Latin America has pioneered the concept of Payment for Ecosystem Services (PES) as a strategy to improve the management of ecosystem services. Ecuador is not an exception, where many PES schemes have been implemented to protect the tropical mountain ecosystem “páramo” and the water resources these areas are generating for downstream societies. A successful PES scheme needs to achieve both targeted bio-physical objectives and at the same time benefit local conditions while not risking to sacrifice the local demand for ecosystem services. This balance is explored here in a case study focusing on the Río Grande watershed in the highlands in the northern parts of Ecuador by exemplifying community participation in the public PES scheme Socio Bosque (PSB) starting in 2009. The water resource distribution (precipitation, discharge, actual evapotranspiration and potential evapotranspiration) in the watershed was evaluated over the last decades. The local perception of the PSB and its impacts on local and regional water resources were also studied and characterized. The results showed that the annual discharge in the Río Grande watershed has decreased significantly from 1967-2014 and that the annual discharge was significantly lower between 1997-2015 compared to 1979-1997. Since precipitation did not decrease significantly during this period, the changes of the annual discharge are more likely depended on factors controlling the seasonal distribution of discharge and evapotranspiration in the watershed. For example, large scale land use changes coupled with a significantly warmer climate in the region could be a possible driver. Of course, this would not exclude other important factors such as changes in water demand and the supply of freshwater from the Río Grande watershed to downstream societies. The results of this case study showed that it is likely too early to see any impacts in the water balance components as a direct response to the implemented PSB scheme. Clearly, this motivates a need for continued evaluation of the local perception and the water resources to ensure that the need and demand for ecosystem services in a long-term perspective are maintained. / Latinoamérica ha sido pionera en el concepto de Pago por Servicios Ecosistémicos (PSE o PES en lassiglas en inglés) como estrategia para mejorar la gestión de servicios ecosistémicos. En Ecuador, se han implementado muchos PSE para proteger el ecosistema montañoso tropical de El Páramo así como los recursos acuíferos que dichas áreas generan para las sociedades que habitan cuenca abajo. Un esquema de PSE exitoso requiere alcanzar los objetivos biofísicos y respetar las necesidades locales de servicios ambientales. Este equilibrio se ha analizado tomando como objeto de estudio la cuenca hidrográfica del Río Grande en las tierras altas del norte de Ecuador y la participación comunitaria en el programa de PSE denominado Socio Bosque (PSB) iniciado en 2009. Se estudiaron la distribución del agua (precipitación, descarga del agua, evapotranspiración actual y evapotranspiración potencial) en la cuenca hidrográfica durante las últimas décadas. También se estudiaron los impactos locales y regionales del PSB en los recursos hídricos y los percepción local con respecto a la implementación de PSB. Los resultados muestran que la descarga anual de la cuenca hidrográfica ha decrecido significativamente durante el período comprendido entre 1967 y 2014, particularmente, señalan un decrecimiento considerablemente mayor entre 1997 y 2015 con respecto al período 1979-1997. La precipitación no se redujo durante el período estudiado y, en consecuencia, los cambios en la descarga anual dependen presumiblemente de factores que controlan la distribución estacional de la descarga y la evapotranspiración en la cuenca. Como ejemplo, los intensos cambios en el uso del suelo junto a un clima regional marcadamente más cálido pueden ser dos condicionantes del fenómeno. Esto no excluye otros factores como los cambios en la demanda y abastecimiento de agua potable en la cuenca del Río Grande en las comunidades que se encuentran distribuidas a lo largo del río. Los resultados muestran que es aún temprano para observar impactos en los componentes del balance hídrico como resultado directo de la implementación de un esquema de PSB. Esto motiva la necesidad de una evaluación continua de la percepción local y un monitoreo los recursos hídricos para garantizar que las necesidades y demandas de servicios ecosistémicos en la región se mantengan a largo plazo.

As much as 80 000 sites, including landfills from glass production industries, are estimated to be contaminated in Sweden. One of these landfills is located near the glassworks factory of Pukeberg, in the municipality of Nybro, Southeast Sweden. It has been found to be severely contaminated with heavy metals, which have toxic effects to humans and biota. The aim of this study is to investigate hydrologic properties at Pukeberg, including groundwater velocities and their potential (spatial) heterogeneity that would affect the transport of metals. Metal concentrations in soil, pore water and groundwater were measured to investigate such metal transport and retention at the site. Slug tests were conducted at the site to determine local discharges and water velocities. For comparison, total groundwater flows through the landfill were estimated by considering water balances of the upstream catchment. Results showed a much higher groundwater flow through the landfill at Pukeberg when estimated from water balance constraints of the upstream catchment, compared to when up-scaled from local measurements of hydraulic conductivities and gradients within the landfill. This points to the existence of aquifer heterogeneity, including preferential flow paths and low-flow zones. Depending on flow path, transport velocities of heavy metals could therefore differ considerably. With a pH of 7 in pore water, and relatively low DOC (dissolved organic carbon) concentrations, environmental conditions were found likely to favour a strong retention for most of the metals investigated. This conclusion is supported by our estimates of Kd (the soil-water partitioning coefficient), derived from the in-situ ratio between soil concentrations and pore water concentrations at the landfill. These estimates were consistently higher than previously reported laboratory results from leaching tests, as well as guideline values from the Swedish EPA. For instance, Kd for Pb and As was found to be 50600 l/kg and 16400 l/kg, respectively. Thus, for most metals, a limited transport downstream could be expected. Indications of high aquifer heterogeneity within the limited area investigated in this study however give rise to uncertainties, for instance regarding the representativeness of the taken samples. Possible future analyses of extended sampling schemes could decrease these uncertainties.

Detta examensarbete har utvecklat en modell som är riktad till att hjälpa kommuner att snabbare och enklare kunna identifiera problem med lokala sjöar. Modellen skapar ett informationsunderlag om kemiska föroreningar till och i sjön, natur- och kulturvärden i sjöns närområden och värdeobjekt för ekosystemtjänster kopplade till sjön. Detta är applicerbat på alla sjöar i Sverige, oavsett storlek eller plats. För att utveckla en så bra modell som möjligt för ändamålet har Knivsta kommun varit med och gett insikt i vilka behov som finns från deras håll. Genom att modellera avrinningsområden och karterat markanvändning för alla sjöar i Knivsta har föroreningstransporter kunnat räknas ut med hjälp av StormTac-modellen. Vidare användning av avrinningsområden och kartskikt med natur- och kulturvärden från olika myndigheter har både en potential för naturvärden och möjliga kulturmiljövärden dokumenterats. Utöver detta har dessutom värdeobjekt för ekosystemtjänster i alla sjöars närområden identifierats. Modellens resultat och det underlag det utgör ämnar vara grunden för flertalet styrdokument i form av vattenplaner och åtgärdsprogram. Dessa styrdokument hoppas snabbare leda till att känsliga och mer utsatta sjöar restaureras och bevaras. Eftersom modellen enbart är baserad på digital data är rekommenderad användning för preliminära undersökningar eller som ett första steg i vidare arbete med sjöar. De sjöar som har störst behov av åtgärder är de sjöar som i första hand rekommenderas fältbesök och provtagning i för att konfirmera modellresultat. Valet att använda den relativt osäkra StormTac-modellen ansågs vara bra i och med den preliminära naturen av modellen då den ger bäst resultat för områden i stadsmiljö och mer osäkra för områden med mycket naturmiljöer. Gällande ekosystemtjänsterna rekommenderas vidare studier, helst i fält, då jämförelser av värdeobjekt inte går att kvantifiera. Sjön Valloxen anses vara i störst behov av ett åtgärdsprogram. Detta baserat på att en del föroreningar överskridits och ett mycket högt antal natur- och kulturvärden identifierats i sjöns avrinningsområde. Utöver Valloxen så var Branthammarsjön den sjö som var mest förorenad. / This thesis constructs a model that is aimed at helping municipalities to a quicker identification of problems with local lakes. It creates a basis of information on pollutant transport, natural and cultural values and ecosystem services that is equal for all lakes, regardless of size or location. To be able to match the needs of a municipality the model was created in accordance with Knivsta kommun. By modelling the catchments for all lakes in Knivsta, subsequent land use within these was mapped and used as input in the StormTac watershed-based model which resulted in pollutant transport. Through further use of data from both county and government sources on both cultural and natural values within these catchments an assessment was made. This assessment looks at not only the natural and cultural values, but also tries to identify objects of value for ecosystem services in the region. The results of the model and the resulting basis aims to be the foundation for both policy documents in regards to future water plans and also for action programs for lakes that need measures of restoration. Since the model is only reliant on digital information it is recognized to be a preliminary tool for identifying lakes that are most in need for field studies or sampling. Only after said studies can a more definitive conclusion be drawn. The use of the StormTac-model was found to be a good match for lakes with largely urban land use within its catchments, and less good for forested catchments. In regards to ecosystem services it was concluded that only comparing objects of value was not recommended and further studies, preferably in the field, were needed. The lakes that require further studies based on model results in regards to pollutants is Branthammarsjön, in regards to natural values – Valloxen and in regards to cultural values – Valloxen. The study concluded that lake Valloxen should have priority in receiving an action program.

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

För att enstaka uppmätta grundvattennivåer ska kunna användas för att kartlägga grundvattennivån även i områden där långtidsmätningar saknas behövs en korrektionsmetod. Det övergripande målet med den här studien var att sammanställa och åskådliggöra grundvattennivåmätningar som inkommit till Länsstyrelsen i Uppsala län i samband med vattenskyddsdispenser. Syftet med arbetet var att undersöka hur grundvattennivån fluktuerat i olika jordarter och ta fram en metod för att korrigera punktvis uppmätta nivåer så att de speglar grundvattennivån ett normalår. Det normalårskorrigerade långtidsmedelvärdet på en viss plats ska vara detsamma oavsett om mätningarna av grundvattennivån utförts på våren, sommaren eller hösten och det ska inte heller spela någon roll om mätningarna utförts ett regnigt eller torrt år. Långtidsmätningar av grundvattennivåer i olika jordarter studerades. Fokus låg på grundvattennivåns års- och månadsavvikelse från mätseriens uppmätta långtidsmedelvärde. Utifrån avvikelserna skapades korrektionsfaktorer som adderades till uppmätta punktmätningar av grundvattennivåer. Grundvattennivåer beräknades med den framtagna korrektionsmetoden. Dessa jämfördes sedan mot uppmätta nivåer och grundvattennivåer beräknade med S-HYPE-modellen. Metoden testades även på ett oberoende dataset från Tärnsjö och implementerades på en mindre del av grundvattennivåmätningarna i och runt Uppsala stad. För grundvattennivån i jordarterna sand och grus var variationer mellan olika år viktigast att korrigera, då inomårsvariationerna var små. Grundvattennivåerna i morän varierade kraftigt inom ett och samma år vilket resulterade i att månadskorrektionen var den viktigaste faktorn. Två typer av grundvattenkartor skapades utifrån uppmätta grundvattennivåer. Kartornas utbredning täcker Uppsala stad med omnejd. Den ena kartan visar grundvattennivån som meter under markytan. Den andra kartan visar grundvattennivån som en trycknivå i höjdsystemet RH 2000. / In areas where long-term measurements are missing, a correction method is required in order to map groundwater levels based on single groundwater level measurements. The overall objective of this study was to compile groundwater measurements submitted to the County Administrative Board as part of water protection permit applications. The aim of this work was to investigate how the water table fluctuates in different types of soil and to develop a method to correct particular measured point levels to reflect the water table in an average year. The corrected long-term average value in a specific location should be the same regardless of whether the groundwater level measurements were performed in the spring, summer or autumn, nor should it matter if the measurements were done in a rainy or dry year. Long-term measurements of groundwater levels in different soil types were studied. The focus was the annual and monthly deviation of groundwater levels from the long-term average. Based on the deviations correction factors were created that were applied to the point measured groundwater levels. Groundwater levels calculated with the produced correction model were compared to the measured levels as well as the groundwater levels calculated by the S-HYPE model. The method was also tested on an independent data set from Tärnsjö and implemented on a smaller portion of the groundwater level measurements in and around the city of Uppsala. For groundwater levels in sand and gravel formations, it was important to correct for the variations between years, while the variations within the same year were small. Groundwater levels in till varied widely within the same year, making the monthly correction the most important factor. Two types of groundwater maps were created from measured groundwater levels. The map distribution covers the vicinity of Uppsala city. One map shows groundwater level as meters below surface. The second map shows groundwater level as an elevation above sea level in the height system RH 2000.

Zambia is a highly urbanized country with 60% of its urban population residing in low cost areas also called peri-urban, slum or informal settlements. The increase in urban population attributed to rapid migration and urbanization due to political and economic changes has taken a toll on service provision as the infrastructure development and service provision has failed to meet the demand. For the 33 peri-urban areas in Lusaka, the water supply and sanitation has been poor, inadequate and unreliable with the coverage being slightly above 50% for water while 90% of the urban population does not have access to the much needed sanitation. The low coverage is a result of lack the financial capacity on the part of the service providers to extend services to un served areas. This research focuses on the strategies to provide sustainable water and sanitation services to peri-urban areas to ensure improved accessibility through the expansion of infrastructure and attainment of full cost recovery. In this era of increasing migration to unplanned settlements where the services are inadequate, alternatives to public provision of water and sanitation services need to be put in place. One of the alternatives is the public-private partnership which encompasses the society, private and the civil society. As has been found in the study the best alternative should not only be completely bottom up but should also be more demand driven and be able to provide for reater contributions from the affected communities. The hypothesis of the study is to ascertain if provision of water supply to the Peri-Urban Areas (PUAs) can be achieved through the partnership between the water utility and the small scale water providers. Therefore, the objectives of the research are to: evaluate and compare the current service provision to the peri-urban areas by the utility and small scale providers in terms of technical, social and institutional arrangements and determine the best way of ensuring sustained service provision to peri urban areas and show how partnership can be the best solution to improving service delivery to these areas. Service provision in PUAs can not be achieved without the involvement of all the stakeholders especially the community who are also the users and whose major role is paying for the service to enhance sustainability. In this study the Small Scale Water Providers (SSWP) users were found to be satisfied with the service provided than the utility users who felt that more needed to be done. The two providers are found to have different strengths which when combined would enhance service provision. The collaboration between utility with its competence in water supply, technical installations, water quality testing and SSWP with theirs in community involvement, cost recovery, effective operation and maintenance and demand driven water schemes have to be merged to achieve the intended goal and it is also an indication that the two can complement each other. Utility should therefore consider opening investment accounts for all the areas so as to detach PUAs needs from the general plan and eventually budget as they would be self sustaining and enhance  illingness to pay for the users. The SSWP should therefore be viewed as partners by all and licensing should be considered by the government for the benefit of the urban poor.

Vattenverket Görväln i Järfälla planerar ett nytt vattenverk i framtiden, lokaliserat intill nuvarande vattenverk. Idag är den kemiska barriären, granulerat aktivt kol, ur funktion och utvärderas i det här projektet för att effektivisera processen. Den här studien fokuserar på att optimera den kemiska barriären genom att jämföra två sorter av granulerat aktivt kol (GAC). Jämförelsen sker genom analysering av löst organiskt kol (DOC), totalt organiskt kol (TOC), samt absorbans och fluorescens. Vattnet som använts i studien kommer direkt från det sandfiltrerade vattnet i Görvälnverkets reningsprocess. För att testa de olika GAC-sorterna konstruerades en kolonnuppsättning med överflödessystem. Syftet var att jämföra två olika GAC med kortare samt längre uppehållstid och deras absorberingsförmåga med avseende på DOC och TOC. Kolonner med längre kontakttid visade effektivare borttagning av DOC, TOC och fluorescerande ämnen oberoende av GAC-sort. Kolonner med FiltraSorb® 400 uppnår genombrott ungefär 30 % långsammare än Norit® 830 W för samma bäddvolymer. Skillnaden mellan längre kontakttid och kortare kontakttid var inte lika markant som skillnaden mellan GAC-sorterna. FiltraSorb® 400 presterade ungefär 30 % bättre vid borttagning av DOC och TOC jämfört mot Norit® 830 W. Adsorptionskapaciteten för Norit® 830 W försämrades betydligt snabbare än för FiltraSorb® 400. Det innebär att FiltraSorb® 400 behöver bakspolas mindre ofta och regenereras mer sällan än Norit® 830 W. FiltraSorb® 400 är därför den GAC-sort som rekommenderas för Görvälnverkets vatten med avseende på borttagning av DOC. Den här studien kommer att användas som underlag för pilotanläggningen som är stationerad intill kolonnuppställningen. Uppsättningen kommer också att användas för framtida kinetik och spårämnesförsök i vattenverket och på andra vattenverk. / There are multiple steps to be done in the drinking water treatment process. The product must obtain high quality and to do so, it must reach certain requirements. One of the treatment steps in Görväln water treatment plant, Stockholm, is to use granular active carbon (GAC). The GAC function is to filter away taste and odor in addition to acting as a chemical barrier, although the latter does not work properly in the water treatment plant today.The project´s aim is comparing the performance of two types of GAC, Norit® 830 W and FiltraSorb® 400, together with the effect of longer (21 minutes) and shorter (7 minutes) contact time (EBCT). The contact time (EBCT) is the time, in minutes, that a body of water is in contact with the GAC-filter. A longer EBCT, means lower flow, which leads to longer time for the GAC to adsorb contaminants from the water.To evaluate the difference between the GAC-types a column-test was constructed. The test allows a direct comparison to full scale operations. The water used during this study was taken directly after the sand filtration process in Görväln. The water is clear and particles visible to the naked eye are eliminated during the sand filtration. However, the small dissolved organic components (carbon) are hard to remove, which makes the GAC-filter important.The performance of the GAC was evaluated by the removal efficiency of TOC, DOC and evaluation of fluorescence and absorbance capacity. The result indicated a better performance for both GAC using a longer contact time. Best effect of the long contact time was seen during the fluorescence measurement, where calculated indexes and removal of specific compounds were distinguished.The difference between longer, 21 minutes, and shorter, 7 minutes, contact time was not as significant as the difference between the two types of GAC. FiltraSorb® 400 had a significant higher adsorbance capacity for DOC and TOC, 30 % better than Norit® 830 W, at the same bed volume. Norit® 830 W reached breakthrough much faster (~80 %) than FiltraSorb® 400 (~50%) at around 4700 bed volumes.

Many regions in Africa are presently faced with an increasing flood risk due to impending climate change and population growth. One useful mitigation strategy to decrease this risk would be to map it, so that urban planning, warnings systems and emergency response subsequently could be designed to reduce societal vulnerability. This is, however, not widely feasible on the African continent, as developing countries often lack access to the topography and discharge data required to produce high- quality flood risk maps. To seek a way around this problem, on-going research is investigating the possibility of obtaining alternative model inputs, by using global datasets of elevation, derived from remote sensing, and methods to estimate flood flows. This thesis presents a case study within this context where the aim was to determine the accuracy of an African catchment-scale flood map, produced with the satellite product SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) as topography input, and to explore the potentials and limitations of such a model scheme. Two high-magnitude floods, occurring in year 2000 and 2013 in the Lower Limpopo Basin (Mozambique), were modelled for inundation extent, using a no-channel 2D model built for the LISFLOOD-FP flood modelling software. Flood water levels were also simulated to assess the models vertical performance. Model outcomes were evaluated against satellite imagery and recordings of high watermarks, adjusting the value representing the roughness of the floodplain to optimize flood extent correspondence. Due to different hydrograph dynamics, simulations of the two floods required different values of roughness (0.02 and 0.09 s m-1/3) to reach maximum accuracy (F = 0.59 and 0.64, respectively). However, the results also indicated that a model calibrated with a flood of relatively low return period potentially could be used to map rare flood events. Simulation inaccuracies were mainly attributed to (1) reservoirs and streams, temporarily connecting to the river system during high flow conditions, (2) limitations of the topography data, in terms of recognizing riverbed geometry and floodplain micro-topography, and (3) cloud cover, reducing the accuracy of flood extent reference data. The vertical simulation accuracy, with an average error of ± 2 m, was well within the uncertainty bounds of input data. Errors were in this case ascribed the SRTM’s representation of high slope terrain and possible radar speckles in urban areas. The findings of this study indicate that there is high potential in using SRTM data for mapping of high-magnitude flood risk in Africa, but also that consideration to river system complexity is crucial. / Många  områden  i  Afrika  står  för  närvarande  inför  en  ökad  översvämningsrisk  på  grund  avklimatförändringar och befolkningstillväxt. En användbar strategi att minska denna risk skulle vara att kartlägga den, så att stadsplanering, varningssystem och respons vid nödsituationer därefter skulle kunna utformas till att begränsa samhällets sårbarhet. Detta är dock inte möjligt på bred front över Afrikas kontinent, då utvecklingsländer ofta saknar det data av topografi och vattenflöde som behövs för producera högkvalitativa översvämningsriskkartor. För att försöka hitta ett sätt att kringgå detta problem undersöker pågående forskning möjligheten att generera alternativ modelleringsinput, från globalt tillgängligt höjddata, insamlat av satelliter, och metoder att uppskatta översvämningsflöden. Denna uppsats presenterar en fallstudie inom denna kontext där syftet var att bestämma kvalitén hos en översvämningskarta över ett Afrikanskt avrinningsområde, producerad med satellitprodukten SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) som topografiinput, och att utforska möjligheterna och begränsningarna med en sådan karteringsmodell. Två stora översvämningar, vilka inträffade år 2000 och 2013 i Nedre Limpopobassängen (Mocambique), simulerades för utbredning med hjälp av en 2D- model utan flodfåra byggd för modelleringsprogrammet LISFLOOD-FP. Vattennivåer simulerade också för att kunna bedöma modellens vertikala prestation. Resultaten jämfördes med satellitbilder och dokumenterade höga vattenmärken (observerade på t ex. husfasader), samtidigt som flodplanets flödesmotstånd justerades för att optimera överensstämmelsen. Då översvämningarna var av olika karaktär behövdes olika flödesmotstånd (0.02 and 0.09 s m-1/3) för att maximal kvalité på respektive översvämningskarta skulle uppnås. Denna kvalité beräknades till 0.59 och 0.64, på en index-skala (F) där 1.00 motsvarar en perfekt simulering. Trots olika optimala flödesmotstånd antydde resultaten även att en modell kalibrerad med en relativt frekvent återkommande översvämning möjligtvis kan användas till att kartlägga sällsynta översvämningar. Avvikelserna mellan dokumenterad och simulerad översvämningsutbredning tillskrevs i huvudsak: (1) sjöar och vattendrag som temporärt ansluter till flodsystemet under höga flöden, (2) begränsningar i topografidatat gällande att fånga flodens geometri och flodplanets mikro-topografi samt (3) moln som skymmer översvämningarna i referensdatat och minskar dess sanningshalt. Vattennivåer simulerades med ett genomsnittligt fel av±2 m, vilket med marginal ligger inom inputdatats totala osäkerhetsram. Avvikelserna troddes i detta fall bero på SRTM-datats representation av sluttande terräng och möjliga radarfläckar (reflektioner) i urbana områden. Resultaten i denna studie indikerar att det ligger stor potential i att använda SRTM- data för att kartlägga risken för stora översvämningar i Afrika, men belyser också vikten av attuppmärksamhet ges till flodsystems komplexitet.

Risken för översvämningar runt Mälaren idag är stor, vilket riskerar att drabba både städer och stora områden med jordbruksmark i Mälardalen. I samband med att Slussen i centrala Stockholm byggs om kommer regleringen av Mälaren att ändras. Den nya regleringen innebär bland annat att avtappningskapaciteten ökas, vilket syftar till att minska risken för översvämningar. Syftet med detta arbete har varit att redogöra för vilka konsekvenser olika stora översvämningar i Mälaren skulle kunna få på åkermark i Mälardalen samt att jämföra konsekvenserna vid den nuvarande och den nya regleringen. För att göra detta har kartor över översvämningar vid ett 10 000-årsflöde för de två regleringarna producerats med hjälp av geografiska informationssystem (GIS). Dessa har sedan använts för att beräkna arean översvämmad åkermark. Översvämningars varaktighet vid 100-, 1 000- och 10 000-årsflöden i sjön har även beräknats. Resultaten visar att betydligt större områden med åkermark skulle översvämmas vid ett 10 000-årsflöde med den nuvarande regleringen jämfört med den nya regleringen samt att varaktigheten hos en översvämning vid 100-, 1 000- och 10 000-årsflöden förkortas avsevärt med den nya regleringen. Eftersom långvariga översvämningar innebär större konsekvenser på åkermark än kortvariga översvämningar blir konsekvenserna på åkermark mindre med den nya regleringen jämfört med den nuvarande regleringen. / The risk of flooding around Lake Mälaren today is great and both cities and large areas of agricultural land in Mälardalen are at risk. When Slussen in central Stockholm is rebuilt, the regulation of Lake Mälaren will be altered. Changes in the new regulation include increase of the discharge capacity, which aims to reduce the risk of flooding. This report aims to describe which consequences floods in Lake Mälaren might have on arable land in Mälardalen and to compare the consequences of the current and the new regulation. To do this maps of the extent of the 10,000-year flood for the two regulations have been produced using geographic information systems (GIS). These maps have then been used to calculate the flooded area of arable land. Also the duration of the 100-, 1,000- and 10,000-year floods in the lake have been calculated. The results show that much larger areas of arable land would be flooded at a 10,000-year flood with the current regulation compared to the new regulation and that the duration of the 100-, 1,000- and 10,000-year floods will be considerably shorter with the new regulation. Because long-term flooding means greater impacts on arable land than short-term flooding, the impact on arable land will be less with the new regulation compared to the current regulation.

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.