: Benyttet nye bølgedata som framkommer av ny modellkjøring med nye dybdedata.

Transkript

1 Til: Kystverket / A E Ofstad Fra: Arne E. Lothe Dato: Berlevåg - Diensjonering av olo Original: Revisjon 1: Revisjon 2: Revisjon 2b: Revisjon 2c: Revisjon 2d: : Benyttet nye bølgedata so frakoer av ny odellkjøring ed nye dybdedata : Endret bruk av standardhavn for storfloberegning; nytt kriteriu for akseptabel overskylling. lagt til en vurdering av kvalitet i tidligere bølgehøyde-estiater. Nødvendig høyde av olo er justert ned ca : Oppdatert tegning av foreslått olotverrsnitt, korrigert trykkfeil og anglende figurtekster : Korrigert anglende sasvar ello tekt og snitt-tegning; påført noter på tegning ang. feste på bunnen og erosjons-sikring av tå : Justert nivå for NN1954 i Berlevåg (uten betydning for diensjonering). Lagt til lengdesnitt-tegning og diskusjon av ulig olotrasé INNLEDNING Kystverket planlegger ny olo for å skjere den indre havna i Berlevåg. Norconsult har utarbeidet en rapport (1) der 7 ulike alternativer er undersøkt. Av disse frastår Alternativ 7 so det beste uten å være det dyreste. Kystverket har bedt Norconsult lage en prinsippløsning for diensjoner av oloen basert på datagrunnlaget fra rapporten. Første utkast ble produsert i ars Senere har Kystverket ålt opp et oråde so ikke var dekket av dybdedata, og beregningene er gjentatt ed de nye data. Endringene i beregnede bølgehøyder er rapportert i notat datert (1). DATA-ANALYSE Skisse av løsningen i Alternativ 7 er vist i Figur 1. (Moloen i Alt 7 er her korrekt plassert, en dybdedata i kartet utenfor havna er ikke oppdatert i hht siste oppålinger.) Figur 2 viser hvordan bølger fra åpent hav forplanter seg inn ot kysten. Vi ser at det er forholdsvis lite endringer i bølgehøyden i åpent hav, og at endringene skjer langs land og inne i fjordene. Figur 3 viser er detaljert hvilke endringer so inntreffer like utenfor Berlevåg. Her ser vi at endringer i bølgehøyde er est tydelig der vanndybden er indre enn ca 20, og vi ser at bølgene so treffer oloåpningen er høyere enn de bølgene so treffer de ytre oloene. En skal likevel huske på at på dette stadiu vil det foregå brytning foran oloene, slik at bølgekreftene ikke nødvendigvis vises på bølgeplottet i Figur 3. Modellen i Figur 3 viser også bølger inne i havna, en denne odellen er ikke brukt til å beregne bølger innenfor oloen. Data fra odelleringene vist i Figur 2 og Figur 3 gir grunnlag for et sett ed koeffisienter so brukes til å redusere bølgehøydene fra åpent hav og fra til et punkt på ca 25 dybde utenfor Berlevåg. I dette punktet tar en annen odell over, og bølgene regnes nå fra dette punktet og inn i havna ved hjelp av odellen so er vist i Figur 7. Denne odellen er bedre egnet til bruk i trange farvann, og det er også i denne odellen beregninger er gjennoført ed de nye dybdedata so er levert av Kystverket. n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 1 av 14

2 Figur 1 Skisse av alternativ 7. Vann-nivået i kartet representerer ekstret høyvann, tilsvarende 3.8 over LAT. (Skissen viser Ny olo korrekt plassert, en dybdedata utenfor havna er ikke oppdatert i hht nyeste ålinger.) n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 2 av 14

3 Figur 2 Bølger inn ot Berlevåg ved bølgeretning fra nord. Figur 3 Bilde av havbølger so koer inn ot Berlevåg fra retning 45º. Vanndybden i øvre høyre hjørne er ca 25. Figur 4 viser fordelingen av signifikant bølgehøyde på ca vanndybde utenfor Berlevåg. n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 3 av 14

4 Figur 5 viser fordelingen av signifikante bølgehøyder i et punkt utenfor havna i Berlevåg under forutsetninger so gitt ovenfor. Vi ser at ved retning 30º er det tilnæret ingen deping av bølgehøyden og signifikant bølgehøyde ved 100 års returperiode er i overkant av 10. Bølgeforholdene ved Berlevåg har vært undersøkt tidligere, og en oversikt og saenligning er gitt i Vedlegg: Beerkning o tidligere beregninger. Figur 6 viser viser fordelingen av bølgehøyder i oråde Z (foran olo i Alternativ 7), dvs inne i ytre havn. Her er bølgehøyden (100 års signifikant bølgehøyde) ved retning 30º redusert fra ca 10.0 til ca 4.5. Dette er en tydelig reduksjon, en fortsatt en stor bølgehøyde. Ved forrige beregning basert på noe angelfulle dybdedata var beregnet signifikant bølgehøyde ca 6.0. Bølgehøyden foran oloen beregnes ed et tilfelle der oloen ikke er bygget, se Figur 7 og Figur 8. Figur 7 viser hvordan bølgene vil bre seg innover i havna når bølgeretningen utenfor havna er 45º (nordøst). Figuren viser at ved denne sjøtilstanden er bølgehøyden ved oloen ca 0.48 x bølgehøyden utenfor havna. Resultat fra hele kontrollberegningen ed nye data (rapportert i notat av (1)) er vist i Figur 9. Vannstand er en viktig paraeter fordi den avgjør hvor høyt oppe bølgene angriper og hvor stor overskylling so vil koe på oloen. I bølge-analysene er det benyttet vannstandsdata ed utgangspunkt i standardhavnen i Vardø. Berlevåg er i Sjøkartverkets data angitt so sekundærhavn under Vardø ed tidsforsinkelse 45 inutter. Havnene på vestsiden av Tanafjorden er iidlertid oppgitt so sekundærhavner under Honningsvåg. Nå er det iidlertid oppgitt en høydekorreksjonsfaktor (=0.87) ello Vardø og Berlevåg, ens det f eks ello Honningsvåg og Mehan er en korreksjonsfaktor på 1.0. Vann-nivå ed 100 års returperiode i havner i Finnark fra vest til øst er so følger Haerfest: 390 c over sjøkart-0 Honningsvåg: 387 c over sjøkart-0 Vardø: 419 c over sjøkart-0 Kirkenes 1 : 450 c over sjøkart-0 Oversikten viser at storflonivåene stiger jevnt fra vest til øst i Finnark, og at det vil være rielig å benytte verdier for Berlevåg so ligger et sted ello Vardø og Honningsvåg. Vi foreslår derfor å benytte verdier for Berlevåg so er iddelverdien av tilsvarende verdier for Vardø og Honningsvåg. Det vil gi oss følgende verdier for en sjøtilstand ed 100 års returperiode: o Signifikant bølgehøyde: H s = 4.5 (øst og vest) o Spektral topp-periode: T p = s o Retning (ot oloen inne i havna): 45º o Vann-nivå: 4.0 over LAT (Vardø/Honningsvåg-data) 1 Hentet fra sehavniva.no; de øvrige verdiene er ekstrapolert fra tidevannstabeller n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 4 av 14

5 Figur 4 Fordeling av signifikant bølgehøyde i åpent hav (Punkt 833 N 71.2 / E 28.1, ca 20 k NØ for Nordkapp) Figur 5 Fordelingav signifikant bølgehøyde på dypt vann utenfor havna n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 5 av 14

6 Figur 6 Fordeling av signifikant bølgehøyde ved ny olo (Oråde Z, Alt 7) i Berlevåg Figur 7 Øyeblikksbilde av bølger inne i Berlevåg havn estiert ed spektral CGWAVE odell ved 45º innkoende retning, 14 s spektral topp-periode. n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 6 av 14

7 Figur 8 Fordeling av signifikant bølgehøyde i Berlevåg ved inngående bølgehøyde Hs,inn = 5.0 og retning 45º Figur 9 Resultat fra kontrollberegning av bølgehøyder foran oloen ed nye dybdedata. Tidligere beregninger er vist i blått, og nye data er vist i rødt. En ekstra kontrollregning ed inngående bølgehøyde Hs = 5.0 er vist i grønt. n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 7 av 14

8 DIMENSJONER Foreløpige kalkyler indikerer at nødvendig blokkstørrelse for en konvensjonell olo (2-lags rausolo) er i størrelsesorden tonn, og vi legger inntil videre bort det alternativet. En skulderolo er det naturlige alternativet der en konvensjonell olo blir for ofattende. Vi benytter standard verktøy for diensjonering av oloen og benytter et stabilitetstall H0 = 2.25 og aks H0T0 = Antatt egenvekt av stein er 2.7 tonn/. Det gir verdier og størrelser for oloen so vist i Tabell 2. Bredde og høyde av skulder og høyde av toppen diensjoneres etter et kriteriu for tillatt overskylling under diensjonerende stor. Vi antar at oloen ikke skal brukes til proenade eller industri/lagervirksohet. Vi foreslår en utforing der det lages en 4.0 brei skulder på nivå 7.0 LAT, og en 3.0 brei topp. Vi kan nå variere høyden av toppen og se hvilken overskyllingsrate det vil tilsvare, gitt i l/s pr løpeeter olo i hht til det europeiske verket EurOtop (3, 4). Dette er vist grafisk i Figur 10. Den absolutte nedre grense for toppens høyde er 7.0 over LAT, tilsvarende 3.0 fribord ved diensjonerende høyvann fordi forelverket krever at skulderen å ligge inst 3.0 over vann-nivået. I hht sae standard finnes det kriterier for akseptabel overskyllingsrate so er gjengitt i Tabell 1. Under forutsetning av at oloens bakside ikke skal benyttes til ankring, fortøyning eller faste eller flytende konstruksjoner, og at oloen ikke skal benyttes so proenade, kan en rate på opptil 150l/s pr løpeeter aksepteres. Det tilsvarer en høyde på 8.0 over LAT. Verdiene so er oppgitt i Tabell 1 er ikke direkte relevante for norske forhold. Vår erfaring er at det alinnelige publiku i Norge har en større toleranse for overskylling enn det so an regner ed ellers i Europa. Der hvor Tabell 1 otaler "ubeskyttet" og "beskyttet" bakside er det tale o baksider av oloer so består av hhv løs grus og sand, og av indre steinblokker, asfalt, e.l. I tilfellet Berlevåg har oloen sae blokkstørrelse på innside so utside, og vil derfor tåle en realtivt stor grad av overskylling. Når overskyllingen øker, oppstår iidlertid to probleer: sikkerhet for båter og fartøyer so befinner seg på innsiden av oloen bølgene so genereres på innsiden av oloen på grunn av overskyllingen. Ved den valgte høyden på toppen (8.0 over LAT) blir den nye bølgehøyden på innsiden i størrelse Hs , og vi anbefaler derfor at høyden ikke velges lavere enn 8.0. En prinsippskisse for den foreslåtte oloen er vist i Figur 11. Lengdesnitt av oloen er vist i Figur 12. I lengdesnittet ligger oloen i den traséen so er angitt av Kystverket. Merk at snittet er rettlinjet gjenno den rette delen av oloen (og følger ikke oloen der den begynner å svinge ved land). Beregningen av bølger (Figur 8) viser at det er lite variasjon i bølgehøyden foran oloen fra det ytterste østlige punktet til landfestet, og belastningen på oloen er derfor lik langs nesten hele oloen. Ved land der oloen begynner å svinge kan skulderbredden og høyden reduseres noe. Figur 12 er basert på tilgjengelige kartdata og Kystverkets skisse av linjeføring. 1. Nøyaktige diensjoner og utforing av oloen ved landfestet (fra en dybde tilsvarende LAT og innover land) å bestees av lokal topografi og detaljer i terrenget for å hindre bølgene i å skylle opp på land og koe bak oloen. Det kan være aktuelt å sprenge en fortanning i fjellet for å skaffe feste. 2. Vi vil anbefale å vurdere en justert trasé der svingen starter lenger ute (ca ved kote -5 LAT) og traséen går direkte ot endepunktet på land. Dette vil gi et noe redusert volu. n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 8 av 14

9 Figur 10 Overskyllingsrate for en skulderolo ed høyde av skulder 7.0 (LAT), bredde av skulder 4.0 og bredde i toppen 3.0 ; og variabel høyde av olotoppen. Tabell 1 Akseptable overskyllingsrater i hht EurOtop Type objekt Grense for overskylling Mennesker: Alinnelig publiku Godt trente og godt kledde arbeidsføre industri-arbeidere 0.1 l/s/ ax 10 l/s/ Kjøretøy: tyngre kjøretøy ved lav hastighet ax 50 l/s/ Båter og installasjoner: Mindre båter (5 10 ) senkes ved: 10 l/s/ Moloer: Skade på ubeskyttet bakside inntreffer ved 10 l/s/ - 50 l/s/ Skade på beskyttet bakside inntreffer ved > l/s/ n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 9 av 14

10 Tabell 2 Tabell over diensjoner på olo, Alternativ 7. Alle høyder er angitt i over LAT = sjøkartnull. NGO-0 (NN1954) ligger 1.80 over LAT, og diensjonerende høyvann er 4.0 over LAT Paraeter Blokkstørrelse i ytre lag og topp (A) Enhet Verdi tonn 3.5, , tonn 2.1, , 1.05 Høyde av skulder 7.0 Bredde av skulder 4.0 Høyde av topp 8.0 Bredde av topp 3.0 Helning av front - 1 : 1.3 Helning av topp, sjøside - 1 : 1.3 Helning av topp, landside - 1 : 1.3 Størrelse av filterlag ello kjerne og indre dekklag, d Merknad Kun grove steinblokker i ytre lag W in, W 50 Blokkstørrelse i ytre lag (A) din, d50 Tykkelse av ytre lag Blokkstørrelse i indre lag (B) W in, W 50 Blokkstørrelse i indre lag (B) Redusert blokkstørrelse i skulderens indre din, d50 n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 10 av 14

11 Figur 11 Prinsippskisse for ny olo. Blokklagets avslutning ot bunnen tilpasses lokale forhold og type bunn. Behov for sikring av tåa vurderes når det er kjent hvilke asser oloen ligger på (kan variere langs traseen). n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 11 av 14

12 Figur 12 Lengdesnitt av olo n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 12 av 14

13 REFERANSER Lothe A E: Berlevåg diensjonering av olo, notat datert Lothe A E: Berlevåg Havn Utdyping og ny olo, Norconsult rapport ars 2013, EurOtop Wave overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessent Manual 2007 Sigurdur Sigurdarson, Jentsje van der Meer : Design of Ber Breakwaters: Recession, Overtopping and Reflection, ICE Coasts, Marine Structures and Breakwaters 2013, Edinburgh, Scotland, 2013 Trondhei, Arne E Lothe n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 13 av 14

14 VEDLEGG: BEMERKNING OM TIDLIGERE BEREGNINGER. Berlevåg har tidligere vært undersøkt i forbindelse ed bygging av oloer og skade på oloene : Bølgeålinger utenfor Berlevåg, basert på ålinger av trykk i to punkter på 15 dyp. Estiert 100 års signifikant bølgehøyde Hs,100 = 6.8. Vi er ikke kjent ed etodikken bak disse ålingene. I følge en SINTEF-rapport fra 1997 er ålingene basert på "analyse av aksiale bølgehøyder". Det synes også so estiatene på Hs er basert på et fast forholdstall ello Hax og Hs (1.8). Dette tallet er betydelig lavere enn det so brukes på dypt vann i dag ( ), en er tydelig preget av at bølgene er ålt inne i et brytningsoråde, der de høyeste bølgene er borte fordi de bryter før de blir ålt. Det er ulig at disse estiatene kan være representative for forholdene ved Svartoksoloen og Revnesoloen (Østeroloen), en de vil ikke være representative for forholdene generelt i orådet. 1960: Modellforsøk ved SOGREAH i Frankrike før byggingen av Svartoksoloen. Her ble det benyttet regelessige bølger (ikke bølgespektra) opp til H = 8.5, en det ble konkludert at 15 tonns Tetrapoder ville være stabile opp til H = Slike forsøk ed regelessige bølger er ikke saenlignbare ed nyere forsøk ed bølgespektra, og disse forsøkene sier ikke så ye o den virkelige bølgehøyden. 1960: NTH (NTNU) gjennofører en etterberegning av hva bølgehøyden ved 15 dyp utenfor Berlevåg kan ha vært under en stor i januar Deres estiat er en bølgehøyde på 8.4 på dypt vann og 8.1 på 15 dyp utenfor Berlevåg. Det er ikke sagt o det er enkeltbølger eler signifikant bølgehøyde, en det er rielig å tro at det gjelder en signifikant bølgehøyde. 1997: Nye forsøk ed Berlevåg i forbindelse ed reparasjon av Svartoksoloen. Diensjonerende bølge (antatt) Hs,100 = Det ble ikke foretatt noen beregninger av bølgehøyder for disse forsøkene utover en diskusjon av de tidligere estiatene ovenfor. Vi konkluderer ed at analysen so nå er foretatt i 2013/2014 er den grundigste analysen so er foretatt av bølger inn ot Berlevåg. Analysen er utført ved å koble tre ulike odeller trinnvis fra et punkt ute i havet og fra til kaiene i indre havn. Denne siste analysen er også utført ed nye og oppdaterte odeller og ed nye data. Input-data til analysen er hindcast-data fra perioden Vi har ingen grunn til å tro at klia-endringer skal edføre store endringer i bølgeforholdene langs kysten, en det er kjent at det likevel foregår periodiske variasjoner der an kan se at vind og bølger over f eks perioder på 10 år viser en del variasjoner. Slike endringer vil koe bedre til uttrykk ved å bruke nyere data. n:\511\39\ \bølger_olo\rapport\endelig\notat berlevåg_di_rev2d_final.docx Side 14 av 14