Bølgeanalyse i Bolgneset

Transkript

1 Til: Fra: Bolgneset Utvikling v/ Rolf-Henning Blaasvær Athul Sasikumar/Onno Musch Dato Bølgeanalyse i Bolgneset Bolgneset ligger i Kristiansund kommune ved Bremsnesfjorden (Figur 1). Det er planlagt ny havn og det er derfor ønskelig å kartlegge vind, og bølgeforholdene samt stormflo for området. Figur 1 Kristiansund kommune. Anlegget er markert med svart sirkel på detaljbilde. n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 1 av 12

2 Metode Bølgene som kommer inn Bolgneset vil være lokalt genererte vindbølger og dønningsbølger fra åpent hav. Metoden for beregning av lokalt genererte vindbølger går ut på å hente vind-data fra Veiholm målestasjon. Vi har benyttet tilgjengelige data fra 2001 til og med For å analysere vindbølge forholdene, er det tatt et punkt i bølgeanalyse, som vist i Figur 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 mulige strøk og hvor ofte en gitt bølgehøyde vil oppstå, dvs returperiode. Bolgneset er også utsatt for dønningsbølgene fra åpent hav (300 ). For å analysere hvor mye bølgeenergi kommer frem til havna fra de aktuelle retningene ble det brukt STWAVE modellen i 2 steg. Vi bruker en stor modell (Figur 7) fra åpent hav og inn mot et målepunkt utenfor Bremsnesfjorden. Resultatene fra det store modellert er brukt som en input til en detalj modell (Figur 9) for Bolgneset. For å kunne relatere resultatene til ekstremverdier av signifikante bølgehøyder ble det brukt hindcast bølgedata fra et målepunkt (1318, posisjon N 63,1, Ø 4.1 ) like utenfor Kristiansund området. Den statistiske fordelingen av bølgehøyder for dette punktet ble overført til målepunktene for så å kunne beregne returperioder av bølgehøyder i Bolgneset. Figur 2 Detaljbildet for Bolgneset, 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 en rapport fra Bjerknes-senteret fra 2015 (1). Her er det vurdert 2 scenarier med ulike sannsynlighetsnivåer: 1. Maks stigning med 50 % konfidensintervall n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 2 av 12

3 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). Resultat Vindbølger Resultatene av vind-data-analysen er vist i Figur 3. Vi ser at vind fra sør-vest dominerer, og at vindhastighet her er ca. 28 m/s med returperiode på 100 år. Beregnede signifikant bølgehøyder for alle mulige strøk, tilsvarende vind-dataene, for et punkt (rødt punkt i Figur 2) uten Bolgneset er vist i Figur 4 Figur 4 viser at vi finner de høyeste bølger i sektoren 270 med høyde på 1.2 m med 100 års returperiode. Som vist i Figur 5, ser vi at dette samsvarer bølgeperioder i nærheten på Tp = 3.5s for 100 års returperiode. Vindbølgene fra nord til øst (0 til 90 ) har en høyde på ca. 0.7 m og bølgeperioder på Tp = 2.5s med 100 års returperiode. Figur 3 Ekstremverdier av 10 min middelvind fra Veilholmen målestasjon. Rp er returperiode i år. Retning 0 er vind (og bølger) fra nord. n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 3 av 12

4 Figur 4 Ekstremverdier og returperioder for signifikant vindbølgehøyde, Hsvind Figur 5 Ekstremverdier og returperioder av spektral topp-periode for vindbølger Dønningsbølger Dønningsbølge fra åpent hav med retning på 300 og 330 er hovedretningen for bølger inn mot Bolgneset. Resultatene fra STWAVE simuleringer for store modellen er vist i Figur 7 (300 ) og Figur 8 (330 ). Vi har brukt resultatspektra fra store modellen som en inngang til detalj modellen. Resultater for detalj modellen er vist i Figur 9 (300 ) og Figur 10 (330 ). n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 4 av 12

5 Figur 11 og Figur 12 viser den resulterende dønningsbølgehøyde på punkt 1 og punkt 2 (Plassering av punktene vist i Figur 6). Vi ser at det er en stor forskjell mellom bølgehøyde i punkt 1 og 2. Det er delvis på grunn av skjerming fra holmene nordvest for Bolgneset. Figur 6 Dybdeprofil for Bolgneset. Viser punktene for dønningsbølgeanalyse. Planområdet er vist med rød linje i figuren. Figur 7 Stor modell for havbølger med retning 300 på veg inn mot Kristiansund, målepunkt for detalj modell markert i svart utenfor Bremsnesfjorden. Svart firkant viser detalj modellen n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 5 av 12

6 Figur 8 Stor modell for havbølger med retning 330 på veg inn mot Kristiansund, målepunkt for detalj modell markert i svart utenfor Bremsnesfjorden. Svart firkant viser detalj modellen Figur 9 Detaljbilde av havbølger med retning 300 på Bolgneset (Detalj modell). Omtrentlig planområdet er vist med rød linje i figuren. n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 6 av 12

7 Figur 10 Detaljbilde av havbølger med retning 330 på Bolgneset (Detalj modell). Omtrentlig planområdet er vist med rød linje i figuren. Figur 11 Ekstremverdier og returperioder for signifikant dønningsbølgehøyde, Hsdønning (Punkt 1) n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 7 av 12

8 Figur 12 Ekstremverdier og returperioder for signifikant dønningsbølgehøyde, Hsdønning (Punkt 2) Stormflo Resultatet fra analysene for stormflo er vist i Tabell 1 og Figur 13. Nivå for stormflo med tillegg for klimarelaterte endringer hentes fra referanse 1. Som referansepunkt er det valgt 200 års tilstand i 2050 og 2100, med mest sannsynlige verdi (95 %), og et utslippsnivå tilsvarende RCP8.5 (høyt utslippsnivå). For beregning av nødvendig høyde for kaifronten har vi brukt projiserte vannstanden i 2050 med RCP scenario 4.5. For nødvendig høyde av høyteknologisk utstyr, er det brukt det mer ekstreme scenarioet frem til 2090 (RCP 8.5). Det gir følgende nødvendige høyder av vannsikret nivå. Dagens vannstand med Rp på 200 år: m NN vannstand (RCP 4.5): m NN vannstand (RCP 8.5): m NN 2000 År Rcp2.6 Rcp4.5 Rcp % 95 % 50 % 95 % 50 % 95 % Tabell 1 Beregnede stormflonivå i m over NN2000 (tallgrunnlaget for Figur 13) n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 8 av 12

9 Figur 13 Beregnede stormflonivå i m over NN2000, 200 år returperiode Plassering av molo og havn Høyeste bølgene kommer fra vest og nordvest. Det er derfor viktig at vi skjermer for disse sektorene der mulig. Viktigst er det å skjerme for dønningsbølgene da disse har mye energi og kan være destruktive. Område 1 i Figur 14 er svært utsatt for dønningsbølgene og vindbølgene fra vest og det er derfor krevende å få til en brukbar kaifront. Ved å legge inn en molo som skissert i Figur 15 vil det være mulig å legge til innenfor et begrenset område men kaiarealet bør ikke brukes til lagring eller bebyggelse. Område 2 er noe mindre utsatt for dønningsbølgene og kan delvis skjermes med en molo som skissert i Figur 15. Det vil likevel være utsatt for vindbølgene fra nord og nordøst, på ca. 0.8 m ved ekstreme værforhold. Det bør derfor avklares med brukere og eiere hvor grensesnittet for akseptable værforholdene ligger og hvor mye nedetid (tid der værforholdene ikke tillater bruk av kaia) som kan aksepteres. n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 9 av 12

10 Figur 14 Bølgesituasjon nær Bolgneset med kailøsning skissert av Bolgneset Utvikling (alternativ grønn) Figur 15 Foreløpig bearbeidet kailøsning med moloer som skjermer for bølgepågang. n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 10 av 12

11 Totalt vannstandsnivå stormflo og bølger på kaifront og høyteknologisk utstyr Område 2 Den nødvendig høyde av planlagte kaifront og høyteknologisk utstyr er en funksjon av stormflo og bølgehøyde. Sammenfall av ekstrem stormflo av 200 år RP og ekstreme bølger 100 år RP bedømmes å være sannsynlig. For beregning av høyde av planlagte kaifront i område 2, har vi brukt vindbølgehøyder fra 0 til 90. Anbefalt tillatt overskylling er også vurdert basert på EurOtop håndbok og gir følgende. Anbefalt tillatt overskylling for Kaifront 10 l/s/m (liter per sekund per løpemeter av kaifronten) Anbefalt tillatt overskylling for høyteknologisk utstyr: 4 l/s/m Basert på anbefalt overskylling og kombinasjon av stormflo og bølger, for område 2 anbefaler vi en høyde på 3.15 m over NN2000 for Kaifront og 3.6 m over NN2000 for høyteknologisk utstyr. Men, bruk av samme høyde for område 1 vil resultere i overskylling mer enn anbefalt. Høyteknologisk utstyr bør være plassert på 10 m fra kaifront og bare innenfor området markert på Figur 15. Det skal forsikres at det dimensjoneres for tilstrekkelig drenering av vannet for å unngå magasinering av vannet. Innenfor området markert med gul boks vil anbefalte overskyllingsratene være som anbefalt. Utenfor markerte området vil overskyllingen kunne overskride anbefalte verdiene ved ekstreme hendelser. Figur 16 Anbefalt høyde av planlagt kai og høyteknologisk utstyr n:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 11 av 12

12 Referanser 1. 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 2. EurOtop Wave overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessment Manual Notat ASA OMU AEL 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:\517\80\ \5 arbeidsdokumenter\62 bølgeanalyse - tilleggsutredning\notat\notat_bølgeneset_externt_v2_omu.docx Side 12 av 12