HØRSHOLM KYSTBESKYTTELSE BUKKEBALLEVEJ TIL MIKKELBORG

Transkript

1 HØRSHOLM KYSTBESKYTTELSE BUKKEBALLEVEJ TIL MIKKELBORG BILAG 4 REDEGØRELSE FOR ANLÆGGETS DIMENSIONERING OG VURDERING AF KYSTBE- SKYTTELSENS EFFEKT OVER EN LÆNGERE ÅRRÆKKE. DETTE BILAG ER EN SAMMENKLIPNING AF INFORMATION, GÆLDENDE FOR PROJEKTSTRÆKNINGEN, FRA EKSISTERENDE RAPPORT UDARBEJDET AF: NIRAS (2015); KYSTBESKYTTELSE I HØRSHOLM, PROJEKTGRUNDLAG. OBS. RAPPORTEN OMHANDLER STRÆKNINGEN FRA RUNGSTED HAVN TIL MIKKELBORG, HVORAF DETTE PROJEKT KUN ANSØGER OM TILLADELSE PÅ STRÆKNINGEN FRA BUKKEBALLEVEJ TIL MIKKELBORG, SOM ER EN DELSTRÆKNING AF FØRSTNÆVN- TE, OG DERFOR ER PREOJEKTET UNDERLAGT SAMME PARAMETRE. HASLØV & KJÆRSGAARD

2 Notat Hørsholm Kommune KYSTBESKYTTELSE I HØRSHOLM Projektgrundlag. S R 29. juli 2015 Rev. 28. august 2015 E V Projekt nr Dokument nr Version 4 Udarbejdet af KBO t e p p i 7 l 1 k 0 n s 2. e r 0 m æ 1. m j 5 a k 2 s v. & v e ø R sl a d H r a a g NIRAS A/S Sortemosevej Allerød CVR-nr Tilsluttet FRI T: F: E: niras@niras.dk D: M: E: kbo@niras.dk

3 1 DIMENSIONERINGSPARAMETRE Nedenfor er gengivet dimensioneringsforudsætninger fra ref. /3 /, der justeres i henhold til resultater fra numerisk modellering, ref./10/. 1.1 Levetid og returperiode Kommunens tidligere udbudsmateriale specificerer for kystbeskyttelseskonstruktioner en levetid for anlægget på 50 år og returperioden for en 50-års middeltids (MT) - hændelse for bølger og vandstand. Tidligere var det kutyme at dimensionere kystanlæg for 30-års levetid og en kendt storm-højtvands-hændelse med tilsvarende MT-hændelse. Sandsynlighed for accepteret beskadigelse på kystanlægget er anskueliggjort i fig. 1 indsat nedenfor. Leve d i år Middel dshændelse (MT) i år Figur 1: Beregnet risiko i % for skader på stenkastningskonstruktion for en levetid L år og design middeltidshændelse MT år Det ses at der er 64% risiko for skade inden for konstruktionens levetid med den fastlagte levetid og middeltidshændelse. Des længere middeltidshændelse (i år) der dimensioneres efter, des mindre risiko for skader på anlægget. Omvendt skal der også tages hensyn til hvor lang tid man faktisk kan regne med at bruge anlægget for omvendt ikke at overdimensionere det. Hvordan man vælger levetid, acceptable risiko for skader og middeltidshændelse er beskrevet i DHI s publikation: Marine Climate Change Guidelines How to achieve sustainable adaptation in marine areas DHI, January 2012 (under revision), Ref. /9/. 1

4 Levetiden for en kystbeskyttelse vælges efter typen og omfanget af det der skal sikres og hvad der sker hvis den dimensionsgivende hændelse overskrides, samt af typen af sikringen. I nærværende tilfælde er der to typer af sikring på tale: Stenkastning(hård sikring) Strandfodring(blød/fleksibel sikring) Ved hård sikring vælges normalt længere levetid end ved fleksibel sikring fordi det er lettere at justere en blød fleksibel sikring hvis det skulle vise sig nødvendigt. Det beskyttede område er stort set ubebyggede strandgrunde og vejen. Vejen kan blive udsat for såvel erosion som for oversvømmelse, men der er ikke risiko for oversvømmelse af ejendomme. Dette taler for valg af en middellang levetid. Kystbeskyttelse langs strækninger nord for Rungsted Havn vil sandsynligvis komme til at bestå at en eksisterende hård beskyttelse suppleret med en foranliggende sandfodring. Det der skal dimensioneres er således sandfodringen som sikring mod moderate skader i form af afbrydning af trafik pga. oversvømmelse og mindre skader på vejen. På denne anbefales det at vælge en lav til middellang levetid på 30 år. Valg af acceptabel risiko for skader indenfor levetiden afhænger af størrelsen og typen af det der skal sikres. Størrelsen, en vejstrækning på få km vurderes til at være et forholdsvis lille område i denne sammenhæng. Det der skal sikres er hovedsagelig en offentlig vej og ikke bebyggede områder. Disse forhold fører til en anbefalet acceptabel risiko for skade under levetiden på 30 %- 50 %. Benyttes som anbefalet i udbudsmaterialet en 50-års MT-hændelse og vælges en levetid på 30 år fremgår det af tabellen at dette vil medføre en risiko på 45% for beskadigelse af anlægget indenfor levetiden. Denne risiko ligger indenfor den anbefalede acceptable risiko på 30 % - 50 %. Den anbefalede levetid og MThændelse er markeret med røde tal i Figur 1. Levetiden har betydning for hvor stor en klimabetinget vandstandsstigning der skal indregnes i den endelige dimensionsgivende vandstand. 2

5 1.2 Vanddybder De designmæssige vanddybder for bestemmelse af den hydrauliske påvirkning af kystkonstruktionerne/sandfodringen fastlægges i henhold til de udførte dybdemålinger i området, som er indsat i Figur 2. Figur 2: Opmålinger foretaget af DHI i juni Vandstandsforhold Vandstanden i forbindelse med ekstreme bølgehændelser er sammen med den aktuelle vanddybde betydende for den hydrauliske påvirkning på kystanlægget. Ekstremvandstandsstatistik for Københavns Havn er repræsentativ for det aktuelle projektområde. 3

6 Figur 3: Vandstandsstatistik Københavns Havn, Ref. /6/ 50-års MT hændelse for vandstand er + 1,41 m (DVR90), som typisk forekommer ved kraftige regionale vinde fra V over N til NØ. Ved kraftige regionale vinde fra sydøstlige retninger vil der typisk være moderat højvande eller lavvande i Øresund. For 10- og 30 års hændelser er vandstanden henholdsvis 1,25 m og 1,35 m. De fremtidige højvandstande skal under hensyntagen til den globale havspejlsstigning hæves svarende til den valgte prognose for havvandspejsstigninger svarende til projektets levetid, som er vurderet til 30 år. 4

7 Figur 4 Middelvandstandsstigning omkring Danmark. (Danmarks Klimaportal) DMI og Kystdirektoratet anfører for danske indre farvande en havvandspejlstigning på 0,2 m til 0,3 m (0,3 m benyttes i det følgende) inden for en 30 års periode og 0,35 til 0,4 m inden for en 50-års periode. Designvandstanden for dette projekt med en levetid på 30 år og en returperiode på henholdsvis 10 år, 30 år og 50 år er således fastsat til: 1,25 + 0,3 = 1,55 m (DVR90) for en 10-års hændelse, 1,35 + 0,3 = 1,65 m (DVR90) for en 30 års hændelse, og 1,41 + 0,3 = 1,71 m (DVR90) for en 50 års hændelse. Det bemærkes at vandstanden under stormen Bodil i december 2013 blev registreret til mellem + 1,5 m og + 1,6 m langs Øresundskysten mellem Helsingør og København. Den anbefalede vandstand for en 30-års levetid og MT = 50 år hændelse i dette projekt er således højere end vandstanden under Bodil, hvor vinden kom fra NV. Det kan overvejes om designvandstanden allerede nu skal tillægges bidrag fra den forventede globale havvandspejlsstigning, eller at konstruktion/sandfodring 5

8 forberedes for senere forhøjelse i takt med større vished for havvandspejlsstigningerne. Ligeledes bemærkes at bløde fleksible løsninger dimensioneres for en lavere returperiode. 1.4 Bølgeforhold I konceptstudiet af COWI, Ref. /2/, er anført at højeste bølger for en 50-års returperiode forekommer ved vind fra SØ og er bestemt til Hs = 2,3 m. Ved vind fra SØ forekommer lavere vandstande i Øresunds sydlige del, hvorimod vind fra V over N til ØNØ resulterer i højere vandstande. DHI har udført bølgesimuleringer for området, der henvises til DHI s notat, Ref. /10/. Resultaterne af disse bølgesimuleringer er refereret i det følgende. DHI s Øresundsmodel er brugt til at simulere en periode på 5 år (1. juli juli 2014). Bølgeklimaet ved Rungsted er resultatet af kombinationen af dønninger fra Kattegat samt lokalt genererede bølger fra vinden i Øresund. Bølgerne påvirkes desuden af tidsvarierende vandstand og strøm. Af DHI s resultater fremgår det at de største bølger mellem Rungsted og Mikkelborg (vanddybde på 6 m DVR90) optræder for de Sydøstlige retninger. Dønningerne fra de nordlige retninger er forholdsvis små, men optræder til gengæld sammen med forholdsvis høje vindgenerede bølger og samtidig med højvande og er derfor ligeledes relevante. Retningsinterval Bølgehøjde (m) Bølgeperiode (s) Alle retninger 1,5 6,9 Figur 5 Estimeret bølgehøjde og periode med en MT-hændelse på 50 år baseret på DHI s Øresundsmodel. NIRAS, ref./3/ har ved fritstræk metoden bestemt 50-års bølgehøjden til H s = 1,7m Baseret på ovenstående anbefales benyttelse af H s = 1,7 m: dimensionsgivende dybvandsbølgehøjde på H s = 1,7 m med periode T = 6,9 sek. For en 50 års hændelse ved samtidig maksimal vandstand. 6

9 2 BØLGEOVERSKYL PÅ STENKASTNINGER OG BØLGEOPLØB PÅ STRANDE 2.1 Bølgeoverskyl ved fasteanlæg Det acceptable bølgeoverskyl hvor der er hårde skråningsbeskyttelser fastlægges ud fra komfort kriterier der fremgår af nedenstående figur 6. Figur 6: Overskyls-kriterier, ref./7/. Sammenhæng mellem sikkerhed og overskylsmængder. 7

10 Af figuren fremgår at fodgængere kan færdes uden fare på vejen ved et overskyl på ca. 0,1 l/s/m (1 x 10-4 m 3 /s pr. m). Dette kriterie medfører et krav til højden af stenkastningen på 1,5 Hs ved anlæg 2 (hældning 1:2) eller 0,9 Hs ved anlæg 4 (hældning 1:4) over den dimensionsgivende vandstand, jf. Ref. /11/. Af figur 6 fremgår at kystkonstruktionerne (Revetment seawalls) i projektområdet kan tåle et overskyl 50 l/s/m, idet kronen på konstruktionerne er beskyttet. Denne mængde overskyl er ikke acceptabel for vand på Strandvejen. 2.2 Bølgeoverskyl ved blødeanlæg På strækninger med sandfodring anvendes bølgeopskyllet til at bestemme den nødvendige højde af bagstranden for at undgå opskyl på arealet landværts for sandstranden. På en sandstrand opererer man med to niveauer forårsaget af bølgerne, dels bølgestuvning (wave set-up), som er en lokal hævning af vandspejlet tæt på stranden og dels bølgeopskyl (wave run-up), som består af bølgestuvningen plus bølgeopløbet (swash). Disse to niveauer, som skal adderes til den dimensionsgivende vandstand, kan tilnærmes ved følgende udtryk: Bølgestuvning: B St = 0.29 Hs Bølgeopskyl (bølgestuvning + bølgeopløb): B OS = 0.36 Hs Det anbefales at benytte bølgeopskyllet til dimensionering af bagstrandens nødvendige højde med henblik på at minimere opskyllet vand på vejbanen. Det fremgår at man kan opererer med en meget lavere højde ved sandfodring end ved en hård skråningsbeskyttelse. 2.3 Sammenfatning om bølgeopskyl Topkoten på de forskellige konstruktioner og returperioder er sammenfattet nedenfor. Det bemærkes at for hårde konstruktioner stenskråningsbeskyttelser er kun medtaget konstruktioner som de eksisterende der er udført med anlæg mindre end eller svarende til 2 (1:2). Ved fladere anlæg f.eks. anlæg 4 reduceres topkoten til kote + 3,4 m. 8

11 Retur- Vand- Klima Bølge- Topkote periode stand betinget højde uden Havvands- overskyl pejlsstigning for levetid 30 år Hård beskyttelse MT-50 1,41 0,3 1,7 4,3 m Blød beskyttelse MT-50 1,41 0,3 1,7 2,3 m MT-30 1,35 0,3 1,6 2,2 m MT-10 1,25 0,3 1,5 2,1 m Figur 7 Topkote uden overskyl for forskellige returperioder og konstruktionstyper 3 DIMENSIONERING AF KYSTFODRING Med den fastlagte sand transportkapacitets og mønstre er den væsentligste bestemmende faktor for den anbefalede sandfodringsmængde beslutning/ønske om levetid og acceptable vedligeholdelsesomkostninger. Følgende betragtninger bør drøftes nærmere. 1. Kystfodringen skal reducere kysttilbagerykning i nutidens og fremtidens klima samt sikre mod bølgeopskyl på Strandvejen. Det er ikke sædvane at dimensionere kystfodring for 50-års levetid, men snarere års levetid. 2. Kystfodringen udføres kystnært indenfor 2-m dybdekurven, jf. ref./10/. For hovedparten af strækningen foregår fodringen inden for 1-m dybdekurven. Dette betyder at der ikke fodres på Ålegræs bund. 3. Initial kystfodringsmængden beregnes svarende til sandtransportkapaciteten over en valgt tidshorisont eller i forhold til en øjeblikkelig ønsket kystlinie fremrykning for tilvejebringelse af rekreative forhold. Her er det kutyme at dimensionere initialfodringen svarende til en 5- a 10 -års periode, og monitorere profiludviklingen for beslutning om vedligeholdelsesfodringer. 9

12 4. Topkoten på bagstranden fastsættes efter overskyls kriterier, jf. figur 7, med mindre der udføres anden konstruktion til opfangelse at det beregnede overskyl ved en lavere topkote. På visse strækninger forekommer en konstruktion, der evt. kan reducerer topkoten på bagstranden, hvis dette ønskes. 5. Det er ikke påkrævet at fodre i læsideområdet fra havnen (St. 0 St. 400) idet dette er akkumulationsområde. Ligeledes udføres en reduceret fodring på de nordligste ca. 250 m op mod høfden, der foreslås bevaret i den nuværende tilstand. Note: Hasløv og Kjærsgaard har i forbindelse med ansøgning om kystbeskyttelse konsekvensrettet i NIRAS originale dokument, d. 28. august 2015, jf. fremhævet tekst. På bilag 2 er vist udstrækningen af kystfodringen og på bilag 3 er vist tværsnit i fodringen med følgende generelle karakteristika: Det tilførte sand er af samme graduering eller grovere end det eksisterende sand; Sandet udlægges med et vandret plateau i kote + 1,5 m i ca. 5 m bredde fra 1,5 m højdekurven; (ændret jf. Hasløv og Kjærsgaard, bilag 1). Fra plateauet udlægges sandet med anlæg 20 (hældning 1:20) både over og under vandlinien til naturlig havbund; I afslutningen mod nord og syd afrundes sandopfyldningen jf. bilag 2. (Ændret jf. Hasløv og Kjærsgaard, bilag 2). Det på bilagene viste sandvolumen andrager i alt ca m 3 3 eller 53 m pr. m strand, hvor dette udlægges fra St til St (Sandvolumen og strækning ændret jf. Hasløv og Kjærsgaard, bilag 1 og 2). En ændring af topkoten på plateau på 0,1 m medfører en mængdeændring på ca m 3. 1 m ændring af plateaubredden medfører en mængdeændring på ca m 3. 10

13 5 REFERENCER Følgende referencer er benyttet: /1/ Kystplanlægning for Hørsholm Kommune Hasløv & Kjærsgaard, oktober 2012 /2/ Konceptstudie for vedligeholdelse, reparation og udbygning af kystbeskyttelse i Hørsholm Kommune - COWI, januar 2014 /3/ Kystbeskyttelse i Hørsholm Kommune, designgrundlag med kommentarer - NIRAS, maj 2014 /4/ Hørsholm kystbeskyttelse, principskitser af løsningsforslag NIRAS, juni 2014 /5/ Kystbeskyttelse i Hørsholm, besigtigelse og forslag til reparationer 2014/2015 NIRAS, august 2014 /6/ Kystdirektoratet, Højvandsstatistik 2012, revideret /7/ CIRIA/CUR, Manual on the use of Rock in Coastal and Shoreline Engineering, CUR report 154, 1991 /8/ Kystprojekt Mikkelborg. Ideforslag NIRAS December Forundersøgelser, modellering og projektforslag NIRAS februar Udbudsprojekt NIRAS september 2010 /9/ Marine Climate Change Guidelines. How to achieve sustainable adaption in marine areas - DHI January 2012 (under revision) /10/ DHI, Hørsholm Kommune, Kystbeskyttelse nord for havn Beregning af sandtransport mellem Rungsted havn og Mikkelborg, Teknisk notat fra Juli 2015, Udarbejdet for Hasløv og Kjærsgaard. /11/ EurOtop, Wave Overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessment Manual, August 2007, Environmental Agency UK, Expertise Netwerken, NL and Kuratorium für Forshung im Küsteningenierrwesen 11