Bølge og Stormfloanalyse, Sykehusbukta i Stokmarknes

Transkript

1 Til: Fra: Svein Erik Amundsen Athul Sasikumar Dato Bølge og Stormfloanalyse, Sykehusbukta i Stokmarknes Introduksjon Odin Prosjektering AS ønsker å kartlegge bølgeforholdene samt stormflo for området nære Sykehusbukta i Stokmarknes (Figur 1). I dette notatet er det gjennomført en beregning av bølgehøyder og projisert havnivåstigning for å komme frem til anbefalt dimensjonerende stormflo-nivå samt nødvendig høyde for beskyttelse fra bølger. Figur 1 Stokmarknes. Området er markert med rød sirkel på detaljbilde. Metode Bølgene som kommer inn mot Sykehusbukta vil være lokalt genererte vindbølger fra øst. Metoden for beregning av lokalt genererte vindbølger baseres på vind-data fra Litløy målestasjon. Vi har benyttet tilgjengelige data fra 1994 til og med For å analysere bølgeforholdene, er det tatt et punkt i bølgeanalyse, som vist i Figur 2. n:\518\13\ \5 arbeidsdokumenter\54 bølgeanalyse\notat\notat_stokmarknes_omu.docx Side 1 av 6

2 I beregningen er det tatt hensyn til variabel varighet av vinden, dvs at vinden er målt som 10 minutters middel hver 3. time, mens nødvendig varighet av vinden for å oppnå bølgehøydene er typisk ca. 30 minutter. Vind dataene er brukt for å beregne bølger fra alle sannsynlige strøk og hvor ofte en gitt bølgehøyde vil oppstå, dvs returperiode. Figur 2 Detaljbildet for Sykehusbukta, viser plassering av målepunkt i vind-bølgeanalyse Stormfloanalyse er gjort ved å hente data fra Sjøkartverkets målinger og ekstrapolere dataene for å komme frem til stormflo-vannstand med 200 år returperiode. I tillegg er det tatt hensyn til projisert havnivåstigning, i samsvar med siste oppdatering i rapporten fra Bjerknes-senteret fra 2015 (1). Her er det vurdert 2 scenarier med ulike sannsynlighetsnivåer: 1. Maks stigning med 50 % konfidensintervall 2. Maks stigning med 95 % konfidensintervall Projeksjonene for framtiden er gjort i (1) ved å benytte et stort antall ulike modeller for framtidig utvikling. Et konfidensintervall på 95 % betyr at bare 5 % av simuleringene gir høyere verdier enn det gitte estimatet, mens "mest sannsynlige" tilsvarer middelverdien av estimatene. Arbeidsmetoden er at vi tar utgangspunkt i dagens variasjoner av vann-nivå basert på middelvann. Det astronomiske tidevannet vil være upåvirket av klimaendringer, og det er ikke spådd eller påvist noen endringer i de drivende faktorene for tilfeldige variasjoner i vann-nivået (vind, luft-trykk, osv). Vi kan derfor benytte dagens avvik fra middelvann og legge det til de projiserte verdiene for middelvann i framtiden og få nye ekstremverdier. Publikasjonen (1), som er benyttet her, gir anslag på netto-effekten av klimaendringene, dvs summen av alle kjente faktorer som påvirker havnivået (herunder landheving, oppvarming, issmelting, osv). n:\518\13\ \5 arbeidsdokumenter\54 bølgeanalyse\notat\notat_stokmarknes_omu.docx Side 2 av 6

3 Resultat Vindbølger Resultatene av vinddataanalysen er vist i Figur 3. Vi ser at vind fra 300 til 360 (nord) dominerer, og at vind-hastighet her er ca. 38 m/s med returperiode på 200 år. Vind fra nord vil være noe dempet ved sykehusbukta pga landmassene og den viktigste retningen vil være vindene fra øst som er på 33 m/s med returperiode på 200 år. Figur 3 Ekstremverdier av 10 min middelvind fra Litløy målestasjon. Rp er returperiode i år. Retning 0 er vind (og bølger) fra nord. Beregnede signifikant bølgehøyder for alle sannsynlige strøk, tilsvarende vind-dataene er vist i Figur 4. Figuren viser at vi finner de høyeste bølger i sektoren 90 og disse kan nå opp til 0.85 m med returperiode på 200 år. Som vist i Figur 5 ser vi at dette samsvarer bølgeperioder i nærheten av Tp = 4.1 s (grønn linje) for 200 års returperiode. Figuren viser signifikant bølgehøyde Hs, som er definert som: Middelverdien av den høyeste tredjedelen av alle bølger i en registrering (oftest min lang) Innenfor en registrering av Hs, vil det derfor være bølger som er både høyere og lavere enn angitt verdi. Den mest sannsynlig høyeste enkeltbølge innenfor en registrering av Hs er i størrelse ca. Hmax 2.0 x Hs n:\518\13\ \5 arbeidsdokumenter\54 bølgeanalyse\notat\notat_stokmarknes_omu.docx Side 3 av 6

4 Figur 4 Ekstremverdier og returperioder for signifikant vindbølgehøyde, Hsvind Figur 5 Ekstremverdier og returperioder av spektral topp-periode for vindbølger n:\518\13\ \5 arbeidsdokumenter\54 bølgeanalyse\notat\notat_stokmarknes_omu.docx Side 4 av 6

5 Stormflo Resultatet fra analysene for stormflo er vist i Tabell 1 og Figur 6. Nivå for stormflo med tillegg for klimarelaterte endringer hentes fra referanse 1. Som referansepunkt er det valgt 200 års tilstand i 2090, med mest ekstreme verdi (95 %), og et utslippsnivå tilsvarende RCP8.5 (høyt utslippsnivå). Det gir følgende nødvendige høyder av vannsikret nivå. Dagens vannstand med Rp på 200 år: m NN vannstand (RCP 8.5), 200 år Rp: m NN 1954 Tabell 1 Beregnede stormflonivå i m over NN1954 (tallgrunnlaget for Figur 6) År Rcp2.6 Rcp4.5 Rcp % 95 % 50 % 95 % 50 % 95 % Figur 6 Beregnede stormflonivå i cm over NN1954, 200 år returperiode Anbefalt høyde bebyggelse Den nødvendig høyde av planlagte bebyggelse er en funksjon av stormflohøyde og bølgehøyde. Sammenfall av ekstrem stormflo og ekstreme bølger bedømmes å være sannsynlig derfor forutsetter vi at det i en dimensjonerende situasjon vil være 200 års verdier av begge parametere. For å unngå vann-inntrengning er det viktig at byggets underetasje ligger over dimensjonerende vannstanden, på +3.5 m over NN1954. For beregning av nødvendig skjerming fra bølgene, har vi brukt vindbølgehøyder fra 90. Anbefalt tillatt overskylling er også vurdert basert på EurOtop håndbok (referanse 2) som gir anbefalt tillatt overskylling på 10 l/s/m (liter per sekund per løpemeter) på baksiden av skjermingstiltaket. Basert på denne n:\518\13\ \5 arbeidsdokumenter\54 bølgeanalyse\notat\notat_stokmarknes_omu.docx Side 5 av 6

6 overskyllingsgrense og kombinasjonen av stormflo og bølger, anbefaler vi en skjermingshøyde på +4.0 m over NN1954. Dette kan løses på mange ulike måter, som f.eks; 1. Det opparbeides en 50 cm høy og ca. 2 m bred voll på toppen av plastringslaget med steinblokker tilsvarende de som er brukt i plastringen. 2. Det bygges en 50 cm høy mur ca. 2 m innover fra plastringskanten (kan også fungere som benk). 3. Det kan også vurderes å inkorporere en vanntett betongmur i byggets fasade opp til kt slik at bygget dimensjoneres for å tåle bølgepågangen ved storm-hendelser. Det vil være behov for tilstrekkelig drenering bak skjermingstiltaket for å lede bort vannet (ca. 10 l/s/m) fra bygget ved stormhendelser og også for å unngå at vannet magasineres på innsiden av skjermingstiltaket pga regn og avløp. Dersom det brukes betongmur inkorporert i byggets fasade er det likevel viktig med tilstrekkelig dreneringskapasitet for å lede bort vannet. Referanse Simpson, M. J. R., J. E. Ø. Nilsen, O. R. Ravndal, K. Breili, H. Sande, H. P. Kierulf, H. Steffen, E. Jansen, M. Carson and O. Vestøl (2015). Sea Level Change for Norway: Past and Present Observations and Projections to Norwegian Centre for Climate Services report 1/2015, ISSN , Oslo, Norway EurOtop Wave overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessment Manual notat ASA OMU OMU Notat ASA OMU JRK Versjon Dato Beskrivelse Utarbeidet Fagkontrollert Godkjent Dette dokumentet er utarbeidet av Norconsult AS som del av det oppdraget som dokumentet omhandler. Opphavsretten tilhører Norconsult. Dokumentet må bare benyttes til det formål som oppdragsavtalen beskriver, og må ikke kopieres eller gjøres tilgjengelig på annen måte eller i større utstrekning enn formålet tilsier. n:\518\13\ \5 arbeidsdokumenter\54 bølgeanalyse\notat\notat_stokmarknes_omu.docx Side 6 av 6

7