Expansion och förtätning av städer leder till att såväl areal som andel hårdgjord yta ökar i våra stadsmiljöer. Detta genererar en ökad dagvattenavrinning eftersom regnvattnet inte har samma möjlighet att infiltrera i naturmarker och grönområden. Den ökade mängden dagvatten riskerar att orsaka problem i områden där ledningsnätet dimensionerats för de dagvattenmängder som tidigare varit aktuella. Att utöka ledningsnätets kapacitet är ofta mycket kostsamt och det är därför önskvärt att istället minska belastningen på de befintliga systemen. En allt vanligare metod för detta är att byggnaders takyta bekläds med växter, så kallade gröna tak. De gröna taken har potential att minska den avrunna volymen, fördröja avrinningen och dämpa de maximala flödena. Det råder dock osäkerheter kring hur dessa förmågor påverkas av bland annat olika väderförhållanden och takets vattenmättnadsgrad samt vid olika typer av nederbördshändelser.   Syftet med detta examensarbete var att undersöka möjligheten att simulera avrinningen från gröna tak med hjälp av en befintlig funktion i modelleringsprogrammet SWMM från US Environmental Protection Agency samt med hjälp av Mike Urban från företaget DHI. Ett mål var att sedan använda en av modellerna för att utvärdera hur gröna tak kan påverka belastningen på ett befintligt ledningsnät. Mätdata avseende bland annat nederbörd, avrinning och potentiell avdunstning erhölls från Veg Tech AB och AgroTech A/S. Mätningarna hade utförts vid företagens demonstrationsanläggning i Taastrup, Danmark, och omfattade avrinning från gröna tak med tre olika tjocklekar: 4 cm moss-sedum, 7 cm sedum-ört-gräs och 11 cm sedum-ört-gräs, samt ett hårdgjort referenstak. Inledande dataanalyser av de gröna takens kapacitet visade att takens magasineringskapacitet ökade med en ökad taktjocklek, där de tjockare taken kunde fullständigt magasinera större nederbördshändelser än vad som var fallet för det tunnaste taket. En analys av sambandet mellan nederbördsmängd och avrunnen volym visade ett starkare samband för regn med 60 och 120 minuters varaktighet än vad som var fallet för kortare varaktigheter.   Jämförelser av resultaten hos de båda modelleringsprogrammen visade på olika styrkor och svagheter och ingen av programvarorna gav en i alla avseenden tillfredställande simulering av avrinningen. Mike Urban gav generellt en högre förklaringsgrad men gav alltid en överskattning av den avrunna volymen över en längre tidsperiod. SWMM gav en bättre överensstämmelse med uppmätt avrinning än Mike Urban under de första månaderna av simuleringsperioden, men gav generellt en förskjutning av avrinningsförloppet. För kalibreringen mot 4 cm taktjocklek gav SWMM också en mer korrekt avrunnen långtidsvolym, medan den för de andra konstruktionerna gav liknande resultat som var fallet för Mike Urban. I ett exempel användes en av modellerna för att simulera avrinningen från MAX IV-laboratoriet i Lund. Resultaten visade att det då laboratoriet täckts med gröna tak endast behövdes ett en fjärdedel så stort fördröjningsmagasin för att översvämningar skulle undvikas på ett nedströms beläget fiktivt ledningsnät än vad som var fallet för hårdgjorda tak. / Larger and denser cities result in increasing amounts of impervious surfaces in urban areas. This generates an increase in storm water runoff, as the rainwater is prevented from infiltrating in natural soils and instead flows along the paved surfaces. The increased amount of storm water runoff is liable to cause problems in areas where the storm water system has been designed to handle the amounts of runoff previously generated in the area. Upsizing the capacity of the pipelines is usually costly, and it is therefore desirable to instead reduce the load on the existing system. One way of achieving this is to cover the rooftops with vegetation, so called green roofs. Green roofs are growing in popularity and have the potential to reduce the rate and volume of runoff, as well as attenuating the peak discharge. There are however uncertainties regarding how their abilities are affected by for example the antecedent weather conditions and the moisture content of the roof, as well as by various storm events.   The purpose of this Master’s Thesis was to study the possibility to simulate the runoff from green roofs using an existing function in the modelling software SWMM by US Environmental Protection Agency, and using Mike Urban by the company DHI. An additional objective was to use on of the designed models to evaluate how green roofs can affect the load on an existing storm water system. Measurements of precipitation, runoff and potential evapotranspiration were obtained from Veg Tech AB and AgroTech A/S. The measurements had been carried out at their demonstration site in Taastrup, Denmark, and included runoff from green roofs of three different thicknesses: 4 cm moss-sedum, 7 cm sedum-herb-grass and 11 cm sedum-herb-grass, as well as an impervious roof used as reference. Initial analyses of the data showed that the storage capacity increased with an increased roof thickness. The thicker roofs were able to completely retain the rainfall from larger storm events than what was the case for the thinnest roof. An analysis of the relationship between precipitation depth and runoff volume showed a stronger correlation for rains with 60 and 120 minutes duration than what was the case for shorter durations.   Comparisons of the two models’ performance showed different strengths and weaknesses, and none of the models were able to simulate runoff in a way that was satisfactory in all aspects. Mike Urban generally gave a higher coefficient of determination but consistently overestimated the discharged volume for extended time periods. SWMM gave a better conformity in observed runoff than Mike Urban during the first months of the simulation period, but generally gave a time lag in the runoff hydrograph. For the 4 cm roof calibration, SWMM also gave a more correct long-time runoff volume, while both models performed similarly for the other roof thicknesses. In an example, one of the models was used to simulate the runoff from the MAX IV laboratory in Lund. The results showed that in order to avoid flooding in the fictitious downstream storm water network, there had to be a four times larger detention pond in the case where conventional roofs where used compared to the scenario using green roofs.

Esta pesquisa apresenta um sistema de suporte a decisão (SSD) para o planejamento e gerenciamento integrado de bacias hidrográficas, denominado Riverhelp!, e também sugere nova metodologia para o uso desse tipo de ferramenta de análise. O objetivo geral é desenvolver um SSD que possa auxiliar a gestão de recursos hídricos. Para isso o SSD utiliza e integra tecnologias avançadas em um só sistema computacional flexível e que pode ser utilizado e entendido por especialistas e outros participantes do processo decisório. O programa é composto por quatro módulos principais e tem código aberto baseado na tecnologia OpenMI o que permite aos usuários alterar e incluir funções. Outra propriedade que merece destaque é sua completa integração com um sistema de informações geográficas permitindo a análise temporal e espacial da bacia hidrográfica. Essa ferramenta pode, por exemplo, ser usada para análises de disponibilidade de água em quantidade e qualidade, para o estudo de ecossistemas, para a otimização e operação de reservatórios e para auxiliar no processo de outorga de direito de uso da água. Uma aplicação do Riverhelp! para as bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí ilustra as diversas possibilidades de uso do sistema. Os resultados dessa investigação reforçam a importância e a necessidade de uma nova geração de SSD que considerem e analisem de maneira integrada os complexos assuntos relacionados à gestão da bacia hidrográfica. O desenvolvimento do Riverhelp! contribui significativamente para o avanço das pesquisas relacionadas ao tema de planejamento e gerenciamento integrado de recursos hídricos fornecendo um SSD com características únicas, que associa ferramentas para avaliação ambiental, modelos de simulação e otimização de qualidade e quantidade de água superficial e subterrânea, sistema de informações geográficas, diferentes bancos de dados, funções para análises estatísticas e técnicas multiobjetivo para análise de cenários. / This research presents a decision support system (DSS) for integrated water resources planning and management (IWRM) named Riverhelp! and suggests new methodology for the use of this kind of analysis tool as well. The general goal is to develop an appropriate DSS that can help IWRM process. In order to do so, the DSS uses and combines advanced technologies and techniques currently available. It integrates different methodologies in just one computational system, which is flexible and can be used and understood not only by specialists but also by general users who are not familiar with modelling. The DSS Riverhelp! has four main building blocks and an open computational core based on the OpenMI technology which allows users to access it programmatically and to add new tools or to change computations in almost any way they want. Another important characteristic is that the DSS Riverhelp! is fully integrated with a geographic information system (GIS). Most of all, it puts time and spatial information together and is therefore a great package for data management of river basins. This system can be used for hydrological analyses, assessment of water availability, water resources planning, water quality and quantity studies, reservoir systems nonlinear optimization and so on. In this research a Riverhelp! application for the Piraciaba, Capivari and Jundiaí river basins shows several possibilities for its use. The results of this study emphasize the importance and necessity of a new generation of decision support systems that are able to analyze and take into account the complex issues associated to river basin management in an integrated approach. The Riverhelp! development makes significant contributions for research advance in the integrated water resources planning and management field providing a DDS with unique characteristics that combines environmental assessment tools, water quality and quantity simulation and optimization models for surface water and groundwater, geographic information system, sophisticated databases, statistical tools and multicriteria techniques for scenario analyses.

Esta pesquisa apresenta um sistema de suporte a decisão (SSD) para o planejamento e gerenciamento integrado de bacias hidrográficas, denominado Riverhelp!, e também sugere nova metodologia para o uso desse tipo de ferramenta de análise. O objetivo geral é desenvolver um SSD que possa auxiliar a gestão de recursos hídricos. Para isso o SSD utiliza e integra tecnologias avançadas em um só sistema computacional flexível e que pode ser utilizado e entendido por especialistas e outros participantes do processo decisório. O programa é composto por quatro módulos principais e tem código aberto baseado na tecnologia OpenMI o que permite aos usuários alterar e incluir funções. Outra propriedade que merece destaque é sua completa integração com um sistema de informações geográficas permitindo a análise temporal e espacial da bacia hidrográfica. Essa ferramenta pode, por exemplo, ser usada para análises de disponibilidade de água em quantidade e qualidade, para o estudo de ecossistemas, para a otimização e operação de reservatórios e para auxiliar no processo de outorga de direito de uso da água. Uma aplicação do Riverhelp! para as bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí ilustra as diversas possibilidades de uso do sistema. Os resultados dessa investigação reforçam a importância e a necessidade de uma nova geração de SSD que considerem e analisem de maneira integrada os complexos assuntos relacionados à gestão da bacia hidrográfica. O desenvolvimento do Riverhelp! contribui significativamente para o avanço das pesquisas relacionadas ao tema de planejamento e gerenciamento integrado de recursos hídricos fornecendo um SSD com características únicas, que associa ferramentas para avaliação ambiental, modelos de simulação e otimização de qualidade e quantidade de água superficial e subterrânea, sistema de informações geográficas, diferentes bancos de dados, funções para análises estatísticas e técnicas multiobjetivo para análise de cenários. / This research presents a decision support system (DSS) for integrated water resources planning and management (IWRM) named Riverhelp! and suggests new methodology for the use of this kind of analysis tool as well. The general goal is to develop an appropriate DSS that can help IWRM process. In order to do so, the DSS uses and combines advanced technologies and techniques currently available. It integrates different methodologies in just one computational system, which is flexible and can be used and understood not only by specialists but also by general users who are not familiar with modelling. The DSS Riverhelp! has four main building blocks and an open computational core based on the OpenMI technology which allows users to access it programmatically and to add new tools or to change computations in almost any way they want. Another important characteristic is that the DSS Riverhelp! is fully integrated with a geographic information system (GIS). Most of all, it puts time and spatial information together and is therefore a great package for data management of river basins. This system can be used for hydrological analyses, assessment of water availability, water resources planning, water quality and quantity studies, reservoir systems nonlinear optimization and so on. In this research a Riverhelp! application for the Piraciaba, Capivari and Jundiaí river basins shows several possibilities for its use. The results of this study emphasize the importance and necessity of a new generation of decision support systems that are able to analyze and take into account the complex issues associated to river basin management in an integrated approach. The Riverhelp! development makes significant contributions for research advance in the integrated water resources planning and management field providing a DDS with unique characteristics that combines environmental assessment tools, water quality and quantity simulation and optimization models for surface water and groundwater, geographic information system, sophisticated databases, statistical tools and multicriteria techniques for scenario analyses.

Den ökade mängden hårdgjorda ytor i städerna skapar en större och snabbare avrinning av dagvatten till ledningsnäten. En del av dagens befintliga ledningar klarar inte av att hantera denna ökade mängd dagvatten. En snabb och kortsiktig lösning på lösa detta problem är att anlägga fördröjningsmagasin som avlastar ledningsnäten. Fram till denna tidpunkt har det inte utförs tillräckligt med undersökningar kring de olika effekter som placeringen av ett fördröjningsmagasin medför. Ett fördröjningsmagasin som anläggs för att fördröja flödet av dagvatten från ett delområde kan, vid felplacering, ha en negativ verkan på flödet längre ner i ledningsnätet. Denna flödesreglering kan vara till nackdel för ledningsnätet eftersom det fördröjda flödet från delområdet kan samverka med flödestoppen från en annan del av området och kan skapa översvämningar. Syftet med denna rapport var att undersöka om olika placeringar av ett fördröjningsmagasin hade någon effekt på flödet i ett dagvattensystem. Målet var att finna placeringar där ett fördröjningsmagasin förhindrade en samverkan av flödestoppar och minskade antalet översvämningarna i ledningsnätet. Arbetet utfördes genom hydraulisk modellering i programmet MIKE URBAN. I programmet undersöktes två olika modeller över dagvattensystem. Resultaten ur de två modellerna visar på att placeringen av magasin i ett dagvattensystem har betydelse för hur översvämningar kan undvikas. Lägst antal översvämningar uppstod när magasinen placerades i viktiga knutpunkter på ledningsnätet. Mer tid och resurser bör läggas ner på att undersöka effekten av fördröjningsmagasinets position och dimension innan de placeras ut i dagvattensystemet. På detta sätt kan både kostnader minskas och framtida problem undvikas. / The increased amount of impermeable surfaces in the cities creates a larger and faster runoff of rainwater into the drainage systems. Some of today's existing pipelines are not able to handle this increased amount of storm water. A quick and short term solution to solve this problem is to construct delaying reservoirs that unburden the drainage system. Up to this point, not enough studies have been conducted on the different effects that a placement of a reservoir brings to a drainage system. If incorrectly positioned, a reservoir built for delaying the flow of storm water from a section of a drainage system can, have a negative effect on the flow further down the system. This flow regulation can be harmful to the system when the delayed flow from the section can interact with the flood peak from another section and can cause flooding. The purpose of this report was to study if different placements of a reservoir had any effect on the flow in a storm water drainage system. The aim was to find places where a reservoir could be positioned to prevent the collaboration of peak flows.  This thesis was mainly conducted with the use of the hydraulic modeling program MIKE URBAN in which studies of two models are the bases of the results presented in this report. The results from the two models show that the placement of a reservoir in a drainage system has a large sway on how to avoid flooding. The least amount of floods was attained when the reservoir was placed in certain key positions in the drainage system. More time and resources should be devoted to further investigate the effect of a reservoir’s position and dimensions before being placed into a drainage system. This way, expenditures could be reduced and simultaneously future flooding avoided.

I världen idag pågår en urbanisering, vilket innebär att fler människor flyttar in till städerna. Det innebär att fler bostäder måste byggas för att uppfylla de nya behoven, och detta görs ofta genom förtätning av redan exploaterade områden. Vid förtätning av bostadsområden ökar ofta andelen hårdgjorda ytor. En hårdgjord yta är en icke permeabel yta där dagvatten inte kan infiltrera ner i marken utan istället bildar ytavrinning. Vattnet som avrinner färdas mot lågpunkter i terrängen vilka riskerar att översvämmas. Klimatförändringar väntas leda till häftigare väder, bland annat i form av skyfall. Kraftigare regn i kombination med större andel hårdgjorda ytor väntas öka risken för pluviala översvämningar. För att undvika pluviala översvämningar krävs strategier för att hantera städers dagvatten. Det existerande ledningsnätet är högt belastat och kombineras med hållbara dagvattenlösningar för att minska avrinningen. Grönytor ses ofta som goda infiltrationsytor, men en osäkerhet råder kring hur effektiva olika typer av grönytor är. Det är därför av intresse att undersöka hur goda infiltrationsytor urbana grönområden är och hur stor betydelse de har vid skyfall för att minimera pluviala översvämningar. Syftet med examensarbetet är att undersöka infiltrationskapaciteten för grönytor på ett antal olika platser i Stockholm. Syftet är vidare att undersöka hur resultaten från fältförsöken kan användas i det hydrauliska modelleringsprogrammet MIKE 21 för att återspegla det verkliga infiltrationsförloppet och därmed få en god bild av hur stora översvämningsriskerna är för olika områden. Totalt utfördes 13 separata mätningar i två grönområden i Stockholm. Vid 11 av mätningarna användes en dubbelringsinfiltrometer och vid två av mätningarna användes en enkelringsinfiltrometer. Mätningarna utfördes under 0,5-2 timmar beroende på vattentillgång. Infiltrationsförsöken visade att det finns en stor variation i infiltrationskapacitet, även inom mycket små områden. De visade också att det finns en tendens till högre infiltrationskapacitet för mindre kompakterade grönytor. Kornstorleksfördelningen och vattenhalten skiljde sig inte nämnvärt mellan de två områdena och dessa två parametrar kunde inte kopplas till någon skillnad i infiltrationskapacitet för de två undersökta områdena. Resultaten från simuleringarna i MIKE 21 visade att vilka värden som anges för infiltrationskapaciteten är av större betydelse än på vilket sätt dessa anges. Resultaten visade också att parametrar såsom vattenhalt och porositet hade en inverkan på infiltrationsförloppet men infiltrationszonens mäktighet hade liten inverkan på resultaten. Sammanfattningsvis kan sägas att det finns en stor variation i infiltrationskapacitet för grönytor och den osäkerheten påverkar resultaten vid modellering av översvämningsrisker i MIKE 21. / The ongoing urbanization in the world today means that more people are moving into the cities and therefore more housing is required. When building in cities there is a tendency for an increase in impermeable surfaces. An impermeable surface is defined as a surface where no water can infiltrate into the subsurface soil and instead there is an increase in surface runoff. The water flows through the terrain towards low-lying areas, which are at risk for flooding. Climate changes are expected to result in more extreme weather such as extreme rain. An increase in extreme rain in combination with more impermeable surfaces will increase the risk for pluvial flooding. To avoid pluvial flooding different strategies is required to cope with the urban stormwater. The traditional stormwater systems are usually put under high stress and sustainable stormwater management needs to be implemented to decrease the surface runoff in urban areas. Green areas are often thought to be good infiltration surfaces but there is a big uncertainty in regards to exactly how effective different green areas is for infiltration purposes. There is an interest to investigate how good the infiltration capacity is for urban green areas to map and to mitigate pluvial flooding. The aim for this master thesis is to investigate the infiltration capacity through field measurements for two different green areas in the city of Stockholm, Sweden. Furthermore, the aim is to investigate how the results from the field measurements can be implemented in the hydraulic modelling software MIKE 21 to represent the real infiltration pattern in order to map the risk for pluvial flooding for different areas. A total of 13 measurements were conducted in two green areas around Stockholm, using a double ring infiltrometer. For two of the measurements a single ring infiltrometer was used. The measurements were conducted during 0.5-2 h depending on the water accessibility. The field measurements showed that there is a large variability in infiltration capacity, even within very small areas. The measurement showed that there was a tendency for higher infiltration rates for less compacted soil. The grain size distribution showed little impact on the infiltration rate, and so did the water content. The simulations in MIKE 21 showed that the magnitude of the infiltration rate is of greater importance than the way it is implemented in MIKE 21. The results also showed that parameters such as water content and porosity had an effect on the infiltrated volume, but the depth of the infiltration zone had little impact on the results. In conclusion, there is a large variability in infiltration capacity for green areas and this uncertainty does affect the results when modelling the risk for pluvial flooding in MIKE 21.

Pluvial floods are formed directly from surface runoff after extreme rain events. Urban areas are prone to suffer from these floods due to large portions of hardened surfaces and limited capacity in the stormwater infrastructure. Previous research has shown that catchment response is influenced by the spatio-temporal behaviour of the rainstorm. A rainstorm moving in the same direction as the surface flow can amplify the runoff peak and temporal variability of rainfall intensity generally results in greater peak discharge compared to constant rainfall. This research attempted to relate the effect of storm movement on flood propagation in urban pluvial flooding to the effect from different distributions of rainfall intensity. An additional objective was to investigate the flood response from recent findings on the temporal variability in Swedish rain events and compare it to the flood depths produced by a CDS-rain (Chicago Design Storm), where the latter is the design practice in flood modelling today. A 2D surface model of an urban catchment was coupled with a 1D model of the drainage network and forced by six different hyetographs. Among them were five empirical hyetographs developed by Olsson et al. (2017) and one a CDS-rain. The rainstorms were simulated to move in different directions: along and against the surface flow direction, perpendicular to it and with no movement. Maximum flood depth was evaluated at ten locations and the model results show that storm movement had negligible effect on the flood depths. The impact from the movement was likely limited by the big difference in speed between the rainstorm and the surface flow. All evaluated locations showed a considerable sensitivity to changes in the hyetograph. The maximum flood depth increased at most with a factor of 1.9 depending on the hyetograph that was used as model input. The CDS-rain produced higher flood depths compared to the empirical hyetographs, although one of the empirical hyetographs produced a similar result. Based on the results from this case study, it was concluded that storm movement was not as critical as the temporal variability of rainfall when evaluating maximum flood depth. / Pluviala översvämningar skapas från ytavrinning vid intensiva nederbördstillfällen. De uppstår ofta i urbana miljöer till följd av den höga andelen hårdgjorda ytor och ledningsnätets begränsade kapacitet. Forskning har visat att ett regnmolns rörelseriktning och hastighet påverkar avrinningsförloppet. Om molnet rör sig längs med flödesriktningen i terrängen kan en ökning i vattenlödet nedströms ett avrinningsområde uppstå. Denna effekt har visat sig vara störst om hastigheten hos regnmolnet och vattenflödet är likvärdiga. Ytterliggare en faktor som påverkar avrinningsförloppet är hur regnintensiteten är fördelad över tid. Olsson et al. (2017) har tagit fram fem empiriska regntyper som speglar tidsfördelning inom ett Svenskt regntillfälle. Inom översvämningsmodellering är det vanligt att använda ett så kallat CDS-regn (Chicago Design Storm), vilken har en given tidsfördelning. Med anledning av detta är det intressant att jämföra översvämningar genererade av ett CDS-regn och av de empiriska regntyperna. Syftet med denna studie var att utreda hur regnmolns rörelse påverkar urbana pluviala översvämningar med avseende på vattendjup, samt att jämföra denna påverkan med effekten från olika tidsfördelningar av regnintensiteter. En kombinerad dagvattenmodell (1D) och markavrinningsmodell (2D) av en mindre svensk tätort användes för att simulera olika regnscenarier. De fem empiriska regntyperna och ett CDS-regn simulerades med en rörelseriktning längs med, emot och vinkelrätt i förhållande till flödesriktningen. Även scenarier med stationära regnmoln simulerades. Maximala översvämningsdjup utvärderades i tio punkter spridda över hela modellområdet. Resultatet från simuleringarna visade att regnmolnets rörelse hade försumbar påverkan på översvämningsdjupen. De olika tidsfördelningarna av regnintensitet hade däremot betydande påverkan på de maximala översvämningsdjupen. Som mest var det det maximala översvämningsdjupet 1.9 gånger större beroende vilken regntyp som användes som indata. CDS-regnet genererade i regel de största översvämningsdjupen, även om utfallet från en av de fem empiriska regntyperna var förhållandevis likvärdigt. Regnintensitetens tidsfördelning var därmed en kritisk parameter vid den hydrauliska modelleringen av urbana pluviala översävmningar, till skillnad från molnrörelse som hade försumbar påverkan.

Societal developments are associated with land use change, and with urbanization in particular. Urbanization can influence hydrological processes by decreasing evapotranspiration and infiltration as well as by increasing streamflow, peak flow and overland flow. This causes higher risks of flooding. Although several studies have investigated the impacts of urbanization on streamflow over the last decades, less is known about how urbanization affects the hydrological processes in peri-urban areas characterized by a complex mosaic of different land uses. This study aimed to model the impact of land use change, or more specifically urbanization, on the hydrological responses of the small peri-urban Ribeira dos Covões catchment (6.2 km2) located in central Portugal. The catchment has undergone rapid land use change since the mid- 1950s associated with conversion of agricultural fields (decreased from 48 to 4%) into woodland and urban areas, which increased from 44 to 56% and from 8 to 40%, respectively. For the study, the hydrological modelling system MIKE SHE was used. Parameters and data of climate, vegetation and soil types were used as input. There were also land use maps and daily streamflow values available for the hydrological years 2008/09 to 2012/13, which were used to calibrate and validate the model. The statistics from the calibration and validation both indicated that the model simulated the streamflow well. The model was designed to examine both how past land use change might have affected the streamflow, and to investigate the impacts on hydrology if the urban area was to be increased to cover 50% of the catchment. It was not only the importance of the urban cover’s size that was tested, but also the placement of additional urban areas. Three future scenarios were run, all with a 50% urban cover, but distributed differently within the catchment. The study did not indicate that an increase in urbanization leads to higher peak flow or streamflow. Neither could any decrease in infiltration be seen. All three scenarios however gave an increase in overland flow of approximately 10% and a decrease in evapotranspiration by 55%, regardless of where the urban areas were added. The reliability of the models can be enhanced by additional climate, soil and vegetation data. This would improve the results and make them more useful in decision making processes in the planning and management of new urban areas. / Samhällets ständiga utveckling medför förändringar i markanvändning. Utvecklingen och förändringarna är framför allt associerade med urbanisering som kan påverka ett avrinningsområdes hydrologiska processer genom att exempelvis reducera dess evapotranspiration och infiltration samt öka vattenföringen, högsta flödet och ytavrinningen. Det i sin tur ökar risken för översvämning. Trots att många studier har undersökt urbaniseringens inverkan på vattenföring de senaste decennierna saknas viss kunskap om dess påverkan på hydrologin i stadsnära avrinningsområden, kännetecknade av flera olika typer av markanvändning. Denna studie syftade till att modellera hur förändringar i markanvändning, eller mer specifikt urbanisering, påverkar hydrologin i det lilla stadsnära avrinningsområdet Ribeira dos Covões (6,2 km2) i centrala Portugal. Avrinningsområdet har genomgått snabba markanvändningsförändringar sedan mitten av 1950-talet i samband med en omvandling av åkrar (täckningsarean har minskat från 48 till 4 %) till skogsmark och urbaniserade områden, vilkas storlek har ökat från 44 till 56 % respektive 8 till 40 %. För att uppfylla syftet har den hydrologiska modellen MIKE SHE använts. Parametrar avseende klimat samt vegetations- och jordegenskaper användes som indata till modellen. Det fanns också tillgång till en markanvändningskarta över området samt dagliga flödesvärden mellan de hydrologiska åren 2008 och 2013. Dessa användes för att kalibrera och validera modellen. Statistiken för både kalibreringen och valideringen indikerade en fullt acceptabel modell. Modellen var avsedd att undersöka dels hur tidigare förändring i markanvändning kan ha påverkat vattenföringen, dels för att studera effekten på hydrologin om urbaniseringen fortgår tills dess täckning är 50 % av avrinningsområdet. Det var inte bara betydelsen av de urbana ytornas storlek som testades, utan även placeringen av dem. Tre framtidsscenarier togs fram, alla med en urban yta på 50 % fördelad olika inom avrinningsområdet. Studien indikerade inte att ytterligare urbanisering ökar vare sig flödet eller det högsta flödet. Inte heller gav de någon minskning av infiltration. Alla tre scenarierna gav emellertid en ökning av ytavrinningen med cirka 10 % och en minskning av evapotranspirationen med 55 %, oavsett placering av de urbana ytorna. Modellernas tillförlitlighet skulle kunna förbättras med hjälp av ytterligare klimat-, vegetations- och jordindata. Det skulle förbättra resultaten och göra dem användbara i beslutsfattanden vid planering och utveckling av nya urbana områden.

For centuries in the future, the climate on Earth will be affected by the global warming.Effects as melting ices, increasing sea levels and extreme weather, are all consequencesof the high amount of carbon dioxide (CO2), that we humans have caused. In Sweden,can climate effects like higher temperatures, longer vegetation periods and greaterseasonal variations in water fluxes, be expected. Due to climate changes and anincreasing population, the drinking water production in Uppsala will be affected. Interms of securing the drinking water production in the future, Uppsala Vatten och Avfall AB are investigating the possibility to use the Ekoln basin in lake Mälaren, as acomplementary raw water catchment area. In order to keep a secure drinking water production, in regard to quantity and quality, itis of interest to investigate how fluxes and water quality will be affected in the future.The annual pattern of water mixing, with summer- and winter stratification, and overturnduring spring and autumn, is something that significantly affects the water quality in theSwedish lakes. With the aim to study how the annual pattern of water mixing in theEkoln basin, might change due to future climate changes, hydrodynamic modelling wasperformed on a model area consisting of the Ekoln basin with adjacently bays. A hydrodynamic (3D) transport model of type MIKE 3 Flow Model FM, created byTyréns AB for simulating transport of pollutions, was calibrated and adapted to simulatetemperature profiles in the model area. To be able to study the annual pattern of watermixing, the model was also adapted to simulate a period of a year. Three scenarios weresimulated, one reference year and two future scenarios, where the future scenarios werebased on the climate scenarios RCP4.5 and RCP8.5 in year 2050. The calibration of the model was successful, and the calculation time was reduced byadapting the mesh. Results from the three scenarios, showed that the period with summerstratification might become nine days longer by RCP4.5 in year 2050, compared to thereference scenario. Simulation of RCP8.5 during the same time period, did not showany changes. By RCP8.5 it is possible that water temperatures in the epilimnion, areincreasing and that there will be no winter stratification. The temperature in the surfacewater are affected by the air temperature, in future studies it is in interest to investigatehow stratification and cirkulation will be affected by changes in wind speed and winddirection, how different types of wind data effect the results, it is also in interest to studychanges during a time period longer than one year. / Den globala uppvärmningen kommer att påverka Jordens klimat i många sekel framöver.Effekter som smältande isar, stigande havsnivåer och extremare väder, är allakonsekvenser av de enorma utsläpp koldioxid (CO2), som vi människor orsakat. ISverige kan vi i framtiden vänta oss varmare temperaturer, längre vegetationsperioderoch flöden med stora säsongsvariationer. I Uppsala kommer de framtidaklimatförändringarna i samverkan med en växande befolkning att påverka stadensdricksvattenproduktion. Uppsala Vatten och avfall AB undersöker idag möjligheten tillatt använda Mälarbassängen Ekoln som kompletterande råvattentäkt. För att säkerställa en säker dricksvattenproduktion, både utifrån den kvantitet ochkvalitet som krävs, är det av intresse att veta hur flöden och vattenkvalitet i Ekoln kankomma att utvecklas i framtiden. Något som i stor grad påverkar vattenkvaliteten i våraSvenska sjöar, är den årstidsbundna cirkulationen, med vinter- och sommarstagnation,samt vår- och höstcirkulation. För att undersöka hur den årstidsbundna cirkulationen iEkoln kan komma att förändras med framtida klimat, utfördes hydrodynamiskmodellering för sjön med intilliggande vikar. En bestående tredimensionell spridningsmodell av typ MIKE 3 Flow Model FM, skapadför att simulera spridning av avloppsvatten i Ekoln, erhölls från Tyréns AB. Modellenkalibrerades och anpassades för att simulera temperaturprofiler i sjön. För att täcka inbeteendet för den årstidsbundna cirkulationen anpassades modellen till att simulera etthelt år. Modellen kördes för ett referensår, samt för de två strålningsdrivningsscenariernaRCP4.5 och RCP8.5 vid år 2050. Kalibrering av modellen var lyckad och beräkningstiden förkortades genom anpassningav beräkningsnätet. Resultat från simuleringar visade på att sommarstagnation kanförekomma nio dagar längre vid RCP4.5 för år 2050, än under referensåret. Ingenförändring förväntas vid RCP8.5 under samma tidsperiod. Vid RCP8.5 förväntas dockvattentemperaturer i epilimnion att stiga och vinterstagnation förekommer ej.Temperaturer i vattenmassans övre skikt påverkas i hög grad av lufttemperatur och vidfortsatta studier är det även av intresse att undersöka hur skiktning och cirkulationpåverkas av förändrade vindförhållanden, hur olika drivdata för vindförhållandenpåverkar resultatet samt att undersöka en tidsperiod som är längre än ett år.

As ondas geradas por tempestades causam as alterações mais significativas na costa arenosa. Este trabalho avaliou a influência da variabilidade interanual do clima de ondas nos processos costeiros do litoral Sudeste e Sul do Brasil. O clima de ondas foi determinado a partir de resultados entre 1997 e 2010 do modelo numérico NOAA WAVEWATCH III (NWW3) com seis pontos de água profunda. O modelo numérico MIKE 21 SW foi utilizado para verificar o efeito destas ondas na Enseada de Massaguaçu (SP) e no trecho Sul de Imbituba (SC). Foram simuladas as direções de ondas mais frequentes e foi calculado o transporte longitudinal de sedimentos gerado por elas. As ondas do quadrante Sul foram mais energéticas e não foi identificado um padrão na variação interanual do clima de ondas. Em São Paulo, as direções de onda mais frequentes (Sul e Sul-Sudoeste) não geraram quantidade efetiva de transporte de sedimentos, e foram as ondas de Leste-Sudeste a Sudeste-Sul que geraram a maior quantidade de transporte longitudinal de sedimentos. Em Santa Catarina foram as ondas de Leste a Sul que geraram maior transporte longitudinal de sedimentos. / The coastal dynamics is mainly controlled by waves, being the energetic storm waves the most influential. This study aims to assess the wave climate influence on coastal processes in the South and Southeastern coast of Brazil. The wave climate was defined through NOAA WAVEWATCH III (NWW3) numerical model results for six offshore points, from 1997 to 2010. In order to propagate the waves onshore the Spectral Wave FM from MIKE 21 numerical model has been applied on Massaguaçu bay (SP) and Imbituba (SC). Most frequent storm waves have been simulated for each year and sector and sediment longshore transport along each sector was calculated. Waves from the South are the most energetic. There is no clear interanual pattern in the time-series. For SP, the most frequent directions (South and South-Southwest) do not generate considerable longshore sediment transport, with East-Southeast to Southeast-South waves generating most sediment transport, which was northwards for all beaches. In SC the sediment transport was northwards in Vila and Vila Nova beaches and southwards on Itapirubá beach, with waves from Eastern and Southern quadrants generating more longshore sediment transport.

<p>Kraftindustrin arbetar oavbrutet med att försöka höja och upprätthålla dammsäkerheten i Sverige. Erosionsskydd för fyllningsdammar skall dimensioneras och utformas så att de medverkar till en god dammsäkerhet. Vid dimensionering och projektering av erosionskydd måste vågberäkningar utföras för att bedöma angripande våglast. I Sverige genomförs dessa beräkningar utifrån kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet, RIDAS. Uträkningarna och bedömningar av våglasterna är ur dammsäkerhetssynpunkt viktiga eftersom de ofta avgör erforderligt fribord. Vågberäkningarna är behäftade med stora osäkerheter, speciellt i fall då störningar i form av öar, uddar och uppgrundande partier finns framför dammkonstruktionen.</p><p>Syftet med examensarbetet har varit att utvärdera vågförhållanden och därmed våglasterna på Vojmsjöns regleringsdamm. Vågförhållandena har simulerats och analyserats med den numeriska modellen MIKE 21 Spectral Wave. Tillvägagångssättet är nytt och modellen har tidigare inte använts inom området. Således genomfördes en verifiering och orienterande kalibrering i magasin Sädvajaure. Utifrån de kunskaper och erfarenheter som erhölls vid utförandet i Sädvajaure användes modellen i fallstudie Vojmsjön. Ett mer övergripande syfte har varit att utreda om förfarandet är en ny möjlig metod för att utvärdera vågor i vattenkraftmagsin.</p><p>Undersökningen i Sädvajaure visade på en relativt god korrelation mellan uppmätta och simulerade våghöjder. Modellens noggrannhet är starkt beroende av tillförlitligheten hos indata. Mer exakt indata hade förmodligen resulterat i ännu bättre samband. Fallstudie Vojmsjön visade på signifikanta skillnader i resultat mellan vågberäkningarna enligt RIDAS och de av modellen simulerade. RIDAS beräkningsmetoder överskattar våghöjderna i området framför Vojmsjöns regleringsdamm, främst till följd av att beräkningarna genomförs med grova förenklingar av magasinets form och att vågorna antas propagera fritt utan inverkan av refraktion och uppgrundande partier.</p><p>Förfarandet med att använda en numerisk modell för att analysera vågor i vattenkraftmagasin anses vara tillämpbar. Metoden bedöms, utifrån denna studie, vara ett bra komplement för tillfällen när RIDAS beräkningsmetoder anses vara otillräckliga och särskilda utredningar är påkallade. Liknande mer grundliga utredningar, skulle kunna ge bra underlag för att fatta goda ekonomiska och dammsäkerhetsmässiga beslut.</p> / <p>The power industry is constantly trying to raise and maintain the safety of dams in Sweden. Erosion protection for embankment should be designed to contribute to a high level of dam safety. When designing an erosion protection, wave calculation must be carried out to assess the wave load. In Sweden, these calculations and assessments are based on the Power Companies Guidelines for Dam Safety, named RIDAS. The calculation of wave loads is important from a dam safety point of view, because they often determine the required freeboard. The wave calculations are subject to large uncertainties especially in cases when islands, capes and shoaling areas are located in front of the dam construction.</p><p>The aim of the thesis has been to assess the wave conditions and thereby the wave loads in reservoir Vojmsjön. The approach has been to simulate and analyse the wave conditions with a numerical model MIKE 21 Spectral Wave. The procedure is new and a verification and orientated calibration was conducted since the model has not previously been used in the field. The verification of the model was carried out in reservoir Sädvajaure. Based on the knowledge and experience obtained during the investigation at Sädvajaure the model was used in the case study Vojmsjön. A more general aim has been to investigate whether the approach is a new possible method to evaluate waves in hydropower reservoirs.</p><p>The investigation in Sädvajaure showed a relatively good correlation between measured and simulated wave heights. The model precision is highly dependent on the accuracy of input data. More accurate input data had probably given even better results. Case study Vojmsjön showed significant differences in result between wave calculation based on RIDAS and the model simulated. RIDAS calculation methods overestimate the wave heights in the area in front of regulation dam Vojmsjön. Mainly because the calculations are based on simplifications of the reservoir structure, but also depending on the fact that the waves are assumed propagating freely without the influence of refraction and shoaling.</p><p>The approach of using a numerical model to evaluate the waves in hydropower reservoirs is believed to be applicable. The method is considered to be useful as a complement in investigations when RIDAS calculation methods are considered being insufficient and special investigations is necessary. Similar more extended investigations could provide good material to make good decisions, both from an economic and a dam safety point of view.</p>