Uppföljning av de svenska riktlinjerna för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar

Abstract

De svenska riktlinjerna för bestämning av dimensionerande flöden (Klass I-flöden) för dammanläggningar publicerades första gången för snart 30 år sedan (Flödeskommittén, 1990). SMHI har på uppdrag av Svenska kraftnät undersökt om de parametrar som används för flödesbestämningarna har förändrats över tiden. Riktlinjerna föreskriver att simuleringar med en hydrologisk modell ska användas för beräkningarna, och ett antal parametrar anges för dessa beräkningar. En uppdelning av Sverige i fem regioner gjordes och parametrarna avser ett snötäcke med 30 års återkomsttid en dimensionerande nederbördsekvens över 14 dygn och 1000 km2 korrektioner av denna nederbördssekvens med avseende på avrinningsområdets storlek korrektioner av nederbördssekvensen med avseende på årstid extrem vind Dessutom framhålls tillämpningen i ett klimat i förändring i den senaste upplagan (Svensk Energi m.fl. 2015). För att undersöka om de parametrar som används för flödesbestämningen har förändrats över tiden, och därmed behöver justeras, har analyser gjorts av huruvida det går att se någon trend i nederbörd, snötäcke och extrem vind sedan de första riktlinjerna skrevs. Förutom detta har även analyser gjorts av de högsta årliga flöden som uppmätts vid vattenföringsstationer i Sverige för att undersöka om det finns någon trend i dessa data. En första uppföljning gjordes för 10 år sedan (Berström, m.fl., 2008) och föreliggande rapport är en uppdatering med tillgång till längre mätserier både efter 2008 och bakåt i tiden. Långa serier med mätdata från ett urval av SMHI:s klimatstationer och hydrologiska stationer har använts i analyserna och resultatet av uppföljningen sammanfattas nedan. Utvärdering av den dimensionerande nederbördssekvensen har gjorts dels genom att analysera tillfällen med nederbörd större än 90 mm över 1000 km2 under såväl 24 timmar som två dygn för perioden från c:a 1930 till 2018, och dels av den totala nederbördssumman under en 14-dygnsperiod 1961-2018. Även den högsta stationsnederbörd som varje år uppmätts (punktnederbörd) har analyserats för perioden 1945-2018. Ingen av dessa analyser uppvisar en trend över de analyserade perioderna. Detta står i kontrast mot det resultat som framkom i den uppföljningen 2008, då man konstaterade en trend mot ökande punktnederbörd för perioden 1961-2007. För att undersöka om det finns anledning att justera arealkorrektionen av nederbördssekvensen har såväl den stationsvisa dygnsnederbörden som den ackumulerade 14-dygnsnederbörden över olika stora arealer analyserats. De årliga variationerna är likartade över tid och över landet, och ingen trend kan ses. Anpassningen av de nu analyserade värdena för den ackumulerade 14-dygns nederbörden över 100, 1000 respektive 10 000 km2 ger något olika resultat beroende på analysmetodik. Ingen av metoderna är identisk med den som användes när riktlinjerna togs fram. Ingen entydig avvikelse från riktlinjerna finns dock. Årstidskorrektionen av nederbörden har utvärderats genom att dela upp 14- dygnsnederbörden respektive den observerade punktnederbörden större än 90 mm på de månader den inträffade, dels perioden 1961- 1990 och dels 1991-2018.Resultatet visar att säsongsfördelningen uppvisar ett liknande mönster för de bådaperioderna, och som, även åskådliggörs i Flödeskommittén, (1990), och således finns inget skäl till att justera årstidskorrektionen i riktlinjerna. För utvärderingen av eventuella trender i snötäcket har analyser gjorts av medelvärdet av varje års största snödjup vid 42 klimatstationer. Variationerna är stora mellan år under hela den analyserade perioden i hela landet, och även ett flytande 10-årsmedelvärde varierar. Sett över hela perioden 1904/05–2017/18 kan dock ingen trend ses, och inte heller för perioden 1961-2018, utan endast variationer över kortare tid. Eftersomberäkningar av 30-årssnön förutsätter att ingen trend finns i tidsserien som används för den statistiska analysen, kvarstår rekommendationen i riktlinjerna att frekvensanalysen för snön ska göras för så lång period som data finns tillgängliga. Analysen av varje års högsta dygnsmedelvärde på vattenföringen har gjorts för 69 oreglerade eller endast obetydligt reglerade vattenföringsstationer med långa tidsserier. Antalet stationer varierar för olika delar av landet, men analysresultatet visar inte på någon långsiktig trend i storleken av flödestopparna. Den geostrofiska vinden, som är en slags idealiserad genomsnittlig vindhastighet beräknad från lufttrycksobservationer, har beräknats, uppdelat i nio områden fördelade över Sverige. Antalet tillfällen från och med 1940 med geostrofisk vind på minst 25 m/s uppvisar ingen långsiktigt trend som kan föranleda justeringar i kriterierna för beräkningen av vågor och seicher. Analysen av förhållanden mellan Klass I-avrinningen och 100-årsflödet tyder på att kvoten ökar med minskande avrinningsområden. Här kan det finnas en anledning att följa utvecklingen vid nya beräkningar för att eventuellt kunna se något orsakssamband. Slutsatsen är att inga förändringar av kriterierna i riktlinjerna för beräkning av dimen- sionerande flöden för dammanläggningar behöver göras i dagsläget. Likaså framkommer vikten av långa tidsserier som underlag för bedömning av trender.Commissioned by Svenska kraftnät, the Swedish Meteorological and Hydrological Institute has carried out a follow-up study on the Swedish guidelines for determination of designs floods for dams. The main purpose was to investigate whether the Swedish meteorological and hydrological observation data show any signs of climatic change, which could affect the validity of the guidelines, formulated in 1990 (Flödeskommittén, 1990), later updated twice, in which the edition of 2015 (Svensk Energi et.al., 2015), emphasize the application also in a changing climate . The first follow-up study was performed in 2008 (Bergström m.fl., 2008), and the present study has used longer time series, both after 2008 and earlier than in the study of 2008. The guidelines prescribe that the calculation of design flood should be carried out using a hydrological model, and the following parameters are decided to be used in the simulations: a snow cover with a statistical return period of 30 years a 14-day precipitation sequence over 1000 km2 corrections of this sequence regarding the area of the catchment corrections of the sequence regarding elevation above sea level and month of the year extreme wind speed The present analyses have used long series of observation data from SMHI climatological and hydrological databases, mostly using the division of Sweden into five regions, described in the guidelines. The analyses of the 14-day precipitation sequence has been made by analysing precipitation higher than 90 mm over 1000 km2 during 24 hours and 2 days during the period 1930-2018, as well as the 14-day precipitation sum 1961-2018. Also the highest point precipitation values have been analysed for the period 1945-2018. It is not possible to find a trend in the data for neither of these analyses, in contrary to the findings in the previous follow-up, where an increase in the highest point precipitation was seen for the period 1961-2007. Two adaptations of accumulated 14-day precipitation over three areas: 100, 100 and 10 000 km, to the areal correction curve in the guidelines show some discrepancies. However, the present analyses are made using another database than the basis of the original curve, and the results indicate that there is no immediate need for adjustment of the areal correction in the guidelines. The distribution of high precipitation over the year has been studied, and it shows the same pattern as the monthly corrections of the sequence in the guidelines. The pattern is similar for the periods 1961-90 and 1991-2018. The mean values of yearly largest snow cover have been analysed for the period 1904/05-2017/18. The results do not indicate any trend, only shorter time variations, neither for the whole period nor for the period 1961-2018. As the determination of snow cover with a return period of 30 years should be made using frequency analysis, the recommendations in the guidelines to use a long data period for the analyses are still valid. An analysis of the daily highest flood peaks was made for data from 60 unregulated or very slightly regulated discharge stations. No long time trend that could reveal changes in flood risks can be seen in the results. The geostrophic wind, an idealized average wind speed, computed from observations of air pressure, has been studied 1940-2017. For geostrophic wind of at least 25 m/s no signs of long term trend can be seen. The analyses of the ratio between the design flood for flood design category I and the flood of a 100-year return period indicates increasing ratio with decreasing catchment area. This could The overall conclusion of the study is that there is presently no need for adjusting the parameters in the guidelines. The importance of using long time series for trend analyses is revealed