Oppdragsgiver: Oppdrag: 611939-05 Berg kommune Forprosjekt VA Senjahopen Dato: 06.06.2017 Skrevet av: Sigrid Anita Bjørck Kvalitetskontroll: Tor-Erik Iversen OVERVANN FRA KJOSELVA OG KVALVIKSKARELVA INNLEDNING Berg kommune ønsker at det iverksettes tiltak for å unngå dannelse av små isflak i havnebassenget. Dette notatet gjennomgår hvorfor det dannes is og hvilke mulige tiltak som kan gjennomføres for å unngå isdannelse i havnebassenget. Senjahopen, i Berg kommune på Senja, er et godt beskyttet fiskevær, plassert mellom høye fjell, og kun en smal åpning mot Mefjorden i nord-nordøst. Innerst i hopen renner en rekke elver ut i havnebassenget og tilfører kontinuerlig ferskvann, og bidrar til en jevn utstrømming fra havnebassenget. Figur 1. Kartutsnitt som viser topografi i og rundt Senjahopen.
Side 2 av 7 Havnebassenget har et maks dyp på 15 meter, men et vesentlig grunnere utløp, som vist i figur 2. Figur 2. Utsnitt fra sjøkart som viser vanndyp i Senjahopen havn. Vinterstid opplever man at havna er sårbar for dannelse av is. Isdannelsen starter langs land i den søndre delen av havnebassenget. Her er det først små isflak, som senere vokser både i bredde og tykkelse. Dersom det først har oppstått iskrystaller i vannoverflata vil disse lettere trekke til seg andre iskrystaller, på grunn av spenningene mellom hydrogenbindingene i vannmolekylene, og derfor oppleves det som at isflakene vokser.
Side 3 av 7 Figur 3. Små isflak innerst i havna som senere vokser i bredde og tykkelse. Berg kommune ønsker at det iverksettes tiltak for å unngå dannelse av små isflak i havnebassenget, men for å kunne fjerne disse må vi forstå hvorfor isflakene dannes og hva som best kan stanse utbredelsen av isflakene. OM IS OG VANN Is er en krystallinsk form av vann. Is dannes når vann fryser. Ferskvann fryser ved 0 C ved atmosfærisk trykk. Ved 4 C har rent vann har en tetthet på 0,99998 g/ml. Ved 0 C vil vannets tetthet være 0,9984 g/ml, mens is har en tetthet på 0,917 g/ml. Is er dermed lettere enn vann og vil flyte på vannet. Is dannes ved at vannet gjennomgår en faseovergang fra flytende til fast form. Ved uforstyrrede forhold vil hele vann islegges samtidig. Strøm, vind og bølger kan påvirke faseovergangen til vannet, og gi varierende grad av is selv ved temperaturer under 0 grader. Vanlig, atmosfærisk is er sekskantet, med H+ ladede kanter. Is trekker derfor på is og vil, ved de rette temperaturmessige forholdene, knytte seg til andre is-krystaller. De små isflakene som kan registreres i Senjahopen havn, omtales i faglitteraturen for pannekakeis. Pannekakeisen dannes når havet fryser til igjen for vinteren, og strøm og vind hindrer isen i å legge seg over hele vannflaten. Ved kraftigere strøm og vind, vil hvert enkelt isflak bli tykkere og mer pannekakelignende. Graden av strøm og bølger betinger hvor store pannekakene kan bli. Havvann uten ferskvannspåvirkning har ca. 35 promille saltholdighet fryser ved -2 C ved atmosfærisk trykk. Havvannets gjennomsnittlige tetthet ved overflaten er 1,025 g/ml ved en temperatur av 4 C. Sjøvann er dermed tyngre enn ferskvann.
Side 4 av 7 TILTAK FOR FJERNING AV IS PÅ HAVNEBASSENG Berg kommune har et ønske om å stanse elvevannet fra Kjoselva og Kvalvikselva fra å renne inn i havnebassenget, da de håper dette kan motvirke isdannelse i havna. Som omtalt i kapittel 2 er det svært liten forskjell mellom temperaturen for når ferskvann og havvann fryser. Det beste tiltaket for å hindre isdannelse, er derfor ikke nødvendigvis å fjerne ferskvann fra havnebassenget. Dersom man ser på kartet for området er ikke Kjoselva og Kvalvikselva de to eneste elvene/bekkene som renner ut i havnebassenget. Det kommer en bekk ned fra Roaldsmyra inn mot Kjosen. Nedslagsfeltet til bekken er på ca. 0,44 km 2. Buktelva i den sørvestre delen har et nedslagsfelt på hele 1,39 km 2. I tillegg renner en rekke andre mindre bekker ned fra Mykjetiden. Figur 4. Arealene for de tre større vassdragene inn mot Hopen vist i kartet. Figur 4 viser nedbørsfeltene til de tre største vassdragene inn mot den indre delen av Hopsvannet/havnebassenget. I tillegg er det avrenning fra all øvrige terreng med fall ned mot havna. Det er derfor ikke gitt at det å stanse vannet fra Kjosen vil bidra til at overflatevannet i havnebassenget vil gå fra å være ferskvann til å bli saltvann, men det kan bidra til å øke saltinnholdet med noen få promille. Berg kommune ønsket opprinnelig at man utredet muligheten for å pumpe elvevannet fra Kvalvikelva ut i havet nord for Grashopneset. Dette tiltaket frarådes da dette vil være en stor kostnad for kommunen å pumpe ut alt elvevannet hele vintersesongen. Dette kan også
Side 5 av 7 medføre at vannkvaliteten i havnebassenget blir dårligere, fordi dagens naturlig strømning i havnebassenget vil endres. Som et alternativ til pumping av elvevannet kan det etableres en demning på elva slik at elvevannet hindres i å renne fritt ut i havnebassenget. Fra demningen finnes to ulike alternativer for utslipp mot havnebassenget: 1) Et utløp via et rør innerst i havna som gir en bekk inn i havnebassenget, men hvor man får et begrenset påslipp av overvannet. 2) Et utslipp via en dykket utslippsledning til havnebassenget. Ved etablering av et dykket utløp fra elva vil man oppnå blanding av saltvann og ferskvann, og bidra til at saltkonsentrasjonen i havnebassenget kan stige noe. Tiltak 1 ansees som et svært kostnadskrevende tiltak som vi ha minimalt med effekt. Begge tiltakene krever at det bygges en dam, med damkrone og overløp i Kjosen. Overløpet må etableres for å kunne ta unna flomvann. Siden nedbørsfeltet er >50 ha kan ikke dimensjonering av utløpsmengder gjøres etter rasjonell metode. Vassdraget må beregnes ved bruk av data fra NVE, vannlinjeberegninger og modellering av nedbørsfeltet. Det er derfor ikke anledning til å si noe om hvilke mengder dammen og utslippet må dimensjoneres for. Tiltak 2 vil innebære samme behov for bygging av dam med damkrone, som tiltak 1, men utslippet ledes ut i havnebassenget, fortrinnsvis dypere enn 5 meter. Utslippsledningen må ha en sil som vil hindre at ledningen tettes til, eller at fisk og andre sjødyr tar seg inn. Den må plasseres 0,5 meter over havbunnen, slik at den ikke dekkes av mudder over tid. Ved å flytte utslippet av det kalde elvevannet til de dypere vannmassene vil det oppstå en blanding av varme og kalde vannmasser, noe som kan bidra til at de øvre vannmassene blir noe varmere. Det er derfor antatt av de ulike utredningsalternativene, at dette er det beste alternativet. Det bemerkes at så lenge det fremdeles kommer andre kilder med overflatevann inn til havnebassenget kan det ikke garanteres for at dette tiltaket vil ha ønsket effekt. Det er kun ved rent havvann at det vil være mulig å senke frysepunktet til vannet fra 0 C til -2 C. Hvis man ser på værstatistikk fra Kistefjellet i Lenvik fra siste 12 måneder, er gjennomsnittstemperaturen for november 2016 mai 2017 lavere enn -3,1 C:
Side 6 av 7 Figur 5. Værstatistikk fra met.no for Kistefjellet i Lenvik. Ettersom Kistefjellet ligger på 980 m o h kan også data fra Hekkingen fyr benyttes for Senjahopen. Tallene vises i figur 6. Figur 6. Værstatistikk fra met.no for Hekkingen fyr Tallene fra begge værstasjonene viser at selv om frysepunktet endres fra 0 til -2 C vil det fremdeles dannes is på vannet i Hopen. Det vil derfor være fornuftig å se på andre tiltak som kan virke hemmende på isdannelsen.
Side 7 av 7 FAKTORER SOM HEMMER ISDANNELSE Som nevnt i kapittel 2 vil det både strøm, vind og bølger være med på å påvirke om det dannes is på vannet. I Hopsvannet er det svært lite sjø og bølger og den strømmen som dannes oppstår der hvor bekkene renner inn i Hopsvannet og ved utløpet mellom Hopsvannet og Mefjorden. Med andre ord er det mye av det som gjør Hopsvannet til en naturlig god havn, som også bidrar til å gi isdannelse på vannet. Den indre delen av Hopsvannet er i dag mest stillestående. Det er mest strøm og ytre påvirkning nært fiskemottakene i vest/nordvest og ved havnas utløp. Dermed oppstår områder med bakevje; lite strøm og tilnærmet ingen sjø, som skaper gode forhold for isdannelse. Fjerning av vannet fra elva kan derfor også medføre mindre turbulens og mer isdannelse. Utbygging og økt aktivitet i havna kan motvirke isdannelsen, dersom det blir flere anløp i løpet av dagen, og en større andel av havna blir utnyttet. For å motvirke isdannelse kan kunstig strøm og bølger være et aktuelt tiltak. Det kan dannes strøm og turbulens ved bruk av trykkluft og kompressor. Kompressorene trenger jevnlig vedlikehold, men det finnes erfaringer fra småbåthavner som benytter luft for å holde området hvor båtene ligger fortøyd isfrie. På denne måten kan båtene ligge ute hele året. Hvorvidt dette kan benyttes i stor målestokk, eller hvor stor andel av havna hvor dette må etableres, for å forhindre is, må utredes særskilt. For å hindre isdannelse må det være turbulens i vannoverflaten. Hele Hopsvannet er et stort areal å lage turbulens i, og det bør vurderes om det kan etableres soner hvor is kan få dannes, men holdes tilbake av ulike flyteelementer i vannoverflaten. MERKNADER Den gryte-formede Senjahopen vil naturlig få all avrenning fra fjellene både i øst, sør og vest ned i havnebassenget. Det ansees derfor som mindre hensiktsmessig å fjerne en liten av del av dette vannet som et tiltak for å fjerne ferskvann i overflatelaget. Det kan likevel bidra til en høyere saltvannskonsentrasjon i overflatelagene, noe som kan senke frysepunktet med noen ti-dels grader. Det vil kreve en større beregning av vannmengdene i vassdraget for å kunne beregne hvor mange promille saltkonsentrasjonen vil stige, og hvilken betydning dette vil ha for frysepunktet til overflatevannet. Bygging av dam, med egne utslippsledning for overvannet, ansees som søknadspliktig hos NVE.