Dams and reservoirs play an important role in the Swedish energy system, and a large number of rivers are today regulated. How to combine the ecological and economic interests in the regulation of these rivers is a growing concern for stakeholders and authorities. The aim of this study was to develop a conceptual environmentally- oriented dam release plan that combines economic and ecological needs for the Lower Långan Natura 2000 area as well as evaluating how the water stage of the reservoir Lake Landösjön would change with a more environmentally oriented flow regime. Three flow scenarios were established: (0) Current flow regime, (1) EU demand for good ecological status which requires changes in discharge dynamics, and (2) the environmental design flow. The Dundee hydrological regime assessment method (DHRAM) was used to evaluate the hydrological alterations for each of the three scenarios. Scenario 0 exhibited the largest alteration from natural flow and the results from the DHRAM analysis indicated on high risk of ecological impact in the river system. Scenario 1 met EU’s demand of good ecological status but the water stage in Lake Landösjön exceeded the maximum allowed legal limit. Scenario 2 comprised a flow regime encompassing both economic and ecological interests and is the most realistic scenario for improving ecology in the Lower Långan River. In conclusion in order to meet EU demand of good ecological status a change in upstream regulation is needed. / Vattenkraften spelar en viktig roll i det svenska energisystemet och i dagsläget är ett stor antal sjöar och vattendrag reglerade. Ett växande problem för aktörer inom vattenkraft och myndigheter är hur ekonomiska och ekologiska intressen skall kombineras för att åstadkomma en mer hållbar vattenanvändning.  Långans avrinningsområde ligger i nordvästra Jämtland och har en total yta på 2 287 km2 . Inom avrinningsområdet återfinns fyra regleringsmagasin: Burvattnet, Stora Mjölkvattnet, Korsvattnet och Landösjön. I den sydöstra delen av avrinningsområdet ligger nedre Långans Natura 2000-område vilket har undantagits från vattenkraftsutbyggnad då det innehåller ett antal viktiga naturtyper. Ett centralt begrepp i Natura 2000 är gynnsam bevarandestatus vilket innebär att medlemsstaterna är skyldiga att gynnsam bevarandestatus bibehålls alternativt återställs till naturligt tillstånd. Då gynnsam bevarandestatus är kopplad till rådande hydrologiska förhållanden gäller miljökvalitetsnormen God ekologisk status. I dagsläget klassificeras nedre Långans Natura 2000-område med otillfredsställande ekologisk status. För att nedre Långans skall uppnå EUs krav på god ekologisk status krävs det att flödet anpassas till mer naturliga flödes förhållanden.  Syftet med denna studie var att utveckla miljöanpassade flöden enligt tre scenarier. Dessa scenarier med miljöanpassade flöden har konsekvensbeskrivits där huvudmålet har varit att förbättra den ekologiska statusen av nedre Långan samt utvärderat hur vattennivån i Landösjön påverkas om dessa flöden tas i bruk. Följande scenarier fastställdes: (0) Nuvarande flödesregim, (1) EU: s efterfrågan på god ekologisk status vilket kräver att flödet efterliknar det naturliga oreglerade flödet, och (2) kompromissflödet, ett mellanting mellan scenario 0 och 1. Den hydrologiska avvikelsen av scenarierna bedömdes med hjälp av The Dundee Hydrological Regime Alteration Method (DHRAM). DHRAM analysen består av en ett femgradigt system som mäter graden av mänsklig påverkan på naturliga flödesregimen relaterat till scenario 0-2. och är kompatibelt med EU:s ramdirektivet för vatten.  Resultatet från DHRAM-analysen uppvisade att Scenario 0 har den största förändringen jämtemot det naturliga flödet och vattendraget löper stor risk för ekologisk påverkan. Scenario 1 uppfyllde EU: s krav på god ekologisk status, men med detta flöde översteg dämningsgränsen i Landösjön med 2m under april till juni. Scenario 2 är baseras på både ekonomiska och ekologiska intressen Utifrån de testade scenariona kunde följande slutsatser dras: (1) scenario 2 är det mest realistiska scenariot för att förbättra ekologin i nedre Långan, (2) för att möta EU: s krav på god ekologisk status krävs en förändring av uppströms liggande regleringsmagasin

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.

In recent years, streams draining agricultural land has been suggested to exhibit high carbon dioxide (CO2) concentrations when compared to streams draining other land-types. The transport of carbon from land to ocean is mainly occurring through the chain of inland waters, and with agricultural land today representing 40% of all continental area many of these inland waters are influenced by agricultural land. The aim of this study was to improve the understanding of CO2 dynamics and its control in agricultural streams. Continuous data was collected from two catchments of different scales, near the city of Uppsala, Sweden. Both catchments are typical low-land catchments largely dominated by agricultural land. The measured CO2 concentrations were analyzed to find temporal variations and differences in dynamics between the catchments. The interplay between CO2 and parameters such as dissolved oxygen, discharge and conductivity were analyzed to determine the main drivers for CO2 dynamics. The findings show supersaturation of CO2 concentration during the full length of the measurement periods, with mean CO2 concentrations higher than what have been observed in streams draining other land-type catchments. Diel CO2 cycles were found throughout most of the measurement periods, where manual measurements were conducted to confirm these findings. The diel CO2 patterns were suggested to be heavily dependent on in-situ metabolic control while hydrological factors, such as sufficient discharge, seemed to be needed to produce a good diel CO2 signal. CO2 build-up is suggested to occur in the catchment soil and, when flushed out after rain events, result in an increasing CO2 concentration. This might be one important driver for the high levels in CO2 concentration found in the streams during summer and autumn. Analysis of the catchment areas suggest the percentage of agricultural land and the size of the catchment areas had an impact on hydrology, both for sufficient water flow to exist but also for the CO2 response after rain events. More research is encouraged, where more parameters should be investigated, such as groundwater inputs and carbonate precipitation. / Bäckar som dränerar åkermark har under de senaste åren blivit mer uppmärksammade på grund av nya studier som visat att dessa bäckar tenderar att ha högre CO2-koncentration än bäckar som dränerar andra marktyper. Idag utgör cirka 40% av all kontinentalyta åkermark, då den huvudsakliga transporten av kol från land till hav sker genom sammankopplade vattendrag är därav en förståelse av åkermarkers dränering till bäckar av stor betydelse. Syftet med studien var att förbättra förståelsen av CO2-dynamiken och dess påverkan på bäckar i jordbruksdominerade avrinningsområden. Kontinuerlig data samlades in, samt erhölls från tidigare mätningar, från två avrinningsområden med olika storlekar och markfördelningar nära Uppsala. Båda avrinningsområdena var typiska låglands- avrinningsområden som dominerades av åkermark. Data för CO2-koncentration analyserades för att hitta kort- och långsiktiga variationer i CO2-dynamiken samt undersöka hur denna dynamik skiljer sig mellan avrinningsområden med olika storlek och markfördelning. Samspelet mellan CO2 och parametrar såsom vattenlösligt syre, vattenföring och konduktivitet analyserades för att hitta drivkrafter bakom CO2-dynamiken. Resultatet visar att de undersökta bäckarna var övermättade med CO2 under hela mätperioden, samt att medelkoncentrationerna som uppmättes var högre än vad som observerats i bäckar som dränerar andra landtyper. En dygnsvariation av CO2 observerades under större delar av mätperioderna, manuella prover utfördes för att stärka denna data. Den observerade dygnscykeln av CO2-koncentrationen konstaterades korrelera med den in-situ metaboliska kontrollen medan hydrologiska faktorer, såsom ett tillräckligt högt vattenflöde, visade sig var viktigt för att en CO2-dygnscykel ska existera. De mycket höga toppar av CO2-koncentration som observerats under mätningarna tros bero på ackumulering av CO2 i avrinningsområdenas marker, vilket under nederbörd utarmas och transporteras till bäcken. Vid jämförelse av de två avrinningsområdena föreslogs den procentuella andelen åkermark och storleken av avrinningsområdet ha en stor påverkan på hydrologin, både för att ett tillräckligt vattenflöde ska existera men också för CO2-responsen vid större nederbördsmängder. Mer forskning behövs där fler parametrar börs ta i beaktning, till exempel in-situ karbonutfällning och inflöde av CO2 via grundvatten, för att få en bättre bild över åkermarkens påverkan på CO2-dynamik i bäckar.

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.

Vombsjön är en av de viktigaste dricksvattentäkterna i södra Skåne som förser bland annat Malmö och delar av Lund med dricksvatten. Sjön lider av övergödning och återkommande algblomningar som komplicerar dricksvattenproduktionen. Fosfor från sjöns bottensediment (intern belastning) och fosfor från det jordbruksdominerade avrinningsområdet (extern belastning) behöver kartläggas för att råda bukt på övergödningsproblematiken i sjön och trygga produktionen av ett säkert dricksvatten. Inom ramen för detta examensarbete har den externa fosforbelastningen kartlagts genom modellering av Vombsjöns avrinningsområde med den hydrologiska modellen Soil and Water Assessment Tool (SWAT+). Resultaten från modelleringen visar att det nära 45 000 ha stora avrinningsområdet i genomsnitt tillför 25 ton totalfosfor per år via de tre huvudvattendragen som mynnar ut i Vombsjön. Medelvärdet är beräknat på simuleringar gjorda för åren 2011 – 2022 och belastningen varierar mellan 14–37 ton totalfosfor för de undersökta åren. 79 % av totalfosforn tillförs sjön via det största vattendraget Björkaån, 11 % via Torpsbäcken och 10 % via Borstbäcken. Den månatliga vattenföringen har manuellt kalibrerats och validerats mot en mätpunkt i avrinningsområdet. Miljöövervakning från ett jordbruksdominerat typområde i samma läckageregion som Vombsjöns avrinningsområde till största del ligger inom användes för att jämföra storleksordningen på den arealspecifika fosfortransporten. De arealspecifika månads- och årstransporterna låg inom samma storleksordning men variationerna mellan de två områdena var stora somliga år och månader. Den hydrologiska modellen behöver vidareutvecklas för att bättre simulera vattenföringen under höst och vinter, när vattenföringen generellt är som störst. Vidare behöver modellen kalibreras och valideras mot fler vattenföringsstationer och uppmätta fosforhalter i avrinningsområdet för att avgöra hur väl modellen simulerar fosfortransporten. / Vombsjön is one of the most important drinking water sources in southern Skåne, supplying drinking water to Malmö and parts of Lund. The lake suffers from eutrophication and reoccurring algal blooms which are complicating the drinking water production. Phosphorus leaching from the bottom sediment of the lake (internal load) and phosphorus coming from the agriculture- dominated catchment (external load) needs to be investigated to address the eutrophication issues and ensure a safe drinking water production. As part of this thesis, the external phosphorus load has been investigated through hydrological modeling of the catchment area, using Soil and Water Assessment Tool (SWAT+). The modeling results show that the approximately 45 000 hektar big catchment area contributes to an average of 25 tons of total phosphorus per year via the three main watercourses that flows into Vombsjön. The average load is based on simulations between 2011 and 2022, and the load varies between 14–37 tons of total phosphorus for the examined years. 79 % of the total phosphorus load is supplied to the lake via the largest watercourse, Björkaån, 11 % via Torpsbäcken and 10 % via Borstbäcken. The monthly water flow has been manually calibrated and validated against flow measurements at one point in the catchment area. Environmental monitoring data from an agriculture- dominated catchment area, located in the same leakage region as most of the Vombsjöns catchment area, was used to compare the magnitude of the area-specific phosphorus transport. The area-specific monthly and annual transports of total phosphorus were within the same order of magnitude, but there were significant variations between some years and months. The hydrological model needs further development to better simulate water flow during autumn and winter, when the flow is generally highest. Furthermore, the model needs to be calibrated and validated against more flow stations and measured phosphorus concentrations within the catchment area to determine how well the model simulates phosphorus transport.

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.

Sediments rich in sulfide were deposited in the Littorina sea in an environment that was shallow, anoxic,and reductive. The sediments were brought above sea level by isostatic uplift and can now be foundalong the coast of the Baltic sea. These sulfide rich sediments oxidize when they are exposed to air whenthe water table is lowered due to uplift, anthropogenic activities, or hydrological droughts. Oxidation ofsulfate soils will lower the pH and mobilize metals in the soil that will leach into adjacent rivers and willimpact the water chemistry and damage ecosystems. A few studies have noted that leaching increasesin sulfate soils after drought which has resulted in fish death. The impact of droughts on leaching from sulfate soils were investigated in nine rivers (Flarkbäcken,Hertsångerälven, Kvismare canal, Kyro river, Närpes River, Persöfjärden, Storbäcken, Tjuståsaån, andToby river) by looking at time series of sulfate concentrations and drought periods. The impact on riversafter a drought was studied by plotting the deviation from median specific discharge in summer andautumn against the deviation from median concentration of SO42-, a suite of metals and pH the followingseason with high discharge e.g. spring. The metals that were examined in the river were Aluminum (Al),Cadmium, (Cd), Cobalt (Co), Cupper (Cu), Iron (Fe), Manganese (Mn), Nickle (Ni), Zinc (Zn).TheKendall’s τ was then used to determine if the relationship between discharge and leached compoundconcentration was significant and which direction it had. In the sulfate timeseries the hydrological droughts generally coincided with low SO42- and werefollowed by SO42- peaks. The sulfate concentrations increased significantly after droughts, and theincrease in SO42- lasted for 1-3 years for most rivers. In two Finnish rivers the SO42- remained higher alonger time of 5 years in Kyro river and Närpes river after multiyear droughts. In Kvismare canal, Kyroriver, Närpes river and Tjuståsaån the SO42- concentration was higher in the mid-1900s which could bedue to changes in ditching activity, the acid sulfate soils transitioning to post active sulfate soils afterthe ditching activity stopped in the regions, or SO42- air deposition historically being greater. SO42-, Co, Ni, and Zn had negative significant correlations in a majority of the rivers, while pH, Fe,and total organic carbon had significant positive correlations a majority of rivers. A negative correlationindicates high concentrations of the leached compound after a drought while positive correlationsindicate low concentrations of the leached compound after a drought. Al, Cd, Cu, and Mn did not havea significant correlation in a majority of the rivers which could be due to their dependence on pH whichwill not always change in the rivers in spring due to acidic water leaching from acid sulfate soils sincethe acidic water will be diluted by meltwater. / Efter senaste istiden var vattnet i havet syrefritt och reducerande vid havsbotten, vilket ledde till attsulfidmineral avsattes. Dessa sulfidrika sediment har hamnat ovanför havsytan på grund avlandhöjningen och finns i kustnära områden runt östersjön. Sulfidsedimenten oxiderar om de kommer ikontakt med syre vilket kan ske på grund av landhöjning, mänskliga aktiviteter, eller torka som sänkergrundvattennivåerna. När sulfatjordarna oxiderar sänks pH i jorden och metaller frigörs vilka sedanlakas ur jorden och påverkar närliggande vattendrag och ekosystem. Lakning av metaller har i någrastudier setts öka efter extrem torka vilket i vissa fall har lett till fiskdöd. I nio vattendrag (Flarkbäcken, Hertsångerälven, Kvismare kanal, Kyro älv, Närpes å, Persöfjärden,Storbäcken Tjuståsaån och Toby å) undersöktes hur torka påverkar urlakning från sura sulfatjordar. Deämnen som undersöktes var Aluminium (Al), Kadmium (Cd), Kobolt (Co), koppar (Cu), Järn (Fe),Mangan (Mn), Nickel, (Ni), Totalt Organiskt Kol (TOC), och Zink (Zn). Sambandet mellanvattenföringens avvikelse från medianen under de sommar samt höst och avvikelsen avkoncentrationerna av urlakade ämnen från medianen följande årstid med högt flöde plottades för attundersöka hur sambandet såg ut. De statistiska testerna Kendalls τ användes för att utvärdera om enkorrelation existerade och i vilken riktning den gick. Sulfatkoncentrationerna var generellt sett väldigt låga under torrperioder men ökad snabbt efter atttorkan avtagit. Den förhöjda sulfatkoncentrationen varade generellt sett i 1-3 år för de flesta vattendrag.Det fanns däremot två undantagsfall då sulfatkoncentrationerna var förhöjda i Kyro älv och Närpes åunder 5 år efter en torrperiod som varat i flera år. I Kvismare kanal och Tjuståsaån varsulfatkoncentrationerna, högre under mitten av 1900-talet. De högre koncentrationerna av sulfat kanbero på att det var mer dikning, eller större mängd luftföroreningar under denna period. Sambanden för sulfat, Co, Ni och Zn visade att efter torra perioder var koncentrationerna högre i enmajoritet av vattendrag än normalt. pH, Fe och TOC visade på ett motsatt samband. Efter torrperiodersjönk därmed koncentrationen Fe och TOC i en majoritet av vattendragen. Al, Cd Cu, och Mn hadesignifikanta samband i mindre än 50 % av vattendragen vilket kan vara till följd av att de är beroendeav pH som själv inte hade en tydlig korrelation i alla vattendrag. pH sjunker i många fall inte särskiltmycket till följd av en torka då vattnet som lakas ut från sulfatjorden späds ut av smältvatten undervåren.

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.

Urban expansion and climate change intensify environmental challenges, rendering traditional engineering solutions for water management and flood mitigation increasingly ineffective and economically unfeasible. Nature-based solutions, such as wetlands, are gaining attention for their potential to offer sustainable alternatives by naturally managing water, and supporting biodiversity. Despite their benefits, the strategic placement of wetlands within urban landscapes is poorly understood, particularly in terms of the dynamic flow of water and sediments through the landscape. The study aimed to develop an optimized framework for strategically placing wetlands in urban areas to enhance hydrological stability and adaptability. It sought to address the research gap by utilizing hydrological connectivity assessments to strategically place wetlands for sediment control, water retention, and flood mitigation, thereby supporting urban adaptability and sustainability goals.  The research applied a combination of hydrological modeling and Geographic Information Systems to evaluate urban catchments for potential wetland sites. It involved the development and application of a revised connectivity index that incorporates multiple factors including land use, soil type, topography, and rainfall-runoff dynamics. The study areas were selected based on their diverse urban and agricultural characteristics to provide an understanding of different urban catchment dynamics. The methodology included detailed mapping of sediment connectivity using advanced GIS techniques and the integration of environmental and hydrological data to model the effects of various connectivity scenarios on potential wetland performance.  The findings demonstrated that the connectivity index model effectively identifies locations within catchments that benefit from wetland implementation. Areas characterized by specific roughness and runoff properties were pinpointed as optimal for managing sediments effectively. Comparative analyses of different hydrological models highlighted how variations in sediment connectivity could influence the strategic placement of wetlands, thereby optimizing their ecological and hydrological benefits. The research also quantified the potential impacts of newly introduced wetlands on the local hydrological connectivity and explored their broader implications, evaluating effects both upstream and downstream of the implementation site, showcasing significant benefits in terms of sediment retention and flood mitigation. The study suggests that the thoughtful placement of wetlands, informed by thorough hydrological connectivity assessments, has the potential to enhance the adaptability of the built environment to climate change effects. Such optimized placement might effectively address challenges related to flood and sediment management and could support sustainable urban development by incorporating ecological aspects into urban planning. / Stadsutvidgning och klimatförändringar förstärker miljöutmaningar och gör traditionella ingenjörslösningar för vattenhantering och översvämningsreducering alltmer ineffektiva och ekonomiskt ohållbara. Naturbaserade lösningar, såsom våtmarker, får ökad uppmärksamhet för sin potential att erbjuda hållbara alternativ genom naturlig vattenhantering och stöd till biologisk mångfald. Trots sina fördelar är den strategiska placeringen av våtmarker inom urbana landskap dåligt förstådd, särskilt när det gäller dynamiskt flöde av vatten och sediment genom landskapet. Studien syftade till att utveckla en optimerad ram för strategisk placering av våtmarker i urbana områden för att förbättra hydrologisk stabilitet och anpassningsförmåga. Den strävade efter att täcka forskningsgapet genom att använda bedömningar av hydrologisk konnektivitet för att strategiskt placera våtmarker för sedimentkontroll, vattenretention och översvämningsminskning, därigenom stödja städers anpassningsförmåga och hållbarhetsmål.  Forskningen tillämpade en kombination av hydrologisk modellering och geografiska informationssystem för att utvärdera urbana avrinningsområden för potentiella våtmarksplatser. Den involverade utvecklingen och tillämpningen av ett reviderat konnektivitetsindex som integrerar flera faktorer inklusive markanvändning, jordart, topografi och nederbörds-avrinningsdynamik. Studieområdena valdes utifrån deras mångfaldiga urbana och jordbruksmässiga egenskaper för att ge en förståelse för olika urbana avrinningsdynamiker. Metodologin inkluderade detaljerad kartläggning av sedimentkonnektivitet med avancerade GIS-tekniker och integration av miljö- och hydrologiska data för att modellera effekterna av olika konnektivitetsscenarier på potentiell våtmarksprestanda.  Resultaten visade att konnektivitetsindexmodellen effektivt identifierar platser inom avrinningsområden som gynnas av våtmarksetablering. Områden som kännetecknas av specifika grovhetsegenskaper och avrinningsegenskaper pekades ut som optimala för effektiv sedimenthantering. Jämförande analyser av olika hydrologiska modeller belyste hur variationer i sedimentkonnektivitet kunde påverka den strategiska placeringen av våtmarker, därigenom optimering av deras ekologiska och hydrologiska fördelar. Forskningen kvantifierade även potentiella effekter av nyintroducerade våtmarker på lokal hydrologisk konnektivitet och utforskade deras bredare implikationer, genom att utvärdera effekter både uppströms och nedströms om implementeringsplatsen och visa på betydande fördelar när det gäller sedimentretention och översvämningsskydd. Studien antyder att genomtänkt placering av våtmarker, informerad av noggranna bedömningar av hydrologisk konnektivitet, har potential att förbättra byggd miljös anpassningsförmåga till klimatförändringseffekter. En sådan optimerad placering kan effektivt hantera utmaningar relaterade till översvämningar och sedimenthantering och kan stödja hållbar stadsutveckling genom att integrera ekologiska aspekter i stadsplaneringen.

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.