The aim was to identify geographical areas of concern in the process of catchment delineation in urban areas in geographic information systems, GIS. The aim was also to develop a new method for the delineation in order to address identified problems. The calculations of the catchment areas are important for subsequent hydraulic modeling, which is performed in order to properly design storm water systems capable of handling the storm water. An object oriented method was developed that took into account the identified, problematic factors in the infrastructure and buildings of the urban area. An alternative algorithm for the preprocessing of the digital elevation model, DEM, was tested to see how the results would differ from a current method for catchment delineation with another algorithm for the preprocessing of the DEM. The two different algorithms for DEM preprocessing were used before the same procedure of catchment delineation was performed on the DEMs in ArcGIS. The delineated catchments from the two different preprocessing algorithms along with the object oriented method, were evaluated against reference catchment areas manually plotted by hydraulic modeling specialists. The object oriented method showed a higher correlation to the reference than the topographic methods for the most important target parameters when performing well. However the object oriented method has to improve in precision and efficiency if it is to be used for the calculations. The catchment delineation methods with different DEM preprocessing algorithms yields different results. For the DEM preprocessing, an algorithm from Whitebox GAT seemed to performed better in flat areas and in areas where the storm water lines have been lowered into the DEM, than the ArcGIS method did. However the combination of Whitebox GAT and ArcGIS resulted in some problems with the catchment delineation and hence the combined method has to be refined in order to be used.

I området Ren i Bollnäs kommun ska exploatering av ett nytt bostadsområde ske utifrån detaljplan Ren 30:1. Vanligtvis genomförs hydrologisk modellering med nationella höjdmodellen (NH) som underlag inför exploatering. Med hjälp av metoder som skyfallskartering kan risken för översvämning och dess eventuella konsekvenser förutses. NH tillhandahålls av Lantmäteriet och finns tillgänglig som punktmoln och 2 m raster och kan användas som underlag för hydrologiska modelleringar. NH lämpar sig bäst för nationell och regional planering som ska göras översiktligt på grund av punkttätheten som är förhållandevis låg. Syftet med den här studien var att undersöka olika underlag för hydrologisk modellering genom att jämföra NH mot digitala höjdmodeller från data insamlat med unmanned aerial system (UAS) på flyghöjderna 80 och 120 m. UAS-flygningarna utfördes med en drönare av modellen DJI Phantom 4 Pro V2.0 som samlade in höjddata fotogrammetriskt. Bearbetning, georeferering och skapande av höjdmodell utfördes i programvarorna Agisoft Photoscan och ESRI ArcGIS. GNSS med nätverks-RTK användes för inmätning av flygsignaler och kontrollprofiler. Hydrologisk modellering genomfördes med beräkningar av flödesriktning och flödesackumulation på underlag från NH och flygdata insamlat med UAS i ArcGIS. På alla underlag genomfördes skyfallskarteringar i Caesar Lisflood-FP. Eftersom Caesar Lisflood-FP hade en begränsning för hur stora mängder data som kunde hanteras ändrades cellstorleken på rastren till 1 m istället för 0,5 m, NH utvärderades i originalstorleken 2 m.Med UAS erhölls en högre punkttäthet och utifrån det kunde ett mer högupplöst raster på 0,5 m skapas jämfört med NH med en rasterstorlek på 2 m. Kontroll av höjddata från 120 m och 80 m visade att den lägre flyghöjden genererade en höjdmodell med högre noggrannhet. Utvärdering av överlapp vid skyfallskartering och vattendjup visade att data insamlat med UAS från 120 m och 80 m överensstämde med 96,7 % för vattenutbredning och största vattendjupen var 0,51 m och 0,48 m. Mellan NH och UAS-data fanns större skillnader i både vattendjup och utbredning. Slutsatsen i den här studien blev att olika underlag påverkar den hydrologisk modelleringen genom att t.ex. flödesriktning, vattendjup och utbredning avviker beroende på vilket underlag som används (UAS eller NH) men även upplösning och flyghöjd. / In the area Ren in Bollnäs municipality, development of a new residential area shall take place based on detailed development plan Ren 30: 1. Hydrological modeling with the national height model (NH) is usually carried out as a basis for development. Using methods such as mapping rainfall, the risk of flooding and its possible consequences can be predicted. NH is available at Lantmäteriet as point cloud and 2 m grid and can be used as a basis for hydrological modeling. NH is best suited for national and regional planning to be done briefly, because of the point density that is relatively low. The purpose of this study was to investigate different data sources for hydrological modeling by comparing NH against digital height models collected with unmanned aerial system (UAS) at flight heights of 80 and 120 m. The UAS flights were performed using the model DJI Phantom 4 Pro V2.0 which collected height data photogrammetric. Processing, geo-referencing and creation of height model were performed in the Agisoft Photoscan and ESRI ArcGIS software. GNSS with network RTK was used for surveying flight signals and control profiles. Hydrological modeling was carried out with calculations of flow direction and flow accumulation based on NH and UAS data in ArcGIS. Rainfall modeling were carried out in Caesar Lisflood-FP. Since Caesar Lisflood-FP had a limit on how large amounts of data could be handled, the cell size of the raster was changed to 1 m instead of 0.5 m, NH was evaluated in the original size 2 m. A higher point density was obtained with UAS and due to that, a higher resolution grid of 0.5 m could be created compared to NH with a grid size of 2 m. Control of height data from 120 m and 80 m showed that the lower flight height generated a height model with higher accuracy. The evaluation of rainfall mapping and water depth showed that data collected with UAS from 120 m and 80 m corresponded to 96.7% in water extent, and the largest water depths were 0.51 and 0.48 m. Between NH and the two UAS data, there were greater differences in both water depth and extent. The conclusion in this study was that different basis affect the hydrological modeling by for example flow direction, water depth and water spread differ depending on the data source (UAS or NH) as well on the resolution used, and the flight height.

Hydrologiska analyser blir ett allt vanligare tillvägagångssätt för att kunna planera inför eventuella översvämningar. Då naturkatastrofer som dessa kommer öka i framtiden i takt med att temperaturen höjs och nederbörden ökar så har Fagerstakommun påbörjat framtagning av skyfallskartering. Syftet med studien är att undersöka hur resultatet av skyfallskartering och hydrologisk modellering påverkas av dataunderlagetsupplösning. Ytterligare ett mål med arbetet är att undersöka om den nationella höjdmodellen (NH) lämpar sig att användas som underlag vid framtida skyfallskarteringar.Området som berörs av studien ligger beläget i Fagerstas centrala stadskärna och delades uppi ett område nordväst om Bergslagssjukhuset och ett i stadsdelen Västanfors. Fagersta kommun har genomfört en laserskanning som ligger till grund för dataunderlagen i analyserna. Laserpunkterna harförarbetats i Cyclone 3DRochberäknatsi FME Workbenchgenom TIN (Triangulated Irregular Network) och sedan har digitala höjdmodeller (eng. digital elevation model, DEM) skapats i upplösningarna 0,5 m, 1 m, 2 m, 5 m, 10 m, 25 m och 50 m. Även den nyligen framställda NH användes som ett underlag. Denna består av en DEM i upplösning 1 m. Skyfallskartering genomfördes i ArcMap 10.8 medmetoden att lokalisera lågpunkter som riskerar att svämmas över. Hydrologisk modellering tillämpades i syfte att framställa flödesvägar som visar var vattnet rinner vid översvämning. Resultaten jämfördes med hjälp av feature agreement statisticssom visade hur bra dataunderlagen överensstämde mot referensupplösningen på 0,5 m. Ytterligare valideringar gjordes mot en skyfallskartering som tillhandahölls av Fagersta kommun. Denna genomfördes år 2017 av SMHI på uppdrag av Länsstyrelsen och jämfördes mot 0,5 m, 1 m och NH 1 m.Resultat från skyfallskarteringen visade att NH överensstämmer väl med Fagerstas egna skyfallskartering. Det visade att utbredningen generellt ökar och fill-up värdet minskar vid en lägre upplösning. Tvärsnitt från lågpunkterna visade attdetta även generaliserar djupet. De hydrologiska modelleringarna styrker att lägre upplösning generaliserar området. En slutsats kan dras att upplösningarna på 10 m och uppåt inte böranvändas vid en mer noggrann analys. Däremot kan de vara tillräckliga som underlag vid översiktlig kartering. Ytterligare slutsats drogsatt NH lämpar sig som underlag vid skyfallskartering för de flesta ändamålen. Ett underlag med tätare punkttäthet bör dockanvändas vid analyser som kräver ett mer detaljerat resultat. / Hydrological analyses are becoming a more common tool for being able to prepare for eventual floods. As natural disasters such as these will increase in the future as higher temperatures and increased precipitation Fagersta municipality has begun producing cloudburst maps. The aim of this study is to investigate the effects that resolution has on hydrological modelling and cloudburst mapping. Another goal of the study is to examine if the Swedish national height model (NH) is suitable for use in forthcoming cloudburst analyses.The study area is located in the city center of Fagersta and is divided into two areas, one northwest of the hospital named Bergslagssjukhuset and the other over the district Västanfors. Fagersta municipality has carried out a laserscanning which is used to create the different data sets in the analyses. The measured points have been preworked in Cyclone 3DR and calculated in FME Workbench as a TIN (Triangulated Irregular Network). Digital elevation models (DEM) were later on created with the following resolutions;0,5 m, 1 m, 2 m, 5 m, 10 m, 25 m and 50 m. The recently produced NH was also used as a data set. It consists of a DEM with a resolution of 1 m. The cloudburst mapping was implemented in ArcMap 10.8 with the method to locate blue spots that run the risk of being flooded. Hydrological modelling was applied with the aim of producing stream networks which presents where water will flow in case of a flood. The results were compared by using feature agreement statistics which showed how comparable the data sets were to the reference resolution of 0,5 m. Additional validations were made by using Fagersta municipality's own cloudburst map which was carried out in 2017 by SMHI on behalf of Länsstyrelsen. The datawas compared to 0,5 m, 1 m and NH 1 m.Results from the cloudburst mapping showed that NH compares well with Fagerstas data set. It also showed that the spread of blue spots generally increases and the fill-up valuedecreases at a lower resolution. Cross sections from the blue spots showed that this also generalizes depth. The hydrological modellings strengthens that lower resolutions generalizes areas. A conclusion can be drawn that the resolutions of 10 m and up should not be used in a precise analysis. They can however be used for easy-reference mapping. Another conclusion was drawn that NH is suitable for use as a data set in cloudburst mapping for most purposes. A data set with a better point density should however be used in analyses which require a more detailed result.

I detta examensarbete har det undersökts om digitala höjdmodeller, framställda från LIDAR-data som insamlats av Lantmäteriet, kan användas för komplettera och lokalisera nya bäckar och diken som inte finns med i Lantmäteriets databaser idag. I Lantmäteriets verksamhet karteras bäckar och diken först och främst idag med hjälp flygfotografier i stereo. Då metoden fungerar bra på öppen mark kan det vara svårt att urskilja bäckar under tät vegetation som till exempel barrskog. Metoden som använts för att lokalisera bäckar och diken går ut på att beräkna flödesriktningar och flödesackumuleringar i höjdmodellerna. I projektet testas hur metoden påverkas av höjdmodeller av olika upplösningar och ursprung. Förutom Lantmäteriets egna höjdmodeller testas en modell som tagit fram genom en så kallad B-spline interpolation av laserdata. Detta för att undersöka om Lantmäteriets modeller duger för att göra de hydrologiska beräkningar som krävs för att identifiera bäckar och diken. För att evaluera noggrannheten på bäckarna mäts ett antal bäckar och diken in under olika terräng- och vegetationstyper mot vilka en areaavvikelse per meter referensbäck och andelen som ligger under godkänt noggrannhetskrav i plan beräknas. Studien har visat att Lantmäteriets bäcklinjer under tät vegetation, främst barrskog, har en lägre noggrannhet än på öppen mark. Lantmäteriets egna höjdmodeller med 1 meters upplösning har visat sig prestera bäst eller likvärdigt med övriga modeller under dessa förhållanden och genererar bäckar med större noggrannhet än reda karterade bäcklinjer. Dock är metoden beroende av kompletterande information om bäckarnas utformning från till exempel flygfotografier eller fältstudier, eftersom genererade bäckar måste väljas ut manuellt. Detta gör att inga nya bäckar med absolut säkerhet kan lokaliseras med denna metod. Det rekommenderas därför att metoden endast används för att komplettera redan karterade bäckar och diken. / This Master thesis investigated whether digital elevation models, derived from LiDAR data collected by the Swedish mapping and surveying agency, Lantmäteriet, which is a public authority that manages geographic information in Sweden, can be used to map streams and dikes not included in their databases today. Today Lantmäteriet identifies streams and dikes mainly with the photogrammetric methods. The methods works well on open land, but it can be difficult to distinguish smaller streams and ditches covered by dense vegetation. The method used to locate streams and dikes is to calculate flow directions and flow accumulations in the height models. The project tests how the methods are influenced by elevation models with different resolutions and origins. In addition to the national elevation model, a new model interpolated from LiDAR-data was tested, using a so-called B-spline method. This was to find out if the model produced by Lantmäteriet is useful to make the hydrological calculations required to identify streams and dikes. In order to evaluate the accuracy of the streams, a number of reference stretches of streams and dikes were surveyed in areas with different terrain and vegetation types. The area deviation per meter reference stretch and the proportion below approved accuracy was calculated. The results shows that Lantmäteriet’s mapped watercourses under dense vegetation, mainly coniferous forest, have a lower accuracy than on open fields. Lantmäteriet’s height models with 1 meter resolution have been shown to perform best or equivalent to other models under these conditions, and generate broads with greater accuracy than finding marked pelvic lines. However, the method is dependent on supplementary information about the streams distribution from, for example, aerial photographs or field studies, as generated streams must be manually selected. This means that watercourses cannot be mapped accurately with this method. It is therefore recommended that the method should only be used for supplement already mapped streams and dikes.

Jordbruk syftar till användandet av mark för produktion av livsmedel, foder och råvaror. Reducerad jordbearbetning uppstod ursprungligen under 1900-talet för att öka lönsamheten till följd av stigande priser på drivmedel. För att sänka förbrukningen av drivmedel började bönder att bearbeta åkermarken i grundare skikt. Inom det moderna jordbruket finns det en pågående trend där en övergång från den konventionella plöjningen till reducerade bearbetningsmetoder blir allt vanligare. Idag pågår det kontinuerlig forskning som försöker tydliggöra hur olika bearbetningsmetoder påverkar jordbruksmarkens struktur. Det finns även teorier som pekar på att en övergång från konventionell plöjning till reducerad jordbearbetning kan minska mängden avrinning från åkermark, men trots det är området fortfarande relativt outforskat. Skador till följd av avrinning från kraftiga nederbördstillfällen har under modern tid ökat. I framtida prognoser förutspås det en fortsatt ökning och mer omfattande skador. Med anledning av detta kommer en bättre klimatanpassning att krävas för att minska skador som uppstår till följd av avrinning. Ett exempel på den växande problematiken inträffade 2015 i Hallsberg. Den femte september anlände ett lågtryck som förde med sig över 100 mm nederbörd. Till följd av den extrema mängden nederbörd uppstod det omfattande översvämningar i Hallsberg och på närliggande åkermarker. Från händelsen växte frågan hur en övergång från plöjning till reducerat jordbruk påverkar avrinning fram som studien syftar till att undersöka. Strategin som användes för att nå målet med studien bestod dels av en litteraturstudie samt hydrologiska modelleringar för olika jordbearbetnings metoder i programmet HEC-HMS. I litteraturstudien sammanställdes vetenskapliga studier som jämfört den fysikaliska inverkan som jordbruksmetoder har på åkermark. De hydrologiska modelleringarna baserades på information från Lantmäteriet, mätningar från tidigare undersökningar och SCS runoff curve number method (kurvnummer). Resultatet från litteraturstudien och de hydrologiska modelleringarna sammanvägdes i slutet av studien och från resultatet kunde ingen slutsats dras om hur en övergång från konventionell till reducerad jordbearbetning påverkar avrinning. För att kunna dra en slutsats behövde ett bredare vetenskapligt underlag samt en mer utvecklad modell. / Farming aims towards the utilization of soil for production of food, animal fodder and commodities. In today’s agriculture, we begin to see a gradual transition from the conventional plowing methods to reduced tillage methods. The concept of the reduced tillage originally arose to increase the profitability in agriculture as a response to the rising fuel price. To reduce the fuel consumption farmers began to cultivate the arable soil in more shallow layers. Today researchers are also trying to map how different tillage methods are affecting the soil structure in the arable soil. There are also some scientific theories which point out that a transition from conventional plowing to reduced tillage can reduce runoff from arable land, but despite the interest, the area is still relatively unexplored. Runoff due to heavy rainfall has in modern time increased. In future climate forecasts, the rainfall is predicted to increase even more. As a response to the increased rainfall, the amount of runoff will be higher and with that more extensive damages will occur. In response to these developments, the requirements for climate adjustment will increase in order to minimize the potential damage caused by runoff and flooding events. An example of this growing problem occurred in 2015 in Hallsberg. Between 5 and 6 September, a low-pressure weather system brought down about 100 mm of precipitation. Due to the extreme amount of the rainfall, large floods occurred all over Hallsberg as well as in the nearby arable land. From this event, the question of how a transition from conventional plowing methods to reduced tillage affects the runoff from rainfall emerged. The strategy used for the study consisted of a literature review and hydrological modeling for various soil tillage methods in the program HEC-HMS. In the literature review, scientific studies that compared the physical soil impact from different farming method were compiled. The basis for the hydrological model was created on collected information from the Swedish mapping, cadastral and land registration authority, the literature study and SCS runoff curve method. No clear conclusion could be drawn from the study. To be able to draw a conclusion from the compiled literature and the hydrological model a broader basis of scientific literature and a more developed model was needed.

SMHI:s hydrologiska prognos- och varningstjänst använder sig av meteorologiska ensembleprognoser som indata i hydrologiska modeller. De hydrologiskaensembleprognoserna tar därmed hänsyn till framtida osäkerhet i temperatur och nederbördoch används som underlag vid utfärdandet av risker och varningar för höga flöden. För närvarande beaktas dock inte osäkerheten i modellens starttillstånd, vilket består av de tillståndsvariabler i modellen som beskriver bland annat markvattenhalt och snötäcke. I dennastudie undersöktes hur starttillståndet i den hydrologiska modellen HYPE inverkar på prognoser i syfte att kvantifiera osäkerheten och på sikt möjliggöra säkrare prognoser.Studien hade tre mål: 1) Ta fram ett förslag på hur starttillståndet kan varieras för att ge en god uppskattning av prognososäkerheten relaterat till det hydrologiska starttillståndet. 2) Undersöka sambandet mellan starttillståndens spridning och det hydrologiska prognosfelet. 3) Analysera hur årstider, avrinningsområdens area, sjöprocent, skogsprocent och höjd över havet inverkar på prognososäkerheten. En central hypotes var att mindre skillnad mellan starttillståndets vattenföring och den observerade vattenföringen vid prognosstart resulterar i mer träffsäkra prognoser. Studien begränsades av att starttillstånden endast genererades med hjälp av störningar i drivdata.Indata till HYPE-modellen var femton temperatur- och nederbördsserier som manipulerats i syfte att skapa en ensemble av olika starttillstånd. Denna ensemble användes sedan för att göra vattenföringsprognoser med observerad temperatur och nederbörd som drivdata. Studien omfattade 76 avrinningsområden från hela Sverige med data för perioden 1999-2008. Prognoser utfördes varje dygn och ensemblespridningen utvärderades 2, 4 och 10 dygn in i prognosen. Samma utvärderingar utfördes även på autoregressiva prognoser, vilket innebär att modellerad rättas utefter observerad vattenföring.Resultaten indikerade ett samband mellan ensemblespridning och prognosfel, vilket innebär att spridning kan användas som ett mått på starttillståndets osäkerhet. Prognosfelet korrelerade positivt med skogsprocent och negativt med avrinningsområdenas area, sjöprocent och höjd över havet. Samma samband uppvisades mellan dessa områdesvariableroch spridning. Spridningen var störst på vintern och våren då normalisering skett med medelvattenföring över tio år, och under vår och sommar då normalisering skett med medelvattenföring per månad. Hypotesen att mindre skillnad mellan starttillståndets vattenföring och den observerade vattenföringen vid prognosstart resulterar i mer träffsäkraprognoser bekräftades av resultaten. Implementering av en ensemble av olika starttillstånd i operationella prognoser vid SMHIs hydrologiska prognos- och varningstjänst föreslås i syfte att kvantifiera osäkerheten och därigenom utöka bedömningsunderlaget vid utfärdande av risker och varningar. / The Hydrological Forecast and Warning Service of The Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) use meteorological ensemble forecasts as input in hydrological models. The hydrological ensemble forecasts take the uncertainty of future temperature and precipitation into account and serve as the basis of issued risks and warnings of high flows. Currently not considered is the uncertainty of the initial state, which consists of state variables in the model describing for instance soil water content and snow pack. This study assessed the impact of the initial state on forecasts in the hydrological model HYPE aiming to quantify the uncertainty and eventually enable more accurate forecasts.There were three aims of this study : 1) Evaluate a suggestion about how the initial state can be varied to give a good estimation of forecast uncertainty related to the hydrological initial state. 2) Examine the relationship between the spread of initial states and the hydrological forecast error. 3) Analyze the impact of seasons, catchment area, lake percentage, forest percentage and elevation on forecast uncertainty. A central hypothesis was that a smaller difference between the discharge of the initial state and the observed discharge results in more accurate forecasts. A restriction of the study was that the initial states only could be generated by disturbances of forcing data in before the forecast.Input data to the HYPE model were fifteen temperature and precipitation series, manipulated to generate an ensemble of different initial states. This ensemble was then used to make discharge forecasts with observed temperature and precipitation as forcing data. The study was performed on 76 catchments all over Sweden with data from the time period 1999-2008. Forecasts were made every day and the ensemble spread was evaluated 2, 4 and 10 days into the forecast. Autoregressive forecasts where the modelled discharge is corrected after the observed discharge were executed and evaluated as well. The results indicated a relationship between ensemble spread and forecast error, which implies that the spread can be used as a measure of the uncertainty of the initial state. The forecast error and ensemble spread correlated positively to forest percentage and negatively to catchment area, lake percentage and elevation. The same trend was detected between spread and catchment characteristics. The spread was biggest in winter and spring when normalization was made with mean discharge for the ten-year period and in spring and summer when normalization was done with mean discharge per month. The hypothesis that a smaller difference between the discharge of the initial state and the observed discharge results in more accurate forecasts was confirmed by the results. An implementation of an ensemble of different initial states in operational forecasts at SMHI’s Hydrological Forecast and Warning Service is suggested in order to further quantify the uncertainty of hydrological forecasts, and thereby improve the basis of judgment when issuing risks and warnings.

Considering the potential for natural wetlands to store and retain water in the landscape,restored and constructed wetlands are increasingly implemented as Nature‐BasedSolutions (NBS) to mitigate downstream flooding. However, there is a frequent lack ofknowledge of the performance of NBS, and particularly wetlands, and how to best selectperformance indicators to measure their effectiveness. The aim of this study was to assessthe flood regulation services of multiple constructed wetlands at catchment scale. TheSWAT+ model was used to assess the impacts of 35 constructed wetlands in the 193 km2Råån catchment in southwest Sweden. The assessment was based on a paired simulationscenario, with and without wetlands, and performance was evaluated based on impacts onthe downstream river hydrograph (peak flow rate, time-to-peak, recession curve shape,daily streamflow average) as well as event-based (daily average streamflow for differentprecipitation ranges), descriptive (average wetland storage capacity), consequential(overbank flooding) and social (social acceptance) indicators. The results implied that theflow regulating capability of the modeled wetlands was directly related to their outflowmechanisms. The wetlands had an average storage capacity of 0.38 m3 per m2 area butbecause the wetlands seemed to frequently exceed their maximum storage capacity duringhigh flow events, and the excess water was immediately spilled downstream, the wetlandsprovided limited flood regulation services. There were no visible impacts on thehydrograph-related indicators and the daily streamflow average was reduced by anegligible 0.02%. Furthermore, there were no significant differences in wetlandperformance between small and heavy rainfall events and the model output showed nosigns of overbank flooding for either wetland scenario. In terms of social acceptance, recentwetland projects in Råån catchment seem to have been well-received by farmers andlandowners in the area. However, lack of wetland-specific data, such as volume and dailyinflow and outflow data, as well as other model uncertainties, motivated a low confidencegrade for the indicators. In fact, if indicator values are to be useful tools in the futureintegration of wetlands as nature-based solutions, in-situ monitoring data of wetland waterbalance components are required. To support future policies and decision-making, adaptedtools and further research are needed to assess the impact of NBS on upstream-downstream processes. / Naturliga våtmarkers förmåga att hålla kvar och lagra vatten i landskapet gör attrestaurerade och anlagda våtmarker alltmer implementeras som naturbaserade lösningarför att mildra översvämningar i nedströms belägna områden. Det råder dock brist påkunskap om hur effektiva naturbaserade lösningar är och hur nyckelindikatorer bäst kanväljas för att mäta hur väl dessa system fungerar. Syftet med denna studie var att utvärderaanlagda våtmarkers förmåga att mildra översvämningar i ett avrinningsområde. SWAT+modellen användes för att bedöma påverkan av 35 anlagda våtmarker i Råånsavrinningsområde (193 km2) utanför Helsingborg. Bedömningen baserades på ettsimuleringspar, med och utan våtmarker, och effektiviteten utvärderades baserat påhydrografens egenskaper (flödestopp, stegringsfasen, recessionsfasen, daglig medel-vattenföring) samt med en nederbördsbaserad (daglig medelvattenföring för olikanederbördsintervall), beskrivande (genomsnittlig lagringskapacitet), konsekvensbaserad(översvämmad mark) och social (social acceptans) indikator. Resultatet antydde att denflödesreglerande förmågan hos de modellerade våtmarkerna var direkt kopplad till derasutflödesmekanismer. Våtmarkerna hade en genomsnittlig lagringskapacitet på 0.38 m3 perm2 yta men eftersom de ofta verkade överskrida sina maximala lagringskapaciteter underhögflöden, och överskottsvattnet omedelbart släpptes igenom nedströms, tillhandahöllvåtmarkerna en mycket begränsad flödesdämpande funktion. Det fanns inga synligaeffekter på de hydrografrelaterade indikatorerna och den dagliga medelvattenföringenminskade med försumbara 0.02%. Dessutom sågs inga signifikanta skillnader mellan småoch kraftiga nederbördshändelser och modellen visade inga tecken på översvämmad markför något av våtmarksscenarierna. Vad gäller social acceptans tycks de senastevåtmarksprojekten i Rååns avrinningsområde ha tagits emot väl av lantbrukare ochmarkägare i området. Bristen på våtmarksspecifika data, såsom volym och dagliga in- ochutflödesdata, samt andra modellosäkerheter medförde dock ett lågt förtroende förindikatorerna. Om indikatorvärden ska vara användbara verktyg i den framtida integ-reringen av våtmarker krävs uppmätta data över våtmarkernas vattenbalanskomponenter.För att stödja framtida beslutsfattande behövs även anpassade verktyg och ytterligareforskning för att bedöma påverkan av naturbaserade lösningar på uppströms-nedströmsprocesser.

With increased urbanization and climate change, heavy rainfall events and urban floods are becoming more frequent. To meet the demands for effective climate adaptation strategies and mitigation measures, Nature-Based Solutions (NBS) have received increased attention. The city of Stockholm has a long history of implementing such solutions for local stormwater management, to capture surface runoff by infiltration and retention at its source. Implementing urban trees with skeletal soil is a well-established approach with the potential as an effective mitigation measure. Nevertheless, the literature review found few studies with evidence of their effectiveness in terms of flood risk mitigation. To contribute to this knowledge gap, the aim of this study was to quantitatively assess the effectiveness of urban trees with skeletal soils. By investigating their effectiveness in reducing flood extent, runoff volumes, and peak flows during different rainfall events, the results are thought to provide new insights and support decision-makers. In fulfilling the study objectives, the hydrological functions of plant beds with skeletal soils were investigated, and an urban flood model was developed within the MIKE+ 2D Overland Module. Three scenarios, including a baseline scenario and two full-scale implementations of skeletal soils, were evaluated under different design storms. The results revealed that urban trees with skeletal soils have low effectiveness in flood risk reduction under heavy rainfall events, but are an effective measure for rainfalls with low return periods. For flood risk mitigation, this study emphasizes a hybrid approach, combining multiple NBS with traditional grey infrastructure. Uncertainties related to model performance and hydrological parameters raised concerns about the reliability of the results. Therefore, plant beds with skeletal soils should not be disregarded, but require further investigations. This study recommends alternative modelling approaches, such as coupling the 2D overland flow model with a 1D network model, and emphasizes the need for comprehensive analyses, empirical data, and field measurements. Future research should explore the collective impact of various NBS, and incorporate economic valuation through cost-benefit analysis (CBA). / Med en ökad urbanisering och påverkan av klimatförändringar blir intensiva nederbördshändelser och stadsöversvämningar allt vanligare. För att möta kraven på mer effektiva strategier för klimatanpassning och riskbegränsande åtgärder har naturbaserade lösningar fått ökad uppmärksamhet. Stockholms stad har en lång historia av att använda sådana lösningar för lokalt omhändertagande av dagvatten, med fokus på att fånga upp ytavrinning genom infiltration och fördröjning. En väletablerad metod innefattar användandet av stadsträd med skelettjordar, med potential som en effektiv skyfallsåtgärd. Trots detta visade litteraturstudien att det finns begränsat vetenskapligt stöd för deras effekt när det gäller översvämningshantering. För att fylla denna kunskapslucka syftar denna studie till att kvantitativt bedöma effekten hos stadsträd med skelettjordar. Genom att analysera deras effekt när det gäller att minska översvämningsmängder, avrinningsvolymer och toppflöden under varierande nederbördshändelser hoppas studien kunna bidra med nya insikter samt stödja beslutsfattare. För att uppnå dessa mål genomfördes en analys av de hydrologiska funktionerna hos skelettjordar, och en skyfallsmodell togs fram inom ramen för MIKE+ 2D Overland Module. Tre scenarier, inklusive ett nulägesscenario samt två fullskaliga användningar av skelettjordar, utvärderades under varierande typregn. Resultaten visade att skelettjordar har generellt låg effekt vid intensiva regn, men kan betraktas som en effektiv åtgärd för dagvattenhantering vid normala flöden. För att minska risken för översvämningar betonar denna studie vikten av att kombinera flera naturbaserade lösningar med traditionell grå infrastruktur. Osäkerheter relaterade till modellens prestanda och hydrologiska parametrar väckte dock tvivel kring resultatens tillförlitlighet. Således bör stadsträd med skelettjordar ej helt förkastas som skyfallsåtgärd. Studien föreslår alternativa modelleringsmetoder, såsom att koppla 2D-modellen med en nätverksmodell, samt understryker behovet av avancerade analyser och empiriska data för att förbättra modellens precision och tillförlitlighet. Framtida forskning bör inriktas mot att undersöka den samlade effekten av olika naturbaserade lösningar samt inkludera ekonomisk värdering genom kostnadsnyttoanalys.

As research has expanded on the environmental impact of stormwater on receiving ecosystems more focus is now being put on the quality issues of stormwater. Biofilters are one of many nature-based solutions that have been developed for that purpose and are also the subject of this study. In order to plan and implement biofilters, predictive models can be useful tools to forecast their performance on a given site. The aim of this study was to investigate the possibilities and limitations of modelling the treatment of stormwater in a biofilter using MIKE+. This was done by first trying to model the hydrological conditions of a biofilter from a study site in Sundsvall and thereafter coupling a water treatment model created in ECO Lab.  The results showed that there were some notable differences between the parameters affecting the hydrological flow in reality and what is currently possible to model in MIKE+. It was seen that the Soakaway node used to model biofilters needs to be complexified in order to properly model the hydrological conditions of biofilters. The main improvements required are that the flow attenuation should occur within the Soakaway node rather than before or after and that it should be based on soil properties. The retention volume also needs to be integrated in the node and a varying exfiltration rate is believed to be required to fit the varying nature of evapotranspiration.  The hydrological model was seen to have a great impact on the water treatment model and some limitations with the program and the used model were identified. Regarding ECO Lab, the program is currently unable to consider interevent processes when the biofilter is empty. These processes can however be of great importance for some contaminants. The program also assumes a time dependency whereas it has been seen that a short retention time may be sufficient to achieve good reduction efficiency. The model used is a highly lumped conceptual model with few parameters so further research aiming at the creation of correction factors for the main affecting parameters is believed to be required in order to avoid design specific calibration. Calibration should also occur over a longer time period in order to consider the variability of stormwater. / I takt med att forskningen kring dagvattens miljöpåverkan på mottagande ekosystem avancerats har hanteringen av dagvatten gått från att enbart fokusera på dess kvantitet till att även fokusera på dess kvalitet. Biofilter är en av flera naturbaserade lösningar som utvecklats för detta ändamål. För att kunna planera och implementera biofilter kan prediktiva modeller vara användbara verktyg för att förutse deras prestanda i ett tilltänkt område. Syftet med denna studie var att undersöka möjligheterna att modellera dagvattenreningen i ett biofilter med hjälp av MIKE+. Detta gjordes genom att först försöka modellera de hydrologiska förhållandena i ett biofilter från ett studieområde i Sundsvall och därefter koppla en vattenreningsmodell skapad i ECO Lab.  Resultatet visade att det finns några märkbara skillnader mellan de parametrar som påverkar det hydrologiska flödet i biofilter i verkligheten och vad som för närvarande är möjligt att modellera i MIKE+. Det visades att Soakaway-noden som används för att modellera biofilter behöver utvecklas för att kunna modellera de hydrologiska förhållandena på ett korrekt sätt. De främsta förbättringar som krävs är att flödesdämpningen bör ske inom Soakaway-noden snarare än innan eller efter och att denna flödesdämpning bör baseras på filtrets markegenskaper. Retentionsvolymen behöver dessutom integreras i noden och en varierande exfiltrationshastighet tros krävas för att kunna ta hänsyn till hur evapotranspiration varierar över tid.  Den hydrologiska modellen sågs ha stor inverkan på vattenreningsmodellen och vissa begränsningar kunde visas hos programmet och den använda modellen. När det gäller ECO Lab kan programmet för närvarande inte ta hänsyn till processer mellan event när biofiltret är tomt. Dessa processer kan dock ha stor betydelse för vissa föroreningar. Programmet förutsätter också ett tidsberoende trots att forskning visat att en kort uppehållstid kan vara tillräcklig för att uppnå god reningseffekt. Modellen som används är en mycket enkel konceptuell modell med få parametrar så vidare forskning rekommenderas med syfte att skapa korrektionsfaktorer för att bättre ta hänsyn till de viktigaste reningsfaktorer och undvika platsspecifik kalibrering. Kalibreringen bör även ske under en längre tidsperiod för att ta hänsyn till variationerna i dagvatten.

The anthropogenic impact on earth’s systems has rapidly increased since the middle of the last century and today it is hard to find a stream that is not influenced by human activities. The understanding of causes to changes is an important knowledge for future water management and planning and of that reason climatic and anthropogenic impact on streamflow changes in Sweden were explored and quantified. In the first step trends and abrupt changes in annual streamflow were detected and verified with the non- parametric Mann-Kendall’s and Pettitt’s test, all performed as moving window tests. In the second step HBV, a climatic driven rainfall-runoff model, was used to attribute the causes of the detected changes. Detection and attribution of changes were performed on several catchments in order to investigate regional patterns. On one hand using smaller window sizes, period higher number of detected positive and negative trends were found. On the other hand bigger window sizes resulted in positive trends in more than half of the catchments and almost no negative trends. The detected changes were highly dependent on the investigated time frame, due to periodicity, e.g. natural variability in streamflow. In general the anthropogenic impact on streamflow changes was smaller than changes due to temperature and streamflow. In median anthropogenic impact could explain 7% of the total change. No regional differences were found which indicated that anthropogenic impact varies more between individual catchments than following a regional pattern. / Sedan mitten av förra århundradet har den antropogena påverkan på jordens system ökat kraftigt. Idag är det svårt att hitta ett vattendrag som inte är påverkat av mänsklig aktivitet. Att förstå orsakerna bakom förändringarna är en viktig kunskap för framtida vattenplanering och av denna anledning undersöktes och kvantiferades den antropogen och klimatpåverkan på flödesförändringar i svenska vattendrag. I arbetets första steg användes de Mann-Kendalls och Pettitts test för att lokalisera och verifiera förändringar i årligt vattenflöde. Alla test var icke parametriska och utfördes som ett glidande fönster. I nästa steg undersöktes orsakerna till förändringar med hjälp av HBV, en klimatdriven avrinningsmodell. Ett större antal avrinningsområden undersöktes för att upptäcka regionala mönster och skillnader. Perioder med omväxlande positiva och negativa trender upptäcktes med mindre fönsterstorlekar, medan större fönster hittade positiva trender i mer än hälften av områdena och knappt några negativa trender hittades. De detekterade förändringarna var på grund av periodicitet i årligt vattenflöde till stor grad beroende på det undersöka tidsintervallet. Generellt var den antropogena påverkan större påverkan från nederbörd och temperatur, med ett medianvärde där 7 % av den totala förändringen kunde förklaras med antropogen påverkan. Inga regionala skillnader i antropogen påverkan kunde identifieras vilket indikerar att den varierar mer mellan individuella områden än följer ett regionalt mönster.