Præsentation af Model til beregning af spredning fra klapning af uddybningsmaterialer. Præsenteret af Jan Dietrich. 21.

Transkript

1 Præsentation af Model til beregning af spredning fra klapning af uddybningsmaterialer Præsenteret af Jan Dietrich 21. november 2013

2 Klapprocessens hovedelementer Tømning af prammen Sediment stråle ned mod havbunden Spredningen væk langs havbunden 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 2

3 Tømning af prammen Klapningen foregår ved, at bunden i prammen gradvist åbnes. Materialet, der skal klappes, søger ud af prammen, og et lige så stort volumen af recipientvand strømmer ind i prammen. Det, der styrer processen, er kriteriet om et konstant densimetrisk Froude's tal for denne udstrømmende plume (stråle). 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 3

4 Tømningflux som funktion af tiden 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 4

5 Klapmaterialet søger mod bunden Når plumen, på grund af overskuddet i massetæthed af det klappede materiale, søger ned mod bunden, øges vandføringen og densiteten aftager, dvs. det klappede materiale fortyndes. Den proces, som bestemmer denne initiale fortynding, er medrivning. 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 5

6 Initialtilstanden efter klapningen Når strålen når ned til bunden bliver den afbøjet til alle sider. Den afbøjede stråle bibeholder sin hastighed, hvorfor dybden af bundstrålen bliver en halv strålebredde. 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 6

7 Konceptual model af initialkoncentrationen Da vi altså ud fra kendte fysiske love kender det volumen af vand og opslemmet materiale, der når bunden samt middeltætheden og dybden, har vi initial tilstanden efter klapningen. Som en rimelig og operationel forenkling, samler vi dette volumen af fortyndet klapmateriale i en cylinder, som har det korrekte volumen (dvs dybde og radius) og den rigtige densitet. 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 7

8 Skematisk rumlig figur af Sediment pøl på havbunden 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 8

9 Videre spredning af klapmaterialet 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 9

10 Densitets dreven strømning 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 10

11 Analytisk model til beregning af initialkoncentration Samtlige resultater kan indenfor beskrives ved følgende 3 analytiske udtryk Den dimensionsløse densitets deficit kan udtrykkes ved: Delta" = (0,2/Delta(0)^(1/4) * 5 / [sqrt(t") * d")^1,16] Den dimensionsløse dybde af bundpølen kan udtrykkes ved: y" = 0,19 + 0,041 * d" Den dimensionsløse radius af bundpølen kan udtrykkes ved r" = 0,40 / sqrt(delta" * y") 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 11

12 Processerne i NIRAS s Spredningsmodel Advektiv transport pga. af recipientens dybdemidlede hastighed U Øgning af pøldybden som følge af vertikal turbulent diffusion Mindskning af pøldybden pga. sedimentation Mindskning af pøldybden pga. densitetsdreven strømning Modellen beregner den reelle koncentration af materiale i den cylindriske bundpøl 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 12

13 Model og beregningsforudsætninger Konstant strømhastighed og vanddybde. Beregningsforudsætninger: Al miljøfarligt stof er bundet til sedimentpartiklerne. I beregningerne klappes der 120tons mudder på alle fire klappladser; Klapningstid 300 sek 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 13

14 Model Input: Pram Dybde Bredde Længde Tømningstid Total Klapmængde på samme klapsted (minimum=pramvolumen) D [m] B [m] L [m] T [s] [m^3] Middelstrømhastighed = 0,14 m/s Vanddybde = 20 m Det samlede Klap materiale Kornvægtfylde Massefylde Korndiameter Vandindhold ved aflejring Vægt procent KVF [kg/m^3] ρ [kg/m^3] d [mm] s% Sand/Silt k % Kohæsivt materiale /12/2013 Præsentation af klapmodel 14

15 Model resultater fra Hornbæk 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen , ,64; 42,32 100,76 1 6,76; 23,98 75,04; 18,69 6,76; 2,57 84,07; 5,81 1 9,64; 7,58 69,38; 5,20 9,64; 2,59 0,10 0,10 Radius af Pøl r [m] 72,06; 0,18 0,01 84,068; 9 0,01 Pøl dybde y [m] 72,063; 0,013 Koncentration vandfase C [kg/m^3) Pøl afstand [m] Pøl afstand [m] 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 15

16 Model resultater fra Hornbæk 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen IK Grad Tykkelse af sedimenteret materiale [mm] /12/2013 Præsentation af klapmodel IK Grad

17 Beregningsforudsætninger for miljøfarlige stoffer Grænseværdierne for akut toksisk påvirkning: CU: 2 myg/l og TBT: 15myg/l. Øvre Aktionsværdi for klapmaterialet er i henhold til Klapvejledningen: Cu: 90mg/kgTS og TBT: 0,2mg/kgTS. 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 17

18 Model resultater fra Hornbæk 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen 10 6,76; 5,33 TBT [μg/l] 1000 TBT [μg/l] 80,49; 3, ,64; 1,69 0 0, ,100 0, ,010 95,649; 0, ,764; Pøl afstand [m] 72,063077; Pøl afstand [m] 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 18

19 Model resultater: Middelstrømhastighed = 0,04 m/s Vanddybde = 8m 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen ,24; 69,43 1,24; 17,76 46,58; 61, ,74; 31,59 1,74; 21,96 114,06 30,23; 21,12 1,24; 1,58 1,74; 1,60 0,10 12,849; 0,056 0,10 0,01 Radius af Pøl r [m] Pøl dybde y [m] 46,579; 1 Koncentration vandfase C [kg/m^3) Pøl afstand [m] 0,01 Radius af Pøl r [m] Pøl dybde y [m] Koncentration vandfase C [kg/m^3) 30,226; 1 5, , , ,00 Pøl afstand [m] 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 19

20 Model resultater: 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 6,00 4,00 2, , IK Grad 8,00 Tykkelse af sedimenteret materiale [mm] 14,00 12,00 1 8,00 6,00 4,00 2, ,00 IK Grad 4,00 3,00 2, /12/2013 Præsentation af klapmodel 20

21 Model resultater: 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen 1000 TBT [μg/l] TBT [μg/l] ,74; 4,88 30,226; 4, ,24; 15,43 46,579; 13, , ,1000 0,0100 0, ,57926; Pøl afstand [m] ,22615; , , , ,00 Pøl afstand [m] 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 21

22 Model resultater: Middelstrømhastighed = 0,16 m/s Vanddybde = 20 m 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen ,05; 245,47 189,54 392,36; 254, ,73; 23, ,01; 42,32 370,05; 24,78 11,01; 7, ,36; 23,93 7,73; 2,57 11,01; 2,59 Radius af Pøl r [m] Pøl dybde y [m] 0,10 88,977; 0, ,05; 0,02 0,10 Koncentration vandfase C [kg/m^3) 189,934; 0, ,36; 0,02 0,01 Radius af Pøl r [m] Pøl dybde y [m] Koncentration vandfase C [kg/m^3) Pøl afstand [m] 0, Pøl afstand [m] 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 22

23 Model resultater: Middelstrømhastighed = 0,16 m/s Vanddybde = 20 m 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen 0,80 0,80 0,60 0,40 0,60 0,40 0,20 0, IK Grad 5,00 4,00 3,00 2, IK Grad 2,00 1,50 0, ,50 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 23

24 Model resultater: Middelstrømhastighed = 0,16 m/s Vanddybde = 20 m 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen ,05; 245,47 189,54 392,36; 254, ,73; 23, ,01; 42,32 370,05; 24,78 11,01; 7, ,36; 23,93 7,73; 2,57 11,01; 2,59 Radius af Pøl r [m] Pøl dybde y [m] 0,10 88,977; 0, ,05; 0,02 0,10 Koncentration vandfase C [kg/m^3) 189,934; 0, ,36; 0,02 0,01 Radius af Pøl r [m] Pøl dybde y [m] Koncentration vandfase C [kg/m^3) Pøl afstand [m] 0, Pøl afstand [m] 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 24

25 Model resultater: Middelstrømhastighed = 0,16 m/s Vanddybde = 20 m 30 sekunders tømning af prammen 300 sekunders tømning af prammen 0,80 0,80 0,60 0,40 0,60 0,40 0,20 0, IK Grad 5,00 4,00 3,00 2, IK Grad 2,00 1,50 0, ,50 12/12/2013 Præsentation af klapmodel 25