MIKE 3 modellering af sluseændring

Transkript

1 Kapitel MIKE modellering af sluseændring I dette kapitel undersøges effekten af de tre opstillede scenarier i kapitel 9 med hensyn til saliniteten og strømninger. I udvalgte stationer er der udtaget salinitetsprofiler fra juli og august i henholdsvis og. De nuværende strømningsforhold i Hjarbæk Fjord sammenlignes med de strømningsforhold, der skabes ved en sluseændring. I kapitlet beregnes yderligere vandets opholdstid i fjorden i den nuværende situation og i ændringsscenarierne. Endelig laves en konsekvensvurdering af en fuldstændig fjernelse af slusen. Analyserne bygger på simuleringer i MIKE. Beregninger og animeringer af strømninger af findes i Bilag H.. Forudsætninger for salinitetsberegninger Som beskrevet i kapitel er der store problemer med dannelsen af en kraftig haloklin i Hjarbæk Fjord og dermed følgende iltsvind. For at undersøge muligheder for at ændre på placeringen og eventuel fjerne haloklinen er der i kapitel 9 opstillet tre scenarier, der er blevet undersøgt ved hjælp af MIKE model af Hjarbæk Fjord. Modellen er den samme som i kapitel, dog er batymetrien ændret således den opfylder de opstillede scenarier. Situation ( m sluse): tværsnitsareal m Scenario ( m dyb sluse): tværsnitsareal m Scenario ( m bro): tværsnitsareal 8 m Situation svarer til den eksisterende udformning af Virksund-dæmningen Scenarium og reducerer begge den hydrauliske opholdstid i Hjarbæk Fjord til henholdsvis 7 og 8 dage i forhold til den nuværende på dage, jf. afsnit.. For at undersøge betydningen af slusens udformning i forhold til salinitetsniveauer er juli og august simuleret i henholdsvis og med henblik på at modellere saliniteten i Hjarbæk Fjord ved forskellige sluseudformninger. Det er gjort på trods af, at det ikke har været muligt at kalibrere og validere modellens saltberegninger. Det er vurderet, at model- 7

2 Kapitel len er i stand til at beregne situationer med lagdeling, såvel som situationer med fuld opblanding... Stationer i Hjarbæk Fjord Der er udtaget profilserier fra MIKE modellerne i fem udvalgte stationer i Hjarbæk Fjord, jf. Figur.. # N # # # # Kilometer Stationer # Lovns Bredning # Lynderup Hage # Marens Patter # Mønskov Hedegård # Nederhede Figur. Udvalgte stationer til salinitetsprofiler. De udvalgte stationer er sammenfaldende med Viborg Amts målestationer. Årsagen til at der ikke er sammenlignet med målte værdier fra disse, er at der ikke er målt inde i Hjarbæk Fjord siden 998. Der er udtaget profiler for hvert scenarium i stationerne Lovns Bredning, Marens Patter, Lynderup Hede, Mønskov Hedegård og Nederhede... Udvælgelse af tidspunkter i simuleringsperioden Ud af den simulerede periode er der udvalgt tidspunkter, hvor salinitetsprofilerne er udtaget. For at vurdere salinitetens fordeling under forskellige forhold er de seks tidspunkter jævnt fordelt over den simulerede periode, jf. Tabel.. Dannelsen af en haloklin i Hjarbæk Fjord er som beskrevet i kapitel 9 afhængig af vindforholdene, idet friktionen fra vinden er den primære kraft i forbindelse med opblanding af de nedre og øvre vandlag. Vindhastighederne i den simulerede periode juli og august er afbildet på Figur.. 7

3 Mike modellering af sluseændring Figur. Vindhastigheder i juli og august. Datoerne er skrevet på år-måned-dato format. Den procentvise fordeling af vindhastighederne i juli og august viser, at der ikke er nogen længerevarende perioder med vindhastigheder over m/s, jf. Bilag H.. De seks udvalgte datoer med dato, klokkeslæt og strømretning gennem slusen ses i Tabel.. Dato Klokkeslæt Strømretning igennem slusen 9.7. :: Syd.7. :: Nord.8. :: Syd.8. :: Nord.8. :: Nord.8. :: Syd Tabel. Udvalgte datoer i juli og august til saltprofiler... Hypoteser for salinitetsberegninger i MIKE I forbindelse med problemstillingen i Hjarbæk Fjord er effekten af de tre scenarier analyseret i forhold til salinitet. Salnitetsprofilet i de udvalgte stationer er analyseret med henblik på lokalisering af haloklin og salinitetsgrad ved de tre scenarier. En haloklin defineres som en salintetsgradient på mere end fra toplag til bundlag over en strækning på maks, m. Som reference anvendes den nuværende situation i Hjarbæk Fjord med m dyb sluse. Ved at øge gennemstrømningsarealet i slusen fås en kortere hydraulisk opholdstid end der haves ved den eksisterende m dybe sluse. Ved at afkorte den hydrauliske opholdstid med den m dybe sluse og m broen forventes det, at der sker en ændring i salinitetsforholdene inde i Hjarbæk Fjord. Det forventes, at haloklinen ikke dannes ved m broen og kun forekomme sjældent ved den m dybe sluse. Derudover forventes det, at saliniteten stiger i hele fjorden. 77

4 Kapitel Dybderne i de tre udvalgte stationer er, m i Marens Patter, m i Mønskov Hedegård og, m i Lynderup Hage. Saliniteten er beregnet midt i det nederste lag, hvilket betyder at dybderne bliver,9 m i Marens Patter,, m i Mønskov Hedegård og, m i Lynderup Hage. Ud fra egne observationer, jf. kapitel forventes det, at der minimum skal være mere end m vandstand for, at der kan dannes en haloklin. Dermed forventes der kun at dannes en haloklin i stationen Marens Patter... Vurdering af modellens stabilitet På grund af det ikke har været muligt at validere MIKE modellerne med hensyn til salinitet er der foretaget en analyse af, hvor mange dage der minimum skal simuleres, før der optræder forhold, der vurderes stabile. Analysen ses i Bilag H.. Analysen udføres som følge af det ikke er tilskrevet korrekte initialværdier i modellen på grund af, der ikke er målinger af saliniten i og. Initialværdierne har været for lave i forhold til de aktuelle værdier. Dette ses ved, at saliniterne stiger i starten af simuleringen, jf. Figur H., H. og H.7 i Bilag H. Stabiliteten vurderes ved at analysere de enkelte kurvers stigningsforløb i forhold til hvordan saliniteten forløber i randen. Salinitetskurverne vurderes stabile i de enkelte stationer ud fra et kriterium om, at de skal dels følge udsvingene på randen og dels svinge inden ca. i et længere tidsrum. Analysen er udført ved at undersøge saliniteten i det øverste lag under antagelse af at saliniteten i det øverste lag er repræsentativ for dybden i dette punkt. Dette er en forsimpling af forholdene, idet der ofte vil være væsentlig forskel på saliniteten i overfladevandet og i bundvandet. Analysen er udført ved at undersøge udviklingen i saliniten i de fire stationer beliggende inde i Hjarbæk Fjord for begge scenarier. Saliniteterne i alle stationerne ligger inden for et meget snævert interval på ca.. Dette gælder for alle modellerne, men det ses tydeligt, at saliniteten stiger med gennemstrømningsarealet. Hvis minimum antallet af simuleringsdage sammenlignes for de tre modeller ses en tydelig fælles tendens; stabiliteten er længere om at indtræde ved stationerne længst væk fra slusen. Tabelværdierne i Tabel. er fremkommet på baggrund af og, jf. Bilag H.. Station m sluse m sluse m sluse m sluse m bro m bro Marens Patter 7 7 Mønskov Hedegård 7 Lynderup Hage Nederhede Tabel. Samlet oversigt over minimums antal simuleringsdage ved de tre modeller. Det ses, at modellen er ca. dage hurtigere til at stabiliseres end modellen. Dette skyldes, at de tilskrevne initalbetingelser har passet bedst til værdierne. 78

5 Mike modellering af sluseændring Ved at antage, at saliniten i det øverste lag er repræsentativ for salinitetsforholdene i dybden, kan det konkluderes at der minimum skal simuleres dage i og 9 dage i for at kunne undersøge forhold omkring salinitet i modellerne. Dette gælder kun til stationen Lynderup Hage. Det har på grund af begrænsninger i regnekraft ikke været muligt at simulere mere end sammenhængende måneder i dette projekt. Det er derfor ikke muligt at undersøge forholde tilfredsstillende i Nederhede, idet det ikke er muligt at vurdere om forholdene er stabile på baggrund af den simulerede periode.. Salinitets resultater Saliniteten i Hjarbæk Fjord afhænger af saliniteten i Lovns Bredning og af ferskvandstilførslen. Salinitenen i Lovns Bredning for de udvalgte datoer og de valgte scenarier vist på Figur., Figur. og Figur jul -aug -aug -jul -aug -aug Figur. Lovns Bredning m sluse. 9-jul -aug -jul -aug -aug -aug Figur. Lovns Bredning m sluse. 9-jul -aug -aug -jul -aug -aug Figur. Lovns Bredning m bro. Det ses på de tre ovenstående figurer at saliniteten i Lovns Bredning stort set er uafhængig af scenarierne, og kun afhænger af forholdene i Lovns Bredning det pågældende tidspunkt. For at undersøge effekten af de opstillede scenarier i forhold til de opstillede hypoteser er salinitetsprofilerne for de tre scenarier plottet op mod hinanden for hver lokalitet og dato. Der skal gøres opmærksom på, at salinitetsakserne ikke er ens for alle grafer. Det er valgt at udtage profiler i den stabile periode såvel som i den ustabile. Dette gøres for at vurdere om stabiliteten vurderet på toplaget er gældende i dybden. 79

6 Kapitel 9. juli m sluse m sluse m bro Figur. Marens Patter 9. juli. m sluse m sluse m bro Figur.7 Mønskov Hedegård 9. juli. m sluse m sluse m bro Figur.8 Lynderup Hage 9. juli. I stationen Marens Patter ses en tydelig lagdeling ved m slusen. Denne lagdeling forsvinder ved m slusen og ligeledes ved m broen. Der er ingen lagdeling i de to andre stationer. Det ses desuden en klar forskel i saliniteten fra Marens Patter til Lynderup Hage længere inde i fjorden. Dette fald stemmer overens med det projektgruppen målte i september, jf. kapitel 7. Det ses, at saliniteten stiger i stationen Lynderup Hage ved m slusen og m broen. Saliniteterne for d. 9. juli vurderes ikke til at være korrekte på baggrund af stabilitetsanalysen foretaget i Bilag H, idet de ikke har nået blive uafhængige af de tilskrevne initialværdier. 8

7 Mike modellering af sluseændring. juli m sluse m sluse m bro Figur.9 Marens Patter. juli. m sluse m sluse m bro Figur. Mønskov Hedegård. juli. m sluse m sluse m bro Figur. Lynderup Hage. juli. I modsætning til d. 9. juli viser beregningerne, at der d.. juli er fuldt opblandet i den kritiske station Marens Patter. Saliniteten for m slusen er som forventet lav, dvs. meget tæt på m slusen. Dette skyldes, at der ikke endnu ikke simuleret de ca. dage, der kræves for stabile forhold i Marens Patter. 8

8 Kapitel. august m sluse m sluse m bro Figur. Marens Patter. august. m sluse m sluse m bro Figur. Mønskov Hedegård august. m sluse m sluse m bro Figur. Lynderup Hage. august. Den. august ses igen en tydelig lagdeling ved m slusen i stationen Marens Patter. Lagdelingen anes ligeledes ved m slusen. Dette kan skyldes, at antallet af simulerede dage er højere end før d. 9. juli. Det ses desuden, at saliniten ved m slusen efter simulerede dage er nærmere m broen end m slusens salinitet i stationerne Mønskov Hedegård og Lynderup Hage. Dette skyldes, at forholdene er stabile i Marens Patter på dette tidspunkt i perioden, jf. Tabel.. 8

9 Mike modellering af sluseændring. august m sluse m sluse m bro Figur. Marens Patter. august. m sluse m sluse m bro Figur. Mønskov Hedegård. august. m sluse m sluse m bro Figur.7 Lynderup Hage. august. Situationen d.. august minder meget om d.. juli. Den mest markante forskel er de højere saliniteter ved m slusen i stationerne Mønskov Hedegård og Lynderup Hage. Det er som følge af at modellerne er stabile omkring salt i alle stationerne, med undtagelse af Nederhede. 8

10 Kapitel. august m sluse m sluse m bro Figur.8 Marens Patter. august. m sluse m sluse m bro Figur.9 Mønskov Hedegård. august. m sluse m sluse m bro Figur. Lynderup Hage. august. Den. august haves igen en situation med fuld opblanding. Der er en svag salinitetsgradient i stationen Marens Patter ved m slusen og m broen, gradienten er ikke så stejl at der er tale om en haloklin, idet der blot er tale om en forskel på ca... august msluse msluse mbro Figur. Marens Patter. august. msluse msluse mbro Figur. Mønskov Hedegård. august. msluse msluse mbro Figur. Lynderup Hage. august. Den. august ligner d.. august, med en klar lagdeling ved m slusen. Saliniterne er blot højere hvilket skyldes at saliniteten ude i Lovns Bredning er højere d. end d.. au- 8

11 Mike modellering af sluseændring gust. Som ved de andre profiler udtaget i august ses, at saliniteten i Mønskov Hedegård har nærmet sig saliniteten i Lynderup Hage for m slusen og m broen. Det ses af profilerne for at antagelsen om at vurderer stabilitet ud fra toplaget er brugbar, idet saliniteterne i dybden vurderes at være stabile på samme tidspunkt som toplaget. Dette er vurderet ud fra salinitetsprofilerne på Figur. til Figur... Salinitetsresultater I stabilitetsanalysen blev det konkluderet at antallet af simulerede dage havde afgørende betydning for salinitetsnivauet. De udvalgte datoer for er derfor udvalgt således at der er simuleret samme antal dage som i simulering. På grund af modeltekniske problemer er der ikke simuleret fra samme startdato i, hvilket betyder at det ikke er muligt at få samme antal simulerede dage til den samme dato. Tabel. indeholder de forskellige datoer. Start dato m sluse m sluse m bro Udvalgt Antal dage *.9.** * -* Tabel. Oversigt over datoer i. Datoer under den fede streg er dage hvor modellen er vurderet til at være stabil. *betyder ingen dato, idet simuleringen blev stoppet ved d..8..** kun resultat for og m slusen. Det ses af Tabel. at der kun en dato i den stabile periode d..9. da simuleringen af m bro modellen blev afbrudt på dette tidspunkt. På baggrund af stabilitetsanalysen er det vurderet at det kun er d..9. der er gældende. Salinitetsprofilerne for den ustabile del af simuleringen ses i Bilag H.. Tendensen fra bekræftes ved at saliniteten for m slusen i Marens Patter er tæt på saliniteten for m broen. Det vurderes derfor, at i stationen Marens Patter kan en m dyb sluse sikre samme saliniteter som ved en m bro. Det samme vurderes at gælde for de to andre stationer. 8

12 Kapitel m sluse m sluse Figur. Marens Patter. september. m sluse m sluse Figur. Mønskov Hedegård. september. m sluse m sluse Figur. Lynderup Hage. september. Som følge af tekniske problemer er det ikke muligt at vise situationen med m broen d..9., men det formodes at saliniteten for dette scenarium ville ligge tæt op ad saliniten for m slusen. Ved d.. september ses den eneste tydelig lagdeling af simuleringen. Som ved ses det, at lagdelingen delvist er forsvundet ved m slusen.. Vurdering af salinitetsberegninger På baggrund af den ovenstående analyse af de udvalgte scenarier kan det konkluderes, at en ændring af Virksund-dæmningens udformning vil kunne hindre dannelsen af en haloklin inde i Hjarbæk Fjord. Det ses tydeligt, at med den nuværende udformning af Virksund-dæmningen forekommer en haloklin i de modellerede måneder. Hvis succeskriteriet alene er at undgå dannelsen af haloklin er scenario, der indebærer en øgning af slusedybden til m, i stand til at opfylde kriteriet. Dette vurderes på baggrund af profilerne for d.. august, d.. august og d. september, der tydeligt viser en lagdeling ved m slusen, men en fuldt opblandet situation ved m slusen. Det andet succeskriterium var forøgelsen af saliniteten i den sydlige del af Hjarbæk Fjord, hvor m slusen i dag medfører lav saltholdighed den sydlige del af fjorden. I denne forbindelse ville det have været mest interessant at se på stationen Nederhede, der er beliggende helt inde i bunden af Hjarbæk Fjord. Ud fra stabilitetsanalysen, jf. afsnit.. er det ikke muligt at vurdere om de modellerede saliniteter i Nederhede er korrekte. Der ses en klar forskel i saliniteten ved de tre scenarier, idet der ved m slusen fås en salinitet på ca., mens m slusen medfører en på 7 og m broen medfører 8 i Nederhede. Det kan konkluderes at saliniten stiger inde i området ved Nederhede, men det uvist om den er steget til det reelle niveau. Den er dog efter ca. simulerede dage ved scenario 8

13 Mike modellering af sluseændring og steget til et niveau som der findes med Marens Patter ved situation. Det betyder, at saliniten kan hæves i den sydlige del af fjorden, hvis Virksund-dæmningen ændres. Det vurderes at den m dybe sluse er tilstrækkelig til at opfylde kriteriet om en øget salinitet i Hjarbæk Fjord, jf. afsnit 9.. En forhøjet salinitet i den sydlige del af fjorden vurderes at kunne have en positiv effekt på de biologiske forhold. Som beskrevet i kapitel har salinitetsforholdene stor betydning for etablering af en saltvands flora og fauna. Hvis saliniteten i Hjarbæk Fjord øges til et niveau hvor den er tæt på saliniteten i Lovns Bredning vil det forbedre successionsmulighederne fra Lovns Bredning til de sydlige dele af Hjarbæk Fjord. I det det ovenstående er undersøgt hvordan saliniteten ændres ved ændring af sluseudformningen. I det følgende vil strømningernes betydning for saliniteten og eventuel lagdeling analyseres.. Beskrivelse af strømninger Udgangspunktet tages i MIKE simuleringerne af juli og august. Beskrivelserne baseres på udvalgte situationer, og er derfor ikke repræsentative for alle strømningssituationer i Hjarbæk Fjord. I Figur.7 er vist to snit, hvori de længdeprofiler, der præsenteres i dette afsnit, er taget. Figur.7 Anvendte snit i strømningsanalysen. Virksund-dæmningen findes på tværs i midten af figuren. Det ønskes at undersøge om en ændring af sluseudformningen medfører ændrede strømforhold, der igen medfører ændringer i lagdelingen. De valgte situationer er udvalgt efter, om der findes lagdeling i Hjarbæk Fjord i hhv. en ud- og indstrømningssituation, samt at modellen i afsnit.. er vurderet stabil... Indstrømning til Hjarbæk Fjord I Figur.8, Figur.9 og Figur. er vist en indstrømningssituation til Hjarbæk Fjord den. august. Situationen er vist for hver af de tre sluseudformninger, for at belyse hvordan strømningerne ændres når sluseudformningen ændres. 87

14 Kapitel Figur.8 Indstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. i snit A ved situation (Slusen ligger i området 7 m m på længde aksen). Pilene angiver strømhastigheden og retningen (se enhedsvektoren øverst til højre), og isolinierne samt farvegradueringen angiver saliniteten. Nord (Lovns Bredning ) er til højre. Ved den nuværende sluse ses en tydelig lagdeling i Hjarbæk Fjord samt en indstrømning af vand med højere salinitet fra Lovns Bredning, som efter passering af slusen strømmer langs dæmningen til bunden. Saliniteten varierer fra til. De største hastigheder findes lige omkring slusen og middelhastigheden gennem slusen er,88 m/s. Det bemærkes, at hastighederne ved bunden af Hjarbæk Fjord er større end hastighederne i toppen, på grund af nedsynkningen af det mere salte vand fra Lovns Bredning. De største lodrette hastighedskomposanter findes ved udløbet fra slusen i Hjarbæk Fjord og er ca.,9 m/s, hvorfor de er vanskelige at se på figuren. Figur.9 Indstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. i snit A ved scenario (Slusen ligger i området 7 m m på længde aksen). Nord (Lovns Bredning) er til højre. Ud fra Figur.9 ses, ved ændring af slusedybden til m, at lagdelingen er forsvundet og salinitniteten nu kun varierer fra til. Middelstrømhastigheden gennem slu- 88

15 Mike modellering af sluseændring sen er, m/s, og da slusen, i Mike modellen, går helt ned til bunden af fjorden er der stort set ingen hastighedskomposanter i lodret retning i fjorden. Desuden bemærkes at de vandrette hastighedskomposanter er størst midt i tværsnittet, hvilket er et resultat af bundforskydningsspændingen i bunden samt en eventuel vindpåvirkning i det øverste lag eller påvirkning af ferskvandudledningen i de øverste lag. Figur. Indstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. i snit A ved scenario (Den tidligere sluse ligger i området 7 m m på længdeaksen). Nord (Lovns Bredning) er til højre. I Figur. ses, ved en fjernelse af slusen, at saliniteten er ca. en højere end ved m slusen, hvilket er et resultat af, at der strømmer vand i et m bredt tværsnit. Strømningen har i dette snit næsten samme forløb som ved m slusen, bortset fra at middelhastigheden i snittet er væsentligt lavere i denne situation (, m/s)... Udstrømning fra Hjarbæk Fjord På Figur., Figur. og Figur. er vist en udstrømningssituation til Hjarbæk Fjord den. august. Som det ses på Figur.7 er snittene i udstrømningssituationerne ikke igennem slusen, men igennem et punkt på dæmningen, Dette er gjort som følge af at det ikke er muligt at ekstrahere skrå snit, og det primære mål er at få så meget af Lovns Bredning med i snittet som muligt. Figur. Udstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. 8 i snit B ved situatiuon. Slusen ligger i området 7 m m på længdeaksen. Nord (Lovns Bredning ) er til højre. 89

16 Kapitel I udstrømningssituationen den. august ved den uændrede sluse ses tydelig lagdeling på hver side af dæmningen, hvor saliniteten i Hjarbæk Fjord varierer til og saliniteten i Lovns Bredning varierer 8 til. Det bemærkes, at strømningerne fortrinsvist forekommer i de øverste m vandsøjle på grund af slusen. Hastighedskomposanterne i dette snit er forholdsvis små, hvilket er et resultat af at snittet ikke er gennem slusen. For at belyse dette er der i Figur. lavet et overfladesnit der viser overfladehastighederne og vandstanden den. august kl. 8. Figur. Udstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. 8 i et overfladesnit ved scenario. Farvegraddueringen angiver vandstanden. Som angivet på Figur. er strømhastighederne er størst i og lige omkring slusen, og hastighedskomposanterne vinkelret på snittet i Figur. er af ca. samme størrelsesorden som hastighedskomposanterne parallelt med snittet. Grunden til at der i Figur. langs kysten findes undefined values er at dybden er lille i disse områder, og fordi flood and dry faktoren i MIKE er sat til, m ved udtørring og, m ved oversvømmelse. Dette betyder at MIKE undlader at regne på områder hvor vanddybden er under, m og genoptager først beregningen når vanddybden er over, m. På hver side af slusen bemærkes en hvirveldannelse i overfladestrømningerne, som formodentligt skyldes friktionen mellem overfladevandet og vandet under slusens dybde. Middelhastigheden gennem slusen er i denne situation,8 m/s 9

17 Mike modellering af sluseændring Figur. Udstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. 8 i snit B ved scenario. Slusen ligger i området 7 m m på længde aksen. Af Figur. ses, tilsvarende indstrømningssituationen, at hastigheden stiger i dybden, når slusendybden ændres til m. Dog er dette ikke så markant i udstrømningssituationen, grundet snittets placering. Salinitetsvariationen er ved denne sluseudformning mindre end ved m slusen, hvilket skyldes at hele vandsøjlen strømmer gennem slusen, og dermed bliver bundvandet i Lovns Bredning ferskere. Følgende illustreres overfladehastighederne og vandstanden for m slusen i Figur.. Figur. Udstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. 8 i et overfladesnit ved scenario. Forskellen mellem Figur. og Figur., og dermed forskellen i overfladestrømningen mellem m og m slusen er, at hvirveldannelserne omkring den nuværende sluse er forsvundet. Dette skyldes formodentligt at hele vandsøjlen bevæger sig i samme retning ved m slusen. Middelhastigheden gennem den m dybe sluse er, m/s den. august kl. 8, hvilket er mere end ved den nuværende sluse. Dette bevirker, at der strømmer 9

18 Kapitel meget mere vand ud af Hjarbæk Fjord, da tværsnitsarealet af m slusen er betydelig større end ved den nuværende sluse. Figur. Udstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. 8 i snit B ved scenario. Slusen ligger i området 7 m m på længdeaksen. I Figur. ses at ved implementering af en m bro i stedet for slusen, at strømhastighederne forholdsvis konstante i hele snittet, hvilket skyldes, at vandet ikke accelereres eller decelereres ved strømning gennem slusen. Lagdelingen i Lovns Bredning er forsvundet, men der er stadig en lille lagdeling i Hjarbæk Fjord i udstrømningssituationen på dette tidspunkt. Middelsaliniteten på Hjarbæk Fjord siden er blevet ca. større end middelsaliniteten ved den uændrede sluse. Figur. Udstrømningssituation i Hjarbæk Fjord den. august kl. 8 i et overfladesnit ved scenario. Analyseres overfladestrømningerne i Figur. ses at overfladehastigheden er mere jævnt fordelt over hele fjordens overflade end ved de to sluseløsninger. Desuden bemær- 9

19 Mike modellering af sluseændring kes en hvirveldannelse ved udstrømningen til Lovns Bredning, hvilket formodenligt skyldes odden ved lystbådehavnen i Virksund, der skaber østgående hastighedskomposanter. Odden er ikke afbildet på figuren. Disse hvirveldannelser dannes ikke ved scanario, da der her er er antaget en strømrende fra slusen og til det dybe område ud for dæmningen i Lovns Bredning.. Strømningssituationer i Hjarbæk Fjord I bilag CD-H findes ni animationer af forskellige strømningssituationer simuleret i MIKE. Tabel. angiver indholdet af de forskellige animationer. Vertikalt snit i gennem sluse med salinitet og hastighedsvektorer Overfladesnit af hele Hjarbæk Fjord med salinitet og hastighedsvektorer Overfladesnit af hele Hjarbæk Fjord med vandstand og hastighedsvektorer _slusesnit_m.avi _overfladesnit_salt_m-sluse.avi 7_Overfladesnit_vandstand_m-sluse.avi _slusesnit_m.avi _overfladesnit_salt_m-sluse.avi 8_Overfladesnit_vandstand_m-sluse.avi _slusesnit_m_bro.avi _overfladesnit_salt_m-bro.avi 9_Overfladesnit_vandstand_m-bro.avi Tabel. Filnavne på animationer, der findes i bilag CD-H Alle animationer viser forholdene i perioden. august til. september og kan afspilles med bl.a. Windows media player..7 Bestemmelse af vandskifte Vandskiftet i Hjarbæk Fjord er en vigtig parameter i forbindelse med vandkvaliteten. Er vandskiftet hyppigt undgås lange opholdstider af vandet og dermed er der mindre risiko for iltsvindssituationer. I dette afsnit beregnes vandskiftet i den nuværende situation og ved ændringer af slusen. Vandets hydrauliske opholdstid afhænger af i hvilken grad der findes variation i saltindholdet i fjordens vand. Er der stor variation i saltindholdet, og dermed lagdeling, vil det tungere bundvand blive udskiftet sjældnere end det lettere topvand. Der er i denne undersøgelse ikke taget højde for dette fænomen, da dette ville kræve en præcis kortlægning af hvornår der forekommer lagdeling i Hjarbæk Fjord i simuleringsperioden og hvordan strømningerne forløber i de enkelte lag. Vandets opholdstid bestemmes i stedet ud fra forholdet mellem fjordens totalvolumen og den modellerede udstrømning gennem slusen. Sædvanligt bestemmes opholdstiden ud fra ferskvandsafstrømningen, nedbøren samt indstrømningen, men da magasinering og fordampning negligeres, giver denne massebalance samme resultat, som ved at benytte udstrømningen fra fjorden. Datagrundlaget for denne undersøgelse er MIKE simuleringen af juli og august for hver af de tre sluseudformninger. Ideelt burde undersøgelsen baseres på et helt år, da vandet almindeligvis har kortere opholdstid om vinteren og længere opholdstid om sommeren. Det har dog ikke været muligt på grund af beregningstyngden i MIKE. 9

20 Kapitel I Tabel. er de hydrauliske opholdstider samt ind- og udstrømningen gennem slusen vist. Opholdstiderne er beregnet på baggrund af et fjordvolumen på mio m (beregnet i MIKE ). Situation Scenario Scenario Gennemsnitlig indstrømning (Lovns Bredning Hjarbæk Fjord) [mio. m /d],,9, Gennemsnitlig udstrømning (Hjarbæk Fjord Lovns Bredning) [mio. m /d],9,, Hydraulisk opholdstid [d] 7 8 Tabel. Ind- og udstrømning gennem indstrømningstværsnittet til Hjarbæk Fjord samt hydraulisk opholdstid ved forskellige sluseudformninger i juli og august. Beregningen af denne tabel findes i bilag CD-H, vandskifte.xls. Ud fra tabellen ses, at der i juli og august strømmer over % mere vand ind og ud af slusen ved en uddybning af slusen til m, og at der ved etablering af en m lang bro strømmer i størrelsesordenen % mere vand ind og ud af Hjarbæk Fjord. Dette resulterer i de i tabellen viste opholdstider, hvilket umiddelbart er en stor forbedring, men da lagdelingen ikke er medtaget i denne analyse, er det svært at vurdere hvilken effekt den ændrede opholdstid vil have på det reelle vandskifte i fjorden. Dog indikerer MIKE simuleringerne at lagdelingen forsvinder i flere situationer, jf. kapitel, således at der må regnes med en mere pålidelig opholdstid for scenarierne og. Nettoudstrømningen er ikke medtaget i ovenstådende beregninger, da denne pr. dag er i størrelsesordenen hvad der strømmer ind og ud af Hjarbæk Fjord pr. time, hvilket gør denne til en meget usikker parameter. Hvis en indstrømningstime ændres til en udstrømningstime, på baggrund af sluseændringen, kan dette heraf ændre nettoudstrømningen pr. dag radikalt. Heraf vurderes det at på grund af at datagrundlaget for beregningerne alene bygger på måneder, er det ikke muligt at bestemme den gennemsnitlige daglige nettoudstrømning nøjagtigt..8 Konsekvenser ved etablering af bro En konsekvens af at etablere en bro i stedet for den nuværende dæmning er at det ikke er muligt at lukke slusen ved høje vandstande. Slusen lukker i dag ved en vandstand i +, m i Hjarbæk Fjord, således at vandstanden i fjorden aldrig kommer højere end ferskvandstilførselens bidrag til vandstanden i kote +, m under sluselukning. Etableres broen vil dette medføre at mange lavtliggende arealer langs fjorden, samt i de tilstødende ådale, vil blive oversvømmet. Det vil formodentligt betyde at en stor del af det lavtliggende jord, der er blevet opdyrket efter etableringen af dæmningen i 9, ikke længere ville kunne dyrkes som landbrugsjord. I dette afsnit laves en skønsmæssig statistisk beregning over oversvømmelses vandstande i Hjarbæk Fjord i perioden. januar 99 til. september. Ved m broen er ind- og udstrømningen gennem hele fjordtværsnittet. 9

21 Mike modellering af sluseændring Eftersom det hverken er muligt at simulere alle ni år i MIKE eller MIKE er sammenhængen mellem randvandstanden Limfjordsovervågningens MIKE model og den modellerede vandstand i bunden af Hjarbæk Fjord undersøgt. Sammenhængen mellem disse for perioden. september til. december er vist i Figur.7. Figur.7 Sammenligning af vandstanden i randbetingelsen i Lovns Bredning med den modellerede vandstand i bunden af Hjarbæk Fjord ved etablering af bro (scenario ). Det ses af Figur.7, at de to vandstande stort set er sammenfaldende, og at de lokale maksima på Lovns-vandstanden ikke er større eller mindre end den modellerede vandstand i bunden af Hjarbæk Fjord. Heraf antages, at Lovns-vandstanden er repræsentativ for vandstanden i bunden af Hjarbæk Fjord, og dermed kan Lovns-vandstanden med fordel benyttes til nedenstående oversvømmelsesstatistik, fordi denne tidsserie indeholder målte vandstande fra perioden. januar 99 til. september. Resultaterne af oversvømmelsesundersøgelsen er beskrevet i det følgende. Vandstand >, m > m >, m Antal timer 98 Procent af tiden,7,, Antal gange i hele perioden 9 Antal gange gennemsnitligt pr. år,8,, Tabel. Hyppigheder for maksimalvandstande i Hjarbæk Fjord i perioden. januar 99 til. september ved etablering af bro. Datagrundlaget findes i bilag CD-H, oversvømmlese.xls Da oversvømmelseshyppigheden er beregnet over en forholdsvis lang periode er det sandsynligt at hyppighederne angivet i Tabel. med god sandsynlighed vil være gældende i fremtiden ved etablering af en bro over Virksund. I Figur.8, Figur.9 og Figur. er oversvømmelseskonsekvenserne for de i Tabel. benyttede vandstande, visualiseret. 9

22 Kapitel Figur.8 Oversvømmede arealer ved en vandstand på, m i Hjarbæk Fjord. Den fede sorte linie angiverfjodens vandstand i kote, og skraveringen angiver de oversvømmede arealer Det oversvømmede område i Figur.8 svarer til den nuværende situation når slusen lukkes. Arealet af det oversvømmede område er,7 km. Sammenligningsvis er hele fjordens areal km. 9

23 Mike modellering af sluseændring Figur.9 Oversvømmede arealer ved en vandstand på m i Hjarbæk Fjord. Den fede sorte linie angiverfjodens vandstand i kote, og skraveringen angiver de oversvømmede arealer Arealet af det oversvømmede område i Figur.9 er 8,8 km Figur. Oversvømmede arealer ved en vandstand på,m i Hjarbæk Fjord. Den fede sorte linie angiverfjodens vandstand i kote, og skraveringen angiver de oversvømmede arealer 97

24 Kapitel Arealet af det oversvømmede område i Figur. er, km Ud fra ovenstående tabel og figurer konkluderes det at etablering af en bro i stedet for den nuværende sluse, vil have afgørende effekt på de lavtliggende områder omkring Hjarbæk Fjord og i de tilstødende ådale. Ved sammenligning med arealanvendelseskortet, kapitel.., ses at store dele af de oversvømmede områder ved oversvømmelse til kote + m og +, m er landbrugsområder og lave engområder, der formodenligt afgræsses af kreaturer. Derfor er det uomtvisteligt at etablering af en bro vil ødelægge dele af landbrugsdriften i de oversvømmede arealer. Desuden er der i dette afsnit set bort fra åernes opstuvning som følge af den højre vandstand i fjorden. Dette betyder, at yderligere arealer langs åerne formodentligt vil blive oversvømmet. Dog er der i dag langt mere marginaljord end der var i 9, hvor Virksund-dæmningen blev opført. Der er vha. vandmiljøplanerne muligheder for at lodsejerne kan omlægge opdyrkede landbrugsområder til våde enge. Dette bevirker at lodsejerne ikke nødvendigvis får økonomiske tab ved en fjernelse af Virksunddæmningen. 98