HBV-modellen
Den hydrologiske modellen som er mest benyttet for simuleringer og prognoser for vannføring i Norge er en tilpasset versjon av den svenske HBV-modellen, utviklet ved Svenska Meteorologiska och Hydrologiska Institut (Bergström, 1976). Denne modellen har vist seg godt egnet i internasjonale modellsammenligninger.
HBV-modellen hører til en gruppe modeller med en struktur basert på en forenklet matematisk framstilling av de hydrologiske elementene og prosessene i naturen. Den kan oppfattes som en avansert vannbalanseberegning, der vanntransporten mellom de forskjellige hydrologiske magasinene i modellstrukturen blir bestemt av vannvolumet i magasinene. Modellen har som beskrevet nedenfor tre hovedkomponenter (snø, markvannssonen og avrenningsdelen), som hver står for viktige hydrologiske elementer i nedslagsfeltet.
Snø
At nedbør holdes tilbake i nedslagsfeltet som snø er den faktoren som sterkest påvirker forløpet av avrenningen i norske vassdrag. Det er svært viktig at modellen beskriver den effekten godt. Ut fra nedbør- og temperaturobservasjoner holder modellen regnskap med snø-akkumulasjon og -smelting i fem til ti høydenivå i feltet. Modellen regner med en arealfordeling av snøen innen hvert høydenivå.
Smelting beregnes ved en enkel graddagformel ut fra døgnmiddeltemperatur eller max- og min-temperatur. Under smelting holdes det tilbake smeltevann tilsvarende 8–10 % av snømagasinet før avrenning starter. Innen hver høydesone holder altså modellen regnskap med snømagasin, snøfordeling, snødekket areal, modningsgrad av snøen og avsmelting.
Markvannsonen
Vannet i den øverste meteren eller så av jordsmonnet blir først og fremst utnyttet av vegetasjonen. Denne sonen uttørres i perioder med lite nedbør på grunn av fordampning og plantenes vannopptak, og fylles opp igjen i første del av nedbørperioder.
Denne variasjonen er viktig hydrologisk fordi den bestemmer hvor sterkt feltet vil reagere på nedbør om sommeren og første del av høsten. Når markvannsonen er fylt, reagerer feltet raskt og sterkt på nedbør, og det reagerer da nokså likt på like nedbørtilfelle. Derimot kan nedbørsituasjoner som gir flom på oppfuktet felt så vidt gi tilsigsøkning på tørt felt.
Modellene simulerer en markvannsone der regn på snøfritt areal og smeltevann delvis blir holdt tilbake. Er sonen nær tørr blir nesten all vanntilførsel holdt tilbake, er den helt oppfuktet går alt vann videre. Vann fjernes fra markvannsonen ved fordampning, som varierer med årstid og vanninnhold i sonen. Variasjonsområdet for vanninnhold i sonen er typisk 50–150 mm nedbørhøyde.
Avrenningsdelen
Det vannet som ikke er bundet i snømagasin eller markvannsone er i bevegelse i feltet. Før det opptrer som tilsig blir det imidlertid forsinket av opphold i grunnvannsmagasin, bekker, elveløp og innsjøer.
Modellen beskriver denne forsinkelsen som strømning gjennom sammenkoblete kar eller magasin der det er en enkel sammenheng mellom innhold og utstrømning. Tømmehastigheten varierer sterkt; det raskeste karet halverer gjerne sitt innhold i løpet av et døgn uten innstrømning, mens det langsomste, som tilsvarer grunnvann, kanskje halverer seg i løpet av et par måneder.
Generelt
Strukturen av modellen er gitt, men modellen spesifiseres ytterligere av en rekke parametere som varierer fra felt til felt. En del av disse parameterne kan bestemmes ut fra feltegenskaper som hypsografisk kurve, feltareal og sjøprosent. Andre parametere kjenner vi bare et variasjonsområde for, og selv om vi nok kan anta fornuftige verdier ut fra erfaring og kunnskap om feltet, er vi avhengig av en modellkalibrering for å gi en sikker fastsettelse. Særlig gjelder dette tømmekostnadene i avrenningsdelen.
Modellkalibrering foretas ved at vi varierer parametre til vi får best mulig overensstemmelse mellom observert og modellberegnet (simulert) tilsig eller avløp, når vi lar modellen operere med sammenhørende historiske nedbør- og temperaturserier.
