HYMOD – Fra vandstande i vandløb til kort over drændybder

En del af vores projekter vedrører landbrugsområder, hvor der er problematiske dræningsforhold. Drænenes evne til at aflede vandet hænger naturligt sammen med vandstanden i de vandløb som drænene afleder til. Derfor fokuseres der på at undersøge hvilke ændringer der kan laves med vandløbene, så vandstanden i disse ikke vokser til et uacceptabelt niveau. Den umiddelbare modeltekniske tilgang til sådanne problematikker er naturligvis modellere vandløbene under forskellige klimaforhold, grødeforhold og med forskellige vandløbsgeometrier. En sådan tilgang anvender vi netop nu i forbindelse med et projekt for Guldborgsund kommune, hvor afstrømningen fra en inddiget landbrugsområder udpumpes til Guldborgsund.

Resultaterne fra en model beregninger præsenteres traditionelt som en række længdeprofiler, hvor den modellerede vandstand ses sammen vandløbsbund og vandløbsbrink. Se figur 1

Figur 1. Eksempel på HYMOD længdeprofil.

Men alene ud fra længdeprofilerne er det meget vanskeligt at se i hvilken grad de omkringliggende områders dræningsforhold påvirkes. En vandstand tæt på brinkkoten kan sagtens være uproblematisk, hvis der er et godt fald på de tilstødende jorde, medens mindre vandstande kan give problemer, hvis området er fladt. Vi har tidligere anvendt diverse GIS værktøjer sammen med højdemodellen til at kaste lys over dette. Dette er imidlertid noget besværligt og man kan aldrig helt få det gjort som man gerne vil.

Derfor har vi udviklet værktøjer til vores HYMOD vandløbsmodel, så sådanne analyser bliver helt automatiseret. Et eksempel ses på kortet nedenfor (figur 2)

Figur 2. Kort over estimerede drændybder som er mindre end en meter. Blå områder er områder med vand på terræn, medens gule områder er områder med drændybder mellem 1 meter og 0,8 meter.

Kortet viser de estimerede mulige drændybder ved en afstrømning svarende vinter maksimum median værdien og den eksisterende vandløbsgeometri.

HYMOD modellen afvikles via Python scripts, som tilpasses det specifikke projekt. Drændybdekortet laves rent praktisk med et enkelt funktionskald som laver en raster fil, som kan trækkes ind i et GIS system (vi bruger QGIS).

Algoritmen er meget simpel. Der tages udgangspunkt i et udsnit af Danmarks højdemodel. For hvert grid i højdemodellen afsøges nærmeste vandløbspunkt. I vandløbspunktet er der information om den beregnede vandstand. Herefter beregnes drændybden som den lodrette afstand fra terræn til en virtuel linje, som starter i vandspejlskoten i nærmeste vandløbspunkt og som har en hældning svarende til det gennemsnitlige fald på områdets dræn.

Dejlig simpel algoritme, som i nogen grad er fysisk begrundet, men som heller ikke fyldestgørende beskriver de faktiske fysiske forhold. Som oftest er der ikke et tilstrækkelig datagrundlag for mere avanceret modellering. Og vores erfaring er, at de områder, som vi identificerer som vandlidende, passer godt med de områder, som områdets landmænd har udpeget som problematiske. Yderligere er det oftest ændringerne, som vi er interesseret i. Altså hvor meget ændrer de problematiske områder sig, hvis man fx ændrer på vandløbsgeometrien. I sådanne tilfælde vil en del af usikkerheden blive elimineret.