SalMar AS Strømmålinger Borvika 5 m og 15 m, spredning og bunn Akvaplan - niva AS Rapport : 8012.0 5
This page is intentionally left blank
Akvaplan-niva AS Rådgivning og forskning innen miljø og akvakultur Org.nr: NO 937 375 158 MVA Framsenteret 9296 Tromsø Tlf: 77 75 03 00, Fax: 77 75 03 01 www.akvaplan.niva.no Rapporttittel / Report title Forfatter(e) / Author(s) Gjermund Bahr SalMar AS, Strømmålinger Borvika, 5 meter og 15 meter, Spredning (28) og bunn (44) Akvaplan-niva rapport nr / report no 8012.05 Dato / Date 08.04.2016 Antall sider / No. of pages 10 + Vedlegg Distribusjon / Distribution Gjennom oppdragsgiver Oppdragsgiver / Client SalMar Nord Oppdragsg. referanse / Client s reference Lars F. Øvergaard Sammendrag / Summary Akvaplan-niva AS har gjennomført strømmålinger på lokalitet Borvika i perioden 25.02.2016 31.03.2016. Målerene var satt ut i posisjon N70-45.464/Ø23-25.767. Hovedfunn er oppsummert i tabell under: Dybde (m) Maks hastighet (cm/sek) Gjennomsnitt hastighet (cm/sek) Hovedretning vanntransport (grader) Temperatur gjennomsnitt (grader) 5 45,7 14,0 37,5-112,4 4,4 16 43,6 13,8 37,5-112,4 4,4 29 41,6 13,7 22,5-112,4 4,5 44 44,0 12,7 37,5-112,4 4,5 Prosjektleder / Project manager Kvalitetssikring Forfatter Jens Nilsen Gjermund Bahr
2016 Akvaplan-niva AS. Rapporten kan kun kopieres i sin helhet. Kopiering av deler av rapporten (tekstutsnitt, figurer, tabeller, konklusjoner, osv.) eller gjengivelse på annen måte, er kun tillatt etter skriftlig samtykke fra Akvaplan-niva AS.
INNHOLDSFORTEGNELSE 1 INNLEDNING... 2 2 METODE... 3 2.1 Utsett og opptak av målere... 3 2.2 Plassering og dyp. N70-45.464/ Ø23-25.767... 3 2.3 Beskrivelse av rigg... 3 2.4 Strømmålinger... 3 3 RESULTATER... 5 3.1 Strømmålinger... 5 3.2 Tidevannsstrøm... 5 3.3 Vindgenerert strøm... 6 3.4 Utbrudd av kyststrøm... 8 3.5 Datakvalitet... 8 4 INSTRUMENTBESKRIVELSE... 9 5 LITTERATURLISTE... 10 6 VEDLEGG... 11 6.1 Strømmålinger... 11 6.1.1 5m dyp... 11 6.1.2 15m dyp... 17 6.1.3 Spredningsdyp 29m... 22 6.1.4 Bunndyp 44m... 27 Salmar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.04 1
1 Innledning Akvaplan-niva har på oppdrag fra SalMar foretatt strømmålinger på lokalitet Borvika kommune i Finnmark. Strømmålingene er utført for å tilfredsstille de krav som stilles i Fiskeridirektoratets søknadsskjema Akvakultur i Flytende anlegg (20.01.2012), samt de krav som stilles i NS 9415:2009 Krav til lokalitetsundersøkelse, risikoanalyse, utforming, dimensjonering, utførelse, montering og drift. Det sto ingen installasjoner i sjøen i det aktuelle området som kunne ha påvirket målingenes hastighet eller retning. Metodikk er i henhold til NS 9425 Del 1 Strømmåling i faste punkter og NS 9425 Oseanografi Del 2. Strømmålinger vha. ADCP. Skjema for strømmålinger som skal brukes i akkreditert arbeid: Henvisning Forutsetninger Status NS 9415:2009 5.2.1 Posisjon for utsett er representativt for hele lokalitet OK NS 9415:2009 5.2.1 Posisjon for antatt høyest strømhastighet på lokalitet OK NS 9415:2009 5.2.1 Logging av strøm min hvert 10. minutt OK NS 9415:2009 5.2.1 Tid, fart og retning er registret i hele perioden OK NS 9415:2009 5.2.3 Måleperioden er på minimum 28 dager (en månefase) OK NYTEK Eksterne forhold som har påvirket målingene * APN Prosedyrer Prosedyre for strømmålere og strømmålinger er fulgt * *strømmålingene har blitt vurdert som generelt unøyaktige, grunnet bevegelser i strømrigg på grunn av kraftig strøm Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 2 www.akvaplan.niva.no
2 Metode 2.1 Utsett og opptak av målere Målerne er satt ut og tatt opp av personell fra Akvaplan-niva AS. 2.2 Plassering og dyp. N70-45.464/ Ø23-25.767 Posisjon, måledyp, totalt dyp og intervall for målingene er angitt i Tabell 1. Tabell 1. Måledyp, posisjon, totalt dyp, målerperiode og intervall for strømmålingene. Måledyp 5 15 28 42 Posisjon N70-45.464/ Ø23-25.767 N70-45.464/ Ø23-25.767 N70-45.464/ Ø23-25.767 N70-45.464/ Ø23-25.767 Dyp posisjon 44 44 44 44 Dato måleserie 25.02.2016 31.03.2016. 25.02.2016 31.03.2016. 25.02.2016 31.03.2016. 25.02.2016 31.03.2016. Reell måleperiode 30 døgn 30 døgn 30 døgn 30 døgn Dato start - stopp 25.02.2016 31.03.2016. 25.02.2016 31.03.2016. 25.02.2016 31.03.2016. 25.02.2016 31.03.2016. Registreringsavbrudd Nei Nei Nei Nei Målerintervall 10 min 10 min 10 min 10 min Navigasjonssystem gps gps gps gps Bestemmelse av dyp Olex Olex Olex Olex 2.3 Beskrivelse av rigg Målerne ble satt ut på en rigg med målere på 5, 15, 28 og 42. 5 og 15m (dimensjonerende strøm) samt spredningsstrøm 28m og bunnstrøm 44. (vedlegg 6.2). 2.4 Strømmålinger Posisjon for strømmålinger vurderes som representativt for hele lokaliteten. Kvalitetssikring av data og framstilling av grafikk ble foretatt av Akvaplan-niva AS. Alle strømmålingene er utført samtidig i samme fortøyningsrigg. For å skille ut tidevannskomponenten av strømmen ble det foretatt en harmonisk analyse av strømmen. Strømhastigheten ble først midlet over ½-time for å fjerne målestøy fra tidsserien før analysen ble utført. Tidevannsestimatet og variansen til tidevann sammenlignet med variansen til totalstrømmen er beregnet fra perioden 25.02.2016 31.03.2016. Resultatene fra den harmoniske analysen ble brukt til å reprodusere tidevannsbidraget i måleserien ved hjelp av en tidevannsmodell (Codiga, 2011). Totalstrømmen er midlet over ½- SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 3
time før variansellipsene estimeres, slik at variansen for de to komponentene er estimert på samme grunnlag. Variansellipsene viser ett standardavvik av variansen til a) alle målingene og b) den reproduserte tidevannskomponenten. Varians forklart kan estimeres fra korrelasjonen (r) mellom totalstrøm og tidevannsstrøm og regnes ut fra formelen: Varians forklart = [korrelasjonskoeffesient(fart_tidevann, fart_totalstrom )] 2. Dette gir et mål på hvor mye av den totale variansen som kan forklares ved estimerte tidevannskomponenten. Det er viktig å notere seg at disse ellipsene ikke er en klassisk tidevannsellipse men en variansellipse av tidevannskomponenten til strømmen, og videre at tidevannet er estimert fra en modell og ikke faktiske målinger. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 4 www.akvaplan.niva.no
3 Resultater 3.1 Strømmålinger Resultatene fra strømmåling på 5 meters dyp viser at hovedstrømsretning og massetransport av vann er definert mot nord-øst (37,5-112,4 grader). Gjennomsnittlig strømhastighet er 14,0 cm/s. 3,9 % av målingene er > 30 cm/s, 40,5 % av målingene er mellom 20 og 10 cm/s, 33,6 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 20,1 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 3,6% av målingene er mellom 3 og 1 cm/s og 0,4 % av målingene er < 1cm/s. Resultatene fra strømmåling på 15 meters dyp viser at hovedstrømsretning og massetransport av vann er definert nord-øst (37,5-112,4 grader). Gjennomsnittlig strømhastighet er 13,8 cm/s. 3,6 % av målingene er > 30 cm/s, 41,7 % av målingene er mellom 20 og 10 cm/s, 33,5 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 20,1 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 3,6% av målingene er mellom 3 og 1 cm/s og 0,5 % av målingene er < 1cm/s. Resultatene fra strømmåling på 28 meters dyp viser at hovedstrømsretning og massetransport av vann er definert mot nord-øst (22,5-112,4 grader). Gjennomsnittlig strømhastighet er 13,7 cm/s. 2,3 % av målingene er > 30 cm/s, 44,5 % av målingene er mellom 20 og 10 cm/s, 31,8 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 3,1% av målingene er mellom 3 og 1 cm/s og 0,4 % av målingene er < 1cm/s. Resultatene fra strømmåling på 44 meters dyp viser at hovedstrømsretning og massetransport av vann er definert mot nord-øst (37,5-112,4grader). Gjennomsnittlig strømhastighet er 12,7 cm/s. 2,0 % av målingene er > 30 cm/s, 43,9 % av målingene er mellom 20 og 10 cm/s, 35,7 % av målingene er mellom 10 og 3 cm/s, 4,2% av målingene er mellom 3 og 1 cm/s og 0,6 % av målingene er < 1cm/s. Maksimal strømhastighet i den målte perioden på 5 og 16 m var henholdsvis 45,7 og 43,6 cm/s, og på 29 meter og 44 meter var den henholdsvis 41,6 og 44,0 cm/s 3.2 Tidevannsstrøm I hovedsak er det meste av strøm i nordnorske fjorder styrt av tidevannsstrømmen. Det varierer imidlertid sterkt hvor store de sykliske endringene er innenfor gitt tidsperiode (en tidevannsperiode eller en månefase). Tabell 2 viser resultater fra variansanalysen for 5 og 15 m dyp. Forklart varians for tidevann er et statistisk tall på hvor mye av den totale variansen i vannet som kan forklares ut fra tidevannet. Strømmålingene som er utført på lokaliteten viser at tidevannskomponenten er svært dominerende, og den forklarte variansen for tidevann representerer henholdsvis 69,7 % og 73,3 % i Ø-V-retning, og 50,7 % og 54,8 % i N-S-retning av variabiliteten i strømmen på denne lokaliteten. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 5
Tabell 2 Varians forklart for tidevannskomponenten av varians i totalstrømmen (tall i prosent) Dyp Retning på 5 m 15 m strømkomponent Øst-Vest 69,7 % 73,3 % Nord-Sør 50,7 % 54,8 % Resultatene i Tabell 2 gjenspeiles i Figur 3, hvor man ser at ellipsen til tidevannet er forholdsvis stor sammenlignet med variansellipsen til totalstrømmen. Dette viser at tidevannet er en dominerende faktor i strømbildet. Figur 1 Variansellipse for totalstrøm, tidevannsstrøm og reststrøm på 5 og 15 m. Variansellipsen viser størrelsen av ett standardavvik av variansen, både i retning og størrelse. Den blå kurven viser variansellipsen til totalstrømmen og den røde kurven viser variansellipsen til tidevannskomponenten av strømmen. Den sorte variansellipsen viser reststrømmen, dvs. den strømmen som ikke kan forklares av tidevannet. Resultatene er estimert fra strømdata for hele måleperioden. Den grønne pilen viser nettostrøm. 3.3 Vindgenerert strøm Vindgenerert strøm vil i hovedsak gjøre seg gjeldende for resultater fra målinger på 5 meter da vindpåvirkning i vannsøylen avtar med dyp. For at strøm på 15 meter skal påvirkes nevneverdig er det nødvendig med sterk vind fra samme retning over lengre perioder. Dette ser man sjeldent inne i fjorder og kystnære strøk hvor anlegg er lokalisert. Det er hentet ut vinddata fra www.eklima.no for Hammerfest lufthavn (Figur 2). Vindrosen viser at høyeste og hyppigste vindhastighet er registrert mot nord-øst Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 6 www.akvaplan.niva.no
Figur 2. Vindrose for observasjoner gjort ved målestasjon Hammerfest i hele måleperioden. Figuren viser hastighet og hvilken retning vinden går mot. Figur 3 Normalisert vind- og strømhastighet i øst/vest retning og nord/sør retning. Vind- og strømretning er satt opp slik at de leses i samme retning. Vind og strøm går mot gitt retning. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 7
Figur 3 viser at strøm på 5 meter tidvis har sammenfallende retning som vinden. Det er større sammenheng mellom vind i nord/sør retning enn mot øst/vest. Lokaliteten ligger noe skjermet for vind mot vest-sørvest, men mer eksponert for vind mot nord. Samlet bilde av resultatene og vurdering av stasjonens plassering i forhold til lokalitet tilser at vind kan ha hatt noe, men begrenset påvirkning på strømhastighet og retning i området i måleperioden. 3.4 Utbrudd av kyststrøm Temperaturmålinger og strømmålinger (se vedlegg) viser ingen plutselige, kraftige hopp i løpet av måleperioden. Målingen på 5 meter viser en jevn temperatur på 4,8 ºC til 4,1 ºC, og temperaturkurven for måling på 15 meter viser en jevn temperatur på 4,8 ºC til 4,1 ºC. Resultatene indikerer ingen kraftig og plutselige påvirkning på vannbevegelsene som kan tenkes å være forårsaket av kyststrømmen i løpet av måleperioden. Siden tidevannssignalet og tidevannsstrømmene er så kraftige ved lokaliteten, så skal det mye til for at innslag fra kyststrømmen skal kunne overgå disse signalene angående strømstyrke. 3.5 Datakvalitet Resultatene fra strømmålingene analyseres i et eget strømprogram, AdFontes. Normal prosedyre til Akvaplan-niva er at det gjennom AdFontes først utføres en grovrens hvor alle datapunkter fjernes fra dataserien som enten ligger utenfor faste kriterier anbefalt av produsent, eller når trykksensoren har stått på 2 m dyp eller grunnere (instrument ikke vært i vann). Data kvalitetssjekkes visuelt via AdFontes. Logg over renset data blir lagret hos Akvaplan-niva AS. I Tabell 3 er det gitt en oversikt over antall unøyaktige datapunkt som er tatt ut av analysen. Resultatene som presenteres er direkte overført fra rådata. Det utføres ingen reduksjon av støy eller datakompresjon. Tidevannet er filtrert med ½-timers intervall. Kalibrering av målere er gjennomført iht. leverandørs anbefaling. Historikk over kalibrering lagres internt hos Akvaplan-niva AS. Tabell 3 Oversikt over antall målinger fra måletidsseriene som ikke passerer kvalitetskontrollen for gode målinger. Måler Totalt antall målinger Målinger over tiltgrense (35 grader) Målinger utenfor standardavvik (Strømfart) Prosentandel unøyaktige målinger 5 4993 0 0 0 % - 15 5026 0 3 0,06 % - Spredning 5034 0 1 0,02 % - Bunn 5034 0 0 0 % - Merknad Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 8 www.akvaplan.niva.no
4 Instrumentbeskrivelse Strømmålingene er utført ved hjelp av Seaguard 4420 fra Aanderaa Instrumentbeskrivelse finnes i Tabell 2. Tabell 2. Instrumentbeskrivelse. Måledyp 5 15 28 44 Type måler Aanderaa Aanderaa Aanderaa Aanderaa Modell Seaguard 4420 Seaguard 4420 Seaguard 4420 Seaguard 4420 Målerprinsipp Doppler Doppler Doppler Doppler Serienr 1504 1499 1503 1501 Nøyaktighet ± 1 % ± 1 % ± 1 % ± 1 % Oppløsning 0,5 mm/s 0,5 mm/s 0,5 mm/s 0,5 mm/s Responsområde 0 8 m/s 0 8 m/s 0 8 m/s 0 8 m/s Varighet midlingsperiode Antall rådatamålinger pr. aggregert dataverdi 2,5 min 2,5 min 2,5 min 2,5 min 4 4 4 4 Modifikasjon Ingen Ingen Ingen Ingen Kalibrering APN-logg APN-logg APN-logg APN-logg Instrumentlogg APN-logg APN-logg APN-logg APN-logg SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 9
5 Litteraturliste Codiga, D.L. Unified Tidal Analysis and Prediction Using the UTide Matlab Functions (2011) Fiskeridirektoratet. Veileder søknadsutfylling. 20.01.2012. Veileder for utfylling av søknadsskjema for tillatelse til akvakultur i flytende eller landbasert anlegg. NS 9415. 2009. Krav til lokalitetsundersøkelse, risikoanalyse, utforming, dimensjonering, utførelse, montering og drift. NS 9425-1. 1999. Oseanografi Del 1. Strømmålinger i faste punkter. NS 9425-2. 2003. Oseanografi Del 2. Strømmåling vha ADCP. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 10 www.akvaplan.niva.no
Tabell Ta 6 Vedlegg 6.1 Strømmålinger 6.1.1 5m dyp Oppsummering resultater Borvika 5 meter. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 11
Total vanntransport Maksimal hastighet Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 12 www.akvaplan.niva.no
Strømstyrke og retningsfordeling. Totallengden på sektorene indikerer andel målinger (%) i respektive retninger i løpet av måleperioden. Lengden på hvert fargesegment i hver sektor bestemmer videre den relative andelen av målinger med korresponderende strømstyrke innenfor hver enkelt sektor. Retning vs. tid Strømhastighet (tidsserieplott) SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 13
Retningshistogram Strømstyrkehistogram Temperatur Estimert tidevannsstrøm i nord/sør-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot sør. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 14 www.akvaplan.niva.no
Estimert tidevannsstrøm i øst/vest-retning på 5 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot vest. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Scatterplott for registreringer hastighet vs. retning SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 15
Tabell som viser antall målinger, maks hastighet, total vanntransport og daglig vanntransport i de ulike sektorene. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 16 www.akvaplan.niva.no
6.1.2 15m dyp Oppsummering resultater Borvika 15 meter Total vanntransport SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 17
Maksimal hastighet Strømstyrke og retningsfordeling. Totallengden på sektorene indikerer andel målinger (%) i respektive retninger i løpet av måleperioden. Lengden på hvert fargesegment i hver sektor bestemmer videre den relative andelen av målinger med korresponderende strømstyrke innenfor hver enkelt sektor. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 18 www.akvaplan.niva.no
Retning vs. tid Strømhastighet (tidsserieplott) Retningshistogram Strømstyrkehistogram SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 19
Temperatur Estimert tidevannsstrøm i nord/sør-retning på 15 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot sør. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Estimert tidevannsstrøm i øst/vest-retning på 15 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot vest. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Scatterplott for registreringer hastighet vs. retning Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 20 www.akvaplan.niva.no
Tabell som viser antall målinger, maks hastighet, total vanntransport og daglig vanntransport i de ulike sektorene. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 21
6.1.3 Spredningsdyp 29m Oppsummering resultater Borvika 29m Total vanntransport Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 22 www.akvaplan.niva.no
Strømstyrke og retningsfordeling. Totallengden på sektorene indikerer andel målinger (%) i respektive retninger i løpet av måleperioden. Lengden på hvert fargesegment i hver sektor bestemmer videre den relative andelen av målinger med korresponderende strømstyrke innenfor hver enkelt sektor. Retning vs. tid Strømhastighet (tidsserieplott) SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 23
Retningshistogram Strømstyrkehistogram Temperatur Estimert tidevannsstrøm i nord/sør-retning på 29 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot sør. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 24 www.akvaplan.niva.no
Estimert tidevannsstrøm i øst/vest-retning på 29 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot vest. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Scatterplott for registreringer hastighet vs. retning SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 25
Tabell som viser antall målinger, maks hastighet, total vanntransport og daglig vanntransport i de ulike sektorene. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 26 www.akvaplan.niva.no
6.1.4 Bunndyp 44m Oppsummering resultater Borvika, 44m Total vanntransport SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 27
Maksimal hastighet Strømstyrke og retningsfordeling. Totallengden på sektorene indikerer andel målinger (%) i respektive retninger i løpet av måleperioden. Lengden på hvert fargesegment i hver sektor bestemmer videre den relative andelen av målinger med korresponderende strømstyrke innenfor hver enkelt sektor. Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 28 www.akvaplan.niva.no
Retning vs. tid Strømhastighet (tidsserieplott) Retningshistogram Strømstyrkehistogram SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 29
Temperatur Estimert tidevannsstrøm i nord/sør-retning på 44 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot sør. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Estimert tidevannsstrøm i øst/vest-retning på 44 m dyp. Negative verdier indikerer strøm mot vest. Rød kurve viser tidevannsstrøm og blå kurve viser reststrøm. Scatterplott for registreringer hastighet vs. retning Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 30 www.akvaplan.niva.no
Tabell som viser antall målinger, maks hastighet, total vanntransport og daglig vanntransport i de ulike sektorene. SalMar Akvaplan-niva AS Rapport 8012.05 31
Riggskjema Prosjekt: 8012 Lokalitet: Borvika Posisjon: N70-45.464/ Ø23-25.767 Tidspunkt 25.02.2016 31.03.2016 utsett: Blåse Måler nr: 1504 Dyp: 5 meter Måler nr: 1499 Lodd Dyp: 15 Posedyp ca 30 m Spredningsstrøm Måler nr: 1503 Dyp: 28 meter Bunnstrøm Måler nr: 1501 Dyp: 44 meter Dyp: 50 meter Dregg m/kjetting Akvaplan-niva AS, 9296 Tromsø 32 www.akvaplan.niva.no