Vordingborg Havn Numerisk modellering af ændrede hydrauliske forhold ved havneudvidelse samt sedimentspredning ved uddybning af sejlrende og havn November 2016
Udarbejdet for Orbicon A/S Ringstedvej 20 4000 Roskilde Tlf. 46 30 03 10 CVR-nr. 21 26 55 43 Udarbejdet af TT-Hydraulics ApS Lindholmsvej 21 9400 Nørresundby CVR-nr. 35229620 Email: tt@tt-hydraulics.dk Tlf: +45 22596579 2
Indholdsfortegnelse 1) Introduktion 6 DEL 1 7 Modellering af ændrede strøm- og bølgeforhold 7 2) Modellering af ændrede strømforhold 8 Modelopsætning samt beregningsforudsætninger 8 Resultater 12 Delkonklusion 14 3) Modellering af ændrede kystnære bølgeforhold samt kysterosion 15 Modelopsætning samt beregningsforudsætninger 15 Resultater 16 Delkonklusion 19 DEL 2 20 Modellering af sedimentspredning 20 4) Modellering af sedimentspredning 21 Sedimentegenskaber 24 Sedimentationshastighed 25 Erosions- og depositionsegenskaber 25 Resultater 26 Total suspenderet stof 26 Tidsserier for suspenderet stof 35 Nettosedimentation 40 Transport ud over modelrande 45 Delkonklusion 47 5) Referenceliste 48 BILAG A 49 Udbredelseskort af aflejring over 2 cm 49 Scenarie 1 50 Scenarie 2 50 Scenarie 3 51 3
Tabeloversigt Tabel 1 Sammenligningspunkter strøm og vandstand... 12 Tabel 2 Sammenligningspunkter for bølgehøjde, periode og retning... 18 Tabel 3 Opgravningsmængder og geologisk sammensætning... 22 Tabel 4. Gennemsnitlige kornstørrelser og sedimentationsegenskaber... 25 Tabel 5 Koordinater for udtrækspunkter for TSS (Scenarie 1)... 36 Figuroversigt Figur 1 Overordnet modelområde og beregningsgrid anvendt i del 1....9 Figur 2 Scenarie A (0-scenariet) - Close up af bathymetri og beregningsgrid uden havneudvidelse og sejlrende...9 Figur 3 Scenarie B Close up af bathymetri og beregningsgrid med havneudvidelse og uden opfyldning af Masnedø Klapplads... 10 Figur 4 Scenarie C Close up af bathymetri og beregningsgrid med havneudvidelse samt opfyldning af klapplads vest for Masnedø.... 10 Figur 5 Målt og modelleret (dette projekt) vandstand ved Karrebæksminde for en tilfældig udvalgt sommer- og efterårsperiode... 11 Figur 6 Strømrose (modelleret i dette projekt) for perioden 1.7.2012-16.11.2012 for UTM32 684500m, 6094800m (ca. ved Storstrømsbroen)... 11 Figur 7 Placering af sammenligningspunkter, hvor der er udtrukket tidsserier for strøm og vandstand.... 12 Figur 8 Sammenligning af strøm punkt 2... 13 Figur 9 Sammenligning af strøm punkt 4... 13 Figur 10 Sammenligning af vandstand i punkt 1... 13 Figur 11 Forskel i middel strømningshastighed mellem scenarie C og A. Positive værdier er højere hastigheder med havneudvidelsen.... 14 Figur 12 Forskel i maksimum strømningshastighed mellem scenarie C og A. Positive værdier er højere hastigheder med havneudvidelsen.... 14 Figur 13 Modelområde og beregningsgrid til bølgemodel (her vist med havneudvidelse)... 16 Figur 14 Eksempel på MIKE21 SW resultat.... 16 Figur 15. Forskel i middel signifikant bølgehøjde. Negative værdier er mindre bølgehøjde med havn.... 17 Figur 16. Forskel i maksimum signifikant bølgehøjde. Negative værdier er mindre bølgehøjde med havn.... 17 Figur 17 Udtrækspunkter for bølgesammenligning... 18 Figur 18 Modellerede bølgehøjder med og uden havn i punkt 2 nordvest for havnen.... 19 Figur 19 Modellerede bølgehøjder med og uden havn i punkt 4 nordøst for havnen... 19 Figur 20 Modelområde og beregningsgrid anvendt til sedimenttransportmodellen i området omkring havn, sejlrende og klappladser markeret med grå polygoner.... 21 Figur 21 Oversigtskort over sejlrender samt klappladser... 22 Figur 22 Kornstørrelsesfordelinger for sand på de enkelte lokaliteter samt moræneler og gytje. Bemærk at y-aksen er forskellig på figurerne.... 24 Figur 23. De 8 sedimentfraktioners fordeling på gravelokaliteterne anvendt i modelleringen.... 25 Figur 24 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 1.... 27 Figur 25 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 1.... 27 Figur 26 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 1 med fuld uddybning.... 28 Figur 27 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 2.... 29 Figur 28 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 2.... 29 Figur 29 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 3.... 30 Figur 30 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 3... 30 Figur 31 Middelkoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 1.... 31 Figur 32 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 1. Kun områder over 1 dag er vist.... 31 Figur 33 Middelkoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 2.... 32 Figur 34 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 2. Kun områder over 1 dag er vist.... 32 Figur 35 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 2.... 33 Figur 36 Middelkoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 3.... 33 Figur 37 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 2. Kun områder over 1 dag er vist.... 34 Figur 38 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 3.... 34 Figur 39 Udtrækningspunkter for tidsserier af suspenderet stof (Klapscenarie 1 og 2)... 35 Figur 40 Tidsserier for suspenderet stof for scenarie 1.... 39 Figur 41 Sammenligning af SS koncentration uden og med uddybning af bathymetri i modellen.... 39 Figur 42 Sammenligning af SS koncentration uden og med uddybning af bathymetri i modellen.... 39 Figur 43 Sammenligning af SS koncentration uden og med uddybning af bathymetri i modellen.... 40 Figur 44 Depositionskort [mm] for klapscenarie 1.... 40 Figur 45 Depositionskort [mm] for klapscenarie 1.... 41 Figur 46 Depositionskort [g/m 2 ] for lerfraktionen - klapscenarie 1... 42 Figur 47 Depositionskort [mm] for klapscenarie 2.... 42 Figur 48 Depositionskort [mm] for klapscenarie 2.... 43 4
Figur 49 Depositionskort [g/m 2 ] for lerfraktionen - scenarie 2... 43 Figur 50 Depositionskort [mm] for klapscenarie 3.... 44 Figur 51 Depositionskort [mm] for klapscenarie 3... 44 Figur 52 Depositionskort [g/m 2 ] for lerfraktionen - klapscenarie 3.... 45 Figur 53 Akkumuleret transport Storebælt N... 46 Figur 54 Akkumuleret transport Storebælt S... 46 Figur 55 Akkumuleret transport Ulvsund... 46 Figur 56 Akkumuleret transport Grønsund... 46 Figur 57 Akkumuleret transport Guldborgsund... 47 5
1) Introduktion Nærværende rapport omhandler numerisk modellering af hydrauliske konsekvenser ved udvidelse af Vordingborg Havn samt sedimentspredningsvurderinger i forbindelse med havneudvidelsen og uddybning af sejlrende. Rapporten er udført for Orbicon A/S og danner grundlag for VVM redegørelsen udført i forbindelse med havneudvidelsen og uddybning af sejlrenden. Rapporten består af to hoveddele. Første del omhandler modellering af ændrede hydrauliske forhold i umiddelbar nærhed af Vordingborg Havn, herunder strømningshastigheder langs Sjællands sydkyst, vandstande i området samt kystnære bølgeforhold til vurdering af eventuelle ændringer i kysterosionen på Sjællands sydkyst. Anden del omhandler modellering af sedimentspredning i forbindelse med uddybningen af sejlrenden ind til havnen, uddybningen af havnen samt klapningen af det opgravede materiale. Der er i denne forbindelse modelleret tre klapscenarier med samme opgravningsmængde men tre forskellige klapningsstrategier. DHI s MIKE programmer er anvendt til begge hoveddele af rapporten. Til første del MIKE 21 FM (Flexible Mesh) samt SW (Spectral Wave) og til anden del de samme modeller inkl. MT (MudTransport). Alle modeller samt udvalgte relevante parametre hertil er beskrevet senere. Den anvendte software må anses som værende state-of-the-art værktøjer til formålet. 6
DEL 1 Modellering af ændrede strøm- og bølgeforhold 7
2) Modellering af ændrede strømforhold Formålet med modelleringen er at give en vurdering af de ændringer, der måtte opstå ved udvidelse af vesthavnen på Masnedø, uddybning af den østlige del af sejlrenden hertil samt en eventuel opfyldning af klappladsen nordvest for Masnedø. Den begrænsede uddybning af den vestlige sejlrende (61.000 m 3 ) er vurderet til ikke at have nogen signifikant indvirkning på hverken strøm eller bølgeforhold i området og er således ikke medtaget i modelleringen. Forholdene på lokaliteten må betegnes som relativt komplicerede, fordi især vandstand og strøm afhænger både af lokale og fjerne omstændigheder, idet Smålandsfarvandet, Storebælt og Lillebælt udgør et overgangsområde mellem Nordsøen og Østersøen, og er stærkt afhængige af hydrografien i disse havområder. I de senere år er der udført adskillige undersøgelser og modelleringer i området, og seneste i forbindelse med etablering af en ny broforbindelse over Storstrømmen [COWI, 2014], som befinder sig i umiddelbar nærhed af nærværende udvidelse af arealer for Vordingborg Havn. Strøm- og vandstandsforhold i Masnedsund (sundet mellem Masnedø og Vordingborg) følger nøje forholdene i Storstrømmen, fordi de vandspejlsforskelle og den vind, der driver strømmen i Masnedsund, er den samme som i Storstrømmen. Desuden er Storstrømmens strømløb størrelsesmæssigt dominerende i forhold til førstnævnte. Dog må det antages, at strømhastighederne i Masnedsund er lidt lavere end i Storstrømmen på grund af en lidt større friktionsmodstand, fordi vanddybden er mindre. Masnedsund som strømløb har været stabilt i århundreder, hvilket skyldes at strømforholdene er så kraftige, at der ikke sker en permanent aflejring af den sedimenttransport som finder sted. Anlægsarbejderne herunder opfyldning af arealerne mod nordvest ud fra Masnedø sker på relativt lavvandede områder uden for strømløbene, og opfyldningerne vil derfor ikke have indflydelse på strømforholdene ud over i selve arbejdsområdet. Dette bekræftes af efterfølgende modelresultater. Der er modelleret følgende tre scenarier til vurdering af ændrede strømforhold: A. Uden havn og uddybning af sejlrende (nuværende situation) B. Med havn og fuld uddybning af havn og den østlige sejlrende C. Med havn og fuld uddybning af havn og den østlige sejlrende samt opfyldning af klapplads vest for Masnedø (både den eksisterende og den udvidede) Modelopsætning samt beregningsforudsætninger På trods af, at der i området er densitetsdrevne strømninger grundet forskellen i salinitet mellem Østersøen og Nordsøen/Kattegat, har grundlaget for vurderingen af eventuelt ændrede hydrauliske forhold været den hydrodynamiske model MIKE 21 FM. Modellen er en numerisk todimensional strømningsmodel baseret på løsningen af de Reynoldsmidlede Navier-Stokes ligninger. Beregningsformuleringer kan findes i [DHI, 2016]. Den manglende tredimensionelle modelbeskrivelse som densitetsstrømme vil kræve vurderes ikke af signifikant betydning for denne vurdering. Målet med modellen er, at dokumentere eventuelle forskelle scenarierne imellem, hvilket med tilstrækkelig nøjagtighed kan gøres med en todimensional model, hvis strømningsfelt skabes alene på baggrund af vandstandsforskelle samt vind. En tre-dimensionel model vil ikke væsentligt kunne bidrage yderligere til denne vurdering og vil tilmed stille langt større krav til datagrundlaget samt beregningstid. Denne tradeoff mellem modelværktøjer er yderligere velbeskrevet i COWI s modellerings rapport vedr. den nye Storstrømsbro, og der refereres hertil for mere info [COWI, 2014]. FM modellen adskiller sig fra den traditionelle MIKE 21 model ved at anvende et Flexible Mesh altså et fleksibelt beregningsnet (både trekanter og rektangler), der lettere kan tilpasse sig den aktuelle 8
batymetri af modelområdet samt muliggør en finere beregningsopløsning på udvalgte steder, f.eks. i havne og sejlrendeområder jf. Figur 1 til Figur 4. Modellen består af ca. 25.000 beregningspunkter med den højeste opløsning omkring Masnedø og i nærområdet til projektområdet. Bathymetrien for fjorden stammer fra Farvandsvæsenets digitale dybdemodel (50x50 m grid) samt pejledata fra nærområdet udleveret af Orbicon. For at begrænse antallet af beregningsceller er visse små detaljer langs kysterne samt småøer udeladt. Denne simplificering vurderes uden signifikant betydning i forhold til det endelige resultat Figur 1 Overordnet modelområde og beregningsgrid anvendt i del 1. Figur 2 Scenarie A (0-scenariet) - Close up af bathymetri og beregningsgrid uden havneudvidelse og sejlrende. 9
Figur 3 Scenarie B Close up af bathymetri og beregningsgrid med havneudvidelse og uden opfyldning af Masnedø Klapplads. Figur 4 Scenarie C Close up af bathymetri og beregningsgrid med havneudvidelse samt opfyldning af klapplads vest for Masnedø. Hele modelområdet ses af Figur 1, mens Figur 2 til Figur 4 viser nærområdet for de tre modelleringsscenarier (A, B og C). Der er for modellen anvendt vandstandsrandbetingelser for Storebælt både i nord og syd (på begge sider af Langeland), Stege Bugt (Kalvehave), Hjelm Bugt (Hesnæs) samt Guldborgsund (Gedser). I mangel af lokal vindtidsserie for Smålandsfarvandet er der anvendt målt vind fra Roskilde Lufthavn. Anvendelse af målt vind fra Roskilde kan af naturlige årsager ikke være 100% identiske med den lokale vind over hele Storebælt samt Smålandsfarvandet, men er dog i tilpas geografisk nærhed, således at den målte vind vurderes at være repræsentativ for området. Dette understøttes af Figur 5, hvor der ses god overensstemmelse mellem modelleret og målt vandstand ved Karrebæksminde, hvilket er et kombineret resultat af både vandstandsrandbetingelserne samt vinden. Den hydrauliske vurdering foretaget i del 1 samt sedimenttransportmodelleringen i del 2 skal anvendes til at belyse en fremtidig og ukendt vejrsituation og dermed strømningssituation. De har dermed ikke til formål at gengive modelåret 2012 100 % nøjagtigt. Det vurderes derfor, at den anvendte, målte vind fra Roskilde Lufthavn i modellen er tilstrækkelig repræsentativ for modelområdet. 10
Den hydrodynamiske modellering er foretaget på baggrund af data fra en periode på knap 5 måneder (1.7.2012 16.11.2012). Perioden indeholder almindeligt forekommende vejrforhold både med hensyn til vandstand, strøm og vind fra skiftende retninger samt styrke. Anvendelse af en længere modelleringsperiode vil ikke ændre på konklusionen. Figur 6 viser strømrosen for modellerede strømningshastigheder samt retninger umiddelbart syd for Masnedø i Storstrømmen. Der haves ikke adgang til data fra DHI s målebøje lokaliseret i området. Strømrosen for målinger fra denne bøje (april 2012- marts 2013) er dog præsenteret i COWI s rapport vedr. den ny forbindelse over Storstrømmen [COWI, 2014]. Den modellerede strømrose i denne rapport (Figur 6) kan ikke direkte sammenlignes direkte med DHI s strømrose i COWI s rapport, da modelperioden i denne rapport er væsentlig kortere og ikke indeholder de mest blæsende måneder. Med det in mente ses der dog god overensstemmelse mellem både hastigheder og retning. Figur 5 Målt og modelleret (dette projekt) vandstand ved Karrebæksminde for en tilfældig udvalgt sommer- og efterårsperiode Figur 6 Strømrose (modelleret i dette projekt) for perioden 1.7.2012-16.11.2012 for UTM32 684500m, 6094800m (ca. ved Storstrømsbroen) 11
Resultater Til vurdering af den hydrauliske effekt af udvidelsen af havnen er der for de på Figur 7 og Tabel 1 viste punkter udtrukket tidsserier for både strøm og vandstand for scenarie A, B og C. Den geografiske placering af punkter er valgt for at belyse eventuelle ændringer i både nær og fjernområdet for havnen. Forskellen på middelhastighed og maks. hastigheden mellem scenarie C og A i modelleringsperioden er derudover overordnet tydeliggjort på Figur 11og Figur 12. Figur 7 Placering af sammenligningspunkter, hvor der er udtrukket tidsserier for strøm og vandstand. Tabel 1 Sammenligningspunkter strøm og vandstand UTM32 X UTM32 Y Med og uden havn Med havn - med og uden opfyldning af klapplads Punkt 1 683000 6099200 Ingen forskel Ingen forskel Punkt 2 683000 6097800 Minimal stigning i strøm (få Ingen forskel cm/s) Punkt 3 683500 6099000 Ingen forskel Ingen forskel Punkt 4 684900 6098200 Minimal stigning i strøm (få Ingen forskel cm/s) Punkt 5 686500 6097900 Ingen forskel Ingen forskel Punkt 6 688000 6094500 Ingen forskel Ingen forskel Punkt 7 699000 6093000 Ingen forskel Ingen forskel For punkterne 2 (sydvest for vesthavnen) og 4 (nord for Masnedø) er der på Figur 8 og Figur 9 vist to eksempler på tidsserier for den modellerede strømningshastighed samt vandstanden (Figur 10) for de tre scenarier i punkt 1 (nordvest for havnen). Det ses tydeligt af figurerne, at ændringerne i vandstand samt 12
strømningshastigheder er minimale grænsende til ikke eksisterende. Som før beskrevet ændres den hydrauliske modstand gennem Masnedsund ikke i væsentlig grad ved udvidelsen havnen mod nordvest, hvorfor modelresultaterne ej heller viser nogle væsentlige ændringer. Figur 8 Sammenligning af strøm punkt 2 Figur 9 Sammenligning af strøm punkt 4 Figur 10 Sammenligning af vandstand i punkt 1 13
Figur 11 Forskel i middel strømningshastighed mellem scenarie C og A. Positive værdier er højere hastigheder med havneudvidelsen. Figur 12 Forskel i maksimum strømningshastighed mellem scenarie C og A. Positive værdier er højere hastigheder med havneudvidelsen. Delkonklusion Udvidelsen af havnen samt uddybningen af sejlrenden vurderes ikke at have nogen negative konsekvenser for strømningsforholdene i området, hverken i nær- eller fjernområdet. Dette gælder både for strøm og vandstand som ikke i nogen væsentlig grad vil påvirkes af udvidelsen. Således vurderes det, at både lokale miljøforhold, sejlads- og badesikkerhed langs Sjællands sydkyst herunder Ore Strand, ikke bliver hydraulisk påvirket af udvidelsen. Opfyldningen af klappladsen vest for Masnedø, ændrer i sagens natur radikalt på dybdeforholdene her, men dog ikke til mere end det omkringliggende bundniveau og vil derfor ikke påvirke de overordnede strømforhold. Såfremt der klappes på Kogrunden vil sedimentspredningen og klapning i sig selv dog lokalt kunne ændre på 14
vanddybderne her, som potentielt kan berøre sejladssikkerheden. Dette nævnes også i del 2 af denne rapport. 3) Modellering af ændrede kystnære bølgeforhold samt kysterosion Den øgede vanddybde i sejlrenden samt den fysiske udvidelse af havnen mod nordvest vil kunne give anledning til ændrede bølgeforhold meget lokalt. Baseret på en procesmæssig tankegang, hvor den aktuelle tilstand i landskabet og havets bathymetri ses som et resultat af de dynamiske processer fra strøm, bølger og vind. Det må formodes, at de eksisterende forhold ikke befinder sig langt fra initialtilstand, der forelå, da isen trak sig tilbage, således at strømløb og kyster kun har undergået mindre ændringer de seneste 8 10.000 år. For kysterne nær Vordingborg, øst for Storstrømsbroen, viser Kystplanlæggeren (Kystdirektoratet, 2014) det forventelige nemlig, at kysten i projektområdet er helt stabil uden frem- eller tilbagerykning. På den vestlige side af Masnedøbroen er det frie stræk for vinden til at danne bølger betydeligt større. Det må vurderes, at de vestlige vinde og de deraf dannede bølger kan skabe en erosion af kysten langs Knudshoved Odde og en deraf dannet langsgående sedimenttransport (sandtransport) langs odden mod øst ind mod Vordingborg. Imidlertid angiver Kystplanlæggeren (Kystdirektoratet, 2014), at transporten på i de inderste 5-6 km op til Storstrømsbroen er modsat dvs. vestgående, hvilket umiddelbart er vanskeligt at forklare, men som formentlig skyldes, at bølgerne i denne del af Smålandfarvandet er påvirket af mange lavvandede grunde og flak, som ændrer og reducerer bølgerne. Af dette kan konkluderes, at kysten i havneområdet på Masnedø lige vest for Storstrømsbroen også er relativ stabil og upåvirket af bølgeforholdene. For det færdige havneudvidelsesprojekt tilbagestår kun spørgsmålet om, hvad den ekstra bølgelæ den ny opfyldning vil betyde på Sjællandskysten, samt den eventuelle forøgelse af bølgehøjden den øgede vanddybde hen over sejlrenden vil kunne bidrage til. Men da der som nævnt er tale om en stabil kyststrækning er det usandsynligt, at der vil kunne ske hverken erosion eller aflejring her. Der vil fortsat være tilstrækkelig bølgepåvirkning til, at aflejring af dynd ikke vil finde sted, og den begrænsede bredde af sejlrenden indtil havnen vil ikke give anledning til væsentlig forøgede bølgehøjder og erosion af kysten til følge. Denne procesmæssige tilgang er efterprøvet i nedenstående bølgemodelberegninger. Modelopsætning samt beregningsforudsætninger Bølgemodellen MIKE 21 SW (Spectral Wave) er kørt for efteråret/vinteren 2012 men dog i et noget grovere grid end strømningsmodellen. SW modellen er en state-of-the-art vind-bølge model. Modellen simulerer vindgenerede bølger. Der er pga. stor beregningstid anvendt et mindre modelområde (se Figur 13) end for strømningsmodellen. Dog er vandstanden, anvendt i SW modellen, beregnet med det store beregningsgrid, som vist på Figur 1. Modellen beregner bl.a. den signifikante bølgehøjde, bølgeperiode og bølgeretning under hensyntagen til bl.a. bølgetilvækst pga. vindhastighed og retning, energitab på grund af bølgebrydning, energitab på grund af bundfriktion samt refraktion og shoaling [DHI, 2016]. 15
Figur 13 Modelområde og beregningsgrid til bølgemodel (her vist med havneudvidelse) Der haves adgang til målinger af bølgehøjder i Smålandsfarvandet til at verificere modellen med, disse må dog ikke publiceres i denne rapport, da de stammer fra en endnu ikke offentliggjort rapport om en anden lokalitet i farvandet. Der er er i denne ikke publicerede rapport sandsynliggjort at SW-modellen giver valide resultat. Dette sammenholdt med at SW-modellen i gennem tiden har vist god overensstemmelse med målinger, må denne anses for værende retvisende. Dette sammenholdt med, at formålet med bølgemodellen i denne rapport er at vurdere den forskel etableringen af havnen og den tilhørende uddybning af sejlrenden eventuelt må foranledige, vurderes modellen valid i forhold til en indbyrdes sammenligning med og uden uddybning af sejlrenden. Resultater I det følgende præsenteres resultater og sammenligning af modelresultater. Et eksempel på et øjebliksbillede af modelresultatet fra simuleringen med havneudvidelse er vist på Figur 14. Figur 14 Eksempel på MIKE21 SW resultat. 16
Forskellen på middel signifikant bølgehøjde med havn og uden havn er vist på Figur 15 og på den masksimale signifikante bølgehøjde over perioden på Figur 16. Dog skal det her pointeres at de to mesh anvendt til simulering med og uden havn ikke 100% ens og siden det er en numerisk model vil det i sig sig selv kunne give små afvigende resultater. Således må ændringer under et par cm regnes for værende meget usikre. Figur 15. Forskel i middel signifikant bølgehøjde. Negative værdier er mindre bølgehøjde med havn. Figur 16. Forskel i maksimum signifikant bølgehøjde. Negative værdier er mindre bølgehøjde med havn. Der er udtrukket signifikante bølgehøjder samt perioder for punkterne vist på Figur 17 og Tabel 2. 17
Figur 17 Udtrækspunkter for bølgesammenligning Tabel 2 Sammenligningspunkter for bølgehøjde, periode og retning UTM32 X UTM32 Y Signifikant bølgehøjde Bølgeperiode (peak) Punkt 1 682000 6100200 Uændret (<1-2%) Uændret (<1-2%) Punkt 2 682500 6099800 Lille stigning (4 %) på maks. højden over perioden Middel over perioden uændret (<1-2%) Uændret (<1-2%) Punkt 3 683600 6099150 Uændret (<1-2%) Uændret (<1-2%) Punkt 4 684200 6098800 Fald på 14% på maks. højden over perioden Fald på 7% på middelhøjden over perioden Figur 18 og Figur 19 viser de modellerede bølgehøjder for punkt 2 og 4. Fald på 10% på maks. periode og 5% på middel peak perioden 18
Figur 18 Modellerede bølgehøjder med og uden havn i punkt 2 nordvest for havnen. Figur 19 Modellerede bølgehøjder med og uden havn i punkt 4 nordøst for havnen. Delkonklusion Den procesmæssige tilgang beskrevet i starten af kapitlet understøttes hermed af den udførte modellering. For punkterne, som ikke ligger i umiddelbar læ for havnen, registres ingen eller en minimal stigning i bølgehøjden under 5% på maksimumværdien for modelleringsperioden og under 1-2 % stigning for middelbølgehøjden. I punkt 2 nordøst for havneudvidelsen ses et mindre (forventelige) fald, men igen af beskedent karakter. Der forventes hermed ingen kystmorfologiske ændringer eller øvrige påvirkninger ved det forslåede projekt. 19
DEL 2 Modellering af sedimentspredning 20
4) Modellering af sedimentspredning I forbindelse med uddybningen af havnen samt sejlrenden umiddelbart ind til havnen og et mindre stykke sejlrende længere mod vest samt klapningen af det opgravede materiale vil der ske et spild af sediment til vandsøjlen. Spildet og spredningen af materialet er nøje afhængig af det opgravede materiales egenskaber samt de hydrodynamiske forhold på lokaliteten. Grundlaget for transportberegningerne af sedimentspildet er som for VVM-redegørelsen for den nye Storstrømsbro, den hydrodynamiske model MIKE21 FM, (beskrevet i del 1) med MT modulet (MudTransport) [DHI, 2016] tilkoblet. Modulet beregner den advektive og dispersive transport, erosion/resuspension samt deposition af finkornet materiale.. Nærværende model tager kun hensyn til transporten af spildet til vandsøjlen (det suspenderede materiale) i forbindelse med gravearbejdet samt spildet i forbindelse med klapningen. Den naturligt forekommende sedimenttransport og deraf morfologiske udvikling i området er dermed ikke medtaget. Der er som udgangspunkt benyttet standardværdier for modelparametrene eksempelvis til beregning af dispersionskoefficienter. Den hydrodynamiske model dækker samme område, som vist under del 1 (Figur 1) dog er beregningsgriddet (meshet) ændret en smule og antallet af beregningspunkter reduceret til ca. 19.000 (Figur 20). Figur 20 Modelområde og beregningsgrid anvendt til sedimenttransportmodellen i området omkring havn, sejlrende og klappladser markeret med grå polygoner. Bidraget fra bølger til bundforskydningsspændingen i området er medtaget fra en Spectral Wave simulering for hele området. SW modellen er beskrevet i del 1, men dækker her hele modelområdet i modsætning til under del 1. Baseret på udleverede uddybningsberegninger samt geologiske undersøgelser/vurderinger foretaget af Orbicon, er der tale om følgende mængder og geologiske sammensætning som vist i Tabel 3. 21
Figur 21 Oversigtskort over sejlrender samt klappladser Der graves med to backhoe dredgere og fire klappramme med en last kapacitet på 400 m 3 /pram. Der forventes, at kunne graves 400 m 3 /t med hver dredger. Der arbejdes 12 timer i døgnet startende 1. august. Området ligger forholdsvist beskyttet, og det forventes, at der kan arbejdes vinteren over. Som worst-case regnes der med tracé 2, da denne er længst samt fuld afgravning af gytjen i etape 2 uden forudgående spunsning. I realiteten vil der for etape 2, blive spunset først og efterfølgende vil gytjen indenfor spunsen blive fjernet, således at det i realiteten ikke vil give anledning til et så stort spild, som antaget i denne vurdering. Tabel 3 Opgravningsmængder og geologisk sammensætning Moræne (inkl. anlæg) Sand 1 (inkl. anlæg) Gytje (inkl. anlæg) Sejlrende Vest (Tracé 2) 0 m 3 61000 m 3 0 m 3 Sejlrende Øst 544.000 m 3 106.000 m 3 0 m 3 Svajebassin Nord 178.000 m 3 121.000 m 3 0 m 3 Svajebassin 271.000 m 3 0 m 3 0 m 3 Vinkelhavn 274.000 m 3 0 m 3 0 m 3 Etape 2 0 m 3 0 m 3 15.000 m 3 1) Sammensætningen af sandet er forskellig på de enkelte lokaliteter som vist på Figur 22. Sedimentegenskaberne vil blive behandlet i efterfølgende kapitel. Der er foretaget følgende tre modelleringsscenarier alle med påbegyndelse af arbejdet den 1.august. 22
1. Alt opgravet materiale (61.000 m 3 ) fra tracé 2 klappes på Kogrunden Klapplads den resterende del (1,508 mio. m 3 ) klappes på NV Masnedø Klapplads. 2. Alt opgravet materiale klappes på Kogrunden (1,57 mio. m 3 ) 3. 46 % (0,72 mio. m 3 ) klappes på Kogrunden (fra tracé 2, sejlrende øst og etape 2) mens de resterende 54 % (0,85 mio. m 3 ) fra svajebassiner og havnen klappes på NV Masnedø Klapplads. For alle scenarier er opgravningsproceduren ens, hvor der i modellen er antaget følgende opgravningsplan. Dredger 1 starter i vest med sejlrende vest og arbejder sig østover mod den østlige sejlrende og en del af svajebassin (nord). Dredger 2 starter ved gytjeområdet (etape 2) herefter en del af svajebassin nord, hele svajebassin syd samt til slut vinkelhavnen Med start d. 1/8 for begge maskiner og med en gravehastighed på 400 m 3 /t og 12 timers arbejdsdag vil arbejdet for begge maskiner være færdigt d. 9/1 uden hensyntagen til weekender og jul. Placeringen af gravemaskinerne og hermed spildet flyttes i modellen med den forventede gravehastighed. Placeringen opdateres hvert tiende minut. Det samme gælder for klapningen. Her klappes der 2x400 m 3 hver time. I modellen er følgende spildprocenter anvendt: For opgravning på alle strækninger på nær etape 2 er spildet sat til 5 % af den opgravede masse. For etape 2 (gytjeområdet) er spildet dog sat til det dobbelte (10 %) pga. den løsere lejring. For klapningen er der anvendt 3 %, altså lidt lavere end ved opgravningen. Dette vurderes dog stadig på den sikre side i forhold til det reelle spild. I modellen forløber denne klapning over 10 minutter. Det er oplyst, at klapning foregår momentant ved åbning af lågerne i klapprammens bund. En momentan klapning vil medføre, at det klappede materiale mere eller mindre vil bevæge sig som en samlet masse mod bunden og medføre en højere sedimentationshastighed og mindre spredning. I beregningerne af spildraten (kg/s) i forbindelse med klapningen er der anvendt 3% af den opgravede masse, hvilket også er på den sikre side, da der i realiteten klappes en lidt mindre mængde grundet spildet i forbindelse med opgravningen. For klapningen af gytjen er der som for opgravningen anvendt 10 %, pga. den løsere lejring. Der er i modellen medtaget klapning af alt materiale. Såfremt sandlagene eller opgravede sten i området vurderes af en karakter, der kan nyttiggøres andetsteds i området, klappes det således ikke. Således er der her også tale om et worst-case beregning. Dog vil spredningsresultatet højst sandsynligt ikke se væsentligt anderledes ud, da det noget grovere sand ikke spredes særligt langt. Modellen opererer med dredge rates/dump rates i kg/s og omregningen til masse fra m 3 er foretaget med en korndensitet på 2650 kg/m 3 og med en vægtet porøsitet baseret på volumenfordelingen i Tabel 3. Der er for ren moræne brugt en porøsitet på 0,15, for rent sand 0,35 og for gytje 0,5. 23
Sedimentegenskaber Der opereres med 8 partikelfraktioner i sedimentspredningsmodellen. Da de enkelte opgravningsstrækninger er en inhomogen blanding af forskellige aflejringstyper, er disse beregnet ved en simpel forholdsregning, baseret på volumenfordelingen i Tabel 3 samt kornstørrelsesfordelingen for de enkelte aflejringer vist på Figur 22. Figur 22 Kornstørrelsesfordelinger for sand på de enkelte lokaliteter samt moræneler og gytje. Bemærk at y-aksen er forskellig på figurerne. For strækninger med både moræne og sand er der ikke i beregningen taget hensyn til, at sandlaget ligger øverst, men blot puljet sandet med den underliggende moræne. Det vurderes ikke som nogen kritisk antagelse i forhold til spredningsberegningen, da opgravningsmængderne vil være de samme uanset opgravningsstrategi. Teoretisk vil der kunne ske en lille tidsmæssig forrykning af spildet og dermed også af koncentrationen i vandfasen, da der ved de første grabfulde ikke vil være så fint materiale indblandet og at andelen af sand måske vil være mindre i de sidste gravfulde. Dette er dog en meget teoretisk tankegang og usikkerheden på sammensætningen af 1,5 mio. m 3 sediment hvoraf det meste er moræne med alle kornstørrelser er i forvejen stor. 24
Procent Den resulterende strækningsmæssige fordeling af fraktioner kan ses af Figur 23 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Fraktion 1 (Ler) Fraktion 2 (Fint silt) Fraktion 3 (Mellem silt) Sedimentfordeling Fraktion 4 (Grov silt) Fraktion 5 (Fint sand) Fraktion 6 (Mellem sand) Fraktion 7 (Grov sand) Fraktion 8 (Grus) Trace 1 Sejlrende Øst Svajebassin Nord Svajebassin Syd Etape 2 Vinkelhavn Figur 23. De 8 sedimentfraktioners fordeling på gravelokaliteterne anvendt i modelleringen. Sedimentationshastighed Den styrende parameter for spredningen af sedimentet i forbindelse med spildet er sedimentationshastigheden. Sedimentationshastigheden for de 8 sedimentfraktioner er beregnet ved anvendelse af en karakteristisk kornstørrelse jf. Tabel 4. Tabel 4. Gennemsnitlige kornstørrelser og sedimentationsegenskaber Fraktion Kornstørrelse d Sedimentationsha Bemærkninger [μm] stighed Ws [mm/s] 1 2 0,003 W s = (s 1)gd2 (Stoke s lov) 18ν 2 4 0,012 W s = (s 1)gd2 (Stoke s lov) 18ν 3 12 0,1 W s = (s 1)gd2 (Stoke s lov) 18ν 4 35 0,9 W s = (s 1)gd2 (Stoke s lov) 18ν 5 150 17 W s = (s 1)gd2 (Stoke s lov) 18ν 6 375 52 W s = 10ν 0,01(s 1)gd3 [(1 + ) 1] d ν 2 7 1200 128 W s = 10ν 0,01(s 1)gd3 [(1 + ) 1] d ν 2 8 5000 280 W s = 10ν 0,01(s 1)gd3 [(1 + ) 1] d ν 2 For kohæsive materialer (fraktion 1-4) vil der for koncentrationer over en vis grænseværdi, her sat til 10 g/m 3, ske en flokkulering, og sedimentationshastigheden vil vokse som funktion af koncentrationen af suspenderet stof i vandet. Denne proces er medtaget i modellen ved at konvertere sedimentationshastigheden i Tabel 4 for fraktion 1 til 4 til en sedimentationshastighedskoefficient, som ganges med den relative koncentration for at få den reelle sedimentationshastighed. Under grænseværdien for flokkulering regnes der med de i Tabel 4 angivne sedimentationshastigheder. Erosions- og depositionsegenskaber Hvorvidt sedimentet aflejres eller eroderes/resuspenderes, afhænger af strømforholdene nær bunden, eller helt præcist, hvorvidt den strøm- og bølgegenerede bundforskydningsspænding τb er mindre eller større end de kritiske værdier af τb for henholdsvis deposition eller erosion. Der er i modellen anvendt værdier fra 0,06 N/m 2 op til 4,7 N/m 2 for den største fraktion (beregnet ved Shields formel). Der er for den kritiske værdi for erosion anvendt 0,3 N/m 2 svarende til delvist konsolideret mudder, hvilket er et 25
fornuftigt trade-off, da modellen ikke regner med varierende erosionsegenskaber for aflejret sediment. For de allerfineste fraktioner er 0,3 N/m 2 i den høje ende, men for de største fraktioner meget lavt. Resultater Resultaterne for de tre modellerede scenarier er efterfølgende præsenterer som oversigtskort for: Maksimumkoncentration af suspenderet stof (Figur 24 til Figur 30) Middelkoncentration af suspenderet stof (Figur 31 til Figur 36) Tidsserier for suspenderet stof i udvalgte punkter (Figur 39 til Figur 43) Depositionskort i millimeter og g/m 2 (Figur 44 til Figur 52) Akkumuleret transport af sediment ud af modelområdet (Figur 53 til Figur 57) På alle kort er Natura 2000 områder medtaget, som skraverede felter. Total suspenderet stof Efterfølgende figurer viser den maksimale koncentration af total suspenderet stof (sum af de 8 fraktion) i vandfasen. Da der er tale om en todimensional model, er det således en midlet maksimum koncentration over dybden, der er afbilledet på figurerne. Den viste koncentration optræder ikke nødvendigvis samtidigt men er den højeste opnåede koncentration i et beregningspunkt i modellen gennem modelleringsperioden (1/8-2012 1/4-2013). Der er kun vist udsnit af modelområdet, hvor koncentrationen når op over 2 mg/l. Alle figurer viser samme tendens til, at de højeste koncentrationer opnås i umiddelbar nærhed af opgravningsområderne (inden for ca. 250 m), langs Sjællandskysten i en afstand af ca. 500 meter fra kysten samt over klappladserne, som forventet. Den primære forskel på de tre scenarier ses tydeligst over klappladsen ved Kogrunden. Den største geografiske udbredelse af sedimentspildet indtræffer således ved klapscenarie 2, hvor alt materiale klappes på Kogrunden, mens klapscenarie 3 er en mellemting mellem klapscenarie 1 og 2. Den mindste spredning af sedimentspildet indenfor Smålandsfarvandet ses således for klapscenarie 1. For alle scenarier kan koncentrationer over 10 mg/l forventes i Natura 2000-områderne 169 nordvest for havnen og 168 øst for havnen. Perifært kan der forventes koncentrationer op til 5 mg/l i Natura 2000-område 173 sydvest for havnen, her med største udbredelse ved scenarie 2. For alle scenarier må koncentrationer over 100 mg/l kunne forventes i opgravningsområderne indenfor 100-200 m samt umiddelbar nordøst for Masnedø på begge sider af Masnedsund og vil tydeligt kunne ses som uklart vand. 26
Klapscenarie 1 (sejlrende vest på Kogrund resten NV Masnedø Klapplads) Figur 24 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 1. Figur 25 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 1. Da den morfologiske udvikling i området ikke er medtaget i beregningen (dvs den tidsmæssige uddybning af sejlrenden og havnen) er der for klapscenarie 1 foretaget en yderligere modellering, hvor den fulde uddybning er medtaget som en del af bathymetrien. Resultatet for maks. koncentrationen for denne simulering ses på Figur 26 og skal sammenlignes med Figur 25. 27
Figur 26 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 1 med fuld uddybning. Der er ikke nævneværdig forskel på de to modelresultater overordnet set. Dog er maks. koncentrationen inde i vinkelhavnen signifikant lavere såfremt, der regnes med fuld uddybet vanddybde kontra den eksisterende vanddybde over hele modelperioden. Dette er fuldt ud forventeligt, da vanddybden i dag er lav inde i vinkelhavnen, og da spildet i forbindelse med gravearbejdet er det samme de to scenarier i mellem, vil der ske en væsentlig større fortynding af spildet i tillægsberegningen. Dette er tydeliggjort senere i afsnittet. Udenfor havnen er modelresultatet ikke i signifikant grad påvirket af, om den morfologiske udvikling er medtaget eller ej, hvilket resultatet af del 1 også understøtter. Inde i selve havnearealet må man således kunne forvente en maksimalkoncentration et sted mellem de på Figur 25 og Figur 26 viste. 28
Klapscenarie 2 (Alt på Kogrunden Klapplads) Figur 27 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 2. Figur 28 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 2. 29
Klapscenarie 3 (46 % på Kogrund og resten på NV Masnedø Klapplads) Figur 29 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 3. Figur 30 Maksimumskoncentration af suspenderet stof for scenarie 3 30
Efterfølgende figurer viser middelkoncentration af total suspenderet stof (sum af de 8 fraktion) i vandfasen. Koncentrationen er midlet over arbejdsperioden 1.8.2012 til 14.1.2013 (5 dage efter endt gravning/klapning og ikke over hele simuleringsperioden, som ellers vil have givet anledning til en lavere middelværdi). Efter hver figur er der vist to kort visende antal dage fra d. 1.8. til 14.1. hvor koncentrationen overskrider 10 mg/l. Det bør her pointeres at dagene nødvendigvis ikke er sammenhængende. Natura 2000-område nr. 169 må forventes, som det eneste af Natura 2000 områderne, der i middel vil blive påvirket at koncentrationer mellem 2-5 mg/l (dog kun perifært i det sydøstlige hjørne, langs Knudshoved Odde) Klapscenarie 1 (sejlrende vest på Kogrund resten NV Masnedø Klapplads) Figur 31 Middelkoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 1. Figur 32 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 1. Kun områder over 1 dag er vist. 31
Klapscenarie 2 (Alt på Kogrunden Klapplads) Figur 33 Middelkoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 2. Figur 34 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 2. Kun områder over 1 dag er vist. 32
Figur 35 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 2. Klapscenarie 3 (46 % på Kogrund og resten på NV Masnedø Klapplads) Figur 36 Middelkoncentration af suspenderet stof for klapscenarie 3. 33
Figur 37 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 2. Kun områder over 1 dag er vist. Figur 38 Antal dage i perioden 1.8. 14.1. hvor koncentrationen af suspenderet stof er over 10 mg/l for scenarie 3. 34
Tidsserier for suspenderet stof Til vurdering af varigheden af en given koncentration i vandfasen er der for 21 punkter for scenarie 1 og 2 (vist på Figur 39 og Tabel 5) udtrukket tidsserier for total suspenderet stof i vandfasen (middel koncentrationen over hele vanddybden). Det ses tydeligt at den største forskel på de to scenarier forekommer ved punkterne 12, 13, 14 og 15 ved klappladserne. Figur 39 Udtrækningspunkter for tidsserier af suspenderet stof (Klapscenarie 1 og 2) 35
Tabel 5 Koordinater for udtrækspunkter for TSS (Scenarie 1) X - UTM32 Y - UTM32 Point 1 687192.1 6098465.21 Point 2 692588.86 6093846.08 Point 3 697627.89 6095712.39 Point 4 686611 6097964.25 Point 5 688063.28 6097114.94 Point 6 686167.41 6096791.84 Point 7 685371.44 6097298.06 Point 8 683956.52 6098226.38 Point 9 684500.89 6098589.32 Point 10 684023.68 6097122.19 Point 11 692921.97 6094791.93 Point 12 667185.68 6098575.26 Point 13 667909.34 6095761.06 Point 14 672572.86 6097127.96 Point 15 682253.53 6098211.47 Point 16 677101.69 6103095.67 Point 17 675373.48 6103599.95 Point 18 680907.58 6097401.26 Point 19 677266.69 6097172.53 Point 20 681994.43 6099368.84 Point 21 682176.53 6099886.43 36
37
38
Figur 40 Tidsserier for suspenderet stof for scenarie 1. Som beskrevet under Figur 25, er der foretaget en vurdering af modelresultatets følsomhed overfor den manglende tidsmæssige uddybning i modellen. Scenarie 1 er modelleret med og uden fuld uddybning af bathymetrien, som før beskrevet under afsnittet vedr. maks. koncentrationer. Som beskrevet er der en forventelig forskel i SS-koncentrationen inde i selve havnen, mens der udenfor ingen signifikant forskel er. Dette understøttes af Figur 41 til Figur 43 for tre udvalgte punkter. Figur 41 Sammenligning af SS koncentration uden og med uddybning af bathymetri i modellen. Figur 42 Sammenligning af SS koncentration uden og med uddybning af bathymetri i modellen. 39
Figur 43 Sammenligning af SS koncentration uden og med uddybning af bathymetri i modellen. Nettosedimentation Efterfølgende figurer viser den beregnede aflejring af det spildte sediment i forbindelse med opgravningen og klapningen for de tre klapningsscenarier. Klapscenarie 1 Figur 44 og Figur 45 viser aflejringen af spildet i forbindelse med opgravningen samt klapningen. De største aflejringer af spild sker, som vist, i umiddelbar nærhed af opgravningsområderne samt klapningsområderne. Det skal pointeres, at det kun er det aflejrede spild, der vises på figurerne og ikke uddybningen og klapningen (i mm) i sig selv. Figur 44 Depositionskort [mm] for klapscenarie 1. 40
Figur 45 Depositionskort [mm] for klapscenarie 1. For både den vestlige og østlige sejlrende sker den største aflejring af spildt sediment enten direkte tilbage i sejlrenden eller i en afstand af ca. 200 m fra renderne. I realiteten vil dette spild blive fjernet fra renden igen for at opnå den ønskede vanddybde. Ligesom de relativ store aflejringer inden i havnen ikke i virkeligheden vil optræde som en endelig aflejring. Alt inden for de fuldt optrukne sorte linjer på figurerne er således misvisende. I periferien (dog maksimalt 200 m) af sejlrenderne vil der med stor sandsynlighed kunne registreres en ændring i bundniveauet op til ca. 30 cm. Over tid og tilmed med kraftigere vejrforhold end anvendt i denne modellering vil denne forøgelse af havbunden gradvist udjævne sig og søge mod den nuværende tilstand. For Kogrunden Klapplads ses en minimal aflejring uden for klappladsen <3 mm i en afstand af 100 meter fra pladsen, hvilket er minimalt i forhold til de knap 10 cm, som de 61.000 m 3 klappet materiale fra sejlrenden i vest (tracé 2) giver anledning til på pladsen. For sejlrenden nordvest for Masnedø er det svære at adskille, hvorvidt aflejringen udenfor klappladsen skyldes spredt sediment fra selve klapningen eller fra opgravning i den tætbeliggende sejlrende. Uanset, hvor sedimentet måtte stamme fra, er det dog en relativt begrænset mængde, der aflejres uden for klapningsområdet i forhold til de knap 1,5 mio. m 3, der klappes på pladsen under klapscenarie 1. Dette skyldes formodentligt at Klappladsen ligger i en kraftig fordybning i området, som begrænser spredninger herfra. Figur 44 viser aflejringen af sediment i millimeter med mindste værdi på 1 mm. Figuren giver således ikke det fuldstændige billede af, hvor spildet fra opgravningen og klapningen deponeres. Som eksempel er der på Figur 46 vist aflejringen af den fineste fraktion (ler) i gram/m 2. Det ses tydeligt af figuren, at grundet den lave sedimentationshastighed for leret, at dette spredes og aflejres i det meste af Smålandsfarvandet, hvor kun steder med stærk strøm friholdes. De meget tynde lag vurderes dog ikke at være målbare eller mulige at adskille fra den naturlige sedimentdynamik i området. For klapscenarie 2, med klapning af alt materiale på Kogrunden, vil der kunne forventes en 5-10 cm aflejring i en afstand af 200 meter fra klappladsen jf. Figur 47. I forhold til de ca. 1,5 mio. m 3 (ca. 2 m) må dette dog betragtes som en beskeden aflejring uden for området. Herudover vil der kunne registreres en mindre aflejring 1-5 mm i en udbredelse af ca. 1 km vest for klappladsen. Grundet klapningen af alt materialet på Kogrunden ses også en større spredning af lerfraktionen (Figur 49). 41
For klapscenarie 3 med en næste 50-50 fordeling af klapmaterialet på de to klappladser er depositionen, som forventeligt en mellemting mellem scenarie 1 og 2 jf. Figur 50 og Figur 52. Figur 46 Depositionskort [g/m 2 ] for lerfraktionen - klapscenarie 1 Klapscenarie 2 Figur 47 Depositionskort [mm] for klapscenarie 2. 42
Figur 48 Depositionskort [mm] for klapscenarie 2. Figur 49 Depositionskort [g/m 2 ] for lerfraktionen - scenarie 2 43
Klapscenarie 3 Figur 50 Depositionskort [mm] for klapscenarie 3. Figur 51 Depositionskort [mm] for klapscenarie 3 44
Figur 52 Depositionskort [g/m 2 ] for lerfraktionen - klapscenarie 3. Samlet set kan der ikke forventes aflejringer i hele modelområdet, der vil udgøre nogen risiko for sejladssikkerhed eller ændrede strømforhold. Ved klapscenarie 1 og 3, hvor store dele af materialet dumpes på NV Masnedø Klapplads mindskes vanddybden her markant. Men klappladsen ligger i forvejen i en fordybning ca. i kote -14 m til -9 m, mens den omkringliggende havbund ligger i kote ca. - 7 m, og således vil denne betragtelige mængde klappet materiale ikke foranledige nogen risiko. Man må også forvente, at i takt med konsolideringen af det klappede materiale, at klapmaterialet vil blive liggende her. Anderledes må det forholde sig med sedimentspredningen på Kogrunden Klapplads. Her er der ikke en naturlig fordybning i havbunden. For klapscenarie 2 og til dels klapscenarie 3 vil der her ske en hævning af havbunden i betragtelig grad i forhold til den omkringliggende havbund. Jf. Farvandsvæsnets 50X50m bathymetri er der her ca. 12 meters vanddybde, og man må forvente, at der med 1,5 mio. m 3 klappet materiale vil ske en opfyldning til ca. kote -10 m. Med tiden over en lang årrække må man dog forvente, at noget af dette materiale flyttes som bundtransport eller resuspenderes under hårdt vejr og flyttes længere væk. Således vil der med tiden gradvist omkring klappladsen ske en udjævning af den klappede mængde, således at noget af den tabte vanddybde vil kunne reetableres. Transport ud over modelrande Da de fineste fraktioner er meget mobile grundet deres lave sedimentationshastighed og kritiske forskydningsspændinger for deposition og erosion, må en betydelig transport af disse forventes ud af modelområdet. Figur 53 til Figur 57 viser den akkumulerede transport af de fineste fraktion (som er de eneste, der forlader modelområdet). Den største transport ud over modelrandene sker ud i gennem Storebælt mod nord op i Kattegat samt med Storstrømmen ud mod øst, hvor den fine lerfraktion må forventes spredt over det meste af Kattegat, Stege Bugt, Hjelm Bugt, Øresund og Østersøen over tid. På trods af at der er tale om godt 20.000 tons sediment, der tilføres disse vandområder, må dette over en periode på over et halvt år anses som beskedent i forhold til den naturlige transport. De godt 20.000 tons primært ler der forlader modelområdet svarer ca. halvdelen af den spildte mængde ler i forbindelse med opgravningen og klapningen. Mængderne skal ses i forhold til arealerne af de modtagende vandområder. 45
Eksempelvis vil de knap 6000 tons ler og silt der sendes videre ud i Stege Bugt, under worst-case (at alt sedimenterer ud i bugten) give anledning til aflejring på under 0,1 mm jævnt fordelt over den 50km 2 store bugt. Forskellen på transporten ved de forskellige klapningsscenarier er som forventet og følger i tråd med alle de andre præsenterede resultatet. Således ses en større transport ud af Storebælt, hvis man klapper alt på Kogrunden og modsat, hvis sediment klappes primært ved Masnedø stiger transporten mod øst. Figur 53 Akkumuleret transport Storebælt N Figur 54 Akkumuleret transport Storebælt S Figur 55 Akkumuleret transport Ulvsund Figur 56 Akkumuleret transport Grønsund 46
Figur 57 Akkumuleret transport Guldborgsund Delkonklusion Baseret på de numeriske modelberegninger af sedimentspredningen i forbindelse med opgravningen ved udvidelse af havnen, uddybningen af sejlrenden i vest og øst samt klapningen af det opgravede materiale må der forventes en betydelig forhøjet koncentration af suspenderet stof i umiddelbar nærhed af arbejdsområderne fortrinsvis indenfor 250 m. I særdeleshed må der forventes forhøjede koncentration i havneområdet og langs Sjællands sydkyst under anlægsperioden. Grundet geologien af havbunden, med store mængder ler og silt, vil dette være uundgåeligt. Middelkoncentrationen under arbejdet vil ikke være væsentligt forhøjet i forhold til, hvad der under naturlig forhold må forventes at kunne optræde i området grundet stærk strøm og bølger. Dog vil der stadig i området inde i havnen samt umiddelbart mellem Masnedø og Sjællands sydkyst være forhøjede middelkoncentrationer i forhold til naturlige forhold. Denne rapport forholder sig ikke til biologiske effekter af den forhøjede koncentration. Spredningen af sediment er relativt stor grundet det høje ler og siltindhold, dog vil aflejringen generelt indenfor Smålandsfarvandet være af begrænset størrelse målt som ændret vanddybde. De primære aflejringer af spildet vil ske indenfor kort afstand af grave og klapningsområderne 0-500 m. Dog vil de fineste fraktioner spredes over hele Smålandsfarvandet men ikke give anledningen til nogen reel målbar aflejring (<1 mm). Ligesom store dele af de fineste fraktioner vil transporteres ud af modelområdet og spredes ud i de omkringliggende farvande. Overskridelse af 2 cm aflejring i forhold til ålegræs kan af bilag A ses kun at have en begrænset udbredelse i og omkring sejlrender, klappladser og havn. De tre klapningsscenarier giver som forventet en forskel i resultaterne. Koncentrationen af suspenderet stof langs Sjællands sydkyst er dog ikke i stor grad påvirket at klapningsscenarierne. Spredningen bliver størst, hvis alt klappes på Kogrunden modsat vil klapningen lokalt ved Masnedø bidrage lokalt til ekstra forhøjede koncentrationer, da opgravningsarbejdet også foregår i umiddelbar nærhed. Dog er klappladsen her lokaliseret i en kraftig fordybning af havbunden, hvilket begrænser spredningen væsentligt mere end man må forvente ved anvendelse af Kogrunden. I Natura 2000 områderne er dage hvor koncentrationen når over 10 mg/l lav (få dage) mens der i havneområdet og umiddelbart nord og nordvest for Masnedø på en strækning på ca. 5 km vil være længerevarende perioder (over 50 dage) hvor koncentrationen er over 10 mg/l. Fra et overordnet perspektiv, når forskellen på de tre klapningsscenarier er minimal, bør beslutningen, hvorvidt den ene eller anden klapplads eller begge klappladser skal anvendes, træffes primært på baggrund af logistiske overvejelser samt påvirkningen af biologiske forhold. 47
5) Referenceliste COWI, 2014. Ny Forbindelse over Storstrømmen, VVM Hydraulisk Modellering for VVM DHI, 2016. MIKE by DHI software 2016, DHI, Agern Allé 5, 2970 Hørsholm 48
BILAG A Udbredelseskort af aflejring over 2 cm 49
Scenarie 1 Scenarie 2 50
Scenarie 3 51