Tesi sul tema "Hydraulisk modellering"

Den här studien har sökt kartlägga och kvantifiera hur olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter påverkar simuleringsresultaten vid hydraulisk modellering av spillvattenförande ledningssystem. Olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter tillämpades på två modellområden av olika karaktär. Varje modellområde bestod av mindre delavrinningsområden kopplade till en ledningsnätsmodell i modellverktyget MIKE URBAN. I MIKE URBAN kopplas ledningssegment i ledningsnätsmodellen samman av noder, även tillrinningen från modellområdets delavrinningsområden har sitt inlopp i dessa noder. Noderna kan motsvara nedstigningsbrunnar, tillsynsbrunnar och rännstensbrunnar i det verkliga ledningsnätssystemet (Blomquist et al. 2016). Skillnader i absolut maximalt nodvattendjup mellan olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter visualiserades i kartbilder. Resultaten visade att det uppstod skillnader i ledningsnätsmodellernas maximala simulerade nodvattendjup när olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter användes. Med regressionsanalyser undersöktes samband mellan relativ förändring i reducerad area och relativ förändring i simulerade maximala nodvattendjup mellan olika metoder att ansätta avrinningskoefficienter. För noder längst uppströms i ledningssystemet påvisades ett positivt linjärt samband mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i ansluten reducerad area. Sambandet mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i reducerad area skiljde sig i styrka för olika modellsimuleringar. För modellområde J som har ett helt separerat spillvattennät och en homogen bebyggelse låg förklaringsgraden på omkring 50 procent för samtliga modellscenarier. I samtliga modellscenarier för modellområde J låg det maximala nodvattendjupet över nedströms ledningshjässa vilket kan tyda på att begränsningar i ledningsdimensioner har inverkan på det maximala simulerade nodvattendjupet. För modellområde E var sambandet mellan relativ förändring i maximalt nodvattendjup och relativ förändring i ansluten reducerad area starkare än för modellområde J för en majoritet av simuleringsscenarierna. Resultaten bör betraktas utifrån studiens begränsade omfattning samt utifrån att modellerna är teoretiska då de inte kalibrerats mot mätdata. Studien visualiserar dock att beroende på vilken metod som använts för att ansätta avrinningskoefficienter kan skillnader i simuleringsresultat bli stora för vissa delar av modellområdet. Fortsatta studier är därför viktiga för en ökad transparens vid hydraulisk modellering av ledningsnätssystem och för att tydliggöra osäkerheter som är kopplade till avrinningskoefficienter.

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.<br>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.

Översvämningar till följd av intensiva nederbördstillfällen har de senaste åren ökat i antal och omfattning. Dessa händelser förväntas bli vanligare i framtiden och skapa fler översvämningar. Med anledning av detta är det intressant att undersöka hur översvämningar i framtiden breder ut sig och vilka vattennivåer som bildas med förväntad nederbörd. Att modellera översvämningar kräver data som i vissa fall kan vara både tidskrävande och omständig att införskaffa. Möjliga avgräsningar och antaganden i modellparametrar kan då vara intressanta att göra som fortfarande ger användbara resultat. En skyfallskartering har genomförts med 2D-hydraulisk modellering i Kumla med programvaran MIKE 21 Flow Model FM. De översvämningskartor som skapades användes för att identifiera områden i Kumla som riskerar att drabbas av höga vattennivåer till följd av skyfall motsvarande 100- och 200-årsregn. En stor osäkerhet vid modellering av översvämningar är att validera resultaten som fås fram. Ofta saknas information om tidigare översvämningar. De nederbördstillfällen som används är ofta så stora att det saknas data om liknande händelser tidigare. Vid översvämningsmodellering anväds data som beskriver olika typer av modellparametrar. Dessa kommer med ytterligare osäkerheter som kan göra valideringen problematisk. För att undersöka hur stor effekt olika modellparametrar har på resultatet genomfördes en känslighetsanalys där differenskartor skapades mellan undersökta scenarion och referenskartor. Skyfallskarteringen visade att stora delar i Kumla drabbas av översvämningar för både ett 100- och 200-årsregn. Området Kumlaby identifierades som känsligt och får höga vattennivåer. Detta beror mest troligt på omgivningens topografi och att Kumlaby underlagras av leror med låg infiltrationskapacitet. I känslighetsanalysen identifierades markens råhet och infiltrationskapacitet vara styrande parametrar för översvämningens utbredning och vattennivåer. Dessa påverkar främst hur höga vattenflöden som uppstår och översvämningens utbredningen och vattennivåer. Kunskap om dessa parametrar är viktigt för att undvika över- eller underskattning av en översvämning. Användningen av avrinningskoefficienter istället för markens råhet, infiltrationskapacitet och evaporation undersöktes. Differensen i översvämningens utbredning och vattennivåer blev stor i och utanför Kumla tätort. På mindre områden kan det vara mer lämpligt att använda en avrinningskoefficient när en mer detaljerad klassning kan göras av de markytor som finns. Ett scenario som undersöktes i känslighetsanalysen var installation av gröna tak på alla byggnader i Kumla. Simuleringarna som genomfördes visade att både utbredningen och vattennivåer minskade. Detta till följd av större lagringskapacitet och motstånd mot vattenflöden som kommer med gröna tak.<br>Urban floods caused by intense rainfall have occurred more frequently the last couple of years. These rainfall events are expected to become more common in the future and create more floods in urban areas. This makes it important to investigate the extent and water levels from urban floods in the future. In order to simulate floods, different types of data is needed. This data can be both time consuming and difficult to obtain. With this in mind, it is interesting to investigate possible simplifications and assumptions of model parameters. A cloud burst mapping was made with 2D hydraulic modelling in Kumla with the software MIKE 21 Flow Model FM. The flood maps created were used to identify areas in Kumla which have a higher risk of being subject to high water levels. One uncertainty while modelling urban floods is the process of validating the results. There is often a lack of data for the used rainfall events or information from previous floods in the area. In flood modelling data is used which describes different model parameters, these comes with additional uncertainties and can make the validation more difficult. A sensitivity analysis was made to be able to examine effects on the results from variations in model parameters. The cloud burst mapping showed that large parts of Kumla will be affected by water levels which goes up to 1 m. The area Kumlaby was identified as being sensitive for high water levels. This is due to placement of Kumlaby below higher ground which causes water to flow toward Kumlaby. The ground below is mostly made up of clay which has low infiltration capacity. In the sensitivity analysis the bed resistance and infiltration capacity were identified as governing parameters regarding the extent and water levels of urban floods. In order to avoid over- or underestimation of floods it is important to have knowledge about these parameters in the model area. The use of a runoff coefficient instead of bed resistance, infiltration and evaporation were examined. The difference of the resulting flood were large in the whole model area. In smaller areas a runoff coefficient could be used with better results when a more detailed description can be made of the surfaces in the area. A scenario where green roofs were assumed to have been installed on all buildings in Kumla were examined. The simulations showed that both the extent and water levels decreased. This due to the fact that green roofs have a capacity to store water and delay flows of water.

Metoden för att avgränsa modellområdet i delavrinningsområden med homogena hydrologiska parametrar inför hydrauliska ledningsnätssimuleringar kan vara tidsödande. Olika metoder och tillvägagångssätt finns att tillgå, men kunskapen om hur valet av avgränsningsmetod påverkar simuleringsresultaten är begränsad.   I examensarbetet undersöktes hur fyra enkla avgränsningsmetoder, i jämförelse med två detaljerade metoder, påverkade en hydraulisk simulering av en regnhändelse på sex olika modelluppsättningar av spill- och dagvattennät. De detaljerade metoderna byggde på information om markhöjder i kombination med byggnaders placering, medan de enklare metoderna byggde på information om markhöjder respektive Thiessenpolygoner. Avgränsningsmetoderna testades för en dagvattenmodell, en kombinerad spill- och dagvattenmodell, och fyra spillvattenmodeller. Alla modellparametrar förutom de associerade med delavrinningsområdena (bidragande yta, koncentrationstid) hölls konstanta medan en regnhändelse med återkomsttid tio år och en maximal regnintensitet av 22,8 µm/s (82.1 mm/h) simulerades för varje avgränsningsmetod och modelluppsättning.    De olika metoderna gav upphov till skillnader i simulerat maximalt vattendjup i modelluppsättningarnas brunnar. De enklare metoderna tenderade att underskatta de simulerade vattendjupen och avvikelsen mot de detaljerade metoderna översteg 0,1 m, vilket utgjort en gräns för när avvikelsen får praktisk betydelse. Fler avvikelser erhölls uppströms i ledningsnätet och för modelluppsättningar med större avrinningsbildning. Inga entydigt upprepande förhållanden mellan metodernas påverkan på simuleringsresultaten mellan modelluppsättningarna fanns, varvid modellområdesegenskaper tros påverka effekten av vald avgränsningsmetod. Resultaten indikerade att det kan vara mer motiverat att använda enklare avgränsningsmetoder för spillvattenmodeller i förortsmiljö än för dagvattenmodeller i stadsmiljö, samt att metoder baserat på Thiessenpolygoner ger bättre överensstämmelse mot detaljerade metoder än de topografibaserade.<br>The method of delineating a model into sub-catchments with homogenous hydrological parameters, before performing hydraulic simulations, can be tedious work. Different approaches and methods for this purpose exist, but the understanding for how the choice of delineation method affects the modeling process and in the end the simulation results is limited.    This thesis explored how four simplified delineation methods, in comparison with two detailed methods, affected hydraulic simulation of a rain event on six different model set ups. The detailed methods were based on terrain analysis and property boundaries. The simplified methods were composed of twomethods based on terrain analysis of elevation models, and two methods based on Thiessen polygons. The delineation methods were applied on one stormwater model, one combined storm- and wastewater model, and on four wastewater models. All model parameters except for those associated with the sub-catchments (time of concentration, imperviousness) were kept constant as a scenario of a rain event with a return time period of 10 years and maximum intensity of 22.8 µm/s (82.1 mm/h) were simulated for every delineation method and model set up.   The different methods resulted in differences in simulated maximal water depth in the modelled manholes. The simplified methods tended to underestimate the water depth. Additionally, the deviation from the detailed methods exceeded 0.1m, which is a threshold value for when the deviations will be of practical importance. Greater deviations occurred upstream in the sewer system and for models with greater runoff volume. No unambiguous patterns were found between the methods and the model setups. Hence, the delineation methods cannot by themselves explain the observed deviation in the simulated water depths. The results indicate that it is more suitable to apply a simple method on a sewage model in a suburban area, than for a stormwater model in an urban area. In addition, the simplified methods based on Thiessen polygons showed more agreement with the detailed methods than the simple methods based on terrain analysis.

<p>Många svenska kommuner har idag problem med överbelastade avloppsledningssystem. Det kan bland annat resultera i källaröversvämningar i närbelägna fastigheter, överbelastade reningsverk eller bräddningar till recipienten. För att motverka dessa effekter kan olika åtgärder vidtas. Åtgärderna kan vara olika lämpliga beroende på typ av område och kostnaderna för genomförandet kan variera kraftigt och ha olika miljöpåverkan. Detta innebär att det är viktigt att väga samman effektiviteten av olika åtgärder, deras miljöpåverkan, kundnytta och kostnad.</p><p>Syftet med examensarbetet var att med hjälp av ett hydrauliskt modelleringsverktyg (PCSWMM) studera ett antal typområden och ta fram en förenklad modell. Modellen ska enkelt kunna anpassas till olika områden och ge en översiktlig bild av situationen i områdets ledningssystem. Därmed kan eventuella överbelastningsproblem lokaliseras och en kostnadseffektiv lösning testas.</p><p>En hydraulisk modell utvecklades för Viksängsvägens avrinningsområde i Södertälje kommun. Det är ett äldre område med underdimensionerade ledningar vilket orsakar problem vid hård belastning. Effekten av olika åtgärder testades i modellen och en kostnadsanalys gjordes för att utreda vilken åtgärd som var mest kostnadseffektiv.</p><p>En grenad modell visade sig ge bäst beskrivning av Viksängsvägens avrinningsområde. Det var en förenklad modell som gick relativt snabbt att sätta upp för ett nytt område och som tog hänsyn till avrinningsvolym, ledningskapacitet och ledningssystemets struktur. Modellen kräver dock en del information om ledningssystemets uppbyggnad och de hårdgjorda ytornas fördelning över området.</p><p>Den åtgärd som rekommenderades för Viksängsvägens avrinningsområde var att bygga utjämningsmagasin i anslutning till Viksängsvägen. Detta för att kostnaden var relativt liten jämfört med andra åtgärder samt för de positiva effekter åtgärden har på miljön och människorna som bor och vistas i området.</p>

För att utreda ärenden kopplade till bräddning och källaröversvämningar blir det allt vanligare att använda hydraulisk modellering. I hydrauliska modeller ingår flera olika beståndsdelar,bland annat ledningar, brunnar, bräddavlopp och pumpstationer. Pumpstationer är en beståndsdel som är ganska komplex att beskriva i dessa modeller och att ta fram den relativt stora mängd indata som krävs för att beskriva modellparametrarna kan vara mycket tidskrävande. Genom att veta vilka modellparametrar i pumpstationer som har störst betydelse för modellberäkningarna skulle mer vikt kunna läggas vid att beskriva dessa och därmed skulle modelleringen kunna bli mer tidseffektiv och beräkningsresultatet bli bättre kvalitetsmässigt. En modellparameter som tros vara av stor betydelse för modellberäkningarna är pumpkapacitet. Hur verklig pumpkapacitet skiljer sig från teoretisk pumpkapacitet och hur detta påverkar modellberäkningarna är därför intressant att veta. Syftet med det här examensarbetet var att genom kapacitetsmätning i avloppspumpstationer undersöka hur uppmätt pumpkapacitet skiljer sig från teoretisk pumpkapacitet. Därtill var syftet att undersöka hur pumpstationer bäst beskrivs i modeller och hur variationer av utvalda modellparametrar påverkar beräkningsresultatet med avseende på flöde och bräddvolym.Pumpkapacitet mättes i totalt elva pumpstationer belägna i Uppsala och Västervik. Modeller av dessa pumpstationer konstruerades sedan i MIKE URBAN. Utgångspunkten var att beskriva pumpstationsmodellerna så verklighetsbaserat som möjligt och modellerna kalibrerades också mot uppmätt kapacitet. För modellparametrarna pumpkapacitet samt accelerations- och retardationstid genomfördes sedan en känslighetsanalys. Resultaten visade att uppmätt pumpkapacitet ofta skiljer sig från teoretisk pumpkapacitet och att skillnaderna kan bero på försämrad kondition hos både pump och tryckledning. Resultaten visade också på behovet att kalibrera modeller för att erhålla beräkningsresultat som i tillräcklig grad beskriver verkliga förhållanden vad gäller flöde. Enligt den här studien bör dessutom eventuella högpunkter före släppunkt på tryckledningen beskrivas i modeller för att beräkningsresultatet bättre ska beskriva verkliga förhållanden vad gäller flöde. Resultaten av känslighetsanalysen visade att variation av modellparametern pumpkapacitet tydligt påverkar resultatet av modellberäkningar med avseende på både flöde och bräddvolym. Variation av modellparametrarna accelerations- och retardationstid påverkade resultatet från modellberäkningar med avseende på flöde medan påverkan på bräddvolym endast var marginell.

Idag ses information om tvärsektionens geometri under vattenytan som vital för att kunna utföra översvämningskarteringar. Att ta fram sådan information kan dock många gånger vara en både tids- och resurskrävande process, varför det är intressant att undersöka möjligheterna av att förenkla denna del av översvämningskarteringen. Med Väsbyån som studieområde syftade denna studie därför till att undersöka hur viktig tvärsektionens geometri under vattenytan är, i förhållande till Mannings tal, för möjligheten att förutspå vattenstånd vid större flöden än normalflödet. Detta gjordes genom att i modelleringsprogrammet HEC-RAS skapa två fiktiva tvärsektionsformer, en rektangulär och en triangulär, vars dimensioner anpassades efter ett känt flöde och vattenstånd. Därefter simulerades olika extremflöden för de två olika tvärsektionsformerna vid olika Mannings tal. Resultaten gav att tvärsektionens geometri under vattenytan spelade en obetydlig roll för möjligheten att förutspå vattenstånd vid extremflöden. Studien visade även att tvärsektionens geometri under vattenytan var av mindre betydelse än små variationer i Mannings tal. Om det från framtida studier visas möjligt att generalisera dessa resultat skulle resurserna som idag läggs på att mäta in tvärsektionens geometri under vattenytan istället kunna läggas på att i större utsträckning undersöka andra osäkra parametrar i hydrauliska modeller, som att exempelvis mer noggrant kartera Mannings tal.

Översvämningar till följd av skyfall har blivit allt vanligare och förväntas att öka i takt med klimatförändringarna. Översvämningar kan ställa till stora skador för ett samhälle, framförallt när de samhällsviktiga verksamheterna blir drabbade. För att undvika att detta sker bör samhället vara byggt för att tåla stora volymer vatten som faller vid ett skyfall. Ett steg för att nå dit är att göra en skyfallskartering där flödesvägar, vattenvolymer och översvämningens utbredning tas fram genom hydraulisk modellering. Utifrån skyfallskarteringen kan sårbara områden upptäckas och förebyggande åtgärder kan utföras för att minska översvämningens negativa påverkan. Akademiska sjukhuset i Uppsala är en samhällsviktig verksamhet och har tidigare haft problem med översvämningar. I den här studien har en skyfallskartering utförts på Akademiska sjukhusets område för att ta reda på översvämningens utbredning vid ett skyfall och vilka åtgärder som lämpar sig för att förhindra översvämningar. Skyfallskarteringen utfördes i det tvådimensionella (2D) hydrauliska modelleringsprogrammet MIKE 21 Flow Model. Eftersom en skyfallskartering baseras på många generaliseringar finns det vissa osäkerheter kring valet av parametrar. Därför har även en känslighetsanalys utförts kring valet av regntyp (Chicago Design Storm (CDS) jämfört med ett blockregn), regnets varaktighet, grönytornas avrinningskoefficient och markens infiltrationshastighet. Indata till modellen baserades på olika kartdata som bearbetades i GIS-programmet ArcMap. Flera olika regn med varierande återkomsttid simulerades. Resultaten visade att det blir översvämning inne på sjukhusområdet vid ett 100-årsregn som förvärras när återkomsttiden ökar. Åtgärdsanalysen utfördes genom att lägga in förändringar i höjdmodellen för att se hur det påverkar översvämningens utbredning. Analysen visade att åtgärder som jordvallar och höjdsättning av marken kan tillämpas på området för att minska översvämningsrisken. Resultatet från känslighetsanalysen visade att ett CDS-regn ger större översvämningskonsekvenser i modelleringen än om ett blockregn av samma återkomsttid och varaktighet används. Känslighetsanalysen av varaktigheterna visade att en lång varaktighet kan leda till låga flödestoppar som inte representerar ett skyfall väl. En avrinningskoefficient på 0,4 beskriver infiltrationen i området väl och när en större avrinningskoefficient används tenderar översvämningen att bli större på grönytorna. Till sist visade resultatet att infiltrationshastigheten är en känslig parameter som bör väljas efter mer noggrann analys av marken i modelleringsområdet.<br>Flooding as a cause of cloudbursts have become more common and is expected to increase with climate change. Floods can cause substantial damage to a society, especially when the critical societal functions are affected. To avoid this the city should be built to tolerate large volumes of water from cloudbursts. As a step on the way to accomplish this, a cloudburst mapping could be made where flow paths, water volumes and the extent of the flooding are studied through hydraulic modelling. Through the cloudburst mapping, vulnerable areas can be spotted, and flood prevention measures can be taken to lessen the extent of the floods negative impact. Uppsala University Hospital serves a critical societal function and has previously had problems with flooding. In this project a cloudburst mapping has been made in the two dimensinoal (2D) hydraulic modelling program, MIKE 21. This was done to find out the extent of a flood caused by a cloudburst event and what measures that can be taken to prevent floods. A cloudburst mapping is based off many generalized assumptions and there are some uncertainties when selecting the parameters. Because of this, a sensitivity analysis was performed on the selection of rain-type (Chicago Design Storm (CDS) vs. block-rain), rain duration, the runoff coefficient and the soil's infiltration capacity. The inputs of the model were based off different geographic data and then constructed in the GIS-program ArcMap. Several different rain events with varying duration and return periods were simulated. The results showed that there is considerable flooding in the area after a rain with a 100-year return period and it gets worse when the return period increases. The flood prevention analysis was made by editing the terrain to mimic flood prevention measures and study how the extent of the flood responds to the edits. The analysis showed that measures like soil barriers and changes in elevation were effective in lessening the risk of flooding. The results from the sensitivity analysis showed that a CDS-rain causes a more significant flooding compared to a block-rain of the same return period and duration. The sensitivity analysis of the rain duration proved that a long duration can lead to flat flow curves that doesn't resemble a flow curve from a cloudburst event. A runoff coefficient of 0.4 describes the infiltration in the area well and with a larger coefficient the flooding on greenery tend to grow. Lastly, the infiltration capacity proved to be a sensitive parameter that needs to be selected carefully, preferably after a thorough soil analysis.

Översvämningar som orsakats av kraftiga regn, så kallade skyfall, har på senare tid drabbat flera städer runt om i världen. Klimatförändringarna för med sig att skyfallen väntas tillta i styrka och översvämningsrisken kan därmed öka i framtiden. Konsekvenser som följer av kraftigare skyfall kan utredas med hydraulisk modellering, vilket gör det möjligt att simulera framtidsscenarion och ger information om både vattenutbredning och händelseförlopp. Skapandet av pålitliga modeller som genererar trovärdiga resultat kräver stor tillgång till information om vattendjup och utbredning från tidigare översvämningar. Data som hämtas från traditionella mätstationer är i regel inte tillräcklig för ändamålet och uppgifter från allmänheten kan i dessa fall vara en värdefull informationskälla. Ett område som utforskats allt mer de senaste åren är hur data kan extraheras från allmänheten via inlägg på sociala medier. Vattenutbredning och djup kan uppskattas från bilder och filmer på dessa plattformar. Den här studien syftade till att undersöka hur information från sociala medier kan användas för att kartlägga översvämningar samt för att förbättra hydrauliska modeller av översvämningar. En översvämning som inträffade i Hallsberg 2015 simulerades med en hydraulisk modell och kartlades även med information som hämtats från bilder och filmer på sociala medier. Vattenutbredningen och djupet som uppskattats med de två metoderna jämfördes därefter. Den hydrauliska modellen bestod av en 2D-modell över ytavrinningen i Hallsberg tätort och en 1D-modell över Storån som rinner genom staden. Dessa kopplades samman så att vatten tilläts flöda mellan modellerna varvid samverkan mellan ytavrinningen och flödet i Storån kunde beskrivas. Kartläggningen som gjordes med information från sociala medier skapades med interpolation av vattendjup som uppskattas på olika platser i Hallsberg. Informationen från sociala medier gav en god överblick över de värst drabbade områdena i centrala Hallsberg och kunde användas i början av studien för att uppskatta översvämningens utbredning samt i slutet för att förbättra modellen. Vattendjupet som estimerades från sociala medier var något större än det som genererades med den hydrauliska modellen, vilket sannolikt delvis kan härledas till att de simulerade scenarierna skilde sig något från den verkliga översvämningen 2015. De uppskattade vattendjupen var ett mycket bra komplement till övrig tillgänglig mätdata. Information från sociala medier kan således användas för att förbättra modeller och kontrollera deras kvalitet, det finns troligen mycket att vinna på att fortsätta utforska detta område i framtiden.<br>Flooding caused by heavy rain has in the recent past affected several cities around the world. Because of climate change heavy rains are likely to increase in intensity and the risk of flooding may therefore increase in the future. The consequences of heavy rains can be studied with hydraulic models, which enables simulation of future scenarios and provides information regarding both flood spread and the course of events. The making of reliable models that generate trustworthy results requires great access to information about water depths and the extent of previous floods. Data from traditional monitoring systems are usually not sufficient for this purpose and information from the public can in these cases be valuable. In recent years studies have explored how data can be extracted from pictures and movies posted on social media by witnesses to catastrophes like floods. The water spread and depth can be estimated from images and movies on these platforms. This study aimed to investigate how information from social media can be used to map the floods and how it can be utilized to improve hydraulic modelling of floods. A hydraulic model was created of Hallsberg, which suffered severe floods after heavy rains in 2015. The flood was also mapped with information of water depths that were estimated from pictures and movies on social media. The water spread and depth estimated by the two methods were then compared with each other. The hydraulic model consisted of a 2D-model describing the runoff in Hallsberg and a 1D-model of the river Storån that runs through the city. The models were linked together so that the water was allowed to flow between the models and the interaction between surface runoff and water flow in Storån could be described. The flood map generated with information from social media was created by interpolation of water depths estimated at various locations. The information from social media gave a good overview of the severely affected areas in central Hallsberg and was utilized in the process of making and improving the model. The water depths estimated with information from social media were slightly greater than those generated by the hydraulic model, which might be due to that the simulated scenarios differed slightly from the actual flood event in 2015. The water depth estimated from social media was a useful complement to other available data. The information can be used to improve models and control the quality of the results. The extraction and utilization of information from social media is an area of great potential and there might be much to gain from investigating this further in the future.

Lärande med elektroniska medel har potentialen att revolutionera lärande. Via datorskärmen kan man enkelt åskådliggöra fysikaliska fenomen och underlätta arbetet för läraren. Om en utbildning bedrivs elektroniskt med hjälp av en dator och på distans uppstår en del svårigheter men samtidigt möjligheter, jämfört med en traditionell utbildning med fysisk närvaro i en skola. Datorer ger möjligheten att ta hänsyn till pedagogiska aspekter som kan effektivisera lärande. I dagens läge finns det inte ett utarbetat sätt att lära ut med elektroniska medel som garanterar ett gott lärande resultat. Hur en elektronisk kurs utformas är upp till läraren och institutionen som erbjuder kursen. I denna rapport ger vi ett enkelt förslag på hur vi anser en elektronisk kurs bör vara utformad samt det innehållet i kursen bör täcka.<br>Teaching by electronic means has the potential to revolutionize teaching. The screen of the computer can easily visualize physical phenomenon and facilitate the work of the teacher. If an education is conducted electronically and by distance it creates some difficulties but at the same time opportunities, compared to traditional education with a physical presence at a school. Today there is no prepared way to teach by electronic means that guarantees good teaching results. How an electronic course is formed is decided by the teacher and the institution offering the course. In this report we give a simple suggestion of how we consider an electronic technics course should be formed and what the course content should cover.

Ett allt vanligare uppdrag inom hydraulisk modellering är att undersöka hur nya bostads- och handelsområden påverkar statusen för äldre befintliga ledningsnät. I nya områden anläggs nästan uteslutande separatsystem och eftersom nya områden oftast uppförs utanför den befintliga bebyggelsen måste spillvattnet från dessa områden transporteras genom det befintliga avloppsnätet, vilket kan vara helt eller delvis kombinerat. I stadsdelen Hjorthagen i Stockholm planeras 5000 nya lägenheter att byggas och spillvattenflödet från dessa skall anslutas uppströms det befintliga kombinerade ledningsnätet i området. Examensarbetet har gått ut på att undersöka hur det kombinerade ledningssystemet påverkas av den tillkommande spillvattenbelastningen. Syftet var att undersöka hur den dimensionerande spillvattenavrinningen påverkar de åtgärder och kostnader som behövs för att få det utökade ledningsnätet att fungera, samt att utreda behovet av ytterligare anpassningar av ledningsnätet inför framtida klimatförändringar. Vid beräkning av bräddvolymer simuleras vanligen spillvattenavrinningen från medeldygnsförbrukning av vatten. I studien har det även ingått att undersöka om detta sätt ger lägre bräddvolymer jämfört med att variera vattenförbrukningen med ett veckomönster. Med modelleringsprogrammet MIKE Urban undersöktes tre fall av dimensionerande spillvattenflöde från det tillkommande området i Hjorthagen. Olika stor säkerhetsmarginal användes vid dimensioneringen. I alla tre fallen fick det tillkommande spillvattenflödet kapaciteten i det kombinerade ledningssystemet att överskridas redan vid torrväder, med bräddning som följd. Undersökningen visade att ju högre säkerhetsmarginal dimensioneringen innebar desto mer omfattande blev de åtgärder som krävdes för att få bräddningen att upphöra. Fallet med störst säkerhetsmarginal krävde ett utjämningsmagasin på 142 m3 och att dimensionen på 670 m ledning ökades från 400 mm till 600 mm med en uppskattad åtgärdskostnad på omkring nio miljoner kronor. De åtgärder som krävdes för att undvika bräddning vid torrväder var i alla tre fallen tillräckliga för att både minska bräddningen vid regnväder och för att klimatanpassa ledningsnätet. I de fall som undersöktes kunde ingen trend ses som visade att simulering av dag- och spillvattenavrinning, utan veckovariationer i vattenförbrukningen, skulle ge för låga bräddvolymer.<br>An increasingly common assignment in hydraulic modeling is to investigate how sewage from new residential and commercial areas affect the status of existing sewer systems. In new areas the sewer systems are constructed to operate separately from storm drains and since new areas often are founded in the outskirt of existing areas the sanitary sewage from these areas must be transported through the older existing sewer system, which can be completely or partly combined. In the district of Hjorthagen in Stockholm 5,000 new apartments are planned to be built and sewage from these must be connected upstream of existing combined sewer system in the area. The purpose of this master thesis was to investigate how combined sewer system is affected by additional sewage load. The aim was to investigate how the choice of design sewage flow affects the measures and costs necessary to get the extended sewer system to function, and to consider the need for further adjustments to future climate change. When calculating volumes of combined sewer overflow the sewage flow usually is simulated as discharge from average water use. One objective with this thesis was to investigate whether this method gave lower volumes of combined sewer overflow as compared to using a weekly pattern. By using the modeling program MIKE Urban three choices of design sewage flow, from the new area in Hjorthagen, were investigated. The margin of safety when designing the sewage flow was increased in each case. The results showed that the capacity of the combined sewer system was exceeded during dry weather, with overflow as a result. The investigation showed that the higher margin of safety used the more extensive measures was needed. The greatest margin of safety required a storage basin of 142 m3 and that the dimension of 670 m of pipes was increased. To stop the overflow at dry weather the measures required in each case were sufficient to both reduce overflow during wet weather and to adjust the sewer system to future climate. Simulating the rainfall runoff and sewage flow, without weekly variations in water consumption did not underestimate the volumes of combined sewer overflow compared to varying the water use.

I Sverige finns idag en vedertagen metod för att bestämma dimensionerande flöde för dammanläggningar. De teoretiska beräkningarna av dimensionerande flöde för dammanläggningar tillhörande flödesdimensioneringsklass I baseras på HBV-modellen, en begreppsmässig hydrologisk beräkningsmodell som beskriver samspelet mellan de meteorologiska och hydrologiska förhållanden som råder inom ett avrinningsområde. Begreppsmässiga hydrologiska modeller baseras på vattenbalansen och används för att bestämma tillrinning till vattendrag, sjöar eller andra vattenförekomster. Vid hydrologisk modellering med begreppsmässiga modeller tas ingen explicit hänsyn till vattendragets geometri. Trånga sektioner i naturliga vattendrag kan hindra vattnets framfart och orsaka dämning uppströms den trånga sektionen. Till följd av det kan en del av flödestoppen kvarhållas i terrängen och därmed dämpas och fördröjas. Hydrauliska modeller beskriver vattnets flöde genom vattendraget. Högupplöst höjddata utgör grunden i en hydraulisk modell och vid hydraulisk modellering tas således hänsyn till avrinningsområdets topografi såväl som vattendragets batymetri. Syftet med detta examensarbete var att analysera tillförlitligheten i beräknade dimensionerande flöden framtagna enligt Flödeskommitténs Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar. Genom att upprätta hydrauliska modeller över två specifika vattendragssträckor som berörs av trånga sektioner kunde det undersökas huruvida de trånga sektionerna orsakar någon flödesdämpning samt om flödesdämpningen beror av storleken på vattenflödet. De områden som var föremål för denna studie var en delsträcka av Övre Lagan samt en del av Bolmån som är Lagans största tillflöde. Resultaten visade att flödestopparna dämpades och att det var de trånga sektionerna som orsakade den huvudsakliga flödesdämpningen. Vidare visade resultaten att den relativa dämpningen beror av storleken på inflödet i de hydrauliska modellerna. Den relativa dämpningen av det dimensionerandet flödet vid Övre Lagan var marginell, 1,2 % respektive 2,0 %, medan den vid Bolmån uppgick till 6,7 %. Det faktum att de dimensionerande flödena emellertid dämpades i de båda fallen bör vara skäl nog att se över metoden för bestämmandet av dimensionerande flöden för dammanläggningar tillhörande flödesdimensioneringsklass I och undersöka huruvida det är möjligt att innefatta hydraulisk modellering i den idag vedertagna beräkningsmetodiken.<br>In Sweden there is currently an accepted method for determining the design floods for dams which is described in The Swedish Design Flood Guidelines. The theoretical calculations of the design floods for dams associated with Flood Design Category I are based on the HBV model, a conceptual hydrological model that describes the interaction between the meteorological and hydrological conditions within a basin. Conceptual hydrological models are based on the water balance and are used to determine runoff to streams, lakes or other bodies of water. Conceptual hydrological models do not take explicit account for the geometry of the watercourse. Narrow sections in natural streams may prevent water flow and cause impoundment upstream from the narrow section. Following that, a part of the flow peak can be retained in the terrain and thereby attenuated and delayed. Hydraulic models describe the flow of water through the watercourse. High resolution elevation data is the foundation of a hydraulic model and hydraulic models thus take into account the basin topography as well as the watercourse bathymetry. The objective of this study was to analyze the reliability of design floods that have been determined according to The Swedish Design Flood Guidelines. By establishing hydraulic models of two specific streams affected by narrow sections it could be examined whether the narrow sections cause flow attenuation and whether the flow attenuation depends on the size of the water flow. The areas which were the subject of this study were a subsection of River Lagan and part of River Bolmån, which is River Lagan’s largest tributary. The results of the hydraulic model simulations showed that the flow peaks were attenuated and that it was the narrow sections that caused the main flow attenuation. Furthermore, the results showed that the relative attenuation depends on the size of the inflow in the hydraulic models. The relative attenuation of the design floods was 1.2 % and 2.0 % at River Lagan and 6.7 % at River Bolmån. The relative attenuation of the design flood was thus marginal at River Lagan. The fact that the design floods nevertheless were attenuated at both areas which were the subject of this study should be reason enough to review the method for the determination of design floods for dams associated with Flood Design Category I and examine whether it is possible to include hydraulic modeling in today’s conventional calculation methodology.

Expansion of cities and major infrastructure projects lead to changes in land use and river flows. The probability of flooding is expected to increase in the future as a result of these changes in combination with climate change. Hydraulic models can be used to obtain simulated water levels to investigate the risk of flooding and identify areas that might potentially be flooded due to climate change. Since a model is a simplification of the reality it is important to be aware of a model’s uncertainties. A part of this study is therefore aimed to perform a sensitivity analysis to determine which parameter has the largest impact on the model result and has to be treated more careful and accurately. In this study the 1-dimensional flow model Hydrologic Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS) were assed to simulate predicted water levels within the studied river. Topographic data was used to draw cross sections in Geographic Information Systems (GIS) with additional tools of HEC-GeoRAS, in order to get information about the streams geometry. The purpose of doing a sensitivity analysis was attained by investigating changes of the model results when changing different input parameters. This work is based on a reach along Mora river, in Södertälje, Sweden, as a case study. The sensitivity analysis indicate that the number of cross sections has a significant effect when simulating water levels of low flows and that the absolute error of simulated water levels increases as the average spacing between cross sections increases. The second part of the study aims to examine the effects of climate change and how it will affect water levels for the studied river. The results of the study showed that simulated water levels with flows of 100, 200 and 500 years return periods stay within the river channel and do not indicate flooded areas. The results also showed that a backwater effect due to sea level rise would affect the water levels in the stream up to a specific critical point along the studied reach. The lower reach indicated results to contain more uncertain region, where floodplain delineation changed easily as the number of cross section was changed. It is therefore important to identify the areas where uncertainties can be more critical for the results. Because of the uncertainties associated to the model used, it is important to notice that the results of this work correspond particularly to the case study in Mora River.<br>Studien genomförs inom Ostlänken, som är den första delsträckan av en ny höghastighetsjärnväg mellan Järna och Linköping. Bebyggelse och stora infrastrukturprojekt kommer förändra markanvändning och flöden i vattendrag. I följd av dessa förändringar, tillsammans med framtidens förändrade klimat, kommer risken för översvämningar kunna öka. För att undersöka riskerna för översvämningar och kartlägga områden som riskerar att översvämmas är en hydraulisk modell ett verktyg som kan användas. Då en modell endast är en förenkling av verkligheten och påverkas av flera olika parametrar är det viktigt att vara medveten om modellers osäkerheter. För att få modellen att efterlikna verkligheten så bra som möjligt kan det vara bra att veta vilka parametrar som har störst inverkan på modellens resultat och som bör bearbetas mer noggrant. Därmed är en del av studiens syfte att göra en känslighetsanalys för att utreda vilka modellparametrar och indata som påverkar modellresultaten, med fokus på att analysera simulerade vattennivåer. Känslighetsanalysen utförs genom en fallstudie över Moraån, där den endimensionella flödesmodellen HEC-RAS används för att beräkna vattendragets vattennivåer. Den andra delen av studiens syfte är att undersöka om hur framtidens klimatförändringar kommer kunna påverka det studerade området. En effekt av framtidens förändrade klimat är stigande havsnivåer som leder till ökad risk för översvämning vid kustnära områden. Till följd av dämningseffekter kommer de stigande havsnivåerna även ge ökade vattennivåer uppströms vattendragen, och beroende på vattendragens egenskaper och geometri kommer vattendrag längs med kusten att påverkas på olika sätt. För att undersöka riskerna för översvämningar i ett framtida klimat har modeller med olika klimatscenarios byggts upp där stigande havsnivåer kombinerats med flöden av varierande återkomsttider.

Växande städer leder till att naturmark omvandlas till stadsmiljöer. Det skapar mer hårdgjorda ytor och därmed ökade volymer dagvatten som behöver hanteras. Modellering av dagvattennätet används ofta för att bedöma kapaciteten och risk för översvämningar. Avrinningsområdets storlek är en avgörande parameter för att bedöma hur mycket vatten som kommer till en viss ledning. Traditionellt har automatisk bestämning av avrinningsområden gjorts enbart utifrån topografin. I områden med dagvattennät styr däremot ledningarnas sträckning i första hand hur vattnet rinner, och de följer inte nödvändigtvis terrängen. ArcHydro Tools, som är ett tilläggsprogram till ArcMap, har utvecklats för att beräkna topografiska avrinningsområden. Genom att programmera en tilläggsfunktion i Python har processen i ArcHydro Tools anpassats för att kunna ta hänsyn till dagvattennätet. Dagvattennätet approximerades som vattendrag. Tryckledningar och tunnlar tillåter inte något inflöde av vatten. Därför beskrevs dessa som ändpunkter i ledningsnätet, varifrån vattnet inte rann vidare. Funktionen som skapades i det här examensarbetet tillät att vattnet stannade i dessa punkter, till skillnad från i den ursprungliga metoden. Den utgick istället från att vattnet rann till kanten av det undersökta området, vilket i de här fallen skulle ha resulterat i felaktigt avgränsade avrinningsområden. Tilläggsfunktionen anpassades för att användas som övriga funktioner i ArcMap och testades på data över Lidingö stad. Resultatet visade att det var möjligt att utnyttja topografiskt baserade metoder för bestämning av avrinningsområden så att avgränsningen istället skedde med utgångspunkt i dagvattennätet. Det är ett steg mot att effektivisera processen för bestämning av avrinningsområden för användning vid hydrologisk modellering av dagvattennätet. Behovet av manuell bearbetning minskas. Ett försök att i ArcMap implementera en funktion för efterbehandling av avrinningsområden gjordes också. Funktionen letar upp avrinningsområden som bedöms som för små och lägger ihop dem med ett närliggande område. Avrinningsområden som beräknats med den modifierade metoden har senare använts vid modellering av dagvattennätet i Molkom, Värmland.<br>Growing populations result in expanding cities. An increase in the amount of impervious surfaces in the area will follow and thereby generate more storm water. The capacity of the drainage system can be evaluated using hydraulic modelling. The model highly depends on the catchment areas, which will determine the water volume each pipe section receive. Watershed delineation is usually done based on the topography. However, if a storm water drainage system is present, it may route the water in a different direction than the slope indicates. ArcHydro Tools is an extension to ArcMap and is commonly used to delineate catchment areas. The method heavily relies on topography during this process. A function has been developed during the course of this project to allow for the drainage system to be the primary source of information for watershed delineation. This function made sure that outlets in the model were to be evaluated as such, even if they happen to be located in the middle of the area of interest. The water is therefore not necessarily routed to the edge of the elevation model, but can be allowed to stay at the appropriate position. In order to do this, the drainage system was represented as a stream network. The new method was applied to test data supplied by Lidingö city, Stockholm, Sweden, and included elevation data and information about the drainage system. The result implies that it is indeed possible to use the drainage system as a base for delineation of catchment areas. A more efficient method of calculating catchment areas will reduce the required amount of manual processing, thereby saving time and resources. Another function, for finishing up the resulting catchment areas, is proposed but not fully implemented. The whole process was used to delineate catchment areas for Molkom, County of Värmland, Sweden. The resulting watersheds were later successfully used for modelling the storm water drains in the area.

Sveriges markanvändning ser idag annorlunda ut än för 100 år sedan. Det senaste århundradet har våtmarker dikats för att öka mängden odlingsbar areal. I och med utdikning av våtmarker förändrades den kustnära miljön, där många fiskarter har sina lekområden.När en minskning av predatorfisk observerades i Östersjöns kustnära områden i slutet av 1900-talet ansågs att exploatering av fiskens lekområden kunde vara en möjlig orsak för minskningen. För att återskapa naturliga lek- och uppväxtområden diskuteras nu en implementering av naturliga trösklar i diken som avvattnar kustnära våtmarker. I samband med dessa restaureringsarbeten utfärdar man beslutsprocesser tillsammans med bland annat markägare. För att kunna uppskatta och kvantifiera hur närområdet påverkas av en naturlig tröskel behöver effekten av den tilltänkta tröskeln på vattenflöden modelleras.I denna studie har därför en hydraulisk modell utvecklats för att kunna simulera vattenflöden i tre våtmarker som ligger på Öland där implementeringen av naturliga trösklar är tilltänkt: Maren, Hyllekärr och Brokhål. Modellen användes framförallt för att kunna uppskatta hur våtmarkerna översvämmas vid olika vattenföring. Genom ett observerat starkt samband mellan avrinningsområdets yta och vattenföring kunde extrema flödesscenarion simuleras. En metod för att beskriva naturliga trösklars påverkan på uppströms flödesregimer har utvecklats med hydraulisk modellering i HEC-RAS. För att validera modellresultaten uppmättes vattenflöde under vårflod 2017.Modellsimuleringen visade att endast Brokhål visade förväntade resultat, Maren visade förväntade resultat vid högre flöden och Hyllekärr visade orimliga översvämningar. Validering av resultaten visade att höjdmodellen som använts har visat felaktig topografisk information för alla tre våtmarkerna. Avvikelser och felaktigheter i topografi och batymetri har pekats ut som den största bakomliggande felkällan till modellen.Studien visade att naturliga trösklar har ingen, eller extremt liten påverkan på uppströms flödesregimer. Det bör dock poängteras att modellen har kraftiga begränsningar, särskilt höjdmodellens upplösning. Fler försök med modellen samt utveckling av höjdmodellen rekommenderas och resultaten från denna studie bör endast ses som vägledande.<br>In the late 20th century a decrease in coastal predatory fish in the Baltic Sea has been observed. It has been suggested that exploitation of the fish’s spawning habitats, mainly through draining of coastal wetlands, was one reason for the fish decline. To recreate spawn and growth areas, natural thresholds can be installed in trenches draining coastal wetlands. To quantify the effects of a natural threshold on water discharge in the drainage area under various water flow regimes modeling is needed.In this study, a hydraulic model was developed to estimate the effect of changing water discharges of three wetlands when natural thresholds are implemented, i.e. Maren, Hyllekärr and Brokhål, located on northern Öland. The model was run under different water flow regimes. Through an observed strong relation between catchment area and discharge, extreme discharge situations could be simulated. A method for investigating the effects of natural thresholds on upstream flow regimes has been developed with hydraulic modeling in HEC-RAS. To validate the model results, a comparison with empirical data during the spring flood 2017 was made.Model simulations showed that only water discharges in Brokhål behaved as expected, Maren behaved as expected for large flows and results for Hyllekärr were considered not being reliable. Validation showed that the elevation model for topography and bathymetry deviated from reality in all three wetlands. The elevation model has been identified as the single largest source of error in the water discharge model.From the model results, it is concluded that natural thresholds have none, or very minor effects on the upstream water flow regimes. It should however be emphasized that the model has major limitations, in particular the elevation model’s resolution. It is highly recommended to further develop the elevation model before further simulations on water discharges are made. The results from this study should only be considered as a first approximation where more detailed studies are needed to confirm that natural thresholds won’t result in major changes in upstream water flows.

In the past century, hydropower development in Sweden has been facilitated by the lack of appropriate environmental legislation. This exploitation has resulted in the current poor ecological status of most Swedish water bodies affected by hydropower, and in the need for new policies that reflect the 2000 European Water Framework Directive. Thus, the Swedish Agency for Marine and Water management (SwAM), the Swedish Energy Agency (SEA) and Svenska Kraftnät have elaborated a new national plan for the revision of almost all hydropower licenses in the next 20 years, and Vattenkraftens Miljöfond has carried out a pilot project on Ljungan river, to test different working methods for regional collaboration, and to find effective solutions for achieving the greatest possible benefit for the aquatic environment, while ensuring an efficient national hydropower supply. This thesis focuses on the fish habitat rehabilitation of a portion of Ljungan river highly affected by hydropower practices. By combining a 1D/2D hydraulic model, calibrated and validated, with a habitat model that defines the hydraulic preferences of the target fish species, it was possible to run different simulations and to quantify the optimal habitat obtainable in each scenario, following the PHABSIM methodology. The outputs of this analysis were produced in the form of Composite Suitability Index (CSI) maps and Weighted Usable Area (WUA)­discharge curves. The former resulted to be a very useful tool for analyzing the spatial distribution of suitable habitats for certain ecological processes, and for planning in­stream habitat improvement measures, while the latter have been efficiently used to identify and quantify the maximum habitat improvement achievable with the different mitigation scenarios. This approach helped to firstly assess the habitat improvement that would result from removing the weirs located along the river, leading to the conclusion that the removal would be effective only if combined with other morphological changes of the river channel. Additionally, the coupled eco­hydraulic model has been useful for the design of ecological flow scenarios able to achieve different levels of habitat improvement, including scenarios aimed at minimizing energy production losses. The use of the PHABSIM methodology resulted to be very suitable for the scale and scope of the project. However, it also required to limit the iii ecological drivers considered in the analysis and to make some simplistic assumptions about target species behavior, which must always be underlined and acknowledged when using the results in decision­making processes.<br>Under det senaste århundradet har vattenkraftsutbyggnaden i Sverige underlättats av bristen på lämplig miljölagstiftning. Detta utnyttjande har lett till att de flesta svenska vattenförekomster har en dålig ekologisk status och att det behövs en ny politik som återspeglar det europeiska ramdirektivet för vatten från 2000. Således har Havs­ och vattenmyndigheten, Energimyndigheten och Svenska Kraftnät utarbetat en ny nationell plan för översyn av nästan alla vattenkraftslicenser under de kommande 20 åren, och Vattenkraftens Miljöfond har genomfört ett pilotprojekt i Ljungan älv för att testa olika arbetsmetoder för regionalt samarbete och hitta effektiva lösningar för att uppnå största möjliga nytta för vattenmiljön samtidigt som man säkerställer en effektiv nationell vattenkraftförsörjning. Denna avhandling fokuserar på återställandet av fiskhabitatet i en del av Ljungan älven som är starkt påverkad av vattenkraftsutövning. Genom att kombinera en 1D/2D hydraulisk modell, kalibrerad och validerad, med en habitatmodell som definierar målfiskarternas hydrauliska preferenser var det möjligt att göra olika simuleringar och kvantifiera den optimala livsmiljö som kan erhållas i varje scenario, enligt PHABSIM­metodiken. Detta tillvägagångssätt har använts för att först och främst bedöma den förbättring av livsmiljön som skulle bli resultatet av att ta bort de dammar som finns längs älvsträckan, vilket ledde till slutsatsen att avlägsnandet skulle vara effektivt endast om det kombineras med andra morfologiska förändringar av flodfåran. Dessutom har den kopplade ekohydrauliska modellen varit användbar för att utform ekologiska flödesscenarier som kan uppnå olika nivåer av habitatförbättring, inklusive scenarier som syftar till att minimera förlusterna i energiproduktionen.

<p>This report treats a Master Thesis performed at Scania CV AB. The task was to create a computer model of a hydraulic actuator system in the software AVL Hydsim. The system consists of two spring-loaded masses with surrounding hydraulic components. </p><p>The purpose of the model is to study phenomenon and problems in the system, as well as to be a support in the development of the system. It is not supposed to be used to study absolute values in its current form. The reason for this is that the system so far is to unspecified, which requires some approximations. When the system is finished, the model can serve as a good foundation for a more exact model. </p><p>The only measurements used for calibration and validation are measurements of the velocity for the two masses. To be able to refine the model, additional measurements need to be performed in other parts of the system, in order to allow calibration in more than one place. </p><p>The simulation results show that the model works with consideration to the above mentioned conditions. It also works as a proof of that the software can be used for these types of applications.</p>

I Sverige finns i dagsläget närmare 10 000 dammar i våra vattendrag. Dammar som har varit en viktig del i den svenska historien men som nu utgör ett hot mot att uppsatta miljömål nås. Dammarna fragmenterar effektivt vattendragen då de utgör vandringshinder för fisk och andra vattenlevande organismer.  På senare tid har problemen som dessa dammar skapat blivit högre prioriterat av myndigheter och beslutsfattare. För att uppnå EU:s miljökvalitetsnormer krävs åtgärder vid i stort sett samtliga av Sveriges dammar. Vid vissa av dessa får naturen kompromissa och fiskvägar av olika slag tas i anspråk. Total utrivning av dammar är i Sverige fortfarande en ovanlig åtgärd men som börjar få spridning. Utrivning har visat sig vara det mest ekonomiska alternativet samtidigt som det bästa för miljön då det återställer inte bara konnektiviteten utan även vattendragets naturliga geomorfologiska processer och flödesdynamik.  I denna studie har konsekvenserna av en avsänkning av Dragby kvarndamm i Björklingeån undersökts. Studien har genomförts genom att sammanväga data från biotopkartering, elfiske samt en hydraulisk modellering i HEC-RAS. Den hydrauliska modelleringen visade hur flödesförhållanden och fallhöjd kommer fördela sig vid en potentiell avsänkning av Dragby kvarndamm. Tillsammans med övriga undersökningar kunde en sammanvävd bild av konsekvenserna av en avsänkning formas. Vid en avsänkning kommer vattenytan sänkas med 1-1,7 m och inga nya strömsträckor kommer att bildas. Trots detta tyder elfisket och biotopkarteringen på att en avsänkning kommer att gynna arter som till exempel lake. En avsänkning kan därav bidra till ökad ekologisk status i Björklingeån.<br>Sweden is a country revolved around different types of water. With a coastline stretching around a big part of the country. The Baltic Sea which is fed with so much fresh water that it classifies as a brackish sea. The fresh water from Sweden originates from almost 100 000 lakes and nearly 30 000 rivers and streams. However, these different waterways are heavily impacted by approximately 10 000 artificial dams. Dams that for example block fish from migrating to their spawning grounds.  In the last couple of years, the problems revolving around dams have been put higher up on the agenda of politicians and authorities. Significant efforts need to be made to be able to reach the goals of the European Water Framework Directive. Those efforts include building different kinds of fish passage solutions around dams, but also removing dams that no longer have a purpose. Dam removal is often the most cost-effective solution and at the same time the one with most ecological benefits.    In this study, the consequences of a removal of the Dragby mill dam have been investigated. The study have been done by collecting and combining data from habitat assessment, electrofishing and hydraulic modeling in HEC-RAS. The hydraulic modelling showed that the water level upstream of the dam will decrease with approximately 1-1.5 m if the dam is removed.  Simulated water velocities indicate that no rapids and stream habitat suitable for trout will immerse if the dam is to be removed. Nonetheless, the combined information suggests that a dam removal would most likely benefit other species such as the threatened burbot. Therefore, a removal of Dragby mill dam could result in a ecological boost for river Björklingeån.

<p>When models are used to describe physical phenomenon during development or modification of a technical system, it is often possible to reduce both the time needed and the overall development cost. With the use of models it is also possible to investigate the potential of the selected solution, without the need for any expensive details and testrigs. In many cases it is also not possible to test all the aspects regarding the functionality that are desired from the system, without using the complete and final product.</p><p>In this case a model based approach has been used to optimize the different parameters in the new snubbing mechanism for the Nose Landing Gear Retract Actuator on the JAS39 Gripen.</p><p>During the simulations, upper and lower boundaries were calculated for the length of the spring and the diameter for the restrictor. The governing constraints were given by the requirements for the retraction time during cold conditions and that the amplitude of the alternating loads in the uplock mechanism were brought to an acceptable level.</p><p>The most promising results from the simulations were then used in a limited number of trials in the hydraulic rig to verify that the configurations comply with the requirements.</p><p>The final parameters for the snubbing mechanism were chosen to 35±1mm for the spring and 0.4-0.5 mm diameter for the restrictor.</p>

Modeling and simulation is growing ever more important in the development of new products. This thesis describes the use of Hopsan for hydraulic modeling and its use in conjunction with Simulink with the intent of using the model in a hardware-in-the-loop setup. A sensor layer has been created in Simulink to emulate all the internal sensors in a modern forklift. The details of using legacy C-code instead of a hardware MCU for a fully simulated environment, software-in-the-loop has been outlined. There are two major routes one can follow implementing software-in-the-loop, exporting the C-functions to CAPL via a export layer or creating an s-function in Simulink. Of the two the export layer method is the most promising since it is easier handling different execution times in CAPL than in Simulink.

Intense but short-term cloudbursts may cause severe flooding in urban areas. Such short-term cloudbursts mostly are of convective character, where the rain intensity may vary considerably within relatively small areas. Using uniform design rains where maximum intensity is assumed over the whole catchment is common practice in Sweden, though. This risks overestimating the hydraulic responses, and hence lead to overdimensioning of stormwater systems. The objective of this study was to determine how the hydraulic response to cloudbursts is affected by the spatial variation of the rain in relation to the catchment size, aiming to enable improved cloudburst mapping in Sweden. Initially, the spatial variation of heavy rains in Sweden was investigated by studying radar data provided by SMHI. The distribution of rainfall accumulated over two hours from heavy raincells was investigated, based on the assumption that the intensity of convective raincells can be approximated as spatially Gaussian distributed. Based on the results, three Gaussian test rains, whose spatial variation was deemed a representative selection of the radar study, were created. In order to investigate how the hydraulic peak responses differed between the Gaussian test rains and uniform reference rains, both test and reference rains were modeled in MIKE21 Flow model. The modelling was performed on an idealised urban model fitted to Swedish urban conditions, consisting of four nested square catchments of different sizes. The investigated hydraulic peak responses were maximum outflow, proportion flooded area and average maximum water depth. In comparison with spatially varied Gaussian rains centered at the outlets, the uniform design rain with maximum rain volume overestimated the peak hydraulic response with 1-8%, independent of catchment size. Uniform design rains scaled with an area reduction factor (ARF), which is averaging the rainfall of the Gaussian rain over the catchment, instead underestimated the peak response, in comparison with the Gaussian rains. The underestimation of ARF-rains increased heavily with catchment size, from less than 5 % for a catchment area of 4 km2 to 13 - 69 % for a catchment area of 36 km2. The conclusion can be drawn that catchment size ceases to affect the hydraulic peak response when the time it takes for the whole catchment to contribute to the peak response exceeds the time it takes for the peak to be reached. How much the rain varies over the area which is able to contribute to the peak response during the rain event, can be assumed to decide how much a design rain without ARF overestimates the peak responses. If the catchment exceeds this size, an ARF-scaled rain will underestimate the peak responses. This underestimation is amplified with larger catchments. The strong pointiness of the CDS-hyetograph used in the study risks underestimating the differences in hydraulic peak responses between the test rains and a uniform rain without ARF, while the difference between test rains and uniform rains with ARF risks being overestimated.<br>Intensiva men kortvariga skyfall kan orsaka omfattande översvämningsproblematik i urbana områden. Trots att sådana kortvariga skyfall oftast är av konvektiv karaktär, där regnintensiteten kan variera avsevärt inom relativt små områden, används idag uniforma designregn där maxintensitet antas över hela avrinningsområdet. Detta riskerar att leda till en överskattning av hydrauliska responser, och följaktligen överdimensionering av dagvattensystem. Denna studie syftar till att utreda hur den hydrauliska responsen av skyfall påverkas av regnets spatiala variation, i relation till avrinningsområdets storlek. Ytterst handlar det om att möjliggöra förbättrad skyfallskartering i Sverige. Initialt undersöktes den spatiala variationen hos kraftiga regn i Sverige, genom en studie av radardata tillhandahållen av SMHI. Utbredningen av regnmängd ackumulerad över två timmar från kraftiga regnceller undersöktes utifrån antagandet att intensiteten hos konvektiva regnceller kan approximeras som spatialt gaussfördelad. Baserat på resultatet skapades tre gaussfördelade testregn vars spatiala variation ansågs utgöra ett representativt urval från radarstudien. För att undersöka hur de hydrauliska responserna skiljer sig åt mellan de gaussfördelade testregnen och uniforma referensregn, modellerades såväl test- som referensregn i MIKE 21 Flow model. Modelleringen utfördes på en idealiserad stadsmodell anpassad efter svenska urbana förhållanden, bestående av fyra nästlade kvadratiska avrinningsområden av olika storlekar. De hydrauliska responser som undersöktes var maximalt utflöde, maximal andel översvämmad yta samt medelvärdesbildat maximalvattendjup, alltså toppresponser. Jämfört med spatialt varierade gaussregn centrerade kring utloppen överskattade ett uniformt designregn med testregnens maximala volym de hydrauliska toppresponserna med 1-8 %, oberoende av avrinningsområdets storlek. Uniforma designregn skalade med area reduction factor (ARF), vilken medelvärdesbildar gaussregnets nederbörd över avrinningsområdet, underskattade istället toppresponsen jämfört med gaussregnen. ARF-regnets underskattning ökade kraftigt med avrinningsområdets storlek, från mindre än 5 % för ett avrinningsområde på 4 km2, till 13 - 69 % för ett avrinningsområde på 36 km2. Slutsatsen kan dras att avrinningsområdets storlek upphör att påverka den hydrauliska toppresponsen, då tiden det tar för hela avrinningsområdet att samverka till toppresponsen överstiger tiden till denna respons. Hur mycket regnet varierar över det område som under regnhändelsen hinner samverka till toppresponsen, kan antas avgöra hur mycket ett designregn utan ARF överskattar toppresponserna. Överstiger avrinningsområdet denna storlek kommer ett ARF-regn att underskatta toppresponserna, och underskattningen förstärks med ökande avrinningsområdesstorlek. Den kraftiga temporala toppigheten hos den CDS-hyetograf som användes i studien riskerar att underskatta skillnaderna i hydraulisk topprespons mellan testregnen och ett uniformt regn utan ARF, medan skillnaden mellan testregn och uniforma regn med ARF istället riskerar att överskattas.

<p>Storm water is defined as runoff from precipitation such as rain or snow. It is collected in sewage disposal systems and since it mainly originates from urban areas it can contain high levels of heavy metals, nutrients and oil etc. Polluted storm water is currently treated by different methods such as wet ponds, constructed wetlands and filter strips. This study investigates these methods, which in earlier studies have shown to give varying results regarding their treatment efficiency.</p><p>This thesis has been written on commission of SWECO VIAK and was aimed at studying those parameters that may affect the treatment efficiency of nutrients and heavy metals in storm water treatment facilities (STF:s). Through literature studies the dominating treatment processes in ponds and wetlands were examined. The flow pattern was then simulated in four different storm water ponds, of varying shape and size, by using a physically based computer model. The residence time distribution for each pond could then be calculated as well as the hydraulic efficiency, which is a measure on how well the inflowing water is spread throughout a pond. Finally a multiple regression analysis was performed. This analysis examined how the reduction of lead, copper, zinc and cadmium depends on the following factors: the specific pond area, the variance of the residence time distribution, the hydraulic efficiency and the concentration of incoming metals and suspended solids. The specific pond area is a factor which is defined as the pond area divided by the reduced run off area.</p><p>The results from the multiple regression analysis indicate that an increasing content of inflowing suspended solids leads to a better treatment efficiency regarding lead and copper. The specific area showed to have some effect on the treatment efficiency, but this effect was less than that of the content of inflowing suspended solids. The reduction of cadmium depended mainly on the specific area and the incoming concentration of cadmium. An increasing reduction of zinc could to some extent be explained by an increasing specific area.</p><p>The results from this analysis and earlier studies are emphasizing the fact that adsorption to particles and sediment is one of the main processes for a good separation of heavy metals from storm water. Longer measurements series from additional treatment facilities are needed to build a statistical model which, in the future, can be used to predict the treatment efficiency of storm water ponds.</p><br><p>Dagvatten är regn- och smältvatten som samlas upp i avloppssystem. Då detta vatten huvudsakligen härstammar från urban bebyggelse så kan det innehålla höga halter tungmetaller, närsalter och olja med mera. Idag behandlas förorenat dagvatten bland annat genom nyttjande av dammar, våtmarker och översilningsytor. Dessa behandlingsalternativ har dock visat sig ge varierande resultat med avseende på dess reningseffektivitet.</p><p>Detta arbete har utförts på uppdrag av konsultföretaget SWECO VIAK och syftade till att studera vilka parametrar som påverkar reningseffekten av närsalter och tungmetaller i dagvattendammar. Genom litteraturstudier undersöktes de dominerande reningsprocesserna i dammar och våtmarker. Därefter modellerades strömningen i 4 dammar med varierande form och storlek. Vid detta arbete erhölls en fördelning av uppehållstiden hos vattnet för respektive damm samt ett värde på den hydrauliska effektiviteten, vilken är ett mått på hur väl det inströmmande vattnet sprids ut i dammen. Slutligen utfördes en multipel regressionsanalys.</p><p>Vid denna analys undersöktes hur reningen av bly, koppar, zink och kadmium beror av den specifika dammarean, variansen hos vattnets uppehållstidsfördelning, den hydrauliska effektiviteten samt inkommande metall- och TSS-koncentration (suspenderat material). Den specifika dammarean är en faktor vilken defineras som kvoten mellan dammens area och dess reducerade avrinningsområde.</p><p>Resultaten från den multipla regressionen tyder på att en ökad inkommande halt av suspenderat material till dammen har störst betydelse för en förbättrad avskiljning av bly och koppar. Även den specifika arean och metallkoncentrationen i inflödet visade sig ha en viss, men något mindre, betydelse. Reduktionen av kadmium berodde däremot till störst del av den specifika arean och inkommande kadmiumkoncentration. En ökad reduktion av zink förklarades till viss del av en ökad specifik area. Resultatet att halten av suspenderat material i hög grad avgör reningen samt tidigare studier understryker det faktum att adsorption till partiklar och sediment verkar vara en av de viktigaste processerna för en god avskiljning av tungmetaller. Längre mätserier från fler dagvattendammar krävs dock för att i framtiden ta fram en statistisk modell vilken skulle kunna användas till att prediktera reningseffekten.</p>

Hydrauliska högtryckskopplingar av typen FEM ½” studeras med avsikten att fastställa en effektiv beräkningsmetodik som kan användas till att prediktera kopplingarnas hållfasthet. Metodiken utgörs av finita element analyser (FEA), och valideras av experimentella trycktester utförda på kopplingstypen FEM ½”. Genom FEA kan kopplingarnas hållfasthetsbeteende och maximala belastningskapacitet studeras virtuellt, vilket minskar behovet av experimentella tester och medför potential för optimering av produkterna. Arbetet utförs på Parker Hannifin AB i Skövde. Experimentella tester utförs på 20 stycken kopplingspar av typen FEM ½” för att utöka förståelsen av kopplingarnas beteende under brottsförloppet och för att prediktera trycket som medför haveri. Testernas genomförande och struktur baseras på metodiken Design of Experiments (DOE). Kritiska komponenter identifieras utifrån experimentets resultat, vilka sedan studeras närmare via FEA. Analyserna valideras utifrån standarder som kopplingarna ska efterfölja, och mätdata insamlad under de experimentella testerna. Från de experimentella testerna är det komponenterna: kulhållaren, styrningen och nippelhuset som upptar belastning i störst utsträckning. Vid haveri framgår två brottmoder som vanliga, att kulhållaren slits isär samt att styrningen brister, båda fallen uppkommer vid approximativt samma tryck. FE-analyserna för styrningen och kulhållaren visar god överensstämmelse med experimentella resultat. Deformationerna skiljer sig dock mellan analyserna och de experimentella testerna, var nippelhusets analyser uppvisar störst avvikelser. FE-modellerna uppvisar god potential för att prediktera samt utvärdera kopplingarnas mekaniska beteende under tryckbelastning. Analyserna är dock helt beroende av ingående data, var saknaden av en verklig materialmodell medför avvikelser från experimentella resultat. Förhållandet framgår tydligt av nippelhuset, vars relaterade härdningsegenskaper saknas.<br>Hydraulic FEM ½" high pressure couplings are studied with the purpose of establishing an effective methodology that can be used to predict the strength of the couplings. The methodology consists of finite element analyzes (FEA) and is validated by experimental pressure tests, performed on the FEM ½” couplings pairs.  Using FEA, the couplings solid mechanical behavior and maximum load ability can be viewed virtual, reducing the need for experimental tests and gives the potential for optimized products. The work is performed at Parker Hannifin AB in Skovde. Experimental tests are performed on 20 FEM ½” couplings pairs, to understand the solid mechanical behavior of the couplings until failure occurs, and to predict the maximum pressure that can be applied. The experimental structure and performance is based on the method Design of Experiments (DOE). Critical components are identified based on the results from the experimental tests, which are then studied more closely through FEA. The analysis are validated based on the applied material model, and data collected during the experimental tests. From the experimental tests it is shown that the components: ball cage, guide and plug housing are the components in which failure occur. In case of failure, two failure modes appear as common, that the ball cage is worn apart and that the guide burst, both types of failure modes occur at a similar pressure. The analysis for the guide and ball cage corresponds with the experimental outcomes. Differences occurs however when looked at the deformations, in which the plug housing shows the largest deviation when compared to the experimental results. The usage of FE-models appears to be appropriate for predicting and evaluating the mechanical strengths of the couplings during pressure loads. The analysis are however entirely dependent on the input data, where an incorrect material model generates incorrect results. The relationship is shown for the plug housing, which lack the mechanical properties related to curing processes.

This is a master thesis from Linköpings University with an emphasis on mobile working hydraulic systems. This thesis was conducted at and in collaboration with Väderstad AB with the premise to make it easier for smaller tractor’s and tractor’s with small hydraulic pumps installed to drive bigger and more advanced planters. The seed machine Spirit and the precision planter Tempo have been studied with focus on the fertilizer fan and augers. The machines are dragged behind a tractor and a rehydraulically powered from the tractor’s built in hydraulic pump. The project covers a study of concepts with the aim to expand the hydraulic capacity by installing a pump which is driven by the tractor’s power take-off. The goal was to present different solutions for how the concepts could be designed. The different concepts were compared and evaluated from a performance, energy efficiency and economic perspective. The purpose of this concept study was to present a solution which through further development can be suggested as an addonoption for customers with smaller tractors. This thesis contains a theorysection where mobile hydraulic systems, tractor’s and the above-named seed machine and planter are treated. The concepts are based on the theory and a method for generating and creating concepts is described. All concepts are studied in the simulation software Hopsan. Reference systems based on the current design of the planters were modelled in Hopsan together with disturbances. The models were validated through different experimental tests and were later used to evaluate the concepts. Through the concept study eleven different concepts had to undergo the tests in order to see how they deal with disturbances and how well they can achieve the goals. The ability to obtain a predetermined rotational speed for the fan and to do it with high efficiency at a low cost was considered as essential performance for this project. The concepts with closed-loop control proved to be the best from a performance perspective. Systems with pumps with variable displacement had the highest efficiency and the concepts with fixed displacement pumps are the most inexpensive alternatives. As a result of a display of variation of performance in different areas a model where the customers themselves can choose which parameters are important was made. The model, together with the input from the customers, can then present the concept which is the most suitable for the task.<br>Detta är ett examensarbete på masternivå vid Linköpings universitet med inriktning mot mobila hydraulsystem. Arbetet utfördes i samarbete med Väderstad AB med utgångspunkten att försöka göra det lättare för traktorer med liten installerad hydrauleffekt att driva större och mer krävande såmaskiner. Väderstads såmaskin Spirit och precisionssåmaskin Tempo studerades med fokus på gödningsfläkt och tillhörande omrörningsskruvar. Maskinerna kopplas baktill på en traktor och drivs hydrauliskt av traktorns inbyggda hydraulpump. Arbetet behandlar en konceptstudie för att utöka traktorns hydrauliska kapacitet genom att installera ett externt pumpsystem som drivs av traktorns kraftuttagsaxel. Målet var att presentera olika konceptlösningar på det externa pumpsystemet för att sedan jämföra och utvärdera dem för att komma fram till det alternativ som står sig bäst ur ett prestandamässigt, energieffektivt och ekonomiskt perspektiv. Syftet var att de framtagna koncepten ska kunna vidareutvecklas till förslag som tillval till kunder vid inköp av ovan nämnda såmaskiner. Arbetet innefattar en förstudie där teori om såmaskiner och traktorer behandlas, en konceptgenereringsfas och simuleringar i simuleringsverktyget Hopsan. Referensmodeller för såmaskinerna modellerades tillsammans med olika störningar. Modellerna validerades genom tester och användes för att utvärdera de framtagna koncepten. Totalt genererades elva koncept som fick genomgå tester för att se vilka som hanterar störningar bäst och uppnår förutbestämda mål. Konceptens förmåga att hålla ett bestämt varvtal, hålla ner kostnaden och samtidigt ha en god verkningsgrad är parametrarna som ansågs vara väsentliga i detta projekt. De koncept med återkopplade system visade sig ha bäst prestanda och hade lättast att hålla det bestämda varvtalet. System med pumpar med variabelt deplacement hade den högsta verkningsgraden och de enklare koncepten med pumpar med konstant deplacement är de mest kostnadseffektiva alternativen. I och med att de elva koncepten uppvisade varierande prestanda för olika förutsättningar konstruerades en viktningsmodell där kunden själv får gradera hur viktiga hen tycker egenskaperna är och således erhålla den konceptlösning som lämpar sig bäst för uppgiften.

En växande global befolkning och stor efterfrågan på grödor driver den teknologiska utvecklingen framåt inom det moderna lantbruket. I sin utveckling av nya styr- och reglerfunktioner för frontlastare behövde Ålö AB en pålitlig och effektiv plantmodell av deras frontlastare Quicke Q5M. Plantmodellen skulle inkludera det tillhörande mekaniska och hydrauliska systemet och kunna rendera simulering och 3D-animering i realtid. En automatisk nedställningsfunktion för material skulle också utvecklas för att automatisera den vanligt förekommande sysslan att ställa ned material från en upphöjd position. En plantmodell för Quicke Q5M med ett lastkännande hydraulsystem utvecklades i MATLAB Simulink med Simscape Multibody och Simscape Fluids. Prestandan av den simulerade plantmodellen utvärderades. Plantmodellen visade grundläggande överensstämmelse när den jämfördes med sensordata från en frontlastare i verkligheten. En reglerfunktion för automatisk nedställning av material utvecklades i Simulink. En algoritm för att detektera kollision med mark konstruerades genom att analysera sensordata från en frontlastare i verkligheten som ställt ned material på marken. För att detektera materialets kontakt med mark utfördes hastighets- och accelerationsestimeringar på sensordata från vinkelgivare och trycksensorer. Vid kontakt med mark avslutades nedställningsrörelsen automatiskt. Prestandan och noggrannheten av reglersystemet under olika scenarion analyserades och diskuterades. Trots att simuleringar av plantmodellen och den föreslagna nedställningsfunktionen såg realistiska ut var det svårt att kvantifiera överensstämmelsen mellan plantmodell och frontlastare då inga utförligare fysiska tester hanns med. Framtida utveckling av plantmodell och nedställningsfunktion rekommenderas därför att börja med ett implementeringstest av reglerfunktionen i en traktor i verkligheten. Det skulle ge ett mått på hur pass bra plantmodellen representerar frontlastaren samt möjliggöra utvärdering och vidare justering av reglerfunktionens parametrar i en verklig fysisk miljö.<br>A growing global population and large demands for crops worldwide is driving agricultural technological advances forward. In developing new automatic control functions for front end loader applications, Ålö AB needed a reliable and effective plant model of their front end loader Quicke Q5M. The plant model should include the associated mechanical and hydraulic system and be capable of rendering simulation and 3D animation in real time. An automated put down control function would also be of benefit for farming operators, speeding up the commonly performed farming task of putting down material from an elevated position. A plant model for the Quicke Q5M with a Load Sensing hydraulic system was developed in MATLAB Simulink with Simscape Multibody and Simscape Fluids. The performance of the simulated plant model was evaluated. The plant model showed some consistent results when compared to sensor data logs from a real-world front end loader. An automatic put down control function for material was also developed and tested in Simulink. A collision detection algorithm was constructed by analyzing sensor data logs from a real-world tractor putting down material on the ground. Velocity and acceleration estimations were made from angular position and pressure sensors to detect the contact between material and ground. The control function automatically stopped the lowering movement when contact was detected. The performance and accuracy of the control system under different scenarios were analyzed and discussed. Although the simulations of the plant model and proposed control function seemed realistic, the consistency of the plant model was hard to quantify since there was no time left for any thourough physical tests. It is recommended that future development of both the plant model and control system begin with an implementation test of the control system in a real-world tractor. This would help determine how accurately the plant model represents the front end loader. It would also allow evaluation and further tuning of the control function in a real physical environment.

Flooding is of great concern world-wide, causing damage to infrastructure, property and loss of life. Low-income countries, in particular, can be negatively affected by flood events due to their inherent vulnerabilities. Moreover, data to perform studies for flood risk management in low-income regions are often scarce or lacking sufficient quality. This thesis proposes new methodologies and explores the use of unconventional sources of information in flood hazard assessment in areas where the quantity or sufficient quality of traditional hydrometrical data are lacking.  One method was developed to account for errors in spatially averaged rainfall, from a sparse rain-gauge network, used as input to a rainfall-runoff model. A spatially-averaged and event-dependent rainfall depth multiplier led to improvements of the hydrographs at calibration. And by using a distribution of the multiplier, identified from previous events in the catchment, improvement in predictions could also be obtained. A second method explored the possibility of reproducing an unmeasured extreme flood event using a combination of models, post-event data, precipitation and an uncertainty-analysis framework. This combination allowed the identification of likelihood-associated parameter sets from which the flood hazard map for the extreme event could be obtained. A third and fourth study made at the regional scale explored the value of catchment similarities, and the effects of climate on the hydrological response of catchments. Flood frequency curves were estimated for 36 basins, assumed ungauged, using regional information of short flow records, and local information about the frequency of the storm. In the second regional study, hydro-climatic information provided great value to constrain predictions of series of daily flow from a hydrological model. Previously described methods, used in combination with unconventional information within an uncertainty analysis, proven to be useful for flood hazard assessment at basins with data limitations. The explored data included: post-event measurements of an extreme flood event, hydro-climate regional information and local precipitation data. The methods presented in this thesis are expected to support development of hydrological studies underpinning flood-risk reduction in data-poor areas.<br>Extremt höga vattenflöden ställer till stora problem i hela världen. De skadar infrastruktur och egendom och orsakar död. Framför allt kan låg- och medelinkomstländer vara väldigt sårbara för extrema flöden. I dessa länder saknas dessutom ofta data som behövs för att kunna bedöma översvämningsrisker, eller så finns bara data av dålig kvalitet. Denna avhandling föreslår nya metoder som använder okonventionella informationskällor vid bedömning av översvämningsrisker i områden där traditionella hydrologiska data saknas eller har otillräcklig kvalitet. En metod utvecklades för att ta hänsyn till fel i rumslig medelnederbörd beräknad från ett glest nät av nederbördsmätare att användas som indata i en nederbörds-avrinningsmodell. Användning av en multiplikator för medelvärdesbildad nederbörd, i tid och rum, för enskilda högflödestillfällen ledde till förbättrad modellkalibrering. Genom att använda multiplikatorfördelningar, identifierade från tidigare högflödestillfällen i avrinningsområdet, kunde också prognoser förbättras. En andra metod använde sig av möjligheten att reproducera ett extremt högflöde inom ramen för en osäkerhetsanalys med hjälp av en kombination av modeller, nederbördsdata och data som uppmätts i efterhand. Denna kombination gjorde det möjligt att identifiera parametervärdesuppsättningar med hophörande sannolikheter ur vilka det gick att erhålla en översvämningskarta för det höga flödet. En tredje och fjärde studie i regional skala utforskade värdet av likheter mellan avrinningsområden och hur områdenas hydrologiska gensvar beror av klimatet. Kurvan för kumulativa högflödesfrekvenser (flood frequency curve, FFC) kunde skattas med hjälp av lokal nederbördsinformation och regional information om korta tidsserier av vattenföring från 36 avrinningsområden som antogs sakna vattenföringsdata. I den andra regionala studien visade sig hydroklimatisk information av värde för att avgränsa godtagbara prognoser för daglig vattenföring från en hydrologisk modell. Tidigare beskrivna metoder, använda tillsammans med okonventionell information inom ramen för en osäkerhetsanalys, visade sig vara användbara för att bedöma översvämningsrisker i avrinningsområden med databegränsningar. Bland utforskade data fanns: mätningar i efterhand av ett extremt högflöde, hydroklimatisk regional information och lokala nederbördsmätningar. Metoderna i denna avhandling förväntas kunna stödja utvecklingen av hydrologiska studier av höga flöden och översvämningar i områden med bristande datatillgång.<br>Las inundaciones ocasionan daños a la infraestructura, propiedad y pérdida de vidas a nivel mundial. Los países en desarrollo son los más vulnerables a inundaciones, la calidad y cantidad de datos hidro-climatológicos disponibles en los mismos dificulta el desarrollo de estudios para la evaluación de riesgo a esta amenaza. Esta tesis propone métodos en la que se hace uso de fuentes de información no-convencionales para la evaluación de riesgo por inundación en regiones con datos escasos o limitados. Un método considera el error asociado a la precipitación promedio sobre cuencas en modelos lluvia-escorrentía como un factor multiplicador del histograma del evento. El uso de la precipitación promedio junto con una distribución probabilística del factor multiplicador como datos de entrada a un modelo de lluvia-escorrentía mejoraron los hidrogramas durante los periodos de calibración y predicción. Un segundo método exploró la posibilidad de reproducir un evento extremo de inundación usando una combinación de modelos hidrológicos e hidráulico, un análisis de incertidumbre, datos hidrométricos recopilados después del evento y datos de precipitación registrados durante-el-evento. Dicha combinación permitió la identificación de los parámetros de los modelos y la elaboración un mapa de amenaza por inundaciones para dicho evento. Adicionalmente, se estimaron curvas de frecuencia de inundaciones para 36 cuencas, asumidas no aforadas, mediante un método de regionalización que usa registros de caudal de corta duración disponibles en la región. Dichas curvas fueron extendidas haciendo uso de información local sobre la frecuencia de las tormentas. Se encontró que la información hidro-climatológica tiene un gran valor para reducir el rango de incertidumbre de las simulaciones de caudal diaria de un modelo hidrológico. Los métodos anteriores se usaron en combinación con información no-convencional dentro de un análisis de incertidumbre y han probado su utilidad para la evaluación de riesgo por inundaciones en cuencas con registros escasos o limitados. Los datos utilizados en esta tesis incluyen datos hidrométricos recopilados pasado el evento, registros hidro-climatológicos regionales y precipitación local. Se espera que los métodos presentados aquí contribuyan al desarrollo de estudios hidrológicos importantes para la reducción del riesgo por inundaciones en regiones con déficit de registros hidro-climatológicos.