RAPPORT OPPDRAGSGIVER NRS Finnmark EMNE Lokalitetsrapport Danielsvik, Kvalsund kommune DATO / REVISJON: 16. Mars 2015 / 00 DOKUMENTKODE: 712835-RIMT-RAP-001
Denne rapporten er utarbeidet av Multiconsult i egen regi eller på oppdrag fra kunde. Kundens rettigheter til rapporten er regulert i oppdragsavtalen. Tredjepart har ikke rett til å anvende rapporten eller deler av denne uten Multiconsults skriftlige samtykke. Multiconsult har intet ansvar dersom rapporten eller deler av denne brukes til andre formål, på annen måte eller av andre enn det Multiconsult skriftlig har avtalt eller samtykket til. Deler av rapportens innhold er i tillegg beskyttet av opphavsrett. Kopiering, distribusjon, endring, bearbeidelse eller annen bruk av rapporten kan ikke skje uten avtale med Multiconsult eller eventuell annen opphavsrettshaver. 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 2 av 29
multiconsult.no INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Bakgrunn... 5 1.1 Områdebeskrivelse... 5 1.2 Bakgrunnsinformasjon... 6 2 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindhastighet... 7 3 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindbølgetilstand... 9 3.1 Beregningsgrunnlag... 9 3.2 Resultat av vindbølger... 12 4 Fastsettelse av 10-års og 50-års havbølgetilstand og kombinert bølgetilstand... 14 4.1 Havbølger... 14 4.2 4.3 Resultat havbølgeberegning... 14 Fastsettelsen av 10-års og 50-års kombinert sjøtilstand... 16 5 Vurdering av andre bølgeforhold... 18 6 Fastsettelse av 10-års og 50-års strømhastighet... 19 7 Isingsfare og ismengder... 22 7.1 Akkumulert sjøsprøytis... 23 7.2 Drivis... 23 8 Bunnkartlegging... 24 9 Konklusjon: Lokalitetsundersøkelse... 25 10 Litteratur og referanser... 26 Appendiks A Vind og vindretning...27 Appendiks B Fastsettelse av strøm...28 Appendiks C Definisjoner...29 Appendiks D Strømrapport...29 Appendiks E Bunnkartlegging...29 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 4 av 29
multiconsult.no 1 Bakgrunn 1 Bakgrunn NYTEK-forskriften (en forskrift med mål om å begrense rømming av fisk fra oppdrettsanlegg) krever undersøkelse av lokaliteter som skal brukes til oppdrettsvirksomhet. Norsk standard for flytende oppdrettsanlegg, NS 9415, angir hvilke parametere som inngår og hvilke metoder som skal brukes i forbindelse med disse undersøkelsene. Undersøkelsene skal omfatte: Vind: maksimal vindhastighet med 10-års og 50-års returperiode for åtte retninger Bølger: maksimal opptredende signifikant bølgehøyde med 10-års og 50-års returperiode for åtte retninger Strøm: maksimal strømhastighet med 10-års og 50-års returperiode for åtte retninger Nedising: akkumulert nedising over tre dager Drivis: vurdering av fare for drivis Topografi: kartlegging av bunnarealet som dekkes av oppdrettsanlegget med fortøyning, minimum oppløsning på 10 x 10 m Alle oppdrettsanlegg skal være produktsertifisert og inneha anleggssertifikat (NYTEK). Det skal dokumenteres at alle hovedkomponenter til et oppdrettsanlegg (fortøyning, notposer, flytekrage og flåte) tåler miljøpåkjenningene som framkommer av lokalitetsrapporten. Denne rapporten beskriver vind, bølger, strøm, ising og bunntopografi ved Danielsvik, Kvalsund kommune i henhold til NS 9415. 1.1 Områdebeskrivelse Lokalitetsopplysninger er gitt i Tabell 1 og området rundt lokaliteten er gitt i Figur 1. Tabell 1: Lokalitetsopplysninger Lokalitet Geografiske koordinater (midtpunkt) Datum Kommune Danielsvik 70 40.263 N 24 29.286 Ø WGS84 Kvalsund 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 5 av 29
multiconsult.no 1 Bakgrunn Figur 1: Oversiktskart over området rundt Danielsvik, Kvalsund kommune. Lokalitetens beliggenhet er avmerket med et rødt kryss 1.2 Bakgrunnsinformasjon Vinden som er brukt i bølgeberegningene er beregnet med utgangspunkt i NS-EN 1991-1- 4:2005/NA:2009 (Kapittel 2). Bunndata fra fjordområdene rundt Danielsvik og havområdene utenfor Kvalsund er hentet fra Kystkartverket (Kystkartverket 2007) og er brukt til å lage bunnmodell for kjøring av bølgeberegningene (Kapittel 3 og Kapittel 4). 10-års og 50-års strømverdier er beregnet på bakgrunn av eksisterende data fra strømmålinger utført i perioden 10.04.2013 til 14.05.2013 ved Danielsvik av Multiconsult AS (Kapittel 6, Appendiks D). Målingene er i følge oppdragsgiver representative for lokaliteten. Isingsestimatet (Kapittel 7) er basert på meteorologiske data fra Alta lufthavn fra 1963-2015 (eklima). Bunntopografien ved lokaliteten er kartlagt av Barlindhaug Consult (Kapittel 8). 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 6 av 29
multiconsult.no 2 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindhastighet 2 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindhastighet 10-års og 50-års vindhastighet for bruk i vindbølgeberegninger er bestemt i henhold til NS-EN 1991-1-4:2005/NA:2009. For nærmere beskrivelse av input og metode vises det til Appendiks A. Referansevindhastighet v b,0 Referansevindhastighet er gjennomsnittlig vindhastighet over 10 minutter, 10 meter over et flatt landskap med terrengkategori I (flatt og horisontalt område med lite vegetasjon) med returperiode på 50 år. Verdiene for referansevindhastighet vb 0 er basert på ekstremverdianalyse av vindmålinger og er ikke knyttet til noen spesiell årstid eller vindretning. Data for hver kommune er gitt i NS-EN 1991-1-4:2005/NA:2009. Referansevindhastighet (v b,0 ) for Kvalsund er 29 m/s (Tabell 2). Sansynlighetsfaktor, c prob Sannsynlighetsfaktor bestemmer årlig sannsynlighet for overskridelse. c prob = 1.0 tilsvarer årlig sannsynlighet for overskridelse på 0.02, dvs. en returperiode på 50 år. c prob = 0.90 tilsvarer årlig sannsynlighet for overskridelse på 0.1, dvs. en returperiode på 10 år. Retningsfaktoren, c dir Verdiene for retningsfaktoren er bestemt ved retningsavhengig analyse av observasjonsdataene for en rekke vindobservasjonsstasjoner eller referansestasjoner. Basert på lokalitetens beliggenhet har man har valgt dataserie for området "Finnmark, vest" som basis for beregninger, se Tabell 2. Årstidsfaktor, c season Ekstremverdier for basisvindhastigheten avhenger av årstiden. Anlegget ligger ute hele året og faktoren settes derfor til c season = 1.0. Basisvindhastighet, v b Basisvindhastighet er midlere vindhastighet over 10 minutter, 10 meter over et flatt landskap med terrengkategori I justert for retningsfaktor, årstidsfaktor og sannsynlighetsfaktor. Terrengruhetsfaktor, c r Lokaliteten defineres å ha terrengkategori I (NS-EN 1991-1-4). Vindbølgeberegningene baseres på vindhastighet 10 m over bakken. I beregningene av c r settes z derfor lik 10. Terrengruhetsfaktor blir da c r = 1.17. Stedsvindhastighet, v m Stedsvindhastighet er 10-års og 50-års midlere vindhastighet over 10 min ved 10 m høyde ved lokaliteten. Tabell 2 viser 10-års og 50-års vindhastigheter for forskjellige retninger. 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 7 av 29
multiconsult.no 2 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindhastighet Tabell 2: Fra referansevindhastighet (v b,0 ) til stedvindhastighet (v m ) for Danielsvik Retning (fra) N NØ Ø SØ S SV V NV V b,0 [m/s] 29 29 29 29 29 29 29 29 C dir 0.90 0.80 0.80 0.80 1.00 1.00 1.00 1.00 V b, 10 år [m/s] 24 21 21 21 26 26 26 26 V b, 50 år [m/s] 26 23 23 23 29 29 29 29 C r [m/s] 1.17 1.17 1.17 1.17 1.17 1.17 1.17 1.17 V m, 10 år [m/s] 28 25 25 25 31 31 31 31 V m, 50 år [m/s] 31 27 27 27 34 34 34 34 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 8 av 29
multiconsult.no 3 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindbølgetilstand 3 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindbølgetilstand 3.1 Beregningsgrunnlag Programmet SWAN (SWAN 2006) er benyttet for å beregne vindbølger og havbølger på lokaliteten. Programmet er utviklet av Delft Technical University for å beregne utvikling og forplantning av bølger i kystområder. Bunnmodellene vist i Figur 2 til Figur 4 benyttes for å beregne bølger. Vindhastigheten er justert fra stedvind til strøkvind basert på lokalitetens strøkgeometri. Strøkvinden er middelverdi av vindhastighet ved 10 m høyde over en periode tilsvarende strøkvarigheten. Strøkvarigheten er tiden som bølger trenger for å bli generert over strøket. Strøkvinden for de forskjellige retningene framkommer i Tabell 3 og Tabell 4. Bølgeberegningen er gjort i tre steg: Først er bølger regnet med grov oppløsning på ca. 400 x 400 m utenfor Kvalsund (Figur 2, ytterste ramme Figur 5). I dette steget beregnes forplantning av havbølger inn mot kysten. Resultatene fra første steg er brukt som input til ny beregning der et grid med oppløsning på ca. 80 x 80 m dekker fjordområdene rundt Danielsvik (Figur 3, blå ramme Figur 5). I dette steget beregnes generering og forplantning av bølger fra kysten inn mot nærområdet rundt lokaliteten. Andre steg danner til slutt input for tredje og siste beregningssteg hvor gridet har en oppløsning på ca. 25 x 25 m som dekker nærområdet rundt Danielsvik (Figur 4, grønn ramme Figur 5). I dette steget beregnes forplantning av vindbølger og havbølger påvirket av detaljer i den nærmeste bunntopografien rundt lokaliteten. Figur 2: 3D bunnmodell av havområdet utenfor Kvalsund kommune (x-akse og y-akse i geografiske koordinater, z-akse i meter) 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 9 av 29
multiconsult.no 3 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindbølgetilstand Figur 3: 3D bunnmodell fjordområdene rundt Danielsvik, Kvalsund kommune (x-akse og y-akse i geografiske koordinater, z-akse i meter) Figur 4: 3D bunnmodell av nærområdet rundt Danielsvik, Kvalsund kommune (x-akse og y-akse i geografiske koordinater, z-akse i meter) 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 10 av 29
multiconsult.no 3 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindbølgetilstand East [ ] Figur 5: Tre bølgeberegningssteg. Steg 1: havområdet utenfor Kvalsund (ytterste ramme), Steg 2: fjordområdene rundt Danielsvik (blå ramme) og Steg 3: nærområdet rundt Danielsvik (grønn ramme). Akser i geografiske koordinater 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 11 av 29
multiconsult.no 3 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindbølgetilstand 3.2 Resultat av vindbølger Maksimal vindbølgetilstand for lokaliteten er estimert for åtte forskjellige retninger og for returperioder på 10 år og 50 år. Resultatene er vist i Tabell 3 og Tabell 4. Høyeste vindbølge har retning fra 336 og er generert av vind med retning fra nordvest. Signifikant bølgehøyde Hs med 50-års returperiode er estimert til 2.5 m med topperiode Tp = 10.3 s. Bølgespekteret for 50-års vindbølge er gitt i Figur 6 og vindbølgespredning mot lokaliteten er gitt i Figur 7 hvor lokaliteten er merket som +1. Usikkerheten i beregningene er estimert til å ligge på omkring 20 %. Tabell 3: Beregnet 10-års vindbølgetilstand for åtte forskjellige retninger Retning (fra) N NØ Ø SØ S SV V NV Strøkvindhastighet [m/s] 26 23 23 23 30 30 30 27 Hs [m] 1.9 1.4 1.4 1.4 1.3 0.9 1.9 2.2 Tp [s] 4.7 3.8 4.1 4.2 4.6 2.7 10.1 9.8 Retning for høyeste bølge [ ] 351 41 97 116 146 234 324 335 Tabell 4: Beregnet 50-års vindbølgetilstand for åtte forskjellige retninger Retning (fra) N NØ Ø SØ S SV V NV Strøkvindhastighet [m/s] 28 25 25 25 33 33 33 29 Hs [m] 2.2 1.5 1.6 1.6 1.5 1.1 2.2 2.5 Tp [s] 4.9 3.9 4.2 4.3 4.8 2.8 10.6 10.3 Retning for høyeste bølge [ ] 352 41 96 116 147 234 326 336 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 12 av 29
multiconsult.no 3 Fastsettelse av 10-års og 50-års vindbølgetilstand Figur 6: Bølgespekter for 50-års vindbølge fra nordvest Figur 7: Visualisering av vindbølgespredning mot lokaliteten, 50-års vindbølge fra nordvest. Danielsvik er merket +1 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 13 av 29
multiconsult.no 4 Fastsettelse av 10-års og 50-års havbølgetilstand og kombinert bølgetilstand 4 Fastsettelse av 10-års og 50-års havbølgetilstand og kombinert bølgetilstand 4.1 Havbølger Ut fra kartutsnittet i Figur 5 kan det se ut til at havbølger fra åpent hav kan trenge inn til Danielsvik. Det er vanskelig kun å benytte kart for å vurdere hvor langt havbølger kan trenge inn. Det er derfor gjort en numerisk beregning av havbølgeforplantning fram til lokaliteten. Signifikant bølgehøyde med 50-års returperiode offshore Kvalsund er vurdert til Hs = 10-12 m med topperiode Tp = 15-16 s (BC 2009). Ut fra kartutsnittene er det forventet at innkommende havbølger med retning fra nordvest er mest sannsynlig å trenge fram til lokaliteten. Det er derfor utført havbølgeberegninger med bølgeretning fra 300 til 320. Til beregningene er det brukt SWAN. Spredning av havdønninger er simulert over et bredt område. Vanndyp vil påvirke demping av havbølger, og det er derfor laget en tredimensjonal modell av havbunnen vist i Figur 2 - Figur 4. 4.2 Resultat havbølgeberegning Havbølgespredning mot lokaliteten er gitt i Figur 8 (pkt. +1). Bølgespekter for største havbølge på lokaliteten er vist i Figur 9. Tabell 5 og Tabell 6 oppsummerer hvordan havbølger fra ulike retninger forplanter seg inn til Danielsvik. Havdønninger på lokaliteten er forventet å ha signifikant bølgehøyde på inntil 1.4 m og topperiode på 16 s. Usikkerheten i beregnet bølgehøyde er estimert til å ligge rundt 20 %. Tabell 5: 10-års signifikant havbølgetilstand forventet på lokaliteten. Retninger er hvor bølger kommer fra Offshore Danielsvik Bølgeretning (fra) Signifikant bølgehøyde Topperiode Signifikant bølgehøyde Topperiode Bølgeretning lokalt (fra) [ ] 300 310 320 Hs [m] 10 10 10 Tp [s] 15 15 15 Hs [m] 1.2 1.3 1.3 Tp [s] 14.8 14.8 14.8 [ ] 348 348 349 Tabell 6: 50-års signifikant havbølgetilstand forventet på lokaliteten. Retninger er hvor bølger kommer fra Offshore Danielsvik Bølgeretning (fra) Signifikant bølgehøyde Topperiode Signifikant bølgehøyde Topperiode Bølgeretning lokalt (fra) [ ] 300 310 320 Hs [m] 12 12 12 Tp [s] 16 16 16 Hs [m] 1.3 1.4 1.4 Tp [s] 15.9 15.9 15.9 [ ] 349 350 351 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 14 av 29
multiconsult.no 4 Fastsettelse av 10-års og 50-års havbølgetilstand og kombinert bølgetilstand Figur 8: Havbølgeforplantning mot Danielsvik, Kvalsund kommune. 50-års havdønning er fra 320. Danielsvik er merket +1 Figur 9: Bølgespekter for største 50 års havbølge på lokaliteten 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 15 av 29
4.3 Fastsettelsen av 10-års og 50-års kombinert sjøtilstand multiconsult.no 4 Fastsettelse av 10-års og 50-års havbølgetilstand og kombinert bølgetilstand Lokaliteten er utsatt for vindbølger og havbølger. Kombinasjon av vindbølger og havdønninger gir 10-års og 50-års kombinert bølgetilstand på lokaliteten. Kombinert sjøtilstand har en maksimal beregnet signifikant bølgehøyde på 3.0 m og en topperiode på 16 s (se Tabell 7 og Tabell 8). Denne sjøtilstanden oppstår når vind og havbølger kommer inn fjorden fra nordvest. Bølgespekter for største kombinertbølge på lokaliteten er vist i Figur 10. Bølgene vil ha energi spredt over et bredt frekvensintervall. Usikkerheten i beregnet bølgehøyde er estimert til å ligge rundt 20 %. Tabell 7: 10-års kombinert sjøtilstand forventet på lokaliteten. Retninger er hvor bølger kommer fra Vind Vindretning (fra) [ ] 0 270 315 Strøkvindhastighet [m/s] 26 30 27 Offshore havbølger Bølgeretning (fra) [ ] 320 320 320 Signifikant bølgehøyde Hs [m] 10 10 10 Topperiode Tp [s] 15 15 15 Kombinert bølgetilstand Signifikant bølgehøyde Hs [m] 2.5 2.5 2.7 Topperiode Tp [s] 14.8 14.7 14.6 Bølgeretning lokalt (fra) [ ] 351 335 342 Tabell 8: 50-års kombinert sjøtilstand forventet på lokaliteten. Retninger er hvor bølger kommer fra Vind Vindretning (fra) [ ] 0 270 315 Strøkvindhastighet [m/s] 28 33 29 Offshore havbølger Bølgeretning (fra) [ ] 320 320 320 Signifikant bølgehøyde Hs [m] 12 12 12 Topperiode Tp [s] 16 16 16 Kombinert bølgetilstand Signifikant bølgehøyde Hs [m] 2.8 2.8 3.0 Topperiode Tp [s] 15.8 15.8 15.6 Bølgeretning lokalt (fra) [ ] 352 336 343 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 16 av 29
multiconsult.no 4 Fastsettelse av 10-års og 50-års havbølgetilstand og kombinert bølgetilstand Figur 10: Bølgespekter for største 50 års kombinertbølge på lokaliteten 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 17 av 29
multiconsult.no 5 Vurdering av andre bølgeforhold 5 Vurdering av andre bølgeforhold Andre bølgeforhold som kan ha effekt på bølgespekteret er: Skipsgenererte bølger Bølgerefleksjon Effekt av flere bølgetog Bølge-/strøminteraksjon. Skipsgenererte bølger vil ha neglisjerbar effekt på bølgespekteret i en 10-års eller 50-års sjøtilstand. Bølgerefleksjon kan spille en rolle der topografien er bratt og bølgene treffer kysten med en vinkel. Ved lokaliteten Danielsvik er topografien lite bratt og de største bølgene vil stort sett ha en retning parallell med fjorden. Bølgerefleksjon vil ikke være relevant ved Danielsvik. Bølgeberegningen med SWAN tar hensyn til effekten av flere bølgetog. Dette er altså inkludert i resultatene. Bølge-/strøminteraksjon forventes å ha lite effekt på bølgespekteret når strømmen er mindre enn omtrent 1 m/s, som det er ved denne lokaliteten. 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 18 av 29
multiconsult.no 6 Fastsettelse av 10-års og 50-års strømhastighet 6 Fastsettelse av 10-års og 50-års strømhastighet Det er tatt utgangspunkt i strømmålinger utført av Multiconsult AS i perioden 10.04.2013-14.05.2013 for Danielsvik (ved 5 m og 15 m dyp) (Appendiks D). Maksimal målt strømhastighet for åtte retninger er ekstrapolert til 10-års og 50-års strøm for lokaliteten iht. NS 9415. For 5 m dybde ved Danielsvik er maksimal 10-års strømhastighet 0.56 m/s og maksimal 50-års strømhastighet 0.63 m/s. Iht. NS 9415 skal maksimal 50-års strøm settes til minimum 0.5 m/s når strøm måles i fire uker. De andre verdiene i strømrosen skal justeres tilsvarende. I dette tilfellet er maksimal 50-års strømhastighet større enn 0.50 m/s, og strømverdiene er derfor ikke justert. Strømhastigheter ved 5 m og 15 m dyp er gitt i Tabell 9 og Tabell 10. Gjennomsnittsstrøm og maksimal strøm for forskjellige retninger er gitt i Figur 11. Maksimal strømhastighet ved Danielsvik oppsto ved 5 m dybde og var 34 cm/s mot 161. Strømmen har en sørlig hovedretning i hele vannsøylen. Relativ vannutskiftning for forskjellige retninger er gitt i Figur 12. Tidevannet ved Danielsvik spiller en rolle i å styre strømbildet ved lokaliteten og oscillerer mellom nordvest og sørøst (se Figur 13 og Figur 14). Det vanlige tidevannet fra månen (M2) er ikke blant de mest framtredende ved Danielsvik. Den lokale vinden kan til tider påvirke strømmen i de øverste meterne av vannsøylen. Sektor Tabell 9: Strømhastigheter for Danielsvik ved 5 m Retning for største måling (mot) [ ] Maksimal målt strømhastighet [m/s] 10-års strømhastighet 50-års strømhastighet N 346 0.24 0.40 0.44 NØ 50 0.19 0.31 0.35 Ø 97 0.20 0.33 0.37 SØ 148 0.31 0.51 0.57 S 161 0.34 0.56 0.63 SV 203 0.18 0.30 0.33 V 284 0.16 0.26 0.30 NV 325 0.24 0.40 0.44 Sektor Tabell 10: Strømhastigheter for Danielsvik ved 15 m Retning for største måling (mot) [ ] Maksimal målt strømhastighet [m/s] 10-års strømhastighet 50-års strømhastighet N 342 0.13 0.21 0.24 NØ 61 0.12 0.20 0.22 Ø 83 0.15 0.25 0.28 SØ 157 0.23 0.38 0.43 S 172 0.23 0.38 0.43 SV 211 0.16 0.26 0.30 V 289 0.12 0.20 0.22 NV 328 0.20 0.33 0.37 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 19 av 29
multiconsult.no 6 Fastsettelse av 10-års og 50-års strømhastighet Figur 11: Gjennomsnitts- og maksimalstrøm for forskjellige retninger (15 graders sektorer) Figur 12: Relativ vannutskiftning og antall målinger per 15 graders sektor 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 20 av 29
multiconsult.no 6 Fastsettelse av 10-års og 50-års strømhastighet Figur 13: Horisontal strømhastighet, gjennomsnitt i dybden med tidevannsanalyse Figur 14: Tidevannsellipsene av gjennomsnittsstrømmen. MSF, 2Q1 og MM refererer til tidevannskonstituentene 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 21 av 29
multiconsult.no 7 Isingsfare og ismengder 7 Isingsfare og ismengder I Guest et al. (2005) presenteres en metode som beregner isingsrisiko og isvekst per time for installasjoner til sjøs basert på lufttemperatur, sjøtemperatur og vindstyrke. Isingsrisikoen deles inn i fem kategorier: Null, liten, middels, stor og ekstrem isingsrisiko. Observasjoner fra værstasjonene ved Hammerfest lufthavn, Alta lufthavn og Fruholmen er studert (eklima). Av disse vurderes Alta lufthavn å være mest representativ for Danielsvik. Basert på meteorologiske målinger fra Alta lufthavn er isingspotensiale for perioden 1963-2015 beregnet. I modellen er det tatt hensyn til at isingsrisiko er retningsavhengig. Retningsavhengig isingsrisiko er illustrert i Figur 15. Isingsrisiko sammenstilt med lokalitetens strøkgeometri, viser at området omkring Danielsvik er utsatt for værforhold som gir sjøsprøytis ved vindretninger fra sørøst. Isingspotensialet nådde opp til isingsfare 4 dvs. ekstrem isingsrisiko 7 ganger i løpet av den undersøkte tidsperioden, hvor tidsperiodene av isingstilfellene varierte. Figur 15: Vindretninger som gir fare for sjøsprøytising ved anlegget Danielsvik basert på observasjoner fra Meteorologisk institutt sin værstasjon ved Alta lufthavn (eklima) i tidsrommet 1963 2015. Sirklene gjengir antall observasjoner 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 22 av 29
multiconsult.no 7 Isingsfare og ismengder 7.1 Akkumulert sjøsprøytis Mengde akkumulert sjøsprøytis vil være avhengig av sjøtilstand og vind på isingstidspunktet. Guest et al. (2005) presenterer en oversikt over isvekst per time for skip i åpen sjø for de ulike isingsklassene. Sjøtilstanden vil være forskjellig for lokaliteter som ligger skjermet, og mengden is som akkumuleres vil variere sammen med sjøtilstanden. Estimert mengde is er derfor justert for sjøtilstanden på lokaliteten for ulike vindretninger og ulike vindhastigheter. Denne metoden er brukt med god erfaring på kaier og andre faste installasjoner. Lokalitetens strøk mot sørøst er om lag 8 km. Bølgeberegningen viser at det kan dannes bølger opp til 1.6 m fra sørøst. Basert på beregnet isingsrisiko og bølger fra sørøst vurderes Danielsvik som en isingsutsatt lokalitet. For Danielsvik er maksimal akkumulert istykkelse over tre dager på fast konstruksjon estimert til 0.60 m basert på historiske værdata fra Alta lufthavn (eklima). Et flytende oppdrettsanlegg vil oppføre seg noe annerledes enn for eksempel en kai, og det er derfor også knyttet noe usikkerhet til estimeringen av akkumulert mengde is på anlegget. Erfaringer viser at det akkumuleres ca. halvparten så mye is på en merd som på en kai. En merd vil akkumulere mest is i toppen av hoppenettet med gradvis avtaking nedover mot ringen. For Danielsvik estimeres akkumulert is over 3 dager på et flytende oppdrettsanlegg til 0.30 m (Tabell 11). For Danielsvik bør det utarbeides gode driftsrutiner for håndtering av sjøsprøytis. Mulige tiltak kan være: Kontinuerlig fjerning av akkumulert is under isingsperioder Fjerning av fuglenett vinterstid Hoppenettet henges opp i isbånd eller fleksible kroker som løser ut ved en viss belastning Haneføtter festes inn på undersiden av ringen Løst tauverk fjernes fra ringene Fôrautomater fjernes i perioder med mye ising. Tabell 11: Estimert ismengde ved Danielsvik Sjøsprøytis Akkumulert istykkelse over tre dager på fast konstruksjon 0.60 m Akkumulert istykkelse over tre dager på flytende merd 0.30 m 7.2 Drivis Indre deler av Revsbotn ved Kokelv kan fryse under kalde perioder, men i følge lokale kilder er det svært få tilfeller hvor dette skjer. I de tilfellene det dannes sjøis, skjer dette i de innerste vikene i fjorden. Fjorden er imidlertid såpass bølgeutsatt at isen aldri får tid til å bygge seg opp. De få gangene det dannes sjøis, blir denne bare å bli noen cm tykk før den brytes opp. Danielsvik ligger ca. 8 km fra Kokelv og er grunnet god avstand fra fjordbunnen og påvirkning fra vær og bølger ansett som lite utsatt for drivis. 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 23 av 29
multiconsult.no 8 Bunnkartlegging 8 Bunnkartlegging Det er utført bunnmålinger ved Danielsvik av Barlindhaug Consult (Appendiks E). Oppmålingene er gjort med multistråle ekkologg og OLEX med bunnhardhetsmodul. Lokaliteten er godt kartlagt da oppløsningen i målingen ligger på 10 m x 10 m eller høyere. Figur 16 viser bunntopografi av lokaliteten Danielsvik. Bunnskudd vises med oransje farge i Figur 17. Mer informasjonen om bunnkartleggingen er gitt i Appendiks E. Figur 16: Bunntopografi av lokaliteten Danielsvik. 3D perspektiv av oppmålt bunn. Farget område er fra 50 m til 95 m med en fargeavstand på 3 m Figur 17: Bunnskudd ved lokaliteten Danielsvik (oransje farge) 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 24 av 29
multiconsult.no 9 Konklusjon: Lokalitetsundersøkelse 9 Konklusjon: Lokalitetsundersøkelse Det er utført lokalitetsundersøkelse av lokaliteten Danielsvik i Kvalsund i henhold til krav i NS 9415. Lokalitetens miljøeksponering er bestemt ut fra målinger av strøm, beregning av signifikant bølgehøyde, stedvind og isingsfare samt vurdering av fare for drivis. Lokalitetens eksponering for disse miljøparameterne er listet opp i Tabell 12. Tabell 12: Ekstremverdier for miljøparametere ved lokaliteten Danielsvik i Kvalsund Returperiode 10 år 50 år Retning Største vindbølge H s [m] / T p [s] 2.2 / 9.8 2.5 / 10.3 fra 336 Største havbølge H s [m] / T p [s] 1.3 / 14.8 1.4 / 15.9 fra 351 Største kombinertbølge H s [m] / T p [s] 2.7 / 14.6 3.0 / 15.6 fra 343 Største strømhastighet v c [m/s] 0.56 0.63 mot 161 Vindhastighet v b,0 [m/s] 29 v m [m/s] 31 34 fra S til NV Tidevann HAT [m] + 3.19 Estimert akkumulert sjøsprøytis over tre dager Drivis Bunntopografi 0.30 m Lite utsatt for drivis Lokaliteten er godt kartlagt. Målinger utført av Multiconsult AS Ved lave temperaturer og sterk vind fra SØ Nomenklatur H s signifikant bølgehøyde T p topperiode v b,0 referansevindhastighet (NS-EN 1991-1-4) v m stedvindhastighet (NS-EN 1991-1-4) HAT høyeste astronomiske tidevann, relativ sjøkartnull 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 25 av 29
multiconsult.no 10 Litteratur og referanser 10 Litteratur og referanser BC (2009): Statistisk analyse av offshore Hindcastbølgehøyder. Barlindhaug Consult 2009. Internt notat. eklima: eklima.no Meteorologisk data fra Meteorologisk Institutt Guest et al. (2005): Vessel icing, Mariners Weather Log 49-3, National Weather service Hasselmann et al. (1973): Measurements of wind-wave growth and swell decay during the Joint North Sea Wave Project, Deutches Hydrographisches Institut, Hamburg Kystkartverket (2007): Dybdegrunnlag fra Statens kartverk sjø. Gjengitt med tillatelse 571/07 Leenknecht et al. (1992): Automated Coastal Engineering System Technical Reference, Chapter I. Windspeed Adjustment and Wave Growth. Coastal Engineering Research Center, Department of the Army Waterways Experiment Station, Corps of Engineers NS 9415:2009: Flytende oppdrettsanlegg. Krav til utforming, dimensjonering, utførelse, installasjon og drift. Norsk Standard 2009 NS-EN 1991-1-4:2005+NA:2009: Laster på konstruksjoner. Del 1-4. Almenne laster. Vindlaster. Olex (2007): Olex, Navigasjon og kartlegging av havet. www.olex.no SWAN (2006): Technical documentation SWAN Cycle III. Delft University of Technology 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 26 av 29
multiconsult.no Appendiks A Vind og vindretning Vindforholdene på lokaliteten er bestemt i henhold til NS-EN 1991-1-4:2005 + NA:2009. Basisvindhastighet v b defineres som midlere vindhastighet over 10 minutter, 10 meter over flatt landskap for terrengkategori II med spesifisert returperiode eller årlig sannsynlighet for overskridelse. Basisvindhastighet fastsettes fra ligning 1: v b = v b,0 * c dir * c season * c prob (ligning 1) der: v b,0 = referansevindhastighet c dir = retningsfaktoren som kan velges 1.0 for alle vindretninger. Eventuelle lavere verdier for enkelte sektorer c season = årstidsfaktoren som settes lik 1.0 c prob = en faktor som bestemmer årlig sannsynlighet for overskridelse, satt lik 1.0 Verdiene for v b,0 er basert på ekstremverdianalyse av vindmålinger og er ikke knyttet til noen spesiell årstid eller vindretning Typisk er at ettårsvind (generelt) ligger rundt 28 m/s og 50-årsvind rundt 35 m/s ytterst på kysten. Innover fra kysten avtar vinden. Dette skyldes at vinden dempes av friksjon over land. Vinden 10-20 km innover fra kysten kan være 20-30 % lavere enn vinden ytterst i skjærgården. Etter dette vil 50- årsvind i kystsonene typisk variere mellom 25 m/s og 35 m/s. Generelt vil pålandsvinden være vesentlig sterkere enn fralandsvinden. NS-EN 1991-1-4:2005 + NA:2009 angir 50-årsvind for områder med spredte små bygninger og trær (terrengkategori II) som referansehastighet. For kystnære områder uten trær og busker (terrengkategori I) er vinden 17 % høyere. I tabell A.2 i NS-EN 1991-1-4:2005 + NA:2009 er det angitt retningsfaktor for regioner. Verdiene er bestemt ved retningsavhengig analyse av observasjonsdataene for en rekke vindobservasjonsstasjoner eller referansestasjoner. Regional retningsavhengighet ligger til grunn for tabellen. Lokalitetens beliggenhet avgjør hvilke dataserie som velges. Ekstremverdier for basisvindhastigheten avhenger av årstiden. Denne variasjonen bestemmes ved faktoren c season <= 1.0 som inngår i ligning 1 og som er angitt i NS-EN 1991-1-4:2005 + NA:2009, Tabell A.3. I våre beregninger er det valgt den mest ugunstige faktoren siden anlegget ligger ute hele året og dermed satt c season = 1.0. Ut fra beregninger av vindforhold finner man verdien v b. For bestemmelse av bølgeforhold ved anlegget brukes stedvindhastigheten i NS-EN 1991-1-4:2005 + NA:2009.: v m (z) = c r (z) * c t (z) * v b der følgende parametere i tillegg til v b inngår: c r (z) = faktor for terrengkategorier c t (z) = topografifaktor for terreng. For bestemmelse av bølgetilstand settes faktoren til 1.0. 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 27 av 29
multiconsult.no Appendiks B Fastsettelse av strøm I følge NS-9415 skal man estimere forventet ekstremverdier for lokaliteten ut fra strømmåling ved ett av følgende: Måling av strøm i ett år ved 5 m og 15 m under sjøoverflaten og bruk av langtidsstatistikk. Dataene skal behandles ved hjelp av harmonisk analyse med en påfølgende harmonisering til langtidsstatistikk. Måling av strøm i en måned ved 5 m og 15 m under sjøoverflaten. Dimensjonerende strømhastighet med spesifisert returperiode bestemmes ved bruk av multiplikasjonsfaktorer i Tabell 13. Tidligere målinger kan benyttes dersom de tilfredsstiller kravene i NS 9415:2009. Målinger ved andre dyp enn 5 m og 15 m kan benyttes dersom strømhastigheter ved 5 m og 15 m kan estimeres ved interpolering. Tabell 13: Multiplikasjonsfaktor for strøm som resultat av returperiode. Returperiode (år) 10 50 Multiplikasjonsfaktor 1.65 1.85 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 28 av 29
multiconsult.no Appendiks C Jonswap spektrum Definisjoner Bølgeenergispektrum utarbeidet gjennom Joint North Sea Wave Project ved tilpassing av målinger i Nordsjøen (Hasselmann et al. 1973). Topperiode Bølgeperiode der energien i bølgespekteret er størst. Sannsynlighet for overskridelse Frekvens som forteller hvor ofte en gitt terskelverdi gjennomsnittlig overskrides i løpet av en gitt tidsperiode. MERKNAD: Når en gitt signifikant bølgehøyde sies å ha en årlig sannsynlighet for overskridelse på 0.02 (1/50), betyr det at denne sjøtilstanden i gjennomsnitt overskrides én gang per 50 år. Sjøtilstanden har en returperiode på 50 år. Signifikant bølgehøyde for 50-års sjøtilstand omtales som 50-årsbølgen. Tilsvarende har 10-årsbølgen en årlig sannsynlighet for overskridelse på 0.10 (1/10). Signifikant bølgehøyde Gjennomsnittlig bølgehøyde for den høyeste tredjedelen av bølgene i en registrering. Spisshetsparameter Angir bredde på Jonswap-spekteret rundt topperioden. Strøklengde Avstand fra lokalitet til nærmeste land gitt i vindretning. Appendiks D Strømrapport Strømrapport, Danielsvik, Kvalsund kommune, MC 2013. Utført av Multiconsult AS i perioden 10.04.2013 til 14.05.2013 Appendiks E Bunnkartlegging Notat Bunnkartlegging Danielsvik, Kvalsund kommune, utført av Barlindhaug Consult 2010 712835-RIMT-RAP-001 16. Mars 2015 / 00 Side 29 av 29
NRS Finnmark Miljøundersøkelser Strømrapport Danielsvik, Kvalsund kommune 10.04.2013-14.05.2013 10150
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 3 1 Innhold 1 Innhold... 3 2 Hydrografi... 4 3 Oversikt - Strømmålinger... 6 4 Statistisk analyse - Strømmålinger... 8 4.1 Horisontal strøm... 8 4.2 Vertikal strøm... 10 5 Vannutskiftning og nullmålinger... 11 6 Tidevann og vind... 12 6.1 Sammenheng mellom vind og strøm... 12 6.2 Tidevannsanalyse... 13 7 Strøm - Todagersperiode... 16 8 Miljøparametere... 17 9 Sammendrag... 18 10 Referanser... 20 MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 4 2 Hydrografi Ved opptak av strømmålere (14.05.2013) ble det gjennomført profilmålinger på tre stasjoner (se Figur 1) med en Sensordata mini STD-sonde, modell SD 204, serienummer 314. Det ble målt temperatur, salinitet og oksygenmetning fra bunnen til overflaten med registrering hvert annet sekund. Resultatene er vist i Figur 2 til Figur 4. Figur 1: Plassering og nummerering av stasjoner hvor det ble gjennomført profilmålinger Figur 2: Vertikal temperaturprofil for undersøkte stasjoner MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 5 Figur 3: Vertikal salinitetsprofil for undersøkte stasjoner Figur 4: Oksygenmetningen i % for undersøkte stasjoner Resultatene viser at alle stasjonene fra 55 m og opp er nær homogen. Temperaturen ligger mellom 3.8 C og 3.9 C, med noe lavere temperatur ved bunnen. Saliniteten ligger på ca. 34.2 psu for hele vannsøylen. Oksygenmetningen er nær hundre prosent for stasjon p2 og p3, mens stasjon p1 har en oksygenmetning på rundt 90 %. Profilmålingene representerer en punktobservasjon for tidspunktet målingene ble gjennomført. Det kan derfor ikke utelukkes at bildet kan endre seg gjennom året. MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 6 3 Oversikt - Strømmålinger Strømmålinger ble foretatt ved lokalitet Danielsvik i perioden 10.04.2013-14.05.2013. Tabell 1 sammenfatter den viktigste bakgrunnsinformasjonen for målingen: Plassering av måler: Figur 5 og Figur 6 viser hvor måleriggen var plassert. Det planlegges å installere et oppdrettsanlegg på lokaliteten og plasseringen ble valgt fordi den er ansett som representativ for anlegget. Målingsdybder: Det ble satt ut to doppler punktmålere på 69 m og 45 m dybde og en doppler profilmåler på 29 m. Målet er å kartlegge bunnstrøm, spredningsstrøm samt strøm i dybdene hvor notposen befinner seg. Målingsutstyr: Målerne ble forankret fra bunn og opp. Nærmere beskrivelse av riggen og instrumentene i Appendiks A. Målingene som er referert til som 14 m er resultater fra RDCP cellen som dekker målingene fra 13 m til 15 m. Kvalitetsvurdering av målte data: Dataene ble sjekket i henhold til anbefalingene fra instrumentenes produsent. En nærmere beskrivelse av denne prosessen finnes i Appendiks A. Målingens varighet: Det ble målt i mer enn 33 dager. Dette er i henhold til kravene som sier at for å få representative strømmålinger, må disse foretas kontinuerlig over en periode på minst en måned (NS 9415, 2009). NS 9415 krever beskrivelse av strømmen i anlegget (5 m og 15 m) (NS 9415, 2009). Fiskeridirektoratets veileder krever beskrivelse av vannutskiftningsstrøm, spredningsstrøm og bunnstrøm (Fiskeridirektoratet, 2008). Mattilsynets veileder krever dokumentasjon av nullmålinger og vannutskiftning (Mattilsynet, 2006). Tabell 1: Generell informasjon om strømmålingen utført på Danielsvik Måleperiode 10-Apr-2013 18:11:17-14-May-2013 04:31:18 Varighet 33 dager, 10 timer, 20 minutter Antall målinger 4815 Koordinater 70 40.263 N 24 29.286 Ø Ca. dybde på 70 m målestedet Målertype - 29 m dybde Type måling - 29 m dybde Målertype - 45 m dybde Type måling - 45 m dybde Målertype - 69 m dybde Type måling - 69 m dybde Frekvens Doppler profilmåler (AADI RDCP 600, Serienummer 694), Profilering av horisontal og vertikal strøm fra 5 til 22 m dybde, cellestørrelse 2 m, overlapp 20 % Burst (måling i ca. 2 minutter), 250 ping Doppler punktmåler (RCM9, Serienummer 265), Måling av horisontal strøm på instrumentdybde Kontinuerlig, 600 ping Doppler punktmåler (RCM9, Serienummer 266), Måling av horisontal strøm på instrumentdybde Kontinuerlig, 600 ping 10 minutter MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 7 Figur 5: Lokalitet Danielsvik med målepunktet merket. Dybdekoter er på 10 meter. Figur 6: 3D modell av lokalitet Danielsvik. Farget område er fra 15 m til 90 m meters dybde med en fargeavstand på 5 m. Symbolet viser målepunktet MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 8 4 Statistisk analyse - Strømmålinger Et viktig formål med strømmålingen er å studere strømhastighet ved forskjellige dybder og fra forskjellige retninger. Dette kapittelet er en oppsummering av de viktigste statistiske egenskapene for strøm ved dybdene som kreves: 5 m og 15 m, spredningsstrøm og bunnstrøm. For flere detaljer henvises det til: Kapittel 9: Statistikktabell for forskjellige dybder Appendiks B: Rose- og pinnediagram for alle dybder 4.1 Horisontal strøm Figur 7 viser et 3D diagram av horisontal strømhastighet over tid ved alle dybder samt minimum, middel- og maksimalstrøm ved forskjellige dybder. Tabell 2 viser maksimalstrøm i 8 retningssektorer for forskjellig dybde. Retningssektorene er sentrert rundt 0, 45, 90 osv. Figur 8 og Figur 9 viser maksimal- og gjennomsnittsstrøm i 15 graders sektorer for forskjellige dybder i to og tre dimensjoner. Maksimalstrømmen for denne lokaliteten oppsto ved 5 m dybde og var 34 cm/s mot 161. Figurene illustrerer at strømmens hovedretning ved Danielsvik er ensartet mot sør i hele vannsøylen. Tabell 2: Maksimal horisontal strøm [cm/s] og tilsvarende retning i 8 sektorer Retning (mot) 0 45 90 135 180 225 270 315 Alle retninger N NØ Ø SØ S SV V NV Dybde Maksimal horisontal strøm [cm/s] 5 m 24 19 20 31 34 18 16 24 34 (161 ) 14 m 13 12 15 23 23 16 12 20 23 (157 ) 45 m 7 11 9 8 12 11 12 8 12 (175 ) 69 m 9 14 14 10 9 14 7 6 14 (68 ) Figur 7: 3D diagram av horisontal strømstyrke over tid ved forskjellige dybder (data er lavpassfiltrert, dvs. maksimumverdier er lavere enn 10 minutters maksimumverdier) og maksimal, middel og minimal horisontal strøm ved alle dybdene MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 9 Figur 8: Gjennomsnitts- og maksimalstrøm for forskjellige retninger (15 graders sektorer) og dybder Figur 9: Gjennomsnitts- og maksimalstrøm for forskjellige retninger (15 graders sektorer) og dybder, 3D Figur 10 er et progressiv-vektor-diagram som viser hvordan en tenkt vannpartikkel på en gitt dybde ville forflytte seg i måleperioden. Startpunktet er i midten av diagrammet. Dette er kun en visualisering. I virkeligheten forlater vannpartikkelen målestedet og instrumentet måler forskjellige vannpartikler over hele perioden. Diagrammet gir imidlertid et inntrykk av hvor effektiv vannutskiftningen er. Dersom vannet hele tiden føres bort fra startstedet, er vannutskiftningen bra. Dersom vannmassene driver fram og tilbake, kan utskiftningen være redusert. MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 10 Figur 10: Progressiv-vektor-diagram, viser forflytningen av en tenkt vannpartikkel i løpet av måleperioden 4.2 Vertikal strøm Vertikal strøm fører til utskiftning av vann mellom lagene og kan dermed ha en rensende effekt. Figur 11 viser et 3D diagram av vertikal strømhastighet over tid ved alle dybder samt minimum-, middel- og maksimalstrøm ved forskjellige dybder. Figur 11: 3D diagram av vertikal strømstyrke over tid ved forskjellige dybder (data er lavpassfiltrert, dvs. maksimumverdier er lavere enn 10 minutters maksimumverdier) og maksimal, middel og minimal vertikal strøm ved alle dybdene MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 11 5 Vannutskiftning og nullmålinger Mattilsynets veileder krever dokumentasjon av nullmålinger og vannutskiftning. Vannutskiftningen er definert som vannfluksen, som er mengden av vann som transporteres gjennom en kvadratmeters flate i løpet av måleperioden. Dette beregnes som strømhastighet ganger tiden den varer og oppgis i m 3 /m 2. Vannutskiftningen kan oppgis per sektor, dvs. per retningsintervall. Vannutskiftningen i en sektor er den delen av vannfluksen hvor strømretningen er i et visst retningsintervall. Vannutskiftningen i 8 sektorer er inkludert i Tabell 3, mens nullmålingene er listet i Tabell 4 i kapittel 9. Retningssektorene er sentrert rundt 0, 45, 90 osv. Figur 12 viser relativ vannutskiftning og antall målinger i 15 graders sektorer for forskjellige dybder. Tabell 3: Vannutskiftning [m 3 /m 2 ] i 8 sektorer. Den største vannutskiftningen for hvert dyp er uthevet. Retning (mot) 0 45 90 135 180 225 270 315 Alle retninger N NØ Ø SØ S SV V NV Dybde Vannutskiftning [m 3 /m 2 ] 5 m 17926 13929 24942 42537 44706 16232 10539 34364 205176 14 m 7299 8730 14601 36344 39772 17948 9249 21402 155346 45 m 3974 5848 6964 11865 25670 11360 7275 3599 76553 69 m 7097 14571 15446 11708 22251 13239 2756 3039 90107 Figur 12: Relativ vannutskiftning og antall målinger per 15 graders sektor MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 12 6 Tidevann og vind 6.1 Sammenheng mellom vind og strøm Sammenhengen mellom strøm og vind ble undersøkt. Det ble brukt vindmålinger fra Hammerfest (lufthavn) målestasjon som ligger 30 km vest fro lokaliteten og anses som representativ for lokaliteten. Verdiene er 10 minutters middelverdier 10 meter over bakken. Figur 13 viser vindhastighet og vindretning, samt strømhastighet og strømretning ved 5 m dybde. Profilmåleren måler også overflatestrømmen, dvs. strømmen av vannsøylens øverste millimeter. Dette tynne laget følger vinden og overflatestrømmen gir derfor et estimat av den lokale vinden. I nærheten av elveutløp kan den også være påvirket av avrenning. Figur 14 viser fordeling av retninger og styrke av både vinden, overflatestrømmen og strømmen ved 5 m dybde. Strømretningen ved 5 m avviker sterkt fra overflate- og vindretning, mens strømhastigheten ved 5 m samsvarer til tider med vindhastigheten. Det er spesielt ved økende vindhastighet man kan se en sammenheng mellom vindhastighet og strømhastighet. Figur 13: Vindretning og vindhastighet og strømretning og strømhastighet ved 5 m dybde, lavpassfiltrert MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 13 Figur 14: Vind, overflatestrøm (få mm tykt lag) og strøm ved 5 m dybde 6.2 Tidevannsanalyse Det ble foretatt en tidevannsanalyse av den målte strømmen ved forskjellige dyp og av gjennomsnittsstrømmen i dybden. Resultatene vises i Figur 15 til Figur 17. Figur 15 viser tidsserien av gjennomsnittsstrømmen i dybden med tidevannsanalyse så vel som tidsserien av reststrømmen (som er differansen mellom den faktiske strømmen og tidevannsanalysen). Reststrømmen er stort sett under 7 cm/s (signifikant maksimum), men har en maksimalverdi på 18 cm/s. Tidevannsanalysen forklarer 31 % av variansen. Figur 16 viser tidevannsellipsene av gjennomsnittsstrømmen i dybden og middelstrømmen. Tidevannsellipsene beskriver hvordan tidevannsstrømmen varierer i løpet av den tilsvarende perioden. Hovedperiodene til tidevannssignalet i strømhastigheten (gjennomsnitt i dybden) er 14.77 dager, 1.17 dager og 27.55 dager. Det er den halvmånedlige tidevannskonstituenten (MFS 14.77d) som er den mest framtredende. Det "vanlige" tidevannet (2 perioder om dagen) er svak. Figur 16 viser at tidevannsstrømmen oscillerer mellom nordvestlig og sørøstlig retning. Figur 17 viser resultatene av tidevannsanalysen ved alle dybder. Figuren lengst til venstre viser hovedaksen av tidevannsellipsen som er mest framtredende gjennom hele vannsøylen. Figuren i midten viser middelstrømmen for hvert dyp, mens figuren til høyre viser maksimal avvik av den faktiske strømmen fra tidevannsanalysen. Tidevannet totalt utgjør mindre enn 10 cm/s av strømmen. Middelstrømmen er under 5 cm/s. Avvik fra tidevannsmodellen kan være betydelig (opptil 29 cm/s). Tidevannsanalysen i de forskjellige dybdene forklarer mellom 23 og 34 % av variansen. Generelt kan det sies at tidevannsstrømmer spiller en rolle ved Danielsvik. Mulige andre prosesser som påvirker strømmen er værsituasjon over et større område (f.eks. trykk, temperatur, vind), variasjoner i kyststrømmen og ferskvannsavrenning som bidrar til lagdeling i sommerhalvåret. MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 14 Figur 15: Horisontal strømhastighet, gjennomsnitt i dybden, med tidevannsanalyse Figur 16: Tidevannsellipsene av gjennomsnittsstrømmen i dybden. MSF, 2Q1 og MM refererer til tidevannskonstituentene. MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 15 Figur 17: Resultatene av tidevannsanalysen ved alle dybder MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 16 7 Strøm - Todagersperiode Figur 18 viser vind og strøm i todagersperioden rundt maksimalstrømmen ved 5 m dyp, 06.05.2013-08.05.2013. Figur 18: Vind og strøm i todagersperioden 06.05.2013-08.05.2013 MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 17 8 Miljøparametere Figur 19 til Figur 21 viser resultatene av salinitets-, temperatur- og oksygenmålingene. Temperaturen varierer fra 2 C til 4 C. Saliniteten ved 29 m ligger på 34.0 psu i middel. Oksygenmetningen ligger i middel på 102 % ved 29 m. Figur 19: Miljøparameter RDCP600, 29 m Figur 20: Miljøparameter SD6000, 45 m Figur 21: Miljøparameter SD6000, 69 m MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 18 9 Sammendrag Det er foretatt strømmålinger ved lokalitet Danielsvik, Kvalsund kommune i perioden 10.04.2013 til 14.05.2013. Tabell 4 gir en oversikt over resultatene. Strømmens hovedretning ved Danielsvik er ensartet mot sør i hele vannsøylen. Antall nullmålinger (<= 1 m/s) ved 69 m er 10.1 %. Strømretningen ved 5 m avviker sterkt fra overflate- og vindretning, mens strømhastigheten ved 5 m samsvarer til tider med vindhastigheten. Det er spesielt ved økende vindhastighet man kan se en sammenheng mellom vindhastighet og strømhastighet. Tidevannet kan spille noe rolle i å styre strømbildet ved lokaliteten og kan forklare opp til 34 % av variansen. Tidevannsstrømmen oscillerer mellom nordvestlig og sørøstlig retning. Mulige andre prosesser som påvirker strømmen er værsituasjon over et større område (f.eks. trykk, temperatur, vind), variasjoner i kyststrømmen og ferskvannsavrenning som bidrar til lagdeling i sommerhalvåret. Tabell 4: Oversikt statistikk, retningssektorene er sentrert rundt 15, 30 45 osv. Dybde 5 m 14 m 45 m 69 m Horisontal strøm Gjennomsnittsstrøm (Median) 7 (6) cm/s 5 (5) cm/s 3 (2) cm/s 3 (3) cm/s Standardavvik 4 cm/s 3 cm/s 2 cm/s 2 cm/s Signifikant maksimumstrøm 12 cm/s 9 cm/s 5 cm/s 5 cm/s Maksimumstrøm 34 cm/s 23 cm/s 12 cm/s 14 cm/s Retning maksimumstrøm 161 157 175 68 Signifikant minimumstrøm 2.9 cm/s 2.4 cm/s 0.9 cm/s 1.2 cm/s Minimumstrøm 0.1 cm/s 0.1 cm/s 0.0 cm/s 0.0 cm/s Neumanns parameter 0.20 0.34 0.42 0.32 Reststrøm 1 cm/s 2 cm/s 1 cm/s 1 cm/s Reststrømretning 151 169 178 135 Fire hyppigst forekommende strømretningene (synkende rekkefølge, 15 graders sektor) Fire hyppigst forekommende strømhastighetene (synkende rekkefølge, 15 graders sektor) 150, 165, 180, 135 6-8, 10-15, 8-10, 1-3 Vannutskiftning Mest vannutskiftning pr. 15 graders sektor 18751 m 3 /m 2 ved 150 Minst vannutskiftning pr 15 graders sektor 2859 m 3 /m 2 150, 165, 135, 180 1-3, 6-8, 4-5, 3-4 17249 m 3 /m 2 ved 165 1733 m 3 /m 2 ved 0 180, 165, 195, 150 1-3, 3-4, 0-1, 4-5 9769 m 3 /m 2 ved 180 180, 195, 210, 165 1-3, 3-4, 4-5, 0-1 8303 m 3 /m 2 ved 180 994 m 3 /m 2 725 m 3 /m 2 ved 270 ved 315 ved 300 256 m 3 /m 2 194 m 3 /m 2 95 m 3 /m 2 112 m 3 /m 2 Gjennomsnittlig total vannutskiftning pr. døgn (alle retninger) Nullmålinger Andel målinger <1cm/s 1.4 % 2.5 % 13.5 % 10.1 % Lengste periode <1cm/s 20 min 30 min 90 min 50 min Vertikalstrøm Gjennomsnittsstrøm -0.1 cm/s 0.0 cm/s Gjennomsnittsstrøm absolutt 0.5 cm/s 0.5 cm/s Standardavvik 0.6 cm/s 0.6 cm/s Maks strøm 3.0 cm/s 4.2 cm/s Min strøm -3.7 cm/s -3.6 cm/s MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 19 Tabellen inkluderer både middelverdi og median. Middelverdien er summen av alle målte hastigheter delt på antall målinger, mens median er den midterste målingen. Median er mindre påvirket av enkelte ekstremverdier. Signifikant maksimal strøm er gjennomsnittsverdien av den høyeste tredjedelen av alle målte hastigheter i perioden. Reststrømmen er den vektormidlete strømmen over hele perioden. Den er alltid lavere enn gjennomsnittsstrømmen. Neumanns parameter er et mål for hvor stabil strømretningen har vært. Den beregnes ut ifra Figur 10 og er definert som forholdet mellom lengden av den rette linjen mellom start- og sluttpunkt og lengden av den totale banen. For Neumanns parameter under 0.7 er reststrømmen ikke representativ for store deler av strømmålingen i perioden. Neumanns parameter bør ses i sammenheng med reststrømmen og gjennomsnittsstrømmen. Å bruke kun Neumanns parameter til å beskrive vannutskiftningen blir utilstrekkelig. Den har flere begrensninger. For eksempel blir den påvirket variasjoner i strømhastigheten og er avhengig av midlingstiden. På steder med sterk tidevannsstrøm kan Neumanns parameter være nært null uten at vannutskiftningen er redusert. For nøyaktigheten av målingene, se Appendiks E. MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 20 10 Referanser Aanderaa, 2006: "TD 220c RDCP Primer" Aanderaa, 2005: "TD 259 Operating Manual - Recording Current Meter, RCM 9 LW, RCM 9 IW and RCM 11" Fiskeridirektoratet, 2008: "Veileder for utfylling av søknadsskjema for tillatelse til akvakultur i flytende eller landbaserte anlegg" Mattilsynet, 2006: "Veileder til forskrift av 16.1.2004 nr. 279 om godkjenning av etablering og utvidelse av akvakulturanlegg og registrering av pryddammer (etableringsforskriften) 5" NS 9415, 2009: "NS 9415:2009 - Flytende oppdrettsanlegg: Krav til lokalitetsundersøkelse, risikoanalyse, utforming, dimensjonering, utførelse, montering og drift", Norsk Standard MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 21 Appendiks A Måling og kvalitetssikring Strømmen ble målt med en akustisk doppler profilmåler (RDCP600) og to doppler punktmåler (RCM9) av merke Aanderaa. For nærmere beskrivelse, se Aanderaa (2006) og Aanderaa (2005). Målingene er basert på dopplereffekten. Instrumentet sender ut en akustisk puls (et kort signal) med en bestemt frekvens og måler frekvensen av innkommende refleksjoner. Refleksjonen er forårsaket av små partikler eller bobler i vannet. Ut fra frekvensskiftet kan man beregne hastigheten av partiklene i vannet, som er antatt å være lik strømhastigheten. Instrumentet sender ut pulser i fire stråler i forskjellige retninger for å kunne rekonstruere den horisontale strømhastigheten. RCM9 har strålene orientert horisontalt og måler i instrumentdyp. RDCP600 har strålene orientert på skrå oppover og registrerer refleksjoner fra forskjellige dybder i vannet og får på denne måten en profil av strømhastighetene. RDCP600 måler også den vertikale strømhastigheten. Måleren ble forankret i bunn som vist i Figur 22. RDCP600 stod på ca. 29 m og var orientert oppover mot overflaten. De to RCM9 sto på 45 m og 69 m. Figur 22: Skisse av riggen Det er gjennomført kvalitetssikring etter anbefalingene av instrumentenes produsent. Som kriterier brukes stamp og rull, signalstyrke og standardavvik av enkeltmålingene. Generelt er anbefalingene som følgende: RDCP600: stamp og rull mindre enn 20, signalstyrke > -45dB og standardavvik av enkeltmålingen < 20cm/s Tilfeller hvor disse kriteriene ikke blir møtt, må vurderes kritisk. I tillegg til anbefalingene over ble målingene sjekket for uteliggere som også ble fjernet. Data som ble fjernet er beskrevet i Appendiks D. Figur 23 viser noen av parameterne etter datarensing. MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 22 Figur 23: Kvalitetssikring RDCP600, etter datarensing MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 23 Appendiks B Pinne- og rosediagram Figur 24: Strømretninger og strømhastigheter: pinnediagram som viser hastighet og retning over tid (en strek hver tredje time); rosediagram som viser fordelingen av retninger i kompasset og hastigheter i farge MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 24 Appendiks C Tidsserier Figur 25: Tidsserier av horisontal strømhastighet MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 25 Figur 26: Tidsserier av strømretning MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 26 Figur 27: Tidsserier av vertikal strømhastighet MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 27 Figur 28: Histogram av horisontal strømhastighet MULTICONSULT AS 10150 rev0
STRØMRAPPORT DANIELSVIK, KVALSUND KOMMUNE 28 Figur 29: Histogram av strømretning MULTICONSULT AS 10150 rev0