Strømforhold og partikkelspredning i Førdefjorden

Transkript

1 Strømforhold og partikkelspredning i Førdefjorden Nordic Rutile AS Rapportnr.: , Rev A Dokumentnr.: 18BHORT-1 Dato:

2

3 Innholdsfortegnelse KONKLUDERENDE SAMMENDRAG INNLEDNING MÅLEPROGRAM FOR STRØM OG HYDROGRAFI Oversikt måleprogram Strømforhold Hydrografi og vannutskifting Oppsummering av strømforhold og vannutskifting 19 3 MODELLERING AV STRØM OG SPREDNING Strømmodellering i Førdefjorden Simuleringer av partikkelspredning fra planlagt deponi i Førdefjorden Oppsummering partikkelspredning 39 4 DISKUSJON AV USIKKERHETER OPPSUMMERING REFERANSER VEDLEGG 1: MÅLEPROGRAM FOR STRØM OG HYDROGRAFI... I VEDLEGG 2: STRØMMODELLERING MED SINMOD I FØRDEFJORDEN... II VEDLEGG 3: SIMULERINGER AV PARTIKKELSPREDNING I FØRDEFJORDEN FRA PLANLAGT SJØDEPONI... III VEDLEGG 4: VURDERING AV FLOKKULERINGSEFFEKTEN OG TILPASNING I DREAM... IV DNV GL Rapport nr , Rev. A Side i

4 KONKLUDERENDE SAMMENDRAG Nordic Rutile AS gjennomfører tilleggsutredning i forbindelse med konsekvensutredning i forkant av eventuell bergverksdrift ved Engebø. I den forbindelse har det blitt gjennomført et omfattende integrert måle- og modelleringsprogram i Førdefjorden. Strøm- og hydrografiforhold ble kartlagt over et år for ytre Førdefjord. Disse dataene ble benyttet til validering av strømmodellen, samt beskrivelse av strømog hydrografiforholdene. Ved å kombinere måledata med en høyoppløselig strømmodellering, konkluderes det med: Over året sees sesongmessige endringer i strømbildet for fjorden, inklusive perioder med lagdelt strømforhold. Det ses også en horisontaldeling av strømbildet. Målingene viser moderate middelstrømmer i deponiområdet, typisk mellom 3-7 cm/sek. Det er små variasjoner i strømhastighetene gjennom 12 måneders perioden. Strømhastighetene er på linje med målinger utført av NIVA i Under terskelnivå på ca. 210 meter er vannmassene relativt stabile gjennom måleperioden. I løpet av året observeres det jevnlige utskiftninger i øvre vannlag og mellomlaget, mens dypvannsutskifting kun er påvist om våren/sommeren. Strømmodellen SINMOD vurderes til å gi en god representasjon av strømforholdene i Førdefjorden og deponiområdet. For å vurdere partikkelspredningen ved deponering ble spredningsmodellering gjennomført (DREAM). Et kontinuerlig utslipp av gruveavgang over 12 måneder (juli juni 2014) ble modellert med basis i høyoppløselige strømdata (SINMOD). Generelt viser modelleringen med DREAM at: Partikler spres i vestlig retning gjennom mesteparten av året, med en dreining mot sør-øst i apriljuni. Konsentrasjonene på den vestlige deponigrensen 2 km fra utslippspunktet er gjennomsnittlig 1,1 mg/l fra august til og med april. Dette nærmer seg målte bakgrunnskonsentrasjoner i Førdefjorden. Snittverdi 500 m fra utslippspunktet er 6,2 mg/l. Partiklene spres i liten grad vertikalt, og konsentrasjoner over 1 mg/l observeres ikke høyere enn 36 meter over gjeldende utslippspunkt. Sedimentavsetning fra utslippet er i all hovedsak innenfor deponiområdet, og sedimentering over 6 mm per år forekommer innenfor en radius på 1 km fra utslippspunktet (innenfor deponiområdet). Det ble også gjort en modellering av to fremtidsscenarioer i DREAM, etter 25 og 50 år. Begge scenarioene viser økt partikkelspredning, sammenlignet med tilsvarende periode for modelleringen over 12 måneder. Modelleringen viser at å endre plassering av utslippet til østsiden av deponiet etter 25 år, kan gi redusert partikkelspredning. Plassering av utslippspunktet synes derfor å være en viktig parameter som bør vurderes etter en tids drift. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 2

5 1 INNLEDNING Nordic Rutile AS gjennomfører tilleggsutredning i forbindelse med konsekvensutredning i forkant av eventuell bergverksdrift ved Engebø. Som en del av tilleggsutredningen har Klima- og Miljødepartementet ønsket Dokumentasjon av sirkulasjonsmønsteret i fjorden og vurdering av risiko for partikkelspredning (Punkt 1, se /1/). DNV GL har med støtte fra Sintef, fått i oppdrag av Nordic Rutile AS å gjennomføre disse supplerende undersøkelsene, med basis i et foreslått måleprogram (/2/) og innspill fra Klima- og Miljødepartementet (/1/). De gjennomførte undersøkelsene inkluderer: I. Et omfattende måleprogram for kartlegging av strøm- og hydrografiforholdene i Førdefjorden. II. Strømmodellering for Førdefjorden, hvor måledata (I) ble brukt til validering. III. Spredningsmodellering for planlagt utslipp i Førdefjorden, hvor modellert strøm (II) ble benyttet. Disse tre stegene bygger på en integrert måle- og modelltilnærming for å vurdere strømforhold, vannutskifting og partikkelspredning gjennom en sesong. DNV GL utførte I) som gikk over nesten et år, fra 8. august 2013 til 5. august II) og III) ble utført av Sintef, med modelleringer over et år, fra 1. juli 2013 til 30. juni I tillegg, ble det for II) og III) modellert framtidsscenarioer for 25 og 50 års drift. Det ble vektlagt å validere resultatene fra strømmodelleringen mot innsamlede måledata. Det er også vektlagt bruk av avanserte måleinstrumenter og anerkjente numeriske modeller med høy oppløsning. Denne rapporten vurderer strømforholdene i ytre Førdefjorden med basis i I) og II). I tillegg vurderer rapporten med basis i III), om det vil være risiko for utilsiktet partikkelspredning fra den planlagte deponeringen. Det bemerkes at det i forbindelse med konsekvensutredningen tidligere har blitt gjennomført undersøkelser av strøm- og partikkelspredning (/3/ og /4/). I Kapittel 2 beskrives måleprogrammet og de oppnådde resultatene. De gjennomførte strøm- og spredningsberegningene er omtalt i Kapittel 3. Siste kapittel oppsummerer og konkluderer. Mer utfyllende detaljer finnes i vedleggene. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 3

6 2 MÅLEPROGRAM FOR STRØM OG HYDROGRAFI Fra august 2013 til august 2014 ble det gjennomført et omfattende måleprogram av strøm og hydrografi i Førdefjorden. Formålet med programmet var å kunne gi en detaljert beskrivelse av sesongvariasjoner i strøm- og hydrografiforholdene for ytre Førdefjord og det planlagte deponiområdet. Videre skulle programmet innhente måledata til bruk i validering av strømmodellen. Dette kapittelet beskriver kort måleprogrammet, samt utvalgte resultater. Mer informasjon om måleprogrammet, inklusive resultater finnes i Appendiks 1, samt fire ferdigstilte strømrapporter (/5,/6,/7,/8/). I Appendiks 2, under valideringen av strømmodellen, presenteres også mye av de innsamlede dataene. 2.1 Oversikt måleprogram Det gjennomførte måleprogrammet innhentet hovedsakelig data fra ytre Førdefjord, som vist i Figur 1. Denne delen av fjorden består av flere terskler, grunne sidesund/viker og dype bassenger på over 300 m (Figur 2). Vannutvekslingen mellom det utenforliggende kystvannet og ytre fjord skjer over den ytre terskelen på rundt 210 m dyp mellom Svanøy og Skjeljevikneset (ved Stasjon 1). Fjordsystemet har tilførsel fra flere elver. Videre innover i fjordsystemet skiller det trange og grunne Ålasundet (ca. 55 m, ved stasjon 6) forbindelsen mellom ytre og indre Førdefjord (Figur 2). På begge sider av sundet er det dypvannsbassenger, hvor det planlagte deponiområdet ligger innerst i ytre Førdefjorden (Figur 1). Figur 2 (øvre til venstre) gir en detaljert oversikt over batymetrien i det aktuelle fjordsystemet. Figuren gir også ulike utsnitt av deponiområdet, rotert i ulike retninger. Av disse fremkommer topografien som vil påvirke strøm og utskiftingen i ytre del. Avgjørende for stasjonsplasseringen var å kunne kartlegge strøm- og hydrografiforhold i og nær deponiområdet og på terskler som er viktige for vannutveksling og dypvannsutskifting. Flere høringsrunder har også vært foretatt ved etablering av disse stasjonene. Målinger som ble utført fra august 2013 til august 2014: Strøm: Det ble plassert ti profilerende strømmålere på seks stasjoner (Figur 1). Fire av disse stasjonene hadde to profilerende målere, én ved bunnen og én i øvre lag. Målinger ble innhentet over fire perioder. I siste periode ble det etablert en tilleggsstasjon i foreslått deponiområde (Stasjon 7). De profilerende strømmålerne gjorde det mulig å måle strøm (hastighet og retning) i flere dyp oppover i vannsøylen. De med lengst rekkevidde ble plassert ved bunnen og i/nær deponiområdet. Til sammen avdekket målerne sesongmessige variasjoner i strømbildet for ulike dyp. Tabell 1 angir de fire måleperiodene. Hydrografi: Salinitet- og temperaturmålinger ble gjennomført med et nettverk av 11 CTDstasjoner. Disse dekket ytre Førdefjord, deponiområdet samt områder nær deponiet (Figur 1). Målingene ble gjennomført i hele vannsøylen på alle stasjoner ved syv måletokt fordelt over ett år. I tillegg ble ekstra CT-sensorer (måler konduktivitet og temperatur) koplet til strømstasjon 1 og stasjon 5, og disse ga kontinuerlig informasjon om salinitets- og temperaturendringer på disse stasjonene. Fastmontert på de profilerende strømmålerne var det også en temperaturmåler som logget kontinuerlig. Til sammen avdekket målerne sesongmessige variasjoner i hydrografi, evt. vannutskifting, lagdeling, ferskvannstilførsel og vannmassenes stabilitet. DNV GL har gjennomført både automatisk og manuell kontroll av dataene. Data som går utenfor kvalitetsmessig god måleavstand til utstyret, eller der forstyrrende effekter (fra eksempelvis fisk) har påvirket datainnsamlingen, er fjernet. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 4

7 Tabell 1: Måleperioder, strømmålinger Periode Start Avslutning 1 8. august november november februar februar mai mai august 2014 Figur 1: Kart med oversikt over foreslått deponiområde (brun avgrensning) samt strøm- og hydrografistasjoner i Førdefjorden 2013/2014. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 5

8 Figur 2: Kart med oversikt over batymetri i området hvor strøm- og hydrografidata ble samlet inn i Førdefjorden 2013/ ) Hele fjorden sett fra øst, bunntopografi fra Sintef, 2) Indre del av fjorden sett fra vest, detaljerte batymetridata. 3) Indre del av fjorden sett fra øst, detaljerte batymetridata. 4) Deponiområdet sett fra vest, detaljerte batymetridata og deponigrensen tegnet inn (rød farge). DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 6

9 2.2 Strømforhold Sett over året varierer middelstrømmer mellom lokalitetene og med dypet. Tabell 2 viser sesongvariasjonen i månedlig middelstrøm over måleperioden per stasjon. Størst variasjon sees for stasjon 1 og 2, hvor en faktor 2 ofte kan ses i forskjell. For stasjon 1, som styrer mye av utvekslingen med det ytre fjordbassenget, har vi middelstrøm mellom 4-13 cm/s, avhengig av sesong. De høyeste middelstrømmene er i februar og mars fra de nedre målerne. I den samme perioden har stasjon 2, som ligger lenger inn i fjorden, også høyest middelstrømmer. Middelstrømmen her ligger imidlertid lavere og hovedsakelig mellom 4-8 cm/s. Deponiområdet har de laveste middelstrømmene i det målte fjordområdet. Her varierer middelstrømmen hovedsakelig mellom 3-7 cm/s. For deponiområdet har vi mindre sesongvariasjoner, og de høyeste strømmene om vinteren. De laveste middelstrømmene finner man i det den sentrale delen av deponiområdet (ca. 3 cm/s). Det bemerkes at det bare finnes strømmålinger fra dette området for siste måleperiode (Tabell 1). Typiske standardavvik for middelstrømmen i deponiområdet ligger i området 2-3 cm/s om ikke stasjon 6 inkluderes (indre terskel). Dette fremkommer fra Figur 17 og 19, i strømrapportene (/5/,/6/,/7/,/8/), og i Appendiks 2. Studeres ulike vannlagene i deponiområdet hvor man har målt, finner man: Mellom m fra overflaten har vi typisk middelstrømmer på 4-7 cm/s. Laget mellom m fra overflaten har de laveste middelstrømmene. Typiske middelstrømmer ligger på 3-5 cm/s. Under dette laget mot bunnen ( m) er typisk middelstrømmer på 4-7 cm/s, med unntak av stasjon 7, midt i deponiområdet, som varierer fra 2,7 til 3,4 cm/s (basert på en tre måneders måleperiode). Middelstrømmene øker noe mot de nederste målepunktene ved bunnen. Dette er karakteristisk for stasjonene i deponiområdet. Dette fremkommer av Figur 3, hvor månedlig middelstrøm for stasjon 4 er presentert for nedre måler. I tillegg ser vi forskjellene mellom månedene, hvor juni ligger blant de med høyest middelstrøm (Figur 3, nedre høyre). Betydelig sterkere middelstrømmer er målt på stasjon 6 ved Ålasundet (7-24 cm/s). Ålasundet er den smaleste delen av fjorden med en grunn terskel, noe som fører til lokale akselerasjoner, og helt andre strømforhold enn i deponiområdet og ytre del av Førdefjorden. Middelstømmen ned til 100 m, utenom for stasjon 6, har omtrent samme styrke som middelstømmen under 100 m. Det øverste vannlaget mot overflaten er ikke målt grunnet fysiske begrensninger ved de profilerende strømmålerne. Strømhastigheten forventes å være høyere, og med større variasjon i dette laget. Det bemerkes at de nederste målepunktene ligger 4-5 meter over bunnen. Strømmen forventes å avta gradvis i det nederste laget, pga. friksjon mellom bunnvann og sjøbunn (/9/). Videre, for noen måneder er middelstrømmene basert på få dager (eks. februar, periode 2), som kan gi for lave/høye månedsverdier i Figur 3, inklusive figurene gitt i Appendikset 1. Merk at analysen vist i Tabell 2 benytter månedsmiddel hvor det er målt i mer enn 5 dager. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 7

10 Tabell 2: Sesongvariasjon i månedlig middelstrøm (cm/s) over måleperioden, utvalg av dybdelag i undersøkelsesområdet, Førdefjorden. Maksimum- og minimumsverdiene er basert på månedlige middelhastigheter. Stasjon 7 har bare målinger fra siste måleperiode. Flere detaljer, se Appendiks 1. Område Førdefjorden, ytre Foreslått deponiområde Indre terskel Stasjoner St 1 St 2 St 3 St 4 St 5 St 7* St 6 Dyp (m) Min Maks Min Maks Min Maks Min Maks Min Maks Min Maks Min Maks 20 7,4 9,4 30 8,3 15, ,1 21,0 50 4,0 4,7 4,6 6,6 16,8 24,3 60 4,6 8,3 3,9 4,5 4,3 6,9 70 4,6 7,5 4,4 7,9 3,7 4,8 4,2 6,6 80 4,5 8,3 4,5 7,5 4,2 5,5 4,7 6,7 90 4,6 10,8 4,5 8, ,1 8,3 5,0 8, ,5 5, ,3 5, ,8 5, ,0 4,8 2,8 5, ,6 5,4 3,8 4,4 2,7 4, ,1 13,2 3,5 5,2 3,8 4,3 2,6 4, ,7 12,8 3,7 5,1 3,7 4,2 2,6 4, ,5 11,7 3,6 5,3 3,7 4,2 2,6 4, ,0 12,9 3,7 5,6 3,7 4,1 2,6 4, ,7 5,7 3,8 4,1 2,8 4, ,8 5,7 3,9 4,3 3,1 4, ,9 5,8 3,8 4,4 3,4 4, ,0 6,4 3,8 4,6 3,8 4, ,3 6,9 3,9 5,2 4,8 5, ,3 7,3 4,1 6,1 5,0 6,0 2,7 3, ,8 7,7 5,0 7,6 2,8 3, ,0 7,8 3,0 3, ,2 7,9 4,0 5,1 3,3 3, ,0 5, ,0 7,5 Stasjonsdyp 215m 310m m 281m 316m 57m DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 8

11 Sett over året varierer middelstrømmer i deponiområdet en del med dypet, som vist for Stasjon 4 (Figur 3). De høyeste middelstrømmene sees omkring 150 m og nærmere bunnen. Vintermånedene tenderer til å ha noe høyere strøm. Tilsvarende figurer for de andre stasjonene finnes i Appendiks 1. Figur 3: Middelstrømmene pr måned/periode for stasjon 4, Førdefjorden, august 2013-august DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 9

12 Figur 4 viser fordelingen av målte hastigheter for periode 4, nedre målere. For denne perioden var 68 % av målingene i deponiområdet under 5 cm/s. Sett over alle perioder var mer enn 50 % av målingene under 5 cm/s. Laveste strømhastigheter er målt på Stasjon 7, hvor ca. 86 % av målingene er under 5 cm/s. Med unntak av terskelstasjonene, er det få målinger over 15 cm/s. For de øvre målerne for tilsvarende periode har vi omtrent de samme fordelingene som for de nedre målerne (Figur 5). St1 og 2 St3 og 4 St7 og 5 St6 Figur 4: Strømmålinger stasjon 1-7, hastighetsfordeling, alle dybdeintervall for nedre målere, periode 4(se Appendiks 1). Førdefjorden DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 10

13 St1 og 2 St3 og 4 Data foreligger ikke St7 og 5 Data foreligger ikke St6 Figur foreligger ikke Figur 5: Strømmålinger stasjon 1-7, hastighetsfordeling, alle dybdeintervall for øvre målere, periode 4, (se Appendiks 1), Førdefjorden I Figur 6 er det vist retningsfordelingen for periode 4, nedre målere. For flere av stasjonene ser vi to dominerende «topper» i fordelingen som representerer tidevannet. Plasseringen av «toppene» i fordelingene antas bl.a. å reflektere topografisk styring av strømmen. Tidevann, kombinert med lokal topografi, ser ut til å ha betydning for retningsfordelingene. På stasjoner med strømhastigheter ned mot null, virker det som om strømretningen varierer en god del. Dette kan trolig forklare den noe «flate» retningsfordelingen på stasjon 7, inklusive «noe» av spredningen i fordelingen for de øvrige stasjonene med lave strømhastigheter. Det bemerkes at disse retningene representerer flere måneder med målinger tatt i flere dyp. Lagdeling av strømmen og endringer over korte tidsrom vil derfor ikke kunne sees. Øvrige retningsfordelinger er presentert i Appendiks 1, samt i strømrapportene og Appendiks 2. Generelt er retningsfordelingen styrt av tidevann og topografien i nærheten av stasjonen, og vi finner at lokale forhold er viktig (se Figur 2). DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 11

14 St1 og 2 St3 og 4 St7 og 5 St6 Figur 6: Retningsfordeling for periode 4, alle dybdeintervall for nedre målere (se Appendiks 1). Førdefjorden DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 12

15 I Figur 7 presenteres øst/vest-komponenten av reststrømmene (etter at den daglige tidevannskomponenten er fjernet) ved bunnen for stasjon 4 og 7, periode 4. På begge stasjonene sees en sterk tendens av inngående strøm (mot øst), som tenderer til å skifte mellom øst/vest (inn/utgående) innenfor perioden av en uke (tydeligst på stasjon 4). Stasjon 4 har den sterkeste reststrømmen, opp mot 1,5 cm/s i øst/vest retning. Generelt er det lave reststrømmer, som indikerer at tidevannsbidraget er dominerende. Dette samsvarer med NIVA sine resultater i 2008 (/4/). Figur 7: Øst/vest-komponent av restrømmen (døgnmidlet), stasjon 4 (øvre) og 7 (nedre), periode Hydrografi og vannutskifting En oppsummering av maksimum- og minimumsverdier for temperatur og saltholdighet (S) er gitt i Tabell 3 for noen utvalgte stasjoner og dybdeintervaller. Avhengig av måned og dyp, varierer temperaturen og saltholdigheten mellom henholdsvis 6,3-21,6 C og 10,7-35,2 S for de utvalgte stasjonene. Forholdene endrer seg mest for det øvre 50 meters laget, forårsaket av bl.a. årstidsvariasjoner i oppvarming/nedkjøling fra atmosfæren og ferskvannstilførsel. For det øvre laget er det kaldest vann hovedsakelig i februar og varmest i juli. For saltholdighet er det ferskest vann DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 13

16 hovedsakelig i juli og mest salt i august. Sammenlignet med laget over 210 m, viser temperatur og saltholdighetsmålingene som forventet betydelig mer stabile forhold under 210 m. Tabell 3: Oppsummering hydrografidata, maksimum og minimum for ulike dyp, Stasjon 1 til 5, Førdefjorden 2013/2014. St Dybdeintervall Temperatur ( C) Salinitet (PSU) Tetthet (kg/m 3 ) Min Max Min Max Min Max 0-50 m 6,3 (feb) 21,6 (juli) 22,5 (juli) 33,7 (aug 14) 1017,80 (juli) 1027,26 (aug 14) m 6,3 (feb) 12,4 (okt) 32,9 (okt) 35,2 (aug 13) 1025,10 (okt) 1028,13 (aug 13) 150 m - bunn 7,4 (mai) 8,6 (des) 34,7 (mai) 35,2 (aug 13) 1027,77 (des) 1028,58 (aug 13) 0-50 m 6,5 (des) 20,7 (juli) 15,5 (juli) 34,6 (aug 14) 1018,21 (juli) 1027,25 (aug 14) m 6,7 (feb) 11,7 (okt) 32,8 (okt) 35,2 (aug 13) 1025,19 (okt) 1028,06 (okt) 150 m - bunn 7,5 (aug 14) 8,5 (des) 34,8 (des) 35,2 (aug 13) 1027,74 (des) 1028,90 (aug 13) 0-50 m 6,7 (feb) 20,0(juli) 15,6 (juli) 34,7 (aug 14) 1018,40 (juli) 1027,36 (aug 14) m 7,1 (mai) 11,5 (okt) 32,9 (okt) 35,14 (aug 13) 1025,23 (okt) 1028,04 (aug 13) 150 m - bunn 7,5 (juli) 8,5 (des) 34,8 (des) 35,2 (aug 13) 1027,73 (des) 1028,92 (aug 13) 0-50 m 6,3 (des) 20,9 (juli) 10,7 (mai) 34,6 (aug 14) 1018,00 (aug13) 1027,27 (aug 14) m 7,0 (mai) 13,1 (okt) 32,1 (okt) 35,1 (aug 13) 1024,42 (okt) 1028,07 (aug 13) 150 m - bunn 7,5 (juli) 8,3 (des) 34,8 (des) 35,2 (aug 13) 1027,7 (des) 1028,76 (aug 13) 0-50 m 6,8 (feb) 20,3 (juli) 11,0 (juli) 34,6 (aug 14) 1018,13 (juli) 1027,27 (aug 14) m 7,0 (mai) 11,2 (okt) 33,0 (okt) 35,2 (aug 13) 1025,41 (okt) 1028,03 (okt) 150 m - bunn 7,5 (juli) 8,7 (des) 34,7 (des) 35,2 (aug 13) 1027,64 (des) 1028,70 (aug 13) Sett over året varierer hydrografiforholdene mellom områdene i fjorden. Størst forskjeller i temperatur og saltholdighet mellom ytre og indre stasjoner observeres for desember, februar og mai (Figur 8 og 9). Fra 50 m ned til ca. 200 m har vi også betydelige skiftninger og årstidsvariasjoner. Mellom oktober og desember kommer det inn varmere vann. Dette tyder på en utskifting fra overflaten og ned til omtrent 200 m før målingen i desember. Utskiftingen kan kobles til økte strømhastigheter i disse dypene ved bl.a. stasjon 1 i periode 3. Ved neste måleperiode i februar har dette vannet blitt erstattet med betydelig kaldere vann. Fra ca. 200 m og ned til bunnen er det i august og oktober relativt stabile forhold. Mellom oktober og desember ser vi imidlertid en tydelig endring, med påvirkning av det varme vannet som kommer inn i deler av vannsøylen. Fra desember til februar kommer det inn kaldere og noe saltere vann. Et hovedskifte fremkommer fra mai-målingene. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 14

17 Figur 8: Hydrografimålinger august, oktober og desember på CTD-stasjonene 1, 2, 3, 4, 5 og 10. Merk ulik temperatur og saltholdighetsskala mellom ulike måleperioder. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 15

18 Figur 9: Hydrografimålinger februar, mai og juli CTD-stasjonene 1, 2, 3, 4, 5 og 10. Merk ulik temperatur og saltholdighetsskala mellom ulike måleperioder. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 16

19 Forløpet med hovedutskiftingen av bunnvannet bekreftes også av T-S diagrammene (basert på CTDmålingene) vist i Figur 10. Signaturene til vannmassene er tydelig forskjellige mellom de ulike månedene, hvor nye vannmasser ser ut til å ha kommet inn rundt mai på stasjon 1. Dette tyder på en dypvannsutskifting og skifte av vannmassene opp til omtrent 50 m (eksisterende bunnvann forflyttes oppover). I forbindelse med utskiftingen er det en liten økning av strømhastighetene nær bunnen. Under dette skiftet ser vi at store deler av vannsøylen har blitt skiftet ut, og det har stilt seg inn en ny svakere sjiktning med noe lavere saltholdighet. I august 2014 har forholdene nærmet seg forholdene i august/oktober Av dette fremkommer en slags årssyklus med jevnlige utskiftinger i mellomlaget, og en tydelig utskifting om våren/sommeren i bunnlaget. Åpenbart kan dette variere fra år til år. Stasjon 1 Stasjon 2 Stasjon 3 Stasjon 4 Stasjon 5 Figur 10: TS-diagram, stasjonene 1, 2, 3, 4 og 5, alle perioder 2013/2014, data vises kun for dyp >100m. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 17

20 Utskiftingen av bunnvannet bekreftes av de kontinuerlige målingene, som viser en bratt nedgang av temperatur i mars for stasjon 1 (Figur 11). Dette vannet ser ut til å forplante seg videre i fjordsystemet, og denne episoden fanges opp lenger inn i fjorden i mai/juni. Det er også studert i mer detalj endringene i strømhastighet under bunnvannsutskiftingene. Fra Figur 12 ser vi at det er en liten økning av strømhastighetene nær bunnen over en periode på omtrent to uker (tydeligst på stasjon 7). Dette er i overensstemmelse med det som /4/ og /9/ tidligere har rapportert. Økning i salinitet på sensommeren for stasjon 6 indikerer at det indre dypbassenget også gjennomgår en utskiftning (se Appendiks 1, stasjon 6). Det ses også tydelige sesongendringer ved stasjonene i Redalsvika (9 og 11), Gjelsvika (9) og i indre Førdefjord (7) (se Appendiks 1). Figur 11: Døgnmidlet temperatur ved bunnen, stasjon 1, 2, 3, 4, 5 og 7, periode 4. Målingene på Stasjon 4 og 5 er korrigert, se Appendiks 1. Figur 12: Strømhastighet nær bunnen sammenlignet med utvikling i temperatur ved bunnen, døgnmidlet, periode 4, stasjon 4 (venstre) og 7 (høyre). DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 18

21 2.4 Oppsummering av strømforhold og vannutskifting Følgende kan oppsummeres mht. strøm og vannutskifting i deponiområdet: Over hele måleperioden var mesteparten av målingene under 5 cm/s for stasjonene i deponiområdet. Deponiområdet har de laveste middelstrømmene. Her varierer middelstrømmen hovedsakelig mellom 3-7 cm/s. De laveste middelstrømmene er målt i den sentrale delen (ca. 3 cm/s). Ved ytre terskel har vi middelstrøm mellom 4-13 cm/s, avhengig av sesong. De høyeste middelstrømmene er om vinteren. De høyeste strømhastighetene er målt for Stasjon 6 (7-24 cm/s), plassert ved Ålasundet, indre terskel. Generelt er det lave reststrømmer, noe som indikerer at tidevannsbidraget er dominerende. I perioden med utskifting av bunnvannet sees tendens til en inngående reststrøm. Over ca. 200 m dyp viser målingene jevnlige utskiftninger. I juni måles en dypvannsutskiftning i deponiområdet. I forbindelse med utskiftingen er det en økning av strømhastighetene nær bunnen til maksimalt 7 cm/s. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 19

22 3 MODELLERING AV STRØM OG SPREDNING 3.1 Strømmodellering i Førdefjorden Fra starten på juli 2013 og ett år frem i tid ble det gjennomført høyoppløselig strømmodellering for ytre Førdefjorden. I tillegg ble det gjennomført strømmodellering for bunnforhold som skulle reflektere 25 år og 50 års drift/deponering. Formålet med dette arbeidet er å etablere en høyoppløselig strømmodell som simulerer strømforholdene i ytre del av Førdefjorden, inkludert planlagt deponiområde for Engebøprosjektet. Strømmodellen representerer variasjoner i strømbildet, basert på informasjon om alle de viktigste egenskapene og drivkreftene som påvirker strømmønsteret i fjorden. Dette gir grunnlag for å vurdere hvilke strømforhold som kan forventes gjennom året i forskjellige områder og dybder, noe som er blitt etterspurt som en del av beslutningsgrunnlaget i spørsmålet om sjødeponi i Førdefjorden. Strømmodellen gir for øvrig datagrunnlag for simuleringene av partikkelspredning og deponering som gjøres med modelleringsverktøyet DREAM (/11/). Dette kapittelet gir en kort oppsummering av de gjennomførte modelleringene, med fokus på hovedresultater. For mer detaljer om randbetingelser, oppsett, resultater o.l. henvises til vedleggsrapporten (Appendiks 2); Strømmodellering med SINMOD i Førdefjorden, utarbeidet av SINTEF Om SINMOD SINMOD er en koblet hydrodynamisk og biologisk havmodell (/12/). Den hydrodynamiske modellen er basert på de primitive Navier-Stokes-ligningene som løses ved endelige differansers metode. Modellen har blitt utviklet ved SINTEF siden 1987, og er etablert for en rekke områder langs norskekysten og Barentshavet Oppsett SINMOD simuleringer Driverne for modellsystemet er atmosfærefelt (vind, temperatur, skydekke, luftfuktighet og trykk), ferskvannstilstrømning og tidevann. Ytre del av Førdefjorden er modellert i 53,3 m oppløsning. Modelloppsettet har horisontale dimensjoner 318x480 m, og 68 vertikale lag. Den vertikale oppløsningen er på 1-5 m i de øverste 50 m, m i intervallet m, 5-10 m i intervallet m, og m for større dybder enn 350 m. Modellen mottar grenseverdier fra et modelloppsett i 160 m oppløsning både på utsiden av fjorden og fra den indre delen av fjorden innenfor Ålasundet. Modelleringen er gjennomført for perioden 1. juli 2013 til 30. juni 2014, hvor strømdata er lagret for hvert 20. minutt. Ettersom deponiet bygger seg opp, endrer bunntopografien seg. Denne oppbygningen vil kunne ha en effekt på strømmønsteret. For å estimere denne effekten har to fremtidsscenarier blitt simulert i modellen, ett som representerer 25 års deponering og ett som representerer 50 år hvor deponivolumene er lagt inn i modellen (Figur 13). En simulering for mars 2014 ble gjort for hvert av fremtidsscenarioene for å gi grunnlag for beregning av endrede spredningsmønstre med DREAM, og for sammenligning av strømhastigheter med resultatene fra dagens bunntopografi. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 20

23 Figur 13: Bunntopografi i deponiområdet, estimert etter 25 (over) og 50 års (under) deponering. Isolinjer er vist for 200, 225, 250, 275 og 300 m Simuleringsresultat; Hydrografi og utveksling mellom fjord og kyst I dette kapittelet redegjøres det for hovedtrekkene i fjordsirkulasjonen og vannutvekslingen slik den beskrives av modellen (SINMOD) for Førdefjorden. Førdefjorden har en dyp terskel (ca. 200 m) og god utveksling med kystvannet utenfor. Terskelen ligger under kyststrømmen og vannutskiftingen i fjorden har dermed sammenheng med tetthetsvariasjonene til det atlantiske vannet utenfor fjorden. Figur 14 viser hvordan den simulerte tetthetssjiktningen i fjorden varierer fra 1. februar til 1. juli 2014 fra stasjon 1 (ytterst) og til stasjon 3 (deponiområdet). Figur 15 viser flere detaljer om vannmassenes hydrografi og sesongendringer, inklusiv sammenligninger mellom modell og måledata. Hovedfunn: I de øverste 75 m oppstår det episoder med jevne mellomrom der de øverste lagene øker i tykkelse. Det er også frekvente utskiftninger av vann i mellomlaget (ligger under brakkvannslaget og over terskeldyp). Mellom august og oktober tyder både målinger og modell på at det har kommet inn kystvann. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 21

24 Fra oktober og frem til desember viser både modelleringer og målte data en økning i temperatur, som kan indikere en utskifting i mellomlaget. Fra midten av april viser modellen en utskiftning av vannmassene, og vi kan se et klart signal i økende tetthet som forplanter seg innover fjorden. Signalet sees etter hvert også ved stasjon 6, som tyder på at det indre bassenget også gjennomgår en utskiftning i denne perioden. Etter hvert som tyngre vann erstatter dypvannet i fjorden vil det opprinnelige dypvannet bli blandet og løftet oppover, noe som resulterer i tyngre vann i hele vannsøylen under 50 m. Tilsvarende prosess gjengis i Kapittel 2, og har tidligere blitt rapportert av /4/. Modellen gir generelt en god gjengivelse av sesongendringer i hydrografi, men har i perioder utfordringer med å gjenskape målt saltholdighet og temperatur. Figur 14: Modellert tetthetssjiktning fra 1. februar til 1. juli 2014 ved stasjon 1-3. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 22

25 Figur 15: Hydrografi ved stasjon 1. Sorte kurver viser målinger, røde kurver viser modelldata fra samme dag. Tettheten i høyre kolonne er beregnet fra saliniteten og temperaturen. Rekkefølgen for tidspunktene følger kronologien i måleprogrammet (første måling august 2013, siste måling juli 2014) Simuleringsresultat; Endring av strømmingsmønster i tid og rom Fra modellen er det for dypene 15, 100 og 290 m tatt ut strømforhold over 12 måneder (månedsmiddel). Nedenfor vises strømforholdene i juni for disse dypene (Figur 16). Juni ble valgt utfra utskiftingen som observeres både i modell og målinger. Det henvises til Appendiks 3 (Figur 10-18), hvor man kan studere de øvrige figurene. Fra disse fremkommer detaljer omkring sesongmessige endringer i strømbildet for fjorden, inklusive perioder med lagdelt strømforhold. Figurene viser også tydelig effekten av lokal topografi ved inn- og utstrømming i ulike dyp. Det ses også en tydelig horisontaldeling av strømbildet, med ofte inngående strøm på sørsiden og mer utgående på nordsiden. Dette er trekk man finner i mange fjorder (/9/). Under gitte forhold observeres det også flere steder antydning til virveldannelse, samt bassengsirkulasjon i bunnlaget. Det er også vist vertikalprofiler for målt og modellert strøm per måned for et utvalg av stasjonene (Figur 17). Til slutt ser vi nærmere på stasjon 7, som ligger omtrent midt i deponiområdet (Figur 18 og 19). Hovedfunn: Ferskvannstilførselen danner et brakkvannslag som driver ut fjorden. Utstrømming av dette laget kan vi tydelig se igjen i strømningsbildet ved 15 m dyp fra februar 2014 til og med juni Ved 100 m og 290 m dyp er det større variasjoner i strømbildet. Dette er naturlig ettersom strømmene i denne delen av vannsøylen i stor grad drives av tetthetsforskjeller mellom fjord og kystvann utenfor (tidevann midlet ut). DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 23

26 Under ca. 100 m er det atlantisk vann med sesong- og kortere tidsvariabilitet. Ved 100 m dyp sees perioder med svak strøm, en klassisk bassengsirkulasjon med innstrømming på sørsiden og utstrømming på nordsiden. I tillegg er det en lukket virvel i det innerste bassenget. Innstrømming av kystvann til fjorden inntreffer i modellen ved 100 m fra august til november I store deler av året simuleres det en strøm i motsatt retning, og som varierer i styrke. Denne situasjonen må vi se i sammenheng med strøm ved 290 m dyp og utskifting av bunnvann. Etter som tyngre vann strømmer innover i fjorden løftes det eksisterende bunnvann opp, og vi får en trykkgradient som setter opp transport av vann ut mot kysten. Tilsvarende strømmer det innover ved 290 m dyp. Denne lagdelte sirkulasjonen reflekteres i Figur 16. Vannbevegelse satt opp av indre tidevannsbølger kan være betydelige. Tidligere modelloppsett (/3/) har indikert at man finner indre bølger i Førdefjorden. Dette finner vi også i SINMOD. Tidevannsstrømmer observeres i modellen ved alle dyp, ved alle stasjoner, og indre tidevann har stor betydning for stasjon 1-5. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 24

27 Figur 16: Månedsmidler (m/s) i juni ved 15 m (øverst), 100 m (midten) og 290 m (nederst) dyp. Fargeskalaen indikerer hastigheten på gjennomsnittsstrømmene, mens pilene indikerer hastighet og retning. Merk at lengden på pilene er skalert uavhengig for hver delfigur. Figuren illustrerer utskiftning av bunnvannet med tilhørende hastigheter. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 25

28 Det ble også tatt ut vertikalprofiler for strømmen, representert med middelstrøm og standardavvik. Punktene ble valgt ut fra hvor det var målt strøm. Dette for å kunne validere mot målinger. Hovedfunn: Vertikale profiler, gitt i Figur 17, viser høyere strømhastigheter og mer variasjon for stasjon 1 og 2 enn på stasjon 4 og 5 (også 3, ikke vist). Generelt har det øverste laget de høyeste hastighetene, fulgt av bunnlaget og mellomlaget. Den karakteristiske formen på vertikalprofilene ved stasjon 1 finner vi ofte igjen for de andre stasjonene lengre inn. Spesielt sees en liten økning i hastighet og variasjonsbredden i bunnlaget. En tydelig endring og økning i bunnstrømmen (spiss form) sees på stasjon 1 i mai og juni. Signalet ser ut til å forplante seg innover fjorden til de andre stasjonene (se også hydrografiplottet, figur 14). Det sees ved flere stasjoner en tendens til at strømhastighetene er underestimert i modellen, men det er viktig å presisere at dette er ved lave hastigheter, og avvikene er i all hovedsak innenfor en størrelsesorden på 2-3 cm/s. Flere av stasjonene er plassert på terskler og nær kompleks topografi, som kan gi lokale effekter og akselerasjoner. Dette vil fanges opp av målingene, men i mindre grad i modelleringen, som gjør sine beregninger i et rutenett. Strømmen i midtre del av deponiområdet er preget av stor spredning i retning, med en viss overvekt av vestlig og østlig strøm, og lave strømhastigheter med middelsstrøm på ca. 3 cm/s. I modellen ser vi tydelige tegn til dypvannsutskiftning i sentrale deler av deponiområdet fra april, med i all hovedsak østlig strøm, og med noe høyere hastigheter enn i målingene. Forskjellene henger sammen med den sterkere dypvannutskiftningen som finner sted i modellen i denne perioden, sammenlignet med det som kan observeres i målingene. Sammenlignet med modellen, indikerer målingene senere utskifting i deponiområdet (juni). Modellert strøm er noe høyere enn målingene for stasjon 7, sentralt i deponiområdet (siste periode). Dette er i kontrast til det vi har sett for de øvrige stasjonene i deponiområdet hvor strømhastighetene er noe lavere i modellen. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 26

29 Figur 17: Gjennomsnittlig strømhastighet og variabilitet (standardavvik) gjennom vannsøylen for april, mai og juni måned for stasjon 1 (øvre), 2 (nest øverste), 4 (nest nederste) og 5 (nedre). Sorte kurver viser statistikk for strømmålingene, og røde kurver viser statistikk fra modellen. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 27

30 Figur 18: Tidsserie for hele simuleringsperioden av strømfart (m/s) for bunnlaget ved stasjon 7. Figuren viser døgnmiddel av strømfart. Figur 19: Gjennomsnittlig strømhastighet og variabilitet (standardavvik) gjennom vannsøylen per måned for stasjon 7. Sorte kurver viser statistikk for strømmålingene, og røde kurver viser statistikk fra modellen. Målinger ble bare gjort i 4. kvartal ved denne stasjonen. Merk at måledata i høyre panel er fra juli 2014, mens modelldata representerer juli Deponiets effekt på strømmønsteret Som beskrevet tidligere er modellen blitt satt opp for mars 2014 med estimert oppbygging av deponiet etter 25 og 50 år. Figur 20 viser endringer i strømningene i deponiområdet. Ettersom det blir grunnere ved deponiet blir strømmene naturlig sterkere lokalt. Ved 230 m sees i størrelsesorden 2 ganger sterkere strømhastigheter etter 25 år, tilsvarende 3,5 ganger sterkere etter 50 år. Tross økningene ligger de gjennomsnittlige strømhastighetene fortsatt under 5 cm/s i det området. De lokale økningene i strømhastighet preger imidlertid ikke det større bildet i denne delen av fjorden, og lenger unna på sørsiden av deponiet blir strømhastighetene noen steder lavere i begge scenariene. Vannet som strømmer innover fjorden sørvest for deponiet vender sørover noe "tidligere" (lenger vest) som følge av endret topografi. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 28

31 Figur 20: Øverst: Månedsmiddel for mars 2014 ved 230 m. Midterste og nederste panel viser simulering for samme periode, men med estimert bunntopografi etter henholdsvis 25 og 50 års Oppsummering og konklusjon av strømmodellering Det konkluderes med at modellen gir en god beskrivelse av strømforholdene i Førdefjorden. Modellresultatene er konsistente med rådende kunnskap om fjordsirkulasjon og med tidligere modellresultater og observasjoner i fjorden. Det er betydelig grad av sammenfall mellom modellerte og målte resultater. Det ses ved flere stasjoner en tendens til at strømfarten er underestimert i modellen, men det er viktig å presisere at dette er ved lave hastigheter, og avvikene er i all hovedsak innenfor en størrelsesorden på 2-3 cm/s. Generelt ser vi en vertikal- og horisontaldelt sirkulasjon, styrt av tidevann, lokale og sesongmessige forhold. Modellen viser som forventet et mer aktivt øvre lag, påvirket av bl.a. ferskvannstilsig, rådende meteorologiske forhold (vind, luftrykk), tidevann og lokale forhold (f.eks. terskler). I øvre- og mellomlaget observeres frekvente utskiftninger. I bunnlaget ses det i april at tyngre vann strømmer innover i fjorden og det eksisterende bunnvannet forflyttes oppover. Strømmodelleringen for fremtidsscenariet viser noe forhøyede strømhastigheter i deponiområdet. De største endringene finnes ved 230 meters dyp hvor de gjennomsnittlige strømhastighetene ligger i underkant av 5 cm/s. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 29

32 3.2 Simuleringer av partikkelspredning fra planlagt deponi i Førdefjorden Fra starten på juli 2013 og ett år frem i tid ble det gjennomført høyoppløselig spredningsmodellering av et tenkt utslipp i Førdefjorden knyttet til planlagt gruvedrift i Engebøfjellet. Det ble også simulert spredning med hevet bunn for å kunne indikere potensiell spredning etter 25 og 50 års drift. Modelleringen ble utført med SINTEFs Dose Related Risks and Effects Assessment Model (DREAM). Både vertikalkonsentrasjoner i vannsøylen og sedimentering langs bunnen ble beregnet av modellen. Dette gir grunnlag for å vurdere hvilken konsentrasjon og sedimentering som kan forventes gjennom året i forskjellige områder og dybder, noe som er blitt etterspurt som en del av beslutningsgrunnlaget i spørsmålet om sjødeponi i Førdefjorden. Dette kapittelet gir en oppsummering av resultatene fra modelleringen. For flere detaljer om utslippskarakteristikk, oppsett og resultater henvises til vedleggsrapporten (Appendiks 3); Simuleringer av partikkelspredning i Førdefjorden fra planlagt sjødeponi, utarbeidet av SINTEF Om DREAM DREAM er en Lagrangisk partikkelmodell for marine utslipp og transport av faste stoffer og kjemikalier (/11/). Dette betyr at modellen slipper ut numeriske partikler som hver representerer en fraksjon av utslippet og dets egenskaper, og som transporteres basert på strøm, turbulent diffusjon og eventuell synking for stoffer med høyere tetthet enn sjøvann. En nærsoneplume-modell er også inkludert, som mer detaljert beregner oppførselen til undervannsutslipp i nærheten av utslippspunktet. Sentral input til DREAM er bl.a. utslippskarakteristikk (eks. utslippsdyp, helning på rør, rater, kornstørrelsesfordeling), strømforhold og sjiktning. DREAM-modellen er opprinnelig utviklet for oljebransjen for bl.a. å kunne simulere partikkelutslipp fra boreoperasjoner, men er også tidligere anvendt for spredningsberegninger for gruveutslipp i Frænfjorden. DREAM modellen ivaretar per i dag ikke flokkulering av mindre partikler. Input til DREAM er derfor tilpasset slik at denne effekten er hensyntatt, slik beskrevet i Appendiks 4. Tilpasningen er basert på sedimentasjonsforsøk, faglitteratur, målinger av flokkulering og erfaringsdata Oppsett DREAM modelleringene For planlagt deponering i Førdefjorden, ble det simulert kontinuerlig utslipp over 12 måneder på 280 meters dyp. Utslippet består av partikulært innhold, ferskvann og tilsatt sjøvann. I modelleringene er det benyttet et utslipp på 4, tonn avgang per år. Hovedscenariet er et 12-måneders kontinuerlig utslipp fra juli 2013 til juni Dette scenariet viser hvordan partikkelspredningen ved deponering vil variere over ett år basert på de sesongmessige endringene i sirkulasjonsmønsteret og vil være representativt for de første årene for deponering. Nødvendige input- parametere til DREAM-modellen er oppsummert i Appendiks 3 (kapittel 2). Modelleringen er gjennomført for 1. juli 2013 til 30. juni 2014 med strømdata fra modelleringen i SINMOD for denne perioden. Benyttede strømdata har horisontal oppløsning på 53,3 m, vertikaloppløsning på 5-20 m, og tidsoppløsning på 20 minutter. I tillegg er det foretatt tre simuleringer av ulike fremtidsscenarioer, der en tenkt endring i bunntopografien som følge av oppbygging av deponiet er inkludert. Dette er modellert med SINMOD, og benyttet i DREAM for å vurdere eventuelle endringer i strøm- og spredningsmønsteret som følge av en hevet bunn. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 30

33 Følgende scenarioer ble modellert med DREAM, og er presentert nedenfor (utslippspunktene gitt i Figur 21): A: Tidlig fase deponering: Strøm med basis i dagens bunntopografier med årtidsvariasjoner over ett år (U1). B: 25 års deponering. Strøm med basis i antatt bunntopografier tilsvarende 25 års drift, utslippspunktet flyttet til toppen av tenkt deponi (U2). C: 50 års deponering. Strøm med basis i antatt bunntopografier tilsvarende 50 års drift, utslippspunktet flyttet til toppen av tenkt deponi (U2). D: 25 år deponering (en variant av scenario B), der utslippspunktet flyttes øst for deponiet etter 25 år (se U3). DREAM-modellen beregner konsentrasjoner av partikler i vannsøylen og oppbygging av sediment på sjøbunnen, begge som funksjon av tid. Partikkelkonsentrasjoner er oppgitt i parts per million (ppm), som tilsvarer mg/l og sedimenttykkelse i mm. Det er tatt ut slike punktverdier for fem ulike posisjoner, som vist i Figur 21. Figur 21: Plassering av numeriske målestasjoner (Nx) for punkttidsserier, og linje for uthenting av konsentrasjoner og vertikale tverrsnitt (L1). U1, U2 og U3 er ulike utslippspunkt brukt i simuleringene. Det sorte omrisset indikerer deponiområdet Simuleringsresultater 12 måneder Modellen består av en nærsone- og en fjernsonemodul som er koblet. Ved rørets utløp dannes en synkende utslippsplume. Modelleringen viser at bevegelsen av plumen er så rask at partikler forblir i plumen gjennom hele nærsonefasen. Hovedfunn i denne fasen er: Hastigheten til plumen er omlag 0,7 m/s når den treffer sjøbunnen. Plumen synker raskt og når bunnen m fra utslippspunktet. Når plumen treffer sjøbunnen vil den bre seg utover i et lag som er omtrent 4 m tykt. Fortynning av utslippet ved bunnen er på rundt 1:40, med en partikkelkonsentrasjon på rundt 1 4 g/l nær stedet plumen treffer bunnen. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 31

34 Når nærsoneplumen treffer havbunnen avsluttes nærsonefasen i DREAM, og partiklene transporteres videre i fjernsonefasen basert på strøm, diffusjon og synkehastigheter. Partikkelspredning som følge av et helt års kontinuerlig utslipp er adressert for scenario A, delt opp i konsentrasjoner og sedimentering. Perioden som er simulert går fra 1. juli 2013 til 30. juni Figur 22 viser øyeblikksbilder for konsentrasjoner i denne perioden. Det er også vist nedenfor tidsserier av konsentrasjoner i punktene N1-N5, samt konsentrasjoner langs linjen L1 (Figur 23). Figur 22: Resultat for scenario A: Spredningsbildet etter 3, 6, 9 og 12 måneder. Konsentrasjon av partikler, vertikalt maksimum. Siste del av simuleringsperioden sammenfaller med endringer i det underliggende strømbildet (april-juni), og et annet spredningsmønster kan observeres. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 32

35 Figur 23: Venstre: Resultat for scenario A: Tidsserier av konsentrasjoner i punktene N1-N5 (se kart i Figur 21). Det er i hvert punkt tatt vertikale maksima i vannsøylen (de maksimale verdiene i vertikalen for hvert tidspunkt). Middelverdier (μ) og standardavvik (σ) for hver tidsserie er vist i innskutte tekstbokser, disse er tatt over perioden indikert av den grønne linjen. De røde linjene er 10-dagers rullende middelverdier, som fremhever trender i tidsseriene. Høyre: Resultat for scenario A: Konsentrasjoner langs linjen L1 (se kart i Figur 21), vertikale maksimumsverdier. Dette er øyeblikksverdier for fem ulike tidspunkt, angitt i tittelen på hver delfigur. Hovedfunn konsentrasjoner: Spredningen er hovedsakelig i vestlig retning, ut fjorden, men konsentrasjoner faller raskt ned mot 1 mg/l (Figur 22). Homogent spredningsbilde i perioden august april 2014, med spredning utover fjorden i vestlig retning. Endring i strømforhold mot slutten av perioden gir spredning østover. Høye konsentrasjoner nær utslippspunktet som faller til snittverdier på 6,2 mg/l etter 500 m og 2,1 mg/l etter 1 km (se Figur 23). Partiklene spres i liten grad vertikalt, og konsentrasjoner over 1 mg/l observeres ikke over dyp på 260 m i simuleringen (se Figur 11 i Appendiks 3). Figur 24 viser sedimentoppbygging akkumulert over 6 og 12 måneder, mens Figur 25 viser tidsserier av oppbygging av sediment over tid i punktene N1 - N5. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 33

36 Figur 24: Resultat for scenario A: Sedimentoppbygging akkumulert over 6 og 12 måneder (tilsvarer 1. januar og 30. juni). Deponiområdet er angitt av den sorte linjen (Blå=1-6 mm, gul=6-10 mm, orange=10-30 mm, rød= mm og lilla >50 mm). Hovedfunn sedimentavsetning: Utenfor deponiområdet observeres det etter 12 måneder mindre avsetninger over 1 mm (markert blått, Figur 24), og ingen over 6 mm (markert rødt, Figur 24). Oppbygging over 1 mm i løpet av 12 måneder skjer innenfor en radius på ca. 2 km fra utslippspunktet. Sedimentavsetning over 5 mm (i løpet av ett år) skjer innenfor en avstand på 1 km fra utslippspunktet. I punktene vest for utslippet (N1-N3) er sedimenteringsratene størst og relativt stabile i perioden august - april ( dager) (Figur 25). I siste del av simuleringsperioden snur spredningen gradvis over mot sør-øst, og sedimenteringsratene blir svært små for N1-N3, mens de øker for det sør-østlige punktet N4. Lenger øst, i N5, er den totale oppbyggingen svært liten gjennom hele perioden (0,07 mm) (Figur 25). Oppbyggingen skjer med ulike rater i de ulike punktene, og for hvert punkt er det også variasjoner i tid. Disse tidsvariasjonene sammenfaller med endringene i strømforholdene. Utover strømforholdenes påvirkning på konsentrasjonsbildet og sedimentering, viser resultatene betydningen av partiklenes utsynkningsegenskaper som er styrt av flokkulering. Flokkuleringseffekten er indirekte tatt inn i DREAM, som beskrevet i Appendiks 4. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 34

37 Figur 25: Resultat for scenario A: Tidsserier av sedimentoppbygging i punktene N1-N5 (se kart i Figur 21 for posisjoner). Merk ulik skala på y-aksene. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 35

38 3.2.4 Simuleringsresultater fremtidsscenarier I tillegg til simuleringen av kontinuerlig utslipp over et helt år er det foretatt simuleringer av fremtidsscenarioene B (25 år), C (50 år) og D (25 år, alternativ plassering). Dette er gjort for vurdering av eventuelle endringer i spredningsmønsteret som følge av hevet bunn. Simuleringen ble gjort for mars måned som anses som en representativ måned mht. strømningsbildet. Konsentrasjoner og sedimenteringsrater for fremtidsscenariene er vist i figurene 26 og 27. Figur 26: Resultat scenario B (venstre), C (høyre) og D (nedre): Spredningsbildet etter 31 dagers simulering (31. mars), konsentrasjon av partikler, vertikalt maksimum (Blå=1-5 ppm, grønn=5-10 ppm, gul=10-25 ppm, orange= ppm og rød >50 ppm) (ppm=mg/l). Hovedfunn: Det overordnede bildet er temmelig likt i B og C scenarioene etter 31 dagers simulering. Mindre variasjoner i strømfeltet gir opphav til noen ulikheter i spredningsbildet (Figur 26) og sedimentavsetning (Figur 27). Sammenlignet med scenario A (etter 9 måneder, se Figur 22), har B og C noe større spredning og høyere konsentrasjoner. For Scenario D, hvor hoveddelen av utslippet er øst for allerede oppbygd deponi, er spredningen mindre enn scenario B og C. Videre er sedimentoppbyggingen også begrenset til området nær utslippspunktet. Merk også at sedimentavsetningen er basert på en måned med utslipp, og ikke 12 måneder, som i scenario A. Modellering av B, C og D viser at valg av utslippsposisjon kan ha stor betydning på størrelsen av spredning og sedimenteringsområdet. DNV GL Rapport nr , Rev. A Side 36