April 2017 HELHEDSPLAN FOR FREMTIDSSIKRING AF KIKHAVN KYSTBESKYTTELSE Vedligeholdelses- og budgetplan på kort og langt sigt
PROJEKT Helhedsplan for fremtidssikring af Kikhavn Kystbeskyttelse Udarbejdelse af vedligeholdelses- og budgetplan på kort og langt sigt Projekt nr. 222778 Dokument nr. 1223444565 Version 2 Udarbejdet af JAD/KAJE/MLV Kontrolleret af KBO/PFKL Godkendt af PFKL NIRAS A/S Sortemosevej 19 3450 Allerød CVR-nr. 37295728 Tilsluttet FRI T: +45 4810 4200 F: +45 4810 4300 E: niras@niras.dk M: 20167280 E: jad@niras.dk
INDHOLD 1 Indledning... 1 2 Sammendrag anbefalinger... 3 2.1 Eksisterende kystbeskyttelse... 3 2.2 Tilpasset kystbeskyttelse til valgte dimensioneringsforudsætninger... 3 2.3 Anbefaling... 5 3 Generel kystudvikling - nordkysten af Sjælland og ved kikhavn... 5 3.1 Nordkystens udvikling... 5 3.1.1.1 Akut erosion...6 3.1.2 Kronisk erosion... 6 3.1.3 Hård kystbeskyttelse... 8 3.2 Kikhavns kystudvikling...10 3.3 Lagets dige- og kystbeskyttelseshistorik...12 4 Vurdering af Eksisterende kystbeskyttelse på baggrund af inspektion... 12 4.1 Styrkeniveau...12 4.1.1 Bølgebrydere...13 4.1.2 Diger og skråningsbeskyttelse...13 4.1.3 Opsummering...15 5 Dimensioneringsforudsætninger... 16 5.1 Dimensioneringskriterier...16 5.2 Dimensioneringsparametre...17 5.2.1 Vandstand på dybt vand...17 5.2.2 Bølge på dybt vand...18 5.2.3 Dimensionsgivende bølger og vandstand på lavt vand...18 5.2.4 Overskylskriterie...18 6 Optimalt dige og skråningsbeskyttelse... 18 6.1 Dimensionering...19 6.1.1 Tværsnit B11 Repræsentativ for delstrækning A, B og C...19 6.1.2 Tværsnit E5 Repræsentativ for delstrækning E...20 6.1.3 Tværsnit H4 Repræsentativ for delstrækning H...21 6.2 Opgradering til optimal dimensionering...22 6.2.1 Enhedspriser...22 6.2.2 Opgradering på strækning A, B og C...23 6.2.3 Opgradering på strækning E...23 6.2.4 Opgradering på strækning H...24 6.2.5 Total anlægsomkostning ved opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse...25
INDHOLD 7 Manglende styrke af eksisterende anlæg... 25 7.1 Manglende styrke for eksisterende anlæg...25 7.1.1 Ikke renoverede strækninger A, B, C, E og H...26 7.1.2 Renoverede strækninger D, F og G...29 7.1.3 Opsummering af eksisterende anlæg ift. dimensionsgivende hændelse...29 8 Anbefalede tiltag... 30 8.1 Udgiftsoverslag og anlægsbudget for anbefalede langsigtet plan...30 8.1.1 Anbefalet forslag til strækning A...31 8.1.2 Anbefalet forslag til strækning B...32 8.1.3 Anbefalet forslag til strækning C...33 8.1.4 Anbefalet forslag til strækning E...33 8.1.5 Anbefalet forslag til strækning H...34 8.2 Opsummering af anbefalede tiltag...36 9 Økonomisk vurdering... 36 10 Langsigtet plan... 38 11 Kortsigtet plan... 39 12 Kystdirektoratets nuværende administrationspraksis... 39 13 Referencer... 40 BILAG: - Bilag 1: Post Urd inspektion - Bilag 2: Dimensioneringsforudsætninger - Bilag 3: Konstruktionernes dimensionering
1 INDLEDNING Kikhavn Dige- og Kystsikringslag har følgende overordnede målsætning: Lodsejernes værdi skal sikres ved at kystbeskyttelsesanlægget kan modstå den store storm; Dige-anlægget (inklusive bølgebrydere) skal udbygges på en økonomisk forsvarlig måde, så anlægget kan håndtere normale storme med minimalt reparationsbehov; Renovering af kystbeskyttelsesanlægget skal udføres på en måde, der på sigt vil resultere i lavere vedligeholdelsesudgifter; Planen og aktiviteterne for de næste 12 måneder skal være en naturlig del af en 5-årsplan; Der må ikke herske tvivl om at vores kystbeskyttelse er etableret og i orden. Kystlaget ønsker således en overordnet plan for renovering og vedligeholdelse af deres kystbeskyttelsesanlæg (bølgebrydere, skråningsbeskyttelse og diger), således at de har mulighed for at planlægge deres arbejde i kystzonen fremadrettet. På sigt og for renoveringer ønskes et beskyttelsesniveau, der svarer til en 50 års stormhændelse om 50 år og for en levetid af erosionsbeskyttelsen på minimum 50 år ved et acceptabelt skadesniveau på 5-10 %. For højvandsbeskyttelse fastsættes levetiden til minimum 100 år. På denne baggrund ønskes udarbejdet et forslag til en anbefalet drifts-, vedligeholdelses- og budgetplan på langt sigt samt en prioriteret plan på kort sigt. Ved lang sigt forstås en periode i størrelsesordenen 5-10 år, og på kort sigt hvad der skal gøres nu og her indenfor det/de næste år. Disse planer omhandler delområderne A-H beskrevet i en kystbeskyttelsesrådgivningsrapport af NIRAS fra 2015 [1]. NIRAS gennemgik dengang hele kysten og inddelte alle delstrækninger (A-H) i tre kategorier for eksisterende estimerede beskyttelsesniveau, Figur 1-1 og Figur 1-2. Renovering af strækningens sårbare delområder (Her A, B, C, E og H) for skråningsbeskyttelser/diger og bølgebrydere i nærværende rapport forholder sig som i [1]. 1
Figur 1-1 Oversigtskort med strækningsnavne (rød/blå streg), bølgebryder nr. (grøn) og tværsnits-nr. (rød). Hvide pile der viser placeringen af de anvendte repræsentative tværsnit. Lokalitet 1 = B11, 2 = E5 og 3= H4, se Afsnit 5. De dengang mest renoveringstrængende (røde) områder blev i 2014-2016 forstærket til grønne områder (D, F og G). Oprindeligt blev kun det vestligste område (A) blev dengang tildelt et grønt styrkeniveau, Figur 1-2. Figur 1-2 Vurdering af delstrækningernes beskyttelsesniveauer efter renovering af skråningsbeskyttelser langs delstrækning D, F og G forud for dette projekt. Rød = relativ svag styrke og grøn = relativ stærk styrke. NIRAS har i 2016 udarbejdet en detaljeret inspektionsrapport, der beskriver anlægselementer og vurderer styrkeforholdene på kystbeskyttelsesanlæg i område A, B, C, E og H anno 2016, [2]. Denne er baseret på inspektion d. 7/7-2016, viden om kystdynamik og kystbyggeri over mange år på Nordkysten samt LiDAR-scanning fra 2014. I denne vurderes anlægget på strækning A at være noget uensartet i konstruktion og styrke og indgår derfor også den langsigtede renoveringsplan. I forbindelse med udarbejdning af nærværende rapport, er der udført en Skadesinspektion af projektstrækningen efter stormen Urd, der passerede landet d. 26-27/12-2016. Beskrivelse fra denne findes i Bilag 1. Under udarbejdelsen af vedligeholdelses- og budgetplaner vil dette projekt overordnet svare på: Levetids- og styrkevurdering af de eksisterende kystbeskyttelsesanlæg på baggrund af inspektionsrapporten. Eksisterende anlæg sammenholdes med de ønskede sikringsniveauer, og manglende styrke af anlæggene op til dette niveau. Til dette beregnes dimensionsgivende parametre svarende til den dimensionsgivende stormhændelse. 2
Konkrete løsningsforslag til optimering af konstruktionerne til ønskede sikringsniveau samt økonomisk udgiftsoverslag og anlægsbudget. Anbefalede løsninger vurderes og diskuteres ift. kystdirektoratets nuværende administrationspraksis. Økonomisk vurdering af skadesniveau for nuværende kystbeskyttelsesanlæg i normale storme og i forbindelse med Bodil-stormhændelser samt omkostninger af ønskede kystbeskyttelsesanlæg opstilles og diskuteres. En langsigtet drifts-, vedligeholdelses- og budgetplan for implementering af optimal kystbeskyttelse ud fra givne forhold (eksisterende anlæg, administrationspraksis og økonomi) foreslås. Herunder en kortsigtet handlingsplan. 2 SAMMENDRAG ANBEFALINGER Nutidsværdien af det samlede kystbeskyttelsesanlæg (skråningsbeskyttelse, bølgebrydere og dige) er anslået til i alt ca. 50 mio. kr. 2.1 Eksisterende kystbeskyttelse Analyserne har for den eksisterende beskyttelse vist : Det etablerede kystbeskyttelsesanlæg er robust og tilstrækkeligt til at beskytte/sikre mod normale storme 20/30 års middeltidshændelser; Skråningsbeskyttelsen omkring Knuden kan være kritisk på grund af en forøgelse af vanddybderne her; - Vanddybderne er ikke opmålt, men anbefales opmålt snarest. Bølgebryderne er konstruktionsmæssigt robuste og modstod Bodil stormen uden væsentlige skader. Placeringen af nogle af bølgebryderne er ikke optimal; - Evt. ændringer på bølgebrydere anbefales udsat til projektet Nordkystens fremtid foreligger, som myndighedsprojekt. Digerne er i orden og med tilstrækkelig høj kronekote til at modstå en 100 års hændelse Der blev ikke konstateret væsentlig overskyl eller faretruende erosion i selve digerne ved stormen Bodil 2.2 Tilpasset kystbeskyttelse til valgte dimensioneringsforudsætninger Analyserne for kystbeskyttelsen dimensioneret for 50-års middeltidshændelse om 50 år inklusive effekterne af klimaforandringer resulterer i: Enten en total renovering med delvis ombygning på nogle strækninger med et anlægsbudget på kr. 20.000.0000,-, inklusive moms jf. afsnit 6. Eller en modificering af ovenstående, der er omhandlet i afsnit 7 og 8, der anbefalet gennemført med et anlægsbudget på 12,7 14,6 mio. kr. 3
Under de fastlagte dimensioneringsforudsætninger anbefalet at der over en årrække udføres konstruktive tiltag som anført i tabel nedenfor. For det samlede kystbeskyttelsesanlæg er der i nedenstående tabel beskrevet den plan for aktiviteter som anbefales at udføre på både kort og langt sigt samt på et senere tidspunkt, hvor fremtidigt klimapåvirkning kendes bedre end i dag (> 10 år). Delstrækning 0-5 år 5-10 år >10 år A Ekstra ydre dæklag til +4,1 mdvr90 Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 B Dæklag totalrenoveres til kronekote +4,1 m DVR90 Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 C Post-Urd reparation af landingen samt kyststien (må forventes løbende) Ekstra ydre dæklag til +4,1 mdvr90 Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 D Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 E Totalrenoveres til optimale design eller evt. med kronekote som D og F Bagvedliggende dige Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 (hvis kun hævet til +3,5 m DVR90 i første omgang) F Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 G H vest Ekstra ydre dæklag Bagvedliggende dige H øst Post-Urd reparation af nedkørsel (må forventes løbende) Dæklag totalrenoveres Udgiftsoverslag [kr. inkl. moms] 200.000 12.700.000 1.900.000 Tabel: Konstruktive tiltag på de enkelte delstrækninger og den tilsvarende udgift. Som det fremgår er den kortsigtede aktivitet at genskabe infrastruktur ved at retablere adgangsvejen til kysten ved Gråstenvej og ved Landingen samt ved kyststien på strækning C. Den langsigtede optimering er estimeret til at koste 12,7 mio. kr. og for denne anlægsudgift, har man et kystteknisk velunderbygget kystbeskyttelsesanlæg som er dimensioneret til storme og fremtidig havspejlsstigning op til et moderat niveau. Jo højere middelvandstanden stiger, jo relativt lavere bliver anlæggets fremtidige sikringsniveau. 4
For sikringsmæssigt at kompensere for det stigende havspejl, er der udarbejdet budget på i alt 1,9 mio. kr. til et ekstra stenlag på kronen af det optimerede anlæg for visse strækninger. Denne ekstra klimasikring er først aktuel i en fremtid, hvor prognoserne for havspejlsstigning er mere retvisende end de nuværende usikre prognoser for de næste 50 år frem. Til ovennævnte bemærkes at tiltag til imødegåelse af de klimabetingede ændringer ikke nødvendigvis skal udføres nu, men kan udskydes til det økonomisk mest fordelagtige tidspunkt. Altså når klimaeffekten bliver mærkbar og det alligevel er nødvendigt at ændre konstruktionerne i forbindelse med reparations- og vedligeholdelsesarbejder. Der kan alternativt vælges en tilgang hvor der indenfor det tilrådighed værende budget udføres arbejder på én delstrækning af gangen. 2.3 Anbefaling Skaderne på kyststien ved strækning C, ved Landingen (C) og redningsvejen (H) forvoldt under stormen Urd (december 2016) anbefales udført i indeværende år. Estimeret udgift ca. kr. 200.000,-. Tillige anbefales at få foretaget en opmåling af kystprofiler indtil 5 á 6 m vanddybde langs hele lagets strækning. Med speciel fokus på området omkring Knuden. Dette for at tilvejebringe et referencegrundlag for fremtidige arbejder. Etapevis udførelse af den modificerede renovering af skråningsbeskyttelsen og forstærkning af diget på strækningerne A C, E og H inden for en 10-års perioden indenfor et anlægsbudget på kr. 19.600.000, inklusive moms i prisniveau 2017. Afvente med den endelige anbefalede forhøjelse skråningsbeskyttelsen til der er vished om havspejlstigninger og gennemførelse af sandfodrings projektet Nordkystens fremtid. 3 GENEREL KYSTUDVIKLING - NORDKYSTEN AF SJÆLLAND OG VED KIKHAVN Erosions- og oversvømmelsesproblemerne ved Kikhavn bør ses i lyset af den generelle kystudvikling, sandtransport og beskyttelsesstrategi langs Nordkysten. 3.1 Nordkystens udvikling Bølgeklimaet og dermed energiniveauet langs den vestlige del af Nordkysten (Hundested til Gilleleje) er den største, der findes i indre Danske Farvande. Dermed er erosionspotentialet også det næststørste i Danmark efter den danske vestkyst. Dette skyldes det lange frie stræk mod N og NV, hvorfra de kraftigste storme typiske også blæser og under hvilken vindretning vand opstuves ind gennem Skagerrak til Kattegat og de Indre danske farvande, Bilag 2. Storme har derved tendens til at ramme 5
Sjællands Nordkyst med samtidighed af høj vandstand og høj bølgeenergi, hvilket giver den største risiko for erosion af kysten. 3.1.1.1 Akut erosion Stor sammenhæng (korrelation) mellem ekstrem vandstand og ekstreme bølger giver anledning til stor erosion og sandtransport i hele kystprofilet idet bølgerne kan nå ind til bagstrand og skrænter/klitter. Sandet føres af bølgerne længere ud i den aktive del af profilet og transporteres til dels også langs kysten. For den del af sedimentet der forbliver i kystprofilet vil bølgerne under normale mere rolige omstændigheder vil føre sandet tilbage til stranden. Dette fænomen var særligt tydeligt efter Bodil-stormen, hvor store mængder sand fra erosion af Nordkysen under Bodil efterfølgende gjorde strandene ekstra brede i sommeren 2014 og 2015 naturens egen sandfodring. Denne erosionstype betegnes akut erosion og er således delvist en reversibel proces, men det er skrænterosionen ikke, da skrænten ikke vil kunne genopbygges under hydraulisk påvirkning. Figur 3-1 Akut erosionspres/transportindeks i projektområdet ifølge Kystdirektoratets Erosionsatlas, [3]. Ifølge Kystdirektoratets erosionsatlas, [3], ligger den akutte erosion ud for Kikhavn Digeog Kystsikringslag udelukkende i den næsthøjeste kategori ( stor ) for erosionspotentialer i Danmark. Kystdirektoratets vurdering af om der er risiko for akut erosion langs en kyststrækning baserer sig netop også på, om der er korrelation mellem højvande og bølgeretning, hvilket er stor på Nordkysten. 3.1.2 Kronisk erosion Selvom bølgernes kraft på bagstranden under en storm-situation er tydeligt dramatisk og skaber stor sandtransport, er det i særdeleshed i høj grad hverdagsbølgerne der transporterer sandet langs kystlinjen opstrøms ud af et givent område. Når indfaldsvinklen mellem bølgerne og kysten er anderledes end vinkelret, driver bølgerne en langsgående sedimenttransport. Størrelsen på den langsgående sedimenttransport varierer langs kysten, primært som variation af kystens orientering og bølgeforhold. 6
En stigende transport fra et område til et andet er udtryk for erosion herimellem, hvilken betegnes kronisk erosion. Hvis bølgerne opsamler og flytter mere sand ud af et kystområde end de flytter ind i området, så er der tale om erosion. Tilsvarende betyder mindre transport ud af et kystområde end ind i området faldende transport, der ses i form af aflejring/pålægning af sand i kystområdet. Ved Nordkysten er den langsgående sedimenttransport mod NØ og kysten mellem Spodsbjerg og Gilbjerg Hoved fremstår som en såkaldt udligningskyst, der har taget form efter vind og bølger, så det meste af kysten har en orientering mod NV og den største bølgeenergi opleves fra vestlige retninger, som det ses af Figur 3-2. Figur 3-2 Repræsentativ bølgerose for Nordkysten af Sjælland. Statistikken til denne bølgerose er taget på 11,5 m vanddybde ud for Tisvildeleje, ( [3] punkt 36). Ifølge Kystdirektoratets erosionsatlas, [3], ligger den kroniske erosion ud for Kikhavn Dige- og Kystsikringslag primært i den næsthøjeste kategori ( stor ) for erosionspotentiale i Danmark. Den højeste kategori ( meget stor ) findes kun på Jyllands vestkyst og ved Bornholm. En del af projektstrækningen betegnes dog også at have kun moderat erosionspotentiale ift. kronisk erosion, Figur 3-3 7
Figur 3-3 Kronisk erosionspres/transportindeks i projektområdet ifølge Kystdirektoratets Erosionsatlas, [3]. Den gennemsnitlige transport af sand langs Nordkysten stiger fra et variabelt punkt mellem Spodsbjerg og Kikhavn, et såkaldt sedimenttransportnulpunkt, der flytter sig efter vind- og strømforhold. Her er bølgernes nettotransport af sand gennem et år enten i SV-retning mod Hundested eller i NØ-retning mod Gilleleje som illustreret i Figur 3-4. Der kan forekomme variationer i nettotransportstørrelsen og nulpunktets placering fra år til år, men mønsteret med stigende nettotransport fra nulpunktet vil altid være den samme. Figur 3-4 Den overordnede sandtransport mellem Hundested og Gilleleje, og dermed forbi Kikhavn. Potentiel transport er hvis der ikke var konstruktioner på kysten (grøn) og aktuel transport (gul-grøn) på kysten mellem Hundested og Gilleleje. Den aktuelle transport vest for Gilleleje er ca. 65.000 m 3 /år, [4]. 3.1.3 Hård kystbeskyttelse Denne variation i den langsgående sedimenttransport og kroniske erosion er imidlertid også afhængig af tilgængeligheden til sand fra havbunden, stranden og bagstranden/skrænten/klitterne. 8
Den hidtidige kystbeskyttelsesstrategi langs Nordkysten har i mere end 100 år været baseret på brug af hård kystbeskyttelse såsom skråningsbeskyttelser, bølgebrydere, og høfder. Hård kystbeskyttelse på tværs af kysten eller ude i den vanddækkede del af stranden (såsom bølgebrydere) kan nemlig bremse eller tilbageholde den langsgående sedimenttransport der ellers ville strække sig videre nedstrøms. Herved bliver det lokale kystområde sikret, men sandet mangler tilsvarende nedstrøms (læsideerosion). Hvor der er konstruktioner som indvirker på den kystnære sandtransport som høfder og bølgebrydere, vil der ofte dannes sandaflejring på opstrøms side af konstruktionen og erosion lige nedstrøms konstruktionen. Da bølgernes transportkapacitet vil være uændret og konstruktionerne har fanget sandet, vil det mindre indskud af sand nedstrøms konstruktionerne bevirke at den kroniske erosion vil være forøget herefter nedstrøms. Skråningsbeskyttelser beskytter hovedsaglig skrænter og boliger mod akut erosion, hvilket dog betyder at mindre sand i stormen tilføres kystprofilet. Til forskel fra bølgebrydere og høfder, der fysisk tilbageholder sand i den aktive kystzone, så påvirker skråningsbeskyttelse kun sedimenttransporten ved ikke at give ekstra mængder sand til kysten i storme. Da den langsgående transport er uændret, betyder det, at bølgerne i stedet opsamler sand fra havbunden og forstranden, således at kystprofilet forstejles, stranden kan blive mere smal og sandet kan forsvinde fra stranden, så den bliver mere stenet og derved mistes den naturlige sikkerhed. Den manglende sandmængde langs stranden betyder, at større stormbølger med tiden vil nå længere op på stranden og op til skrænten, hvormed eksisterende beskyttelsesniveau ikke længere er lige så højt og anlægget vil kunne få flere skader under en storm, der er i størrelsesorden af beskyttelsesniveauet for anlægget ved den dimensionsgivende hændelse. Kun tilførsel af sand ved kystfodring kan rette op på dette sandunderskud, der er forekommer langs det meste af Sjællands Nordkyst. For at imødekomme den negative kystudvikling, som denne strategi medfører, er de tre kommuner langs hele Nordkysten ved at udarbejde en integreret kystbeskyttelsesstrategi med udgangspunkt i storstilet kystfodring (blød sikring) til erstatning af den manglende sandtilførsel ved erosion i storme fra især skræntnedbrydning. Dette sandfodringsprojekt Norkystens fremtid - forventes dog ikke gennemført i nærmeste fremtid og har været drøftet gennemført flere gange siden begyndelsen af 1970-erne. I november 2016 blev fremlagt et skiteseprojekt udarbejdet af COWI, NIRAS, DHI og Hasløv & Kjærgaard [5] til politisk behandling og offentliggørelse. Ramboll har sammen med Gottlieb Paludan Architects ifølge en pressemeddelelse fået overdraget opgaven om EU-udbud for udførelse af et kystteknisk myndighedsprojekt inklusive miljøundersøgelser. Gennemførelsen af dette projekt har indflydelse på en langsigtet drifts- og vedligeholdelsesplan til Kikhavn Dige- og Kystsikringslag, selv om projektet først realiseres om 7 9
15 år. For den kortsigtede vedligeholdelses plan kan udførelsen af et samlet kystfodrings-projekt derfor ikke satses på.. 3.2 Kikhavns kystudvikling Ved Kikhavn er der gennem tiderne opført meget kystbeskyttelse i form af hårde konstruktioner. Udover erosionsbeskyttelse som på resten af Nordkysten, er det lavtliggende bagland ved Kikhavn oversvømmelsestruet og dermed er kystbeskyttelsen ikke kun mod erosion, men også mod oversvømmelse, Figur 3-5. Derfor er der opført diger på de dele af kyststrækningen, der ligger under det ønskede sikringsniveau. Derudover er Knuden et forlandsparti af mindre eroderbare materialer, hvor bølgeenergien bliver lokalt fokuseret, så dette kystområde er ekstra udsat for bølgepåvirkning. Figur 3-5 Højdekort over Kikhavn med farveændring for hver meter over dagligt vande. I skitserapporten om Nordkystens fremtid, [5] ses, at den gennemsnitlige kroniske erosion i perioden 1897-2003 for Nordkysten af Sjælland fluktuerer meget mellem erosion og akkumulation, men overordnet er der kronisk erosion, Figur 3-6. Det ses også at der ved Kikhavn i gennemsnit stort set kun har været erosion med ca. 0,2 0,4 m tilbagerykning om året. 10
Figur 3-6 Historisk kystlinjeudvikling (m/år) mellem Hundested og Helsingør i perioden 1897 og 2003. Grøn er kystfremrykning (akkumulation) og rød er kysttilbagerykning (erosion). Figuren viser, at kysten generelt rykker tilbage undtagen ved luvside-aflejring som fx vest for havnene, [5]. Ved sammenligning af historiske kystlinjer ses på Figur 3-7 tydelig erosion omkring Kikhavn og især øst for Knuden fra optegningen af Høje Målebordsblade (slutningen af 1800-tallet) (rød linje) indtil 2006. Der er lokal kystfremrykning i den østlige ende ved bølgebryder 3-6. Så snart Kikhavn fik etableret kystbeskyttelse, ændredes erosionsraten og de hårde konstruktioner har bevirket at kysttilbagerykningen gennemsnitlig over 100 år kun er omkring 10-20 cm/år. Figur 3-7 Kystens tilbagerykning i Kikhavn-området. Rød linje markerer kystlinjens placering på Høje Målebordsblade omkring år 1899, blå linje markerer kystlinjen i år 2006 og flyfoto er fra år 2016. I perioden mellem 2006 (blå linje) til 2016 ses meget lille ændring af kystlinjens placering omkring Kikhavn. Dette skyldes at det meste af den nuværende skråningsbeskyttelse stabiliserer kysten og overordnet har kystbeskyttelsen en stor virkningsgrad på det meste af strækningen. 11
3.3 Lagets dige- og kystbeskyttelseshistorik Kikhavn Dige- og Kystsikringslag blev oprettet efter en Landvæsenskommissionskendelse i 1923 efter stormfloden i 1921 (klasse w3, [6]). Her blev anlagt et ca. 500 m højvandsdige fra Knuden og mod øst. Digets fod blev beskyttet mod erosion ved et pæleværk og pælehøfder på stranden anlagt vinkelret herpå. Senere er udført stenskråningsbeskyttelse udfor Knuden. Denne skråningsbeskyttelse blev renoveret og ført til topkote + 4,0 m i 1977. Erosionsbeskyttelse i form af skråningsbeskyttelser, T-høfder og bølgebrydere er efterfølgende blevet anlagt i perioden 1984-1991 og udbygget indtil 2004. Dette skete efter drøftelse med inspektører fra Kystinspektoratet (nuværende Kystdirektorat) ved de årlige besigtigelser/digesyn. I dag består det samlede kystbeskyttelsesanlæg af: Højvandsdige Stenskråningsbeskyttelser langs hele strækningen Delvise T-høfder, høfder og bølgebrydere Der har gennem tiderne ikke forekommet digebrud. De forefaldende reparationer af skader efter den hydrauliske påvirkning i storme har kunnet holdes indenfor lagets vedligeholdelsesbudgetter. Under stormene Allan og Bodil i 2013 (der af DMI vurderes til en 1.000-års hændelse klasse w4, [6]) skete betydelig skade på erosionsbeskyttelsen og mindre skader på forsiden af højvandsdiget over stenbeskyttelsens topkote. Der forekom ikke digebrud eller kritisk bølgeoverskyl af diget. Erosionsbeskyttelsen blev retableret efter stormene på dele af strækningerne i 2014 og efterfølgende er erosionsbeskyttelse på strækningerne (D, F og G) i 2015-2016 renoveret. Efter den seneste storm Urd (klasse w2) er der konstateret mindre skader på anlægget, se Bilag 1. Disse skader er tilbagevendende skader hvor det har været kutyme at fylde op ved nedgangene til stranden. 4 VURDERING AF EKSISTERENDE KYSTBESKYTTELSE PÅ BAGGRUND AF INSPEKTION 4.1 Styrkeniveau Vurdering af den eksisterende kystbeskyttelses levetid og virkningsgrad foretages for hver delstrækning på baggrund af konklusionerne efter inspektion d. 7/7-2016 fremført i inspektionsrapporten, [2]. I enkelte tilfælde er dette revurderet efter inspektionen d. 10/1-2017 umiddelbart efter stormen Urd (Bilag 1). Vurdering deles op i et afsnit om bølgebrydere og skråningsbeskyttelse/diger. 12
4.1.1 Bølgebrydere Kun 2 af strækningens 22 bølgebrydere (BB7 og BB8 i område E) er vurderet til at have en betydeligt ringe virkningsgrad (på under 2). Dette skyldes bl.a. deres placering ud for Knuden, hvor kystens orientering ændrer sig, hvilket resulterer i, at bølgebryderne ikke kan fastholde sand på bagsiden. Bølgebryderens styrkeniveau er imidlertid ikke påvirket af deres virkningsgrad, da virkningsgrad er et udtryk for, hvor godt det bagvedliggende kystprofil er beskyttet og hvor gode de er til at samle sand bagved dem. Som beskrevet i Afsnit 3.3 er alle 22 bølgebrydere anlagt før stormen Bodil (statistisk set en 1.000 års hændelse) og ser ikke ud til at være kollapset, hvorfor deres styrkeniveau betragtes at være grønt/godt. Ligeledes forventes deres levetid at være høj/tilstrækkelig i forhold til dimensioneringskriterierne anbefalet i dette projekt. Bølgebrydernes funktion er at tage energien ud af bølgerne ved at lade dem bryde og derved miste bølgehøjde/-energi. Hvis bølgerne alle kom rigtigt ind over bølgebryderne, så kunne man sænke sikringsniveauet på den bagvedliggende skråningsbeskyttelse, da bølgeenergien blev nedskaleret, men bølgerne kommer fra en hovedretning med mange bølger fra forkerte retninger, så derved behøver man en bagvedliggende skråningsbeskyttelse, der tager højde for alle bølger. Når man beregner det samlede kystbeskyttelsesanlæg så må man medregne det faktum at bølgeenergi fra de rigtige(/forkerte) retninger vil kunne passere mellem bølgebryderne ind til kysten, så derfor vurderes skråningsbeskyttelsernes og digernes levetid, styrkeniveau og optimale dimensionering uafhængigt af eventuelle foranliggende bølgebrydere. Bølgebryderne behandles ikke videre i denne rapport. 4.1.2 Diger og skråningsbeskyttelse Skråningsbeskyttelsen på strækningerne D, F og G er allerede blevet renoveret med geotekstil, kernefyld samt filter- og dæklag i 2015 og 2016. Anlæggene her vurderes derfor at have et ganske højt og ensartet styrkeniveau. Dengang var grundlaget for deres dimensionering dog en anden end i dette projekt, nemlig at totalrenovere inden for rammerne af de eksisterende tilladelser jf. kystbeskyttelsesloven. På nuværende tidspunkt ønskes dimensionering ud fra en bestemt hændelse (50 års returperiode om 50 år) med forventning om ansøgning til nye tilladelser fra Kystdirektoratet. På disse tre strækninger er forsidehældningen 1:2, kronekoten +3,5 m DVR90 og middelvægten af stenene i dæklaget 1.400 kg på strækning D og F samt 1100 kg på strækning G. For strækning G og F, er et bagvedliggende dige samtidigt retableret eller forstærket. Dette er ikke tilfældet på strækning D, hvor det bagvedliggende terræn er højere end de +3,5 m DVR90. 13
Styrkeniveau for de anlæg som endnu ikke er blevet renoveret (A, B, C, E og H), vil i det følgende blive gennemgået og vurderet på baggrund af konklusionerne fra Inspektionsrapporten, [2]. Delområde A: Skråningsbeskyttelsen er her velgraderet, har relativt høj kronekote (mellem 3,5 m - 4 m DVR90) med en fornuftig hældning særligt i vest. Der er dog et enkelt sted i den østlige del (profil A8) hvor konstruktionens forsidehældning er for stejl (1:1,75). Samlet set blev kystbeskyttelsesanlæggene i delområde A i rapporten af 2015, [1], tildelt et grønt styrkeniveau, da det fundne svage punkt ligger bag en bølgebryder med stor virkningsgrad (BB20) og tombolodannelse. Det bør dog bemærkes at anlægget er uensartet og af ældre dato, hvorfor det formodes at der ikke er indbygget filterlag. Delområde B: Kronekoten for skråningsbeskyttelsen i dette område er ensartet (3,5-4 m DVR90) men det er forsidehældning (1;1,8-1:4,2) og stenstørrelser varierer meget i middelvægt. Til gengæld er der en positiv korrelation med svag hældning hvor der er mindre sten (vest) og stejl forside hvor der er større sten (øst). Mellem BB18 og BB19 er stranden også bekymrende smal. Derudover ligger et rørlagt å udløb uden højvandslukke, hvilket fungerer det som hydraulisk passage for vandindtrængen i baglandet ved ydre vandstand højere end 1,6 m DVR90. Røret fungerer også som en høfde og skaber lokal vandstuvning under stormsituationer med risiko for bagskæring og skade på den bagvedliggende skråningsbeskyttelse og vej/sanddige. Da anlægget er af ældre dato forventes ikke at være underliggende filterlag. Delområde C: Her vurderes skråningsbeskyttelsen at være meget ensartet, stabil, med jævnt stigende kronekote fra vest mod Knuden i øst (3,3-4 m DVR90). Dog er der en åbning i beskyttelsen i form af en bådlanding (Landingen), hvor der må forventes at ske skade ved storme med en kortere returperiode end for den dimensionsgivende hændelse. Under stormen Bodil blev den bagvedliggende sti eroderet og ved inspektionen efter Urd, var det også tydeligt at dels var adgangsvejen ved Landingen eroderet væk og dels var stien bag skråningsbeskyttelsen stedvis eroderet af returvand, hvor der havde været overskyl. Dette er et tydeligt tegn på at kronekoten på skråningsbeskyttelsen er for lav nogle steder. Delområde E: Kun de 90 m midt på denne strækning (E2 - E6) er ikke renoveret efter stormen Bodil, hvorfor kun denne del er beskrevet og vurderet i inspektionsrapporten. Skråningsbeskyttelsen på denne strækning har de største sten i forhold til hele projektstrækningen, men grundet den ændrede kystorientering her, samt læsideeffekten fra 14
Knuden ved vestfra kommende bølgeindfald, er dette også nødvendigt. Kronekoten ligger også særligt højt (4,5 m DVR90) i dette område. Forsidehældningen er relativt stejl (1:2) set i lyset af de store dæksten. Derfor er der stor risiko for kollaps af skråningsbeskyttelsen ved flytning af blot enkelte dæksten. Diget bag skråningsbeskyttelsen er også meget højt og samtidigt smalt, hvilket i kombination med risikoen for kollaps af skråningsbeskyttelsen vil kunne resultere i frontalt digebrud ved erosion og ved bølgeoverskyl. Muligvis er digets bagsidehældning kollapset, men det vides ikke. Delområde H: Skråningsbeskyttelsen er relativt stærk i den vestlige del med sten-topkote over 3,5 m DVR90 og ensartet middelstenvægt. I den østlige del ved H11 og H12 samt H13 er stenstørrelsen relativt lille. Hældningen vurderes at være fornuftig på hele strækningen (1:2,3 1:4. Det forventes at være en del vedligehold af nedkørselsrampen, som bør repareres for skaderne efter Urd. 4.1.3 Opsummering Ud fra ovenstående beskrivelser er i Tabel 4-1 angivet vurderede styrkeniveauer for hver delstrækning i det samlede kystbeskyttelsesanlæg under Kikhavn Dige- og Kystsikringslag. Tabel 4-1 Vurdering af digernes og skråningsbeskyttelserne og styrkeniveau for de forskellige delområder på baggrund af inspektionsrapporten fra 2016, [2]. Farvetildeling må ses i lyset af kategoriseringen i 2015 rapporten, [1], hvor grøn betyder højt/tilstrækkeligt styrkeniveau, gul betyder mangelfuldt og rød betyder kritisk/lavt styrkeniveau. Delstrækning A B C Styrkeniveau Grøn (-Gul) Gul Gul D Se Afsnit 7 E Gul (-Rød) F Se Afsnit 7 G Se Afsnit 7 H Gul (-Rød) Styrkeniveauet på strækning A, B og C vurderet meget varierende om end i den bedre ende (kun gul i Tabel 4-1). Anlægget fremstår meget uensartet med tydelige tegn på mange mindre reparationer og svage punkter af forskellig art. 15
I område E og H vurderes ligefrem at være fare for kollaps eller brud på skråningsbeskyttelsen med mulighed for digebrud og oversvømmelse af bagvedliggende arealer. 5 DIMENSIONERINGSFORUDSÆTNINGER I dette afsnit opsummeres dimensioneringsforudsætninger og -parametre til beregning af det optimale samlede kystbeskyttelsesanlæg ift. den dimensionsgivende stormhændelse. Til dette er udvalgt tre kystprofiler og tilhørende snit, der tilsammen vurderes at repræsentere den del af projektstrækningen hvor anlæggene endnu ikke er blevet renoverede, Figur 1-1: Tværsnit B11 repræsenterer delstrækning A, B, C. Tværsnit E5 repræsenterer delstrækning E: Dige mellem E0 til E4, og skråningsbeskyttelse mellem de allerede renoverede skråningsbeskyttelser i område D og F. Tværsnit H4 repræsenterer delstrækning H: Dige ca. mellem H10-H11 til H14, og skråningsbeskyttelse ca. mellem H2-H3 til H14. Udvælgelsen er baseret på bl.a. kystlinjeorientering samt bathymetri og dermed eksponering for bølgeklima. Ved disse tre lokaliteter forekommer ekstrembølger. Det første profil (B11) er beliggende SV for Knuden ud for det digebeskyttede lavtliggende område mellem B9 B13. Det andet profil (E5) ligger i det digebeskyttede erosionsområde i delområde E; mens det tredje (H4) ligger ud for det lave digebeskyttede område i delområde H. I Afsnit 7.1.2 vurderes de allerede renoverede anlæg på strækning D, F og G ift. de fundne dimensioneringskrav. 5.1 Dimensioneringskriterier Til bestemmelse af ønskede styrke for marine konstruktioner bestemmes først en minimums levetid for konstruktionerne. Dernæst fastsættes en storm og vandstandshændelse med en vis statistisk returperiode som konstruktionen skal kunne modstå. Kikhavn Dige- og Kystsikringslag ønsker på sigt et sikringsniveau, der svarer til en 50 års stormhændelse for diger med en levetid på 100 år samt for skråningsbeskyttelse og bølgebrydere med en levetid på 50 år. Det skal dog bemærkes, at der i løbet af konstruktionens levetid kan forekomme hændelser med en statistisk højere returperiode. Sandsynligheden for at dette sker, er vist i Tabel 5-1. Her ses, at der er 64 % risiko for at en storm med højere returperiode end 50 år forekommer inden for bølgebrydernes og skråningsbeskyttelsernes levetid på, i dette projekt, 50 år. 16
Tabel 5-1 Beregnet risiko i % for skader på stenkastningskonstruktioner ud fra udvalgte levetider og returperioder, [7]. Dimensioneringsforudsætninger for dette projekt såvel som sandsynligheden for overskridelse inden for den kort og langsigtede periode (ca. 1-5 år) for hvilken der skal udvikles drifts- og vedligeholdelsesplan, er markeret med rød. Levetid i år Returperiode i år 5 10 30 50 100 500 1 20 10 3 2 1 0 5 67 41 16 10 5 1 10 89 65 29 18 10 2 30 100 96 64 45 26 6 50 100 99 82 64 39 10 100 100 100 97 87 63 18 200 100 100 100 98 87 33 500 100 100 100 100 99 63 Det er tillige vigtigt at tage højde for klimaforandringer f.eks. i form af havvandspejlsstigning, således at der tages højde for at en 50 års hændelse i 2016 svarer til en hyppigere hændelse i år 2066. 5.2 Dimensioneringsparametre 5.2.1 Vandstand på dybt vand Den dimensionsgivende vandstand på dybt vand findes ud fra beregning af ekstreme højvandstandsstatistikker, eustatisk havvandspejlsstigning som resultat af klimaforandringer samt den isostatiske landhævning. I Bilag 2 findes en grundig gennemgang af disse beregninger. Opsummering og den endelige resulterende vandstand på dybt vand på +195 cm DVR90 for en højvandstandshændelse med en returperiode på 50 år om 50 år (i 2067) på dybt vand ud for Kikhavn er vist i Tabel 5-2. Tabel 5-2 Opsummering og beregning af den dimensionsgivende vandstand på dybt vand for en ekstrem højvandstandshændelse med en returperiode på 50 år om 50 år (i år 2067). 50 års returperiode i år 2067 [cm] Ekstremvandstand [ cm DVR90] + 172 Eustatisk havvandspejlsstigning [cm] + 33,1 Isostatisk landhævning [cm] - 10,8 Dimensionsgivende vandstand på dybt vand [cm DVR90] + 194,3 + 195 cm 1) 1) I videre beregning rundes dette resultat op til +195 cm. 17
5.2.2 Bølge på dybt vand Bølgehøjder og -periode for en ekstremhændelse med returperiode på 50 år er af NIRAS modelleret for Kikhavn ved brug af en regional bølgemodel (MIKE21 SW), som dækker Kattegat og Skagerrak. Dette giver en middel bølgehøjde på dybt vand (H m0) på dybt vand på 3,16 m med tilhørende bølgeperiode på 7,8 s. 5.2.3 Dimensionsgivende bølger og vandstand på lavt vand Den dimensionsgivende bølge på dybt vand er med brug af LITPACK og informationer om de tre repræsentative kystprofiler propageret ind til kysten, hvormed den maksimale ekstremvandstand som resultat af bølgestuvning/-setup samt bølgehøjden på lavt vand er fundet. Efter sædvanlig praksis er disse parametre bestemt en halv brydendebølgelængde (L b) foran konstruktionens fod. Gennemgang af beregningerne findes i Bilag 2 og en opsummering for den dimensionsgivende hændelse med returperiode på 50 år om 50 år er vist i Tabel 5-3. Tabel 5-3 Opsummering af dimensionsgivende bølger og beregning af dimensionsgivende vandstande for en ekstrem højvandstandshændelse med en returperiode på 50 år om 50 år (i år 2067) for de tre repræsentative delstrækninger (B, E og H). Delstrækning B E H Dimensionsgivende vandstand på dybt vand uden bølgesetup, [m DVR90] Dimensionsgivende bølgehøjde på dybt vand, H m0 [m] Dimensionsgivende bølgehøjde på lavt vand ½L b foran konstruktionsfoden, H m0 [m] Dimensionsgivende vandstand på lavt vand (½L b foran konstruktionsfoden), WL [m DVR90] Profilkote ½L b foran konstruktionsfoden [m DVR90] 1,95 1,95 1,95 3,16 3,16 3,16 1,39 1,39 1,15 +2,06 +2,03 +2,07-0,11-0,16 +0,67 5.2.4 Overskylskriterie Som bølge-overskylskriterie anvendes værdierne fra Rock Manual med maksimalt 2 l/s/m overskyl, [9], for et dige med velholdt græs på kronen og på den landværts side. Forside og krone af en skråningsbeskyttelse ville kunne modstå større overskyl, men det bagvedliggende dige er mere sårbar. 6 OPTIMALT DIGE OG SKRÅNINGSBESKYTTELSE På baggrund af dimensioneringskriterier - afsnit 5 - er den optimale skråningsbeskyttelse dimensioneret for de tre udvalgte repræsentative profiler. En grundigere gennemgang af dette findes i Bilag 3. 18
6.1 Dimensionering Dimensionerne for selve konstruktionen er baseret på bathymetri, bølge- og vandstandsforhold ½L b foran konstruktionens fod (Bilag 2) samt Van der Meers metode for fladvandsbølger og skadesniveau på 2. For alle tre designforslag gælder at konstruktionens forsidehældning er 1:2 og at dæklaget udføres med to lag sten med underliggende filterlag oven på en relativt impermeabel geotekstil, der sikrer, at der ikke sker udvaskning af finere materiale fra underliggende lag. Det antages, at der anvendes delvist runde sten (søsten). Tykkelsen af de enkelte lag i konstruktionen er baseret på den nominelle diameter, D N50,. Den teoretiske tykkelse af laget er 2*D N50. Filterlaget bør som minimum være 0,3 m tykt eller to gange filterstenenes middeldiameter (2*D n50,f). Generelt anbefales det at etablere en tå af filtermateriale. Det er ikke meningen at denne tå skal blotlægges, men vil i tilfælde af ekstra meget erosion, under ekstremhændelser, beskytte konstruktionen imod underminering. Konstruktionens forsidehældning på 1:2 er sædvanligvis økonomisk optimalt og begrænser konstruktionens horisontale udstrækning, hvilket er årsagen til anvendelse af denne hældning på 1:2. Kystteknisk set er fladere hældning at foretrække ift. bølgeopskyl. Med en fladere hældning bliver størrelsen af dæksten lidt mindre. 6.1.1 Tværsnit B11 Repræsentativ for delstrækning A, B og C Den resulterende middelstenstørrelse og -vægt til den optimale konstruktion i tværsnit B11, som repræsenterer hele skråningsbeskyttelsen langs delstrækning A, B og C, er vist i Tabel 6-1. Tabel 6-1 Middelstenstørrelse (D n50) og -vægt (M 50) for en skråningsbeskyttelse optimalt dimensioneret for en storm med 50 års returperiode om 50 år ved Kikhavn Dige- og Kystsikringslags delstrækning A-C. Delstrækning A, B og C D n50 [m] M 50 [kg] Dæksten 0,85 1.600 Filtersten 0,42 200 Den optimale kronekote på strækning A, B og C er estimeret at være 4,5 m DVR90. Den resulterende optimalt dimensionerede skråningsbeskyttelse er vist i Figur 6-1, hvor det eksisterende terræn indikerer den eksisterende skråningsbeskyttelse. 19
Figur 6-1 Optimalt tværsnit for strækning A, B, og C ift. den dimensionsgivende hændelse og det eksisterende terræn ved profil B11. Det bemærkes, at der i den eksisterende skråningsbeskyttelse formegentlig kun er 1 lag dæksten. 6.1.2 Tværsnit E5 Repræsentativ for delstrækning E Den resulterende middelstenstørrelse og -vægt til den optimale konstruktion i tværsnit E5, som repræsenterer hele skråningsbeskyttelsen langs delstrækning E, er vist i Tabel 6-2. Tabel 6-2 Middelstenstørrelse (D n50), og-vægt (M 50) for en skråningsbeskyttelse optimalt dimensioneret for en storm med 50 års returperiode om 50 år ved Kikhavn Dige- og Kystsikringslags delstrækning E. Delstrækning E D n50 [m] M 50 [kg] Dæksten 0,85 1.600 Filtersten 0,42 200 Ud fra det valgte overskylskriterie på maksimalt 2 l/s/m er den optimale kronekote fundet til 4,5 m DVR90. Dog er den eksisterende kronekote på denne strækning allerede som minimum på 4,5 m. Den resulterende optimalt dimensionerede skråningsbeskyttelse er vist i Figur 6-2, hvor det eksisterende terræn indikerer den eksisterende skråningsbeskyttelse. På figuren er også vist et forslag for udvidelse af diget bag skråningsbeskyttelsen. Som beskrevet i Afsnit 4 er det eksisterende dige meget smalt. Det optimale ville derfor være at udbygge diget med en bagsidehældning på 1:3. 20
Figur 6-2 Optimalt tværsnit for strækning E ift. den dimensionsgivende hændelse og det eksisterende terræn ved profil E5. Det bemærkes, at der i den eksisterende skråningsbeskyttelse formegentlig kun er 1 lag dæksten. 6.1.3 Tværsnit H4 Repræsentativ for delstrækning H Den resulterende middelstenstørrelse og -vægt til den optimale konstruktion i tværsnit H4, som repræsenterer hele skråningsbeskyttelsen langs delstrækning H, er vist i Tabel 6-3. Tabel 6-3 Middelstenstørrelse (D n50) og -vægt (M 50) for en skråningsbeskyttelse optimalt dimensioneret for en storm med 50 års returperiode om 50 år ved Kikhavn Dige- og Kystsikringslags delstrækning H. Delstrækning H D n50 [m] M 50 [kg] Dæksten 0,72 1.100 Filtersten 0,36 130 Ud fra det valgte overskylskriterie på maksimalt 2 l/s/m er den optimale kronekote fundet til 3,5 m DVR90. Dog er den eksisterende kronekote på denne strækning allerede som minimum på 3,5 m. Den resulterende optimalt dimensionerede skråningsbeskyttelse er vist i Figur 6-3, hvor det eksisterende terræn indikerer den eksisterende skråningsbeskyttelse. På figuren er også vist et forslag for udvidelse af diget bag skråningsbeskyttelsen. Som beskrevet i Afsnit 4 er det eksisterende dige meget smalt. Det optimale ville derfor være at udbygge diget med en bagsidehældning på 1:3, ligesom anbefalet for diget på strækning E. 21
Figur 6-3 Optimalt tværsnit for strækning H ift. den dimensionsgivende hændelse og det eksisterende terræn ved profil H4. Det bemærkes, at der i den eksisterende skråningsbeskyttelse formegentlig kun er 1 lag dæksten. 6.2 Opgradering til optimal dimensionering I det følgende præsenteres mængder og budgetoverslag for opgradering af de eksisterende anlæg til det optimale design baseret på dimensioneringskriterierne. Opgraderingen indebærer en komplet nedtagning af den eksisterende skråningsbeskyttelse før opbygning af den nye. De eksisterende dæksten kan dog i noget omfang indgå som genbrugssten. Det vurderes, at de nuværende konstruktioner er 1 lags konstruktioner på størstedelen af strækningen. Der vil være en del sten som ikke kan genbruges pga. deres størrelse. Derfor forventes det ikke, at mere end 50 % af den samlede mængde kan komme fra genbrug af sten i den eksisterende skråningsbeskyttelse. På baggrund af besigtigelsen foretaget den 10/1-2017 vurderes der på den nuværende strækning at være en blanding af sprængsten over delvist runde sten til meget runde sten. Det anbefales ved genbrug af materialer fra eksisterende konstruktioner at indbygge bedst mulige sten i det nederste lag dæksten for at opnå størst mulig stabilitet. Ud fra overslagsmæssige enhedspriser, præsenteret i det følgende, listes overslagsbudget og anlægspriser i de følgende afsnit for hver delstrækning. Strækningerne er inddelt således at konstruktionen ikke ændrer orientering langs kysten på hver strækning og i det følgende tages højde ikke, kun for et enkelt snit, men for hele konstruktionen. I beregningen af den samlede pris pr. anlæg er medtaget mobilisering på 10 % af materialeudgifterne, 10 % af entreprenørudgifterne som honorar til konsulentydelse og 15 % usikkerhed på summen af entreprenør- og konsulentudgifterne. 6.2.1 Enhedspriser Anlægspriserne er vurderet på baggrund af de priser som NIRAS senest har kendskab til fra lignende projekter. Dette betyder også at prisen skal afspejle anlægsomkostningerne selv om der er kendte udsving i enhedspriserne styret af efterspørgsel og udbud på kontraheringstidspunktet. 22
6.2.2 Opgradering på strækning A, B og C Længden af konstruktionen henover delstrækning A, B og C er omtrentligt 600 m. I Tabel 6-4 ses hvad en opgradering af den eksisterende skråningsbeskyttelse til den optimale konstruktion vil kræve af mængder per meter og hvad udførelsen overslagsmæssigt vil koste for hele strækningen. Tabel 6-4 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det optimale design på strækning A, B og C. Delstrækning A, B og C m 3 /m kr Dæksten (nye) 7,6 Dæksten (genbrug) 7,6 Filtersten 7,3 Geotekstil 15,7 [m 2 /m] Materialeudgifter 7.700.000 Mobilisering 800.000 Entreprenørudgifter 8.500.000 Konsulent og uforudsete 2.300.000 Total inkl. moms 13.500.000 Anlægsbudgettet svarer til udgift på kr. 22.500 pr. m. 6.2.3 Opgradering på strækning E På strækning E, skal skråningsbeskyttelsen kun opgraderes over en ca. 90 m lang strækning mellem de nyligt renoverede skråningsbeskyttelser i område D og F. Derudover anbefales det at forstærke det bagvedliggende dige mellem profil E0 og E4, hvilket svarer til en strækning på ca. 70 m. I Tabel 6-5 ses hvad denne opgradering af den eksisterende konstruktion til den optimale konstruktion vil kræve af mængder per meter og hvad udførelsen oveslagsmæssigt vil koste for hele strækningen. Tabel 6-5 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det optimale design på strækning E. Delstrækning E m 3 /m kr Dæksten (nye) 9,5 Dæksten (genbrug) 9,5 23
Filtersten 8,7 Geotekstil 18,4 [m 2 /m] Digemateriale 13,0 Materialeudgifter 1.700.000 Mobilisering 200.000 Entreprenørudgifter 1.900.000 Konsulent og uforudsete 500.000 Total inkl. moms 3.000.000 Anlægsbudgettet svarer til udgift på kr. 25.000 pr. m. 6.2.4 Opgradering på strækning H På strækning H, skal skråningsbeskyttelsen opgraderes fra ca. profil H2 til H14 (slutningen af strækningen), hvilket svarer til en længde på ca. 200 m. Derudover anbefales det at forstærke det bagvedliggende dige omtrentligt mellem profil H10 og H14, hvilket svarer til en strækning på ca. 130 m. I Tabel 6-6 ses hvad en opgradering af den eksisterende konstruktion til den optimale konstruktion vil kræve af mængder per meter og hvad udførelsen overslagsmæssigt vil koste for hele strækningen. Tabel 6-6 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det optimale design på strækning H. Delstrækning H m 3 /m kr Dæksten (nye) 4,6 Dæksten (genbrug) 4,6 Filtersten 4,1 Geotekstil 12,6 [m 2 /m] Dige materiale 10,9 Materialeudgifter 2.000.000 Mobilisering 200.000 Entreprenørudgifter 2.200.000 24
Konsulent og uforudsete 600.000 Total inkl. moms 3.500.000 Anlægsbudgettet svarer til udgift på kr. 17.500 pr. m. 6.2.5 Total anlægsomkostning ved opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse Det totale anlægsbudget for opgradering af skråningsbeskyttelse til det optimale beskyttelsesniveau på strækning A, B, C, E og H er således estimeret Kr. 20.000.000 inkl. moms. For denne anlægsudgift vil der være konstrueret et anlæg som vil kunne modstå en 50 års hændelse for kombineret bølge og vandstand indtil år 2067 og anlæggene vil være opbygget efter nutidens anbefalinger. 7 MANGLENDE STYRKE AF EKSISTERENDE ANLÆG I det følgende afsnit vurderes de eksisterende konstruktioner i forhold til de beregnede optimale konstruktioner beskrevet ovenfor. Sammenligningen sker primært på baggrund af stenstørrelser i dæklaget, kronekoter samt anlæggenes forsidehældning -Afsnit 4-. 7.1 Manglende styrke for eksisterende anlæg Den manglende styrke for de eksisterende anlæg for hver delstrækning er vurderet ud fra forskelle mellem den optimale og den eksisterende konstruktion ift. stenstørrelser i dæklaget, kronekoten, forsidehældning og det resulterende overskyl med resultaterne vist i Tabel 7-2 (Bilag 2). De mest kritiske værdier på strækningerne er anvendt, da en skråningsbeskyttelse ikke er stærkere end det svageste punkt. Til vurdering af overskyl og manglende styrke på de renoverede strækninger D og F er de dimensionsgivende parametre for strækning E anvendt, da dette menes at være det mest repræsentative og konservative tværsnit af de tre tværsnit for hvilke bølger er modelleret (B, E og H). Tilsvarende er dimensionsgivende parametre for strækning H anvendt til vurdering af overskyl og manglende styrke på den renoverede beskyttelse på strækning G. Bathymetrien ½L b foran konstruktionsfoden er anvendt ud fra den angivne kote på anlægstegningerne for D, F og G samt hældningen umiddelbart foran konstruktionerne i profil E og H, henholdsvis. De resulterende koter er vist i Tabel 7-1. Tabel 7-1 Resulterende bathymetriske koter ift. skråningsbeskyttelsens fod på de renoverede strækninger, D, F og G. Til strækning D og F er hældningen umiddelbart foran konstruktionen på strækning E. Tilsvarende er hældningen fra strækning H anvendt til koteberegning for strækning G. Delstrækning D F G Kote over konstruktionsfoden [m DVR90] 0 1,3 1,25 25
Kote ½L b foran konstruktionsfoden [m DVR90] -1,38 0,27 0,67 Strækningerne A, B og C vurderes endnu samlet da de overordnede dimensionsgivende påvirkninger er meget tæt på at være de samme og anlægget fremstår som værende ét. I efterfølgende afsnit (Afsnit 8) skelnes dog mellem de tre strækninger. Tabel 7-2 Oversigt over dimensioner af eksisterende kystbeskyttelse for hver delstrækning samt forskellen op til det optimale sikringsniveau. Indsatte værdier er for de mest kritiske punkter på strækningerne. Værdier for eksisterende anlæg er fundet ud fra Inspektionsrapporten af 2016, [2], og principskitser i (Bilag 2). Positive resultater indikerer manglende dækstensvægt eller højde på kronen og omvendt for negative værdier. Delstrækning A, B og C D E F G H Vægt for eksisterende sten, M 50, i dæklaget, [kg] 900 1.400 (sprængsten 2 ) 1.600 1.400 (sprængsten) 1100 900 Stejleste eksisterende hældning [1:X] Laveste eksisterende kronekote, [m DVR90] Overskyl ved eksisterende, [l/s/m] 1,75 2 2 2 2 2 3,3 3,5 4,5 3,5 3,5 3,5 41 24 1 11 1 1 Manglende dækstensvægt (optimal-eksist.), [kg] +700-600 OK 0,0 OK -600 OK 0,0 OK +200 Manglende kronehøjde (optimal-eksist.), [m] +1,2 +0,6-0,0 OK +0,6-0,0 OK -0,0 Ud fra ovenstående kvantitative vurdering og anvendelse af det valgte overskylskriterie på maksimalt 2 l/s/m ses det, at flere af strækningerne (A, B,C, D, F og H) ikke er modstandsdygtige ift. den dimensionsgivende hændelse. 7.1.1 Ikke renoverede strækninger A, B, C, E og H. Strækning A, B og C På strækning A-C er der behov for optimering omend det vides, ud fra beskrivelsen i Afsnit 4, at svaghederne er punktvise. Enkelte steder mangler mere end en meter for at kronekoten når op på den optimale kote på +4.5 m og tilsvarende at vægten for dækstenene nogle steder i gennemsnit vejer ca. 700 kg for lidt. Den forventede levetid inden erosion af lokale svaghedszoner overstiger 5-10% retableringsomkostninger med 2 De anvendte sten ved renovering af strækning D og F er sprængsten grundet mangel på søsten. 26
returtid på 50 år i middeltid er 30 år, da der er 45% sandsynlighed for at en storm over designhændelsen vil optræde. Strækning E Kronekoten på delstrækning E er tilstrækkeligt høj til at modstå den dimensionsgivende storm. Stenstørrelserne er i den eksisterende beskyttelse er vurderet tilstrækkeligt store. Det bemærkes at de vurderede værdier er de mest kritiske på strækningen. Hvad tabellen dog ikke viser er det stejle profil foran skråningsbeskyttelsen og de relativt virkningsløse foranliggende bølgebrydere med stor afstand imellem. Netop af den årsag har anlægget her allerede den ønskede stenstørrelse og kronekote. Hvis man vælger ikke at gøre opgradere beskyttelsen på denne strækning, vil havbunden foran konstruktionen med stor sandsynlighed erodere, profilet blive meget stejlere og bølgepåvirkningen stige (Afsnit 3). Netop denne problematik er fint illustreret i Figur 7-1 til Figur 7-3, [5], og minder meget om situationen ved det anvendte profil på delstrækning E (eksisterende strand i kote +1,0m). Figur 7-1 Potentiel kronisk og akut erosion af stranden umiddelbart foran eksisterende skråningsbeskyttelse i kote +1,0 m samt 20 m foran i år 2016, 2044 og 2066 for en storm med returperiode på 50 år ved nordkysten af Sjælland, [5]. Forskellen mellem kurverne i både Figur 7-2 og Figur 7-3 illustrerer forskellen i nødvendig stenstørrelse og kronekote hvis profilet foran konstruktionen eroderes bort. I forhold til stenstørrelse vil en meters forskel i bathymetrien om 50 år betyde et behov for ca. 600 kg tungere sten. 27
Figur 7-2 Udvikling af nødvendig størrelse af dæksten for skråningsbeskyttelse med nuværende strand op til kote +0,0m og +1,0m DVR90 foran skråningsbeskyttelsen i år 2016, 2041 og 2066 samt effekt af forventet havspejlsstigning og en storm med en returperiode på 50 år. Ligeledes vil en meters erosion foran konstruktionen betyde en forhøjelse af kronekoten med ca. 30 cm. Figur 7-3 Udvikling af nødvendig højde af skråningsbeskyttelse med nuværende strand op til kote +0,0 m og 1,0 m DVR90 foran skråningsbeskyttelsen i år 2016, 2044 og 2066 samt effekt af forventet havspejlsstigning og en storm med en returperiode på 50 år. Denne problematik gør sig sådan set gældende for alle delstrækninger og skråningsbeskyttelser. For strækning E, hvor stranden er smal og profilet er stejlt, er eventuel erosion foran beskyttelsen særligt kritisk. Et resulterende skred ved foden af blot et par enkelte sten vil, grundet de store sten og forsidehældning, betyde kollaps af hele konstruktionen. Den kombinerede risiko for kollaps af stejlt anlagte store dæksten i et lag på udsat erosionskyst med lokal læsideerosion og stejl/smal kronekrone giver en relativt lille statistisk levetid på omkring 10-20 år for 50 års returperiode, hvor sandsynligheden for erosion/brud over det accepterede skadesniveauet. 28
Strækning H Efter stormen Urd blev stenene på denne strækning blotlagt, jf. Bilag 1 og det blev her tydeligt at stenene har en relativt god størrelse og vertikal udstrækning, omend ca. 200 kg for små ift. den dimensionsgivende størrelse. Af Tabel 7-2 ses også at den eksisterende kronekote på +3,7 m er rigeligt høj. De erosionsskår og skader der opstod under stormen Urd giver dog grund til bekymring, da beskyttelsen og det bagvedliggende dige er vurderet at være meget smalt. 7.1.2 Renoverede strækninger D, F og G Skråningsbeskyttelsen langs strækning D, F og G er renoveret med baggrund i uændret kronekote og horisontal udstrækning frem for at dimensionere efter en bestemt hændelse. Dette har også resulteret i at dæklaget på hver konstruktion ikke er udført med to lag sten i samme tykkelse, hvilket vil være det optimale anbefalede design. På strækning D og F er denne problematik mindre, da stenene er meget større end nødvendigt både ud fra tidligere målsætning og ud fra nærværende målsætning med den dimensionsgivende storm som kriterie. Grundet mangel på søsten blev i stedet benyttet sprængsten, som er mere kantede og låser bedre mellem hinanden end søsten gør. Derfor benyttes sædvanligvis mindre stenstørrelse og vægt ved anvendelse af sprængsten frem for søsten. På strækning D og F er dog anvendt sprængsten i den anbefalede størrelse for runde sten. Kronekoten på delstrækning D og F mangler dog ca. 0,6 m i højden for at have en tilstrækkelig høj kronekote, Tabel 7-2. Den forventede teoretiske levetid for de renoverede strækninger for en 50 års returperiode mindst 50 år, hvor sandsynligheden for en designhændelse er 64%. Problematikken i forhold til forstejling af profilet foran konstruktionen er også gældende på strækning D, hvor konstruktionsfoden allerede ligger under kote +0,0 m DVR90. Strækning G minder meget om strækning H, hvor det anbefales at udbygge det bagvedliggende dige. Dette er allerede udført for strækning G, hvor stenene og kronekoten er tilstrækkelig til den dimensionsgivende storm. Den forventede teoretiske levetid for den renoverede G-strækning for en 50 års returperiode er derfor mindst 50 år, hvor sandsynligheden for en designhændelse er 64%. 7.1.3 Opsummering af eksisterende anlæg ift. dimensionsgivende hændelse Alt i alt vurderes kun skråningsbeskyttelsen på strækning G, F og D sådan nogenlunde at kunne modstå den dimensionsgivende storm om 50 år. Det vurderes at konstruktionerne på strækning D og E (og muligvis F) med tiden risikerer at kollapse som resultat af erosion i profilet foran konstruktionen, hvis intet sand tilføres. Dertil menes den eksisterende skråningsbeskyttelse på strækning E og H at være for smal, mens topkoten af beskyttelsen til gengæld er tilstrækkelig. Kun skråningsbeskyttelsen på strækning D, E og F vurderes at have tilstrækkeligt store sten til at leve op til dimensioneringen baseret på den dimensionsgivende hændelse. Kronekoten 29
på de nyligt renoverede strækninger D og F, samt anlægget på strækning A-C, vurderes at være for lave (Bilag 1-3, [2]). Det må også bemærkes at ingen af konstruktionerne har to lag dæksten af samme størrelse, hvilket ellers altid er at anbefale. 8 ANBEFALEDE TILTAG På baggrund af vurderingen af manglende styrke af den eksisterende skråningsbeskyttelse -i Afsnit 7 - vurderes det ikke nødvendigt at nedbryde eksisterende anlæg for at vælge omkring halvdelen af eksisterende dæksten ud og derefter opføre et nyt skråningsbeskyttelsesanlæg, hvor det gamle lå. Man kan nøjes med at opgradere de eksisterende ikke-renoverede skråningsbeskyttelser til det optimale design. For at reducere anlægsomkostninger kan et sikringsniveau tilnærmelsesvist tilsvarende det optimale niveau på nogle strækninger opnås ved blot at udføre et ekstra lag dæksten med den rette stenstørrelse. Udførelsen af dette skal være således at anlægget samlet set fremstår ensartet. På strækning B og en mindre del af H vil det være nødvendigt at totalrenovere dækstenslaget, og på strækning E vil det være nødvendigt at totalrenovere hele anlægget. Derudover ville opgraderingen af de tidligere foreslåede diger langs dele af delstrækningerne E og H stadig anbefales udført som for det optimale design. Dette vil være langt mindre omkostningsfuldt end opgradering til det optimale design. På de nyligt renoverede strækninger D og F vil det med tiden være nok at øge kronekoten ved at tilføje en stor ekstra dæksten på den brede kronetop for at tilpasse konstruktionen til det stigende havvandsspejl som om 50 år vil være steget med ca. 33 cm. Det er dog vigtigt at bemærke at problematikken omkring erosion af profilet under kote +0,0 m DVR90 på delstrækning D og E ikke løses ved implementering af overliggende dækstenslag. Dette problem kan kun løses ved enten at tilføre sand til profilet (Afsnit 3) eller ved at optimere bølgebryderne ud for strækning D og E. Fastholdelse af sand omkring fremspringet ved Knuden er dog ikke en nem opgave, yderligere besværliggjort af det generelle sandunderskud i området. Dertil kommer at Kikhavn Dige- og Kystsikringslag måske helst ser en løsning uden sandfodring. Dette vil yderligere blive diskuteret i Afsnit 10. 8.1 Udgiftsoverslag og anlægsbudget for anbefalede langsigtet plan I det følgende præsenteres mængder og budgetoverslag for de anbefalede opgraderinger af de eksisterende anlæg på hver delstrækning. En generel skematisering af hvorledes sådan et ekstra lag dæksten bør placeres er vist i Figur 1-1. 30
Figur 8-1 Det anbefalede løsningsforslag til opgradering af den eksisterende skråningsbeskyttelse ved implementering af et overliggende dækstenslag (rød). I tilfælde hvor der anbefales at ligge et ekstra lag sten oven på det eksisterende dæklag, er det kun nødvendigt at indkøbe sten til 50 % af dæklagsvolumenet, svarende til det ene ekstra lag. I tilfælde hvor enten dæklaget eller hele anlægget skal totalrenoveres er det vurderet, for hver strækning, hvor mange af stenene fra den eksisterende skråning der forventes at kunne genbruges. Enhedspriser samt udgifter til mobilisering, konsulentydelse og uforudsete er som beskrevet i Afsnit 6.2.1. 8.1.1 Anbefalet forslag til strækning A På baggrund af vurderingen af strækning A i Afsnit 4 og Inspektionsrapporten, [2], anbefales det her kun at tilføje et ekstra lag dæksten med en hældning 1:2,5 oven på det eksisterende. Denne omtrentlige anlægshældning er allerede på det meste af strækningen og derudover ligger anlægget relativt tilbagetrukket. Det største problem her er, at man ikke ved om der eksisterer den korrekte lagstruktur inde i konstruktionen. Ved tilførsel af det ekstra lag dæksten anbefales det at øge kronekoten til ca. +4,1 m DVR90 og at anlægget fremstå ensartet med strækning B og C. En kronekote på +4,5 m DVR90 er ikke nødvendigt før havvandsspejlet er steget betydeligt. Derfor kunne kronekoten yderligere øges på et senere tidspunkt samtidig med klimatilpasningen nævnt for delstrækning D og F. Dette tiltag kræver dog, at man i første omgang sikrer en tilstrækkelig bred krone. Anlægsomkostningerne for opgradering af delstrækning A til en kronekote på +4,1 m DVR90 er vist i Tabel 8-1. Tabel 8-1 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det anbefalede alternative design på strækning A. Delstrækning A m 3 /m kr Dæksten (nye) 7,3 Materialeudgifter 1.100.000 31
Mobilisering 100.000 Entreprenørudgifter 1.200.000 Konsulent og uforudsete 300.000 Total inkl. moms 1.900.000 8.1.2 Anbefalet forslag til strækning B Som det ses af vurderingen i Afsnit 4 og Inspektionsrapporten, [2], er beskyttelsen på denne strækning samt tværsnit C1 meget uensartet og præget af lapninger. Det anbefales derfor at totalrenovere hele dæklaget på denne strækning med en forsidehældning på 1:2,5 og på en sådan måde, at det fremstår ensartet med strækning A og C. Det forventes for denne strækning at være nødvendigt at indkøbe 60 % af stenene til det samlede dækstenslag (Tabel 7-2). Muligvis kan denne totalrenovering undgås på enkelte dele af strækning B (B1-B5, B12- B1) og her måske nøjes med et ekstra dæklag. For at vurdere dette er det dog nødvendigt at undersøge konstruktionens indre struktur punktvist, hvilket må ligge i en evt. hovedprojekteringsfase. Kronekoten kunne evt. hæves til kun +4,1 m DVR90 og senere opgraderes fuldstændigt som beskrevet for delstrækning A. Igen må bemærkes, at dette tiltag kræver, at man i første omgang sikrer en tilstrækkelig bred krone. I denne beregning er medtaget tværsnit C1, da det minder mere om tilstanden på strækning B end på strækning C. Anlægsomkostningerne for totalrenovering af dæklaget til kronekote +4,1 m DVR90 er vist i Tabel 8-2. Tabel 8-2 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det anbefalede alternative design på strækning B. Delstrækning B m 3 /m kr Dæksten (nye) 8,7 Dæksten (genbrug) 5,8 Materialeudgifter 2.300.000 Mobilisering 200.000 Entreprenørudgifter 2.500.000 Konsulent og uforudsete 700.000 32
Total inkl. moms 4.000.000 8.1.3 Anbefalet forslag til strækning C På baggrund af vurderingen af strækning C i Afsnit 4 og Inspektionsrapporten, [2], anbefales det her (minus tværsnit C1 og C2) kun at tilføje et ekstra lag dæksten med en hældning 1:2,5 oven på det eksisterende. Denne omtrentlige anlægshældning er allerede på det meste af strækningen og derudover ligger anlægget relativt tilbagetrukket. Det største problem her er, at man ikke ved om der eksisterer den korrekte lagstruktur inde i konstruktionen. Som beskrevet på strækning A og B kunne det også her være en mulighed på nuværende tidspunkt kun at hæve koten til +4,1 mdvr90 for så i en fremtidig projektering at øge den de resterende 40 cm ved blot at lægge en ekstra sten på kronen. Dette tiltag kræver dog at man i første omgang sikrer en tilstrækkelig bred krone. Anlægsomkostningerne for tilførsel af et ekstra dækstenslag til kronekote +4,1 m DVR90 dette tiltag er vist i Tabel 8-3. Tabel 8-3 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det anbefalede alternative design på strækning C. Delstrækning C m 3 /m kr Dæksten (nye) 7,3 Materialeudgifter 800.000 Mobilisering 100.000 Entreprenørudgifter 900.000 Konsulent og uforudsete 300.000 Total inkl. moms 1.500.000 8.1.4 Anbefalet forslag til strækning E Som det ses i vurderingen af strækning E i Afsnit 4 og 7 samt Inspektionsrapporten, [2], er stenstørrelse og kronekote på denne strækning egentlig tilstrækkelig. Desværre er anlæggets hældning dog for stejl og anlægget er i det hele taget for smalt. Samtidigt med placeringen på Knuden og i vandkanten er anlægget sårbart overfor erosion foran konstruktionen, hvilket i kombination med den stejle hældning giver en stor risiko for kollaps. Derfor anbefales at totalrenovere hele anlægget på denne strækning med et bagvedliggende dige på de første 70 m af strækningen. Det forventes for denne strækning at være nødvendigt at indkøbe 55 % af stenene til det samlede dækstenslag. 33
Det skal dog bemærkes at dele af de renoverede anlæg på strækningerne D og F også rækker ind i område E, hvorfor det kun er en strækning på 90 m der anbefales totalrenoveret. Anlægsomkostningerne for denne totalrenovering er vist i Tabel 8-4. Tabel 8-4 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det anbefalede alternative design på strækning E. Delstrækning E m 3 /m kr Dæksten (nye) 10,5 Dæksten (genbrug) 8,6 Filtersten 8,7 Geotekstil 18,4 [m 2 /m] Digemateriale 13,0 Materialeudgifter 1.700.000 Mobilisering 200.000 Entreprenørudgifter 1.900.000 Konsulent og uforudsete 500.000 Total inkl. moms 3.000.000 Renoveringen af selve skråningsbeskyttelsen kunne som minimum udføres som for de omkringliggende strækninger D og F med kronekoter på +3,5 m DVR90. I dette tilfælde kunne så på et senere tidspunkt klimatilpasses med en ekstra sten på kronetoppen så denne med tiden når en kote +4,5 m DVR90. Også her er det selvfølgelig nødvendigt at kronen udføres med tilstrækkelig bredde i første anlægsfase. 8.1.5 Anbefalet forslag til strækning H På denne strækning er kronekoten tilstrækkelig, men dækstenene en anelse for små og anlægget generelt for smalt og er særligt medtaget i den østligste del mellem tværsnit H11-H14. Derfor anbefales det at tilføje et overliggende dækstenslag på hele denne strækning, og i den sidste strækning (H11-H14) at pille det eksisterende dækstenslag af og genskabe et helt nyt dækstenslag i to lag. Til dette forventes at 50 % af volumenet kan være genbrug fra det eksisterende dækstenslag. Anlæggets forside bør tilsigtes at fremstå ensartet med strækning G og med en hældning på 1:2,5, som der også er på det meste af strækningen på nuværende tidspunkt. Derudover bør etableres et bredere 34
dige på de vestligste 130 m af strækningen som har et lavtliggende område bagved. Anlægsomkostning for disse tiltag er vist i Tabel 8-5 og Tabel 8-6. Tabel 8-5 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det anbefalede alternative design på den vestlige del af strækning H. Delstrækning H vest m 3 /m kr Dæksten (nye) 4,6 Digemateriale 10,9 Materialeudgifter 900.000 Mobilisering 100.000 Entreprenørudgifter 1.000.000 Konsulent og uforudsete 300.000 Total inkl. moms 1.600.000 Tabel 8-6 Mængde per meter, udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det anbefalede alternative design på den østlige del af strækning H. Delstrækning H øst m 3 /m kr Dæksten (nye) 4,6 Dæksten (genbrug) 4,6 Materialeudgifter 300.000 Mobilisering 30.000 Entreprenørudgifter 400.000 Konsulent og uforudsete 150.000 Total inkl. moms 700.000 35
8.2 Opsummering af anbefalede tiltag Det totale anlægsbudget for den anbefalede opgradering af skråningsbeskyttelse på strækning A, B, C, E og H er således estimeret til 12.700.000 kr. inkl. moms. Dertil kommer at man i en fremtidig projekteringsfase bør øge kronekoten til det optimale niveau (Afsnit 6) på strækningerne A-F (uden E). Dette foreslås at gøre ved at tilføre en enkelt sten af den optimale størrelse til en tilstrækkelig bred kronekote. Udgiftsoverslag og anlægsbudget for denne opgradering er vist i Tabel 8-7 Udgiftsoverslag og anlægsbudget for opgradering af eksisterende skråningsbeskyttelse til det anbefalede alternative design i fremtidig projekteringsfase. Uden strækning E, hvor anlægsbudgettet er lagt med antagelse om opgradering til optimal løsning i første projekteringsfase. Hele Kikhavn Dige- og Kystsikringslag m 3 kr Dæksten (nye) 4,6 Materialeudgifter 1.100.000 Mobilisering 100.000 Entreprenørudgifter 1.200.000 Konsulent og uforudsete 300.000 Total inkl. moms 1.900.000 En opgradering i flere etaper ud fra det anbefalede løsningsforslag vil koste i størrelsesorden 14.600.000 kr. inkl. moms. For denne anlægsudgift vil der være muligt at konstruere et anlæg på disse delstrækninger, der vil kunne modstå en 50 års hændelse for kombineret ekstrembølge og - vandstand i år 2070 med 5-10 % estimeret skade. 9 ØKONOMISK VURDERING For at vurdere hvilken løsning der rent økonomisk er det bedste valg, er der ud fra sandsynligheden for forekomst af den dimensionsgivende hændelse, beregnet en samlet omkostning for de næste 50 år i tilfælde af de forskellige løsningsforslag med et skadesniveau på 7,5 % (gennemsnit af 5-10 %). Denne sandsynlighedsberegning er foretaget i overensstemmelse med Kystdirektoratets vejledninger. I denne beregning er anvendt en kalkulationsrente på 2 %, der afspejler lånerenten efter inflation for dige- og kystsikringslagets medlemmer. Yderligere regnes med en gennemsnitlig udvikling i sandsynligheden for en 50-års hændelse (tabel 5-1) samt en omkostning ved hændelsen på i gennemsnit 7,5 % af anlægsomkostningen 36
for skråningsbeskyttelsen. Heraf fås nedenstående illustration af udviklingen i nutidsværdierne for de tre alternativer, figur 9-1. Figur 9-1 Oversigt over akkumulerede fremtidige omkostninger og ved udelukkende at vedligeholde den eksisterende beskyttelse, ved at opgradere beskyttelsen til det optimale niveau samt ved at implementere den anbefalede løsning i flere etaper. Af figuren ses at etablerer man ikke yderligere skråningsbeskyttelse vil man i de kommende 50 år årligt have en omkostning på 1,5 mio. kr. om året til mindre reparationer. Ved at etablere den dyreste og optimale skråningsbeskyttelse er anlægsomkostningen 20 mio. kr. men der forventes kun en mindre sandsynlighed for skader og derved vedligeholdelsesomkostninger i årene frem til 2067. Tilsvarende for den anbefalede skråningsbeskyttelse er anlægsomkostningen 12,7 mio. kr. og efter 30 år, i år 2047, etableres yderligere topsikring til en vurderet omkostning på 1,9 mio. kr. De årlige vedligeholdelsesomkostninger er som for den dyrere løsning mindre end ved blot at vedligeholde. Som det også fremgår af figuren forventes det at udelukkende vedligehold på sigt vil medføre langt højere omkostninger end såvel det optimerede som det anbefalede løsningsforslag. I år 2032 vil man under de angive forudsætninger forvente at nutidsværdien af omkostningerne til den optimale løsning er lavere end hvis beskyttelsen blot vedligeholdes. Tilsvarende vil det allerede i 2026 forventes at nutidsværdien af omkostningerne til den anbefalede løsning er lavere end hvis blot vedligeholdes. Alt i alt vil det være den anbefalede løsning med to projekteringsfaser, der giver de laveste udgifter på sigt. 37
10 LANGSIGTET PLAN For det samlede kystbeskyttelsesanlæg er der i nedenstående tabel beskrevet den plan for aktiviteter som anbefales at udføre på både kort og langt sigt samt på et senere tidspunkt, hvor fremtidigt klimapåvirkning kendes bedre end i dag (> 10 år). Delstrækning 0-5 år 5-10 år >10 år A Ekstra ydre dæklag til +4,1 mdvr90 Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 B Dæklag totalrenoveres til kronekote +4,1 m DVR90 Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 C Post-Urd reparation af landingen samt kyststien (må forventes løbende) Ekstra ydre dæklag til +4,1 mdvr90 Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 D Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 E Totalrenoveres til optimale design eller evt. med kronekote som D og F Bagvedliggende dige Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 (hvis kun hævet til +3,5 m DVR90 i første omgang) F Ekstra sten på kronen til kronekote +4,5 m DVR90 G H vest Ekstra ydre dæklag Bagvedliggende dige H øst Post-Urd reparation af nedkørsel (må forventes løbende) Dæklag totalrenoveres Udgiftsoverslag [kr. inkl. moms] 60.000 12.700.000 1.900.000 Det fremgår af tabellen, at den kortsigtede aktiviteter at genskabe infrastruktur ved at retablere adgangsvejen til kysten ved Gråstenvej og ved Landingen samt ved kyststien på strækning C. Den langsigtede optimering af beskyttelsen er estimeret til at koste 12,7 mio. kr. og for denne anlægsudgift, har man et kystteknisk velunderbygget kystbeskyttelsesanlæg som er dimensioneret til storme og fremtidig havspejlsstigning op til et moderat niveau. Jo højere middelvandstanden stiger, jo relativt lavere bliver anlæggets fremtidige sikringsniveau. 38
For sikringsmæssigt at kompensere for det stigende havspejl, er der udarbejdet budget til et ekstra stenlag på kronen af det optimerede anlæg for visse strækninger. Denne ekstra klimasikring er først aktuel i en fremtid, hvor prognoserne for havspejlsstigning er mere retvisende end de nuværende usikre prognoser for de næste 50 år frem. Halsnæs Kommune burde håndtere problemstillingen vedrørende å udløbet i form af rørgennemføring på strækning B: Det anbefales at sænke røret ned under alm. havniveau og placere dens udløb havværts eksisterende bølgebrydere samt at montere et højvandslukke. Der vil i fremtiden selv efter implementeringen af sandfodringsprojektet blive behov for en skråningsbeskyttelse, som skal sikre mod erosion af skrænten og digerne ved særlig højt højvande og samtidige store bølger. Men da stranden forventes at blive bredere som følge af planerne om at sandfodre og forbedre bølgebryderene, vil behovet for skræntbeskyttelse reduceres på længere sigt. Når det integrerede sandfodrings- bølgebryder projekt er implementeret om ca. 10 år vil de bredere strande sammen med den fortsatte sandfodring vedblive med skabe brede og høje strande, som med fortsat sandfodring efter behov, vil vokse op i takt med den generelle vandspejlsstigning. Derfor vedbliver strandene at yde den samme beskyttelse selv om vandstanden stiger. 11 KORTSIGTET PLAN Retablering af infrastruktur ved Landingen, ved Gråstensvej og på kyststien på strækning C. 12 KYSTDIREKTORATETS NUVÆRENDE ADMINISTRATIONSPRAKSIS Kystdirektoratet administrerer Lov om kystbeskyttelse og kræver for nye anlæg, forstærkning og ombygning af hård kystbeskyttelse (skråningsbeskyttelse, høfder, bølgebrydere og stenrev) at der ansøges om tilladelse til udførelsen. Det er tilladt at renovere eksisterende hård beskyttelse indenfor den af Kystdirektoratet udstedte tilladelse i forbindelse med anlæggets etablering. For forstærkning, renovering og ombygning af hård kystbeskyttelse ved ændring af materialer, ændring af geometri, herunder højere topkote kræves tilladelse. Tilladelse udstedes kun af Kystdirektoratet, hvis det der beskyttes er truet indenfor en 25-årig tidshorisont og der fortsat efter udførelse af beskyttelsesanlægget er fri passage langs kysten. Tilladelse til hård kystbeskyttelse kræver at projektet indeholder fodring med sand-/ral materialer til kompensation for den mængde materiale som konstruktionerne tilbageholder. De ovenfor præsenterede forslag til forstærkning/ombygning, der inkluderer en højere topkote og større dæksten kræver derfor en tilladelse samt kompensationsfodring. 39
13 REFERENCER [1 NIRAS,»Kikhavn erosions- og højvandsbeskyttelse - Rådgivning om vedligehold af ] kystbeskyttelse,«2015. [2 NIRAS,»Kikhavn. Drift- og vedligeholdelsesplan - Inspektionsrapport,«Kikhavn Digeog kystsikringslag, 2016. ] [3 Kystdirektoratet,»Kystdirektoratets kystatlas,«[online]. Available: ] http://kms.maps.arcgis.com/apps/webappviewer/index.html?id=8669133b3f4842b7 a9a19fb24b08ffd5. [Senest hentet eller vist den 2016]. [4 DHI og Hasløv og Kjærsgaard,»Genanvendelse af havnesand fra Gilleleje og ] Hornbæk havne,«2013. [5 COWI, NIRAS, DHI, Hasløv & Kjærsgaard, Nordkystens Fremtid - Kystteknisk ] Skitseprojekt, 2016. [6 J. Cappelen,»Teknisk rapport 09-12. Storm og ekstrem vind i Danmark - opgørelser ] og analyser,«dmi Klima- og Energiministeriet, September 2009. [7 K. Mangor, Shoreline management guidelines, 2004. ] [8 EurOtop,»Manual on wave overtopping of sea defences and related structures. An ] overtopping manual largely based on European research, but for worldwide application,«www.overtopping-manual.com, 2016. [9 CIRIA, CUR, CETMEF,»The Rock Manual, The use of rock in hydraulic engineering ] (2nd edition),«c683, CIRIA, London, 2007 (reprinted 2012). 40
Bilag 1 Kikhavn Dige- Kystsikringslag KIKHAVN. RENOVERING OG VEDLIGEHOLD Bilag 1 Post Urd inspektion d. 10.01.2017 27. marts 2017 Projekt nr. 222778 Dokument nr. 1223444606 Version 1 Udarbejdet af PFKL Kontrolleret af KBO Godkendt af INDHOLD 1 Inspektion efter stormen Urd... 2 2 Udbedring... 8 3 Budgetoverslag... 8 NIRAS A/S CVR-nr. 37295728 T: +45 4810 4200 M: +45 60 39 44 08 Sortemosevej 19 Tilsluttet FRI F: +45 4810 4300 E: mlv@niras.dk 3450 Allerød E: niras@niras.dk
1 INSPEKTION EFTER STORMEN URD Efter stormen Urd har NIRAS d. 10. 01. 2017 foretaget en besigtigelse for at vurdere eventuelle skader på strækningen. Generelt kan der kun konstateres mindre skader på strækningen. På dagen for besigtigelsen bemærkes at vandstanden var ca. 20-25 1 cm under dagligt vande. Der er på strækning A og B (se Figur 1-1) kommet en del ral på stranden. Til venstre i billedet anes også en revle af ral ud for den nærmest liggende bølgebryder. Dette er nyt og skyldes at længere mod vest er der udført en ralfodring med en typisk diameter, d 50, på 4-7 cm. Figur 1-1 Strækning A og B: Siden sidste inspektion er kommet en del mere ral på stranden og kastet ral op af og over skråningsbeskyttelsen. Det ses også, at der er kastet ral op ad og over skråningsbeskyttelsen. Den begrænsede mængde ral bag kronen tyder dog på et trods alt begrænset bølgeoverskyl og der er heller ikke tegn på skader. Hele grusdækket på landingen ud for Vestre stræde mellem strækning B og C er eroderet bort og stort set kun rallet ligger tilbage, som det ses af Figur 1-2. 1 https://www.dmi.dk/hav/maalinger/vandstand/ downloaded den 26/1-2016. 2
Figur 1-2 Skade på landingen ud for Vestre Stræde mellem delstrækning B og C. På strækning C (Figur 1-3), ses en enkelt skade af lidt større omfang som følge af overskyl. Skaden vurderes dog som værende ikke kritisk, da den kun er lokal. Ellers ses kun en mindre skade i form af erosion (op til 40 cm i højden) af græsskråningen bag Spodsbjergstien, som går bag skråningsbeskyttelsen. Selve stien er dog eroderet som følge af overskyl som har taget det finere materiale med. Overskyllet har også eroderet selve stien ved at fjerne det finere sediment. 3
Figur 1-3 Strækning C: skade efter overskyl. På strækning D (Figur 1-4) ses ingen skader eller erosion af stien bag den nyrenoverede skråningsbeskyttelse. Til gengæld ses at overskyllet er nået op til toppen af beskyttelsen eftersom der ligger en båd heroppe. Kronebredden ser dog ud til at have været bred nok til at overskyllet ikke nåede stien. 4
Figur 1-4 Strækning D: ingen skader på sti, skråningsbeskyttelse eller bagvedliggende terræn. Efter knuden langs strækning F og G (hhv. Figur 1-5 og Figur 1-6) ses at skråningsbeskyttelsen er fritlagt da sandet under stormen er trukket søværts i profilet. I den kommende tid, under normale daglige forhold, vil sandet vandre landværts i profilet og igen dække den nedre del af skråningsbeskyttelsen. På inspektionsdagen, hvor der var betydeligt lavvande, når stranden ud til bølgebryderne og er opmålt til en bredde på ca. 35. Selv ved normal vandstand ville stranden dog stort set nå ud til bølgebryderne. 5
Figur 1-5 Strækning F: skråningsbeskyttelsen fremstår blotlagt og stranden er bredere end normalt, da sandet er trukket ud af i profilet. Figur 1-6 Strækning G: Ligesom i område F er skråningsbeskyttelsen blotlagt og stranden er bred. Skråningsbeskyttelsen i område H var op til Urd-stormen delvist dækket af sand, og den anslåede kronekote og stenstørrelse var derfor kun et estimat. Under Urd-stormen er det overliggende sand eroderet bort og det ses nu, at stenstørrelsen herude er større 6
end først antaget. Det vurderes at middel-dækstenstørrelsen er ca. 0,7 m Ligeledes er kronekoten for skråningsbeskyttelsen noget højere og mere ensartet i området end den minimumsgrænse der tidligere blev givet i [2], se Figur-1-7. Figur-1-7 Strækning H: Stormen Urd fjernede sandet fra den eksisterende skråningsbeskyttelse, se foto til venstre fra sommeren 2016 og samme sted til højre fra 10. januar 2017. 7
Figur 1-8 Strækning H:Nedkørslen til stranden er eroderet som følge af bølgepåvirkningen under stormen Urd. I den østlige ende af område H er en nedkørsel til stranden, som før stormen bestod af ral og grus. Den er dog nu eroderet og kun den største del af rallet ligger tilbage. 2 UDBEDRING Udbedringen af skaderne efter seneste storm omfatter retablering af landingen ud for Vestre Stræde, nedkørslen ud for Gråstenvej samt kyststien på strækning C. Herunder gives en overslagsmæssig gennemgang af udbedringen af dette. Ved reparation af landingen og nedkørslen er det vigtigt at bibeholde den tidligere hældning med anlæg 1:4. Det er af Kikhavn Dige- og Kystsikringslag ønsket at reparationerne skal ske som hidtil ved udlægning af stabilgrus. Denne løsning er simpel og relativt billig, men må forventes at være en løbende udgift efter lignende storme. Ud fra besigtigelsen er det vurderet at der både ved landingen og nedkørslen mangler ca. 1 m i højden over hele deres areal. Ved kyststien mangler omtrent 0,15 m i højden og det antages at stien er gennemsnitligt 1 m bred. Dette ses ud fra Figur 1-2, Figur 1-3 og Figur 1-8. 3 BUDGETOVERSLAG Baseret på ovenstående dimensioner og opmåling på flyfoto af arealet som landingen og nedkørslen omtrentligt dækker er i Tabel 3-1 fremvist de resulterende priser på retablering af de tre områder. Tabel 3-1 Overslagsmæssige materialeudgifter ved reparation af skader efter Urd. Område Kr. Landingen ud for Vestre Stræde 26.000 Kyststien på strækning C 8.000 Nedkørsel ved Gråstenvej 28.000 Totale materialeudgifter 62.000 Det forventes altså at et vedligehold på ca. 60.000 kr. ekskl. Moms. (75.000 kr. inkl. moms) som må forventes efter storme som Urd, hvis skaderne fortsat repareres med stabilgrus. 8
BILAG 2 Kikhavn Dige- Kystsikringslag KIKHAVN. RENOVERING OG VEDLIGEHOLD Bilag 2 - Dimensioneringsforudsætninger 27. marts 2017 Projekt nr. 222778 Dokument nr. 1223360349 Version 1 Udarbejdet af KAJE/MLV Kontrolleret af KBO Godkendt af INDHOLD 1 Dimensionsgivende parametre... 2 1.1 Dimensionsgivende vandstand... 2 1.1.1 Daglige vandstandsvariationer... 2 1.1.2 Højvandsstatistik... 2 1.1.3 Korrelation mellem højvande og bølgehøjde... 3 1.1.4 Global havvandspejlsstigning... 5 1.1.5 Isostatisk landhævning... 7 1.1.6 Opsummering... 8 1.2 Dimensionsgivende bølger... 8 1.2.1 Bølger på dybt vand... 8 1.2.2 Bølger på lavt vand... 9 1.2.3 Dimensionsgivende bølgehøjde ½L b foran konstruktionsfoden...11 2 Dimensionsgivende parametre for de nyrenoverede delstrækninger D, F og G... 12 3 Referencer... 15 NIRAS A/S CVR-nr. 37295728 T: +45 4810 4200 M: +45 60 39 44 08 Sortemosevej 19 Tilsluttet FRI F: +45 4810 4300 E: mlv@niras.dk 3450 Allerød E: niras@niras.dk
1 DIMENSIONSGIVENDE PARAMETRE I dette bilag beregnes dimensioneringsgrundlaget ved beregning af ekstreme vandstands- og bølgehændelser (50 års returperiode) om 50 år ved Kikhavn. 1.1 Dimensionsgivende vandstand Til beregning af den dimensionsgivende vandstand er det vigtigt at vurdere og estimere følgende: De daglige vandstandsvariationer, sammenhæng mellem højvande og bølgehøjde, den isostatiske landhævning og den globale havvandspejlsstigning. 1.1.1 Daglige vandstandsvariationer Ved Hundested havn og Gilleleje havn er forskellen mellem daglig middel lav- og højvande omkring 0,5 m, [1]. 1.1.2 Højvandsstatistik NIRAS har udarbejdet højvandsstatistikker på baggrund af data fra Kystdirektoratets vandstandsmålere i Hundested og Hornbæk havn, som er de to målere placeret nærmest på Kikhavn. For Hornbæk findes målinger for 124 år (1891-2015) mens der for Hundested kun foreligger 26 års målinger (1989-2015). For Hundested er den længste sammenhængende måleperiode dog kun på 17 år i perioden 1989-2015. NIRAS udførte i 2016 et omfattende studie af højvandsstatistikkerne i Isefjord og Roskilde Fjord, hvor føromtalte målestationer indgik i analysen. Her fandt man, at i de perioder, hvor der er foretaget målinger samtidigt ved Hundested og Hornbæk, er der iagttaget et godt sammenfald mellem høj- og lavvande. Dette beviser, at det samme regionale tidevandsmønster er gældende i begge havne. Dog er der en tendens til en højere ekstremvandstand i Hornbæk, [2]. De resulterende vandstande for enkelte udvalgte returperioder er vist i hhv. Tabel 1-1 og Tabel 1-2. Tabel 1-1 Ekstreme højvandstandshændelser og deres statistiske spredning for udvalgte returperioder ved Hornbæk, [2]. Returperiode [år] 10 20 50 100 200 500 Ekstremværdi [m] 1,45 1,57 1,72 1,83 1,95 2,10 Spredning [m] 0,08 0,08 0,08 0,09 0,10 0,11 Tabel 1-2 Ekstreme højvandstandshændelser og deres statistiske spredning for udvalgte returperioder ved Hundested, [2]. 2
Returperiode [år] 10 20 50 100 200 500 Ekstremværdi [m] 1,31 1,41 1,53 1,62 1,70 1,82 Spredning [m] 0,10 0,11 0,13 0,15 0,17 0,20 Idet analysen for Hornbæk Havn er baseret på data for en 124 års periode er der et langt mere solidt statistisk grundlag end for Hundested. Derfor anvendes denne statistik som grundlag for ekstremhøjvande i denne rapport. Den anvendte metode til bestemmelse af højvandsstatikker er delt i to trin. Det første trin har til formål at udtage ekstreme højvandshændelser i de målte tidsserier. Disse hændelser ligger derefter til grund for beregninger af den egentlige højvandsstatistik, som er næste trin. En grundig gennemgang af metoden og valg for statistikken ved Hornbæk og Hundested er gennemgået i 2016-rapporten om højvandsstatistikker [2]. Som nævnt, er resultaterne for Hornbæk lidt højere, og giver dermed et mere konservativt højvandstandsniveau. Dette skyldes den kortere måleperiode i Hundested, men også at opstuvningen i den sydlige del af Kattegat, ikke vil kunne måles i samme omfang i Hundested, da vandet her kan strømme forbi fjordindsnævringen og ind i den bredere Isefjord. De ydre forhold mellem Hornbæk og Hundested er derfor ikke identiske og observationerne ved Hornbæk må forventes at minde mest om forholdene ved Kikhavn. Den resulterende højvandstand med en returperiode på 50 år bliver dermed 172 cm DVR90. Den største målte vandstand ved de to målestationer er på 1,93 meter og forekom under Bodil stormen i begyndelsen af december 2013 i Hornbæk. Med den valgte sandsynlighedsfordeling ses det, at en sådan vandstandshændelse cirka svarer til en 200-års hændelse, Tabel 1-1. 1.1.3 Korrelation mellem højvande og bølgehøjde Ved Nordkysten af Sjælland er der en god korrelation mellem bølgehøjde og højvande, hvilket betyder at ekstreme bølgehøjder ofte forekommer samtidigt med ekstremt højvande. Ligeledes vil kraftig vind fra sydøstlige retninger føre til lavvande ved Nordkysten af Sjælland. Dette ses på Figur 1-1, som viser forholdet mellem simuleret vandstand og bølger fra forskellige retninger ud for Gilleleje, som antages at være repræsentativ for hele Nordkysten. 3
Figur 1-1 Scatter-diagrammer der viser sammenhæng mellem bølgehøjde og vandstand ud for Gilleleje for forskellige bølgeretninger [3]. Når den røde linje hælder mod positive værdier er der god korrelation. Denne korrelation skyldes, at bølge- og vandstandsforholdene i den sydlige del af Kattegat, ud for Nordkysten, er styret af vindforholdene. Når vinden blæser fra vestnordvestlige retninger presses vandet ind gennem Skagerrak og skaber øget vandstand i 4
de Indre danske farvande samtidigt med, at det er fra denne kompasretning at Sjællands Nordkyst har det længste frie stræk (over hvilket bølgerne kan vokse i størrelse), se Figur 1-2. Figur 1-2 kort over Skagerrak og Kattegat med visualisering af det lange frie stræk mod nordvest fra Nordkysten af Sjælland og Kikhavn. 1.1.4 Global havvandspejlsstigning De pågående klimaforandringer resulterer i globale eustatiske havvandspejlsstigninger, hvilket må medregnes i den dimensionsgivende vandstand ud fra den ønskede levetid for kystbeskyttelsesanlægget. Baseret på IPCC s 2013 rapport med den seneste fremskrivning af den globale havvandspejlsstigning har DMI og Danmarks Klimacenter i 2014 beregnet den regionale fremskrivning for Danmark i tilfælde af forskellige scenarier(rcp) vedrørende bl.a. temperaturstigninger, se Figur 1-3. 5
Figur 1-3: Den absolutte middelvandstand ved Danmark i meter for årene 1900-2100. Den grå skygge for år 1900-2012 viser den observerede årlige middelvandstand ved danske vandstandsmålere, korrigeret for landhævning. Den blå streg for år 2012-2100 viser IPCC s bedste estimat af middelvandstanden i Nordsøen for RCP4.5 scenariet, og skyggen angiver usikkerheden for dette scenarie. Den stiplede linje angiver DMI s estimat af en øvre grænse for vandstandsstigninger til brug for usikkerhedsberegninger. I højre side af figuren vises middelværdi og usikkerheder for de fire IPCC scenarier samt for BACC s vurdering af A1B scenariet for perioden 2081-2100. Den stiplede linje viser DMI s øvre bud for denne periode. Figur og billedtekst er reproduceret fra [4]. Det gennemsnitlige estimat for havvandspejsstigninger for en periode på 100 år for de forskellige scenarier er vist i Tabel 1-3. DMI vurderer at det mest realistiske scenarie er RCP4.5 med en havvandspejlsstigning på 0,43 m med en stor usikkerhed varierende mellem 0,2 m 0,7 m. Tabel 1-3 Absolut middel for havvandstandsstigning globalt og for Danmark, 1986-2005 til 2081-2100 [m]. DMI s øvre bud er til brug for usikkerhedsestimater. Kilde: AR5, BACC og DMI, [4]. 6
Denne havvandspejlsændring skal sammenholdes med nulniveauet bestemt i år 1990 (DVR90), hvilket betyder en havvandspejlsstigning om 50 år i år 2067 (77 år) på 33,1 cm. Til sammenligning er vandstanden indtil 2017 (27 år) allerede steget med 11,6 cm. 1.1.5 Isostatisk landhævning I Danmark foregår en landhævning efter at isen under den seneste istid trykkede en del af Danmark nedad. Da isen forsvandt, begyndte landet at hæve sig igen og dette foregår endnu med store regionale hastighedsforskelle, se Figur 1-4. Ved Nordkysten af Sjælland er den gennemsnitlige landhævning fundet til ca. 1,4 mm/år, hvilket i forhold til DVR90 betyder en relativ landhævning om 50 år i 2067 på 10,8 cm. Figur 1-4 Isostatisk landhævning i Danmark med nøjagtighed på 0,2 mm/år[5]. 7
1.1.6 Opsummering Opsummering og den endelige resulterende dimensionsgivende vandstand for en højvandstandshændelse med en returperiode på 50 år om 50 år (i 2067) på dybt vand ud for Kikhavn er vist i Tabel 1-4. Tabel 1-4 Opsummering og beregning af den dimensionsgivende vandstand på dybt vand for en ekstrem højvandstandshændelse med en returperiode på 50 år om 50 år (i år 2067). 50 års returperiode i år 2067 [cm] Ekstremvandstand [ cm DVR90] + 172 Eustatisk havvandspejlsstigning [cm] + 33,1 Isostatisk landhævning [cm] - 10,8 Den dimensionsgivende vandstand på dybt vand [cm DVR90] + 194,3 + 195 cm 1) 1.2 Dimensionsgivende bølger 1.2.1 Bølger på dybt vand NIRAS har opstillet en regional bølgemodel (MIKE21 SW 2 ), som dækker Kattegat og Skagerrak og har vindfelter som randdata. Ud fra denne model er 35 års bølgedata i et punkt på 10 m dybde udtrukket ud for Kikhavn. Data er analyseret og benyttet til bestemmelse af returperiode for ekstrembølgeklimaet ud for Kikhavn. Resultaterne er vist i Tabel 1-5, hvor det ses, at en bølgehøjde (H m0 ) på 3,16 m vil svare til den største bølgehøjde for en returperiode på 50 år. Denne højeste bølge vil med størst sandsynlighed optræde fra en Vest-Nordvestlig retning på ca. 300 grader. Tabel 1-5 Ekstreme signifikante bølgehøjder (H m0 ) for udvalgte returperioder og retninger på 10 meters dybde ud for Kikhavn, baseret på modellering med MIKE21 SW for 35 år. Ekstrem signifikant bølgehøjde Retning[-15,15[ [15,45[ [45,75[ [75,105[ [105,135[ [135,165[ [165,195[ [195,225[ [225,255[ [255,285[ [285,315[ [315,345[ Omni Returperiode [år] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] 1 1,82 1,67 1,48 1,33 1,26 1,2 1,31 1,53 1,81 2,22 2,35 2,01 2,48 5 2,27 2,14 1,86 1,72 1,51 1,47 1,62 1,85 2,18 2,63 2,73 2,42 2,78 50 2,81 2,68 2,28 2,33 1,79 1,8 1,98 2,35 2,67 3,04 3,2 2,91 3,16 1) I videre beregning rundes dette resultat op til +195 cm. 2 4/1-2017 se https://www.mikepoweredbydhi.com/products/mike-21/waves 8
Sammenhængen mellem bølgehøjde og -periode er også bestemt på baggrund af data fra bølgemodellen, se Figur 1-5. I dette tilfælde er bølgeperioden på 7,8 s. Figur 1-5 Sammenhæng mellem bølgehøjde (H s ) og periode (T p ) på dybt vand (10 m) ud for Kikhavn. 1.2.2 Bølger på lavt vand Efterfølgende er bølgerne kombineret med den tilsvarende dimensionsgivende vandstand på dybt vand ud for Kikhavn (+1,95 m) og transformeret fra dybt vand ind over kystprofilet og ind til kysten ved brug af den numeriske model LITPACK 3. LITPACK baserer sig på H rms (standardafvigelsen af en bølgetidsserie) og ikke H m0 hvorfor de 3,16 m omregnes til den tilsvarende H rms -værdi på 2,32 m ved brug af [6]: Beregning af den dimensionsgivende bølge, på lavt vand tæt ved kysten i LITPACK, er foretaget for tre forskellige profiler som tilsammen repræsenterer hele strækningen (B11, E5 og H4). Kystprofilerne er bestemt på baggrund af søkort nr. 117 og nr. 129 for koter under +0 mdvr90. For koter over +0 mdvr90 er Danmarks højdemodel benyttet, [7]. 3 4/1-2017 se https://www.mikepoweredbydhi.com/products/litpack 9