Bønnerup Havn. Udvikling af Bønnerup Havn. Norddjurs Kommune via Hasløv & Kjærsgaard Teknisk Notat. Kysttekniske vurderinger

Transkript

1 Bønnerup Havn Udvikling af Bønnerup Havn Kysttekniske vurderinger Norddjurs Kommune via Hasløv & Kjærsgaard Teknisk Notat

2 Bønnerup Havn Udvikling af Bønnerup Havn Kysttekniske vurderinger Agern Allé Hørsholm Tlf: Fax: dhi@dhigroup.com Klient Klientens repræsentant Norddjurs Kommune via Hasløv & Kjærsgaard Dan Hasløv Projekt Projekt nr. Forfattere Kystteknisk vurdering af Bønnerup Havn Nils Drønen Dato januar 2010 Godkendt af Karsten Mangor 0 Teknisk Notat NKD KM KM 22/01/10 Revision Beskrivelse Udført Kontrolleret Godkendt Dato Nøgleord Bønnerup Harbour Coastal investigations Klassifikation Åben Intern Tilhører klienten Distribution Norddjurs Kommune via Hasløv & Kjærsgaard DHI: Dan Hasløv NKD, JAO Antal kopier PDF PDF

3 INDHOLDSFORTEGNELSE 1 INDLEDNING DISKUSSION AF KYSTFORHOLDENE OMKRING BØNNERUP METEOMARINE FORHOLD Vindforhold Bølgeforhold Vandstandsforhold SEDIMENTTRANSPORT FORHOLD DISKUSSION AF KYSTTEKNISKE KONSEKVENSER AF FORSLAG TIL ÆNDRINGER AF HAVNEAREALET REFERENCER , Bønnerup, NKD.be i DHI

4 1 INDLEDNING Nærværende rapport indeholder kysttekniske vurderinger, som er udarbejdet i forbindelse med udviklingen af den rekreative udvikling/udbygning af Bønnerup Havn. Vurderingerne er foretaget i samarbejde med Hasløv & Kjærsgaard , Bønnerup, NKD.be 1-1 DHI

5 2 DISKUSSION AF KYSTFORHOLDENE OMKRING BØNNERUP Bønnerup er beliggende på Djurslands nordligt orienterede kyststrækning, jævnfør billede fra Google Earth i Figur 2.1. Figur 2.1 Bønnerup s beliggenhed på Djurslands nordligt orienterede kyststrækning. Et nærmere zoom på havnen og kyststrækningerne vest og øst for Bønnerup fremgår af Figur 2.3, Figur 2.4 og Figur 2.4 Af figurerne ses det, at forholdene langs kyststrækningen er højst varierende med komplicerede sandformationer og stor variation i kystprofilet , Bønnerup, NKD.be 2-1 DHI

6 Figur 2.2 Bønnerup Havn , Bønnerup, NKD.be 2-2 DHI

7 Figur 2.3 Kyststrækningen vest for Bønnerup Havn. Øverst: Regionalt udsnit. Nederst: Sandformationer tæt på havn , Bønnerup, NKD.be 2-3 DHI

8 Figur 2.4 Kyststrækningerne øst for Bønnerup Havn. Øverst: Regionalt udsnit. Nederst: Sandformationer tæt på havn. Læg mærke til begroningen på nogle af de barrierelignende sandbanker tæt ved havnen. Bønnerup Havn blev etableret i 1937 som en ø-havn og er i tiden herefter blevet udbygget i flere etaper. At der er tale om en ø-havn og ikke en anden type havn stemmer overens med kystprofilet, der er meget fladt fra kystlinjen og langt ud, hvor profilet pludseligt bliver meget stejlt ud mod dybereliggende områder. Det vurderes, at dette profils udseende hovedsageligt skyldes lokalitetens underliggende geologi , Bønnerup, NKD.be 2-4 DHI

9 Kystens geologi omkring Bønnerup Havn er nemlig karakteriseret ved et abrasionsflak (bestående af et ca. 4 m tykt lag ler, jf. /9/) med et tyndt lag sand ovenpå og med spredte store sten beliggende på flakket. Flakket er beskyttet af en (række) sandbarriere(r), /4/. Hertil er der - som det ses på Figur 2.3 og/eller Figur knyttet en serie revleformationer på den yderste del af formationen, hvor bunden skråner kraftigt ud mod dybere områder. Havnens historiske udvikling Der dokumenteres i /6/ ændringer af havnens udformning i årene 1951, 1964, 1974/75 og 1996/97. Da havnen blev gjort landfast i 1974/75, ændredes kystens karakter omkring havnen således, at stranden på både havnens øst og vestside sandede til, jf. /6/. Vandudvekslingen mindskedes tilsvarende, idet denne nu kun kunne ske gennem høj- og lavvande, jf. /6/. Ydermere beskriver /6/ udvidelsen af fiskerihavnen i 1996/97, hvor nye moler med vindmøller etableredes således, at havnemundingen blev flyttet længere ud samt en inddæmning/udvidelse af et indre havnebassin til lystbåde etableredes således, at havnen ekspanderede mod vest tæt ved kysten. Senere er der gennemført en opfyldning af området mellem lystbådebassinet og land til etablering af et areal med parkeringspladser mm., sådan at havnen fremstår som den gør i dag. De forskellige perioder fra etableringen og op til 1997 er givet i nedenstående Figur , Bønnerup, NKD.be 2-5 DHI

10 Figur 2.5 Oversigt over havnens historie: Øverst til venstre: Efter 1937 og Øverst til højre: Efter Nederst til venstre efter Nederst til højre: efter (reference /6/ og /8/). Jesper Due, Norddjurs Kommune har gjort luftfotos af havnen fra perioden tilgængelige for DHI /8/. Fra disse fotos og fra foto fra Google Earth ses, at sandformationerne omkring havnen er meget komplekse, men også at de er meget stabile, idet de kun i mindre grad har skiftet karakter i løbet af de sidste 30 år. Sandformationerne vest for kysten er karakteriseret ved deres komplekse udseende med laguner beskyttet af en række sandbarrierer. Det ses også, at sandbarriererne omkring havnen er afbrudt af store hestehuller. Disse afbrydelser i sandbarriererne (hestehuller) er med til at afvande flakket for det vand, som ved højvande (og bølgebrydning) kommer ind over sandbarriererne. Pga. trykopbygning over sandbarriererne i sådanne højvandssituationer og bølger, vil der dannes store cirkulationsstrømme, der får vandet til løbe ind over sandbarriererne og ud af hullerne mellem sandbarriererne. Dette fænomen , Bønnerup, NKD.be 2-6 DHI

11 kombineret med bølgeoverskyl er efter al sandsynlighed med til at holde på sandet, især sandbanken, der udgør strandarealet vest for havnen, synes at være karakteriseret ved at bygges op ved overskyl ind mod kysten. Oprensningsbehov Bønnerup Havn oplyser, at der indenfor de sidste 4,5 år har været oprenset 8105 m 3 og estimerer et gennemsnitligt oprensningsbehov på 2000 m 3 per år i den nuværende tilstand /8/. Dette er ikke et stort oprensningsbehov, hvilket kan tyde på, at transportkapaciteten ved havnemundingen ikke er voldsom i området. Kystlinjens historiske udvikling Sammenlignes de historiske målebordsblade eller (før havnebygningen) med kortene fra nu - tilgængelige på Kort og Matrikelstyrelsens hjemmeside - ses en generel tendens til tilbagerykning af kystlinjen i området, se Figur 2.6. Denne tilbagerykning skyldes muligvis etableringen af havnen. Efter etableringen vil havnen fange noget af det sand, der ellers normalt bevæger sig frit langs kysten og dermed ændre kystlinjens forløb. Det sand, der fanges ved havnen, vil komme til at mangle på kysten et andet sted nedstrøms. Den sandmængde, som havnen har akkumuleret omkring sig, vurderes til ikke ændre sig meget, hvilket indikerer, at kysterosion ikke er et stort aktuelt problem, men blot indikerer et skift i kystens dynamik ved anlæg af havnen i sin tid. Figur 2.6 Kystlinjen omkring Bønnerup Havn, historisk. Venstre: Målebordsblade Højre: Nutidige kort. Øverste række: Strækning vest for havn. Nederste række: Øst for havn , Bønnerup, NKD.be 2-7 DHI

12 , Bønnerup, NKD.be 2-8 DHI

13 3 METEOMARINE FORHOLD De forhold, som har størst betydning for transporten af sand (langstransporten eller materialvandringen) langs en kyst, er: Bølgerne, som er den drivende kraft for den bølgedrevne strøm langs kysten og for langstransporten. Vandstanden, som bestemmer, hvor i profilet transporten hovedsagelig foregår, og om den kombinerede påvirkning af bølger og vandstand fører til erosion af kystklinten. 3.1 Vindforhold Meteorologisk institut måler vindforholdene i forskellige lokaliteter i landet. Det vurderes, at data fra stationen ved Fornæs fyr er repræsentative for forholdene ved Bønnerup Havn. Vinddata fra perioden til er analyseret i Ref. /1/. Vindrosen for denne periode er præsenteret i Figur 3.1. Det fremgår af vindrosen for Fornæs Fyr at: Vindrosen har to maksima. Et beliggende i vinkelrummet V-SV og et mindre beliggende i vinkelrummet N-NNØ. De fremherskende vinde er fra V-SV. Vinde fra NV er hyppigere end vinde fra NØ. Vinde fra NV har omtrent samme hyppighed som vinde fra N-NNØ. Vindforholdene har betydning for bølge- og vandstandsforhold ved Bønnerup Havn som diskuteret i de følgende underafsnit , Bønnerup, NKD.be 3-1 DHI

14 30 Station FORNÆS FYR Hele perioden N V Ø 5% 10% % % 25% S N Ø S V Ialt % % m/s % m/s % > 11.0m/s Middel hastighed Største hastighed Totalt antal observationer = Kilde: DMI Vindstille defineret som hastighed <= 0.2m/s Antal observationer med vindstille/varierende vind: 425 = 1.5% 150 Procent: > 11.0m/s m/s m/s Figur 3.1 Vindforhold ved Fornæs Fyr, til , fra reference /1/ , Bønnerup, NKD.be 3-2 DHI

15 3.2 Bølgeforhold DHI har et modelkompleks Vandudsigten kørende på tilsvarende vis, som Meteorologisk Institut har meteorologiske modeller kørende til støtte for Vejrudsigten. Vandudsigten simulerer, på grundlag af tidevandsforholdene og en global meteorologisk model, strøm-, vandstands- og bølgeforhold for alle verdens farvande. I sagens natur er denne model temmelig grov - beregningsnettet for bølgemodellen for Kattegat er præsenteret i Figur 3.1. Figure 3.1 Beregningsnettet for bølgesimuleringer i Vandudsigten samt beregningspunkter, hvori bølgeforhold er udtaget. På grundlag af resultaterne af bølgesimuleringerne for perioden 1. Jan til 1. Jan er bølgeforholdene for punktet Bønnerup præsenteret i Figur 3.2 i form af en bølgerose , Bønnerup, NKD.be 3-3 DHI

16 Figur 3.2 Bølgerose for punktet Bønnerup, jævnfør Figur 3.2. Analysen er baseret på tre års data, hvilket kun lige akkurat kan betragtes som en repræsentativ periode, men det giver en rimelig baggrund for en første vurdering af bølgeforholdene ved Bønnerup. Det fremgår af figuren, at de største og hyppigste bølger forekommer fra V-NV og at de næst-hyppigste forekommende bølger er mindre og kommer dels fra Ø, dels fra N-NØ. Dette stemmer udmærket overens med vindforholdene beskrevet ovenfor. 3.3 Vandstandsforhold DHI er i besiddelse af analyserede vandstands- og vinddata fra Frederikshavn for perioden 1. Januar 1974 til 31. December 1978, i alt 5 års data. Dataene er ca. 30 år gamle, men det vurderes, at de også er repræsentative for forholdene i dag. Antallet af vandstandsobservationer i forskellige kategorier af højvande og lavvande i perioden er analyseret som funktion af vandhastighed og vindretning. I Tabel 3.1 er fordelingen af vandstandsdata under samtidige vindhastigheder større end 14 m/s præsenteret , Bønnerup, NKD.be 3-4 DHI

17 Tabel 3.1 Vandstandsforholdene ved Frederikshavn for vindhastigheder større en 14 m/s fordelt på vindretninger, periode til , Bønnerup, NKD.be 3-5 DHI

18 Det fremgår af tabellen at: Større højvande ( 50 cm) forekommer hovedsagelig ved vinde fra vestlige retninger, medens moderat højvande kan forekomme ved vinde fra mellem N og NØ. Lavvande forekommer hovedsagelig ved vinde fra østlige retninger. Det vurderes, at størstedelen af den nordlige del af den Jyske østkyst er præget af et sådan vejr- og vandstandsmønster, også kysten ved Bønnerup Havn. At dette er rigtigt indikeres f.eks. af den positive korrelation, man finder mellem højvandsstatistikker fra perioden til fra Grenå havn (baseret på data fra Farvandsvæsenet og målinger i Grenå havn, /2/) og ekstremvejrshistorikken for hele Danmark i /5/, hvor ekstremhændelser med vestlige vindretninger er sammenfaldende med højvande i Grenå havn , Bønnerup, NKD.be 3-6 DHI

19 4 SEDIMENTTRANSPORT FORHOLD Sedimenttransporten langs en kyst drives af skråt indfaldne bølger på kyststrækningen. Kystnormalen for kyststrækningen omkring Bønnerup er nordlig med en tendens til at være tiltet nogle få grader i vestlig retning. Bølger, der kommer fra retninger vest for denne retning, vil give østgående transport, og bølger, som kommer fra retninger øst for denne retning, vil give vestgående transport. Bølger med indfald på 45 på kystnormalen vil typisk give de største transportrater sammenlignet med bølger med samme bølgehøjde med en anden (mindre eller større) vinkel. Betragtes bølgerosen i Figur 3.2 fremgår det, at både de kraftigste og hyppigste transportgenererende bølger kommer fra vinkelrummet vest for kystnormalen, mens transportgenererende bølger i vinkelrummet øst for kystnormalen ikke er så kraftige/hyppige, men dog ikke ubetydelige. På basis af dette forventes det, at sedimenttransporten er mere østgående end vestgående. Der er dog ikke helt enighed om retningen af nettotransporten i området, idet Kystdirektoratet vurderer nettotransporten i området omkring Bønnerup til at være vestgående /7/. Denne uenighed kan skyldes, at nettosedimenttransporten i området ikke er særlig kraftig og derfor er svær at vurdere. Ydermere er der flere observationer, der tyder på, at kysten er tæt på sin ligevægt. Sammenligning af historiske kort fra viser, at der ikke er meget udvikling i kystlinjen i årene før havnens etablering. Ved landfæstningen af havnen rapporteres der om tilsanding på begge sider af havnen, /6/. Overflyvningerne fra 1973 og frem til nu viser, at de opbyggede sandformationer på begge sider af havnen er meget stabile. Den overordnede vurdering er altså: Nettotransporten lokalt omkring Bønnerup Havn vurderes til at være tæt på at være i ligevægt, med en svag tendens til at være rettet mod øst. Sandakkumulation omkring havnen Havne vil generelt set virke blokerende for den langsgående sedimenttransport. Der vil således altid efter etableringen af en havn ske en eller anden form for akkumulation af sand opstrøms havnen og i mindre grad også tæt på havnen på den nedstrøms side. Ydermere er den på kysten tværgående fordeling af den langsgående transport afgørende for, hvor sandet akkumuleres omkring havnen. De styrende faktorer for akkumulationen tæt ved havnen er nu 1) det geologisk betingede flade indre kystprofil med et stejlt stykke ud mod dybere områder (abrasionsflakket), 2) den før beskrevne korrelation mellem vandstand og bølgeretning og 3) størrelsen af transportkomponenterne i de to retninger langs kysten , Bønnerup, NKD.be 4-1 DHI

20 Den mod øst rettede transport synes i høj grad at være knyttet til kraftige storme med vestenvinde og højvande, dvs. transportscenarier, hvor hele abrasionsflakket er dækket med vand og bølger, hvorfor transport og aflejring sker tæt på kysten. Ved sådanne ekstremsituationer med højvande vil kysten vest for havnen altså være eksponeret for bølger - idet bølgerne i dette tilfælde oftest vil komme fra vest. Sandaflejringerne vest for havnen vil således også være relativt højt beliggende. Den mod vest rettede transport foregår i højere grad ved lav vandstand og bølger fra NNØ. I disse situationer foregår transporten således længere fra kysten, dvs. scenarier, hvor bølger i højere grad brydes mod de på flakkets yderkant beliggende sandbarrierer og revler. Det forventes altså, at det sand, der blokeres af havnen, placerer sig tættere på kystlinjen og højere i kystprofilet vest for havnen end øst for havnen. I nedenstående luftfoto fra 1979 ses denne tendens, ved at revleformationerne dannet under vestvendt transport (øst for havnen) når længere ud end revler dannet af østvendt transport (vest for havnen). Figur 4.1: Bønnerup Havn Vandudveksling De lavtliggende områder på den vestlige side vil, jf. ovenstående vurderinger, have en større vandudveksling med de dybereliggende vandområder end man vil opleve på den østlige side. Den vestlige side forventes dermed at være mere velegnet til rekreative formål (badning, mv.) end den østlige , Bønnerup, NKD.be 4-2 DHI

21 5 DISKUSSION AF KYSTTEKNISKE KONSEKVENSER AF FORSLAG TIL ÆNDRINGER AF HAVNEAREALET Hasløv & Kjærsgaard har udarbejdet et forslag til at udvikle Bønnerup Havn rekreativt. Disse forslag har tre elementer set i forhold til de rent kyst- og havnetekniske aspekter: Udbygning af sandstranden vest for havnen. Ændringer af eksisterende havnebassiner og moler ved indsejling. Etablering af en gennemstrømningskanal mellem de to laguneområder øst og vest for havnen (løbende langs den gamle kystlinje). Baseret på den kysthydrauliske forståelse som den nærværende vurdering er kommet frem til, vil DHI give følgende kommentarer og anbefalinger til disse forslag: Sandstranden vest for havnen Det vurderes at være forholdsmæssigt uproblematisk at udbygge den nuværende vestlige strand vha. opfyldning. Der vil muligvis kunne påregnes en lille vækst i behovet for oprensning i havneindløbet pga. en mulig øget østvendt transportrate, men da stranden ligger i en zone, hvor sand allerede tenderer til at akkumuleres, forventes det, at en yderligere opfyldning på dette sted vil være forholdsvist stabil, og at der ikke i særlig høj grad vil ske erosion af det påfyldte strandmateriale. Dette betyder ydermere, at et eventuelt forøget oprensningsbehov i havnemundingen opstået pga. en sådan strandudbygning forventes at være minimalt. Ved etablering af stranden bør man iværksætte et opmålingsprogram af området omkring havnen, der mere præcist fastlægger sandets fordeling og dermed giver data for mere detaljerede vurderinger af, hvor og hvordan sandet bør placeres på stranden. For yderligere at godtgøre projektet kan det overvejes at opstille og anvende en numerisk strømningsmodel for den opmålte bundtopografi til beregning at konsekvensen på sedimenttransporten for forskellige strandfyldningsscenarier. Ændringer af moleanlæg ved indsejlingen Eventuelle ændringer af de indre moleanlæg, der ligger ud mod havnemolen, bør udformes så de dæmper indkomne bølger mest muligt og med en lille vinkel (i den horisontale plan) væk fra havnemundingen for yderligere at mindske eventuel bølgeuro genereret af tilbagereflekterede bølger fra molerne. Gennemstrømningskanal Det vurderes, at en gennemstrømningskanal kan etableres uden at give synderlige ændringer i sedimentbalancen. I forbindelse med etableringen af kanalen bør der dog etableres mindre beskyttende moler med en passende åbning i midten. Molekonstruktionerne bør placeres et vist stykke væk fra den påtænkte kanal og bør udføres med en krumning, således at bølgeuro minimeres ved at reflektere indkomne bølger væk fra åbningen i molen. Især udformningen af den vestlige beskyttelsesforanstaltning er vigtig, fordi storme fra vestlige retninger typisk forløber ved højvande og derved forventes at skabe særlig stærk bølgeuro og sedimenttransport. En tilsvarende østlig beskyttende mole bør ligeledes etableres , Bønnerup, NKD.be 5-1 DHI

22 Figur 5-1 Skitse af mole med vinkel væk fra havnemundingen. Da der ved både østlige og vestlige storme vil genereres en trykforskel mellem de to laguner, forventes det, at der dannes en strøm i kanalen (drevet af vandopstuvning fra bølger og vind). Ved de relativt jævnligt forekommende sammenfald af højvande, vestenvind og bølger fra V-NV kan det tænkes, at kanalen har en positiv effekt på den østlige lagunes vandkvalitet, idet det renere vand fra vest i sådanne tilfælde vil kunne strømme til østsiden. En hydraulisk beregning til dimensioneringen af kanalen bør udføres i denne forbindelse. Hermed vil sedimentationsforholdene i og omkring kanalen kunne vurderes sammen med en vurdering af den vandmængde, der vil strømme i kanalen. Man vil med fordel kunne bruge en numerisk beregningsmodel til en sådan hydraulisk dimensionering og til konsekvensvurdering af kanalen og de dertil knyttede beskyttende molekonstruktioner , Bønnerup, NKD.be 5-2 DHI

23 6 REFERENCER /1/ Danish Meteorological Institute, Technical Report 99-13, Observeret vindhastighed og -retning i Danmark - med klimanormaler /2/ Kystinspektoratets hjemmeside /3/ Kort og Matrikelstyrelsens hjemmeside /4/ Miljøministeriet, Skov og Naturstyrelsen, Kystlandskabet. Udpegning af Danmarks Nationale Interesseområder. Geologi - Geomorfologi - Kystdynamik. /5/ Danmarks Meteorologiske Institut, 2009, Teknisk Rapport Storm og ekstrem vind i Danmark - opgørelser og analyser september /6/ Nørre Djurs Kommune, Lokalplan nr. 54. Kommunetillæg nr. 10. Bønnerup Havn. Område for offentligt formål og erhvervsformål. /7/ Danish Coastal Authority, Consequences of Climate Change along the Danish Coasts. SAFECOAST ACTIONS 5A. /8/ Personlig kommunikation med Udviklingskonsulent ved Norddjurs Kommune, Jesper Due. /9/ Geologisk cirkelprofilkort basisdata for Bønnerup Strand 1:50.000, 1315 I NØ , Bønnerup, NKD.be 6-1 DHI