A key piece of information necessary for water management is accurate streamflow information. However, the available data and resources for gathering information vary around the world. This study forms a part of a research effort to improve discharge estimations for a montane rainforest stream located in the San Lorencito headwater catchment in Costa Rica. The aim of this study is to improve the current rating curve where the high flow part is currently ungauged and look at the impact of adding a high flow estimation to the rating curve. When adding information that is not gauged data, it is important to make sure that the information is unbiased. It can also be questioned if information based on less accurate observations will aid a model. The high flow estimation in this study was calculated using the Manning’s equation based on a survey after a flood event in August 2015. Field measurements were performed at the location in February 2017 and were added to the already existing data record from the gauging station dating back to 2015. Based on the previous data together with the new measurements, rating curves and corresponding hydrographs were established. The impact of adding the Manning’s estimation included a statistical assessment and comparison of the different rating curves and hydrographs. Results showed that at higher flows, the rating curve without the Manning’s point estimated higher discharge than the rating curve determined including the Manning’s point. However, at low flows below 0.9 𝑚3/𝑠 (or around a stage of 0.4 𝑚), the rating curve without the Manning’s point is estimating less discharge than the rating curve including the Manning’s point. Error plots and the uncertainty intervals in the graphs illustrate that the uncertainty at high flows are reduces when including a high flow estimation. The results suggest that it is preferable to add information, even if it has a lot of uncertainty, to no information at all. / Pålitlig flödestatistik och god kunskap gällande vattenföringen i vattendrag är mycket viktiga förutsättningarna för att kunna förvalta vattenresurser på ett hållbart sätt. Tyvärr har inte alla länder samma möjligheter och resurser att samla in den nödvändiga informationen vilket leder till att tillgänglig data är begränsad i vissa delar av världen. Denna studie utgör en del av ett forskningsprojekt i Costa Rica vars syfte är att förbättra uppskattningen av vattenföringen för ett vattendrag som rinner genom ett regnskogsområde. Målet med denna studie är att förbättra den nuvarande avbördningskurvan och undersöka effekten av att lägga till uppskattade värden för höga flöden där det för tillfället saknas data. Under februari 2017 genomfördes flödesmätningar på plats i Costa Rica. Mätningarna användes tillsammans med tidigare uppmätt flödesdata för att bestämma avbördningskurva och motsvarande hydrograf. För att uppskatta det höga flödet användes Mannings ekvation. Beräkningar har utgått från en störtflod som skedde i augusti 2015 och parametrar till ekvationen har baserats på de spår vattnet orsakad på terrängen och vegetation som kunde observeras i efterhand. Slutligen har en statistik bedömning genomförts där effekten på avbördningskurvan och hydrografen av att inkludera en vattenföringspunkt beräknad med Mannings ekvation har studerats. Följden av att ta med en Manningspunkt innebar att avbördningskurvan planades ut och inte uppskattade lika drastiska vattenföringar vid höga vattennivåer. Vid låga flöden under 0.9 𝑚3/𝑠 uppskattade däremot avbördningskurvan med Manningspunkten lägre vattenföring än kurvan utan Manningspunkten. Genom att introducera ett uppskattat vattenföringsvärde med Mannings ekvation minskade osäkerheten för avbördningskurvan och hydrografen vid höga flöden. Resultaten antyder att det är fördelaktigt att införa uppskattade värden där det saknas information.

In agricultural catchments, hydrological processes play an important role in the export of nutrients. Water that enters a catchment during a rain event (event water) can have different flow paths and residence times. These affect the transport and biogeochemical transformation of nutrients until the water discharges at the outlet where catchments are usually monitored.This work focused on the contributions of event water and pre-event water (water that was already stored in the catchment before a rainfall event) to the stream. The work is necessary for further studies to develop an understanding of the relation of nutrients export and water flow paths. The method was based on isotopic hydrograph separation and performed on existing data. The stable isotope signature of oxygen in water (δ18O) was used as a tracer. A new study is planned using δ18O to distinguish different flow paths and residence times of water, and therefore a sequential rainfall collector was tested and improved for this purpose.The results of the hydrograph separation show that up to 54% of an increased discharge from a rainwater event is event water, but also that data in a higher temporal resolution is needed to quantify contributions of event water to the runoff for all the events. Additional and more advanced experiments of the rainfall collector would be an advantage, but it can also be used in the field as it is today. Based on the analysis and the revised sequential rainfall collector, a sampling strategy for future work is described. / I ett jordbruksavrinningsområde spelar hydrologiska processer en viktig roll vid export av näringsämnen. Vatten som adderas till ett avrinningsområde från ett regnevent (eventvatten) kan ha olika flödesvägar och olika uppehållstider. Dessa påverkar transporten och omvandlingen av biogeokemiska näringsämnen olika tills det att vattnet lämnar avrinningsområdet via ett utlopp.Arbetet har fokuserat på vilket bidrag eventvatten och vatten som redan lagrats i avrinningsområdet före regnhändelsen (pre-eventvatten) har till avrinningen till en flod. Arbetet är viktigt för att utveckla en förståelse för vattenflödesvägar som är nödvändiga för ytterligare undersökning av export av näringsämnen. Metoden baserades på en isotopisk hydrograf-separation och utfördes på existerande data. Spåraren som användes var den stabila isotopen av syre i vatten (δ18O). Eftersom en ny studie planeras med användning av δ18O för att skilja olika flödesvägar och uppehållstider för vatten, har en sekventiell regnuppfångare också testats och förbättras.Resultaten av den hydrografa separationen visar att upp till 54% av en ökad avrinning i floden som resultat av ett regnevent är eventvatten, men även att det finns behov av data med högre tidsmässig upplösning behövs för att kunna kvantifiera bidrag från eventvatten till avrinningen för alla event. Fler och mer avancerade tester av regnfångaren skulle vara en fördel, men den kan även i dagsläget användas i fält. Baserat på resultat från experiment av regnuppfångaren föreslås kort en provtagningsstrategi för framtida arbeten.

With an expanding urbanization in the world, and thus the expansion of impermeable surfaces, the risk of pluvial floods is an increasing factor that needs to be considered. This, in combination with increasing rain intensities and frequency of rain events indicates a problem both today and for the future. With this in mind, it is an advantage to increase the knowledge of how different variations of extreme rainfall affects the hydraulic response of urban catchments, as well as which areas in urban environments contribute to the flood peak. The aims of this study are, with a particle tracking approach, to investigate how the peak runoff contributing areas differ geographically depending on the duration and time to peak of the rainfall event. This also includes the evaluation of what sizes of urban catchment areas are relevant to include when modelling the hydraulic response of Swedish urban catchment in relation to the characteristics of the hyetograph. The catchment area used in this study is made synthetically to represent a generic Swedish urban catchment with regards to the proportions of hardened surfaces, buildings and low points, as well as the slope of the catchment. Various variants of the Chicago Design Storm were implemented in the model. This included three different durations of 2-, 4- and 6 hours of which each, separately, constituted of three different time to peak that is decided by an r-value when creating the design storms. The r-values used in this study is 0.1, 0.4 and 0.8 where the values correlates to an early-, centred- and late peak of the hyetograph. To be able to investigate the peak contributing area, a particle tracking approach was initially used as an equivalent to tracers where the particles are first evenly distributed over the catchment area to then be concentrated to the locations that shows a variation in in the peak contributing area. This was done by using the modelling program MIKE 21 Flow Model FM powered by DHI, which also was used to run the hydrodynamic simulations of the inundation. The results of the hydrodynamic simulations showed that the rain events generated more runoff as the duration was extended. In addition, the timing of the peak of the rainfall intensity also had an impact on the result as the runoff increased with increasing r-value. Thus, as the peak of the hyetograph is delayed, it imposes an increasing risk of severe flooding. Furthermore, with the use of particle tracking, it could be concluded that the different design storm had an influence on the peak contributing distance where the distance grew larger when the duration of the rainfall event was extended and when the peak of the storm was delayed. / Med en ökande urbanisering i världen, och med det även en ökning av hårdgjorda ytor, är risken för pluviala översvämningar en allt större faktor som måste beaktas. Detta i kombination meden ökande regnintensitet samt nederbördsfrekvens indikerar ett problem både för idag och förframtiden. Med detta i åtanke är det en fördel att öka kunskapen om hur olika variationer avextrem nederbörd påverkar den hydrauliska responsen i urbana avrinningsområden, samt vilka områden i stadsmiljöer som bidrar till den maximala översvämningen. Syftet med denna studie är att, med hjälp av partikelspårning, undersöka hur peak-bidragande områden skiljer sig geografiskt beroende på regnets varaktighet samt tid till regnintensitetsmaximum. I detta ingår även utvärdering av vilka storlekar av urbana avrinningsområden som är relevanta att inkludera vid modellering av den hydrauliska responsen i förhållande till hyetografens egenskaper. Avrinningsområdet som används i denna studie är syntetiskt gjort för att representera ett generiskt svenskt urbant avrinningsområde med avseende på andelen hårdgjorda ytor, byggnader och lågpunkter, samt avrinningsområdets lutning. För att studera nederbördens inverkan på den hydrauliska responsen i avrinningsområdet implementerades olika varianter av en designstorm kallad Chicago Design Storm. Detta inkluderade tre olika varaktigheter på 2-,4- och 6 timmar av vilka var och en, separat, bestod av tre olika tid till regnintensitetsmaximum,vilket bestäms av ett r-värde vid skapandet av designstormarna. De r-värden som används i denna studie är 0.1, 0.4 och 0.8 där det lägre värdet korrelerar med en tidig topp, mittvärdet är lika med en centrerad topp och det högre värdet motsvarar en sen topp på hyetografen. För att kunna undersöka det peak-bidragande området användes initialt en partikelspårningsmetod som en motsvarighet till spårämnen där partiklarna först är jämnt fördelade över avrinningsområdetför att sedan koncentreras till de platser som visar en variation i det peak-bidragande området. Detta gjordes genom att använda modelleringsprogrammet MIKE 21 Flow Model FM som drivs av DHI, vilket också användes för att genomföra de hydrodynamiska simuleringarna av översvämningen. Det upptäcktes relativt tidigt i simuleringsstadiet av arbetet att det skulle vara svårt att identifiera det peak-bidragande området i avrinningsområdet, då majoriteten av de partiklarsom släpptes ut på platser med antingen lågt flöde eller låg vattennivå hade svårt att ta sig tillutloppet av avrinningsområdet. Med anledning av detta vändes fokus i studien mot avrinningsområdets centrala dräneringsväg där partiklarna kunde röra sig mer fritt. Därför togs ett beslut att undersöka det peak-bidragande avståndet längs den centrala dräneringsvägen istället för det peak-bidragande området. Resultaten av de hydrodynamiska simuleringarna visade att regnen genererade mer avrinning när varaktigheten förlängdes. Dessutom hade tidpunkten för toppen av nederbördsintensiteten också en inverkan på resultatet då avrinningen ökade med ökande r-värde. Allteftersom toppen av hyetografen senareläggs, medför den en ökande risk för allvarliga översvämningar. Vidare, med användningen av partikelspårning, gick det att dra slutsatsen att de olika designstormarna hade en effekt på det peak-bidragande avståndet, då avståndet blev större när varaktigheten av regnen förlängdes och när regnets intensitetstopp inträffade senare under regneventet.