Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
MIKE 21 FM in Urban Flood Risk Analysis: A comparative study relating to the MIKE 21 Classic model
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Hydraulic Engineering.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
MIKE 21 FM i Urban Skyfallsanalys : En jämförande studie i förhållande till MIKE 21 Classic-modellen (Swedish)
Abstract [en]

Due to recent summers’ amplified frequency in intense rainstorm events, so-called cloudbursts, in places of the world not normally prone to such extreme weather phenomena, interest has aroused amongst authorities regarding measures to address in order to minimize the devastating impact of the subsequent floods. Such measures include physical planning of the townscape in terms of avoiding water to pond in inappropriate places. An important tool in this process is flood modelling. By utilizing advanced numerical hydraulic models, risk areas in the urban environment can be identified and important flow paths can be detected.

A computer model that is able to simulate the two-dimensional surface runoff is MIKE 21, a part of the MIKE by DHI software series for water environment modelling. MIKE 21 comes in two versions, the Classic version and the Flexible Mesh (FM) version. The Classic version employs a structured orthogonal mesh to describe the topography/bathymetry of the computational domain, whilst the FM version bases its general domain description on a triangulated, unstructured mesh. In contrast to the Classic approach, the FM description allows for an altered resolution within the study area. This allows for an increase of the mesh resolution in the proximity of structures that are assumed important for the flood propagation, and a decrease in homogenous areas that are not expected to be as important regarding the general flood distribution.

In this report, the suitability of applying the FM version in precipitation-related urban flood modelling purposes has been investigated. The results have been compared to those obtained from the Classic model, which represents the current method employed to perform these kind of analyses. The main investigations have been conducted in scenarios representing a rainfall event with a return period of 100 years. As no calibration data was available for the sites investigated at this kind of extreme event, the results only relate to each other.

The results showed no significant difference between the models regarding where water generally will flow and accumulate. However, the spatial and volumetric distribution of the water in risk areas is more severe in the Classic model’s results. This was assessed to be the consequence of a parameter, only existing in the FM model, which suppresses the momentum equations of the model and by doing so, retains water in the mesh elements and prevents it to flow unimpeded until a certain depth is achieved. Too low values of this parameter caused instabilities in the program. Additionally, the required workload to set up the FM model was found significantly higher compared to the Classic model. Accordingly, no sensible reason to change from the Classic to the FM approach in urban flood modelling could be found.

Abstract [sv]

På grund av de senaste somrarnas ökade återkomst av kraftiga och intensiva regn, så kallade skyfall, i delar av världen som vanligtvis inte har varit speciellt utsatta för den här typen av väderfenomen har medvetenheten av deras förstörande kraft ökat bland kommuner och myndigheter. Med det har också intresset kring översvämningsförebyggande åtgärder ökat. Sådana åtgärder inkluderar den fysiska utformningen av stadsbilden ifråga om exempelvis höjdsättning för att undvika vattenansamlingar på olämpliga ställen. I denna process är översvämningsmodellering ett viktigt redskap. Med hjälp av avancerade numeriska hydrauliska modeller kan riskområden samt flödesvägar i stadsmiljön kartläggas.

MIKE 21 är en datormodell som kan simulera den tvådimensionella ytavrinningen. MIKE 21 är en del av programsviten MIKE by DHI och återfinns i två versioner, MIKE 21 Classic och MIKE 21 Flexible Mesh (FM). Classicversionen utgår från ett rutnätmönstrat grid för att beskriva topografin/batymetrin i beräkningsdomänen, medan den i FM-versionen bygger på en triangulär, ostrukturerad konstruktion. I och med sin ostrukturerade uppbyggnad tillåter FM-beskrivningen en varierad upplösning inom studieområdet, tillskillnad från Classic-tillvägagångssättet. Detta gör det möjligt att i FM-modellen öka upplösningen i komplexa områden som anses särskilt viktiga för att kunna ge en korrekt bild av översvämningsförloppet, medan en lägre upplösning kan tilldelas mer homogena områden som anses ha en mindre viktig betydelse för den generella översvämningsutbredningen.

Den här rapporten har undersökt hur väl MIKE 21 FM lämpar sig i skyfallsanalyser. Resultaten har jämförts mot de resultat som erhållits från Classic-modellen, som representerar det nuvarande tillvägagångssättet att utföra skyfallsanalyser på. Huvudutredningarna byggde på scenarion som kan uppstå när ett 100-årsregn faller över studieområdena. Eftersom ingen mätdata från ett sådant skyfall fanns att tillgå har resultaten från de två modellerna endast jämförts i förhållande till varandra.

Resultaten visade inte på några egentliga skillnader ifråga om var vatten ansamlas. Dock kunde det påvisas att både den ytliga och volymetriska utbredningen i och kring ansamlingsplatserna var högre i Classicmodellen. Detta bedömdes ha att göra med en djupparameter som endast återfinns i FM-modellen. Denna parameter styr när modellens momentekvationer tas med i beräkningen. På så sätt styr den när vatten kan flöda mellan elementen i meshet. För låga värden på den leder till instabiliteter i programmet. Vidare visade sig arbetet med att framställa en FM modell vara betydligt mer tidskrävande jämfört med Classicmodellen. Med bakgrund av detta kunde inte någon anledning till varför MIKE 21 Classic skulle frångås i skyfallsanalyser hittas.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 109 p.
Series
TRITA-HYD-Examensarbete, 01
Keyword [en]
MIKE 21, flexible mesh, urban flooding, flood modelling, hydraulics, cloudburst
Keyword [sv]
MIKE 21, flexibelt mesh, urban översvämning, översvämningsmodellering, hydraulik, skyfall
National Category
Water Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-170751ISRN: ISRN KTH/HYD/EX--01--SEOAI: oai:DiVA.org:kth-170751DiVA: diva2:839685
External cooperation
DHI Sverige AB
Subject / course
Built Environment
Educational program
Master of Science in Engineering - Urban Management
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-08-07 Created: 2015-07-03 Last updated: 2015-08-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

MIKE 21_FM_in_Urban_Flood_Risk_Analysis_A_Salmonsson_2015(3759 kB)722 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3759 kBChecksum SHA-512
7e4586358df4e5a12b4981e9bf42ad54d1ca8d898a29fd585015d1de7ef72b68846985245058514e3eb997d694354e2cb89137365b5411159e5cdd66edfa7a07
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Hydraulic Engineering
Water Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 722 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 894 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf