Recomendados
Más contenido relacionado
Similar a Klimaks
Similar a Klimaks (20)
Más de EVAnetDenmark
Más de EVAnetDenmark (20)
Klimaks
- 1. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram Klimafremskrivning af målt nedbør til afløbsteknisk anvendelse hjælper vandselskaber med dimensionering Lene Bassø Duus, Aarhus Vand Søren Thorndahl, Aalborg Universitet Eva temadag, 26. sep. 2019, Nyborg Stor tak til Søren for lån af adskillige slides og endnu mere tak for at du gerne tager imod spørgsmål jeg ikke kan besvare J
- 2. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • I analyse og dimensionering af komplekse afløbssystemer fx med pumper, overløb, bassiner, spjæld, styring, tilbagestuvning, terrænoversvømmelse, er forudsætningerne for anvendelse af statistiske regn ikke opfyldt. • Gentagelsesperioden for en given regnintensitet er ikke nødvendigvis den samme som for afløbssystemets respons. • CDS-regn er derfor uanvendelig til analyse af komplekse systemer • Man kan ikke bare gange en klimafaktor på en historisk regnserie. 2
- 3. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram Der er et stort behov for at kunne anvende lange kontinuerte klimafremskrevne regnserier til: • Dimensionering af ledningsanlæg (kapacitet og magasinering) • Kapacitetsanalyse af regnvandssystemer (kontrol af serviceniveauer) • Klimatilpasningsløsninger • Oversvømmelsessimuleringer • Afvandingsløsninger på terræn • Dimensionering og funktionsanalyse af LAR-anlæg • Bestemmelse af overløbsvolumener fra fælleskloakerede afløbssystemer 3
- 4. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • Kan man generere kunstige regnserier med udgangspunkt i historiske målte serier som har samme statistiske karakteristika? • Kan man klimafremskrive de kunstige regnserier så de statistisk kommer til at repræsentere et fremtidigt klimascenarie? • Kan man bruge DMIs forudsigelser af forskellige klimavariable som målparametre for herved at repræsentere både ekstremer og års- og årstidsnedbør? 4
- 5. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • Der trækkes en tilfældig tid mellem regnhændelser ud fra en fordelingsfunktion for hver årstid. • En tilfældig regnhændelse trækkes ud fra en pulje af årstidsopdelte regnhændelser baseret på den historiske referenceregnserie. • Processen gentages for alle årstider og fortsættes indtil den ønskede længde på serien er opnået. 5
- 6. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram …for det nuværende klima 6 Original regnserie Regenereret regnserie • SVK regnmåler nr. 5177 (Viby) • Periode: 1979-2018 Der genereres mere end 1 regnserie, som ”fitter” bedst på målparametrene
- 7. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram 7 Årsnedbør Vinter Forår Sommer Efterår Hændelser > 10 mm Hændelser > 20 mm Største døgnnedbør Største 5 døgnnedbør T=2 år. 10 min intensitet T=10 år. 10 min intensitet T=2 år. 60 min intensitet T=10 år. 60 min intensitetT=2 år. 360 min intensitet T=10 år. 360 min intensitet Antal hændelser
- 8. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • Genererede kunstige regnserier klimafremskrives stokastisk ved at gange regnintensiteter med klimafaktorer • Varigheden på de enkelte hændelser ændres ikke • Ideen er, stokastisk, at generere et stort antal tilfældige sammensatte serier med tilfældige parameterværdier og efterfølgende evaluere dem statistisk. • Herefter udvælges de realiserede regnserier som passer bedst på statistik og målparametre. 8
- 9. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram Target variable climate factor (RCP4.5) Weight Annual precipitation ap (mm) 1.08 (± 0.06) Seasonal precipitation, winter spwi (mm) 1.12 (± 0.06) 0.125 Seasonal precipitation, spring spsp (mm) 1.13 (± 0.08) 0.125 Seasonal precipitation, summer spsu (mm) 1.06 (± 0.18) 0.125 Seasonal precipitation, autumn spau (mm) 1.05 (± 0.07) 0.125 Annual number of events above 10 mm per day n10mm (#) 1.20 (± 0.13) 0.06 Annual number of events above 20 mm per day n20mm (#) 1.41 (± 0.30) 0.04 Annual Maximum daily precipitation mdp (mm) 1.12 (± 0.09) 0.05 Annual Maximum 5-day precipitation m5dp (mm) 1.15 (± 0.06) 0.05 Rain intensity for 10 min, T=2 years d10T2 (mm/h) 1.20 (±0.10) 0.06 Rain intensity for 10 min, T=10 years d10T10 (mm/h) 1.30 (±0.20) 0.04 Rain intensity for 60 min, T=2 years d60T2 (mm/h) 1.20 (±0.10) 0.06 Rain intensity for 60 min, T=10 years d60T10 (mm/h) 1.30 (±0.20) 0.04 Rain intensity for 360 min, T=2 years d360T2 (mm/h) 1.20 (±0.10) 0.06 Rain intensity for 360 min, T=10 years d360T10 (mm/h) 1.30 (±0.20) 0.04 1 9 • Efter klimascenarie RCP 4.5 • Fremskrevet til 2100
- 10. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram 10 Original regnserie Klimafremskrevet regnserie Klimafaktorer Der genereres mere end en regnserie, som ”fitter” bedst på forskellige parametre
- 11. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram 11 Årsnedbør Vinter Forår Sommer Efterår Hændelser > 10 mm Hændelser > 20 mm Største døgnnedbør Største 5 døgnnedbør T=2 år. 10 min intensitet T=10 år. 10 min intensitet T=2 år. 60 min intensitet T=10 år. 60 min intensitetT=2 år. 360 min intensitet T=10 år. 360 min intensitet Antal hændelser
- 12. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram Formål • Formål med serierne • Repræsentere nutidigt klima • Repræsentere fremtidigt klima • Anvendelige til flere formål: Hverdag, serviceniveau, ekstremregn • Formål med test af serierne • Evaluering af metode på nutidig serie • Vurdering af effekt ved anvendelse af kunstige fremskrevne serier 12
- 13. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • Opland til Viby Renseanlæg • Forsimplet model • Nøgletal: • 1100 ha opland, 530 ha befæstet • 1000 knuder • 65 km ledninger • 25 overløb til recipient • 86 bassiner 13
- 14. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • Nutidigt klima • Historisk regnserie, Viby • 3 kunstige serier 14 • Fremtidigt klima • 1,2 x historisk regnserie, Viby • 1,25 x historisk regnserie, Viby • 6 klimafremskrevne kunstige serier • Fremskrivningsmetode • Årstidsnedbør • Ekstremer • Årstidsfordeling
- 17. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram Foreløbige konklusioner 17 Nutidige serier • Mængder • Stuvningsdybder ensartede • Aflastede mængder ensartede • Antal overløb acceptabelt • Intensiteter acceptabelt • Brug for yderligere validering Fremskrevne serier • Mængder • Stuvningsdybder ensartede • Stor spredning på aflastede mængder • Antal overløb er lavere ved faktorfremskrivning af historisk regnserie • Intensiteter højere for faktorfremskrivning af historiske regnserier
- 18. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • I Danmark har der ikke været tradition for at tage højde for stedlig fordeling af regn i et kloakopland i dimensioneringssammenhæng • I forbindelse med centralisering af renseanlæg, generelt større oplande og analyse af det samlede hydrologiske kredsløb, kan vi måske ikke blive ved med at antage at regnen er homogen over et opland? • Det kan måske betyde, at vi med nuværende praksis, overdimensionerer på store oplande. • Hvis vi skal designe for alle funktionssituationer (tørvejr, regnvejr og ekstremvejr, så skal vi forstå regnens respons) 18
- 19. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram 19 Det handler om at kunne lukke massebalancen…
- 20. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram - er dog en slags alvidenhed 20 Synergi giver størst nytteværdi Knowhow (Byens udvikling / det der ikke står skrevet/osv) Hydrauliske modeller A.I (Herunder machine learning) IoT (herunder sensorer, regnmålere, radar osv) Kombinationen af en god viden om systemets tilstand og kalibrerede hydrauliske modeller skaber et samlet overblik for vandkredsløbet i alle funktionssituationer, så vi kan designe et fremtidigt system. Gennem systematisk evaluering gives et dynamisk overblik over nødvendig indsatsområder til vidensudvikling og fornyelse af systemet med henblik på at skabe oplandsspecifikke løsningsmetoder. For at forstå responsen på systemerne er det relevant at vide, Hvor, hvornår og hvor meget det regner i nutid og fremtid. Gentagelsesperiode for Regn og responsen på systemet er IKKE sammenfaldende. Andre faktorer, som kan give forskellig respons for ”samme” regn
- 21. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram Kan bruges ved Rationelle metode og med CDS regn, Ikke egnet til LTS-beregning • Arealreduktionsfaktoren som svarer til opstrøms areal ganges på den dimensionsgivende regnintensitet • Arealreduktionsfaktoren er baseret på analyse af 15 års radardata fra Stevns 21 Thorndahl, S., Nielsen, J.E., Rasmussen, M.R. (2019) Estimation of storm-centred areal reduction factors from radar rainfall for design in urban hydrology. Water, 11(6)
- 22. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • Opland til Viby renseanlæg • Oplandsareal 700 ha = 7 km2 • Koncentrationstid: 60 min. • Dvs. at den dimensionsgivende regn mindskes med ca. 20 % ARF Middel 0.79 T<1 år 0.80 1≤T≤10 år 0.78 T>10år 0.75
- 23. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram 23 • Direkte på IDF-kurver • Eller på CDS-regn • Det er en besværlig arbejdsmetode
- 24. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • 17 års radarobservationer (2002- 2018) fra DMI C-bånd radar på Stevns (EKXS). • Kvantitativ rækkevidde: 100 km • Opløsning: 500 x 500 m2, 10 min. snapshot interpoleteret til 1 min • Biasjusteret ift. 67 SVK-regnmålere • Kvalitetssikret, filtreret og justeret efter bedste praksis 24
- 25. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • Datasættet er ikke kontinuert. • Noget data er frasorteret pga. støj, dårlig bias-justering, mv. • Pt. består datasættet af ca. 550 regndage fordelt på 15 år. 25
- 26. VUDP Vandsektorens Udviklings- og Demonstrationsprogram • ”Manuel” udvælgelse af hændelser ud fra SVK-statistik • Rangering af hændelser ud fra intensiteter over forskellige varigheder • Katalog med udvalgte hændelser for forskellige varigheder og forskellige gentagelsesperioder • Målet er at klimafremskrive hændelserne i kataloget… 26 Rank Date TAW (years) 1 17-08-2010 75 2 02-07-2011 51 3 22-07-2007 45 4 22-05-2013 41 5 14-08-2010 40 6 31-08-2014 37 7 17-05-2007 37 8 04-08-2014 31 9 05-07-2007 30 10 10-09-2003 29 11 27-06-2007 26 12 16-06-2007 22 13 22-06-2007 21 14 29-07-2005 21 15 23-08-2008 19 … … …