Trygg Elv - innovativ identifisering av flaumfare
Oddbjørn Bruland
Trygg Elv prosjektet utvikla i samarbeid med NorKart og eit utval kommunar med Melhus i spissen, ein applikasjon som identifiserer kor flaum i bratte bekkar og elvar med stort sannsyn medfører skade eller nedstrøms fare for skade. Samarbeid med NorKart og brukere var avgjerande for resultatet.
Som følge av klimaendringar aukar frekvensen og følgjene av flaumar. Kostnadane knytt flaum skader og behovet for investeringar i klimatilpassing aukar i same takt og scenario for framtida tilseier at innsatsen må optimaliserast. Samtidig er kommunane pålagt å gjennomføre Risiko Og Sårbarhetsanalyse (ROS) for blant anna å identifisere kor dei har områder som er flaumutsatt (figur 1) Dette krev kunnskap, kompetanse, metodar og verktøy. I lag med NorKart, Melhus, Sunnfjord og Stryn kommune har Trygg Elv prosjektet utvikla ein effektiv metode som er implementert i kartverktøyet NorKart leverer og dei fleste norske kommunar brukar.
Utgangspunktet for utviklinga er ei kobling mellom hydrauliske simuleringsmodellar og Geografiske Informasjonssystem (GIS). Dei hydrauliske modellane simulerer korleis ei elv oppfører seg som følgje av topografien langs elva og vassføringa. Den reknar vasstand og vatnet sin fart i og langs elva og dermed fare for overfløyming, erosjon og sedimentering. Det er eit kompetanse- og tidkrevjande verktøy og dermed ueigna for storskala analysar for alle elvar i ei kommune. Trygg Elv prosjektet har brukt modellen i eit utval elvar og utvikla metodar for å hente ut informasjon frå det hydrauliske verktøyet om elva sin oppførsel ved ulike vassføringar og som funksjon av topografiske parametere ekstrahert ut i frå kartet ved hjelp av GIS. Ved hjelp av kunstig intelligens (KI) har vi funne generelle samanhengar som kan overførast til eit vilkårleg vassdrag. Testar viser at denne metoden i stor grad er i stand til å identifisere kritiske punkt og dermed bli eit nyttig verktøy i kommunane si ROS analyse og for å optimalisere innsatsen og spare kostnader i klimatilpassing av bratte vassdrag. I tillegg til å vere eit verktøy i ein plansamanheng er verktøyet nyttig også i beredskapssituasjonar. I ein flaumsituasjon kan beredskapspersonar bruke verktøyet til å identifisere kor i og langs dei aktuelle vassdraga ein kan forvente utfordringar og basere fysiske tiltak, varsling og evt evakuering på bakgrunn av dette. Metoden er gjort tilgjengeleg for kommunane gjennom NorKart sitt kartverktøy. I løpet av 2026 er det planlagt brukt i ei større kartlegging av kritiske punkt i blant anna Orkland kommune.
Prosjektet er finansiert av Norges Forskningsråd (NFR) under programmet «Innovasjon i offentleg sektor». Melhus kommune hadde administrativ prosjektleiing og NTNU hadde det faglege ansvaret og utførande. NVE, Regionrådet i Nord-Gudbrandsdalen, Sunnfjord og Stryn kommune var partnarar i prosjektet. Prosjektet hadde ei ramme på 7.8 MNok og starta i 2020 og vart avslutta i 2024. I utgangspunktet inkluderte det ein PhD som i løpet av prosjektet vart gjort om til ein forskar.
Prosjektmål
Hovudmålet for prosjektet var å utvikle ein metode for å identifisere kritiske punkt i vassdrag i forhold til flaumskadar. Dette inkluderte:
• Lage ein operativ modell på finskala for kommunen for tolking av flaumvarsel. Kva betyr eigentleg ein 50-års flaum i dette vassdraget? Kvar er dei kritiske punkta? Kva kan skje om elva tar nytt løp? Korleis kan ein best handtere problemområde?
• Identifikasjon av risikoområde. Utvikle metodikk for integrasjon av informasjon – GIS «layering» der all tilgjengeleg informasjon kan stablast opp og metodar er utvikla for å drage ut nøkkel-informasjon av dette. Dette vil bidra til identifikasjon av kritiske punkt og til prioritering av tiltak.
• Modellering av flaumskadar i små vassdrag og gjere hydraulisk modellering enklare tilgjengeleg for planlegging av infrastruktur, eller nærare bestemt lage enkle metodar og modellvassdrag som gjer slike data tilgjengeleg for dei som gjer planlegging utan behov for å køyre modellen. Dette vil gje ei meir treffsikker vurdering av risiko. Kopling av denne hydrauliske informasjonen mot den kartbaserte analysen i førre punkt for å forbetre vurdering av kritiske punkt.
• Enkel assimilering av data i metoden, t.d. nye målingar, scenario for framtidas klima, «Citizen science» og nye sensorar.
Erfaringar
Fokuset på flaum og flaumproblematikk har auka dei siste åra i takt med tal hendingar. Aktualiteten er likevel proporsjonal med tida sidan siste store hending og det same viljen til å delta i prosjekt som Trygg Elv. Få har faktisk erfart korleis katastrofe flaumar og tilsvarande hendingar påverkar lokalmiljø både fysisk og mentalt. Formidling av dette er ein nøkkel til å skape det nødvendige engasjementet og vilje til å delta i FoU prosjekt for å kome nærare gode løysingar eller utvikle betre hjelpemiddel. Når prosjektet involverer næringslivspartnarar og brukarar skapar dette samstundes forventningar som kan vere krevjande å innfri i eit FoU prosjekt som involverer og i stor grad baserer seg på PhD studentar.
Figur 1. Trygg Elv kombinerer ulike informasjonskjelder i ein metode som gjev kommunar eit betre grunnlag for Risiko og Sårbarheits analyse i høve til flaum.
Dette var so absolutt tilfelle i Trygg Elv prosjektet. Måla for prosjektet var ambisiøse og basert på ein ide om at resultat frå mange nok hydrauliske simuleringar kopla mot dei viktigaste forklarande topografiske tilhøva henta frå GIS skulle danne eit generelt bilete av korleis elv oppfører seg og kvar det kan bli kritisk.
Om dette lot seg gjere, korleis og i kva grad det lot seg gjere var svært usikkert. Å planlegge leveransar og framdrift av noko så usikkert krev stor grad av fleksibilitet. Dette er ein fleksibilitet rapporterings- og økonomi systemet til Forskningsrådet ikkje nødvendigvis legg opp til. Ein av lærdommane i dette prosjektet er at det er betre å planlegge resultat og forbruk seint i prosjektet og heller levere før planen enn å stadig måtte be om omprioritering og utsetting.
Utgangspunktet for prosjektet var at ein PhD student skulle stå for den sentrale delen av utviklingsarbeidet og ein PostDoc/forskar skulle ta desse resultata vidare og implementere desse i ein applikasjon i samarbeid med brukarane. Å finne ein PhD som har dei naudsynte kvalifikasjonane og ikkje minst interessene er avgjerande for å lykkast og kunne levere som forventa i eit FoU prosjekt. Gjennom Trygg Elv lærte vi at det å kjenne denne kandidaten godt og denne sine interesser er grunnleggande viktig. Vi var heldige, men måtte gjere viktig og store endringar i planane. PhD-en valde eit anna spor, slik PhD-er kan ha friheit til, og vart erstatta av ein forskar som tok med seg ny kompetanse og nye idear inn i prosjektet og KI vart ein meir sentral del. På grunn av tilsvarande risiko knytt til PostDoc og implementering valde vi å knytte oss direkte til ein leverandør av kartløysingar.
Etter ei prekvalifisering av moglege leverandørar valde vi NorKart som hadde eit sterkt utviklingsmiljø og lokal representasjon. Det første viste seg å vere svært nyttig og bidrog til god kommunikasjon mellom vår forskar og utviklingsmiljøet ved NorKart. Vår lærdom frå dette er at aktiv og konstruktiv dialog med NFR var viktig for å få aksept for nødvendige endringar og at NFR tillot oss å gjere desse endringane var avgjerande for resultatet av prosjektet. Samarbeidet med NorKart har og lært oss at ein aktiv partner med sterkt marknadsfokus, men og med eit langsiktig perspektiv og sterk interesse for utvikling, er viktig for å få implementert og nyttiggjere prototypar og resultat utvikla i eit FoU prosjekt. Resultat som elles gjerne blir til ein rapport gløymd i eit arkiv. Ein del av samarbeidet med kommunar var å bruke lokale observasjonar som grunnlag for og til validering av resultat frå dei hydrauliske modellane og resultatet av metoden vi utvikla. Det viste seg å vere mindre informasjon tilgjengeleg enn forventa. Kapasiteten i mange kommunar og spesielt små kommunar er sprengt og det er begrensa kor mykje data dei har registrert og variert korleis data er registrert og kva tid dei har til å aktivt delta i prosjektet.
Det er dermed ein risiko i eit slikt prosjekt å basere seg på slike eksterne data og bidrag og ein må ha alternativ om data ikkje er tilgjengeleg eller på ei form som ikkje er anvendeleg eller partane ikkje har tid å involvere seg som forventa. Deling av fagleg og administrativ prosjektleiing var ei positiv erfaring mykje på grunn av organisasjonane sin orientering i forhold til prosjektgjennomføring. Eit universitet er ikkje operativt fokusert på same måten som ein kommune eller ein kommersiell aktør. Å lede eit prosjekt med konkrete mål der ein PhD student med eigne mål og ambisjonar er hovudutførande er ei generell utfordring. Fyrtårnprosjekter
Figur 2. Kunstig Intelligens kombinerer Information frå hydrauliske modellar og Geografiske informasjonssystem for å identifisere kritiske punkt i bratte vassdrag.
Dette krev tidleg målavklaring med PhD og prosjektet og felles forståing mellom dei involverte. Utviklinga av metodikken som koplar hydrauliske modellar og GIS ved hjelp av KI stoppar ikkje med Trygg Elv prosjektet. Resultata viser eit potensiale som vil bli vidareutvikla i nye prosjekt og i vidareføring av samarbeidet med NorKart.
Ideen og metoden kan brukast på andre områder og for andre formål og potensielt gjere det mogleg med interaktiv visualisering av scenario av kritiske flaumar og testing av tiltak for reduksjon av flaumskadar både i ein planprosess eller ein beredskapssituasjon eller som eit grep for betre formidling og forståing av problematikken (figur 2).
Konklusjon
Trygg Elv er eit steg på vegen til optimalisering av klimatilpassing i forhold til flaum. Samarbeid med ein aktiv, kommersiell leverandør, med eit sterkt utviklingsmiljø og interesse sikrar nyttiggjering av resultat frå prosjektet. Utfordringar knytt til gjennomføring og leiing av prosjekt basert på PhD studentar krev fleksibilitet både i eigen organisasjon og hos finansierande part, men inneber likevel ein høg risiko i høve til gjennomføring dersom ein ikkje har god kunnskap om interesser, motivasjon og kompetanse hos kandidaten og helst kjenner denne godt gjennom tidlegare samarbeid.
Om forfatteren
Oddbjørn Bruland er professor i vassdragsteknikk ved NTNU. Han har tidlegare erfaring som forskar i SINTEF og som hydrolog og prosjektleiar i Statkraft. Hans kjerneområdet er kald klima hydrologi og vasskraft, men etter sjølv å blitt ramma av kraftige flaum i 2017 har han fokusert meir på flaumproblematikk og klimatilpassing.