Dansk Kystkonference 2013

Transkript

1 Copyright 2013 Grontmij A/S CVR Dansk Kystkonference Udvidelse af Hanstholm Havn Helge Gravesen og Anders Helkjær 12. September 2013 Billedetekst Arial Regular 12 pkt

2 Eksisterende havn Indviet i 1968 som fiskerihavn. Udformningen fastlagt ved forsøg og feltmålinger ved DTU og DHI. Udformingen har medført at kun 20% af den gennemsnitlige årlige sedimenttransport ( m 3 /år) forbi havnen sedimenterer. 2

3 Eksisterende havn Opretholdelse af sedimenttransportkapacitet forbi havnen optimeret ved: Vinkel og linjeføring af ydermoler (strømkoncentration ved indsejlingen og symmetri af moler). Bølgereflektion fra lodrette caissoner. 3

4 Eksisterende havn Lokale forhold der bidrager til opretholdelse af sedimenttransportkapaciteten: Hård bund (kalk) medfører at hvor der er underskud i sedimenttransporten vil der ikke ske erosion. Begrænset vanddybde ved indsejlingen medfører at sedimenttransportkapaciteten fastholdes på et relativt højt niveau. Stort lokalt bidrag fra meteorologisk drevne kyststrømme i forhold til den bølgedrevne kyststrøm. 4

5 Eksisterende havn Ulemper ved eksisterende havn: 5 1.Kort stoppeafstand i forhavn (dårlige besejlingsforhold). 2.Store vedligeholdelsesomkostninger. 3.Utilstrækkeligt antal kajmeter og baglandsarealer. 4.Lille vanddybde i indsejling.

6 6 Udvikling eller afvikling? Hanstholm Havn er primært en fiskerihavn, og pga. udviklingen indenfor fiskeri er havnen tvunget til at udvikle sine aktiviteter inden for de kommende år for at fastholde sin status som førende fiskerihavn, og for at tiltrække nye aktiviteter. Første skridt: Afdække fremtidige behov (vanddybde, kajmeter, baglandsarealer mv.) Fastlægge økonomiske rammer og finansiering

7 Andet skridt: Fastlæg de overordnede rammer for udformningen baseret på første skridt og eksisterende viden om de lokale miljøforhold. Herefter gentages første og andet skridt til en udformning der tilfredsstiller behovene, og de tekniske, økonomiske og lovgivningsmæssige rammer er fundet. 7

8 Tredje skridt: Detaljerede tekniske undersøgelser af foretrukne udformning: 8 1. Minimér behov for vedligeholdelsesoprensning. 2. Opbygning af moler, kajer, vindmøllefundamenter mv. 3. Minimér bølgeuro. 4. Optimér besejlingsforhold. 5. Optimér vindmøllelayout 6. (VVM)

9 1. Minimér behov for vedligeholdelsesoprensning. 9 Eksisterende havn: m 3 /år : Undersøges ved hjælp af numeriske modeller. DHI Mike 21 (31 års hindcast data kalibreret 16 års målinger)

10 1. Minimér behov for vedligeholdelsesoprensning. Modellering med: Spektral bølge model Hydrodynamisk model Sediment transport model 10 Bølgehøjdefordeling Ved fremtidig indsejling:

11 1. Minimér behov for vedligeholdelsesoprensning. Eksempel: Storm Januar 2005 (10-15 års hændelse med sandtransport op til m 3 forbi havnen på 48 timer) 11

12 Eksempel: Storm Januar 2005 (10-15 års hændelse) 12 Samlet sedimenttransport kapacitet ved havnemunding: Foretrukket udformning Eksisterende havn Opstrøm Nedstrøm Opstrøm Nedstrøm Jan storm m m m m 3

13 Optimering af udformning: linjeføring af moler. Samlet sedimenttransport i profiler langs med Nordvestmolen: Lige mole Buet mole

14 Optimering af udformning: Vinkel og linjeføring ved molehoveder. Undersøgte udformninger: Korridor 0: Layout 0-0 Layout 1-0 Layout 0-1 Layout 1-1 Korridor 0 Korridor 1 Korridor 1: Layout 1-1 Layout 1-2 Layout 2-2

15 Optimering af udformning: Vinkel og linjeføring ved molehoveder. Samlet sedimenttransport kapacitet ved indsejling: Opstrøm Eksisterende havn Layout 1 Layout 2 Layout 2 (kort) Storm m m m m 3 Storm m m m m 3 Storm m m m m 3 Nedstrøm Eksisterende havn Layout 1 Layout 2 Layout 2 (kort) Storm m m m m 3 Storm m m m m 3 Storm m m m m 3

16 Optimering af udformning: Morfologisk udvikling. Ligevægtsprofil: Profiler under januar 2005 storm:

17 Optimering af udformning: Morfologisk udvikling. Havbundsændringer efter januar 2005 storm: Efter en årrække vil sandpuden medføre tilsanding af havnemundingen.

18 Optimering af udformning: Reservoir For at imødegå tilsandingen skal der oprenses i gennemsnit m3/år.

19 Opgave: Minimér behov for vedligeholdelsesoprensning. Resultat: Eksisterende havn: 20% sedimentation ( m 3 /år) : 80% sedimentation ( m 3 /år). Krav til øget vanddybde, besejlingsforhold, og arealer har medført at de tidligere genialiteter ved udformningen af den eksisterende Hanstholm Havn ikke kan bibeholdes.

20 Sedimentransport Sandtransporten er i gennemsnit m3 om året mod NØ Nuværende Hanstholm Havn blokerer for sandtransporten, ~ m3/år I Vigsø Bugt er kysttilbagerykning historisk set ca. 6 m/år Op til Lild Strand er sandtransporten og kysten stort set stabil Hvilken indflydelse har det på kysten hvis der årligt mangler m 3? 20

21 Kalk- og sandforekomster ved Hanstholm 21 Ingen kysttilbagerykning ved forekomster af kalk Kalken er blottet øst for Roshage Ingen sandaflejring øst for Roshage

22 Vigsø Bugt i fremtiden 22 Beregninger af littoraltransporten er udført med LITPACK DHI => Der foregår i dag kysttilbagerykning, ca. 6 m/år Kysttilbagerykningen vil kunne øges til m/år, hvis sandtilførslen reduceres til nul Ved at sandfodre med oprensningen af sandpuden vil det sikres at kysten øst for Hanstholm Havn opretholder den naturlige udvikling

23 2. Minimér bølgeuro. 23 Eksisterende havn: Under stærke storme anbefales det at større vind- og bølgefølsomme fartøjer forlader havnen og ankrer op uden for havnen. : Undersøges ved hjælp af numeriske modeller. DHI Mike 21 BW Bølgeuroen er minimeret ved: 1) Udforming og størrelse af bassiner 2) Anvendelse af stenkastninger 3) Vinkling af stenkastninger 4) Orientering af indsejling

24 2. Minimér bølgeuro. 24 Eksempel: Case A med stenkastningsmole. Base B med vertikalmole. => Optimering af kajer, moler, bassiner og indsejling medfører betydelig reduktion i bølgeuro ved kajerne.

25 2. Minimér bølgeuro. 25 Bølgeuro i østbassinet er sammenlignelig med eksisterende bassin 2 og 4. Fortrinsvis større skibe i østbassinet betyder at uroen er acceptabel. Ingen nævneværdig bølgeuro i midtbassinet. Eksisterende bassiner vil ikke have nævneværdig bølgeuro. Indretningen af bassinerne betyder at skibe kan lægge sig op mod vinden og derved kan vindfølsomheden reduceres kraftigt. => På trods af manglen på forhavn kan vind- og bølgefølsomme skibe forblive i havnen.

26 2. Minimér bølgeuro. 26 Havnen udbygges gradvist og det er derfor sikret at havnen kan anvendes under alle faser uden risiko for vind- og bølgefølsomme skibe.

27 2. Minimér bølgeuro. 27 Langperiodisk bølgeuro Periode : ca. 3 min

28 2. Minimér bølgeuro. Hvidstøj analyse: 28 Langperiodisk bølgeuro Bidrag fra langperiodiske bølger til bølgeuro er små. Selv med resonans er der ingen kræfter i skibsfortøjningerne af betydning pga. langperiodiske bevægelser.

29 3. Besejlingsforhold. 29 Eksisterende havn: 1) Begrænset vanddybde 2) Kort stoppeafstand 3) Stærk tværstrøm ved indsejling 4) Dominerende vindretning på tværs af indsejling 5) Betydelig bølgeuro i forhavn og bassiner 1, 2 og 4 6) Smal indsejling ved ydermoler (~130 m) 7) Smal indsejling ved tværmoler (~80 m) For at forbedre besejlingforholdene er der gennemført: 1) Workshop med fageksperter 2) Desktop studier med simple PC baserede modeller 3) Full mission simuleringer

30 3. Besejlingsforhold. 30 1) Workshop med fageksperter Adskillige layouts evalueret under hensyntagen til samspil mellem besejlingsforhold, sedimentstransportforhold, bølgeuro og den mest hensigtmæssige udforming af havnen i forhold til den fremtidige brug og anlægsomkostningerne. Baseret på de udvalgte fartøjer er de generelle konklusioner mht. besejlingsforhold: Indsejling så østvendt som muligt Vinkel mellem indsejling og kurs ved ankomst så tæt på 90 grd. som muligt. Ingen duc d alber eller lignende efter passering af molehoveder Østkaj afkortes så meget som muligt Bølgeuro i indsejling minimeres for at undgå grundstødning Stoppedistance min m efter passering af molehoveder

31 3. Besejlingsforhold. 2) Desktopstudier 31 5 forskellige simuleringsbroer anvendt. 126 Anløb simuleret. Eksempel: track plot Søkort med afmærkning og vindmøller, anbefalet udformning

32 3. Besejlingsforhold. 3) Full mission simuleringer 32 Full mission simuleringsbro anvendt. 60 Anløb simuleret. Udforming acceptabel. Eksempel: alle track plot med anvendt containerskib: Operationelle begrænsninger:

33 4. Konstruktioner 33 Dækmoler; Xblocs udfra økonomi og 2D og 3D modelforsøg. Kajer og indfatninger; traditionel spunsvæg, dog med stenkastninger og brokaj enkelte steder for at dæmpe bølgeuroen. Vindmøller og fundamenter; placering og layout optimeret i forhold til indretning af havnen.

34 4. Konstruktioner 34 Dækmoler: 2D og 3D modelforsøg. Ved designbølgehøjde H s,100 = 8.0 m vil traditionelle dæksten (brudsten) have en vægt over 35 ton. Derfor er der på baggrund af økonomi valgt at bruge Xblocs som dæksten. Xbloc 14.4t: 8200 stk. Xbloc 24t: 4800 stk. Xbloc 27t: 450 stk Brudsten: 1.2 mio. m 3

35 4. Konstruktioner 35 Dækmoler: Bredde ved fod: >100 m. Højde over havbund: 24 m.

36 4. Konstruktioner 36 Dækmoler: 2D forsøg; bagside stabilitet kritisk pga. langperiodiske bølger og lav kornekote.

37 4. Konstruktioner 37 Dækmoler: 3D forsøg: med og uden caissoner i molehoved:

38 4. Konstruktioner Dækmoler: 3D forsøg; moler uden caissoner mest optimale løsning af hensyn økonomi, vedligeholdelse, bølgereflektion og stabilitet. Overgange mellem Xbloc/sten kritiske for stabilitet; brudsten er mindre stabile ved overgange end i traditionalle stenmoler. 38

39 Surfing i Hanstholm surf-lokaliteter i Thy og langs Vestkysten fælles benævnt Cold Hawaii Der er fem surf-lokaliteter nær havnen i Hanstholm

40 Bølge- og vindforhold Unikke forhold for bølgerefraktion, vind og gunstige vanddybder medfører ideelle forhold for surfing Surfkvaliteten afhænger af følgende parametre: bølgehøjde, bølgebrydningsintensitet og transversal brydningshastighed, længden af bølgeridt, vindhastighed og retning og hyppighed af hændelsen På baggrund af konsultationer med lokale surfere, er kvaliteten og hyppigheden af de nuværende surfforhold blevet kvantificeret 40

41 Surfing - modelværktøjer Vha. avancerede modelværktøjer (Mike 21 BW, OptiSurf, WaSP og The Dynamic Wake Meander Model er der gennemført en kvantificering af havneudvidelsens forventede indflydelse på antallet af surfdage og kvalitet 41 Undersøgelsen er foretaget for henholdsvis bølger og vind separat, samt for den kombinerede påvirkning af vind og bølger

42 Eksisterende forhold Kvaliteten af surf-dage er bedømt på en skala fra 1 til 3: Kategori 1: surfing er mulig. Kategori 2: god surf-dag. Kategori 3: exceptionel surf-dag som gør området berømt for surfing og muliggør afholdelse af internationale konkurrencer I Middles er det ud fra analyse af vind- og bølgestatistik fundet, at det nuværende gennemsnitlige antal surf-dage pr. år er 76 heraf ca. 1/3 i kategori 3 42

43 Fremtidige forhold På grund af havneudvidelsen og deraf forøget læeffekt vil surflokaliteterne opleve ændrede bølgeforhold, vindhastigheder og turbulens i surfområdet Indflydelsen af havneudvidelsen falder med afstanden til havnen Middles betragtes som en af de bedste surflokaliteter i Cold Hawaii Her er reduktionen i surfbare dage 8 dage/år. Trods reduktionen af gode og exceptionelle surfdage forventes det ikke, at havneudvidelsen vil medføre en ændring i Middles status som en verdensklasse surflokalitet for wind og kitesurfing 43