Hvorfor ingeniørerne elsker modeller? En ultrakort introduktion til modelverden. Berislav Tomicic, Urban Water, DHI

Transkript

1 Hvorfor ingeniørerne elsker modeller? En ultrakort introduktion til modelverden Berislav Tomicic, Urban Water, DHI

2 Model (numerisk, matematisk, computer..): Definition Model er en digital prototype af et fysisk system, anvendt for at forudsige systemets funktion i det virkelige verden under forskellige eksterne forhold.

3 Struktur af en Typisk Simuleringsmodel: Et flodsystem Fysisk System Flodkanalen Flood Plains Bygværker

4 Fysisk system: Flodsystem Bygværk Flod Flood plain

5 Struktur af en Typisk Simuleringsmodel: Et flodsystem Fysisk System Flodkanalen Flood Plains Bygværker SKEMATISERING Simplificeret repræsentation af det rigtige system

6 Flodsystem - skematisering Bygværk Flod Flood plain

7 Struktur af en Typisk Simuleringsmodel: Et flodsystem Fysisk System Flodkanalen Flood Plains Bygværker Fysiske love Massebevarelse Bevarelse af momentum SKEMATISERING Simplificeret repræsentation af det rigtige system

8 Flod system: Fysiske love Masse bevarelse Momentum bevarelse

9 Struktur af en Typisk Simuleringsmodel: Et flodsystem Fysisk System Flodkanalen Flood Plains Bygværker Fysiske love Massebevarelse Bevarelse af momentum SKEMATISERING Simplificeret repræsentation af det rigtige system Løsning: Oversættelse til computersproget Fx. Finite Difference metoden

10 Løsning: Finite difference metoden

11 Struktur af en Typisk Simuleringsmodel: Et flodsystem Fysisk System Flodkanalen Flood Plains Bygværker Fysiske love Massebevarelse Bevarelse af momentum SKEMATISERING Simplificeret repræsentation af det rigtige system Løsning: Oversættelse til computersproget Fx. Finite Difference metoden Randbetingelserne NUMERISK MODEL RESULTATERNE

12 Ransbetingelserne og resultater Randbetingelserne MODEL RESULTATERNE

13 Hvad kan modellerne bruges til i klimatilpasning? Reproducere systemets funktionalitet under enkelte hændelser Kvantificere systemets funktionalitet (fx miljøbelastning) for lange historiske perioder Forudse funktionalitet (og mangler) af de eksisterende systemer under design- og ekstrembelastninger, nu og i fremtiden Dokumentere effektivitet af forskellige forbedringer (udviklingsscenarios) under hverdags- og designbelastninger (nu og i fremtiden)

14 Typiske modeller i urban klimatilpasning Overflade afstrømning ved skybrud & oversvømmelse Afløbssystemet og urbane vandløb Stormflod LAR Grundvand

15 Eksempel: Modellering af LAR (Faskine) Faskine (definition): Et hulrum i jorden, hvor tagvandet siver ud gennem faskinens bund og sider med eller uden overløbsfunktionen, med eller uden kobling til kloaksystem

16 Model type 1: Regneark Input: geometriske data, jordkarakteristika. Regnstatistik indbygget i regnearket Output: Faskine størrelse (længde)

17 Model type 2: MIKE URBAN LID (runoff) Faskine og tilhørende befæstet areal som en del af bredere opland

18 Model type 2: MIKE URBAN LID (runoff) Belastning: 5-års, 4 timer regnhændelse Input: geometriske data, regn tidserie, jordkarakteristika, dræn

19 Model type 2: MIKE URBAN LID (runoff) Input: antal faskiner, faskinearealet (B x L), befæstet areal (per faskine), vand indhold ved simulering start

20 Model type 2: MIKE URBAN LID (runoff) Output: Afstrømning hydrograf for oplandet: med og uden faskine

21 Model type 2: MIKE URBAN LID (runoff) Output: Detaljerne

22 Model type 3: MIKE URBAN Soakaway (HD + WQ) Faskine (eller andet LAR element) som en del af hydraulisk netværk Belastning med afstrømning fra forskellige typer overflader (forurening - fosfor) tagflader, veje, haver

23 Model type 3: MIKE URBAN Soakaway (HD + WQ) Input: geometriske data, jord karakteristika, hydrauliske data, effektivitet i forureningsfjernelse ECO Lab beregning af WQ

24 Model type 3: MIKE URBAN Soakaway (HD + WQ) Output: hydrauliske tidsserie: flow i kloaken uden og med bioretention

25 Model type 3: MIKE URBAN Soakaway (HD + WQ) Output: WQ tidsserie: akkumuleret fosfor transport i kloaken uden og med bioretention