Climate change is predicted to alter the rainfall patterns in the future, and extreme rain events with large rainfall volumes will become more frequent and intense which increases the flood risk. A clear trend can be seen, where more and more people decide to relocate from rural to urban areas. The concentration of people, infrastructure, businesses and social services in urban areas makes them particularly vulnerable to floods due to the large economic consequences that ensue. Analyzing the future flood risk is therefore of high importance in order to adapt to the changing climate and lower the consequences of future floods. Estimating the flood risk of an area is complicated and usually abstract, especially as i) the definition and understanding of risk varies a lot, ii) there is a large shortage of consistent data and iii) decision management plans are made several years ahead even though it’s hard to predict how cities will evolve. In a hydro-economical flood risk analysis, the risk is expressed in monetary terms, here in terms of Expected Annual Damage (EAD). In order to calculate the true risk of an area, EAD, for any given year there is a need of calculating all consequences for “all” events. With today’s technical limitations it is not possible to compute all possible events in an effective way, which makes the practice both time-consuming and expensive, therefore usually only a several events are considered. Among others, this paper aim to give a better understanding of how this several events should be picked to still get a good estimation. A flood risk assessment of the city Tierp, Sweden, was performed as part of the master thesis for use as decision support. The flood hazard was mapped through hydrodynamic modelling using the 2D-modelling program MIKE21 developed by DHI. The model simulated the future flood extent in the year 2100 by using precipitation corresponding to the return periods 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200 and 500 years, with a climate factor of 1.25. The economic consequences were evaluated in the DHI program City Adaptation Decision Support System (CADSS) where the flood maps were overlaid with assets of different categories with assigned damage costs. The program allowed calculation of the flood risk in terms of an expected annual damage (EAD), and the choice and combination of return periods when calculating the EAD was assessed to see how it affects the outcome. Furthermore, sustainable drainage systems (SuDS) were implemented in the hydrodynamic model and a hydro-economic analysis was performed through a cost-benefit analysis to find the optimum design return period of the structures. The flood risk assessment showed that Tierp would face an EAD of 4 304 181 SEK in the year 2100 if climate change predictions proved accurate. The accuracy of the EAD calculation was found to increase with the number of included return periods, where the inclusion of lower return periods was seen to have a larger impact on the outcome compared to higher return periods. The hydro-economic optimization of mitigation structures concluded that the optimum design return period is 50 years, and the benefit of implementing SuDS of larger dimensions is minimal. However, more dimensions need to be included in the optimization to validate this result. Flood risk assessments have a large potential for being used as decision support in Sweden, but lack of national damage cost data makes the result uncertain and difficult to validate. More research would also be required to better understand the relation between floods and the damage they cause for Swedish conditions. / I takt med klimatförändringarna förutspås extrema regnhändelser med stora regnmängder och hög intensitet att öka i framtiden. Samtidigt väljer allt fler människor att flytta från landsbygden in till städerna vilket bidrar till att exponering av sårbara värden som människor, infrastruktur och verksamheter koncentreras. Det i sin tur innebär att risken för översvämning ökar, då översvämningarna förväntas ske mer frekvent samtidigt som risken för att konsekvenser uppstår till följd av översvämningen ökar. För att förebygga översvämningar eller minska risken i framtiden krävs en hållbar stadsplanering, där första steget är att försöka estimera översvämningsrisken inom ett område. Uppskattning av översvämningsrisken är komplicerat. Dels eftersom i) definitionen och kunskapen av risk varierar mycket, ii) det råder stor brist på data och iii) planering och beslut görs flera år i förväg, samtidigt som det är svårt att förutsäga hur städerna kommer att utvecklas. I en ekonomisk riskanalys av översvämningar uttrycks risken i monetära termer som i denna rapport definierats som förväntad årlig skada (Expected Annual Damage, EAD). För att beräkna den verkliga risken för ett område, EAD, för ett visst år måste man beräkna alla konsekvenser för ”alla” händelser. På grund av dagens tekniska begränsningar är det inte möjligt att beräkna alla sannolika händelser på ett effektivt sätt vilket gör det både tidskrävande och dyrt. Syftet med denna rapport är därför bland annat att ge en bättre förståelse för hur ett urval av händelser kan göras för att ändå ge en bra uppskattning. En del av masteruppsatsen bestod i att kartlägga översvämningsrisken i staden Tierp, Sverige. Översvämningsrisken simulerades genom hydrodynamisk modellering med hjälp av 2D-modelleringsprogrammet MIKE 21, utvecklat av DHI. Med hjälp av modellen simulerades den framtida översvämningsutbredningen år 2100 vid nederbörd med återkomsttiderna 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 200 och 500 år, med en klimatfaktor på 1,25. De ekonomiska konsekvenserna utvärderades i DHI-programmet City Adaptation Decision Support System (CADSS) där översvämningskartor jämfördes med kategoriserade byggnader och dess respektive förväntade skadekostnader. Med hjälp av CADSS kunde översvämningsrisken i form av EAD beräknas, och kombinationen av olika återkomstperioder vid beräkningen av EAD kunde bedömas för att se hur det påverkar resultatet. Utöver detta implementerades hållbara skyfallslösningar i den hydrodynamiska modellen och en hydroekonomisk analys utfördes genom en kostnads-nyttoanalys för att hitta den optimala designåterkomsttiden för lösningarna. Bedömningen av översvämningsriskerna visade att Tierp skulle drabbas av en EAD på 4 304 181 SEK år 2100 om de förväntade klimatförändringarna visar sig vara korrekta. Noggrannheten i EAD-beräkningen visade sig öka med antalet inkluderade återkomsttider, där inkluderandet av lägre återkomsttider visade sig ha en större inverkan på resultatet jämfört med högre återkomsttider. Den hydroekonomiska optimeringen av begränsningsstrukturer ledde till slutsatsen att den optimala återkomstperioden är 50 år, och att nyttan av att införa skyfallslösningar dimensionerade för större återkomsttider är minimal. Fler dimensioner måste dock inkluderas i optimeringen för att bekräfta detta resultat. Bedömningar av översvämningsrisker har en stor potential att användas som beslutsstöd i Sverige, men bristen på nationella uppgifter om skadekostnader gör resultatet osäkert och svårt att validera. Det krävs även mer forskning för att bättre förstå relationen mellan översvämningar och de skador de orsakar för svenska förhållanden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-325106 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Blomqvist, Anton, The, Stephanie |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 231 |
Page generated in 0.0022 seconds