Kysttekniske analyser Kystteknisk analyser

Transkript

1 Kysttekniske analyser Kystteknisk analyser Gr

2 Projekt KUP-Kysttekniske analyser Kystteknisk analyser Startdato Slutdato Projektansvarlig Carl-Christian Munk-Nielsen (PA) Projektleder (PL) Per Sørensen Projektmedarbejdere (PM) Timeregistrering Kontering Godkendt den Rapport Forfattere Nøgleord Distribution Refereres som Søren Bjerre Knudsen Holger Toxvig Carsten Rune Hansen Jens Kjeldgaard Mogens Dam Irene Andersen Jens Bech Jørgensen Birgit Byskov Kloster Kysttekniske analyser Søren Bjerre Knudsen Holger Toxvig Per Sørensen Erosion, aflejring, sandbølger, sedimenttransport, sandfodring, fremskrivning Transportministeriet, Knudsen, S.B. Toxvig, H. Sørensen, P. (2008). Kystteknisk analyser. 41p 2

3 Indhold Tegningsoversigt Referencer Indledning Resumé og konklusion Reduktion af måleusikkerhed ved anvendelse af A/E-forholdet forholdet mellem aflejring og erosion Statistisk model til fremskrivning af kystudviklingen Konklusion Kystteknisk analyser 3 Reduktion af måleusikkerhed ved anvendelse af forholdet mellem aflejring og erosion A/E for-holdet Indledning Baggrunden for anvendelsen af A/E-forholdet Indledning Teorien bag A/E-forholdet Anvendelse af A/E-forholdet til korrektion af bathymetrier Anvendelse af A/E-forholdet til fastlæggelse af sandindholdet i profi let Videreudvikling af A/E-metoden Indledning Beskrivelse af projektet Nourtec Beskrivelse af projektet Nourtec Resultater A/E-metodens afhængighed af tidsafstanden mellem opmålingerne Status for metodeudviklingen og fremtidsperspektiverne Kortlægning af sandbølger uden for 10 m dybde Indledning Baggrund Resultater Status og anvendelse af resultaterne Statistisk model for fastlæggelse af fodringsmængder Statistisk model Delstrækninger Hovedstrækninger Konklusion og anbefalinger til forbedring

4 Tegningsoversigt Nr. Emne 3.1 Oversigtsplan med linjesystem, indvindingsområder og mobilt sand 3.2 Sandbølgernes højde og udbredelseshastighed 3.3 Differensplan, Nymindegab - Hvide Sande 3.4 Differensplan, Hvide Sande - Vedersø Kystteknisk analyser 3.5 Differensplan, Vedersø - Thorsminde 3.6 Differensplan, Thorsminde - Trans 3.7 Differensplan, Trans - Langerhuse 3.8 Differensplan, Langerhuse - Agger 4

5 Referencer /Kystdirektoratet 2005/ Fodringseffektivitet, Kystdirektoratet 2005 /Kystdirektoratet 2005a/ Variationer i kystprofilet, Kystdirektoratet /Kystdirektoratet 2008/ Vestkysten 2008, Kystdirektoratet /Kystdirektoratet 2001/ Geologisk kortlægning, Lodbjerg-Blåvands Huk, Kystdirektoratet Kystteknisk analyser 5

6 1 Indledning Nærværende rapport er afrapportering af det Kysttekniske Udviklings Projekt Kysttekniske analyser. Projektet er udført i 2008 som en del af Kystdirektoratets udviklings strategi på kystområdet Projektets formål er at gøre rådgivningen om udviklingen af kysterne mere præcis og nuanceret på kort og lang sigt. Dette gøres ved at anlægge en holistisk synsvinkel og betragte processen fra måling af kystens udvikling over analyse og fremskrivning af denne som afhængige elementer. I projektet er fokuseret på følgende delopgaver: Kapitel 3: om reduktion af betydningen af ensidige fejl i opmålinger ved fortsat udvikling af teori omkring forholdet mellem aflejring og erosion, det såkaldte A/E-forhold Kystteknisk analyser Kapitel 4: om udvikling af en statistisk metode til fremskrivning af kystudviklingen for at kunne anvendes til at kunne måle og dokumentere effekten af kystbeskyttelsen. Et tredje væsentligt område vedrører reduktion af usikkerheden på opmålingerne. Dette område er ikke indeholdt i indeværende projekt, men der vil i et separat projektforløb blive gennemført en analyse af hvilke forhold, der kan lede til en reduktion af usikkerheden på Kystdirektoratets opmålinger. Målgruppen for rapporten er teknikere, og kræver derfor en vis forudgående viden indenfor fagområdet. 6

7 2 Resumé og konklusion 2.1 Reduktion af måleusikkerhed ved anvendelse af A/E-forholdet forholdet mellem aflejring og erosion I det foreliggende projekt er tesen om, at der for den enkelte kyststrækning er et karakteristisk forhold mellem aflejringen A og erosionen E blevet videreudviklet. Kystteknisk analyser Det er valgt at teste og videreudvikle metoden på grundlag af bathymetrier fra de to kystfodringsprojekter Nourtec og Nourtec 2, der blev gennemført mellem Fjaltring og Thorsminde i perioden For begge projekters vedkommende var der tale om en detaljeret monitorering og analyse af virkningen af fodring. Fra begge projekter foreligger der således et stort antal bathymetrier. De to fodringsprojekter repræsenterer tilsammen 30 bathymetrier, og der er i alt fodret med 2,4 mio. m³ sand fordelt på 6 fodringsperioder. Behandlingen af bathymetrierne fra Nourtec og Nourtec 2 gav A/E = 1,1, når tidsperioderne mellem på hinanden følgende opmålinger blev anvendt. Hvis der anvendtes længere tidsperioder, så det ikke var på hinanden følgende opmålinger, blev A/E mindre. Dette resultat støtter formodningen om, at A/E aftager med tidsafstanden mellem de anvendte opmålinger. For de 27 perioder, hvor der ikke er fodret mellem opmålingerne, er A/E beregnet til 0,935. For perioder med fodringer er det klart, at A/E både påvirkes af fodringen og af, hvad der sker rundt om fodringen. For at beregne hvad der ville være eroderet, hvis der ikke var fodret i perioden, findes sammenhængen mellem påvirkningen og erosionen i de 27 perioder, hvor der ikke er fodret. Der er forsøgt med flere kombinationer af påvirkningerne i form af bølger og vind. Tilsvarende er sammenhængen mellem aflejring og påvirkninger undersøgt. På grundlag af de udviklede sammenhænge er de forventede aflejringer og erosioner beregnet i de 6 fodringsperioder, og A/E for hver af perioderne er fastlagt. Herefter er alle bathymetrier korrigeret og sammenhængen mellem nettoerosion og påvirkninger på baggrund af de korrigerede bathymetrier er undersøgt. Det er konstateret, at sammenhængen generelt er god, men der er dog én periode, hvor sammenhængen er dårlig, og det er samtidig den længste periode. Det er meget sent i projektet blevet klart, at den dårlige sammenhæng mellem nettoerosionen og påvirkningerne, når der er lang tid mellem opmålingerne må skyldes, at A/E netop afhænger af længden af perioden mellem opmålingerne. Med resultaterne i det foreliggende projekt er det dokumenteret: at bathymetrier korrigeret ved anvendelse af A/E-forholdet udgør et væsentligt bedre kystteknisk analysegrundlag end ukorrigerede bathymetrier. at A/E afhænger af tidsafstanden mellem opmålinger A/E forholdet aftager med tiden mellem opmålingerne 7

8 og der er udviklet en metode til inkludering af kystfodring mellem opmålingerne ved beregning af A/E forholdet. Udover disse konkrete resultater har projektet bidraget til en væsentlig forbedring af viden om sandbølger, som tesen om anvendelse af A/E-forholdet oprindeligt er udsprunget af. Det er således nu muligt at forudsige, hvad der sker med et sandindvindingsområde, efter at sandressourcen er udnyttet, og området dermed opgives. Idet der nu er opmålt ud til en afstand på ca. 10 km fra kysten langs hele vestkysten, er det muligt at udarbejde et mere præcist sedimentbudget for vestkysten. Anvendelse af A/E metoden har ligeledes forbedret viden om hvor meget af havbunden, der er dækket af sand (sandprocent) i den ydre del af kystprofilet og har bidraget til at sandprocenten i den indre del af kystprofilet, kan fastlægges med større nøjagtighed. Det vil samlet set give mulighed for en bedre fastlæggelse af fodringsbehovet i forhold til en given målsætning for kystudviklingen. 2.2 Statistisk model til fremskrivning af kystudviklingen Projektet har udviklet en statistisk model, som er i stand til på at estimere sandfodringsbehovet på en given strækning 2 år fremme i tiden. Modellen er i stand til at tage højde for den sandfodringsindsats, som gennemføres i den mellemliggende periode. Den statiske model er et væsentligt bidrag i forbindelse med fastlæggelsen af det årlige sandudbud på den jyske vestkyst mellem Lodbjerg og Nymindegab. Modellen har vist sig i stand til at estimere fodringsmængderne godt på hovedstrækningsniveau dvs. på de 9 overordnede strækninger langs vestkysten med ensartede kysttekniske forhold. På kortere strækninger inden for hovedstrækningerne dvs. delstrækningsniveau er modellen i stand til at angive, om der fodres nok eller fodres for meget for at nå de aktuelle målsætninger for kystens udvikling. 2.3 Konklusion I nærværende projekt er der anlagt en holistisk analyse metode for at gøre rådgivningen om kystprocesser bedre, hvilket er en af Kystdirektoratets kerneopgaver. Der er arbejdet videre med teorien om at forholdet mellem aflejring og erosion (A/E-forholdet) er konstant for et område, ved at analysere områder hvori der er sandfodret. Der er opnået gode resultater. Der tilbagestår imidlertid et betydeligt udviklingsarbejde før metoden er operationel, men projektet konkluderer, at metodens potentiale er så stort, at det bør arbejdes videre med den. 8

9 Hvis metodeudviklingen bliver fortsat, og systematisk korrektion af alle målte bathymetrier bliver implementeret, vil det give en række muligheder i fremtiden, som Kystdirektoratet ikke har haft tidligere. Det vil f.eks. blive muligt at beregne erosionen på Vestkysten med signifikant lavere usikkerhed, selvom tidshorisonten er meget kort f.eks. 1 år. Det giver en bedre bedømmelse af målopfyldelsen i forhold til målsætningerne i Fællesaftalen. Endvidere vil resultaterne på kort sigt fra kystfodringsprojekter være mere signifikant, hvorved metoderne til at foretage et egentligt design af en fodring vil blive signifikant forbedrede. Der er udviklet en statistisk model til fremskrivning af sandfodringsmængden. Modellen har vist sig i stand til at estimere fodringsmængderne godt på hovedstrækningsniveau. På delstrækningsniveau er modellen i stand til at angive, om der fodres nok eller fodres for meget for at målsætningen på de fleste delstrækninger nås. Modellen kan forbedres ved at reducere den altid eksisterende opmålingsusikkerhed. Det anbefales imidlertid på nuværende tidspunkt, at der ikke arbejdes videre med at udvikle den statistiske model. En videreudvikling af metoden bør afvente, at metoden vedrørende A/E forholdet dvs. systematiske korrektioner af bathymetrierne er udviklet i en sådan grad, at de målte bathymetrier på hele Fællesaftalestrækningen er korrigerede vha. A/E-forholdet, eller at usikkerheden på opmålingerne er reduceret væsentligt. 9

10 3 Reduktion af måleusikkerhed ved anvendelse af forholdet mellem aflejring og erosion A/E for-holdet 3.1 Indledning Kystteknisk analyser Under arbejdet med projekterne Variationer i kystprofilet og Fodringseffektivitet, som var en del af Kystdirektoratets udviklingsprogram for perioden blev der opstillet den tese, at hvis man for en kyststrækning, der er opmålt et stort antal gange, beregner de samlede aflejringer A og den samlede erosion E ud fra på hinanden følgende opmålinger, vil forholdet A/E være en karakteristisk konstant for strækningen. På en tilbagerykningskyst er A/E mellem 0 og 1, og en værdi tæt på 1 viser, at der er meget sand i bunden, medens en værdi tæt på 0 viser, at der kun er lidt sand og derfor ler i stedet. Hvis man beregner A/E for to på hinanden følgende opmålinger, kan man få et forhold, der afviger fra strækningens A/E. Hypotesen var, at afvigelsen skyldes, at opmålingerne er behæftet med små ensidige fejl. Metoden blev afprøvet på de 17 opmålte bathymetrier fra den ca. 3 km lange strækning ved Husby, der betegnes Naturligt referenceområde. Området betegnes som naturligt, fordi der aldrig er blevet udført nogen form for kystbeskyttelse på strækningen. Strækningens A/E blev bestemt på grundlag af alle opmålingerne. Herefter blev på hinanden følgende opmålinger behandlet, og de enkelte opmålinger blev korrigeret, så A/E-forholdet blev som strækningens A/E. Korrektionerne var fra 3 cm til -5,4 cm med et gennemsnit på 1,8 cm. Disse korrektioner blev tolket som de ensidige fejl på opmålingerne. Efter at de 17 bathymetrier var blevet korrigeret på denne måde, blev der foretaget en beregning af korrelationen mellem bølgepåvirkningerne på kysten og nettoerosionen i de 16 perioder mellem på hinanden følgende opmålinger. Med de korrigerede bathymetrier blev der opnået en korrelationskoefficient på 0,94, hvilket var væsentligt bedre, end da de oprindelige bathymetrier blev anvendt. Konklusionen var, at den udviklede metode havde vist sig lovende for det behandlede område. Derfor er der under projektet Kysttekniske analyser arbejdet videre med metoden på et andet område med et stort antal opmålte bathymetrier. I dette område er der udført flere kystfodringer, som er forsøgt håndteret inden for metoden. I den foreliggende rapport er der også medtaget en analyse af de to sæt opmålinger, der er udført i de kystparallelle linjer, der uden for ca. 10 m dybde udgør det nuværende opmålingssystem på strækningen Lodbjerg-Nymindegab. På grundlag af de to sæt opmålinger er A/E-forholdet beregnet for de enkelte delstrækninger. Endvidere har analysen givet grundlag for udarbejdelsen af et kort, der viser sandbølgernes højde og udbredelseshastighed uden for 10 m dybde. 10

11 Projektet er gennemført i perioden , og det indgår i Kystdirektoratets udviklingsprogram for perioden Baggrunden for anvendelsen af A/E-forholdet Indledning Det har altid i Kystdirektoratets tidligere undersøgelser af kystudviklingen været meget vanskeligt på baggrund af en kort periode at konstatere en direkte sammenhæng mellem bølgepåvirkningerne på en strækning og kystens udvikling. Kystens udvikling bedømmes normalt på grundlag af mængdeændringer i bestemte dele af profilet beregnet på grundlag af opmålinger vinkelret på kysten. Ofte anvendes den del af profilet, der går fra klitkant til 6 m dybde. Hvis man har to opmålinger af en strækning, er det mængdeændringen fra den ene opmålte bathymetri til den anden, der afspejler kystudviklingen i den mellemliggende periode. Normalt har Kystdirektoratet antaget, at der ikke er signifikante ensidige målefejl på bathymetrierne, men hypotesen er, at denne antagelse ikke holder. I tilfælde af en ensidig målefejl på f.eks. 1 cm, vil det have en betydelig indflydelse på den beregnede nettoerosion og på den efterfølgende tolkning, da den gennemsnitlige erosion i løbet af f.eks. en tre måneders periode er af samme størrelsesorden. Som tidligere nævnt blev der opstillet en tese om, at der for den enkelte kyststrækning er et karakteristisk forhold mellem aflejringen A og erosionen E mellem to opmålinger. Metoden bygger på, at kravet om et konstant A/E-forhold kan anvendes til at fastlægge den enkelte opmålings ensidige fejl. Ved efterfølgende at forskyde bathymetrien svarende til den beregnede ensidige fejl, fremkommer en række bathymetrier uden ensidige fejl, og antagelsen er så, at kystudviklingen bedømt på grundlag af disse bathymetrier, er i bedre overensstemmelse med påvirkningerne i form af bølger og strøm. I det følgende gennemgås udviklingen af metoden, og de hidtidige resultater ved anvendelsen af den resumeres Teorien bag A/E-forholdet Opfatter man en kyststrækning fra klitkant til f.eks. 25 m dybde som en lukket sandkasse, der påvirkes af bølger og strøm, vil der naturligvis blive flyttet rundt på sandet både på tværs og langs af kysten. Nogle steder vil der eroderes sand, og andre steder vil sandet aflejres se fig Beregnes den samlede erosionsmængde E og den samlede aflejringsmængde A, må der ud fra forudsætningen om en lukket kasse gælde, at de to mængder er ens, og forholdet A/E = 1. Kysten er imidlertid ikke et lukket system, og materialet i kystprofilet er ikke kun sand, men også ler. Alligevel vil tankegangen fra den lukkede kasse kunne udstrækkes til også at gælde for en virkelig kyststrækning. 11

12 På en kyststrækning, der rykker tilbage, er der både tværtransport og langstransport, og begge har en gradient. Tværtransporten vokser indad i profilet, og langstransporten vokser i nettomaterialtransportens retning. For at forenkle forklaringen, ses der i første omgang bort fra tværtransportens gradient. Langstransportens gradient er sammenlignet hermed negligibel og dermed næsten uden betydning for mængderegnskabet. Bevægelsesretning Erosion (E) Aflejring (A) Fig. 3.1 Principskitse af A/E-forholdet Hvis bunden udelukkende består af sand eller grus I dette tilfælde vil den eroderede mængde aflejres igen som i eksemplet med sandkassen. Aflejringen sker normalt ikke på samme sandbølges nedstrøms side, men 6-7 bølgelængder længere nedstrøms, jf. /Kystdirektoratet 2005a/. Det vigtigste er, at den eroderede mængde aflejres igen inden for området. Derfor vil erosion og aflejring være lige store, og A/E derfor 1. Hvis bunden udelukkende består af lersedimenter I så fald sker erosionen i ler, der ikke aflejres igen indenfor området. Aflejringsmængden A vil derfor være 0, og A/E derfor også 0. Det er i øvrigt sådan, at selvom bunden består af rent ler, er den ofte bølget, som var der tale om en bund med sandbølger. Erosionen i en sådan bølget lerbund vil normalt også ske på opstrøms side af bølgerne, men der vil altså ikke være nogen aflejring på nedstrøms side. Hvis bunden består af både ler og sand/grus I denne situation vil de eroderede lersedimenter forsvinde, medens sandet aflejres igen. Hvis den uforstyrrede bund i et område f.eks. består af 20 % ler og 80 % sand, vil A/E være lidt mindre end 1. Med kendskab til sandbølgernes højde, længde og vandringshastighed vil det nøjagtige A/E-forhold kunne fastlægges. Hvis tværtransporten inddrages Man kan selvfølgelig ikke se bort fra tværtransporten. Det er gradienten på tværtransportkapaciteten, der er hovedårsagen til nettoerosionen udenfor 10 m dybde, og dermed for at denne del af profilet ud til mindst 25 m dybde 12

13 rykker tilbage med samme hastighed som den indre del af profilet, og dermed er en del af ligevægtsprofilet. Tabet fra et område indad i profilet vil betyde, at en mindre del af den eroderede mængde aflejres igen, end tilfældet var, da der blev set bort fra tværtransporten. Da det må være en rimelig antagelse, at tværtransporten er proportional med E, vil A/E stadig være en karakteristisk konstant for et område. Værdien vil imidlertid være mindre end værdien uden tværtransport. Sammenfatning vedrørende A/E-forholdet for et område På grundlag af ovenstående ræsonnement må A/E-forholdet være konstant for et givent område. Den absolutte størrelse afspejler både sammensætningen af den uforstyrrede bund og tværtransporten og dermed profiltilbagerykningshastigheden på strækningen. Selvom udviklingen af A/E-forholdet er knyttet til området med sandbølger uden for 8-10 m dybde, må ræsonnementerne holde hele vejen ind gennem profilet, idet det grundliggende for A/E-forholdet er, at erosionen sker i et ligevægtsprofil. Det er således ikke afgørende, om sandet flyttes på langs eller på tværs af kysten. Der er tale om periodiske fænomener hele vejen ind gennem profilet. Over 80 % af aflejring og erosion skyldes periodiske fænomener, der vandrer langs kysten. Ensidige målefejl vil påvirke A/E. Er den sidst målte bathymetri målt f.eks. 1 cm for højt, vil den beregnede E blive for lille og den beregnede A for stor, og A/E dermed noget større end områdets karakteristiske A/E-forhold. Man kan derfor anvende den beskrevne metode til at fastlægge størrelsen af den ensidige fejl ved at kræve konstant A/E-forhold. Herefter kan bathymetrierne korrigeres for denne fejl, og der fremkommer et bedre bathymetrisk datagrundlag til brug for de forskellige kysttekniske analyser Anvendelse af A/E-forholdet til korrektion af bathymetrier Korrektion af bathymetrier ved anvendelse af A/E-forholdet er beskrevet i /Kystdirektoratet 2005/. En ca. 3 km lang strækning ud for Husby jf. fig. 3.2, hvor der ikke udføres eller tidligere er udført nogen form for kystbeskyttelse, er opmålt 17 gange i perioden Området, der betegnes Naturligt referenceområde, er opmålt i et linjesystem bestående af linjer vinkelret på kysten med en indbyrdes afstand på 200 m. 13

14 Felsted Kog Husby Klitplantage Vedersø Klit Husby Sø Nørresø Km Fig. 3.2 Beliggenhedsplan for Naturligt referenceområde På fig. 3.3 er den akkumulerede nettoerosion for hele det naturlige referenceområde vist. Det fremgår, at udviklingen er meget ujævn. Man kan se, at ændringen i de enkelte perioder går fra en erosion på m³ til en aflejring på m³ Akkumuleret erosion 1000 m³ Oprindelige bathymetrier Korrigerede bathymetrier År Fig. 3.3 Akkumuleret erosion Områdets karakteristiske A/E-forhold er beregnet på følgende måde: A/E = ΣA i / Σ E i = 0,94, hvor A i og E i er aflejring og erosion mellem på hinanden følgende bathymetrier. 14

15 Herefter er bathymetrierne korrigeret én efter én, så A/E-forholdet i den forudgående periode bliver 0,94. Det har medført korrektioner fra +3 cm til -5,4 cm med et gennemsnit på 1,8 cm. Korrektionerne svarer til de ensidige eller systematiske målefejl. Efter den gennemførte korrektion af bathymetrierne får den akkumulerede erosion et mere roligt forløb, som det fremgår af fig I alle perioder er der nu erosion, og variationen ligger mellem m³ og m³. I forhold til gennemsnitserosionen i en periode på ca m³ betyder det en variation på mellem en tredjedel og det dobbelte. Det virker rimeligt, idet de klimatiske påvirkninger varierer inden for samme interval. Efter korrektion af bathymetrierne blev der gennemført en ny analyse af korrelationen mellem bølgepåvirkningerne og nettoerosionen i de 16 perioder mellem på hinanden følgende opmålinger. Hvor korrelationsanalysen ved anvendelse af de oprindelige opmålinger havde givet en meget lav korrelationskoefficient, blev korrelationskoefficienten øget til 0,94. I afsnit 3.3 gennemgås en videreudvikling af metoden Anvendelse af A/E-forholdet til fastlæggelse af sandindholdet i profilet Som det fremgår af afsnit afspejler et områdes A/E-forhold sandindholdet i bunden. Er A/E tæt på 1 består bunden udelukkende af sand, medens A/E tæt på 0 tyder på næsten udelukkende ler. Det er denne anvendelse af A/E-forholdet, der beskrives i afsnit 3.4. Siden 1998 er kystprofilet på strækningen Lodbjerg Nymindegab uden for ca. 10 m dybde blevet opmålt i kystparallelle linjer. Opmålingen er planlagt sådan, at ca. en femtedel af strækningen opmåles hvert år på denne måde. På nuværende tidspunkt er hele strækningen opmålt to gange, og i afsnit 3.4 præsenteres resultaterne i deres helhed. 3.3 Videreudvikling af A/E-metoden Indledning Som det fremgår af afsnit var anvendelsen af A/E-metoden til korrektion af bathymetrier for ensidige fejl en succes for Naturligt referenceområde ved Husby. Metoden bør selvfølgelig testes på andre sæt af bathymetriske data, ligesom metoden også skal kunne håndtere en eventuel kystfodring på strækningen. Det er derfor valgt at teste og videreudvikle metoden på grundlag af bathymetrier fra de to projekter Nourtec og Nourtec 2, der for begges vedkommende var en detaljeret monitorering og analyse af virkningen af fodring. Fra begge projekter foreligger der således et stort antal bathymetrier. 15

16 3.3.2 Beskrivelse af projektet Nourtec Nourtec var et EU-støttet udviklingsprojekt, der blev gennemført i perioden Foruden Kystdirektoratet deltog Rijkswaterstaat, Holland og Coastal Research Center, Norderney, Tyskland. Projektets formål var at monitorere og analysere kystfodringer med henblik på en effektivisering af kystbeskyttelsesmetoden. Derfor blev der i de tre deltagerlande gennemført fodringer. Den danske del af projektet blev gennemført på strækningen Fjaltring Thorsminde, jf. fig Som det fremgår, blev der udført både en strandfodring og en revlefodring, og i begge tilfælde var fodringsmængden ca m³. En kyststrækning på ca. 7 km med de to fodringer blev opmålt til en afstand på ca. 1,5 km fra kysten med en dybde på ca. 12 m. Linjeafstanden var 100 m, og den første opmåling blev udført den 29. marts 1993 umiddelbart før fodringerne blev udført. Det blev tilstræbt at udføre en opmåling hver tredje uge, og i alt blev der udført 17 opmålinger frem til den 24. april Det er disse to års opmålinger, der er anvendt til test og videreudvikling af A/E-metoden. Fjaltring Nissum Fjord Thorsminde km Fig. 3.4 Oversigtsplan for Nourtec 16

17 3.3.3 Beskrivelse af projektet Nourtec 2 Nourtec 2 var et projekt, der blev gennemført af Kystdirektoratet alene. Ideen var at monitorere og analysere en stor revlefodring, og indsatsen både monitoreringsmæssigt og analysemæssigt svarede til indsatsen under Nourtec. Som det fremgår af fig. 3.5 indgik der i revlefodringen m³ sand, der blev udlagt i 1997 og 1998 over en 4,4 km lang strækning. Hele projektstrækningen var 9,2 km, og denne strækning blev opmålt i alt 13 gange fra efteråret 1996 til foråret Til forskel fra Nourtec var linjeafstanden i dette projekt 200 m. Disse 13 bathymetrier er også anvendt til test og videreudvikling af A/E-metoden. Fjaltring Nissum Fjord Thorsminde km Fig. 3.5 Oversigtsplan for Nourtec 2 17

18 3.3.4 Resultater A/E-metodens afhængighed af tidsafstanden mellem opmålingerne De hidtidige gode resultater med anvendelsen af A/E-forholdet er baseret på Naturligt referenceområde, hvor der ikke blev kystfodret, og hvor opmålingerne blev gennemført med nogenlunde samme tidsafstand. Teoretisk set må A/E-forholdet være afhængigt af længden af perioden mellem opmålingerne. Dette skyldes som vist på fig. 3.6, at selvom periode 1 og periode 2 har de samme aflejringer og erosioner, vil den samlede periode have mindre aflejring og erosion end summen af delperiodernes aflejringer og erosioner. Da aflejringen og erosionen bliver reduceret med den samme mængde, betyder det, at A/E er mindre for den samlede periode. For en tilbagerykningskyst vil A/E således aftage med længden af perioden mellem opmålingerne. Periode 1 erosion E aflejring A E1 A1 Periode 2 E2 A2 Periode 3 = periode 1 + periode 2 AE E3 A3 EA EA A3 = A1 + A2 - AE - EA E3 = E1 + E2 - AE - EA A1/E1 = A2/E2 > A3/E3 Fig. 3.6 Principskitse af A/E-forholdets afhængighed af periodelængden mellem opmålingerne Hvis vi ser på revlernes bevægelse langs med kysten og de tilhørende ind- og udbugtninger er der tale om en cyklisk bevægelse med en periode på ca. 10 år. Derfor må det antages, at revlen bevæger sig et stykke i forhold til et tidsinterval mellem målinger på 1 eller 2 år. Hvis vi derimod ser på revlens 18

19 bevægelse vinkelret på kystlinjen, så bevæger revlen sig 1 eller 2 perioder på henholdsvis 1 og 2 år. Da kraftige storme får revlen til at bevæge sig væk fra kysten, vil det teoretisk set betyde, at A/E er større ved tidsmæssig kort afstand mellem opmålinger end opmålinger med større tidsmæssig afstand. Da de årlige vestkystpejlinger opmåles med større tidsmæssig afstand end lokalpejlinger, er A/E indledningsvis beregnet ud fra vestkystpejlingerne i Nourtecområdet A/E på grundlag af vestkystpejlingerne For vestkystlinjerne fra 5070 til 5170 og mellem afstandene 1000 og 2400 m fra basispælen, som er et referencepunkt ca m inden for kystlinjen, er A/E-forholdet beregnet for samtlige perioder fra 1938 til De tilsvarende beregninger er også foretaget for de samme linjer og de samme perioder mellem afstandene 1100 og 3200 m. Samtlige beregninger er foretaget med KDI-menuens mængdeberegningsprogram og det tilhørende program SCC. På denne måde fås hurtigt et overblik over pålidelige resultater, dvs. hvor resultatet af de 4 beregninger er næsten ens, og de resultater, hvor der skal foretages en nærmere undersøgelse af årsagen til afvigelsen. Resultaterne er præsenteret på fig A/E 4,00 3,50 3,00 2, SCC SCC 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0, Årstal Fig. 3.7 A/E-forholdet for vestkystprofilerne fra Umiddelbart virker det overraskende, at udsvingene i A/E-forholdet er størst før 1980, hvor der ikke er foretaget kystfodring, og mindre efter 1990, hvor der er foretaget en række fodringer i området. Forklaringen på dette forhold antages at være den store standardafvigelse, der var på målingerne før Hvis der ses på de gennemsnitlige A/E-forhold fra 1990 til 2007, fås et A/Eforhold på 1,15. Det passer fint med, at der er blevet fodret så meget, at kystlinjen er rykket mod vest i denne periode. For perioden fra 1970 til 1990 er A/E-forholdet beregnet til 0,83. Denne værdi afviger fra den værdi, der 19

20 senere beregnes på grundlag af lokalmålingerne. Værdien vil senere blive brugt til at forklare den outlier, der er i erosionen, når lokalmålingerne korrigeres ved hjælp af et fast A/E-forhold, selvom periodernes længde er meget forskellig Anvendelse af bathymetrierne fra Nourtec og Nourtec 2 For Nourtec er mængdeberegningen foretaget fra linje til linje og fra 1000 m til 2400 m fra basislinjen, jf. fig For Nourtec 2 er beregningerne foretaget fra linje til og fra 1000 m til 2400 m fra basislinjen, jf. fig Udover at beregne A/E-forholdet for perioderne fra pejling 1 til pejling 2, pejling 2 til pejling 3, pejling 3 til pejling 4 osv. er A/Eforholdet også beregnet for perioderne fra pejling 1 til pejling 3, pejling 1 til pejling 4, pejling 1 til pejling 5 osv. Resultaterne er vist på fig A/E 2,50 2,00 1,50 Fra_ Fra_ Fra_ Fra_ Fra_ Fra_ Nabo bathymetrier 1,00 0,50 0, Pejling nr. Fig. 3.8 A/E-forholdet på grundlag af Nourtecbathymetrierne I første omgang blev disse beregninger ikke anvendt, da det er vanskeligt at se udviklingen i A/E på grund af de tre fodringer, der blev gennemført i perioden. Det er klart, at udviklingen fra viser, at A/E-forholdet er stort i begyndelsen på grund af fodringen og derefter aftager, fordi fodringens påvirkning er konstant, medens den naturlige erosion og aflejring vokser med tiden. Det er ligeledes klart, at de perioder, der begynder med et for lille A/Eforhold på grund af målefejl, med tiden vil nærme sig det rigtige A/E-forhold for strækningen. Det oprindelige ønske var at se udviklingen i A/E-forholdet som funktion af tiden i de perioder, der ikke er påvirket af fodringer. Denne udvikling er desværre påvirket af målenøjagtigheden og de tre fodringer i perioden. Hvis vi ser på det gennemsnitlige A/E-forhold for samtlige perioder mellem en pejling og den efterfølgende pejling får vi A/E = 1,1. Det vil sige, at det gennemsnitlige A/E for en kort periode er 1,1. Hvis vi beregner det gennemsnit- 20

21 lige A/E-forhold for pejling nr.1 til pejling nr. 18, pejling nr. 2 til pejling nr. 18, pejling nr. 3 til pejling nr. 18 osv., fås A/E = 0,93. Dette er ikke et bevis for, at A/E afhænger af tiden, men det støtter kraftigt formodningen om, at A/E aftager, når perioden vokser Fastlæggelse af A/E For samtlige perioder mellem to naboopmålinger er A/E-forholdet beregnet med KDI-menuen. Som kontrol er beregningen også foretaget med SCC. For samtlige 27 perioder, hvor der ikke er fodret i Nourtec og Nourtec 2 er A/E beregnet til 0,935 med KDI-menuen og 0,934 med SCC. A/E = 0,935 bruges til korrektion af pejlingerne, når der ikke er fodret imellem dem. Der er i denne korrektion ikke taget hensyn til, at en enkelt periode er væsentligt længere end de andre. For perioder med fodringer er det klart, at A/E både påvirkes af fodringen og af, hvad der sker rundt om fodringen. For at beregne hvad der ville være eroderet, hvis der ikke var fodret i perioden, findes sammenhængen mellem påvirkningen og erosionen i de 27 perioder, hvor der ikke er fodret. Der er undersøgt hvordan erosionen evt. er korreleret med følgende bølgeværdier: Hmo**2, Hmo**2,5, Hmo**3 og endog Hmo**9. I undersøgelserne har også indgået påvirkningen fra vind målt i Thyborøn, Thorsminde og Hvide Sande, da der er perioder i bølgemålingerne, som ufuldstændige. På fig. 3.9 og fig ses de resultater, der er benyttet i det videre arbejde. Erosion y = 2,6015x + 650,28 y = 0,7929x , Erosion_m_fodring erosion uden fodring Lineær (erosion_m_fodring) Lineær (erosion uden fodring) Sum(bølge*bølge) Fig. 3.9 Sammenhæng mellem erosion og bølger 21

22 Erosion y = 0,1166x + 630,93 y = 0,0311x , Erosion_m_fodring erosion uden fodring Lineær (erosion_m_fodring) Lineær (erosion uden fodring) Vind*vind*cos(retning-270) Fig Sammenhæng mellem erosion og vind Tilsvarende er sammenhængen mellem aflejring og påvirkninger undersøgt og vist på fig og Aflejring 4000 y = 1,0905x , y = 1,9608x + 711, Aflejring_m_fodring Aflejring uden fodring Lineær (aflejring_m_fodring) Lineær (aflejring uden fodring) Sum (bølge*bølge) Fig Sammenhæng mellem aflejring og bølger 22

23 Aflejring y = 0,0461x + 984, y = 0,091x + 681, Aflejring_m_fodring aflejring uden fodring Lineær (aflejring_m_fodring) Lineær (aflejring uden fodring) Sum(vind*vind) Fig Sammenhæng mellem aflejring og vind Den umiddelbare antagelse var, at erosionen er proportional med påvirkningen, men det fremgår af de 4 figurer, at alle regressionslinjer skærer y-aksen et stykke over nul. Selv når der ikke har været påvirkninger af betydning, er der en ikke ubetydelig erosion og aflejring. Det er klart, at selv to næsten samtidige opmålinger af området vil give en erosion og en aflejring, selvom der ikke er sket noget med bunden mellem de to opmålinger. Det skyldes, at der er en standardafvigelse på de målte punkter. Det er ikke forsøgt teoretisk at beregne den erosion og aflejring, der skyldes måleunøjagtigheden, men baseret på teoretiske overvejelser er middeltallet af regressionsligningens fire konstanter beregnet til (630, , , ,97)/4 = 669. Det betyder, at selvom der ikke sker nogen erosion eller aflejring i Nourtecområdet, vil to næsten samtidige opmålinger vise en erosion på m³ og en aflejring på m³. For bølgepåvirkningen og erosionen og for bølgepåvirkningen og aflejringen beregnes de linjer, der går gennem (0, 669) og tyngdepunktet af målingerne. Ved hjælp af disse ligninger beregnes den forventede erosion og aflejring i de seks fodringsperioder. Når de forventede aflejringer (A 1, A 2, A 3, A 4, A 5, A 6 ) er kendte, beregnes de forventede aflejringer som A i + K*F i, og K bestemmes, så sum(a i + K*F i ) = sum(målt aflejringi). Det var forventet at finde en konstant, der var mindre end 1, men konstanten viste sig at blive 1,34. Tilsvarende var det forventet, at erosionen ville være mindre, da en del af området bliver dækket med fodringssand og derfor ikke kan bidrage til erosionen. Den fundne konstant viste sig at blive negativ svarende til, at erosionen bliver større end den forventede erosion. Den benyttede formel er ikke vist, da den kan forbedres meget. På grundlag af A/E = 0,935 for perioder uden fodring, og A/E lig med henholdsvis 1,62, 1,21, 1,23, 1,68, 1,52 og 1,11 korrigeres de 6 perioder med fodringer. 23

24 Det er ikke forsøgt at finde sammenhængen mellem påvirkninger og erosion for samtlige perioder, efter at pejlingerne er korrigeret, da man i et vist omfang vil finde den sammenhæng, man har forsøgt at skabe. Det, der kan findes, er den gennemsnitlige fodringseffektivitet af fodringssandet. Derimod er sammenhængen mellem nettoerosion og påvirkninger undersøgt, efter at pejlingerne er korrigeret. Sammenhængen er vist på fig og fig Der er en periode, hvor sammenhængen er dårlig, og det er samtidig den længste periode. Der har været arbejdet en del på at finde årsagen til den dårlige sammenhæng, og det har været anset for vigtigere at finde årsagen til den dårlige sammenhæng end at gå efter fodringseffektiviteten. Det er meget sent i projektet blevet klart, at den dårlige sammenhæng mellem nettoerosionen og påvirkningerne sandsynligvis skyldes, at A/E afhænger af tiden mellem opmålingerne. Fig Korrelation mellem bølger og erosion efter korrektion af bathymetrierne uden fodring Fig Korrelation mellem bølger og erosion efter korrektion af bathymetrierne uden fodring og lang periode mellem to opmålinger 24

25 3.3.5 Status for metodeudviklingen og fremtidsperspektiverne Metoden med at korrigere bathymetrierne på grundlag af A/E-forholdet gav gode resultater, da den blev anvendt på bathymetrier fra Naturligt referenceområde. Resultatet var en stærk indikation af, at de korrigerede bathymetrier udgjorde et bedre grundlag for kysttekniske analyser end de oprindelige målte bathymetrier. Metoden er her videreudviklet og anvendt på de 26 bathymetrier fra projekterne Nourtec og Nourtec 2. Med de fundne korrelationer mellem påvirkningerne og mængdeændringerne beregnet på grundlag af de korrigerede bathymetrier er det dokumenteret, at korrigerede bathymetrier udgør et bedre kystteknisk analysegrundlag end de oprindelige målte bathymetrier. Det er imidlertid også konstateret, at tiden mellem de enkelte opmålinger skal være nogenlunde ens, for at metoden umiddelbart kan anvendes. På grundlag af bathymetrierne fra Naturligt referenceområde vil A/E kunne beregnes for forskellige tidsperioder mellem opmålingerne. Når man har A/E for tidsperioderne 3, 6, 12, 24 og 36 måneder, vil der formentlig være en tydelig sammenhæng mellem A/E og tiden mellem opmålingerne. Det er så forventningen, at den fundne sammenhæng vil kunne overføres til andre kyststrækninger. Et andet resultat af projektet er en formel til fastlæggelse af A/E-forholdet når der er fodret mellem to opmålinger. Denne formel kan naturligvis forbedres, idet der skal tages hensyn til, at erosionen E ikke er lineært afhængig af påvirkningerne, men ligesom A/E afhænger af tiden. Det samme gælder naturligvis aflejringen A. Hvert sæt af bathymetrier fra Naturligt referenceområde opmåles i løbet af en dag, medens hvert sæt af Nourtecbathymetrier er så meget mere omfattende at det svarer til to dages opmåling. Da hovedårsagen til de systematiske fejl ikke er kendt, har det ikke indenfor dette projekts rammer været muligt at vurdere, om det er bedst at behandle bathymetrierne linjevis, som en halv bathymetri svarende til en dags opmåling eller som en hel bathymetri. Projekt har imidlertid dokumenteret at det forhold, at der blev taget fat på Nourtecmålingerne i stedet for vestkystmålingerne, har ført til opdagelsen af, at A/E afhænger af tiden. Hvis der direkte var taget udgangspunkt i vestkystmålingerne, kunne A/E s afhængighed af tiden muligvis være blevet overset på grund af opmålingsstøj. Det anbefales, at metodeudviklingen bliver fortsat, og korrektion af de målte bathymetrier bliver implementeret, fordi potentialet i metoden er stor. Metoden vil give en række muligheder i fremtiden, som Kystdirektoratet ikke har haft tidligere: Det bliver muligt at beregne erosionen på Vestkysten med signifikant mindre usikkerhed, selvom perioden er meget kort f.eks. 1 år. Det giver en bedre bedømmelse af målopfyldelsen i forhold til fællesaftalen. Det bliver muligt at beregne fodringseffektiviteten for en enkelt fodring. Dermed vil kornstørrelsens indflydelse på fodringseffektiviteten kunne 25

26 fastlægges mere signifikant. Hermed vil der potentielt være en effektiviseringsgevinst ved at benytte grovere sand end i dag. Fodringernes påvirkning af nabostrækninger vil kunne beregnes med mindre usikkerhed. Der kan opnås mere signifikante resultater fra fuldskalaforsøg med fodring, så det blive muligt at foretage et optimeret design af en fodring. Første forsøg kunne omfatte megafodringen ved Husby. Bedre dokumentation for effekten af ændringer af konstruktioner. Det kan f.eks. dreje sig om forlængelse eller afkortning af høfder. På sigt forventes det at A/E-metoden skal udvikles, så A/E forholdet kan bestemmes bedre for perioden mellem 2 opmålinger hvori der er fodret. Det har ikke på det foreliggende datagrundlag kunnet redegøres for A/Eforholdets afhængighed af tiden, hvorfor det anbefales, at dette undersøges mere intensivt i et senere studie ved hjælp af opmålinger fra Naturligt referenceområde. I praksis bør lokalmålinger, der måske er udført ca. hver tredje måned, kunne kombineres med vestkystmålingerne, der er foretaget med et eller to års mellemrum. 3.4 Kortlægning af sandbølger uden for 10 m dybde Indledning Sandbølgerne udbreder sig hovedsageligt på langs ad kysten. I den ydre del af kystprofilet uden for 10 m dybde er det sandbølgebevægelsen, der udgør den dominerende morfologiske ændring. Da man opnår den bedste dokumentation for bundformernes flytning ved at måle vinkelret på bølgefronten, blev opmålingssystemet for vestkysten - vestkystsystemet i 1999 ændret, så den ydre del af profilet måles i kystparallelle linjer, i stedet for vinkelret på kysten, se eksempel i fig Alle linjer er nu målt to gange, så der er et godt grundlag for at bedømme dybdeområdet. Tidligere i /Kystdirektoratet 2005a/ er en del af området blevet bedømt, men først nu er opmålingsgrundlaget til stede til en samlet bedømmelse Baggrund Det nye opmålingssystem fremgår af fig Ca. en femtedel af de langsgående linjer måles hvert år, og dermed er hele strækningen opmålt to gange efter 10 år. 26

27 1 km 0,5 km 0,2 km Thyborøn Fig Det nuværende vestkystsystem eksempel fra Thyborønområdet På fig er et eksempel på to opmålte profiler vist. Ved at udtegne profilerne i stor målestok kan sandbølgehøjden og udbredelseshastigheden bestemmes. Endvidere kan A/E-forholdet for et område bestemmes på grundlag af en beregning af den samlede aflejring A og den samlede erosion E. Kote (m) m ~ 17 m/år 100 m ~ 17 m/år 3.6 m 2.2 m 150 m ~ 25 m/år m 850 m Afstand på langs ad kysten (m) Fig Et eksempel på to opmålte kystparallelle profiler 27

28 Tilstedeværelsen af sandbølger viser, at bunden består af sand. Det er nemlig sådan, at sandbølger gradvist udsultes, hvis de bevæger sig ind over lerbund. /Kystdirektoratet 2005a/ 1 m 0 m m Tværtransport 30 m³/(m år) 1 m 0,5 m Vandringshastighed 10 m/år m Tværtransport 30 m³/(m år) År m m 1 m m Tværtransport 30 m³/(m år) 0 0 Sand Ler Fig Sandbølger der bevæger sig ind over lerbund, /Kystdirektoratet 2005a/ Resultater De to sæt kystparallelle profiler er sammenholdt og kommenteres i det følgende. Strækningernes beliggenhed fremgår af fig GEUS gennemførte i perioden en geologisk kortlægning af Vestkysten, som er rapporteret i /Kystdirektoratet 2001/. Planen, der viser beliggenheden af mobilt sand, er medtaget som tegn. nr Der hvor det har været muligt at inddrage resultater fra GEUS kortlægning i kommenteringen af strækningerne, er det sket. 28

29 Agger Thyborøn Limfjorden Thorsminde Nissum fjord Hvide Sande Ringkøbing fjord 8704 Fig Beliggenhed af kommenterede strækninger Strækning 8704 På den inderste del af strækningen veksler det mellem områder med sandbølger og områder, hvor der kun er erosion og ingen aflejring, og hvor der derfor er lerbund. I de yderste 3 km af området er der ingen sandbølger. Dette stemmer godt med GEUS registrering af mobilt sand. For hele området er A/E beregnet til 0,79, hvilket forekommer at være for stor en værdi. Strækning 8705 I den inderste del af området er der bundformer, der bevæger sig mod nord, men der er næsten ingen aflejring. Lidt længere ude er der sandbølger, og i den yderste del er der kun en enkelt sandbølge i hvert profil. Opmålingen viser lidt mere sand, end GEUS har fundet. For hele området er A/E = 0,67. Strækning 8706 Der er en del sandbølger i området specielt i den indre del, men der er også stor erosion i området. Den store erosion tyder på et lavt sandindhold i de underliggende lag. For hele området er A/E = 0,25. GEUS har konstateret meget lidt mobilt sand i området og har tilsyneladende ikke fundet de små områder med mobilt sand. De underliggende lags sandindhold er sandsynligvis så lavt, at det geologisk defineres som ler. 29

30 Strækning 8707 Der er kun få og små sandbølger i området. I den inderste del er der en enkelt stor sandbølge eller sand, der bevæger sig henover en forhøjning i de underliggende lag. De meget store tykkelser af mobilt sand, som GEUS har fundet, kan ikke dokumenteres i form af sandbølger. Det skyldes indvinding af fodringssand i området. For hele området er A/E = 0,25. Strækning 8708 Der er kun få og små sandbølger i området. Helt forinden og helt ude er der ingen sandbølger. I den midterste del af området er der få sandbølger. A/Eforholdet for dette område er ikke fastlagt, da meget tyder på opmålingen fra 1999 er fejlbehæftet. Strækning 8709 Der er kun en tydelig sandbølge i en enkelt af de inderste linjer. I de andre linjer er der tilsyneladende ingen sandbølger eller bundformer. Efter næste opmåling kan det fastslås med sikkerhed, om der er bundformer eller sandbølger, der bevæger sig mod nord. A/E-forholdet er beregnet til 0,30. GEUS har kun fundet mobilt sand tæt på kysten, så i 90 % af området viser begge undersøgelser, at der ikke er sand. Strækning 8710 Der er sandbølger overalt i området bortset fra i de to yderste linjer. A/E-forholdet er 0,81 i den inderste linje og falder til 0,07 i den yderste linje. Det gennemsnitlige A/E-forhold er beregnet til 0,37. Det forventes, at A/E-forholdet vil stige, når området bliver målt flere gange. Strækning 8711 Der er sandbølger i hele området bortset fra i den yderste linje. I de inderste linjer er der meget sand, og A/E varierer fra 0,84 til 0,55 i dette område. I den yderste del af området falder sandprocenten i underlaget, men der er fortsat sandbølger i næsten hele området. I dette område varierer A/E fra 0,49 til 0,12. Resultatet stemmer fint med de undersøgelser, GEUS har foretaget, hvis det antages, at GEUS ikke har registreret mindre områder på nordsiden af sandbølgerne som mobilt sand. Strækning 8712 Der er tydelige sandbølger i hele området bortset fra i 3 linjer. I to af de midterste linjer er der sket en meget kraftig erosion, der skyldes sandindvinding. I den yderste linje er der ingen sandbølger. Det beregnede A/E-forhold er 0,56. Resultaterne stemmer fint med den undersøgelse, GEUS har foretaget. Strækning 8713 Der er store sandbølger i hele området. I den midterste del af det nordlige område er der mindre sand end i den sydlige del af området. A/E er beregnet til 0,65, hvilket er i god overensstemmelse med de store sandbølger i området. GEUS har også konstateret mobilt sand i næsten hele området. 30

31 Strækning 8714 Der er kun sandbølger i den sydligste del af området. Dog er der nogle få sandbølger i den yderste del af det nordlige område. A/E-forholdet er beregnet til 0,25, og det stemmer overens med, at der er meget lidt sand i området. Dette svarer også til GEUS undersøgelse. Strækning 8715 Der er ingen sandbølger i den inderste halvdel af området, medens der er sandbølger i resten af området. A/E-forholdet for de inderste linjer er kun ca. 0,1, da der kun sker erosion her. A/E-forholdet stiger mod vest, og A/E-forholdet for hele området er 0,28. Strækning 8716 Der er ingen sandbølger i den inderste kilometer af området. I de yderste 3 linjer er der sandbølger. I to af de midterste linjer ses, at der har foregået sandindvinding. A/E-forholdet er beregnet til 0,31 for hele området. Strækning 8717 I de midterste 3 kilometer af området i øst-vestlig retning er der sandbølger i hele profilet. I den øvrige del af området er der enkelte steder sandbølger. A/E-forholdet er beregnet til 0,81. A/E-forholdet for den inderste del er beregnet til 0,45 på grundlag af målinger i 1995 og Da målingen i 2002 vurderes at være behæftet med en ensidig måleunøjagtighed, som gør, at opmålingen generelt ligger for dybt, skønnes det, at A/E for hele området er mindre end 0,81. Strækning 8718 Bortset fra den midterste kilometer af området i øst-vestlig retning, hvor der er sandbølger i hele profilet, er der kun sandbølger i den sydlige halvdel af profilerne i de andre linjer. A/E for hele området er beregnet til 0,53. Strækning 8719 Der er ingen sandbølger i de inderste m af området. Længere ude er der sandbølger i to af linjerne. A/E-forholdet er beregnet til 0,52. Sammenfattende bemærkninger Tilsyneladende har GEUS ikke registreret mobilt sand i de områder, hvor det underliggende lag består af ler med et sandindhold. Det er ikke entydigt hvorvidt der er tale om sandbølger eller bundformer, der bevæger sig mod nord, hvis størstedelen af bølgens overflade er ler, og kun en mindre del er mobilt sand. Med henblik på at præsentere sandbølgerne på en oversigtsplan for hele Vestkysten er der anvendt to forskellige metoder: De målte profiler er udtegnet i meget stor målestok, og for hver ca. 500 m er sandbølgehøjden og udbredelseshastigheden fastlagt. På tegn. nr. 3.2 er resultatet vist. Der er udarbejdet en farvelagt differensplan, hvor der for at undgå støj fra måleunøjagtighed ses bort fra erosion og aflejring under 0,20 m. Re- 31

32 sultatet er vist på tegn. nr Denne metode er væsentligt hurtigere at anvende end den førstnævnte metode, og den er samtidig personuafhængig. Til brug ved tolkningen af differensplanerne, tegn. nr 3.3 til 3.8 er det grundlæggende antaget, at erosion eller aflejring på over 0,20 m på ca. 5 år normalt er et udtryk for sandbølger eller bundformer, der vandrer mod nord. Den største ulempe ved differensplanerne er, at to områder med aflejringer på grund af sandbølger, der kommer umiddelbart efter hinanden, ikke kan samles, da de deles af et område med erosion. På grund af de mange små områder er det valgt at udtegne differensplanerne i målestok 1: Det fremgår af differensplanerne, at der syd for Thorsminde ikke er røde områder svarende til aflejringer på mere end 0,90 m på ca. 5 år. Nord for Thorsminde er disse aflejringer på alle planerne. Det er ikke i dette projekt afklaret, om årsagen til denne forskel er tiltagende kyststrøm mod nord, eller om årsagen er en stigende sandprocent i de underliggende lag Status og anvendelse af resultaterne Efter at behandlingen af de første to sæt opmålinger i de langsgående linjer er afsluttet, kan det være på sin plads at gøre status og samtidig se på, hvad de fremkomne oplysninger kan bruges til: Opmåling i langsgående linjer kræver nogenlunde den samme opmålingskapacitet som den tidligere opmåling af den ydre del af profilet i linjer vinkelret på kysten. Ved opmåling i langsgående linjer får man imidlertid en meget bedre dokumentation for de morfologiske ændringer i området, da disse sker på langs ad kysten. Der er blevet udarbejdet et detaljeret kort, der viser sandbølgernes højde og udbredelseshastighed. Kortet giver sammen med GEUS kortlægning og Kystdirektoratets prøvepumpninger en god beskrivelse af den ydre del af kystprofilet til gavn for Kystdirektoratet og andre interessenter i området f.eks. fra miljø- og fiskeriorganisationer. Forståelsen af sandbølgernes opførsel herunder kendskab til deres højde og udbredelseshastighed vil kunne være til stor nytte ved en analyse af, hvad der sker med et sandindvindingsområde, efter at sandressourcen er indvundet, og området er opgivet. Herunder indgår indflydelsen på kysten og den omkringliggende bund. Der vil kunne udarbejdes et forbedret sedimentbudget for Vestkysten, idet der nu på hele strækningen er målt til en afstand på ca. 10 km fra kysten. Samtidig er kendskabet til sandprocenten i den ydre del af profilet forbedret. Kendskabet til sandbølgerne giver et forbedret grundlag for fastlæggelsen af sandprocenten i den indre del af profilet. Sandprocenten har betydning ved fastlæggelsen af fodringsbehovet i forhold til en given målsætning for kystudviklingen. 32

33 Med kendskabet til sandbølgerne er der skabt et bedre grundlag for at kunne forstå og fastlægge variationer i den indre del af profilet, idet en stor del af variationerne her har sammenhæng med, hvad der sker i den ydre del af profilet. 33

34 4 Statistisk model for fastlæggelse af fodringsmængder På Fællesaftalestrækningen fra Lodbjerg til Nymindegab fastlægges fodringsmængderne for aftaleperiodens 5 år på et overordnet hovedstrækningsniveau ved periodens start. Fordringsmængderne fastlægges således, at målsætningen for kystudviklingen forventes nået ved periodens afslutning. Kystteknisk analyser Den detaljerede fordeling af fodringsmængderne på det såkaldte delstrækningsniveau sker medio året før det år fodringen skal udføres for at tilgodese tidskravene i EU-udbud sreglerne. Det vil således sige, at de endelige fodringsmængder for 2010 fastlægges før sommeren På det tidspunkt er det ikke sandsynligt, at Vestkystopmålingerne for 2009 er gennemført og databehandlet. I forbindelse med beregning af den nødvendige fodringsmængde er det derfor nødvendigt at tage udgangspunkt i de på det tidspunkt nyeste målinger dvs. Vestkystpejlingerne fra Kystudviklingen skal således kunne fremskrives 2 år, og tage højde for de fodringer, som vil blive foretaget i perioden Derfor er målet i denne delopgave at udvikle en statistisk metode til fremskrivning af kystudviklingen fra år x til år x+2. Fremskrivningen af kystudviklingen er gennemført på delstrækningsniveau, dvs. for strækninger på ca. 5 km s længde svarende til 5 Vestkyst linjer og på den del af kyst profilet, som dækker fra vestligste klitkant til 6 meters dybde. Herved fås et robust mål for udviklingen som helhed i den del af kystprofilet, som betyder mest for sikkerheden mod oversvømmelse af baglandet. Tidligere analyser i Kystdirektoratet /Kystdirektoratet 2005/ har dokumenteret, at der umiddelbart ikke er en entydig sammenhæng mellem påvirkning af en kyst i form af bølger, strøm og kystbeskyttelse og kystens respons herpå i form af mængdeudviklingen fra år til år. Dette skyldes sandsynligvis, at der i den årlige Vestkystopmåling, som mængdeberegningerne baseres på, altid vil være en ensidig målefejl, som i denne sammenhæng er signifikant. Eksempelvis vil fejlen i et område på 5*5 km svare til m³ pr cm målefejl. Den ensidige måleunøjagtighed gør, at det vil være forbundet med stor standardafvigelse at basere fremskrivning af kystudviklingen på det forgangne års målinger. På strækningen fra Lodbjerg til Nymindegab foregår der hvert år en stor naturlig transport af sand langs kysten. Sandtransportens størrelse og retning varier meget fra dag til dag, fra måned til måned og fra år til år. På fig. 4.1 er vist den naturlige netto sedimenttransporten på langs af kysten. 34

35 Lodbjerg Flade sø Thyborøn 0 Ferring Sø Fjaltring Thorsminde Hvide Sande Nymindegab Blåvands Huk km Skallingen Fig. 4.1 Den årlige netto sediment transport i m³/år. Tykkelsen af de kystparallelle pile illustrerer sedimenttransportens størrelse mens pilens retning viser netto sedimenttransportretningen. Små pile viser erosion, hvor de peger væk fra kysten. Det ses af fig. 4.1, at der er to 0 punkter for sedimenttransporten, ved Lodbjerg og ved Ferring Sø. Når sediment/fodringssand eroderes et sted, føres det netto til et andet sted. Hvor langt dette sted er fra oprindelsesstedet afhænger af mange forhold, men primært af bølgeforholdene. Det betyder at sand, som er fodret med ved Fjaltring et år, det næste år kan være ved Thorsminde, hvilket umiddelbart gør det kompliceret at opstille en model for fodringsbehovet på en kort strækning. 4.1 Statistisk model Udviklingen af en statistisk model til fremskrivning af kystudviklingen sker med udgangspunkt i langtidsudviklingen og på basis af de forhold, som nævnt i indledningen til dette kapitel. Fra /Kystdirektoratet 2005/ vides, at hvis pejlingerne i et område uden kystbeskyttelse korrigeres vha. teorien om forholdet mellem et områdes aflejring og erosion, så er der en høj korrelation på 0,94 mellem bølgehøjden i anden potens og mængdeudviklingen i et 35

36 område. Den statistiske model baseres på denne korrelation. Bølgehøjden i anden potens Hmo² er et udtryk for bølgeenergien. Påvirkningerne beregnes i form af den gennemsnitlige årlige middelbølgeenergi Hmo² (fra sommer til sommer på grund af opmålings- og fodringstidspunkter og stormene om vinteren) for de sidste 10 år svarende til 2 Fællesaftaleperioder. Det seneste års årlige middelbølgeenergi beregnes ligeledes. Den gennemsnitlige fodringsmængde beregnes for hver delstrækning for de sidste 10 år. Fra arbejderne med rapporten Vestkysten 2008 /Kystdirektoratet 2008/ er den naturlige profiltilbagerykningshastighed og langtidsprofiltilbagerykningshastighed hentet. Herefter er der opstillet en statistisk model for bestemmelse af den fremtidige fodrings mængde på en strækning ved at korrigere langtidsfodringsmængden med den relative langtidsprofiludvikling og med om det seneste års bølgeenergi har været større eller mindre end langtidsbølgeenergien. Endeligt korrigeres fodringsmængderne såfremt målsætningen for strækningen ikke er 0-tilbagerykning. Formelen ser således ud: Fodring 2009 Fodring langtid V naturlig V naturlig V profil, langtid H H 2 m0, m0, langtid V målsætning h kystprofil l strækning 4.2 Delstrækninger Fællesaftalestrækningens 110 km er inddelt i 9 såkaldte hovedstrækninger, som igen er ind delt i 33 kortere delstrækninger. Da sandfodringerne typisk kun dækker en eller to delstrækninger, forsøges modellen anvendt på delstrækningsniveau. For hver delstrækning er den udførte fodringsmængde derfor beregnet for indeværende Fællesaftaleperiode fra I denne beregning er de forventede fodringsmængder i 2008 indregnet. For samme periode er fodringsmængderne herefter beregnet ud fra den opstillede statistiske model. De to totale fodringsmængder er vist på fig

37 Delstrækninger Porskær Flade Sø Agger Tange, Nord Agger Tange, Syd Thyborøn Harboøre Tange, Nord Harboøre Tange, Syd Langerhuse Vrist Vejlby Ferring Dige Ferring Bovbjerg Trans Fjaltring Mærsk Ndr, Torsminde Tange, Nord Ndr, Torsminde Tange,Syd Torsminde, Syd Fjand Husby Klitplantage Husby Klit, Nord Bækbygård Krogen Søndervig Klegod Nr, Lyngvig Sdr, Lyngvig Årgab Havrvig Skodbjerge Gl, Bjerregård Nymindegab Sum model fodring Sum udført fodring Fodringsmængde( m³) Fig. 4.2 Udførte og modelberegnede fodringsmængder på delstrækninger. Det ses, at der generelt er en middel god overensstemmelse mellem modelberegnede og reelt udført fod ringsmængder. Det ses også, at der for enkelte delstrækninger er relativt store afvigelser. Totalt set over hele Fællesaftalestrækningen, er den modelberegnede fodringsmængde 11,2 mio. m³, mens den udførte mængde er 12,9 mio. m³, altså 1,7 mio. m³ (15 %) mere end modelberegnet. Det er analyseret, om der er en forklaring på forskellen på modelberegnede og fodrede mængder. Der er først set på om fodringsmængderne er de rigtige, dvs. har målsætningen kunnet opfyldes ud fra de udførte fodringsmængder. Beregningen viser på baggrund af opmålinger, at der er fodret med 3,42 mio. m³ mere sand end der umiddelbart skal til for at nå målsætningen. Der skal dog her erindres om, at opmålingerne i 2008 er foretaget så tidligt, at årets fodringer ikke var udførte på opmålingstidspunktet og at usikkerheden på beregningen af kysttilbagerykningen over en så kort årrække ikke er angivet. Desuden er den nuværende Fællesaftale en økonomisk rammeaftale, dvs. at der er fokus på at få fodret med så stor en sandmængde som muligt indenfor den økonomiske ramme. Fører det til, at der ved aftaleperiodens ud- 37

38 løb er mere end målopfyldt, vil det gavne kysten de følgende år og opbygge kysten modstandskraft. På fig. 4.3 er målopfyldelsen for den nuværende Fællesaftaleperiode vist. Desuden er de modelberegnede fodringsmængder og de faktisk udførte vist for hver delstrækning og det er angivet, om de modelberegnede mængder er mindre end de udførte. 38

39 Hovedstrækning Delstrækning Sum mode fodring l Sum udført fodring Model<Udført Målsætning opfyldt Agger Tange Porskær Nej Nej Flade Sø Ja Ja Agger Tange, Nord Nej Ja Agger Tange, Syd Nej Nej Harboøre Tange Thyborøn Nej Nej Harboøre Tange, Nord Nej Ja Harboøre Tange, Syd Ja Ja Vrist-Ferring Langerhuse Ja Nej Vrist Ja Ja Vejlby Nej Ja Ferring Dige Ja Ja Bovbjerg Klint Ferring Bovbjerg Trans- Trans Ja Ja Thorsminde Fjaltring Nej Ja Mærsk Nej Ja Ndr, Torsminde Tange, Nord Ja Ja Ndr, Torsminde Tange,Syd - 0 Ja Ja Thorsminde- Torsminde, Syd Nej Nej Husby Klitplantage Fjand Ja Ja Husby Klitplantage Husby klitplantage- Husby Klit, Nord Søndervig Bækbygård Nej Nej Krogen Ja Ja Ndr. Holmsland Tange Søndervig Ja Ja Klegod Nr, Lyngvig Sdr, Lyngvig Sdr. Holmsland Tange Årgab Ja Ja Havrvig Ja Ja Skodbjerge Ja Ja Gl, Bjerregård Nymindegab Fig. 4.3 Målopfyldelse samt modelberegnede og reelt udførte fodringsmængder for perioden

40 Også her skal nævnes, at der i den beregnede kystudvikling ikke er medtaget effekten af fodringerne udført i 2008, da opmålingerne på grund af usædvanligt roligt vejr i starten af 2008 blev udført før fodringerne blev påbegyndt. Det er derfor heller ikke medtaget de mængdeændringer, som er sket i foråret Af fig. 4.3 ses en meget stor overensstemmelse mellem målopfyldelse og modellen, idet der er overensstemmelse mellem om målsætningen er opfyldt og de modelberegnede fodringsmængder. Dette gælder for hele 18 ud af 23 strækninger, hvilket må betegnes som et godt resultat. Der er foretaget en analyse af, om der ses en sammenhæng mellem modelafvigelser og delstrækningens placering i forhold til de to sedimenttransport 0-punkter ved Lodbjerg og Ferring Sø, se fig En sådan sammenhæng har ikke kunnet identificeres. Ved Krogen og ved Søndervig ses, at der er fodret med meget større mængder end modellen tilskriver. Dette skyldes, at der netop disse steder var en kraftig lokal erosion under orkanen den 8. januar Hovedstrækninger Det er undersøgt, om den langsgående sediment transport, som gør, at effekten af fodringer ikke kun er afgrænset til at have en effekt lige der, hvor der er fodret, har betydning. Dette gøres ved at betragte hovedstrækningerne. De modelberegnede og udførte fodringsmængder ses i fig Hovedstrækning Agger Tange Harboøre Tange Sum model fodring Sum udført fodring Vrist-Ferring Trans- Thorsminde- Husby klitplantage Ndr. Holmsland Tange Sdr. Holmsland Tange Fig. 4.4 Udførte og mode beregnede fodringsmængder på hovedstrækninger. Mængde (m³) Det ses, at der for de fleste hovedstrækninger er en god overensstemmelse mellem de modelberegnede og de udførte fodringsmængder. Dette skyldes, at når mængdeudviklingen betragtes på hovedstrækningerne, er den dynamiske sedimenttransport ud og ind af delstrækningerne ikke synlig. 40

41 Hovedstrækningerne inddeling respekterer beliggenheden af 0-punkterne og det er også en medvirkende årsag til at sammenhængen bliver bedre. 4.4 Konklusion og anbefalinger til forbedring Den udviklede model til fremskrivning af fodringsmængderne er i stand til at estimere fodringsmængderne godt på hovedstrækningsniveau. På delstrækningsniveau er modellen på de fleste delstrækninger i stand til at angive, om der skal fodres med mere eller mindre sand for at opfylde målsætningen. Der er nogle steder stor forskel mellem de modelberegnede fodringsmængder og de faktisk udførte. Udover at reducere usikkerheden på opmålingerne er der to forhold, som bør fokuseres på for at forbedre den udviklede statistiske model. Det væsentligste er at videreudvikle og verificere teorien om et fast forhold mellem aflejring og erosion på en given strækning. Herved er det muligt at beregne mængdeudviklingen på basis af to pejlinger med en langt mindre usikkerhed end i dag, hvor måleusikkerheden er større end de relativt små ændringer som sker. Det kan samtidigt undersøges, om der også en høj korrelation mellem kystens udvikling og Hmo² i et område med kystbeskyttelse. Det er endvidere vigtigt at inkludere variationen over tid i den langsgående sedimenttransport for at afgøre, hvor meget sediment der flyttes mellem de enkelte celler fra år til år. For at dette kan gøres optimalt, er det også her vigtigt at reducere måleusikkerheden. Det vil altid være vanskeligt at indbygge håndtering af lokalt kraftig erosion, idet en sådan kan afstedkomme spontane kystbeskyttelsesindsatser for at sikre, at den fornødne sikkerhed er til stede. Modellen forudsætter, at der fodres med de sandmængder som bølgepåvirkningen og målsætningen forskriver. Den kan ikke i sin nuværende form håndtere, at der sker omlægninger i fodringsindsatsen som følge af økonomiske overvejelser Samlet set anbefales det, at der ikke arbejdes videre med at udvikle modellen før end metoden vedrørende A/E forholdet er gjort operationel på hele Fællesaftalestrækningen, eller at usikkerheden på opmålingerne er reduceret så meget, at beregnede mængdeændringer er behæftet med væsentligt mindre usikkerhed end i dag 41

42

43

44

45 Sandbølgehøjde over 4 m mellem 1 og 4 m mellem 0 og 1 m Sandbølgehastighed over 20 m/år m/år < 10 m/år Kysttekniske analyser Sandbølgernes højde og udbredelseshastighed Mål: Projekt: sbk/bbk Rev.: Tegn. nr. 3.2 Nr. 101 Gr KYSTDIREKTORATET Godkendt:

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62