Betydelse av höjdmodellers kvalitet vid endimensionell översvämningsmodellering

Just nu pågår runt om i Sverige och övriga världen omfattande karteringar för översvämningsrisker. Inte minst på grund av EUs översvämningsdirektiv där det har fastslagits att preliminära riskbedömningar ska ha utförts senast 2011, och för konstaterade riskområden ska riskkartor och riskhanteringsplaner ha producerats senast 2013 respektive 2015. I Sverige har nästan samtliga större vattendrag redan karterats översiktligt, men flera studier har visat att de producerade kartorna är alltför osäkra för att kunna fungera som underlag i många planeringssituationer. Därför måste nytt material tas fram samtidigt som det behövs riktvärden, baserade på kvaliteten av underliggande data, på hur osäkra översvämningskarteringarna är. Denna studie utgör andra delen i ett större projekt ”Kvalitetsbeskrivning av geografisk information för översvämningsmodellering” där det övergripande syftet är att bidra till förståelsen för vilka osäkerheter som finns i samband med översvämningsmodellering. Målet med detta delprojekt är att undersöka hur vattennivåer och översvämningsutbredning förändras vid: stegvis degenerering av höjddata, introduktion av systematiska fel i höjdmodellen, samt olika friktionsvärden på vattendragets botten respektive omgivande mark. Som fallstudie har, liksom i ett tidigare Kris-GIS®-projekt, Eskilstunaån använts. Två områden med olika terrängtyper har undersökts, ett relativt flackt område och ett relativt kuperat område med branta sluttningar ned mot vattendraget, med avsikt att därigenom kunna se skillnader i resulterande översvämning med avseende på terrängens karaktär. Terrängen representerades av miljontals från helikopter laserskannade punkter och vattendragets botten representerades av ekolodade punkter. Vattenflödet simulerades som stationär strömning av storleken 198 m3/s, vilket är SMHIs uppskattning av det högsta beräknade flödet. Som modelleringsverktyg har den endimensionella hydrauliska programvaran HEC-RAS använts och för datapreparering och geografiska analyser har ArcView GIS använts. Följande parametrar undersöktes för att få ett mått på osäkerheten vid försämrade höjddata respektive förändrad markfriktion: vattendragets vattenstånd, bredd, tvärsnittsarea samt översvämningsutbredning. För ökad grad av degenerering av höjddata visade resultaten att vattenstånden endast marginellt ändras medan bredder, tvärsnittsareor och utbredning ändras mer markant. Förutom osäkerhet på grund av degenerering av höjddata (till exempel från referensmodellens 0,78 m cellstorlek till 2-3 m cellstorlek) påverkar av samma storleksordning även osäkerhet i friktionsuppskattning (Mannings n ± 0,01) och inkludering av små systematiska fel (upp till ca 0,1 m i höjdled). Dessutom visade resultaten att osäkerheten skiljer sig markant beroende på hur mycket omgivande mark sluttar mot vattendraget. För planeringsändamål med höga krav rekommenderas höjddata med upplösning upp till 1 m cellstorlek, för allmän detaljplanering upp till 4 m cellstorlek och för översiktlig planering upp till 10-25 m cellstorlek. Vid flacka strandsluttningar bör cellstorleken vara ännu mindre