Til: Bodø Kommune/ Norconsult Fra: Arne E Lothe / Onno Musch Dato: 2012-09-21 Havneutvidelse i Bodø INNLEDNING I forbindelse med en mulig omlegging av hele Bodø Lufthavn til sivil lufthavn ønsker kommunen å få utredet mulig bruk av de arealer som fristilles dersom flyplassen blir flyttet i nordlig eller sørlig retning. Man utreder to alternativer: 1. Alternativ Nord enkel forskyving. Rulle- og taxebaner blir i grove trekk liggende der de er, mens en del arealer sør for eksisterende rullebane frigjøres, slik at sørsiden av Bodø-halvøya kan utnyttes til f eks havneformål. 2. Alternativ Sør flytting av rullebanen. I dette tilfellet flyttes hele rullebanen helt sørvest på Hernesskagen (Hestøyra til Buholmen, se Figur 1). Dette vil frigjøre arealene der dagens rullebane og terminalbygg ligger, og gi adgang til sjøen i området sørvest for Breivika. I dette notatet ser vi på mulighetene for en havneutbygging på de to stedene. Som kriterium for havneforhold legger vi til grunn bølgebelastningen i området og mulighetene for å skape et framtidsrettet havnebasseng eventuelt med skjerming i form av moloer. n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 1 av 14
Figur 1 Oversiktskisse, Bodøhalvøya METODE Havneutvikling i Bodø har vært utredet tidligere, bl a av SINTEF. Man har sett på nye kaier inne i dagens Bodø Havn, en utvidelse mot sørvest og Breivika og havn på Lille Hjartøy. Fra disse studiene finnes det en del data og observasjoner som brukes i denne studien. Hoved-delen av den analytiske oppgaven ligger i en modellering av bølgene inn mot Bodø. Dette området er i utgangspunktet svært vanskelig å modellere. Ved å starte i et punkt ca midt i Saltfjorden sør for Hernesskagen, finner vi at området faktisk er godt dekket mot inntrenging av havsjø fra åpent hav. I det gitte punktet er det tre smale åpninger mot åpent hav: mot sørvest mellom Sør-Arnøya og Fleinvær (5º åpning) mot vest mellom Fleinvær og Bliksvær (Bliksvær strekker seg langt sørover og inkluderer øyene og holmene ved Teistholmen og Kjærvær) (2º åpning) mot nordvest mellom Bliksvær og Helligvær (4º åpning) Når en så liten andel av havsjøen kommer inn, vil en stor del av bølge-energien som kommer inn mot Bodøhalvøya være lokal-generert vindsjø som er dannet i Saltfjorden i bassenget Arnøy Fleinvær Bliksvær Helligvær og Landegode. Dette bassenget er opptil 40 km i lengde, slik at bølgene som dannes her kan nå betydelige høyder og periode på 6 7 s. Bølgeperioden for havsjøen vil være 12 16 s. Til analysen har vi benyttet bølgerefraksjonsmodellen STWAVE, som er en spektral bølgemodell som tar hensyn til bunn-topografi, landkonturer, dissipasjon i bølgebrytning og ikke-lineær diffraksjon. I tillegg kan modellen ta hensyn til lokal vind. n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 2 av 14
Dybdemodellen er basert på en digitalisering av dybdedata fra sjøkartet. Modellen dekker bare en del av området, se Figur 3. For å bøte på dette har vi beregnet teoretisk den andelen av havsjø som kan komme inn gjennom de åpne sektorene som er nevnt ovenfor. Denne bølge-energien sendes nå inn fra venstre og øvre kant i modellen. For å ta hensyn til den bølge-energien som dannes av vind i Saltfjorden er det i tillegg lagt på en konstant vind fra sørvest (240º) på 20 m/s (sterk kuling) uansett hvilken retning bølgene ellers kommer fra. Dette er gjort for å ta hensyn til at havbølgene kan vokse pga vinden på strekningen fra modellkanten og inn mot de ulike målpunktene. Ved den endelige beregningen av dønningsbølgehøyden inne ved land er imidlertid den rene vindbølgedelen fjernet igjen, og en ny vindgenerert bølgehøyde adderes til, men denne gangen basert på den virkelige vindhastigheten (med variabel retning). Til slutt legges alle data inn i en modell der utgangspunktet er bølgedata fra havet i Vestfjorden 1970 2007 og vind-data fra Tennholmen Fyr 1980 2011. Ved å tilpasse en tre-parameter Weibull-fordeling til de observerte data og benytte koeffisientene som er kommet fram fra bølgemodellen kan vi beregne ekstremverdier (bølgehøyder og vindhastigheter ved 1, 10, 50 års returperiode, osv). Figur 2 Kartskisse - Saltfjorden n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 3 av 14
0 Figur 3 Dybdedatamodell DATA Data som er benyttet i denne analysen er: 1. Vind-data fra Tennholmen Fyr, 1980 2011. Tennholmen foretrekkes foran Bodø Lufthavn fordi Tennholmen ligger nærmere det området der bølgene dannes. 2. Statistiske parametere fra hindcast bølgedata fra Punkt 1076 N 67.9º E 14.5º 1970 2007 3. Digitaliserte dybdedata fra sjøkart i målestokk 1 : 50,000 n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 4 av 14
RESULTATER Bølger i Saltfjorden Bølgene i Saltfjorden (randa av modellen) er beregnet ved å beregne hvor stor andel av havbølgene som kan komme inn gjennom de åpne sektorene, og ved å beregne vind-genererte bølger i dette punktet. Resultatet er vist i Figur 4 - Figur 6. Rp i figurene er returperioden i år. Vi ser at bølgene domineres av retningen 240 270 for både vindbølger og havsjø, og dermed må en anta at disse vil inntreffe samtidig. I et slikt tilfelle vil bølge-energien adderes, og skillet mellom bølgeperiodene (som i utgangspunktet er 12 16 s for havsjø og 5 7 s for lokal vindsjø) viskes ut, og den felles perioden for bølgene vil nærme seg den høyeste (12 16 s). I et slikt tilfelle der de sjøtilstandene opptrer samtidig, vil den resulterende, ekvivalente signifikante bølgehøyde for f eks 100 års returperiode kunne beregnes slik: H s,total,100 = (H s,vind,100 2 +H s,dønning,100 2 ) 1/2 = 5.6 m På ett-års nivå blir den kombinerte signifikante bølgehøyden 3.8 m. Figur 4 Ekstremverdier av 10 min middelvind ved Tennholmen/Saltfjorden. Den angitte vindhastigheten er den høyeste 10 min middel observasjonen som er ventet i løpet av en storm med 3 timer varighet. Middelverdien for hele stormen er 14 % lavere. n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 5 av 14
Figur 5 Ekstremverdier av signifikant bølgehøyde generert av lokal vind i Saltfjorden. Det vil også forekomme vind i retningene 30º 120º, men den er uten betydning for denne studien. Figur 6 Ekstremverdier av signifikant bølgehøyde av dønning/havsjø i Saltfjorden. Retningen er opphavsretningen i åpent hav. n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 6 av 14
Lokale bølger Bølgene er beregnet for hele området som er vist i Figur 3. I tillegg er det beregnet detaljer for noen utvalgte områder som er vist i Figur 7. Vi regner med at bølger kan dannes av lokal vind over hele sektoren 210º - 360º. Dønning kan bare komme inn til området når retningen ute i havet er 240-300º, og på grunn av at sektorene der havsjø kan komme inn er små og veldefinerte, vil dette også være retningen i Saltfjorden. Tabell 1 Retning º Tabell som viser bølgesituasjoner kjørt i bølgemodellen. Retningen er retningen som bølgene har ved randen av modellen. Tallene i tabellen viser til nummeret for kjøringen. Periode s 7 14 16 210 1 240 4 5 6 270 7 8 9 300 10 11 12 330 13 360 16 De tilfellene som er kjørt i modellen er vist i Tabell 1. I hver kjøring har følgende data vært benyttet: inngående signifikant bølgehøyde Hs = 3.0 m Vann-nivå +4.2 m over LAT (tilsvarende 100 års returperiode, 2.4 m over NN1954) Standardavvik i retningspredning av bølger : 20º JONSWAP γ-faktor : 2.5 Vind : 20 m/s fra retning 240º Data fra de enkelte punktene gir et grunnlag for å bestemme en lokal bølgehøydekoeffisient som er forholdet mellom bølgehøyden i et gitt punkt og bølgehøyden ved modellranda (Saltfjorden). Vi ser på Alternativene Nord (= lufthavn i nord, havn i sør) og Sør (= lufthavn i sør, havn i nord), og vi ser på dønning og havsjø separat. Dette er presentert i Figur 11 - Figur 14. Et normalt kriterium for operasjon av havner er at signifikant bølgehøyde i havna skal være max 0.5 0.75 m på ett-årsnivå. Med den beregnede ett-årsverdien av kombinert bølgetilstand (se avsnitt "Bølger i Saltfjorden") på 3.8 m, betyr det at maksimal tillatt bølgehøydekoeffisient i dønning kan være 0.15 0.20. Av i Figur 11 - Figur 14 ser vi at det er bare er Alternativ Sør (med havn på nordsida) som er i nærheten av å klare det kriteriet. Det er retningen 240º som er avgjørende for denne vurderingen; bølgehøydekoeffisienten for 300º er høyere, men her er bølgene som kommer inn lavere (ref Figur 5 og Figur 6). Sannsynligvis er bølgehøydene i Alternativ Sør noe høyere fordi vi ennå ikke har regnet med de helt lokale bølgene som kan oppstå mellom den nye havna og Hjartøyene. Vi kan altså konstatere at et havneområde på sørsida av Bodø-halvøya vil være avhengig av en eller annen form for kunstig dekning i form av (faste) moloer dersom det skal kunne realiseres en havn her. En undersøkelse av kartet (Figur 15) viser imidlertid at mulighetene for bygging av havn for større skip er begrenset. Det skyldes både at det er svært dypt nær land, med 100-koten 200 300 m fra land, og at de n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 7 av 14
områdene som lar seg dekke av en eventuell molo er små og har for liten dybde uten omfattende undervannsarbeider. Vi antar at et nytt havneområde bør kunne ta inn skip med opptil 20 m dypgående. For en havn på nordsiden (Alternativ Sør) er utsiktene til å få til en brukbar havn mye bedre. Her er bølgeforholdene i utgangspunktet nær det som stilles som krav, selv om vi antar at en nærmere detaljert studie vil vise at det også her er nødvendig med en bedre dekning. Bølgene kan komme inn mot land på denne sida gjennom passasjene mellom fastlandet og Røssøya, og mellom Røssøya og Langdragan. Det første av disse sundene er en utfordring fordi det må fylles på dybder over 40 m dersom det skal bygges en molo ut til Røssøya. I tillegg vil en molo ut til Røssøya ikke utløse noen nye arealer som kan brukes til havneformål, slik at denne moloen blir et betydelig kostnadselement. Hvilke effekter en slik havneutbygging vil få for strøm og sirkulasjon er ikke vurdert, men det er god strømning i området og store tidevannsamplituder, slik at den naturlige utskifting også i lukkede bassenger er god. Vi har ingen indikasjoner på at vannkvalitet inne i Bodø havn er dårlig, selv om havna har begrenset åpning mot havet. Strømmen i området bør undersøkes i en separat undersøkelse, men vi ser ingen grunn til å anta at strømforholdene kan bli avgjørende for utbyggingen så lenge Nyholmsundet holdes åpent. Med den modellen som nå er laget av bølgene i området vil en kunne isolere hvor stor del av bølge-energien som kommer gjennom de ulike passasjene, slik at det er mulig å fastslå nøyaktig hvor stor reduksjon i bølgehøyde man oppnår med å stenge ett eller flere av sundene, se Figur 10. n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 8 av 14
Figur 7 Detalj av området rundt Hernesskagen og punktene A F (Alternativ Nord) og G J (Alternativ Sør) der bølger er beregnet. n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 9 av 14
Figur 8 Fordeling av signifikant bølgehøyde og retning for kjøring nummer 5 (14 s bølger fra retning 240º). Figur 9 3-dimensjonalt bølgespektrum i Punkt E (sørsiden), kjøring nr 5. Havsjøen som kommer inn fra 240º sees som en skarp topp i spekteret, mens bølgene som er dannet av vinden mellom randa av modellen og fram til Punkt E sees som en liten skulder til høyre for den høyeste toppen. Retningen som var 240º ved randa er nå endret noe til nærmere 210º ved Punkt E. n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 10 av 14
Figur 10 3-dimensjonalt bølgespektrum i Punkt G (nordsiden), kjøring nr 5. Vi ser at bølgene domineres av vindgenererte bølger (høyfrekvent del til høyre på frekvensaksen), og at kanalene mellom holmene mellom Svartoksleia og Hernesskagen gjør at bølgene splittes opp i flere ulike retninger. Figur 11 Bølgehøydekoeffisient for dønning/havsjø (periode 12 16 s) for havneområde på sørsiden n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 11 av 14
Figur 12 Bølgehøydekoeffisient for vindbølger (periode 5-7 s) for havneområde på sørsiden Figur 13 Bølgehøydekoeffisient for dønning/havsjø (periode 12 16 s) for havneområde på nordsiden n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 12 av 14
Figur 14 Bølgehøydekoeffisient for vindbølger (periode 5-7 s) for havneområde på nordsiden Figur 15 Kart med dybdedata n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 13 av 14
KONKLUSJONER Potensialet for etablering av havn på Bodø-halvøya ved en omlegging av Bodø Lufthavn til sivil lufthavn er undersøkt for to alternativer: Lufthavn Sør (havn i nord), og Lufthavn Nord (havn i sør). Undersøkelsen viser at bølgene på sørsida av av Bodø-halvøya er så høye at det ikke er mulig å etablere en havn der uten omfattende dekningsverk i form av moloer og utdypingsarbeider. Bølgene inn mot denne delen av området er en kombinasjon av dønning fra havet og lokale bølger som er dannet i Saltfjorden. Fra tilgjengelige data og kart vurderer vi at det ikke vil være realistisk å etablere en havn her. På nordsida av halvøya (Hernesskagen til Breivika, Alternativ Sør) er forholdene langt bedre, og steder i området er allerede i dag nesten godt nok til å drive en havn. Det bør imidlertid utredes å bygge moloer ut til Røssøya og eventuelt Langdragan. I det tilfellet vil det oppstå en god havn dersom noen grunner og skjær i området også fjernes. Strøm er ikke vurdert eller undersøkt, og anbefales utredet i en separat undersøkelse, men det er ingen grunn til å tro at strømmen kan bli et avgjørende element i utbyggingsplanene så lenge Nyholmsundet holdes åpent. Trondheim, 2012-09-21 Arne E Lothe n:\512\35\5123554\5 arbeidsdokumenter\53 bølgeanalyse\notat havneutvidelse i bodø.docx 2012-09-21 Side 14 av 14