Hydraulisk modellering är ett viktigt verktyg vid utvärdering av lämpliga åtgärder för torrfåror. Modelleringen påverkas dock alltid av osäkerheter och om dessa är stora kan en modells simuleringsresultat bli opålitligt. Det kan därför vara viktigt att presentera dess simuleringsresultat tillsammans med osäkerheter. Denna studie utreder olika typer av osäkerheter som kan påverka hydrauliska modellers simuleringsresultat. Dessutom utförs känslighetsanalyser där en andel av osäkerheten i simuleringsresultatet tillskrivs de olika inmatningsvariablerna som beaktas. De parametrar som ingår i analysen är upplösningen i använd terrängmodell, upplösning i den hydrauliska modellens beräkningsnät, inflöde till modellen och råheten genom Mannings tal. Studieobjektet som behandlades i denna studie var en torrfåra som ligger nedströms Sandforsdammen i Skellefteälven och programvaran TELEMAC-MASCARET nyttjades för samtliga hydrauliska simuleringar i denna studie. För att analysera osäkerheter kopplade till upplösning i en terrängmodell och ett beräkningsnät användes ett kvalitativt tillvägagångsätt. Ett antal simuleringar utfördes där alla parametrar förutom de kopplade till upplösning fixerades. Simuleringsresultaten illustrerades sedan genom profil, sektioner, enskilda raster och raster som visade differensen mellan olika simuleringar. Resultaten för analysen visade att en låg upplösning i terrängmodeller och beräkningsnät kan medföra osäkerheter lokalt där det är högre vattenhastigheter och där det finns stor variation i geometrin. Några signifikanta effekter kunde dock inte skönjas på större skala. Separat gjordes kvantitativa osäkerhets- och känslighetsanalyser för vattendjup och vattenhastighet i torrfåran. Inmatningsparametrarna inflöde till modellen och råhet genom Mannings tal ansågs medföra störst påverkan och övriga parametrar fixerades således. Genom script skapade i programmeringsspråket Python tillsammans med biblioteket OpenTURNS upprättades ett stort urval av möjliga kombinationer för storlek på inflöde och Mannings tal. Alla kombinationer som skapades antogs till fullo täcka upp för den totala osäkerheten i inmatningsparametrarna. Genom att använda urvalet för simulering kunde osäkerheten i simuleringsresultaten också beskrivas. Osäkerhetsanalyser utfördes både genom klassisk beräkning av statistiska moment och genom Polynomial Chaos Expansion. En känslighetsanalys följde sedan där Polynomial Chaos Expansion användes för att beräkna Sobols känslighetsindex för inflödet och Mannings tal i varje kontrollpunkt. Den kvantitativa osäkerhetsanalysen visade att det fanns relativt stora osäkerheter för både vattendjupet och vattenhastighet vid behandlat studieobjekt. Flödet bidrog med störst påverkan på osäkerheten medan Mannings tals påverkan var insignifikant i jämförelse, bortsett från ett område i modellen där dess påverkan ökade markant. / Hydraulic modelling is an important tool when measures for dry river stretches are assessed. The modelling is however always affected by uncertainties and if these are big the simulation results from the models could become unreliable. It may therefore be important to present its simulation results together with the uncertainties. This study addresses various types of uncertainties that may affect the simulation results from hydraulic models. In addition, sensitivity analysis is conducted where a proportion of the uncertainty in the simulation result is attributed to the various input variables that are included. The parameters included in the analysis are terrain model resolution, hydraulic model mesh resolution, inflow to the model and Manning’s roughness coefficient. The object studied in this paper was a dry river stretch located downstream of Sandforsdammen in the river of Skellefteälven, Sweden. The software TELEMAC-MASCARET was used to perform all hydraulic simulations for this thesis. To analyze the uncertainties related to the resolution for the terrain model and the mesh a qualitative approach was used. Several simulations were run where all parameters except those linked to the resolution were fixed. The simulation results were illustrated through individual rasters, profiles, sections and rasters that showed the differences between different simulations. The results of the analysis showed that a low resolution for terrain models and meshes can lead to uncertainties locally where there are higher water velocities and where there are big variations in the geometry. However, no significant effects could be discerned on a larger scale. Separately, quantitative uncertainty and sensitivity analyzes were performed for the simulation results, water depth and water velocity for the dry river stretch. The input parameters that were assumed to have the biggest impact were the inflow to the model and Manning's roughness coefficient. Other model input parameters were fixed. Through scripts created in the programming language Python together with the library OpenTURNS, a large sample of possible combinations for the size of inflow and Manning's roughness coefficient was created. All combinations were assumed to fully cover the uncertainty of the input parameters. After using the sample for simulation, the uncertainty of the simulation results could also be described. Uncertainty analyses were conducted through both classical calculation of statistical moments and through Polynomial Chaos Expansion. A sensitivity analysis was then conducted through Polynomial Chaos Expansion where Sobol's sensitivity indices were calculated for the inflow and Manning's M at each control point. The analysis showed that there were relatively large uncertainties for both the water depth and the water velocity. The inflow had the greatest impact on the uncertainties while Manning's M was insignificant in comparison, apart from one area in the model where its impact increased.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-448369 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Ene, Simon |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC W, 1401-5765 ; 21043 |
Page generated in 0.003 seconds