Baggrund – oversvømmelseskort ved skybrudshændelser

Metode

DMI’s oversvømmelseskort for skybrud er udregnet ved brug af bluespot-metoden, hvilket er en simpel form for afstrømningsmodel, der primært anvender (1) en digital højdemodel af terrænet og (2) et brugerdefineret nedbørsscenarie. I den klassiske ”glasplade”-udgave af metoden antages det, at alt regnvand, der falder på jorden, vil strømme oven på terrænet og samle sig i lokale lavninger, som hermed vil stå under vand og være ”oversvømmet”. Hvis der er mere afstrømmende regnvand, end der er volumen i en given lavning, vil det overskydende vand strømme videre ned ad bakke, indtil det møder en ny lavning, som herefter fyldes – og så fremdeles. Resultatet af denne analyse bliver et kort, der viser, hvor udbredte oversvømmelserne vil være i hver terrænlavning, samt hvor dybt vandet vil stå.

”Glasplade”-antagelsen (alt nedbør, der falder på jorden, vil strømme på overfladen) er en kraftig simplificering af virkelighedens hydrologiske processer. Der er blandet andet to vigtige aspekter, som ikke tages højde for: (1) en god del af regnvandet naturligt vil sive ned i jorden i stedet for at blive på overfladen, og (2) i bebyggede områder er der som regel et afløbssystem af dræn og kloakker, som er designet til at lede vand væk fra overfladen. Det oprindelige bluespot-kort kan betragtes som et ’worstcase’-scenarie. Et mere sandsynligt kort for oversvømmelsens udbredelse er derfor udregnet ved at estimere, hvor stor en andel af nedbøren i et givent scenarie, som vil forsvinde fra overfladen gennem nedsivning og afløb. Denne andel trækkes fra nedbørsmængden i scenariet, og derefter anvendes de samme udregninger for, hvordan vand strømmer på overfladen og samles i lavninger.

Nedsivning i jorden

I den virkelige verden bliver nedsivningsprocesser kraftigt bestemt af den lokale jords infiltrationskapacitet. I Danmark har vi fx i de østlige egne meget lerholdig jord med lav infiltrationskapacitet, mens der vestpå er sandholdig jord med høj infiltrationskapacitet. Aarhus Universitet har udarbejdet en landsdækkende klassificering af jordtyper i Danmark, som er frit tilgængelig her. For at udregne den nedsivende mængde af vand i et scenarie anvendes ”Curve Number (CN)”-metoden, der oprindeligt er udviklet i USA og nu er bredt anvendt i hydrologiske modeller verden over. For hver jordtype i Danmark anvendes CN-metoden til at beskrive en funktion, der relaterer mængden af nedbør til mængden af nedsivende vand.

For mere information om CN-metoden i Skybrudskortet med nedsivning og afledning til kloak, herunder hvilke parametre og klasser der bruges i Danmark og hvordan de er opstået, henvises til SCALGO’s whitepaper.

Befæstelseskort

For beregne nedsivning er det vigtigt at vide hvor jorden ligger frit og hvor den er befæstet, altså dækket med bygninger, asfalt mm. For at afgøre, om en celle er befæstet eller ubefæstet, anvendes SCALGO’s landsdækkende arealdækkekort, som er baseret på machine learning samt GeoDanmark- data og anvender de nationale ortofotos fra SDFI. Arealdækkekortet indeholder flere klasser og underopdeler blandt andet de ubefæstede områder i høj eller lav vegetation.

Afløb til kloak

På www.plandata.dk findes en national kortlægning af forskellige typer af afløbssystemer i Danmark (fx fælleskloakering, separatkloakering, spildevandskloakering, m.m.). I Danmark er afløbssystemers kapacitet reguleret afhængigt af typen af afløbssystem. Et fælleskloakeret system må fx kun lade vand stuve til terræn ved regnmængder, der overstiger en 10-års hændelse, imens det for et separatkloakeret system må ske hvert 5. år.

For mere information om hvordan skybrudskortet med afløb til kloak og infiltration, håndterer kloakker henvises til SCALGO’s whitepaper.

Danmarks højdemodel

Beregningen af de mulige oversvømmelser foretages ved brug af Danmarks Højdemodel i 40 cm opløsning. Højdemodellen er etableret og holdes opdateret af SDFI. Den er baseret på data fra laserscanning fra fly (LiDAR) og indeholder ca. 800 milliarder LiDAR-punkter.

Tilpasningslag

Et såkaldt hydrologisk tilpasningslag forbedrer beskrivelsen af, hvordan vandet flyder. Det anvendes til at tilpasse terrændata fra Danmarks Højdemodel, så det er muligt at modellere overfladevandets strømning gennem rørlagte vandløb og sluser, samt i å-forløb under broer. Det hydrologiske tilpasningslag er derfor nødvendigt for at beskrive, hvordan vandet flyder omkring broer, underføring under veje, samt sluser, der ved forhøjet vandstand holder vandet tilbage. Datasættet vedligeholdes i GeoDanmark samarbejdet mellem SDFI og kommunerne. Højdemodellen anvendes desuden sammen med GeoDanmarks bygningslag til udarbejdelse af oversvømmelseskort, der tager højde for, at en bygning kan blokere for en oversvømmelse.

Begrænsninger

Der kan forekomme steder, hvor højdemodellen ikke er opdateret, eller hvor der er fejl i et tilpasningslag. Det kan give store afvigelser imellem den beregnede og den faktiske udbredelse af en oversvømmelse.

Skybrudskortet justeret for afløb til kloak og infiltration kan indikere, hvor meget vand der kan forventes at samle sig i lavninger ved en given mængde regn, men kan ikke udregne hvor meget vand, der kan forventes at være på terrænet, der hvor vandet er i bevægelse. Det betyder, at der kan forekomme meget vand på f.eks. nogle vejstrækninger, hvor store mængder vand strømmer mellem lavninger, uden at disse vejstrækninger ses som oversvømmede i kortet. En afledt effekt heraf er, at kortet ikke kan udregne, om en vandstrøm vil dele sig, fordi det strømmende vand får en dybde, der er højere end f.eks. vejens kantsten, og derfor kan kortet ved særlige tilfælde overestimere oversvømmelser nogle steder og underestimere andre steder.

Baggrundskortet er frit tilgængeligt fra SDFI.