Ny Bodø Lufthavn Høyder

Transkript

1 Til: Fra: Olav Vinjerui Arne E Lothe Dato Ny Bodø Lufthavn Høyder BAKGRUNN Avinor er bedt om å vurdere konsekvenser av en relokalisering av Bodø Lufthavn. I denne vurderingen inngår en anbefaling om nødvendig høyde av rullebanen for å unngå vann på rullebanen. Dette omfatter både stillestående vann som følge av stormflo og vann fra bølger. I dette notatet er det funnet en anbefalt høyde som skal oppfylle kriteriene fram mot år Figur 1 Skisse av ny lufthavn i Bodø (Avinor) BEREGNINGER Stormflo og vann-nivå Ekstreme vann-nivå for dagens situasjon (2016) hentes fra en bearbeiding av opplysninger gitt i Tidevannstabellene (ref 1). Den nye lufthavna ligger i Bodø Kommune, og det benyttes ujusterte data fra målestasjonen i Bodø Side 1 av 10

2 Estimater for framtiden, med inkludering av mulige klima-effekter, er hentet fra den seneste publikasjonen om temaet, gitt i ref. 2. Estimatene for tida fram til 2100 er gitt for , som er forenklet til 2050, og for I tillegg er det for hvert årstall gitt en mest sannsynlige verdi (50 %), og en verdi med 95 % sikkerhet. Oversikt over de estimatene som er gitt er vist i Tabell 1. Vi har beregnet verdier for 50, 100 og 200 års returperioder. Tabell 1 Tabell over estimater på stormflo i dag og i framtiden. Symbolet -- betyr ingen data, og X angir et estimat. xx angir at det finnes estimater for 50 % og 95 % sikkerhet. Scenario Dagens situasjon x Rcp2.6 Lave utslipp -- xx xx Rcp4.5 Middels utslipp -- xx xx Rcp8.5 Høye utslipp -- xx xx Resultat av beregningene er vist i Tabell 2. Høyeste observerte vannstand i Bodø er 234 cm over NN2000, tilsvarende en returperiode på 60 år. Mest sannsynlige 200-års-verdi i 2100 ved antatt lave utslipp av klimagasser er 263 cm over NN2000, dvs en effektiv økning på 9 cm over 2016-nivået. Dersom man antar at utslippene av klimagasser forblir høye, er mest sannsynlige 200-årsverdi i samme år 290 cm over NN2000. I motsatt ende er en 200-års verdi i 2100 ved høye utslipp og antatt 95 % sikkerhet 325 cm over NN2000. De tre omtalte verdiene er vist med uthevet skrift i Tabell Side 2 av 10

3 Tabell 2 Tabell over estimerte stormflohøyder i Bodø i 2106, 2050 og 2100, i cm over NN2000. «Scenario» angir hvilke utslipp av klimagasser som kan forekomme fram til angitt årstall. Scenario Returperiode år Dagens % 95 % 50 % 95 % Lav Middels Høy Bølger og oppskylling Bodø-halvøya regnes normalt som et meget værhardt område, som er utsatt for Både havbølger og lokale bølger fra fjordene. I realiteten er området godt skjermet fra havbølger av øyområdene Sør- Arnøy, Fleinvær, Bliksvær og Helligvær. I tillegg skjermer Lofoten mot de kraftigste havbølgene fra NV sektor. For å bestemme bølger mot de delene av lufthavna som grenser mot sjøen, er det gjort følgende. 1. Det er tatt utgangspunkt i bølger i åpent hav i posisjon N / Ø ca 120 km VSV for Bodø. Denne posisjonen er noe mer utsatt for bølger fra Nordlig sektor enn det som vil være tilfellet ved Bodø, men det er ikke relevant fordi de nære øyene skjermer fra denne retningen uansett. 2. Bølgene følges nå i en numerisk modell fra antatt åpent hav vest fir Helligvær og Bliksvær fram til en posisjon ved innløpet til Saltfjorden, se Figur Fra posisjonen i Saltfjorden benyttes en ny og mer detaljert modell fram til lufthavn-området, se Figur 4 og Figur 5 4. For en gitt situasjon med bølgehøyde, periode og retning kan vi nå beregne hvor stor bølgehøyden ved Punktene A H ( Figur 4) vil være. 5. De lokale bølgene i Saltfjorden kommer i tillegg til havbølgene. Disse bølgene er beregnet ved å ta utgangspunkt i vind-data fra Bodø Lufthavn. 6. Den totale bølgebelastningen er nå summen av energien i de to bølgesystemene, fordi vi må anta at de kan opptre samtidig. 7. Det er gjort visse justeringer i bølgedata for å ta hensyn til at lufthavn-fyllingen i seg selv gir noe skjerming mot bølger. Eksempelvis kan man regne med at punktene A og B er fullstendig skjermet for vindbølger fra sørlig sektor Side 3 av 10

4 Figur 2 Oversiktskart Figur 3 Bølgemodell av Vestfjorden. De tre røde markørene i nedre del markerer overgangen til en mindre og mer detaljert modell Side 4 av 10

5 Figur 4 Detaljmodell av Saltfjorden. Beregningspunktene for den nye lufthavna er markert med A H Side 5 av 10

6 Figur 5 Eksempel på bølger fra Vestfjorden inn mot Bodø-halvøya. Resultat fra beregningene er vist i de etterfølgende figurer Figur 6 - Figur 9, som viser utskrift fra Punktene D og H, som er de mest eksponerte punktene på hhv V-enden og S-siden. Figurene viser at i Punkt D er 200 års signifikant bølgehøyde for lokale vindbølger ca Hs = 2.20 m, og havbølgene kan nå en høyde på Hs = 5.6 m. Ved å kombinere disse får vi en total bølgehøyde i punktene o o Punkt D: Hs,total,200 = ( ) 0.5 = 6.07 m Punkt H: Hs,total,200 = ( ) 0.5 = 4.30 m Side 6 av 10

7 Figur 6 Lokale vindbølger ved Punkt D Figur 7 Havbølger i Punkt D Side 7 av 10

8 Figur 8 Lokale vindbølger i Punkt H Figur 9 Havbølger i Punkt H Side 8 av 10

9 HØYDER Vi antar at rullebanen må holde en tilnærmet horisontal profil i lengderetningen, slik at den mest eksponerte delen i vest-enden (Punkt D) vil avgjøre hvor høyt banelegemet må ligge i denne delen. Vi velger et dimensjonerende havnivå i 2100 på 3.0 m over NN2000. tilsvarende 200 års returperiode i 2100, for middels utslipps-scenario og 95 % sikkerhet. Til sammenligning er mest sannsynlige 200- års-verdi for et høyt utslippsnivå i cm over NN2000, og høyeste observerte verdi pr cm over NN2000. For å beregne hvilken høyde som er påkrevet benytter vi en metode beskrevet i EuroTop Manual (ref 3) med tillegg fra en publikasjon fra Sigurdarson (Ref 4). Vi setter som kriterium at overskyllingsraten gitt som liter per sekund per meter (l/sm) skal være tilnærmet lik 0. Et vanlig kriterium for veger med høy fart (motorveg) er qmax = 0.01 l/sm. Denne overskyllingen dekker vann som kommer i fast overskylling, i tillegg kan det komme en del vann som vindbårne dråper. I vestre del av rullebanen er bølgebelastningen så høy at det kun er aktuelt å benytte en såkalt skulder-molo-fylling, dvs at man legger en bred fylling (ca 4 5 m) av kun store blokker opp til ca 4.0 m over dimensjonerende høyvann for å gi en bedre demping av bølgene. Det er et økonomisk spørsmål om det også er påkrevet på langsiden av rullebanen. I den mest utsatte delen i vestre enden er det inntegnet en ekstra bred sone utenfor rullebanen. Sikkerhetsområdet er generelt ca 40 m bredt på hver side, men i vestre del er det utvidet til ca 100 m. Vi antar at kravet til ingen overskylling av rullebanen er oppfylt ved å kreve qmax = 0.01 l/sm i en avstand på ca 25 m fra sikkerhetsområdets grense mot rullebanen, dvs generelt ca 15 m fra sjøen, og ca 65 m i vestre ende. Resultatet av beregningene er vist utdrag i Tabell 3 for Punkt D og H. I modellen som er benyttet er det forutsatt at fyllingen som rullebanen ligger på har et tilnærmet horisontalt tverrsnitt på tvers av rullebanen mellom fyllingen knekkpunkter på hver side. Det er antatt at helningen på hver side er ca 1 : 1.3. Tabell 3 Beregnede verdier for Punkt D og H Punkt Hs m Tp s angrepsretning Høyde av sikkerhetssone m over dim. vann-nivå Min bredde av sikkerhetssone m Skulderbredde m Overskyllings-rate q l/sm D H Under disse forutsetninger finner vi følgende. o Punkt D. Dette er det mest utsatte punktet på hele anlegget. Vi har startet med en høyde på fyllingen (dvs sikkerhetsområdet) på 4.0 m over dimensjonerende høyvann, dvs totalt 3.0 m m = 7.0 m over NN2000. Under de gitte forutsetninger vil vi ha en overskyllingsrate på 0.01 l/sm inn til et punkt som ligger ca 46 m fra sjøen. Sikkerhetsområdet er her ca 90 m bredt, hvilket gir en god margin til rullebanen. Det er forutsatt at det anlegges en skulderkonstruksjon her med bredde av skulder ca 4.0 m Side 9 av 10

10 o Punkt H: Dette punktet ligger i østre ende av rullebanen og er mindre utsatt for bølger. Vi har foreløpig antatt at det ikke er en skulder på fyllingen her. I dette tilfellet går grensen for akseptabel overskylling ca 16 m fra sjøen hvis sikkerhetsområdet legges på kote 7.0 NN2000. Vi kan nå se på hvor langt inn bølgeoppskyllingen (med inntil 0.01 l/sm) går når høyden på sikkerhetsområdet varierer. Tabell 4 Tabell som viser nødvendig bredde av sikkerhetsområde for at overskyllingen ikke skal overstige 0.01 l/sm ved ulike høyder av sikkerhetsområde. Punkt H = 2.5 m over dim. nivå H = 3.0 m over dim. nivå H = 3.5 m over dim. nivå H = 4.0m over dim. nivå D H Beregningen som er gjennomført kan regnes å være forholdsvis konservativ. Det er bl a ikke tatt hensyn til at sikkerhetsområdet vil ha en positiv helning opp mot rullebanen. Vi må også anta at et krav om qmax = 0.01 l/sm er et relativt strengt krav fordi det er anvendt i en sikker avstand fra rullebanen. Det kan synes som om høyder ned til 3.0 m over dimensjonerende høyvann, dvs 6.0 m NN2000 er realistiske, forutsatt at man fyller inn de innovervendte hjørnene som er vist i begge ender på Figur 1. REFERANSER 1. Statens Kartverk, Sjø: Tidevannstabeller for den norske Kyst med Svalbard 2. M.J.R. Simpson, J.E.Ø. Nilsen, O.R. Ravndal, K. Breili, H. Sande, H.P. Kierulf, H. Steffen,E. Jansen, M. Carson, O. Vestøl (2015): Sea Level Change for Norway NCCS report no. 1/ EurOtop Wave overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessment Manual Sigurdur Sigurdarson, Jentsje van der Meer : Design of Berm Breakwaters: Recession, Overtopping and Reflection, ICE Coasts, Marine Structures and Breakwaters 2013, Edinburgh, Scotland, notat AEL OMU NPB 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 Side 10 av 10