EVA MØDE 4.feb Anders Breinholt

Transkript

1 Anders Breinholt Usikkerheder i afløbsmodellering og konsekvensen ved modellering og simulation

2 Ph.d. title: Uncertainty in simulation, prediction and control of integrated urban wastewater systems Supervisor: Peter Steen Mikkelsen (ENV) Co-supervisors: Henrik Madsen (INF) Morten Grum (Krüger)

3 GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) (Beven & Binley, ): Equifinality thesis : Der findes ikke ét optimalt parameter sæt, men derimod mange som kan være lige gode. Valg af model og realistiske parameterværdier Fjern dårlige data: input og observationer Tilfældig udtrækning af parametre En metode til at rangordne parametersæt Udledning af gode parametersæt (typisk 90% prædiktionsbånd d 1) Beven, Keith and Binley, Andrew. Future of distributed models: Model calibration and uncertainty prediction. Hydrological Processes 6[3],

4

5 Bll Ballerup Total area Reduced darea Reduced darea catchment [ha] [ha] [%] Combined Separate Total Semimobil (ultrasonic Doppler) afstrømningsmåler installeret i d=1.4 m

6 GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) (Beven & Binley, ): Equifinality thesis : Der findes ikke ét optimalt parameter sæt, men derimod mange som kan være lige gode. Valg af model og realistiske parameterværdier Fjern dårlige data: input og observationer Tilfældig udtrækning af parametre En metode til at rangordne parametersæt Udledning af gode parametersæt (typisk 90% prædiktionsbånd d 1) Beven, Keith and Binley, Andrew. Future of distributed models: Model calibration and uncertainty prediction. Hydrological Processes 6[3],

7 Modelkoncept:

8 Regnafstrømning: Parametre i modellen Af: : Befæstet areal tilsluttet afløbssystemet: As: Infiltrationsareal: uvedkommende vand Kf: : Gennemsnitlige opholdstid for regnafstrømning fra befæstede overflader Ks: : Gennemsnitlig opholdstid for langsomt infiltrerende vand α: Fordelingskoefficient ml. 2 regnmålere

9 Spildevand: Parametre i modellen a 0 : average waste water flow s 1,s 2,c 1,c 2 : døgnvariation

10 Valg af realistiske parameterværdier? Regnafstrømning: Af: [10;70] ha As: [0; 120] ha Kf: [0.5;6] hours Ks: [8;72] hours α: [0;1] Spildevand: a0: [50;100] l/s s 1,s 2,c 1,c 2 : [-0.1;0.1]

11 Bll Ballerup Total area Reduced darea Reduced darea catchment [ha] [ha] [%] Combined Separate Total Semimobil (ultrasonic Doppler) afstrømningsmåler installeret i d=1.4 m

12

13 GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) (Beven & Binley, ): Equifinality thesis : Der findes ikke ét optimalt parameter sæt, men derimod mange som kan være lige gode. Valg af model og realistiske parameterværdier Fjern dårlige data: input og observationer Tilfældig udtrækning af parametre En metode til at rangordne parametersæt Udledning af gode parametersæt (typisk 90% prædiktionsbånd d 1) Beven, Keith and Binley, Andrew. Future of distributed models: Model calibration and uncertainty prediction. Hydrological Processes 6[3],

14 En metode til at rangordne parametersæt Likelihood meassure : Nash-Sutcliffe efficiency index,også kaldet R 2

15 GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) (Beven & Binley, ): Equifinality thesis : Der findes ikke ét optimalt parameter sæt, men derimod mange som kan være lige gode. Valg af model og realistiske parameterværdier Fjern dårlige data: input og observationer Tilfældig udtrækning af parametre En metode til at rangordne parametersæt Udledning af gode parametersæt (typisk 90% prædiktionsbånd d 1) Beven, Keith and Binley, Andrew. Future of distributed models: Model calibration and uncertainty prediction. Hydrological Processes 6[3],

16 Kalibreringsperiode: Af Kf Ks As a0 [ha] [h] [h] alfa [h] [l/s] L bedste tilfældige parametre udtrukket

17 Kalibreringsperiode:

18

19 Kalibreringsperiode: Af Kf Ks As a0 [ha] [h] [h] alfa [h] [l/s] L

20

21 Kalibreringsperiode: Af Kf Ks As a0 [ha] [h] [h] alfa [h] [l/s] L

22 øvre nedre

23 36% af observationerne dækket for hele kalibreringsperioden

24 Kalibreringsperiode: Af Kf Ks As a0 [ha] [h] [h] alfa [h] [l/s] L parametersæt var nødvendige før 90% af observationerne kunne dækkes Fjerner overflødige parametersæt og finder 179 nødvendige i alt

25 90 % af måledata dækket for hele kalibreringsperioden i i

26 Valg af realistiske parameterværdier? Regnafstrømning prior: Af: [10;70] ha As: [0; 120] ha Kf: [0.5;6] hours Ks: [8;72] hours α: [0;1] Regnafstrømning posterior: Af: [32;66] ha As: [42; 97] ha Kf: [1.75;6] hours Ks: [18;69] hours α: [0.13;0.85]

27

28 Valideringsperiode: & % af observationsdata blev omsluttet i % af observationsdata blev omsluttet i % af observationsdata blev omsluttet i 2009

29 Hvad kan prædiktionsbåndene bruges til? - Kontrol af måler

30 Hvad kan prædiktionsbåndene bruges til? Usikkerhed på prædiktion af flow, opstuvning eller niveau i bassin når der ikke er målere til rådighed Hvis en måler står af kan simulationsusikkerheden bruges istedet til styringsformål Usikkerhed på delbidrag af en årsafstrømning: -Spildevand -Direkte afstrømning -Infiltration/uvedkommende vand