Sedimentation Fanø Lystbådehavn

Transkript

1 Sedimentation Fanø Lystbådehavn Analyse af sedimentation i Fanø Lystbådehavn Fanø Kommune Rapport Maj 2016

2 Denne rapport er udarbejdet under DHI s ledelsessystem, som er certificeret af Bureau Veritas for overensstemmelse med ISO 9001 for kvalitetsledelse fanø lystbådehavn / klb.be /

3 Sedimentation Fanø Lystbådehavn Analyse af sedimentation i Fanø lystbådehavn Udarbejdet af: Anders Borregaard Stephensen 1), Klavs Eske Bundgaard 2), Jesper Bartholdy 1) For: Fanø Kommune Repræsenteret ved Anette Simmelsgaard 1) Institut for geovidenskab og naturforvaltning, Københavns Universitet; 2) DHI Projektleder DHI Kvalitetsansvarlig Klavs Eske Bundgaard Rolf Deigaard Projektnummer Godkendelsesdato 13. maj 2016 Revision Draft 1.0 Klassifikation Åben DHI Agern Alle Hørsholm Telefon: Telefax: dhi@dhigroup.com

4

5 INDHOLDSFORTEGNELSE 1 Opsummering Introduktion Baggrund og generel beskrivelse af området Metode Målekampagne Modelopsætning og modelvalidering Modellen Inputdata Batymetri og hydrografi Kalibrering af model Validering af model Analyse af årsager til sedimentation i Fanø Lystbådehavn Generelt Bundforskydningsspænding Hvirvelinduceret strømning Vurdering af mulige afværgeforanstaltninger Scenarie 1 - Spunsvægge langs anlægsbroerne Scenarie 2 - Udbygning af mole med strømafbøjningsvæg Scenarie 3 - Indsnævring af indsejlingen Scenarie 4 - Udbygning af østlig havnemole Scenarie 5 - Indsnævring af indsejlingen Scenarie 6 - Indsnævring af indsejlingen og etablering af spunsvægge Scenarie 7 - Etablering af spunsvægge og udgravning i det sydvestlige hjørne Scenarie 8 - Etablering af en afkortet spunsvæg langs den nordlige anlægsbro Scenarie 9 - Etablering af spunsvæg langs den nordlige anlægsbro Scenarie 10 - Udbygning af den østlige mole og gennemstrømning i molen Konklusion Referencer Appendiks A Appendiks B Nuværende konditioner Scenarie Scenarie Scenarie Scenarie Scenarie Scenarie Scenarie Scenarie i

6 12.10 Scenarie Scenarie ii fanø lystbådehavn / klb.be /

7 1 Opsummering Fanø Lystbådehavn, Fanø Sejlklub og Fanø Kommune arbejder på at få klarlagt årsagerne til sedimentation i Fanø Lystbådehavn med henblik på at implementere eventuelle afværgeforanstaltninger. I den anledning er der opstillet og kalibreret en hydrodynamisk og kohæsiv sedimenttransportmodel (MIKE 21 FM HD) af den sydlige del af Grådyb tidevandsområde. Modellen dækker området langs havneløbet til Næs Søjord og Halen i den sydøstlige del og til området omkring Skideneng i syd. Modellen er blevet kørt for en periode på ca. 10 tidevandsperioder for følgende scenarier: Scenarie 1 - Etablering af spunsvægge langs anlægsbroerne Scenarie 2 - Etablering af en strømafbøjningsvæg ud fra den østlige mole Scenarie 3 - Indsnævring af indsejlingen Scenarie 4 - Udbygning af østlige havnemole Scenarie 5 - Indsnævring af indsejlingen Scenarie 6 - Etablering af spunsvægge langs anlægsbroerne samt opfyldning af området fra Svenskerbroen til den vestlige "bule" Scenarie 7 - Etablering af spunsvægge langs anlægsbroerne og udgravning af det sydøstlige hjørne af havnebassinet Scenarie 8 - Etablering af en kort spunsvæg langs den nordlige anlægsbro Scenarie 9 - Etablering af en spunsvæg langs den nordlige anlægsbro Scenarie 10 - Udbygning af den østlige mole og åbning for gennemstrømning af havnebassinet i det sydøstlige hjørne. Dette scenarie er gennemført på opfordring fra Fanø Sejlklub Resultatet viste at: Det er muligt at reducere den hvirvelinducerede strømning i lystbådehavnen ved at indsnævre havneindløbet. (Reduktion på %) En etablering af spunsvægge langs anlægsbroerne er effektiv, hvorved den hvirvelinducerede strømning bliver reduceret. (Reduktion på 26-28%) En etablering af enten en strømafbøjningsvæg eller en udbygning af den østlige havnemole vil afbøje en del af hovedstrømmen uden om havnen. Dermed bliver en del strømning med høj koncentration af suspenderet sediment reduceret. (Reduktion på 26 %) Etablering af et gennemløb kan ikke anbefales, da dette vil føre til øget deposition Samlet kan det konkluderes, at etablering af relativt simple foranstaltninger kan reducere den årlige aflejring af sediment i Fanø lystbådehavn med %. 1

8 fanø lystbådehavn / klb.be /

9 2 Introduktion Fanø Lystbådehavn, Fanø Sejlklub og Fanø Kommune arbejder på at få klarlagt årsagerne til sedimentation i Fanø Lystbådehavn med henblik på at implementere eventuelle afværgeforanstaltninger. Havnens beliggenhed kan ses på Figur 2-1. Figur 2-1 Fanø Lystbådehavn (Billedet er hentet fra: Bestyrelsen for Fanø Lystbådehavn har oplyst, at bassinet er blevet oprenset i følgende perioder: I 1988/1989 blev havnen under renovering oprenset til de dybder, som havnen efter planen skulle anlægges med I 1997/1998 blev der fjernet m 3 sediment. Der blev ligeledes fjernet m 3 sediment ved etablering af en sedimentfælde ud for Svenskerbroen (broen ud for Station 5, jf. Figur 5-1) I 2007 blev der fjernet omkring m 3 sediment Ud fra det oplyste er der i perioden fra 1988/1989 til 1997/1998 sket en aflejring på ca. 10 cm pr. år fordelt i hele havnebassinet og en aflejring på 8 cm pr. år i perioden 1997/1998 til Senere har bestyrelsen for Fanø sejlklub oplyst, at den sedimenterede mængde nærmere er i størrelsesordenen 20 cm 30 cm per år. Ud over de ovennævnte oprensninger er der de sidste 10 år i indsejlingen med slæbebåd blevet skyllet med propeller under aftagende vand i ca. 4 timer. Det er svært at estimere et præcist volumen af det sediment, der er blevet eroderet væk i denne proces, men den overordnede aflejring forventes at være højere end de 9 cm årligt. På baggrund af de afgivne oplysninger forventes sedimentationen i Fanø havn at ligge imellem 8 cm og 30 cm per år. Bestyrelsen for Fanø Lystbådehavn oplyser ligeledes, at sedimentet fordeler sig over hele havnebassinet, men at der er tendens til, at der danner sig en pulje lige inden for indsejlingen på den vestlige side, samt at der ophobes sediment ud for anlægsbroerne. 3

10 Projektet indeholder følgende elementer: Målekampagner af hydrodynamikken og sedimentkoncentrationen i Fanø Lystbådehavn og den nærliggende sejlrende i sommeren og efteråret 2015 Opsætning og kalibrering af en hydrodynamisk model og en sedimenttransportmodel Test og forslag til eventuelle afværgeforanstaltninger. Der er opstillet 8 forskellige scenarier fanø lystbådehavn / klb.be /

11 3 Baggrund og generel beskrivelse af området Området er beliggende i det danske Vadehav, der er den nordligste del af det Europæiske Vadehav. Et oversigtskort over Fanøs nordlige del og omliggende havområder er vist i Figur 3-1. Området er primært forbundet med Nordsøen mod nord gennem Grådyb og sekundært mod syd gennem Knudedyb, hvor et tidevandsskel mellem Grådybs og Knudedybs tidevandsområder er beliggende fra Sneum Ås udløb til Klingebjerg/Albuen. Området er domineret af halvdøgnligt tidevand med et middel på ca. 1,6 m. Tidevandsprismet, dvs. forskellen i vandvolumen ved lavvande og højvande, er ca m 3 (Kystdirektoratet, 2006). Typiske maksimumshastigheder i Grådyb er 1 1,5 m s -1. Over de indre tidevandsflader kommer hastighederne sjældent over 0,15 m s -1. Figur 3-1 Oversigtskort over den nordlige del af Fanø samt omkringliggende havområde (Pedersen, 2004) Sedimentologisk set er området domineret af intertidale flader, der tørlægges ved normalt lavvande. Dette område dækker omkring 60% (Sørensen et al., 2006). Fordelingen af sedimenttyper i området fremgår af Tabel 3-1. Tabel 3-1 Oversigt over sedimenttyper i Grådybs tidevandsområde. Sedimenttype Andel af område i % Finkonet materiale (ler- og siltindhold > 75%) 5% Blandet sediment (ler- og siltindhold mellem 25% og 75%) 21% Sand (ler- og siltindhold < 25%) 34% 5

12 Sedimentdynamikken i et Vadehavsmiljø er kompleks både i kraft af den store spredning i sedimenttyper (kornstørrelser) og af den skiftende påvirkning af strøm og bølger. Generelt transporteres en ganske stor mængde sediment ind fra Nordsøen gennem Grådyb. Koncentrationen i vandet er som regel lille, i størrelsesordenen 5 mg l -1. Da det på den anden side er store vandmængder, der flyttes, betyder det, at meget store mængder sediment tilføres området i hver tidevandsperiode. Tidligere studier har vist, at en lille andel (omkring 4 5%) af det tilførte finkornede sediment aflejres inde i området (Postma, 1981). Denne delikate balance betyder, at der årligt aflejres ganske store mængder finkornet sediment i de indre områder af Vadehavet. Det totale årlige input til Grådybs tidevandsområde er angivet til tons per år. Heraf stammer 10% fra de tilløbende åer, 11% fra primærproduktion og 61% fra Nordsøen. De resterende 18% stammer fra kyst- og marskerosion samt atmosfærisk aflejring (Pedersen, 2004). Sedimentation i havnebassiner Sedimentationen i havnebassiner er ofte forbundet med en hvirvelinduceret strømning, en tidevandsstrømning og en densitetsdrevet strømning og de typiske strømningsmønstre i havnebassiner er vist i Figur 3-2. Figur 3-2 Typiske strømsituationer, der forårsager sedimentation i havnebassiner (PIANC, 2008) Det er ikke muligt at formindske tidevandsprismet, med mindre der anvendes metoder, hvor vandet lukkes helt ude. Det er derimod muligt at formindske den hvirvelinducerede strømning og den densitetsdrevne strømning. En lille forskel i densitet kan have stor betydning for den samlede mængde af materiale, der bliver aflejret. I dette specifikke tilfælde forventes tidevandsbidraget og det hvirvelinducerede bidrag dog at være de største, idet der aldrig er påvist en densitetsforskel i det relativt lave vand i og omkring havnen. Endvidere kræver en stor densitetsforskel som regel dybere vand samt en stor forskel i koncentrationer i og uden for havnen, hvilket som regel ikke forefindes her fanø lystbådehavn / klb.be /

13 4 Metode Analysen af de intertidale områder bygger på opsætning og anvendelse af en numerisk hydrodynamisk model med efterfølgende vurderinger. Den numeriske model (MIKE 21 FM HD) er opstillet for perioden juni og 30. oktober november Modellen dækker området langs havneløbet i nord til Næs Søjord samt Halen i den sydøstlige del og til området omkring Skideneng i syd. Modellen er opstillet for at få en korrekt repræsentation af strømningerne omkring Fanø Lystbådehavn og de nærliggende vader. Modellen er først benyttet til at opnå en forståelse for hydrodynamik og sedimentdynamik ved havnen. Herefter er fokus rettet imod foranstaltninger, som kan mindske sedimentationen i Fanø Lystbådehavn. Ud over de eksisterende forhold er følgende ti scenarier defineret: Scenarie 1: Modellering af eksisterende forhold med spunsvægge anlagt omkring anlægsbroerne (jf. Figur 8-1). Formålet med dette scenarie er at bremse den hvirvelinducerede strømning. Dette gøres ved at bremse vandtransporten under broerne Scenarie 2: Bygning af strømafbøjningsvæg nord for den østlige havnemole (jf. Figur 8-7). Den ønskede effekt er, at strømmen afbøjes og løber uden om havneindløbet og derved reducerer sedimenttilførslen ind i bassinet Scenarie 3: Indsnævring af indsejlingen ved at udbygge den vestlige "bule" (jf. Figur 8-9). Den ønskede effekt af dette scenarie er det samme som i scenarie 2 Scenarie 4: Udbygning af den østlige havnemole (jf. Figur 8-11). Den ønskede effekt er at afbøje strømmen uden om havnebassinet og derved reducere vandtransporten i havnebassinet Scenarie 5: Dette scenarie er også en udbygning af den vestlige "bule"(jf. Figur 8-13). Herved indsnævres havneindløbet. Formålet er det samme som for scenarie 2 og 4 Scenarie 6: Dette scenarie er en udvidelse af scenarie 1, der her fungerer i kombination med en udbygning af den vestlige "bule" (jf. Figur 8-15). Dette scenarie er inspireret af skitseforslaget udarbejdet af Sunke Arkitekter (se Appendiks A). Formålet er at teste effekten af en indsnævret indsejling kombineret med en lukning af strømningen under anlægsbroerne Scenarie 7: Dette scenarie tager udgangspunkt i scenarie 1, hvor der udover at være blevet anlagt spunsvægge langs anlægsbroerne også er udgravet til en dybde på 2,2 m i det sydvestlige hjørne af havnebassinet (jf. Figur 8-17). Formålet med dette scenarie er at styre sedimentationen hen mod det udgravede område. Scenarie 8: Dette scenarie tager udgangspunkt i scenarie 1, hvor der kun er etableret en afkortet spunsvæg langs den nordlige anlægsbro (jf. Figur 8-19). Formålet med dette scenarie er at belyse omkostningerne forbundet med anlæggelsen af eventuelle spunsvægge i forhold til sedimentationen Scenarie 9: I dette scenarie er der blevet anlagt en spunsvæg langs den nordlige anlægsbro (jf. Figur 8-21). Formålet med dette scenarie er det samme som for scenarie 8 Scenarie 10: Formålet med dette scenarie er at en forøgelse i strømhastigheden vil forhindre det suspenderede materiale i at bundfælles. Dette er gjort ved at udbygge den østlige havnemole samt ved at åbne molen i det sydøstlige hjørne (jf.figur 8-23). Dette scenarie er medtaget på opfordring fra bestyrelsen i Fanø sejlklub. 7

14 fanø lystbådehavn / klb.be /

15 5 Målekampagne 2015 Der blev foretaget hydrodynamiske målinger og sedimentkoncentrationsmålinger i 2015 ved brug af to RCM9 Aanderaa strømmålere. Målingerne blev udført over tre perioder fra d juni, juli og d. 30. oktober til d. 24. november Placeringen af strømmålerne og resultaterne fra målekampagnerne er vist i Figur 5-1 til Figur 5-4. Figur 5-1 Placering af RCM9 Aanderaa strømmålere - navngivet som Station 1-6 Figur 5-2: Den første måleperiode, fra d juni, er den primære kalibreringsperiode, hvor der blev opstillet en strømmåler både opstrøms og nedstrøms for Fanø Lystbådehavn (Station 1 og 2). Herved var det muligt at skaffe oplysninger om hydrodynamikken og sedimentkoncentrationen i området nær Fanø Lystbådehavn. Perioden var præget af mildt vejr, hvor vindhastigheden primært lå mellem 5-10 m/s og sjældent oversteg 10 m/s og med en vindretning hovedsageligt fra vest. Figur 5-3: Den anden måleperiode, fra d juli, blev benyttet til at teste, om der var en hvirvel til stede i lystbådehavnen. Der blev opstillet en strømmåler i hver sin side af havneindløbet (Station 3 og 4). Målingerne viste, at strømhastigheden til tider var modsatrettet i flodperioden, hvor vandet strømmede ind i havnen i den ene side og ud i den anden side, hvilket indikerer en nettostrømning rundt i dele af havnen. Strømhastigheden lå primært mellem 0-0,1 m/s og oversteg sjældent 0,2 m/s. Figur 5-4: I den tredje måleperiode, fra d. 30. oktober til 24. november, blev der opsat en strømmåler ca. 200 m uden for havnen og en strømmåler inde i havneindløbet. Perioden repræsenterede en årstid, hvor der hyppigere forekommer ekstremt vejr. Flere gange i løbet af måleperioden forekom der forhøjet vandstand, bl.a. under stormen Freja d. 8. november og igen d. 14. og 22. november, med målte vandstande over 2 m DVR90. 9

16 Esbjerg Havn: Vindhastighed [m/s] Esbjerg Havn: Vindretning [deg] Målt Station 1: Vandstand [DVR90] [m] Målt Esbjerg Havn: Vandstand [DVR90] [m] Målt Station 1: Strømhastighed [m/s] Målt Station 2: Strømhastighed [m/s] Målt Station 1: Suspenderet sediment [kg/m^3] Målt Station 2: Suspenderet sediment [kg/m^3] Målt Station 1: Vandtemperatur [deg C] Målt Station 2: Vandtemperatur [deg C] Målt Station 1: Salinitet [PSU] Målt Station 2: Salinitet [PSU] Figur 5-2 Hydrodynamiske og sedimentkoncentrationsmålinger fra d juni Station 2 blev tørlagt ved lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

17 Esbjerg Havn: Vindhastighed [m/s] Esbjerg Havn: Vindretning [deg] : :00 0 Målt i havnebassin: Vandstand [DVR90] [m] : :00 Målt Station 4 - Strømhastighed [m/s] Målt Station 3 - Strømhastighed [m/s] Målt Station 3 - Strømretning [deg] Målt Station 4 - Strømretning [deg] Målt Station 4: Suspenderet sediment [kg/m^3] Målt Station 3: Suspenderet sediment [kg/m^3] 12: : Målt Station 3: Vandtemperatur [deg C] Målt Station 4: Vandtemperatur [deg C] 12: :00 Målt Station 4: Salinitet [PSU] Målt Station 3: Salinitet [PSU] : : Figur 5-3 Hydrodynamiske og sedimentkoncentrationsmålinger fra d juli Station 3 og 4 blev tørlagt ved lavvande 11

18 Esbjerg Havn: Vindhastighed [m/s] Esbjerg Havn: Vindretning [deg] Målt havnebassin: Vandtand [DVR90] [m] Målt Station 5: Strømhastighed [m/s] Målt Station 6: Strømhastighed [m/s] Målt Station 5: Suspenderet sediment [kg/m^3] Målt Station 6: Suspenderet sediment [kg/m^3] Målt Station 5: Vandtemperatur [deg C] Målt Station 6: Vandtemperatur [deg C] Målt Station 5: Salinitet [PSU] Målt Station 6: Salinitet [PSU] Figur 5-4 Hydrodynamiske og sedimentkoncentrationsmålinger fra d. 30. oktober til 27. november fanø lystbådehavn / klb.be /

19 Der blev tilsvarende udført en sedimentanalyse, som viste, at materialet i bunden af kanalerne generelt er fint sand opblandet med silt og ler, som hovedsageligt ligger omkring 10% med enkeltprøver op til 33%. Prøver udtaget inde i Fanø Lystbådehavn bestod hovedsageligt af silt og ler med et indhold af fint sand, som hovedsageligt lå omkring 10 % med enkeltprøver op til 20 %. Et oversigtskort over de udtagne bundprøver er vist i Figur 5-5, mens kornstørrelsesfordelingen er vist i Figur 5-6. Figur 5-5 Kort over indsamlede bundprøver i interesseområdet. Det ses, at bundmaterialet i området varierer en del. En sedimentanalyse af bundprøverne inde i havnebassinet viste, at bundmaterialet var forholdsvis homogent Figur 5-6 Kortstørrelsesfordeling af bundprøver mellem ler, silt og sand 13

20 fanø lystbådehavn / klb.be /

21 6 Modelopsætning og modelvalidering 6.1 Modellen MIKE 21 FM HD er en hydrodynamisk model, der er baseret på et såkaldt fleksibelt net, hvilket vil sige, at nettet er opbygget af trekanter og firkanter af forskellig størrelse. Dette muliggør en meget detaljeret model i interesseområdet, samtidig med at beregningstiden (CPU-tiden) holdes på et rimeligt niveau. Modellen beskriver som udgangspunkt vandstand samt strømhastighed og retning i samtlige punkter. Den tidslige opløsning justeres løbende for at opnå en numerisk stabil model, men resultatet er gemt med en tidslig opløsning på 30 minutter. Modellen er en 2D model, dvs., at vandsøjlen er repræsenteret ved en dybdemidling af de hydrodynamiske parametre (strømhastigheder, vandstande, dybder i hver celle). 6.2 Inputdata Batymetri og hydrografi Modellens batymetriske grundlag (dybdeinformation) stammer fra et antal opmålinger, bl.a. informationer fra elektroniske søkort samt en større opmåling foretaget af Kystdirektoratet i 1967 og Dybdemålingerne fra 2002 er den mest omfattende opmåling og den mest troværdige, der er blevet indsamlet i Grådyb tidevandsområde på grund af den mere moderne måleteknik. Det var nødvendigt at supplere med opmålinger fra 1967 for at beskrive batymetrien bedst muligt. De batymetriske rådata er meget detaljerede, og data fra 1967 er nøje inspiceret og sammenlignet med data fra 2002 for at validere dets troværdighed. I områder, hvor målinger fra 1967 ikke stemmer overens med 2002, er data fra 1967 ikke medtaget i modellen. Et kort med dybdemålingerne fra 1967 og 2002 er vist i Figur

22 Figur 6-1 Dybdemålinger fra 1967 og 2002 foretaget af Kystdirektoratet. Målinger fra 2002 (cirkler) foreligger i linjer, hvorimod data fra 1967 (firkanter) er spredte punkter såvel som linjer. Kombinationen af at bruge data fra 1967 og 2002 gav det bedste resultat af batymetrien Der er således benyttet mere end punkter fordelt over modelområdet. Disse data er interpoleret til et beregningsnet bestående af omkring elementer af varierende størrelse. I nærområdet omkring Fanø Lystbådehavn er der valgt den fineste opløsning med ca. 5 m mellem beregningspunkterne. Historiske ortofoto er vist fra området omkring Fanø Lystbådehavn i Figur 6-2 til Figur fanø lystbådehavn / klb.be /

23 Figur 6-2 Ortofoto fra (Hentet fra: Figur 6-3 Ortofoto fra (Hentet fra: 17

24 Figur 6-4 Ortofoto fra (Hentet fra: Figur 6-5 Ortofoto fra (Hentet fra: Det er vurderet, at den overordnede morfologi og tværsnittet af sejlrenden omkring sælbanken, har været forholdsvis stabil i perioden mellem 1945 og frem til i dag. I Figur 6-6 er vist et oversigtskort over batymetrien for hele området, mens et zoom på interesseområdet er vist i Figur fanø lystbådehavn / klb.be /

25 Figur 6-6 Modelbatymetri for hele modelområdet. Det ses, at der er anvendt store trekanter langt fra interesseområdet og mindre celler i området omkring Fanø Lystbådehavn Figur 6-7 Modelbatymetri for interesseområdet omkring Fanø Lystbådehavn. Den smalle kanal er opløst som firkanter for at simulere strømningerne så korrekt som muligt Modellen drives af tidevand fra Esbjerg Havn, som er påført modellens åbne rande. Der er anvendt en fast tidevand langs den åbne rand, hvorved den horisontale variation langs randen er udeladt. Dette vurderes ikke at have en signifikant betydning. Som nævnt er opløsningen i de smalle kanaler ned til 5 m, hvilket er det mindst mulige under hensyntagen til en rimelig afviklingstid. 19

26 6.3 Kalibrering af model Den opsatte model er blevet kalibreret imod de målte data fra Station 1 og 2. Dette er vist i Figur 6-8 til Figur 6-9. Figur 6-8 Kalibrering af model for Station fanø lystbådehavn / klb.be /

27 Figur 6-9 Kalibrering af model for Station 2 Generelt er der god overensstemmelse mellem de målte og simulerede resultater for Station 1 og 2. Strømhastigheden ved Station 1 er dog en anelse underestimeret i flodperioden, hvilket kan skyldes flere faktorer. En mulighed er at tværsnitsarealet ved Station 1 ikke er helt korrekt repræsenteret, og en anden mulighed er, at tidevandet løber for hurtigt over vadefladerne i modellen, end hvad det gør i virkeligheden. Den maksimale strømhastighed i Station 2 blev generelt overestimeret ift. målingerne, hvilket også kan skyldes, at tværsnittet af tidevandskanalen i dette område ikke er helt korrekt repræsenteret. 21

28 De parametre, der er anvendt til at kalibrere det kohæsive sedimenttransportmodul, er vist i Tabel 6-1. Tabel 6-1 Anvendte kalibreringsparametre og værdier Parameter Værdi Baggrundskoncentration Koncentration ved rand Bundruhed Kritisk bundforskydningsspænding for deposition Kritisk bundforskydningsspænding for erosion Erosionskoefficient (E) Densitet af bunden Faldhastighed Bundtykkelse Lag Fraktioner 0,09 [kg m -3 ] Tidsserie med koncentration fra Station 1 b) 0,001 [m] 0,06 [N m -2 ] 0,1 [N m -2 ] [g m -2 s-1 ] 650 [kg m -3 ] 0,0004 [m s -1 ] a 0,2 [m] 1 1 a ) Faldhastigheden varierer i modelområdet. Faldhastigheden er sat til 0,0001 m s -1 inde i lystbådehavnen. b) I perioder hvor der ikke er målt ved Station 1, er den samme tidsserie blevet brugt som input i modellens rand til det respektive tidspunkt i tidevandscyklen. Det er antaget, at målingerne fra Station 1 repræsenterer det typisk koncentrationsmønster ved modellens rand. 6.4 Validering af model Den opsatte model er blevet valideret imod de målte data fra Station 3 og 6. Dette er vist i Figur 6-10 til Figur fanø lystbådehavn / klb.be /

29 Figur 6-10 Validering af model for Station 3 Figur 6-11 Validering af model for Station 4 23

30 Figur 6-12 Validering af model for Station 5 Den suspenderede sedimentkoncentration er generelt overestimeret i Station 5, hvilket skyldes, at forholdet mellem den genererede bundforskydningsspænding og den værdisatte tærskel for deposition ikke stemmer overens i dette punkt. Det bevirker, at sedimentet først bundfældes, når strømhastigheden falder lidt længere inde i indsejlingen. Modellen har således en svag spatial forskydning, som vurderes ikke at påvirke slutkonklusionen væsentligt fanø lystbådehavn / klb.be /

31 Figur 6-13 Validering af model for Station 6 Det ses, at der er en rimelig overensstemmelse imellem modelresultater og måling i de væsentligste punkter, og modellen anses herefter som tilstrækkeligt kalibreret til det beskrevne formål. Den simulerede strømhastighed i Station 6 er omtrent en faktor 5 for lav, hvilket kan skyldes, at det ikke har været muligt at opløse detaljerne i den stærkere strøm, der presses rundt om den østlige havnemole i modellen (se illustration i Figur 6-14), men som når længere ind i indsejlingen i virkeligheden. Det ses, at strømhastighederne stemmer godt overens med Station 3 og 4 længere inde i indsejlingen, hvorfor vandmængderne ind og ud af havnen er korrekte. De høje sedimentkoncentrationer, der er blevet målt ved Station 5 og 6 i de to første tidevandsperioder, skyldes en høj middel vindhastighed på op til 13 m/s med en vindretning fra sydøst (jf. Figur 5-4). Herved forskydes tidevandet længere søværts, og vand fra turbiditetsmaksimummet flyttes længere nordpå i Grådyb tidevandsområde, med højere sedimentkoncentration til følge. Endvidere vil der have været bølgeaktivitet, hvilket modellen ikke medtager. 25

32 Figur 6-14 Strømmønster lavvande +4,5 timer De følgende fire figurer illustrerer typiske ind- og udstrømningssituationer. Figur 6-14 Strømmønster højvande + 3 timer fanø lystbådehavn / klb.be /

33 Figur 6-15 Strømmønster højvande + 5 timer Figur 6-16 Strømmønster lavvande + 3 timer 27

34 Figur 6-17 Strømmønster lavvande + 5 timer fanø lystbådehavn / klb.be /

35 7 Analyse af årsager til sedimentation i Fanø Lystbådehavn 7.1 Generelt Sedimentation i Fanø Lystbådehavn kan skyldes en række sedimentationsprocesser, som er koblet til nedenstående strømningsfænomener i indsejlingen: Tidevandsinduceret strømning Densitetsdrevet strømning Hvirvelinduceret strømning Bølgeinducerede strømninger Skibsgenereret turbulens En kombination af disse strømningsfænomener giver et netto bidrag til sedimentationen. Den densitetsdrevne, skibsgenererede og bølgeinducerede strømning anses ikke for at bidrage med betydelige mængder sedimentation i forhold til den hvirvelinducerede og tidevandsinducerede strømning. Dette uddybes i det nedenstående. Selv om bølger spiller en vigtig rolle for det generelle koncentrationsniveau af finkornet materiale i Vadehavet, er Fanø Lystbådehavn ikke særlig eksponeret for direkte bølgepåvirkning. De horisontale koncentrationsforskelle imellem havnen og området foran havnen er heller ikke store nok til at kunne forårsage en egentlig densitetsdrevet strømning af betydning. Forskellen i salinitet mellem Station 5 og 6, hvor saliniteten fra Station 5 er trukket fra saliniteten i Station 6, er vist i Figur 7-1: Figur 7-1 Forskel i salinitet mellem Station 5 og 6. Saliniteten er midlet i 3-timers intervaller. Forskellen i saliniteten i og udenfor havnen er generelt lille, og over hele perioden er gennemsnitsforskellen -0,12. Det antages, at den densitetsdrevne strømning ikke har væsentlig betydning for sedimentationen i havnebassinet. Et tænkt eksempel med skibsgenereret turbulens i indsejlingen blev udført ud fra metoden udviklet af Hamill og Johnston (1999), hvor en propeldiameter på 0,4 m, en propelrotation på 2 rotationer per sekund og en dybde på 0,3 m over bunden, blev anvendt. Ud fra det tænkte eksempel viste den genererede bundforskydningsspænding på 0,06 N/m 2 sig ikke at være nok til at erodere bundmaterialet i indsejlingen. Det forventes dog, at bundmaterialet kan eroderes ved skibsgenereret turbulens i lystbådehavnen specielt ved lav vandstand - men nettoeffekten af 29

36 det eroderede materiale forventes at være lille i forhold til den tidevandsinducerede og hvirvelinducerede strømning. En simpel måde at beskrive havnesedimentation matematisk er ved brug af følgende formel (PIANC, 2008): aflejrings rate = p Q c a hvor p er bassinets indeslutningseffektivitet (evne til at holde på sedimentet), Q er vandskiftet mellem havnebassinet og omgivelserne, og ca er koncentrationen af suspenderet sediment i vandet uden for bassinet. Det er muligt at reducere den samlede aflejring i havnebassinet ved at formindske de ovennævnte parametre. Vandskiftet og den suspenderede sediment uden for havnen kan blive reduceret ved at holde sedimentet ude af havnen (f.eks. strømafbøjningsvæg eller sedimentfælder), og bassinets indeslutningseffektivitet kan blive reduceret ved at holde sedimentet i bevægelse (f.eks. en pumpe). Van Rijn (2012) formulerede en fremgangsmetode til at beregne havnesedimentationen ud fra tidevandsstrømningen, den hvirvelinducerede strømning og den densitetsdrevne strømning. Hvis der alene tages udgangspunkt i bidraget fra tidevandsstrømningen, fås en årlig aflejring på 13,7 cm. Geometrien er en bredde af havneindløbet på 40 m, et havneareal på m 2, en gennemsnitsdybde på 2,2 m og en tidevandsperiode på 12,5 timer, en tidevandsamplitude på 0,8 m. En beskrivelse af beregningsgangen er gennemgået i det følgende: Tidevandsprismet er den mængde vand, der skal til for at fylde og tømme havnebassinet én gang pr. tidevandsperiode og er givet ved: V t = 2η A Hvor Vt er tidevandsprismet i havnen, η er tidevandsamplituden og A er arealet af havnebassinet. Sedimentationsvolumenet pr. tidevand kan bestemmes ved at integrere over en hel tidevandsperiode: V s = A ( w s,eff ) (c t) ρ d Der er valgt en trintid ( t) på 600 s og en gennemsnitlig suspenderet sedimentkoncentration i indsejlingen på 0,03 kg/m 3 (c in). Faldhastigheden (ws,eff) er sat til 0,0001 m/s og sedimentet antages at have et tørstofindhold (ρd) på 650 kg/m 3.Sedimentationsraten pr. tidevand kan til sidst beregnes som: δ s = V s /A Den anslåede tidevandsinducerede sedimentation er således omkring 46%-70% af den maksimalt observerede mængde sedimenteret materiale. Det skal bemærkes, at der er en relativt stor usikkerhed både på de observerede mængder og på denne beregning, og essensen af beregningen er derfor, at det tidevandsinducerede bidrag til sedimentation synes at være mindre end den observerede mængde, og at der derfor er et ikke ubetydeligt bidrag fra hvirvelinduceret sedimentation. 7.2 Bundforskydningsspænding Sedimentaflejringer er i høj grad styret af bundforskydningsspændingen ( b), som er vist i Figur fanø lystbådehavn / klb.be /

37 Figur 7-2 Bundforskydningsspænding for Station 4, som var placeret i havneindløbet (den anvendte bundruhed er 0,001 m) Bundforskydningsspændningen er afhængig af bl.a. bundruheden, vanddybden og strømhastigheden. Finkornet materiale kan normalt kun aflejres ved bundforskydningsspændinger lavere end 0,1 N/m 2. Fanø Lystbådehavn fungerer som en sedimentfælde i og med b, selv i indløbet, ikke overstiger 0,1 N/m 2. Det af strømmen medførte finkornet sediment vil derfor påbegynde en bundfældningsproces allerede ved indstrømningen i havnen. Der vil derfor hele tiden være mulighed for aflejring inde i lystbådehavnen i hele tidevandsperioden. Den bundforskydningsspænding der kræves, for at en sedimentbund kan eroderes, benævnes ce (den kritiske bundforskydningsspænding for erosion). I Tabel 7-1 er vist en række typiske ce-værdier for forskellige sedimenttyper. Som det fremgår af Figur 7-2, overstiger bundforskydningsspændingen ikke 0,1 N/m 2 i Fanø Lystbådehavn, og det sediment der aflejres, vil derfor ikke have mulighed for at blive eroderet ved den tidevandsinducerede bundforskydningsspænding. Tabel 7-1 Oversigt over den kritiske bundforskydningsspænding for forskellige sedimenttyper (DHI, 2010) Sedimenttype ce [N/m 2 ] Finkornet sediment umiddelbart efter aflejring 0,1 Finkornet sediment efter 2-4 dages konsolidering 0,25 Finkornet sediment efter flere ugers konsolidering 0,5-1 Fint sand 0,5-1 Groft sand >1 7.3 Hvirvelinduceret strømning Det er velkendt, at et større vandskifte i et havnebassin giver en større aflejring. Den minimale vandmængde, der kan bidrage til havnesedimentation i en tidevandsperiode, er havnens tidevandsprisme (forskellen mellem høj- og lavvandsniveauet ganget med havnens areal), men dette volumen kan øges væsentligt, hvis en hvirvel bevirker, at vandet i havnen udskiftes mere 31

38 en én gang per tidevandsperiode. Hvis det er muligt at reducere denne hvirvel, bliver vandskiftet i hver tidevandsperiode mindre og vil resultere i en formindsket sedimentationsrate. I afsnit 7.1 blev det indikeret, at hvirvelinduceret strømning kan være ansvarlig for en signifikant del af den observerede sedimentation. For at efterprøve om der blev dannet hvirvler, blev der i en periode opstillet målestationer specifikt til det formål. Der blev målt en hvirvel i havneindløbet ved Station 3 og 4 i flodperioderne d juli, hvor modsatrettede strømninger blev observeret i hver sin side af indsejlingen. Dette fænomen var primært gældende i flodperioden, når bassinet fyldtes tæt op mod højvande. Den hvirvelinducerede strømning er illustreret i Figur 7-3. Figur 7-3 Hvirveldannelse i Fanø Lystbådehavn. Strømmønster +3 timer før højvande Den hvirvelinducerede strømning der er vist inde i havnen, har betydning for den måde, hvorpå sedimentet fordeler sig rundt i hele havnen og dermed forøger sedimentationen. Det er ligeledes vist, at vandet strømmer ind- og ud i hver sin side af havneindløbet. En anden type hvirvel, er den som er beskrevet i Figur 3-2, og er en udveksling forårsaget af den stærkere ydre strømning udenfor havnen og det roligere vand inde i havnen. Denne type hvirvel er oftest forbundet med havnebassiner, hvor indsejlingen er placeret mere eller mindre ortogonalt til hovedstrømmen, hvilket ikke er tilfældet for Fanø Lystbådehavn. I Figur 7-4 er vist et sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder. Det ses, at der aflejres mest materiale i indsejlingen, og at sedimentet gradvist bundfælles ind mod land. Ligeledes viser modellen, at der forekommer en væsentlig sedimentation umiddelbart øst for havnemolen. Dette er i overensstemmelse med de lokale observationer fanø lystbådehavn / klb.be /

39 Figur 7-4 Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder Det beregnede årlige input af sediment til Fanø Lystbådehavn er vist i Tabel 7-2. Tabel 7-2 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Årlig aflejring Årlig sedimentationsrate 1980 tons 15 cm Den modellerede gennemsnitlige sedimentation fordelt over hele havnebassinet er på 15 cm. Det stemmer meget godt overens med overslagsberegningerne, der gav en årlig sedimentation omkring 13,7 cm men dog mindre end de 20 cm 30 cm, som senere blev oplyst. I det følgende afsnit bliver de testede afværgeforanstaltninger i Fanø Lystbådehavn præsenteret, og effekten bliver beregnet relativt ud fra ovenstående baseline resultat. 33

40 fanø lystbådehavn / klb.be /

41 8 Vurdering af mulige afværgeforanstaltninger 8.1 Scenarie 1 - Spunsvægge langs anlægsbroerne Strukturerne i scenarie 1, hvor der er anlagt spunsvægge langs anlægsbroerne, er vist i Figur 8-1, og et sedimentationskort er vist i Figur 8-2. Den årlige modellerede reduktion er på 27,6 %. Det ses, at den hovedsagelige aflejring forekommer i indsejlingen og gradvist bundfælles mod det sydvestlige hjørne. Modelteknisk er funktionen "gates" blevet brugt til at implementere diverse udbygninger og indsnævringer i modellen i scenarie 1-9. I modellen sættes en kontrolfaktor mellem 0-1, som styrer, om strukturen er åben eller lukket. Hvis faktoren sættes til 1, er strukturen åben, og hvis den er lukket, er den sat til 0. I intervallet mellem 0-1 er strukturen delvist åben. I alle scenarierne er der valgt en helt lukket struktur, der dækker hele vanddybden. Figur 8-1 Scenarie 1: Konstruktion med spunsvægge langs anlægsbroerne Figur 8-2 Scenarie 1: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder 35

42 De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 8-1. Tabel 8-1 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 1 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,15 0,11 27,6 For at undersøge hydrodynamikken mere i detaljen for de scenarier, hvor der er anlagt spunsvægge, er der vist en række strømningssituationer over en tidevandsperiode i Figur 8-3 til Figur 8-6. Til et mere detaljeret strømnings- og sedimentationsmønster henvises fremover til Appendiks B for alle scenarierne. Figur 8-3 Strømmønster +3 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

43 Figur 8-4 Strømmønster +5 timer højvande Figur 8-5 Strømmønster +3 timer lavvande 37

44 Figur 8-6 Strømmønster +3 timer lavvande Det ses, at strømmønsteret har ændret karakter efter etableringen af spunsvægge langs anlægsbroerne. Den hvirvelinducerede strømning, der under de nuværende konditioner løb rundt i hele havnen, er blevet brudt op i mindre hvirvler, der står ud for og imellem anlægsbroerne. Effekten af dette er, at vandskiftet bliver mindre i hver tidevandsperiode, og derved opnås en reduktion i sedimentationen. 8.2 Scenarie 2 - Udbygning af mole med strømafbøjningsvæg Scenarie 2 er vist i Figur 8-7, hvor der er anlagt en såkaldt strømafbøjningsvæg, som skal manipulere strømmen uden om molen. Det er lykkedes at reducere den årlige sedimentation med 25,6 %, hvilket skyldes, at strømmen er blevet presset uden om den byggede strømafbøjningsvæg. Et sedimentationskort er vist i Figur 8-8, hvor aflejringsmønsteret ligner normal situationen, blot med en reduceret aflejring. Der ses ligeledes, at der aflejres materiale på læsiden af væggen og erosion i "kanalen" mellem molen og strømafbøjningsvæg fanø lystbådehavn / klb.be /

45 Figur 8-7 Scenarie 2: Udbygning med strømafbøjningsvæg Figur 8-8 Scenarie 2: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 8-2. Tabel 8-2 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 2. Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,99 0,11 25,6 8.3 Scenarie 3 - Indsnævring af indsejlingen Scenarie 3 og det tilsvarende sedimentationskort er vist i Figur 8-9 og Figur 8-10, hvor havneindsejlingen er blevet indsnævret. Effekten af denne udformning er en årlig reduktion på 27,7 %. Effekten af scenarie 3 er, at hvirvlen ude foran havnen er blevet bremset, hvilket har resulteret i et mindre vandskifte i havnen. Sedimentationsmønsteret i havnen er sammenligneligt med normal situationen blot svagere. 39

46 Figur 8-9 Scenarie 3: Indsnævring af havneindløb Figur 8-10 Scenarie 3: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 8-3. Tabel 8-3 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 3 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,11 0,12 27, fanø lystbådehavn / klb.be /

47 8.4 Scenarie 4 - Udbygning af østlig havnemole Scenarie 4, hvor den østlige havnemole er blevet udbygget, er vist i Figur 8-11, og et sedimentationskort for simuleringsperioden er vist i Figur Effekten af dette scenarie er en årlig reduktion på 25,7 %. Dette scenarie har samme effekt som ved konstruktionen af en strømafbøjningsvæg i scenarie 2, hvor strømmen bliver afbøjet rundt om molen, hvilket medfører en reduktion i sedimentationen. Figur 8-11 Scenarie 4: Udbygning af østlig havnemole Figur 8-12 Scenarie 4: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel

48 Tabel 8-4 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 4 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,05 0,11 25,7 8.5 Scenarie 5 - Indsnævring af indsejlingen Scenarie 5, hvor havneindløbet er blevet indsnævret, er vist i Figur Havneindløbet er blevet indsnævret således, at bulen er på samme nordlige breddegrad som den østlige havnemole. Ud fra modelleringen blev der beregnet en årlig reduktion på 28,1 %, og det tilhørende sedimentationskort er vist i Figur Det er lykkedes at bremse en del af hvirvlen i indsejlingen og hvirvlen uden for havnen, hvilket afspejler sig i en reduceret sedimentation i havnebassinet og havneindsejlingen. Figur 8-13 Scenarie 5: Indsnævring af havneindløb fanø lystbådehavn / klb.be /

49 Figur 8-14 Scenarie 5: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 8-5. Tabel 8-5 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 5 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,03 0,10 28,1 8.6 Scenarie 6 - Indsnævring af indsejlingen og etablering af spunsvægge Scenarie 6 er vist i Figur Her er der taget udgangspunkt i skitseforslaget udarbejdet af Sunke Arkitekter. Et sedimentationskort er ligeledes vist i Figur 8-16, og den samlede årlige reduktion for dette scenarie er på 17,4 %. Kombinationen af at indsnævre havneindløbet og lukke gennemstrømningen under anlægsbroerne viste ikke at have en yderligere reducerende effekt på sedimentationen. Dette skyldes, at flowet i indsejlingen er blevet kraftigere,som medfører en forstærket hvirvel i indsejlingen, jf. Appendiks B. 43

50 Figur 8-15 Scenarie 6: Indsnævring af indsejlingen og etablering af spunsvægge langs anlægsbroerne Figur 8-16 Scenarie 6: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 8-6. Tabel 8-6 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 6 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,05 0,12 17, fanø lystbådehavn / klb.be /

51 8.7 Scenarie 7 - Etablering af spunsvægge og udgravning i det sydvestlige hjørne Scenarie 7 er vist i Figur Her er der etableret spunsvægge langs anlægsbroerne samt udgravet til en dybde på 2,2 m i det sydvestlige hjørne af havnebassinet. Det modellerede sedimentationskort er vist i Figur 8-18, og den årlige reduktion i dette scenarie er på 21,1%. Den hovedsagelige årsag til reduktionen i sedimentation skyldes etableringen af spunsvæggene. Figur 8-17 Scenarie 7: Indsnævring af havneindløb Figur 8-18 Scenarie 7: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 8-7. Tabel 8-7 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 7 45

52 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,93 0,11 21,1 8.8 Scenarie 8 - Etablering af en afkortet spunsvæg langs den nordlige anlægsbro Scenarie 8 er vist i Figur Her er der etableret en afkortet spunsvæg langs den nordlige anlægsbro. Det modellerede sedimentationskort er vist i Figur 8-20, og den årlige reduktion i dette scenarie er på 26,2%. Det er lykkedes at bremse en del af den hvirvelinducerede strømning. I de nuværende konditioner er hvirvlens centrum lokaliseret forholdsvist centralt i havnebassinet. Dette er ikke tilfældet i scenarie 8, hvor hvirvlens omdrejningspunkt er flyttet rundt om den etablerede spunsvæg (se Appendiks B). Effekten af dette er, at hvirvlen bliver bremset, og vandskiftet bliver mindre for hver tidevandsperiode. Figur 8-19 Scenarie 8: Etablering af en afkortet spunsvæg Figur 8-20 Scenarie 8: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder fanø lystbådehavn / klb.be /

53 De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 8-8. Tabel 8-8 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 8 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,46 0,11 26,2 8.9 Scenarie 9 - Etablering af spunsvæg langs den nordlige anlægsbro Strukturen i scenarie 9, hvor der er anlagt en spunsvæg langs den nordlige anlægsbro, er vist i Figur 8-21, og et sedimentationskort er vist i Figur Den årlige modellerede reduktion er på 27,1 %. Effekten af dette scenarie er sammenligneligt med scenarie 1, hvorved scenarie 8 omkostningsmæssigt er en bedre løsning. Figur 8-21 Scenarie 9: Etablering af spunsvæg langs den nordlige anlægsbro 47

54 Figur 8-22 Scenarie 9: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 8-9. Tabel 8-9 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 9 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,86 0,11 27, Scenarie 10 - Udbygning af den østlige mole og gennemstrømning i molen Scenarie 10 er vist i Figur Her er der taget udgangspunkt i en anden tankegang, hvor det er forsøgt at afværge sedimentationen ved at forøge strømningen igennem havnebassinet. Dette er gjort ved at udbygge den østlige mole samt ved at åbne havnebassinet for gennemstrømning i det sydøstlige hjørne. Et sedimentationskort er vist i Figur 8-24 og den årlige aflejring forbundet med scenarie 10 er forøget med 8,3 %. Det lykkedes at forøge strømmen igennem havnen, men det resulterede i en forstærket hvirvel, og derved blev sedimentationen forøget for scenarie fanø lystbådehavn / klb.be /

55 Figur 8-23 Scenarie 9: Etablering af spunsvæg langs den nordlige anlægsbro Figur 8-24 Scenarie 10: Sedimentationskort efter 10 tidevandsperioder De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel Tabel 8-10 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 10 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,50 0,16 +8,3 49

56 fanø lystbådehavn / klb.be /

57 9 Konklusion Der er i nærværende rapport blevet opstillet og kalibreret en lokal MIKE 21 model for den sydlige del af Grådyb Tidevandsområde, som har geografisk relevans til Fanø Lystbådehavn. Den opstillede model er blevet valideret med hydrodynamiske og sedimentkoncentrationsmålinger fra sommeren og efteråret Det blev vist både analytisk, måleteknisk og numerisk, at sedimentationen i havnen består af et tidevandsbidrag samt et bidrag fra hvirvelinducerede strømninger. Det blev endvidere vist, at det hvirvelinducerede bidrag ikke er ubetydeligt. På baggrund af dette er der blevet testet 10 forskellige scenarier med eventuelle afværgeforanstaltninger med henblik på at reducere sedimentationen i Fanø Lystbådehavn. Det konkluderes ud fra de testede scenarier, at det er muligt at reducere den årlige sedimentation i Fanø lystbådehavn med %. De samlede sedimentationsmængder sammenlignet med baseline er angivet i Tabel 9-1. Tabel 9-1 Årlig sedimentation i Fanø Lystbådehavn. Beregnet med et tørstofindhold på 650 kg/m 3 (DHI, 2010). For scenarie 2 Udformning Årlig aflejring [t] Årlig aflejring [m] Reduktion [%] Normal 1980,22 0,15 Baseline Scenarie ,15 0,11-27,6 Scenarie ,99 0,11-25,6 Scenarie ,11 0,12-27,7 Scenarie ,05 0,11-25,7 Scenarie ,03 0,10-28,1 Scenarie ,05 0,12-17,4 Scenarie ,93 0,11-21,1 Scenarie ,46 0,11-26,2 Scenarie ,86 0,11-27,1 Scenarie ,50 0,16 +8,3 Reduktion kan således opnås ved følgende metoder: Etablere spunsvægge langs anlægsbroerne (reduktion på 26,2-27,6%) Indsnævre indsejlingen (reduktion på 17,4-28,1 %) Afbøje en del af strømmen uden om havnebassinet (reduktion på 25,6-25,7 %) Etablering af gennemløb kan ikke anbefales, da dette vil føre til øget sedimentation 51

58 fanø lystbådehavn / klb.be /

59 10 Referencer Hamill, G., Johnston, H., and Stewart, D. (1999). "Propeller Wash Scour near Quay Walls." J. Waterway, Port, Coastal, Ocean Eng., Kystdirektoratet (2006). "Morfologisk udvikling i Vadehavet - Grådyb Tidevandsområde og Skallingen" Lumborg, Ulrik. Madsen, Mads. Vurdering af rentabilitet for genåbning af Sønderho Havn. Sedimentologisk modellering og vurdering. DHI Rapport til foreningen Sønderho Havn, 2010 Pedersen, J. (2004). "Fine-grained sediment budgets for the Grådyb, Knudedyb, and Juvredyb tidal areas, the Danish Wadden Sea". Upubliceret prisopgave fra Geografisk Institut, Københavns Universitet PIANC. (2008). "Minimizing harbour siltation." The World Association for Waterborne Transport Infrastructures, Report p Sørensen, T.H., Bartholdy, J., Christiansen, C. and Pedersen, J.B.T. (2006): "Intertidal surface type mapping in the Danish Wadden Sea", Marine Geology 235, Van Rijn, L.C. (2012). "Harbour siltation and control measures. LVRS-Consultancy ( 53

60 fanø lystbådehavn / klb.be /

61 11 Appendiks A 55

62 fanø lystbådehavn / klb.be /

63 12 Appendiks B 12.1 Nuværende konditioner Figur 12-1 Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande Figur 12-2 Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer højvande 57

64 Figur 12-3 Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande Figur 12-4 Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

65 12.2 Scenarie 1 Figur 12-5 Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande Figur 12-6 Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer højvande 59

66 Figur 12-7 Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande Figur 12-8 Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

67 12.3 Scenarie 2 Figur 12-9 Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 61

68 Figur Strømmønster + 5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration + 5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

69 Figur Strømmønster +3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 63

70 Figur Strømmønster +5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

71 12.4 Scenarie 3 Figur Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 65

72 Figur Strømmønster + 5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration + 5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

73 Figur Strømmønster + 3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 67

74 Figur Strømmønster+5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

75 12.5 Scenarie 4 Figur Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 69

76 Figur Strømmønster +5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

77 Figur Strømmønster +3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 71

78 Figur Strømmønster + 5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration + 5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

79 12.6 Scenarie 5 Figur Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 73

80 Figur Strømmønster +5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration + 5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

81 Figur Strømmønster +3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 75

82 Figur Strømmønster +5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration + 5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

83 12.7 Scenarie 6 Figur Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 77

84 Figur Strømmønster +5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration + 5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

85 Figur Strømmønster +3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 79

86 Figur Strømmønster +5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

87 12.8 Scenarie 7 Figur Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 81

88 Figur Strømmønster +5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration + 5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

89 Figur Strømmønster +3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 83

90 Figur Strømmønster + 5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration + 5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

91 12.9 Scenarie 8 Figur Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 85

92 Figur Strømmønster +5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

93 Figur Strømmønster +3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 87

94 Figur Strømmønster +5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

95 12.10 Scenarie 9 Figur Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 89

96 Figur Strømmønster +5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

97 Figur Strømmønster +3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 91

98 Figur Strømmønster +5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /

99 12.11 Scenarie 10 Figur Strømmønster +3 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer højvande 93

100 Figur Strømmønster +5 timer højvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer højvande fanø lystbådehavn / klb.be /

101 Figur Strømmønster +3 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +3 timer lavvande 95

102 Figur Strømmønster +5 timer lavvande Figur Suspenderet sedimentkoncentration +5 timer lavvande fanø lystbådehavn / klb.be /