Mudrings- og deponeringsoperasjonene i prosjektet Innseiling til Borg havn

Transkript

1 Notat Mudrings- og deponeringsoperasjonene i prosjektet Innseiling til Borg havn 1. Introduksjon Det skal mudres ca 2,35 millioner m 3 for å gjøre innseilingen til Borg havn, i Østerelva ved Glommas munning, bredere og dypere. Utdypingsnivået i den nordlige delen av Røsvikrenna er -11,3 m og i den sørlige delen -13,3 m. På bakgrunn av den omfattende prøvetakingen er det påvist at ca m 3 av løsmassene kan karakteriseres som forurenset i kl. 3 og m 3 forurenset i kl. 4 og 5. Massene skal deponeres i et strandkantdeponi på Øra. De resterende 1,9 mill m 3 planlegges plassert i sjødeponi, hvor det er to alternativer, Møkkalasset og Svaleskjær. Under et møte med Rambøll på Skøyen 28. januar 2014 ble det presisert at det tilgjengelige strandkantdeponiet ved Øra rommer ca m 3 og at det jobbes for å finne løsninger for de resterende massene. Det er nødvendig å begrense turbiditet/partikkelspredning som følge av mudreoperasjonene, særskilt i forurensede sedimenter. I notat datert 4. februar 2014 gikk jeg nærmere inn på de undersøkelsene som er nødvendige for å fastlegge mudringsmetoden og for å avklare de nødvendige kapasitetene i landdeponiene hvor de forurensede massene skal deponeres. Dette notatet beskriver mulige arbeidsmetoder. 2. Arbeidsmetoder Følgende forutsetninger legges til grunn for å bestemme arbeidsmetoden og håndtering av både forurensede og rene masser: - Mudring av 0,5-2 m av topplaget bestående av forurensede sedimenter, ca m 3 (kl. 4-5) - Plassering av forurenset sediment i et landdeponi - Mudring av de resterende 1,9 mill m 3 rene sedimentene samt de i kl. 3?? - Plassering av rene og kl. 3-sedimenter i et sjødeponi - Sedimentenes egenskaper (forurensede og rene) 3. Det forurensede topplaget Mektigheten av det forurensede topplaget varierer fra 0,5 til 2 m. Prøver tatt opp med grabb fra overflaten av topplaget indikerer bløte og faste leirige, siltige og sandige masser. Samme masse er funnet i dypere lag opp til 0,5 til 1,8 m vha. kjerneprøvetaker. Mudringsmetoden må være slik at det forurensede topplaget på 0,5 til 2 m mudres separat fra de renere underliggende massene. Den generelle beskrivelsen av de geofysiske

2 egenskapene til topplaget, gitt av Rambøll i rapport M-rap_017, datert januar 2012, indikerer bløte og noen ganger faste leirige, siltige og sandige masser. For vurderinger knyttet til mudring er egenskapene redegjort i mitt notat fra 4. februar også nødvendige. Det forurensede topplagt kan bli mudret ved bruk av en trailing suction hopper dredger (TSHD / slepesuger ) eller bakgraver, med lektere til transport. Mudret masse kan plasseres i et landdeponi, hvor om lag m 3 nå er tilgjengelig ved Øra. Andre områder kan bli vurdert dersom det kreves et større lagringsvolum. Trailing suction hopper dredger Med en TSHD blir massene sugd opp via et sugehode og rør opp i et lasterom om bord i fartøyet. Når fartøyet er fullastet løftes rørene opp på fartøyets dekk, som så seiler til deponeringsstedet. For de forurensede massene vil dette være et deponi på land hvor massene blir pumpet fra THSDen via rør til deponiet. Optimal produksjon for en THSD forutsetter at prosessvannet blir sluppet ut igjen i overflaten av vannsøylen. Dette prosessvannet vil inneholde ikke-sedimentert finstoff. Det grovere materialet forblir i lasterommet. Overløp av prosessvann begynner når TSHDen er fylt opp til overløpsnivået med en blanding av masser og vann, se figur 1. Mens en mudrer silt eller lett omrørbar leire vil avrenning av prosessvann bli mindre effektiv siden partiklene er i suspensjon og blir vasket over bord. Av miljømessige årsaker må spredning av suspendert materiale bli holdt til et minimum. Følgende tiltak kan bli gjennomført for å minimere spredning av mudret materiale til omkringliggende vannmasser: - Bruk av en såkalt green valve - Ikke tillate utslipp av overvann - Mudre masser med høy partikkelkonsentrasjon (lite vann) Suspensjon av mudret material til det omkringliggende vannet kan bli redusert ved å bruke en green valve i overvannssøylen. Denne ventilen hindrer luft i å nå overvannsmiksturen.

3 Dette fører til at sedimentskyen når sjøbunnene raskere og får sedimentene til å resedimentere nær mudrestedet. Ved å unngå bruk av overvannsfunksjonen eller minimal bruk av denne, hindrer dette spredning av partikler i det omkringliggende vannet. Dette kan imidlertid redusere produksjonskapasiteten til TSHDen og føre til høyere mudringskostnader. Dette kan delvis kompenseres for ved å holde tettheten til massene som suges opp så nær insitutetthet som mulig. Ved mudring blir massene blandet med vann noe som resulterer i at mudringsmassene får en lavere tetthet i fartøyet sammenlignet med tettheten insitu. Avhengig av tetthetsreduksjonen kan en regne med en utvidelsesfaktoren ( bulking factor ) fra 1,5 til 2. Dermed kreves det et større volum i fartøyet sammenlignet med volumet insitu, noe som reduserer produksjonskapasiteten til TSHDen. En bør derfor ta sikte på å maksimere tettheten til blandingen som suges opp ved å ta inn et minimum av vann. Med andre ord bør tettheten på de mudrede sedimentene ha en tetthet så lik insitumassene som mulig. Dette kan bare oppnås ved mudring av finkornede materialer inkludert leire med en bløt konsistens og relativt lav insitutetthet. Når en mudrer et relativt tynt topplag, er det tilnærmet umulig å hindre vann i å bli sugd opp av sugehodet sammen med massene. Dette kan unngås eller reduseres ved å mudre dypere lag. I tillegg vil en reduksjon i sugehastighet maksimere tettheten av det mudrede materialet. Høy konsentrasjon er også ønskelig med tanke på volumet på deponiområdet: en høyere tetthet i de mudrede massene behøver lavere volum enn masser med lavere tetthet. Også volumet med prosessvann i deponiet som må behandles før det returneres vil være mindre. Til tross for tiltak som å minimere utslipp av overvann, bruk av green valves og mudring av masser med høy tetthet, vil mudringen uunngåelig forårsake turbiditet i vannet som omgir mudringsstedet. I tillegg til utslipp av overvann, forårsakes dette av: - Forstyrrelser på sjøbunnen forårsaket av sugehodet - Propellstrøm fra fartøyet forårsaker erosjon under mudring i grunne områder - Tilstedeværelse av gasser i sedimentene. Dette kan unngås ved å installere en avgasser, som de fleste TSHDene allerede er utstyrt med. Fornuftige turbiditetsgrenser bør bli spesifisert basert på nødvendige økologiske hensyn og egenskapene til fartøyet. Det finnes få tall på turbiditets- og toleransegrenser i litteratur da hvert prosjekt og område må vurderes basert på de spesifikke egenskapene, se også Environmental aspects of dredging, Når mudrefartøyet er fullt, seiler fartøyet til deponiområdet hvor massene blir losset vha pumping gjennom rør til deponiet. Som sagt vil høy tetthet på de mudrede massene redusere behovet for deponeringsvolum. Uansett må det forventes en (betydelig) økning i volum. Det nødvendige volumet for de m 3 forurensede massene kan beregnes fra insitutettheten, Atterbergs-grensen (fortynningsegenskaper), kornfordelingen og den

4 antatte tettheten til mudret materiale. En slik vurdering krever lang erfaring med hensyn til den forventede egenskapen til de mudrede massene. Ytterligere deponiplass kan være nødvendig for å deponere de resterende forurensede massene (som det foreløpig ikke er plass til ved Øra). Det kan også bli behov for ytterligere plass for å la finstoffet sedimentere og massene konsolidere før tilføring av neste lass med mudrede masser. Sedimentering og konsolidering kan ta lang tid og kan påvirke mudringsoperasjonen ved å forlenge mudrings- og deponeringssyklusen. Innsikt i sedimenteringsegenskapene til de mudrede massene kan skaffes ved å ta en deponeringssimuleringstest ( desposition simulation test), se boks under. Det må utformes en plan for håndtering og behandling av prosessvann før det slippes ut i elven igjen. Det kan være behov for å bruke flokkulanter for å sikre at alt finstoffet sedimenterer i deponeringsområdet eller i separate sedimenteringsbasseng. Den vertikale nøyaktigheten til en TSHD er generelt ±0,4-0,5 m. Dette betyr at fjerning av de forurensede massene også medfører overmudring, noe som må tas med i betraktningen ved evaluering av egnede landdeponier.

5 Basert på egenskapene til den mudrede slurryen med hensyn til utvidelse og sedimentering må de nødvendige deponivolumene vurderes nøye og det bør utformes en plan for deponering og oversikt over kostnadene. Hydraulisk bakgraver Sedimenter kan også mudres vha. en hydraulisk bakgraver. For mudring i forurensede sedimenter er det utviklet en skuff med et visir, se figur under. Visirskuffen har en god vertikal nøyaktighet og fører til en minimal utvidelse sedimentene. Dette fører til en reduksjon i suspensjonen fra de mudrede sedimentene til omgivelsene. Noe turbiditet vil oppstå på grunn av skuffens bevegelse gjennom sedimentene. Mudret sediment kan plasseres i en lekter som ligger ved siden av mudreflåten. Utvidelse av sedimenter i lekteren kan bli ca % eller mindre, avhengig av konsistensen på seidmentene. For å opprettholde et stabilt volum (også være deponering i landdeponier) kan lossing av massene skje vha. bakgraver kombinert med dumpere eller transportbånd i stedet for pumping i rør. Sistnevnte ville medført tilsetting av vann og en økning i volum. Fordelen med denne mudremetoden er at det er mindre behov for deponivolum sammenlignet med bruk av TSHD og et minimum av prosessvann som må håndteres og behandles. Ulempen er at mudrekapasiteten reduseres sammenlignet med en TSHD og inkludert lossing kan det være en kostbar løsning.

6 4. Rene og moderat forurensede sedimenter (kl. 1-3) TSHD I prosjektet vil mudring av rene til moderat forurensede sedimenter i stor grad bestå av urørte og kompakte masser ( captial dredging ), mens topplaget vil bestå av nyere avsatte sedimenter og være løst lagret. For å avgjøre mudderbarhet til dette laget er undersøkelser avgjørende. Hvis sedimentene inneholder moreneavsetninger vil kanskje ikke en TSHD være egnet da det kan være behov for løsgjøring av harde masser Som ved mudring av forurensede sedimenter ved bruk av en TSHD, må også turbiditet ved mudring med bakgraver reduseres til et minimum. Deponering av mudrede sedimenter i et sjødeponi kan gjøres ved enten å dumpe massene direkte eller å pumpe massene ned via sugearmen. Sistnevnte skaper mindre turbiditet. Muligheten til å pumpe massene ut via sugearmen er derimot avhengig av massenes egenskaper. Konsoliderte klumper av leire må løses opp i en slurry før pumping, noe som også kan være utfordrende. I tillegg vil deponeringsoperasjonen ta betydelig tid og øke kostnadene. Hydraulisk bakgraver For stiv leire er bruk av bakgraver å foretrekke før en TSHD. Mudret sediment blir plassert i en lekter som ligger ved siden av mudreapparatet og deponerer de i sjødeponiene. Ulik massene mudret med TSHD hvor nedføring gjennom sugearmene var mulig, kan lektere kun dumpe direkte fra overflaten. 5. Konklusjoner - Mudringsoperasjonen kan ikke spesifisere nærmere på dette tidspunktet siden mange metoder og utstyrvarianter er tilgjengelige, hver med sine fordeler og ulemper. - Det er opp til entreprenøren å forslå en arbeidsmetode basert på dataene gjort tilgjengelig av Kystverket. Anbyder må dokumentere at den foreslåtte metoden er den best egnede. Arbeidsmetoden inkluderer valg av mudreutstyr og mudringsmetode for å møte kravene fra miljømyndighetene samt krav til effektiv bruk av landdeponiene. Entreprenør må ha tilstrekkelig kunnskap om sedimentene før han kan gjøre en slik vurdering. - I tillegg til konkurranse om pris, bør det vektlegges hvordan spesifikasjonene og vilkårene blir ivaretatt og håndtert. Anbyderne må også levere en overvåkingsplan for å verifisere de forutsatte turbiditetsverdiene. - Siden dette prosjektet kan være av internasjonal interesse bør anbudspapirene oversettes til engelsk. - Det bør utformes fornuftige spesifikasjoner for turbiditetsgrenser og målelokasjoner med hensyn til områdets økologiske verdier.

7 Litteratur Bray (2008) Environmental aspects of dredging, Taylor and Francis, London, UK. Hydraulic fill manual, Eds. Jan van t Hoff & Art Nooy van der Kolff; 2012, CRC Press/Balkema, Leiden, the Netherlands.