a new national plan for the revision of almost all hydropower licenses in the next 20 years, and Vattenkraftens Miljöfond has carried out a pilot project on Ljungan river, to test different working methods for regional collaboration, and to find effective solutions for achieving the greatest possible benefit for the aquatic environment, while ensuring an efficient national hydropower supply. This thesis focuses on the fish habitat rehabilitation of a portion of Ljungan river highly affected by hydropower practices. By combining a 1D/2D hydraulic model, calibrated and validated, with a habitat model that defines the hydraulic preferences of the target fish species, it was possible to run different simulations and to quantify the optimal habitat obtainable in each scenario, following the PHABSIM methodology. The outputs of this analysis were produced in the form of Composite Suitability Index (CSI) maps and Weighted Usable Area (WUA)­discharge curves. The former resulted to be a very useful tool for analyzing the spatial distribution of suitable habitats for certain ecological processes, and for planning in­stream habitat improvement measures, while the latter have been efficiently used to identify and quantify the maximum habitat improvement achievable with the different mitigation scenarios. This approach helped to firstly assess the habitat improvement that would result from removing the weirs located along the river, leading to the conclusion that the removal would be effective only if combined with other morphological changes of the river channel. Additionally, the coupled eco­hydraulic model has been useful for the design of ecological flow scenarios able to achieve different levels of habitat improvement, including scenarios aimed at minimizing energy production losses. The use of the PHABSIM methodology resulted to be very suitable for the scale and scope of the project. However, it also required to limit the iii ecological drivers considered in the analysis and to make some simplistic assumptions about target species behavior, which must always be underlined and acknowledged when using the results in decision­making processes. / Under det senaste århundradet har vattenkraftsutbyggnaden i Sverige underlättats av bristen på lämplig miljölagstiftning. Detta utnyttjande har lett till att de flesta svenska vattenförekomster har en dålig ekologisk status och att det behövs en ny politik som återspeglar det europeiska ramdirektivet för vatten från 2000. Således har Havs­ och vattenmyndigheten, Energimyndigheten och Svenska Kraftnät utarbetat en ny nationell plan för översyn av nästan alla vattenkraftslicenser under de kommande 20 åren, och Vattenkraftens Miljöfond har genomfört ett pilotprojekt i Ljungan älv för att testa olika arbetsmetoder för regionalt samarbete och hitta effektiva lösningar för att uppnå största möjliga nytta för vattenmiljön samtidigt som man säkerställer en effektiv nationell vattenkraftförsörjning. Denna avhandling fokuserar på återställandet av fiskhabitatet i en del av Ljungan älven som är starkt påverkad av vattenkraftsutövning. Genom att kombinera en 1D/2D hydraulisk modell, kalibrerad och validerad, med en habitatmodell som definierar målfiskarternas hydrauliska preferenser var det möjligt att göra olika simuleringar och kvantifiera den optimala livsmiljö som kan erhållas i varje scenario, enligt PHABSIM­metodiken. Detta tillvägagångssätt har använts för att först och främst bedöma den förbättring av livsmiljön som skulle bli resultatet av att ta bort de dammar som finns längs älvsträckan, vilket ledde till slutsatsen att avlägsnandet skulle vara effektivt endast om det kombineras med andra morfologiska förändringar av flodfåran. Dessutom har den kopplade ekohydrauliska modellen varit användbar för att utform ekologiska flödesscenarier som kan uppnå olika nivåer av habitatförbättring, inklusive scenarier som syftar till att minimera förlusterna i energiproduktionen.

Översvämningar till följd av intensiva nederbördstillfällen har de senaste åren ökat i antal och omfattning. Dessa händelser förväntas bli vanligare i framtiden och skapa fler översvämningar. Med anledning av detta är det intressant att undersöka hur översvämningar i framtiden breder ut sig och vilka vattennivåer som bildas med förväntad nederbörd. Att modellera översvämningar kräver data som i vissa fall kan vara både tidskrävande och omständig att införskaffa. Möjliga avgräsningar och antaganden i modellparametrar kan då vara intressanta att göra som fortfarande ger användbara resultat. En skyfallskartering har genomförts med 2D-hydraulisk modellering i Kumla med programvaran MIKE 21 Flow Model FM. De översvämningskartor som skapades användes för att identifiera områden i Kumla som riskerar att drabbas av höga vattennivåer till följd av skyfall motsvarande 100- och 200-årsregn. En stor osäkerhet vid modellering av översvämningar är att validera resultaten som fås fram. Ofta saknas information om tidigare översvämningar. De nederbördstillfällen som används är ofta så stora att det saknas data om liknande händelser tidigare. Vid översvämningsmodellering anväds data som beskriver olika typer av modellparametrar. Dessa kommer med ytterligare osäkerheter som kan göra valideringen problematisk. För att undersöka hur stor effekt olika modellparametrar har på resultatet genomfördes en känslighetsanalys där differenskartor skapades mellan undersökta scenarion och referenskartor. Skyfallskarteringen visade att stora delar i Kumla drabbas av översvämningar för både ett 100- och 200-årsregn. Området Kumlaby identifierades som känsligt och får höga vattennivåer. Detta beror mest troligt på omgivningens topografi och att Kumlaby underlagras av leror med låg infiltrationskapacitet. I känslighetsanalysen identifierades markens råhet och infiltrationskapacitet vara styrande parametrar för översvämningens utbredning och vattennivåer. Dessa påverkar främst hur höga vattenflöden som uppstår och översvämningens utbredningen och vattennivåer. Kunskap om dessa parametrar är viktigt för att undvika över- eller underskattning av en översvämning. Användningen av avrinningskoefficienter istället för markens råhet, infiltrationskapacitet och evaporation undersöktes. Differensen i översvämningens utbredning och vattennivåer blev stor i och utanför Kumla tätort. På mindre områden kan det vara mer lämpligt att använda en avrinningskoefficient när en mer detaljerad klassning kan göras av de markytor som finns. Ett scenario som undersöktes i känslighetsanalysen var installation av gröna tak på alla byggnader i Kumla. Simuleringarna som genomfördes visade att både utbredningen och vattennivåer minskade. Detta till följd av större lagringskapacitet och motstånd mot vattenflöden som kommer med gröna tak. / Urban floods caused by intense rainfall have occurred more frequently the last couple of years. These rainfall events are expected to become more common in the future and create more floods in urban areas. This makes it important to investigate the extent and water levels from urban floods in the future. In order to simulate floods, different types of data is needed. This data can be both time consuming and difficult to obtain. With this in mind, it is interesting to investigate possible simplifications and assumptions of model parameters. A cloud burst mapping was made with 2D hydraulic modelling in Kumla with the software MIKE 21 Flow Model FM. The flood maps created were used to identify areas in Kumla which have a higher risk of being subject to high water levels. One uncertainty while modelling urban floods is the process of validating the results. There is often a lack of data for the used rainfall events or information from previous floods in the area. In flood modelling data is used which describes different model parameters, these comes with additional uncertainties and can make the validation more difficult. A sensitivity analysis was made to be able to examine effects on the results from variations in model parameters. The cloud burst mapping showed that large parts of Kumla will be affected by water levels which goes up to 1 m. The area Kumlaby was identified as being sensitive for high water levels. This is due to placement of Kumlaby below higher ground which causes water to flow toward Kumlaby. The ground below is mostly made up of clay which has low infiltration capacity. In the sensitivity analysis the bed resistance and infiltration capacity were identified as governing parameters regarding the extent and water levels of urban floods. In order to avoid over- or underestimation of floods it is important to have knowledge about these parameters in the model area. The use of a runoff coefficient instead of bed resistance, infiltration and evaporation were examined. The difference of the resulting flood were large in the whole model area. In smaller areas a runoff coefficient could be used with better results when a more detailed description can be made of the surfaces in the area. A scenario where green roofs were assumed to have been installed on all buildings in Kumla were examined. The simulations showed that both the extent and water levels decreased. This due to the fact that green roofs have a capacity to store water and delay flows of water.

Hydraulisk modellering är ett viktigt verktyg vid utvärdering av lämpliga åtgärder för torrfåror. Modelleringen påverkas dock alltid av osäkerheter och om dessa är stora kan en modells simuleringsresultat bli opålitligt. Det kan därför vara viktigt att presentera dess simuleringsresultat tillsammans med osäkerheter. Denna studie utreder olika typer av osäkerheter som kan påverka hydrauliska modellers simuleringsresultat. Dessutom utförs känslighetsanalyser där en andel av osäkerheten i simuleringsresultatet tillskrivs de olika inmatningsvariablerna som beaktas. De parametrar som ingår i analysen är upplösningen i använd terrängmodell, upplösning i den hydrauliska modellens beräkningsnät, inflöde till modellen och råheten genom Mannings tal. Studieobjektet som behandlades i denna studie var en torrfåra som ligger nedströms Sandforsdammen i Skellefteälven och programvaran TELEMAC-MASCARET nyttjades för samtliga hydrauliska simuleringar i denna studie.  För att analysera osäkerheter kopplade till upplösning i en terrängmodell och ett beräkningsnät användes ett kvalitativt tillvägagångsätt. Ett antal simuleringar utfördes där alla parametrar förutom de kopplade till upplösning fixerades. Simuleringsresultaten illustrerades sedan genom profil, sektioner, enskilda raster och raster som visade differensen mellan olika simuleringar. Resultaten för analysen visade att en låg upplösning i terrängmodeller och beräkningsnät kan medföra osäkerheter lokalt där det är högre vattenhastigheter och där det finns stor variation i geometrin. Några signifikanta effekter kunde dock inte skönjas på större skala.  Separat gjordes kvantitativa osäkerhets- och känslighetsanalyser för vattendjup och vattenhastighet i torrfåran. Inmatningsparametrarna inflöde till modellen och råhet genom Mannings tal ansågs medföra störst påverkan och övriga parametrar fixerades således. Genom script skapade i programmeringsspråket Python tillsammans med biblioteket OpenTURNS upprättades ett stort urval av möjliga kombinationer för storlek på inflöde och Mannings tal. Alla kombinationer som skapades antogs till fullo täcka upp för den totala osäkerheten i inmatningsparametrarna. Genom att använda urvalet för simulering kunde osäkerheten i simuleringsresultaten också beskrivas. Osäkerhetsanalyser utfördes både genom klassisk beräkning av statistiska moment och genom Polynomial Chaos Expansion. En känslighetsanalys följde sedan där Polynomial Chaos Expansion användes för att beräkna Sobols känslighetsindex för inflödet och Mannings tal i varje kontrollpunkt. Den kvantitativa osäkerhetsanalysen visade att det fanns relativt stora osäkerheter för både vattendjupet och vattenhastighet vid behandlat studieobjekt. Flödet bidrog med störst påverkan på osäkerheten medan Mannings tals påverkan var insignifikant i jämförelse, bortsett från ett område i modellen där dess påverkan ökade markant. / Hydraulic modelling is an important tool when measures for dry river stretches are assessed. The modelling is however always affected by uncertainties and if these are big the simulation results from the models could become unreliable. It may therefore be important to present its simulation results together with the uncertainties. This study addresses various types of uncertainties that may affect the simulation results from hydraulic models. In addition, sensitivity analysis is conducted where a proportion of the uncertainty in the simulation result is attributed to the various input variables that are included. The parameters included in the analysis are terrain model resolution, hydraulic model mesh resolution, inflow to the model and Manning’s roughness coefficient. The object studied in this paper was a dry river stretch located downstream of Sandforsdammen in the river of Skellefteälven, Sweden. The software TELEMAC-MASCARET was used to perform all hydraulic simulations for this thesis.  To analyze the uncertainties related to the resolution for the terrain model and the mesh a qualitative approach was used. Several simulations were run where all parameters except those linked to the resolution were fixed. The simulation results were illustrated through individual rasters, profiles, sections and rasters that showed the differences between different simulations. The results of the analysis showed that a low resolution for terrain models and meshes can lead to uncertainties locally where there are higher water velocities and where there are big variations in the geometry. However, no significant effects could be discerned on a larger scale.  Separately, quantitative uncertainty and sensitivity analyzes were performed for the simulation results, water depth and water velocity for the dry river stretch. The input parameters that were assumed to have the biggest impact were the inflow to the model and Manning's roughness coefficient. Other model input parameters were fixed. Through scripts created in the programming language Python together with the library OpenTURNS, a large sample of possible combinations for the size of inflow and Manning's roughness coefficient was created. All combinations were assumed to fully cover the uncertainty of the input parameters. After using the sample for simulation, the uncertainty of the simulation results could also be described. Uncertainty analyses were conducted through both classical calculation of statistical moments and through Polynomial Chaos Expansion. A sensitivity analysis was then conducted through Polynomial Chaos Expansion where Sobol's sensitivity indices were calculated for the inflow and Manning's M at each control point. The analysis showed that there were relatively large uncertainties for both the water depth and the water velocity. The inflow had the greatest impact on the uncertainties while Manning's M was insignificant in comparison, apart from one area in the model where its impact increased.

När klimatet i Sverige blir varmare ökar både förekomsten och omfattningen av intensiva skyfall. Dessa kan leda till stora konsekvenser lokalt för drabbade samhällen. Omfattande översvämningar, skadade fastigheter, erosionsskador och hindrad framkomlighet är några av de potentiella följderna. Ett första steg för att öka beredskapen för skyfall är att göra en skyfallskartering där ett nederbördstillfälle med skyfallskaraktär läggs in i en hydraulisk modell över ett område. Modellen visar sedan områden som riskerar att drabbas av översvämningar samt vilken väg som ytavrinningen tar under förloppet. I detta arbete har en sådan modell gjorts över Sala stad. Skyfallsmodellen skapades i programmet HEC-RAS och för att simulera infiltrationen användes metoden SCS curve number. SCS curve number metoden uppskattar infiltration baserat på markanvändning och jordart. Typregnet valdes till 100 års återkomsttid och modellerades som ett CDS-regn med varaktighet sex timmar och klimatfaktor 1,3. Ett avdrag på nederbördsmängden gjordes även för dagvattennätets kapacitet. Resultatet blev att flertalet områden i Sala kan drabbas av potentiellt stora vattendjup. De största problemområdena identifierades till bebyggelsen mellan Ringgatan och Östra Tulegatan söder om centrala Sala samt området kring Pråmån uppströms Jakob Mats kvarn. Då infiltrationsmetoden SCS curve number är baserad på empiriska data gjordes en känslighetsanalys på infiltrationsparametrarna. Det som undersöktes var påverkan på total andel infiltrerad nederbörd och översvämningarnas utbredning. Tre olika scenarion baserat på osäkerheten i curve number-talet användes samt ett scenario utan infiltration i modellen. Skillnaden i total översvämmad yta med ett djup större än 0,1 m mellan scenariot med högst infiltration och scenariot med lägst infiltration var i modellen totalt 9,1 procentenheter. I det scenario där ingen infiltration modellerades drabbades flertalet nya fastigheter och infrastruktur av översvämning vilket visar på infiltrationens betydelse för riskbedömningen vid en skyfallskartering. Totalt infiltrerade 30 % av nederbörden i modellen vid scenariot med lägst infiltration, 49 % av nederbörden vid scenariot med direkta litteraturvärden för curve number- talet och 66 % av nederbörden i scenariot med högst infiltration. Eftersom infiltrationen mellan scenarierna til hög grad berodde på hur jordarterna klassades i modellen är det dock svårt att dra en generell slutsats om vilket infiltrationsscenario som är bäst lämpat att använda vid skyfall. / As the climate becomes warmer in Sweden the frequency and extent of cloudbursts are expected to rise. When these rain events occurs in populated areas the consequences can be severe for the local community with extensive flooding leading to for example damaged properties, erosion and obstructions of traffic. One step to increase the awareness of these risks is to do a cloudbust mapping were a rain with cloudburst extent is modelled hydraulically. Areas that are at risk of flooding during the rain event and flow paths for the surface runoff can be assessed from the model. In this thesis such a model was created for the town of Sala. The cloudbust model was made using the software HEC-RAS and to simulate infiltration the method SCS curve number was implemented. The rain event was modeled as a Chicago design storm with a return period of 100 years, total duration of six hours and a climate factor of 1,3. The results were that several areas in Sala were at risk of flooding. Two main areas with risk of major flooding extents were located to just south of central Sala between Ringgatan and Östra Tulegatan and adjacent to Pråmån upstream of Jakob Mats kvarn. Because of uncertainties in the SCS curve number model and due to the fact that it is based on empirical data a sensitivity analysis was also done on the infiltration parameters. For the sensitivity analysis four different scenarios were used. One scenario had no modeled infiltration and the three other scenarios were based of error estimations of the curve number parameter called antecedent runoff conditions. The difference in flooding extent with a depth greater than 0,1 m in the model between the scenario with high infiltration and the scenario with low infiltration was 9,1 percentage points. Several new properties and infrastructure were affected in the scenario when no infiltration was used. In total 30% of the precipitation infiltrated in the model in the scenario with low infiltration, 49% infiltrated in the scenario with literature values for the curve number value, and 66% of the precipitation infiltrated in the scenario with high infiltration. Since the infiltration is highly dependent on the classification of the soils in the model no overall conclusion could be drawn on which infiltration scenario that is best suited for a cloudburst model in general when the SCS curve number method is used to model infiltration.

Drinking water systems aim to remove, reduce, and prevent microbial contamination in water by usingmultiple barriers from catchments to consumers. Water distribution networks are vulnerable tocontamination from external sources if they lose their physical or hydraulic integrity. The leading causeof intrusion is losing hydraulic integrity due to low pressure in the water distribution networks. Eventsthat lead to low pressure in the water distribution networks can result in transient or sustained lowpressure lasting from milliseconds in a transient to hours and days in sustained low-pressure events.This study studied two sustained low-pressure events with durations of one to five hours, leading tointrusion in the water distribution network. The first event was the pump shut down, and the secondwas the pipe repair. Different durations, start times, and locations were simulated for the pumpshutdown and pipe repair events. Hydraulic and water quality modelling using EPANET 2.2 was usedto simulate low-pressure events and intrusion of microbial contamination in the drinking waterdistribution networks. Quantitative microbial risk assessment (QMRA) was used to estimate potentialpublic health risks using the Swedish QMRA tool. Campylobacter, Norovirus, and Cryptosporidiumwere selected as reference pathogens for simulating intrusion transport within the drinking waternetwork based on their health problem severity, persistence in water supplies, and resistance to chlorinecompound disinfectants. The study area was taken from the virtual network files generated usingHydroGen. This study showed that the volume of intrusion depended on the magnitude but mainly onthe duration of pressure drop. Also, the length of the pipes experiencing pressure drop and the numberof intrusion nodes affected the volume of intrusion. The location and magnitude of maximum nodalpathogen concentration changed significantly by changing the pump shutdown's start time and locationof pipe repair. Generally, the pump shutdown event affected extended areas with low pressure in thewater distribution network than the pipe repair. The QMRA results showed a considerable infection riskin all studied pump shutdown scenarios. The pipe repair duration was crucial in increasing or decreasingthe infection probability. The findings of hydraulic modelling and QMRA could benefit the watermanagers in deciding mitigation strategies.

Syftet med fallstudien var att undersöka möjligheterna och nyttan med att implementera en höjdmodell med högre upplösning i SMHI:s översvämningsmodellering som tillämpar den hydrauliska modellen LISFLOOD-FP. SMHI utfärdar översvämningsvarningar och det är därför av vikt att översvämningsmodelleringen håller hög kvalitet. Samtidigt kräver modelleringen tid och resurser från Nationellt Superdatorcentrum i Linköping, NSC. Därför vägdes de potentiella fördelarna med högre upplösning mot förlängd körtid. Fallstudien bestod av två delar där en höjdmodell på två meters upplösning i xy-planet implementerades och jämfördes med den i dagsläget uppställda modellen på fem meters upplösning. Detta gjordes genom att återskapa översvämningstillfällen med dess flöden från S-HYPE och mätningar. I studiens första del hämtades satellitdata från Copernicus från två tidigare översvämningstillfällen för validering av över-svämningsmodelleringen. De tidigare översvämningstillfällena var dels i Emån i Småland år 2012 och dels i Västerdalälven i Dalarna år 2018. Ett index för passning beräknades mellan översvämningskartorna producerade med två respektive fem meters upplösning gentemot satellitbilderna för att kvantifiera överlappande ytor. Därtill beräknades vattendragens lutning för att undersöka om det fanns indikationer på något samband med förändring i index med ökad upplösning på höjdmodellen. Studiens andra del bestod i att undersöka hur höjdmodellens upplösning påverkar vattnets spridning kring översvämningsvallar i modellen. I undersökningen återskapades ett översvämningstillfälle från 2020 i Helige å i Småland. Ett antal delavrinningsområden visade sig instabila för den högre upplösta höjdmodellen och kunde därför endast simuleras med lägre flöden. Erhållna resultat visade dock på att översvämningskarteringen förbättrades med upplösningen två meter vid jämförelse med data från Copernicus. Körtiden ökade dock med över 12 gånger vid simulering av högre upplösning. Vidare visades tröskeleffekter i studiens resultat, då översvämnings-vallen stoppade vattnet i den högre upplösta höjdmodellen men inte i den med lägre upplösning. På grund av stabilitetsproblemet och studiens begränsade omfattning, kunde slutsats inte dras om huruvida SMHI bör implementera en höjdmodell med två meters upplösning i systemet för översvämningsvarningar. Däremot kunde konstateras att stabiliteten i modellen måste öka för att det ska vara möjligt. Slutligen drogs slutsatsen att det förekommer tröskeleffekter mellan de två höjdmodellerna och att prestandan ökar generellt för den högre upplösningen när det kommer till precisionen i översvämningsmodelleringen. / The purpose of this case study was to examine the possibilities and advantages of implementing a DEM with higher resolution in inundation modelling at SMHI, the Swedish Meteorological and Hydrological Institute, which uses the hydraulic model LISFLOOD-FP. The institute issues flood warnings and therefore it is of high importance that the innundation modelling gives adequate results. On the other hand, running the models at a higher spatial resolution takes more time and resources. Therefore, potentially improved modelling results were discussed in a context of prolonged runtime. The case study consisted of two parts where a Digital Elevation Model, DEM of two meter resolution was implemented and compared to the five meter DEM that is currently in use. This was done by recreating previous flooding events by using discharge data from S-HYPE. In the first part, satellite data from Copernicus from two previous flooding events in Sweden were used for model validation in comparison with the results from inundation models of SMHI for the different DEM:s. An index was calculated to quantify the overlapping inundation areas. The events were at the river Emån in 2012 and at Västerdalälven in 2018. Moreover, the slope of the rivers within each study area was calculated to investigate correlation between improved flood modelling results for higher DEM resolution and slope of the rivers. The second part of the study investigated flood embankments for the two different DEM:s around Helige å river. A flooding event which took place in 2020 was recreated and the water flow around the built embankments was compared for the two resolutions.  Running the models, it turned out that simulations of several subcatchment areas were unstable with the two meter DEM, and could only be run with lower flow. The obtained results, however, revealed an improved inundation modelling for the DEM with a resolution of 2 m for all study areas in comparison to the data from Copernicus; however the runtime was increased by over 12 times. Moreover, the results also showed threshold effects, where the flooding was impeded by the flooding embankment with the two meter DEM but not at the lower resolution. Due to the stability issue and the limited scope of this study, it cannot be concluded whether SMHI should implement the two meter DEM in their flood warnings system. However, it was concluded that the stability has to be increased to make it feasible. It was also concluded that there are threshold effects between the two DEM:s and that the performance seems to increase overall for the higher resolution when it comes to precision of the modelling.

Flooding is of great concern world-wide, causing damage to infrastructure, property and loss of life. Low-income countries, in particular, can be negatively affected by flood events due to their inherent vulnerabilities. Moreover, data to perform studies for flood risk management in low-income regions are often scarce or lacking sufficient quality. This thesis proposes new methodologies and explores the use of unconventional sources of information in flood hazard assessment in areas where the quantity or sufficient quality of traditional hydrometrical data are lacking.  One method was developed to account for errors in spatially averaged rainfall, from a sparse rain-gauge network, used as input to a rainfall-runoff model. A spatially-averaged and event-dependent rainfall depth multiplier led to improvements of the hydrographs at calibration. And by using a distribution of the multiplier, identified from previous events in the catchment, improvement in predictions could also be obtained. A second method explored the possibility of reproducing an unmeasured extreme flood event using a combination of models, post-event data, precipitation and an uncertainty-analysis framework. This combination allowed the identification of likelihood-associated parameter sets from which the flood hazard map for the extreme event could be obtained. A third and fourth study made at the regional scale explored the value of catchment similarities, and the effects of climate on the hydrological response of catchments. Flood frequency curves were estimated for 36 basins, assumed ungauged, using regional information of short flow records, and local information about the frequency of the storm. In the second regional study, hydro-climatic information provided great value to constrain predictions of series of daily flow from a hydrological model. Previously described methods, used in combination with unconventional information within an uncertainty analysis, proven to be useful for flood hazard assessment at basins with data limitations. The explored data included: post-event measurements of an extreme flood event, hydro-climate regional information and local precipitation data. The methods presented in this thesis are expected to support development of hydrological studies underpinning flood-risk reduction in data-poor areas. / Extremt höga vattenflöden ställer till stora problem i hela världen. De skadar infrastruktur och egendom och orsakar död. Framför allt kan låg- och medelinkomstländer vara väldigt sårbara för extrema flöden. I dessa länder saknas dessutom ofta data som behövs för att kunna bedöma översvämningsrisker, eller så finns bara data av dålig kvalitet. Denna avhandling föreslår nya metoder som använder okonventionella informationskällor vid bedömning av översvämningsrisker i områden där traditionella hydrologiska data saknas eller har otillräcklig kvalitet. En metod utvecklades för att ta hänsyn till fel i rumslig medelnederbörd beräknad från ett glest nät av nederbördsmätare att användas som indata i en nederbörds-avrinningsmodell. Användning av en multiplikator för medelvärdesbildad nederbörd, i tid och rum, för enskilda högflödestillfällen ledde till förbättrad modellkalibrering. Genom att använda multiplikatorfördelningar, identifierade från tidigare högflödestillfällen i avrinningsområdet, kunde också prognoser förbättras. En andra metod använde sig av möjligheten att reproducera ett extremt högflöde inom ramen för en osäkerhetsanalys med hjälp av en kombination av modeller, nederbördsdata och data som uppmätts i efterhand. Denna kombination gjorde det möjligt att identifiera parametervärdesuppsättningar med hophörande sannolikheter ur vilka det gick att erhålla en översvämningskarta för det höga flödet. En tredje och fjärde studie i regional skala utforskade värdet av likheter mellan avrinningsområden och hur områdenas hydrologiska gensvar beror av klimatet. Kurvan för kumulativa högflödesfrekvenser (flood frequency curve, FFC) kunde skattas med hjälp av lokal nederbördsinformation och regional information om korta tidsserier av vattenföring från 36 avrinningsområden som antogs sakna vattenföringsdata. I den andra regionala studien visade sig hydroklimatisk information av värde för att avgränsa godtagbara prognoser för daglig vattenföring från en hydrologisk modell. Tidigare beskrivna metoder, använda tillsammans med okonventionell information inom ramen för en osäkerhetsanalys, visade sig vara användbara för att bedöma översvämningsrisker i avrinningsområden med databegränsningar. Bland utforskade data fanns: mätningar i efterhand av ett extremt högflöde, hydroklimatisk regional information och lokala nederbördsmätningar. Metoderna i denna avhandling förväntas kunna stödja utvecklingen av hydrologiska studier av höga flöden och översvämningar i områden med bristande datatillgång. / Las inundaciones ocasionan daños a la infraestructura, propiedad y pérdida de vidas a nivel mundial. Los países en desarrollo son los más vulnerables a inundaciones, la calidad y cantidad de datos hidro-climatológicos disponibles en los mismos dificulta el desarrollo de estudios para la evaluación de riesgo a esta amenaza. Esta tesis propone métodos en la que se hace uso de fuentes de información no-convencionales para la evaluación de riesgo por inundación en regiones con datos escasos o limitados. Un método considera el error asociado a la precipitación promedio sobre cuencas en modelos lluvia-escorrentía como un factor multiplicador del histograma del evento. El uso de la precipitación promedio junto con una distribución probabilística del factor multiplicador como datos de entrada a un modelo de lluvia-escorrentía mejoraron los hidrogramas durante los periodos de calibración y predicción. Un segundo método exploró la posibilidad de reproducir un evento extremo de inundación usando una combinación de modelos hidrológicos e hidráulico, un análisis de incertidumbre, datos hidrométricos recopilados después del evento y datos de precipitación registrados durante-el-evento. Dicha combinación permitió la identificación de los parámetros de los modelos y la elaboración un mapa de amenaza por inundaciones para dicho evento. Adicionalmente, se estimaron curvas de frecuencia de inundaciones para 36 cuencas, asumidas no aforadas, mediante un método de regionalización que usa registros de caudal de corta duración disponibles en la región. Dichas curvas fueron extendidas haciendo uso de información local sobre la frecuencia de las tormentas. Se encontró que la información hidro-climatológica tiene un gran valor para reducir el rango de incertidumbre de las simulaciones de caudal diaria de un modelo hidrológico. Los métodos anteriores se usaron en combinación con información no-convencional dentro de un análisis de incertidumbre y han probado su utilidad para la evaluación de riesgo por inundaciones en cuencas con registros escasos o limitados. Los datos utilizados en esta tesis incluyen datos hidrométricos recopilados pasado el evento, registros hidro-climatológicos regionales y precipitación local. Se espera que los métodos presentados aquí contribuyan al desarrollo de estudios hidrológicos importantes para la reducción del riesgo por inundaciones en regiones con déficit de registros hidro-climatológicos.