The Geological Survey of Sweden (SGU) has initiated a project to calibrate models to simulategroundwater levels in monitoring wells of their Groundwater Network, based on a commission fromthe Swedish Government after experiencing historically low groundwater levels and shortage in 2016and 2017. A version of the HBV model with 4 parameters, focusing on calculating groundwaterrecharge and levels, was manually calibrated to 119 groundwater stations in 2017 and the modelresults were classified according to a ‘good’, ‘poor’ or ‘bad’ visual fit to observations. In this thesis,the process-based model CoupModel, which allows the user to freely setup a model structure, wasused to simulate groundwater levels. The objectives of this thesis were to evaluate the usability of theCoupModel in groundwater level simulations and forecasting, and compare the results to previoussimulations using the HBV model. 22 groundwater stations of fast and slow responding aquifers, distributed all over Sweden, wereused to simulate groundwater levels with the CoupModel. A model structure with 11 parameters tocalibrate was constructed to represent all groundwater stations. A split-sample test was performed withcalibration of 10,000 Monte Carlo simulations and validation of the 10 simulations with the highestNash-Sutcliffe efficiency (NSE). The NSE performance was highest, and consistent through calibration and validation, for fastresponding aquifers using the CoupModel, whereas the performance of slow responding aquifers waslower. Residual analysis showed periodicity with under- and overestimations for low and highgroundwater levels, respectively, indicating that the model structure is not sufficient in representing allgroundwater stations. No relationship existed between CoupModel performance and HBV calibrationperformance, topographic position, aquifer type, location or distance to climate station. The HBVperformance was lower than for the CoupModel, with residuals of larger spread and periodicity. The CoupModel can be used for simulation and forecasting of groundwater levels, but a newmodel structure or individual structures for all groundwater stations must be constructed. A sensitivityanalysis of the parameters in the model structure must be performed to study the systematic under- andoverestimations. / Grundvatten har en stor betydelse för att upprätthålla ekosystem och försörja människor meddricksvatten, där grundvattentillgång och nivåer beror av bland annat nederbörd, temperatur,snösmältning, växtupptag och antropogen påverkan på jord och mark. Förändringar i temperatur- ochnederbördsmönster på grund av klimatförändringar och en större vattenförbrukning påverkargrundvattennivåernas variationer inom och mellan år. Den här studien syftar till att undersöka hur ochi vilken uträckning den konceptuella modellen CoupModel kan användas för simulering ochprognostisering av grundvattennivåer, samt hur den står sig i relation till en annan, tidigare studeradmodell (HBV-modellen). Studiens relevans uppdagades hos Sveriges geologiska undersökning (SGU)i samband med historiskt låga grundvattennivåer under 2016-2017, genom initiering av ett projekt medmålet att kalibrera grundvattenmodeller till mätstationer i SGUs grundvattennät. Appliceringen avmodeller har stor samhällsnytta då förebyggande av och åtgärder mot låga grundvattennivåer kanplaneras och vidtas utifrån väderprognoser och klimatscenarier. En modellstruktur skapades i CoupModel och användes för att simulera grundvattennivåer i 22grundvattenstationer av olika karaktär och modellen kalibrerades och validerades mot observationer avgrundvattennivå. Resultatet av studien visade att CoupModel kan användas som verktyg försimulering och prognostisering av grundvattennivåer, men att modellstrukturen som användes behöverutvecklas. Systematisk över- och underestimering av observerade nivåer förkommer hos allasimuleringar och ingen relation kunde ses mellan modellens prestation och plats eller typ avgrundvattenstation. CoupModel presterade i de flesta fall bättre än HBV-modellen, men kräversamtidigt mer information om en grundvattenstations jordprofil och fler parametrar att kalibrera.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-353583 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Fagerström, Emil |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 429 |
Page generated in 0.002 seconds