RAPPORT LANGSKJÆRET NUMERISKE BEREGNINGER. Copyright Dr.techn.Olav Olsen AS

Transkript

1 RAPPORT LANGSKJÆRET NUMERISKE BEREGNINGER Copyright Dr.techn.Olav Olsen AS

2 RAPPORT Prosjektnavn: LANGSKJÆRET Dokumentnavn: NUMERISKE BEREGNINGER Prosjektnr.: Dokumentnr.: OO-R-001 Dato: Revisjon: B Antall sider: 31 Utarbeidet av: Kontrollert av: Godkjent av: Gonzalo Palomares Knut-Ola Lunde Knut-Ola Lunde Rettigheter til prosjektmaterialet Oppdragsgiver har rett til å bruke materialet utarbeidet av prosjekterende Dr.techn.Olav Olsen AS til gjennomføring av prosjektet, senere drift, vedlikehold, ombygging og påbygging. Hvis ikke annet er avtalt, har Dr.techn.Olav Olsen AS alle øvrige rettigheter til sine ideer og det utarbeidete materialet. Dr.techn.Olav Olsen AS kan likevel ikke bruke dette på en måte som er urimelig i forhold til oppdragsgiver. Oppdragsgiver kan ikke overdra materialet til en tredjepart uten samtykke fra Dr.techn.Olav Olsen AS. Revisjon Dato Grunn for utsendelse Utarb. av Kontr. av Godkj. av B For kundens kommentarer GDP KOL KOL A For kundens kommentarer GDP KOL KOL VOLLSVEIEN 17A, 1366 LYSAKER, NORWAY / /

3 INNHOLD 1 OPPSUMMERING OG KONKLUSJON OPPDRAGSBESKRIVELSE Innledning BEREGNINGSFORUTSETINGER Batymetri og kystlinje Bølgekilde utaskjærs Bølgeforhold Vindforhold Programvare Oppsett av bølgemodeller RESULTATER Resultater inne i Nyholmsundet Resultater fra lokalmodell med refleksjon KONKLUSJON REFERANSER NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

4 4 1 OPPSUMMERING OG KONKLUSJON Kystverket vil etablere en fylling med cellespunt som front i Nyholmsundet (Langskjæret, Bodø). Dr.techn.Olav Olsen AS ble bedt om å utarbeide numeriske beregninger for å undersøke konsekvensen av det nye deponiet på bølgeforholdene foran den eksisterende kaia. Bølgedata som danner grunnlaget for analysen ble hentet fra NORA10 hindcast databasen til Meteorologisk Institutt. Databasen har data med 3-timers intervall fra 1958 og frem til i dag. Dette gir meget gode data for bølge- og vindforholdene som opptrer på sjøen ca. 50 km NV utaskjærs for Nyholmsundet. Data for vindhastigheten på 10 m høyde fås fra målingene av det Norske Meteorologiske Instituttet ved Tennholmen fyr, som dekker perioden , med data i 6 timers intervall. Fra analysen av det gjennomsnittlige bølgeklimaet som treffer Langskjæret, vises det klart at tungsjø er ikke årsaken til uroligheten i Nyholmsundet. Verdien for maksimal signifikantbølgehøyde som opptrer i Nyholmsundet og overskrides en gang per år er mindre enn H s=0.1 m. Resultatet stammer fra bølger som kommer fra V og SV (270N og 225N) da de er de mest energetiske utaskjærs for Bodø. Vinden fra V og SV er de mest aktuelle vindretningene som kan skape bølgeuro i Nyholmsundet. I tillegg er disse retningene de eneste som kan treffe cellespuntene langs fronten av deponiet. Vinden fra V har en hastighet på 26.1 m/s og vinden fra SV har 25.7 m/s, knyttet til en sannsynlighet for overskridelse på en gang i året (6t/år). Disse vindforholdene skaper den verste sjøtilstanden man kan forvente å oppstå årlig: H s=1.2 m og T p=4 s. Disse verdiene er fått på tvers av Nyholmsundet og ca. 100 m SV for den eksisterende kaia. Den detaljerte bølgemodellen inkluderer simuleringer med det ovenfornevnte bølgetilfellet (H s=1.2 m og T p=4 s) med og uten det nye deponiet. I tillegg ble det undersøkt to tilfeller med T p=6 s og T p=8 s for å dekke de mulige periodene som kan oppstå for vindsjø. Modellen simulerer uregelmessige bølgeforhold på tvers av Nyholmsundet mot det nyetablerte deponiet. En refleksjonkoeffisient på (porøsitet 0.05) ble brukt for fronten på det nye deponiet. Resultatene viser at den eksisterende kaia allerede i dag er over den anbefalte fortøyningsgrensen for fiskebåter (H s= m mot 0.40 m anbefalt av PIANC, ref. /5/). Påvirkningen på bølgeuroen ved den eksisterende kaia på grunn av refleksjoner dannet fra det nye deponiet er redusert (økning på 0 til 6 cm i H s). Dette er grunnet i at den nye utformingen av deponiet gjør at den reflekterte bølgeenergien blir rettet vekk fra den eksisterende kaia. I tillegg er vindbølger korte (T p< 6s) og de reflekteres dårlig sammenlignet med lange havbølger. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

5 2 OPPDRAGSBESKRIVELSE Innledning Kystverket vil etablere et deponi med cellespunt som front i Nyholmsundet (Langskjæret, Bodø). Dr.techn.Olav Olsen AS ble bedt om å utarbeide numeriske beregninger for å undersøke konsekvensen av det nye deponiet på bølgeforholdene foran den nye kaia. Det er reist et spørsmål om hvordan dette nye deponiet kan påvirke bølgeuroen ved den eksisterende kaia med tanke på refleksjoner. Prosjektområdet ligger ved Bodø havn, beskyttet fra havbølge av flere stor øyer og øygrupper, hovedsakelig Landegode, Tennholmen, Helligvær, Fleinvær og Bliksvær. I en større skala ligger Bodø beskyttet fra havbølger fra NV-NØ av øygruppene i Lofoten. > Figur 1 Plassering av Nyholmsundet Resultatet er at havbølger fra alle retninger blir dempet av grunnene og øyene som ligger rundt prosjektområdet. Nyholmsundet har blitt endret fra sin naturlig utforming siden 1946 ved å forbinde Langskjæret, Nyholmen og Burøya. Kanalen som er laget har omtrentlig en Sør-Vestlig retning. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

6 6 > Figur 2 Nyholmsundet i 1946 > Figur 3 Nåværende utforming til Nyholmsundet (eksisterende kai i rød merking, planlagt deponi i gul skravering) NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

7 7 > Figur 4 Ny fyllingsutforming NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

8 8 3 BEREGNINGSFORUTSETINGER 3.1 Batymetri og kystlinje Generell batymetri for kyst- og havområder ble hentet fra Kartverket. NORA10: 67.31N, 13.19E > Figur 5 Generell modell for batymetrien utaskjærs Bodø. Kildepunktet for havsjøen er også indikert Noe økt detaljering med variabel oppløsning (ca. 1.5x1.5 m) er tatt fra data gitt av Kystverket for området rundt Bodø havn, inkludert Nyholmsundet. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

9 9 > Figur 6 Modell for batymetri i Nyholmsundet Detaljbatymetrien prosesseres slik at den passer som input for bølgemodellen. Dette krever glatting ved å redusere romlig oppløsning uten å miste hovedtrekkene. 3.2 Bølgekilde utaskjærs Bølgedata fra et punkt til havs hentes fra NORA10 og blir simulert inn mot havnen for å finne de aktuelle bølgehøydene og periodene i det ønskede området. NORA10 (Norwegian ReAnalysis 10 km) er en dataserie med bølge- og vinddata innhentet gjennom Hindcast reanalyse teknikk hver tredje time for et grid med oppløsning på 10x10 km i det norske havet. Databasen er styrt av det Norske Meteorologisk Institutt. Dataene dekker perioden fra 1958 og frem til i dag. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

10 10 > Figur 7 Området dekket av NORA10 En nærmere beskrivelse av NORA10 kilde kan finnes på ref. /4/ Definisjon av bølger Bølgeforhold som blir benyttet i de numeriske beregningene beskrives av Hs og Tp. Disse er to parametere vanligvis brukte for å definere bølgespekteret knyttet til en gitt sjøtilstand. Hvor: S(ω) = g 2 ω 5 exp [ 5 4 (ω p ω ) 4 ] γ r ω = 2π T r = exp [ (ω ω p) 2 2 σ 2 ω p 2 ] σ = { 0.07, ω ω p 0.09, ω > ω p Og: S: Spektraltettheten til sjøforholdene T: bølgeperiode [s] ω: bølgens vinkelfrekvens [rad/s] ω p: bølgens peak vinkelfrekvens [rad/s] (2π/T p) γ: toppethetsparameter (valgt γ=3.3) Signifikant bølgehøyde (H s) er tilsvarende til den middelverdien av den høyeste tredjedelen av individuelle bølgehøyder i en 3 timers periode. Enkeltbølger kan være inntil dobbelt så store som den signifikante bølgehøyden. Den signifikante bølgehøyden er også omtrent lik H m0 som er arealet av bølgespekteret: NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

11 H m0 = 2 8E ρ w g = 4 m 0 11 Den signifikante bølgehøyden er en måling på den energien innholdet i et gitt spekter, og den kan ikke behandles som en individuell bølge. Den riktige måten å simulere et gitt spekter med sin H s og T p er å danne en rekke bølger (H i,t i) med Fourier series metoden. Bølgeperiode (T p) er tiden en bølge bruker på å forflytte seg én bølgelengde, definert mellom to nullkrysninger av middelvannstandsnivået. 3.3 Bølgeforhold For dette prosjektet er det innhentet data fra punkt 67.31N, 13.19E, ca. 50 km vest for Nyholmsundet, se Figur 5. Dybden i dette punktet er rundt 210 m, noe som er dypt nok for å sikre at bølgene ikke er påvirket av sjøbunnen. Dette er viktig for å ekstrapolere bølgedata i alle retningene som bølgene skal forplantes. Bølgehøydene i NORA10 kommer med 3-timers intervaller fra 1958 til 2016 og hvert datapunkt representerer homogene sjøforhold. For hver av disse tidsintervallene vises det en signifikant bølgehøyde, en peakperiode og retning som beskriver spekteret for hvert 3 timers intervall. Disse dataene er gitte for en uregelmessig sjø (flere perioder og bølgelengder). En grafisk representasjon av bølgene og sine retningene er vist i Figur 8. > Figur 8 Oppsummering av bølgedata ved NORA10 gridpunkt fordelt i en bølgerose NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

12 12 Den mest energetiske retningen utaskjærs Bodø er SV etterfulgt av V. Derfor ble disse analysert videre med bølgemodellen. Bølgedataene er sortert på sektorer av 45. For hver retning tilpasses en fordeling ved maksimum likhets-metoden. Tre ulike fordelinger er forsøkt; Weibull, Gamma og Lognormal. Resultatene viser at en Gamma-fordeling passer best. Resultatene er vist i Figur 9. > Figur 9 Grafisk sammenligning av fordelingene for sydvest Som referanse verdi for å vurdere urolighet foran den eksisterende kaia er det valgt en sjøtilstand knyttet til en årlige frekvens (sannsynlighet for overskridelse) på 3 timer per år. Dette tilsvarer det verste bølgeforholdet man kan forvente å oppstå årlig). Disse korrigeres med sannsynligheten for hver retning med den samme prosedyren som for vindhastighetene. For hver av disse sannsynlighetene for årlige overskridelser og hver retning tilknyttes det en signifikant bølgehøyde fra en Gamma-fordeling som vist i Tabell 1. Resultatene av denne prosesseringen av bølgedata er oppsummert i tabellen under: SIGNIFIKANT BØLGEHØYDER [m] FOR 3 t ÅRLIG OVERSKRIDELSE [h] og RETNING N NE E SE S SW W NW NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

13 > Tabell 1: Oppsummering av bølgebølgeforhold knyttet til hver retning og 3 t årlig overskridelse ved NORA10 punkt (markert i rødt er de aktuelle tilfellene som er brukt videre for bølgeforplantingen). 13 Peakperioder (T p) knyttet til disse signifikante bølgehøydene (H s) ble beregnet fra en H s-t p passering som vises i Figur 10. > Figur 10 Frekvens spredningsplott forbindende Hs og Tp og passering av en funksjon T p = a H s b., i rød farge, de representative punktene for de ytterste forholdene. I Tabell 2 vises det disse verdiene for hvert tilfellene i Tabell 1: PEAKPERIODER [s] FOR 3 t ÅRLIG OVERSKRIDELSE [h] og RETNING N NE E SE S SW W NW > Tabell 2: Peakperiodene (T p) knyttet til signifikant bølgehøyde visste i Tabell 1. Disse gjennomsnittlige verdiene for T p ble brukt som grunnlag for bølgeforplantningen. 3.4 Vindforhold Vinddata er aktuelle for å analysere vindsjø generert i havet rundt Nyholmsundet. Data for vindhastigheten ved 10 m høyde fås fra målingene av det Norske Meteorologiske Instituttet ved Tennholmen fyr, som dekker perioden , med 6 timers intervall. Dette er tilstrekkelig for å definere de gjennomsnittlige bølgeforhold. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

14 14 Vinddata benyttes som input for SWAN og SWASH modeller i tilfeller med vindsjø. Disse dataen kan antas som upåvirket av topografien siden Tennholmen ute ved åpent hav. Dataene bør representere godt vindforholdene ute hvor vindbølgene blir generert. > Figur 11 Vindrose ved Tennholmfyr for Vinden fra sydvest dominerer bildet, som i tillegg har den samme retningen som Nyholmsundet og kan skape høyere bølger enn de andre retningene. Vinden fra vest ble også undersøkt. Vinddataene er sortert på vindretninger og tildelt en empirisk kumulativ fordeling for hver retning. Deretter ble dataene tilpasset en Weibull-fordeling for hver retning ved maksimumlikhet metoden. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

15 15 > Figur 12 Tilpassing av Weibull fordelingen for vind fra sydvest Årlige sannsynlighet for overskridelse beregnes fra: Sannsynlighet for overskridelse = timer. x , der x er antall timer det skal sees på, i vår tilfelle x=6 F w = P(H s h s ) = 1 Overskridelse/P(retning), der P(retning) er sannsynligheten for vind fra en gitt retning og F w er Weibull-fordelingen. For å beskrive gjennomsnittlige vindbølgeforhold utenfor Svartnes ble det valgt vindhastighetene knyttet til 6 timer årlig overskridelse (26.2 og 25.7 m/s for V og SV retningene, henholdsvis). 3.5 Programvare For de numeriske beregningene benyttes SWAN (Simulating WAves Nearshore) og SWASH (Simulating WAves till SHore). Begge modellene er utviklet og opprettholdt av TU Delft (Delft University of Technology). For SWAN er det benyttet programversjon 41.10AB og for SWASH er det benyttet programversjon SWAN SWAN er en tredje generasjons bølgemodell fra universitetet i Delft, Nederland. Programmet estimerer bølgeparametere langs kysten, innsjøer eller elvemunninger med input fra vind, NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

16 16 bunnforhold og strømforhold. Programmet benytter spektral tilnærming og beregner spektrum knyttet til gitte bølgeforhold. Modellen har vært grundig testet siden 1993, er velkjent og brukes i flere sammenhenger fra forskning til anvendte ingeniørstudier. Modellen tar hensyn til alle relevante prosesser som skjer langs bølgeforplantingen, til og med de mest relevante ikke-lineær prosessene: Bølge refraksjon på grunn av dybde og vannstrøm Overføring og refleksjon gjennom porøse strukturer (moloer, plastringer o.l.) Frekvens-skiftning på grunn av vannstrøm Interaksjon mellom bølger Bølgebrytning, bunnfriksjon og brytning grunnet dybde. Demping på grunn av vegetasjon i sjøen og turbulent strøm. Økning av bølgehøyde på grunn av variasjon i dybde. Diffraksjon. Diffraksjon er grovt inkludert i SWAN og dette er godt nok for forplanting av bølger bak en øy, men ikke for å bestemme bølger bak for eksempel en molo. En nærmere beskrivelse av SWAN finnes på ref./2/ SWASH SWASH er en generell bølgemodell for å simulere ikke-hydrostatisk, fri-overflate, rotasjonelle fluider og transportfenomener i 1D, 2D eller 3D. Programmet baserer seg på ligninger for grunt vann i tillegg til ikke-hydrostatisk vanntrykk og noen transportligninger. I motsetning fra SWAN beregner SWASH endringen av vannhøyde over tid. Modellen tar hensyn til: Transformasjon av bølger på grunner og endring i bølger på områder på grunn av ikke-lineære bølge-bølge interaksjoner, interaksjoner med vannstrøm, interaksjon med strukturer (refleksjon og overføring), bølgedemping grunnet vegetasjon i sjøen og bølgebrytning i tillegg til økning i bølgehøyde langs kystlinjen. Komplekse endringer i raskt varierte strømmer (f.eks. tsunamier og flodbølger). Strømmer drevet av tetthetsendringer langs kysten, elvemunninger, innsjøer og elver. Storskala havsirkulasjon, tidevann og stormflo. Modellen kan brukes langs kysten og inn til land. Dette inkluderer småskala applikasjoner slik som bølgetilnærming av en strand og penetrasjon av bølger inn i en havn. Filosofien til modellen er å være effektiv og robust. Modellen har eksistert siden 2010 og er velkjent blant det internasjonale vitenskapelige felleskapet. En nærmere beskrivelse av SWASH finnes på ref./1/. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

17 3.6 Oppsett av bølgemodeller SWAN SWAN-modellen ble oppsatt med et kartesisk regulært maskenett, orientert 330N. Et finere maskenettet ble brukt i nærheten av Nyholmen. Romlig oppløsning til det grove maskenettet var mellom 150 m i retningen til bølgeforplantningen og det fine maskenettet hadde en oppløsning på ca. 60 m. Grensebetraktingene ble satt ved å spesifisere et JONSWAP-spekter langs kantene i sjøen, gitt H s og T p fratabell 1 og Tabell SWASH Lokalmodellen ble oppsatt med et kartesisk regulært maskenett, orientert slik at kantene hvor bølgene kommer fra ligger i en linje der batymetrien er jevn. Maskene ble tilpasset en sør-vestlig retning. Romlig oppløsning til maskene var 1.6 m i retningen til bølgeforplantningen. I tillegg ble det brukt to vertikale lag. Grensebetraktingene ble satt ved å vurdere et JONSWAP-spekter med H s og T p parametere gitt fra SWAN resultatene på tvers av Nyholmen. SWASH genererer en rekke individuelle bølger langs modellgrensen som tilsvarer det gitte spekteret. Svampelag ble satt langs de frie kantene hvor bølgene forlater det aktuelle området for å unngå refleksjoner inn i de åpne grensene. Valgte kaifront har en vertikal og ugjennomtrengelig vegg med en høy refleksjonskoeffisient, nærme 1.0. Dette kan føre til at store del av energien blir reflektert. Refleksjon er midlertidig avhengig av mange andre parametere, slik som dybde og bølgeperiode. Kortbølger reflekteres mindre enn lange bølger. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

18 18 I tillegg er innfallsvinkelen viktig for å bestemme retning til den reflektert energien. I denne rapporten er det antatt bare speilende refleksjon, dvs. at innfallsvinkel samsvarer med den reflekterte vinkelen. > Figur 13 Speilenderefleksjon Refleksjonen er simulert ved å inkludere porøse lag langs kanten av land. Dess mindre porøsiteten er, dess høyere blir refleksjonkoeffisientene. SWASH tar også høyde for helningen til bunnen som påvirker refleksjoner. Det ble benyttet følgende verdier for porøsiteten rundt Langskjæret: 0.45 for plastring eller pelekai 0.05 for vertikal vegger (cellespunter og eksisterende kai) 0.1 for fjell langs kysten > Figur 14 Porøse lag for dagens situasjon NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

19 19 > Figur 15 Porøse lag med den nye fyllingen Total simuleringstid ble 10 minutter, de første 5 minutter er spin-up time, for at modellen skal oppnå en stabile konfigurasjon. Disse første 5 minutter er ikke vurderte i bølgeberegningene. H s er beregnet fra de siste 5 minutter av simuleringstiden (10 minutter). Dette tilsvarer ca. 75 innkommende bølger for T p=4 s, 50 for T p=6 s og 33 for T p=8 s. Noen andre simuleringer ble forsøkte med lengre simuleringstid uten å finne en signifikant forskjell i resultatene. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

20 20 4 RESULTATER 4.1 Resultater inne i Nyholmsundet Tungsjø Alle tilfellene som ble undersøkte fører til en bølgeuro inn ved pelekaia med Hs mindre enn 0.1 m. I Tabell 3 oppsummeres resultatene fra utskjærs inn til Nyholmsundet for SWANmodellen ved den eksisterende kaia; Hs_0 [m] Tp [s] Hs_kai [m] Tp_kai [s] Dir_kai [ N] 225N N > Tabell 3: Oppsummering av resultatene fra SWAN modellen ved pelekaia. > Figur 16 H s[m] fra SWAN modellen med dønninger fra sydvest, 3 t årlig overskridelse. En viktig effekt av de mange grunnene og øyene som omgir Bodø er at peakperiodene av det forplantet spekteret reduseres betraktelig. Dette er på grunn av de ikke-lineære effekter som skjer bak øyene. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

21 4.1.2 Vindsjø 21 Resultatene fra vind ble tatt langs en linje (P1 -P2), på tvers Nyholmsundet, se Figur 17. Denne linjen er brukt som utgangspunkt for videre simuleringer med SWASH-modellen. P1 P2 > Figur 17 Linje på tvers av Nyholmsundet som utgangspunkt for simuleringer med SWASH-modellen Vindsjø virker å være den viktigste grunnen for bølgeuro i prosjektområdet. To retninger ble inkluderte i simuleringene; SV og V. SV-retningen gir en høyere bølgehøyde på tvers av Nyholmsundet, se Figur 18 og Figur 19. Den høyeste bølgehøyden er Hs=1.2 m med Tp=4 s. Dette tilfellet gir Hs=0.84 m ved den eksisterende pelekaia i dagens situasjon. Vind [m/s] Hs_kai [m] Hs_linje [m] Tp_linje [s] Dir_linje [ N] 225N N > Tabell 4: Oppsummering av resultatene fra SWAN, for vindsjø langs linje vist i Figur 17 og ved den eksisterende pelekaia, for vind fra sydvest og vest. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

22 22 > Figur 18 H s[m] fra SWAN-modellen tvunget av vind fra sydvest, 3 t årlig overskridelse (26 m/s), grovt maskenett. > Figur 19 H s[m] fra SWAN-modellen tvunget av vind fra sydvest, 3 t årlig overskridelse (26 m/s), fint maskenett. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

23 4.2 Resultater fra lokalmodell med refleksjon 23 Etter bølgeforplantingen med den spektrale modellen, SWAN, inn til Langskjæret etableres det en lokalmodell for å gjøre bølgeforplantningsanalysene. Dette gjøres ved hjelp av en SWASH-modell som gir vannhøyden over tid i hvert gridpunkt. Modellen ble kjørt med Hs=1.2 m tvunget av en uregelmessig sjø tilsvarende et vindsjøspekter. I tillegg ble det inkludert en retningsspredning for disse bølgene. Da det er en viss usikkerhet i perioder som kan oppnå Nyholmsundet, ble det kjørt simuleringer med 3 ulike peakperioder (T p) som dekker alle mulige perioder til en vindsjøtilstand: 4, 6 og 8 s. Resultatene gis for begge alternativene i to arealer for å sammenligne dem med dagens situasjon. Geometrien til disse arealene vises i Figur 20. Areal #2 Areal #1 > Figur 20 Arealer for å måle bølgeuro Areal 1 dekker fortøyningsområdet foran den eksisterende kaia (L=125 m B=25 m), areal 2 dekker området foran det nye deponiet (L=125 m B=25 m). Resultatene sammenligner gjennomsnittlig bølgehøyde H s i de 2 situasjonene som ble analysert. De er gitt som middelverdi over hele arealet (#1 eller #2) eller som maksimale verdier inne i disse arealene, se Tabell 5. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

24 24 Middelverdier Maksimale verdier Tp [s] Eks Kai (Areal #1) Deponi (Areal #2) Eks Kai (Areal #1) Deponi (Areal #2) Dagens m/fyll Dagens m/fyll Dagens m/fyll > Tabell 5: Oppsummering av resultatene (H s) fra SWASH modellen i gitte arealer i dagens situsjon og med fyllingen (cellespunt). Maksimale verdiene gir en bedre beskrivelse av ny og gammel situasjon da middelverdiene i hele området omfatter verdier for både noder og antinoder til de dannede stående bølgene. Dette kan skjule maksimale verdier. Resultatene viser en viss forverring på grunn av refleksjoner. Dette er naturligvis størst rett foran det nye deponiet (20-27 cm), men mye mindre ved den eksisterende kaia (0-6 cm). Følgende figurer viser en rekke figurer med de simulerte tilfellene med og uten fyllingen. Det vises klart hvordan stående bølger danner seg foran de reflekterende områder (spesielt foran det nye deponiet). Bølgelengden til disse bølgene er halvparten av den fra de innkommende bølgene. > Figur 21 Hs for 10 minutter simuleringstid, Tp=4 s, Hs=120 cm, dagens situasjon. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

25 25 > Figur 22 Hs for 10 minutters simuleringstid, Tp=4 s, Hs=120 cm, med fylling. > Figur 23 Hs for 10 minutters simuleringstid, Tp=6 s, Hs=120 cm, dagens situasjon. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

26 26 > Figur 24 Hs for 10 minutters simuleringstid, Tp=6 s, Hs=120 cm, med fylling. > Figur 25 Hs for 10 minutters simuleringstid, Tp=8 s, Hs=120 cm, dagens situasjon. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

27 27 > Figur 26 Hs for 10 minutters simuleringstid, Tp=8 s, Hs=120 cm, med fylling. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

28 28 5 KONKLUSJON Bølgeklimaet i Nyholmsundet er mest påvirket av vindsjø, med korte bølger (4-6 s) og en viss retningsspredning. Lang bølger fra havet demper seg veldig på grunn av de mange grunnene og øyene rundt Bodø. For å vurdere operativiteten ved den eksisterende kaia ble bølgeuroen beskrevet med en verdi som i snitt overskrides en gang i året. Etter å ha forplantet de verste tilfellene inn til Nyhomsundet ble det fastsatt at H s=1.2 m og T p=4 s, med 240 N, er det verste sjøtilstand en som kan treffe Nyholmsundet årlig. Dette tilfellet er tvunget av vind da tungsjø fra havet gir mindre enn H s=0.1 m. En bølgehøyde H s=0.4 m eller mindre er antatt å være nok for fortøyning av fiskerbåter (PIANC). Dette er gitt for en årlig frekvens for overskridelse på 1 t/år gjennomsnittet i arealene. Dette er rimelig for fortøyde båter, men kanskje altfor strengt for operasjoner som lasting/lossing som ikke skjer kontinuerlig og i hvert fall ikke når det er uvær. > Figur 27 Fortøyning krav (PIANC), ref. /5/. Nåværende bølgeuroen ved den eksisterende pelekaia (gjennomsnitt i arealet #1) er beregnet til H s= m (punktlig H s inntil 0.90 m) med sannsynlighet for overskridelse på en gang i året. Denne verdien er godt over 0.40 m som anbefales for fiskebåter, og i grenseland for det som anbefales for fraktebåter (0.70 m), ref. /5/. Den eksisterende kaia blir ikke utsatt for en nevneverdig økning i bølgeuroen på grunn av refleksjoner (0 til 6 cm) fra det nye deponiet. Resultatene er slik fordi innfallsvinkelen til de bølgefrontene som treffer den nye cellespunten gjør at reflektert energi ikke går tilbake mot kaia. Det hjelper at utformingen av cellespunten er skrå og reflekterer bølgene mot Nord. Dette gjør at innkommende bølger reflekteres i en retning som ikke er mot pelekaia (R i Figur 28). NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

29 29 R > Figur 28 Plangrense (svart linje) og nåværende utforming av spuntkai (blå linje). Innkommende bølgeretning i lilla farge og reflektert bølgeenergi i gul farge (R) Kaia ligger i tillegg i et område som har en viss grad av beskyttelse fra bølger fra SV. Kaia har en plastring under som ble inkludert i modellen som demper noe av de reflekterte bølgene. Bølgene gjennom sundet treffer kaia hovedsakelig parallelt med land som er gunstig for båter sammenlignet med innkommende vinkelrette bølger. Bølgene er korte, med en bølgelengde på m og påvirker ikke skip lenger enn 200 m, som forklart i Figur 29. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

30 30 > Figur 29 Bølgepågang ved fortøyning, ref. /5/. NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B

31 6 REFERANSER «A high-resolution hindcast study for the North Sea, the Norwegian Sea and the Barents Sea Øyvind Breivik, Magnar Reistad og Hilde Haakenstad -Norsk Meteorologisk Institutt. 5. Port Designer s Handbook. Carl A. Thoresen NUMERISKE BEREGNINGER / OO-R-001, rev. B