Molslinjen Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn MOLSLINJENS HURTIGFÆRGER MAX MOLS (INCAT 91) SAMT EXPRESS 1 OG 2 (INCAT 112)
Molslinjen Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn MOLSLINJENS HURTIGFÆRGER MAX MOLS (INCAT 91) SAMT EXPRESS 1 OG 2 (INCAT 112) Rekvirent Rådgiver Projektnummer 3621800052 Molslinjen Hveensgade 4 8000 Aarhus C Att.: Thomas Bisgaard Jensen Orbicon A/S Linnés Allé 2 2630 Taastrup Projektleder Udarbejdet af Kvalitetssikring Birgitte Nielsen TT-Hydraulics Aps TT-Hydraulics Aps Revisionsnr. 01 Godkendt af Birgitte Nielsen Udgivet 30-05-2018
FORORD Herværende rapport er udarbejdet på anmodning fra Orbicon A/S, Taastrup, på vegne af Molslinjen A/S. Rapporten skal være en del af myndighedsbehandlingen i forbindelse med vurderingen af indflydelsen af kølvandsbølger på kysterne omkring Rønne Havn fra færgeruten mellem Ystad og Rønne, der ønskes besejlet med hurtigfærgerne Max Mols samt Express 1og 2 drevet af Molslinjen A/S, Aarhus. For at kunne vise modelleringsresultaterne tydeligst muligt er disse placeret særskilt i Bilag 1, hvor rapportens 21 figurer er placeret. Denne rapport erstatter den tidligere rapport om samme emne fra januar 2017.
INDHOLDSFORTEGNELSE FORORD... 3 1. SAMMENFATNING OG KONKLUSION... 7 2. BØLGEHØJDE KRITERIUM... 7 3. HURTIGFÆRGERNE MAX MOLS, EXPRESS 1 OG EXPRESS 2... 8 4. RUTEBESKRIVELSE FOR ANLØB OG AFGANG FRA RØNNE HAVN 8 5. DANNELSE AF KØLVANDSBØLGER FRA HØJHASTIGHEDSFÆRGER... 11 5.1. Bølgehøjde, -periode og- retning... 12 5.2. Bølgehenfald på grund af diffraktion... 14 6. MODELLERINGS PRINCIPPER... 14 6.1. Modelleringsprocedure... 14 7. MODELLERINGRESULTATER... 15 7.1. Forudsætninger... 15 7.2. Beregningsnet, bathymetri og placering af 3 m dybdekurve... 15 7.3. Længdeprofil af vanddybder, bølgehøjder og dybde-froudetal... 15 7.4. Beregningsresultater for ankomst til Rønne - hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding)... 17 7.5. Beregningsresultater for ankomst til Rønne - fyrlinie (1600 m til 0 m fra havneudmundingen)... 17 7.6. Beregningsresultater ved afgang fra Rønne - direkte mod hængselled... 18 8. SAMMENFATNING VEDRØRENDE BEREGNEDE BØLGER NÆR KYSTLINIEN... 19 9. KØLVANDSBØLGER I RELATION TIL NATURA 2000-OMRÅDE NR. 211... 19
10. REFERENCER... 21
BILAGSFORTEGNELSE 1. Figurer med modelleringsresultater
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn 1. SAMMENFATNING OG KONKLUSION De kølvandsbølger, der fremkommer langs kysterne ved ankomst og afgang til/fra Rønne Havn med hurtigfærgerne Max Mols samt Express1og 2 på ruten Ystad - Rønne og retur, er blevet simuleret med numerisk modellering. Ved modelleringen er det forudsat, at ruten besejles med en servicefart på 40 knob i begge retninger. I nærområdet ved havnen reduceres farten som nævnt i rutebeskrivelsen. I forhold til tidligere undersøgelser omfatter modelleringen nye ruter og tilhørende waypoints nær havnen. For den bornholmske kyst nær Rønne er resultatet af modelleringerne følgende: De største kølvandsbølger forekommer ud for molerne ved Rønne Havn. Her overholder bølgehøjderne ikke umiddelbart myndighedskravet for de maksimale bølgehøjder ved 3 m dybdekurverne, men det vurderes, at kravet ikke har betydning her, hvor 3 m dybdekurven befinder sig i en stejl stenkastningsmole. På øvrige kyststrækninger viser modelleringen, at bølgekriteriet i gældende bekendtgørelse overholdes. Det skal nævnes, at alle modelleringer er foretaget både med og uden bundfriktion, og at modelleringen uden bundfriktion viser en lille overskridelse af kravet til bølgehøjde på en strækning af kysten umiddelbart ved Rønne Havn med få cm. Denne overskridelse forekommer ikke, når bundfriktionen medtages i modelleringen. Det vurderes derfor, at kravet er overholdt også her, da modellering uden bundfriktion må anses som et absolut worst case og at modellering med bundfriktion er tættest på de virkelige forhold. For forholdene ved Natura 2000-område nr. 211 i havet umiddelbart nord for Rønne Havn vurderes følgende: I områdets sydøstlige hjørne, der ligger nærmest hurtigfærgernes rute, vil der ved hver passage optræde 5 10 lange flade bølger med en højde på ca. 0,5 m og en periode på 9 10 s. Dette aftager hurtigt mod nord. Simple (men dog nøjagtige) beregninger angiver, at vandhastigheden ved bunden forårsaget af kølvandsbølgerne i hele Natura 2000 området er mindre end 0,05 m/s, hvilket viser, at den fysiske påvirkning af bunden er ubetydelig. Kølvandsbølgerne vurderes derfor ikke at have negative fysiske påvirkninger af Natura 2000 området. 2. BØLGEHØJDE KRITERIUM Af hensyn til sikkerhed og komfort for fritidsaktiviteter i kystzonen har myndighederne fastsat et bølgehøjdekriterium, der ikke tillader, at den maksimale bølgehøjde Hh (i meter) på 3 m dybdekurven overstiger: H h 0,5 4,5 T h (2) 7 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn hvor Th er middel bølgeperioden. Færgernes servicefart er 40 knob. Ved anduvning af Rønne Havn reduceres farten til først 20 knob og dernæst 16 knob. I følgende Tabel 1 er angivet den maksimale bølgehøjde i disse situationer. Tabel 1 Maksimal bølgehøjde ved 3 m dybdekurven. Fart V (knob) Bølgeperiode Th (s) Maksimal højde Hh (m) 40 10,8 0,32 20 5,4 0,46 16 4,3 0,51 Derfor er det formålet med denne undersøgelse at dokumentere ved numerisk modellering, at dette kriterium er opfyldt langs kysterne nær Rønne. 3. HURTIGFÆRGERNE MAX MOLS, EXPRESS 1 OG EXPRESS 2 Data for færgerne er givet i nedenstående tabel 2. Tabel 2 Data for Max Mols og Express 1 og 2. Max Mols Incat 91 Express 1og Express 2 Incat 112 Længde, overalt (m) 91,3 112,6 Længde, vandlinien (m) 81,3 105,6 Bredde, overalt (m) 26,0 30,5 Dybgang (m) 3,7 3,5 Deplacement, let (SI-tons) ~ 894 ~ 1491 Deplacement, fuld lastet (SItons) ~ 1400 ~ 3000 Servicefart modelleret (knob) 40 40 4. RUTEBESKRIVELSE FOR ANLØB OG AFGANG FRA RØNNE HAVN Ruter til Rønne-Ystad for Incat 91 og Incat 112 Nedenstående ruteforløb ønskes anvendt ved den kommende miljøgodkendelse for Max Mols samt Express 1 og 2. 8 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn Figur 4-1 Oversigt over hele ruten Rønne Ystad og retur Rute: Rønne - Ystad. WP nr. Bredde (N) Længde (Ø) Kurs (rv) Fart (knob) & bemærkninger I havnen sejles med manøvre fart. 1 55 o 05.64' 14 o 40.86' 294 To skibslængder uden for havnen accelereres op til service fart med kurs mod WP2. 2 55 o 10.00' 14 o 24.00' 305 Servicefart. Dette waypoint betegnes hængselled i rapport og bilag 3 55 o 23.51' 13 o 50.14' 312 Servicefart. 4 55 o 24.43' 13 o 48.31' 35 Inden passage af WP4 reduceres farten hurtigt således, at den ikke overstiger 20 knob ved passage af WP4. Efter fartreduktion sejles mod WP5. 5 55 o 25.00' 13 o 49.00' I havnen sejles med manøvrefart. 9 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn Rute: Ystad Rønne WP nr. Bredde (N) Længde (Ø) Kurs (rv) Fart (knob) & bemærkninger I havnen indtil molerne sejles med manøvrefart. 1 55 o 25.00' 13 o 49.00' 215 Farten skal holdes under 20 knob indtil passage af WP2. 2 55 o 24.43' 13 o 48.31' 131 Efter passage af WP2 accelereres op til servicefart med kurs mod WP3. 3 55 o 23.51' 13 o 50.14' 125 Servicefart. 4 55 o 10.00' 14 o 24.00' 118 Servicefart. Dette waypoint betegnes hængselled i denne rapport og bilag. 5 55 o 05.32' 14 o 39.34' Inden WP5 reduceres farten hurtigt således af farten ikke overstiger 20 knob ved passage af WP5. Efter passage af WP5 drejes langsomt op i fyrlinien. 6 55 o 05.43' 14 o 40.09' 65 Ved passage af WP6 må farten ikke overstige 16 knob. I havnen sejles med manøvrefart. Rutens samlede længde er 36,6 sm. Bemærkninger: Alle accelerationer og decelerationer skal foregå så hurtigt som muligt. Sejlads i indsejlingsområderne kan variere i forhold til trafik og vejr. Detail kort - Rønne: 10 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn Figur 4-2 Rute lokalt ved Rønne 5. DANNELSE AF KØLVANDSBØLGER FRA HØJHASTIGHEDSFÆRGER Et sejlende skib genererer både lange og korte bølger, men kun de lange kølvandsbølger, der bliver genereret ved skibsskrogets samlede fortrængning ved bevægelsen gennem vandet, vil forplante sig over længere afstande og nå kysten. For kølvandsbølger genereret af skibe, der sejler på havets overflade, vil Froudes modellov kunne anvendes. Anvendelsen af Froudes modellov reducerer dimensionerne af problemet, så ligedannetheden (f.eks. ligedannetheden af kølvandsbølgemønsteret omkring sejlende skibe) kun afhænger af Froude-tallet Fr, som er: F r = V g L (3) hvor V er hastigheden af skibet, g er tyngdeaccelerationen og L er en karakteristisk længde i strømningsfeltet. For et skib, der sejler på dybt vand, er den karakteristiske længde L normalt skibets længde, men på lavt vand har både skibets længde og vanddybden indflydelse. Fra erfaringer med både fysisk og numerisk modellering er det blevet konkluderet, at i forhold til de lange kølvandsbølger er disse kun afhængigt af dybde Froude-tallet F D = V, hvor D er vanddybden. g D Fra den generelle teori om strømninger med fri overflade er det velkendt, at det kritiske Froude-tal (Fr = 1) betyder en overgang mellem temmelig forskellige flow-typer, 11 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn såfremt Fr er enten over eller under denne kritiske værdi. For kølvandsbølger i lavvandede farvande kan man forvente de tre typer bølger, som ses på figuren herunder. Figur 5-1 Bølgemønstre for kølvandsbølger I den tidlige forskning af kølvandsbølger blev disse undersøgt ved fysiske eksperimenter i vandtanke med skalamodeller, men i dag er 3-dimensionelle hydrodynamiske computermodeller til rådighed til dette formål. 5.1. Bølgehøjde, -periode og- retning Den numeriske modellering af strømningen omkring skibsskroget (hvor bølgedannelsen sker) foregår i en stationær hydrodynamisk model, hvor skibet er fikseret i rummet, og hvor vandet passerer skroget med den hastighed skibet har i virkeligheden. Følgelig bliver kølvandsbølgernes bølger vist som stationære bølger i modellen. Fra en sådan numerisk modellering kan den empiriske sammenhæng mellem Froude-tallet og karakteristika for de genererede bølger (højde, længde og retning) bestemmes (de røde og grønne punkter på figur 5). Figur 5 viser også punkter fra fuldskala målinger med andre lignende højhastighedsfartøjer (sorte og hvide punkter). Punkterne viser det forventelige nemlig, at der eksisterer en relativ stor usikkerhed omkring toppen af kurven, hvor Froude-tallet er kritisk. 12 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn Figur 5-2 Maksimum bølgehøjde som funktion af dybde Froudetal (fra DHI, 2012) For Express1 er maksimum bølgehøjden Hh i en afstand af 700 m fra sejllinien af færgen modelleret med følgende funktioner, som svarer til figur 4 i (DHI, 2012): Hh = 1,3 (FD+0,1) 10 for FD <= 0,9 Hh = 1,3 (FD+0,07) -2,5 for 0,9 < FD < 1.3 Hh = 1,0 (0,36 + 1/FD 6 ) for FD > 1,3 For Max Mols er de tilsvarende funktioner (DHI, 2012): Hh = 1,3 (FD+0,1) 10 for FD <= 0,9 Hh = 1,3 (FD+0,10) -2,5 for 0,9 < FD < 1.5 Hh = 0,82 (0,36 + 1/FD 5 ) for FD > 1,5 Bølgeperioden blev beregnet af Th = 0,27 V (s), hvor V er færgens fart i knob (DHI, 2012). Bølgeretningen θ i forhold til sejlretningen blev bestemt ved (DHI, 2012): θ = 35,267(1- exp(12(fd-1))) for FD <= 1 θ = ArcCos(1/FD) for FD > 1 13 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn 5.2. Bølgehenfald på grund af diffraktion Den vigtigste årsag til reduktionen af højden af kølvandsbølgerne på deres bevægelse fra færgens sejllinie til kysten er diffraktion. (En lysstråle diffrakteres, dvs. afbøjes, når den passerer et meget lille hul). På grund af den endelig længde af skibet vil den frembragte bølgeenergi ikke kun bevæge sig i den bølgeretning. Derfor vil bølgehøjden reduceres på grund af spredning af energien ved diffraktion. (Tabet på grund af hydrodynamisk friktion er næsten nul i disse lange flade bølger). Virkning af diffraktion er blevet undersøgt i flere omfattende undersøgelser i fuld skala. Fra disse undersøgelser, beskrevet af Kirkegaard et al (1999), har det kunnet konkluderes, at bølgehøjden H henfalder med afstanden fra sejllinien ved følgende ligning: H H 0 = ( s s 0 ) r (3) hvor H0 er bølgehøjden 2 skibslængder fra sejllinien (fundet fra CFD modellering), s er afstanden fra sejllinien, so er 2 gange skibslængden og r er henfaldskonstanten. Disse feltundersøgelser (beskrevet af DHI i Kirkegaard et al, 1998) giver som gennemsnit en værdi på r = - 0,55, som derved er den mest sandsynlige værdi. Tabel 3 Betydningen af henfaldet som funktion af afstand. Afstand fra sejllinie (m) Relativt henfald med r = -0,55 500 0,69 1000 0,53 2000 0,40 5000 0,28 6. MODELLERINGS PRINCIPPER Målet med den numeriske modellering er at bestemme højden af kølvandsbølgerne fra højhastighedsfærgerne, når de når frem til 3 m dybdekurven nær kysten. 6.1. Modelleringsprocedure Modelleringen omfatter følgende 2 trin: 1. Med en 3-dimensional hydrodynamisk modellering (CFD fra OSK-ShipTech A/S) bestemmes bølgeegenskaberne (højde, periode og retning) langs en linje beliggende 2 skibslængder fra sejllinien af færgen til forskellige Froudetal. Fra disse modelleringer opstilles den funktionelle relation mellem bølgeegenskaber og Froude-tallet, og fra denne relation kan længdeprofiler af de genererede bølgers egenskaber langs færgens sejllinie opstilles til at være randbetingelse for det næste skridt i modelleringen. 14 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn 2. I det andet trin bliver bølgetransporten fra sejllinien til kystlinien (3 m dybdekurven) modelleret med den 2-dimensionale MIKE 21-SW model med randbetingelsen beskrevet ovenfor. Denne modellering dækker samtlige ændringer af bølgeegenskaberne fra henholdsvis shoaling (ændringer i bølgehøjde og længde) og refraktion (ændringer i bølgehøjde og retning) begge forårsaget af variationer af vanddybden. Den modellerede bølgehøjde på 3 m kurven bliver sluttelig korrigeret for virkningen af bølgediffraktionen (dvs. den bølgereduktionen der sker fordi bølgeenergien ikke kun transporteres i bølgeretningen, men også vinkelret herpå) som tidligere omtalt. 7. MODELLERINGRESULTATER 7.1. Forudsætninger Modelleringens formål er at eftervise, at det omtalte kriterium for maksimal tilladelig bølgehøjde er opfyldt. Det har derfor været nødvendigt at gennemføre en iterativ proces med ca. 40 modelleringer for at finde frem til en rutebeskrivelse, der opfylder kravet til bølgehøjde og samtidig skaber den kortest mulige overfartstid mellem Ystad og Rønne. I denne rapport er kun vist resultatet af denne proces således, at de modelleringsresultater, der er vist på bilag 1, alle er situationer, hvor kravet er opfyldt. Resultatet af i alt 14 modelleringer er fremlagt i Bilag 1 visende de modellerede bølgehøjder for kølvandsbølgerne for det pågældende modelområde. Alle situationer er modelleret henholdsvis uden bundfriktion og med bundfriktion (anvendt ruhed k= 0,04 m). Figurerne på bilag 1 er følgende: 7.2. Beregningsnet, bathymetri og placering af 3 m dybdekurve Figur 1 Anvendt bathymetri. Interpolation foretaget fra farvandsvæsenets 50x50 m grid (2005), Søkort 189 (trykt 2014) samt tilgængelige pejledata. Figur 2 Placering af 3m kurven nord for Rønne Havn Figur 3 Placering af 3m kurven syd for Rønne Havn Figur 4 Eksempel på anvendt beregningsgrid 7.3. Længdeprofil af vanddybder, bølgehøjder og dybde-froudetal Før den egentlige bølgemodellering beregnes længdeprofiler af maksimal bølgehøjde Hh af de genererede bølger langs sejllinien af færgerne. På Figur 7-1 til Figur 7-3 er vist 3 længdeprofiler som figur x, y og z. For afgang fra Rønne er vist en samlet figur, fordi ruten ikke ændres. Ankomst til Rønne dækkes af 2 figurer, fordi færgerne skifter sejlretning, når de når frem til fyrlinien, som omtalt i rutebeskrivelsen. 15 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn På figurerne på ses længdeprofiler af bølgehøjden Hh i en afstand af 700 m fra sejllinien, fordi (og kun fordi) de 700 m er generel (arbitrært valgt) standardafstand til dette formål. I modelleringen benyttes bølgehøjden 2 skibslængder fra sejlinien. Figur 7-1 Vanddybde, Froude-tal og bølgehøjde (H700) for Inc91 og Inc 112 for afgang fra Rønne mod WP2. Figuren viser kun de første 8 km fra havnen. Rønne Havn (WP1) i station 0 Figur 7-2 Vanddybde, Froude-tal og bølgehøjde (H700) for Inc91 og Inc 112 for ankomst Rønne. Figuren viser kun de sidste knap 9 km mod WP5 (station 0) 16 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn Figur 7-3 Vanddybde, Froude tal og bølgehøjde (H700) for Inc91 og Inc 112 for ankomst Rønne WP5-WP6. Rønne Havn (WP6) i station 0 7.4. Beregningsresultater for ankomst til Rønne - hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding) Figur 5. INC91 Ankomst - Modelleret bølgehøjde fra hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding). 40 knob uden bundfriktion. Kort før fyrlinien reduceres farten til 20 knob og der drejes ind i fyrlinien. Krav til bølgehøjde minimal overskredet nord for havn. Figur 6. ZOOM - INC91 Ankomst. Nord for Rønne Havn hvor kravet på tre-meter kurven er minimalt overskredet ved modellering UDEN bundfriktion Figur 7. INC91 Ankomst - Modelleret bølgehøjde fra hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding). 40 knob med bundfriktion (k=0,04 m). Kort før fyrlinien reduceres farten til 20 knob og der drejes ind i fyrlinien. Krav til bølgehøjde på 3 meter-kurven overholdt nord og syd for havn. Figur 8. ZOOM - INC91 Ankomst. Nord for Rønne Havn hvor kravet på 3 meter-kurven er overholdt ved modellering MED bundfriktion (k=0,04 m) Figur 9. INC112 Ankomst - Modelleret bølgehøjde fra hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding). 40 knob uden bundfriktion. Kort før fyrlinien reduceres farten til 20 knob og der drejes ind i fyrlinien. Bølgehøjden på 3 meter-kurven umiddelbart nord for havnen ligger lige på grænseværdien dog uden medtagning af bundfriktion. Figur 10. INC112 Ankomst - Modelleret bølgehøjde fra hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding). 40 knob med bundfriktion. Kort før fyrlinien reduceres farten til 20 knob og der drejes ind i fyrlinien. Krav til bølgehøjde overholdt både nord og syd for havnen. 7.5. Beregningsresultater for ankomst til Rønne - fyrlinie (1600 m til 0 m fra havneudmundingen) Figur 11. INC91 og INC112 Ankomst - Modelleret bølgehøjde fyrlinie (fra 1600 m fra havneudmunding). Uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for 17 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn havn. Bemærk at INC91 og INC112 er vist i samme figur, da færgerne genererer samme bølgehøjder for Froude tal < 0,9. Figur 12. INC91 og INC112 Ankomst - Modelleret bølgehøjde fyrlinie (fra 1600 m fra havneudmunding). Med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. Bemærk at INC91 og INC112 er vist i samme figur, da færgerne genererer samme bølgehøjder for Froude tal < 0,9. Figur 13. INC91 og INC112 Ankomst - Modelleret bølgehøjde fyrlinie (fra 1600 m fra havneudmunding). Uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. Bemærk at INC91 og INC112 er vist i samme figur, da færgerne genererer samme bølgehøjder for Froude tal < 0,9. Figur 14. INC91 og INC112 Ankomst - Modelleret bølgehøjde fyrlinie (fra 1600 m fra havneudmunding). Med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. Bemærk at INC91 og INC112 er vist i samme figur, da færgerne genererer samme bølgehøjder for Froude tal < 0,9. 7.6. Beregningsresultater ved afgang fra Rønne - direkte mod hængselled Figur 15. INC91 Afgang - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. Figur 16. INC91 Afgang - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. Figur 17. INC112 Afgang - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. Figur 18. INC112 Afgang - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. Figur 19. INC91Afgang - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. Figur 20. INC91 Afgang - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. Figur 21. INC112 Afgang - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. Figur 22. INC112 Afgang - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. 18 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn 8. SAMMENFATNING VEDRØRENDE BEREGNEDE BØLGER NÆR KYSTLINIEN I forbindelse med modelleringen er sejlruten justeret for at kunne overholde bølgekriteriet. Det egentlige resultat af modelleringen kan derfor opfattes som den rutebeskrivelse, der vises først i rapporten. Med en sejlads efter denne beskrivelse viser modelleringen, at kravene til bølgehøjden nær kystlinien er opfyldt, når der undtages de strækninger, hvor kystlinien udgøres af havnens stenkastninger, og hvor kravet jævnfør praksis ikke er gældende. Den situation, der ligges tættest på grænsen mellem overholdelse og overskridelse af kravene, fremgår af figurerne 5 til 9, hvor der ses en svag overskridelse, når der ikke i beregningen medtages bundfriktion. Når modelleringen medtager en realistisk bundfriktion ses imidlertid, at kravet overholdes, så jævnfør praksis betragtes kravet samlet set som værende overholdt. 9. KØLVANDSBØLGER I RELATION TIL NATURA 2000-OMRÅDE NR. 211 Kølvandsbølger fra Max Mols og Express1 og 2 vil passere ind over Natura 2000 område nr. 211 ved ankomst og afgang fra Rønne Havn. Den situation, der giver den største påvirkning er vist på figur 18 i bilag 1 (dvs. afgang Rønne, bundfriktion ikke medtaget). Fra modelleringen vides, at den maksimale bølgehøjde i det sydlige hjørne vil være 0,30-0,40 og bølgeperioden er ca. 9-10 s. I det centrale og nordlige område er bølgehøjden ca. 0,0 0,15 m og perioden er fortsat 9 10 s. Ved hver passage af en færge vil der passere ca. 5-10 forholdsvis regelmæssige bølger ind over området. Som det fremgår af de tidligere figurer er bølgeretningen over området tæt på at være rent østgående. 19 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn Figur 9-1 Natura 2000 område nr. 211 nord for Rønne Disse bølger vil skabe en symmetrisk frem- og tilbagegående vandbevægelse ved overfladen, som har en amplitude på maksimalt 0,25 m. På havbunden (antages som worst case en vanddybde på 5 m og bølgeperiode 10 s) er amplituden ca. 0,25 gange værdien på overfladen, hvorved amplituden bliver ca.0,05 m (dvs. en vandpartikel ved bunden vil vandre i alt 0,10 m frem og det samme tilbage hver 10 s). Den maksimale hastighed i denne bevægelse ved overfladen vil være ca. 0,20 m/s og ved bunden ca. 0,05 m/s. Erfaringsmæssigt er dette en hastighed langt under den hastighed, der kræves for at sætte bundsedimenter af selv den fineste sandfraktion (0,7 1,0 mm kornstørrelse) i bevægelse. Kølvandsbølgerne er således ikke i stand til at sætte sandede bundsedimenter i bevægelse, og da bølgepåvirkningen kun skønnes at ske i mindre end 1 % af tiden, må det konkluderes, at den fysiske virkning af kølvandsbølgerne på havbunden er helt ubetydelig. Kølvandsbølger, der bryder i strandzonen, vil kunne resuspendere sedimenter, men Natura 2000 området indeholder ikke strandzoner. 20 / 21
Molslinjen - Modellering af kølvandsbølger fra hurtigfærger ved ankomst og afgang fra Rønne Havn Da bølgerne som nævnt bevæger sig mod øst, er de bølger, som passerer Natura 2000-området, dannet af færgerne nogle km fra land. Accelerationen og decelerationen af færgerne lokalt nær havnen har derfor ingen betydning for kølvandsbølger på Natura 2000-området. Derfor vil forholdene være uændrede i forhold til tidligere, hvor færgerne i en lang årrække har besejlet Rønne Havn. Dog er den procentdel af tiden, hvor kølvandsbølgerne passerer ind over om området, proportional med intensiteten af færgesejladsen (dvs. antallet af ankomster/afgange pr. tidsenhed). 10. REFERENCER DHI (2012). Assessment of Wake Wash Height along the Routes Ebeltoft-Sj. Odde and Aarhus-Sj. Odde caused by HSC Incat 112 Hull #066 Ferry. Report to MolsLinien 2012. (For information: HSC Incat 112 Hull #066 Ferry is Express1) Kirkegaard, J; Kofoed-Hansen, H; and Elfrink, B (1998). Wake wash of high-speed craft in coastal areas, Proceedings of the 26th International Conference on Coastal Engineering (ICCE), Copenhagen, Denmark, 1998. OSK-ShipTech (2012). Molslinien Incat 91 and Incat 112 wave analysis - CFD Calculations for Incat 91 and Incat 112. Report from OSK-ShipTech A/S. (Appears also as Appendix C in DHI, 2012, shown above). (For information: Incat 91 is Max Mols and Incat 112 is Express1). 21 / 21
BILAG 1 Modellering af kølvandsbølger fra Molslinjens hurtigfærger Max Mols (Incat 91) samt Express 1 og 2 (Incat 112) ved ankomst og afgang fra Rønne Havn Figurer med modelleringsresultater Maj 2018 Rapport til Orbicon A/S, Taastrup, på vegne af MolsLinjen A/S, Aarhus, Denmark Udarbejdet af TT-Hydraulics Aps. Lindholmsvej 21, 9400 Nørresundby, Denmark. e-mail: tt@tt-hydraulics.dk
1 FORTEGNELSE AF FIGURER FIGUR 1 ANVENDT BATHYMETRI. INTERPOLATION FORETAGET FRA FARVANDSVÆSENETS 50X50 M GRID (2005), SØKORT 189 (TRYKT 2014) SAMT TILGÆNGELIGE PEJLEDATA. 4 FIGUR 2 PLACERING AF 3 M KURVEN NORD FOR RØNNE HAVN 5 FIGUR 3 PLACERING AF 3 M KURVEN SYD FOR RØNNE HAVN 6 FIGUR 4 EKSEMPEL PÅ ANVENDT BEREGNINGSGRID 7 FIGUR 5. INC91 - MODELLERET BØLGEHØJDE FRA HÆNGSELLED TIL FYRLINIE (1600 M FRA HAVNEUDMUNDING). 40 KNOB UDEN BUNDFRIKTION. KORT FØR FYRLINIEN REDUCERES FARTEN TIL 20 KNOB OG DER DREJES IND I FYRLINIEN. KRAV TIL BØLGEHØJDE MINIMALT OVERSKREDET NORD FOR HAVN. 9 FIGUR 6. ZOOM - INC91 ANKOMST. NORD FOR RØNNE HAVN HVOR KRAVET PÅ TRE-METER KURVEN ER MINIMALT OVERSKREDET VED MODELLERING UDEN BUNDFRIKTION 10 FIGUR 7. INC91 - MODELLERET BØLGEHØJDE FRA HÆNGSELLED TIL FYRLINIE (1600 M FRA HAVNEUDMUNDING). 40 KNOB MED BUNDFRIKTION (K=0,04 M). KORT FØR FYRLINIEN REDUCERES FARTEN TIL 20 KNOB OG DER DREJES IND I FYRLINIEN. KRAV TIL BØLGEHØJDE PÅ 3 M KURVEN OVERHOLDT NORD OG SYD FOR HAVN. 11 FIGUR 8. ZOOM - INC91 ANKOMST. NORD FOR RØNNE HAVN HVOR KRAVET PÅ 3 M KURVEN ER OVERHOLDT VED MODELLERING MED BUNDFRIKTION (K=0,04 M) 12 FIGUR 9. INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE FRA HÆNGSELLED TIL FYRLINIE (1600M FRA HAVNEUDMUNDING). 40 KNOB UDEN BUNDFRIKTION. KORT FØR FYRLINIEN REDUCERES FARTEN TIL 20 KNOB OG DER DREJES IND I FYRLINIEN. BØLGEHØJDEN PÅ 3 METERKURVEN UMIDDELBART NORD FOR HAVNEN LIGGER LIGE PÅ GRÆNSEVÆRDIEN DOG UDEN MEDTAGNING AF BUNDFRIKTION. 13 FIGUR 10. INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE FRA HÆNGSELLED TIL FYRLINIE (1600 M FRA HAVNEUDMUNDING). 40 KNOB MED BUNDFRIKTION. KORT FØR FYRLINIEN REDUCERES FARTEN TIL 20 KNOB OG DER DREJES IND I FYRLINIEN. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT BÅDE NORD OG SYD FOR HAVNEN. 14 FIGUR 11. INC91 OG INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE FYRLINIE (FRA 1600 M FRA HAVNEUDMUNDING). UDEN BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT SYD FOR HAVN. BEMÆRK AT INC91 OG INC112 ER VIST I SAMME FIGUR, DA FÆRGERNE GENERERER SAMME BØLGEHØJDER FOR FROUDE TAL < 0,9. 16 FIGUR 12. INC91 OG INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE FYRLINIE (FRA 1600 M FRA HAVNEUDMUNDING). MED BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT SYD FOR HAVN. BEMÆRK AT INC91 OG INC112 ER VIST I SAMME FIGUR, DA FÆRGERNE GENERERER SAMME BØLGEHØJDER FOR FROUDE TAL < 0,9. 17 FIGUR 13. INC91 OG INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE FYRLINIE (FRA 1600 M FRA HAVNEUDMUNDING). UDEN BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT NORD FOR HAVN. BEMÆRK AT INC91 OG INC112 ER VIST I SAMME FIGUR, DA FÆRGERNE GENERERER SAMME BØLGEHØJDER FOR FROUDE TAL < 0,9. 18 2/28
FIGUR 14. INC91 OG INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE FYRLINIE (FRA 1600 M FRA HAVNEUDMUNDING). MED BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT NORD FOR HAVN. BEMÆRK AT INC91 OG INC112 ER VIST I SAMME FIGUR, DA FÆRGERNE GENERERER SAMME BØLGEHØJDER FOR FROUDE TAL < 0,9. 19 FIGUR 15. INC91 - MODELLERET BØLGEHØJDE. AFGANG DIREKTE MOD HÆNGSELLED. HURTIG ACCELERATION TIL 40 KNOB - UDEN BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT NORD FOR HAVN. 21 FIGUR 16. INC91 - MODELLERET BØLGEHØJDE. AFGANG DIREKTE MOD HÆNGSELLED. HURTIG ACCELERATION TIL 40 KNOB - MED BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT NORD FOR HAVN. 22 FIGUR 17. INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE. AFGANG DIREKTE MOD HÆNGSELLED. HURTIG ACCELERATION TIL 40 KNOB - UDEN BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT NORD FOR HAVN. 23 FIGUR 18. INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE. AFGANG DIREKTE MOD HÆNGSELLED. HURTIG ACCELERATION TIL 40 KNOB - MED BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT NORD FOR HAVN. 24 FIGUR 19. INC91 - MODELLERET BØLGEHØJDE. AFGANG DIREKTE MOD HÆNGSELLED. HURTIG ACCELERATION TIL 40 KNOB - UDEN BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT SYD FOR HAVN. 25 FIGUR 20. INC91 - MODELLERET BØLGEHØJDE. AFGANG DIREKTE MOD HÆNGSELLED. HURTIG ACCELERATION TIL 40 KNOB - MED BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT SYD FOR HAVN. 26 FIGUR 21. INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE. AFGANG DIREKTE MOD HÆNGSELLED. HURTIG ACCELERATION TIL 40 KNOB - UDEN BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT SYD FOR HAVN. 27 FIGUR 22. INC112 - MODELLERET BØLGEHØJDE. AFGANG DIREKTE MOD HÆNGSELLED. HURTIG ACCELERATION TIL 40 KNOB - MED BUNDFRIKTION. KRAV TIL BØLGEHØJDE OVERHOLDT SYD FOR HAVN. 28 Bemærk at betegnelsen HÆNGSELLED betyder waypoint beliggende 55 0 10 N, 14 0 24 E 3/28
Figur 1 Anvendt bathymetri. Interpolation foretaget fra farvandsvæsenets 50x50 m grid (2005), Søkort 189 (trykt 2014) samt tilgængelige pejledata. 4/28
Figur 2 Placering af 3 m kurven nord for Rønne Havn 5/28
Figur 3 Placering af 3 m kurven syd for Rønne Havn 6/28
Figur 4 Eksempel på anvendt beregningsgrid 7/28
Ankomst Rønne Hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmundingen) Hængselled betegner waypoint på position 55 0 10 N, 14 0 24 E 8/28
Figur 5. INC91 - Modelleret bølgehøjde fra hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding). 40 knob uden bundfriktion. Kort før fyrlinien reduceres farten til 20 knob og der drejes ind i fyrlinien. Krav til bølgehøjde minimalt overskredet nord for havn. 9/28
Figur 6. ZOOM - INC91 Ankomst. Nord for Rønne Havn hvor kravet på tre-meter kurven er minimalt overskredet ved modellering UDEN bundfriktion 10/28
Figur 7. INC91 - Modelleret bølgehøjde fra hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding). 40 knob med bundfriktion (k=0,04 m). Kort før fyrlinien reduceres farten til 20 knob og der drejes ind i fyrlinien. Krav til bølgehøjde på 3 m kurven overholdt nord og syd for havn. 11/28
Figur 8. ZOOM - INC91 Ankomst. Nord for Rønne Havn hvor kravet på 3 m kurven er overholdt ved modellering MED bundfriktion (k=0,04 m) 12/28
Figur 9. INC112 - Modelleret bølgehøjde fra hængselled til fyrlinie (1600m fra havneudmunding). 40 knob uden bundfriktion. Kort før fyrlinien reduceres farten til 20 knob og der drejes ind i fyrlinien. Bølgehøjden på 3 meterkurven umiddelbart nord for havnen ligger lige på grænseværdien dog uden medtagning af bundfriktion. 13/28
Figur 10. INC112 - Modelleret bølgehøjde fra hængselled til fyrlinie (1600 m fra havneudmunding). 40 knob med bundfriktion. Kort før fyrlinien reduceres farten til 20 knob og der drejes ind i fyrlinien. Krav til bølgehøjde overholdt både nord og syd for havnen. 14/28
Ankomst Rønne Fyrlinie (1600 m til 0 m) 15/28
Figur 11. INC91 og INC112 - Modelleret bølgehøjde fyrlinie (fra 1600 m fra havneudmunding). Uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. Bemærk at INC91 og INC112 er vist i samme figur, da færgerne genererer samme bølgehøjder for Froude tal < 0,9. 16/28
Figur 12. INC91 og INC112 - Modelleret bølgehøjde fyrlinie (fra 1600 m fra havneudmunding). Med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. Bemærk at INC91 og INC112 er vist i samme figur, da færgerne genererer samme bølgehøjder for Froude tal < 0,9. 17/28
Figur 13. INC91 og INC112 - Modelleret bølgehøjde fyrlinie (fra 1600 m fra havneudmunding). Uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. Bemærk at INC91 og INC112 er vist i samme figur, da færgerne genererer samme bølgehøjder for Froude tal < 0,9. 18/28
Figur 14. INC91 og INC112 - Modelleret bølgehøjde fyrlinie (fra 1600 m fra havneudmunding). Med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. Bemærk at INC91 og INC112 er vist i samme figur, da færgerne genererer samme bølgehøjder for Froude tal < 0,9. 19/28
Afgang Rønne Direkte mod hængselled Hængselled betegner waypoint på position 55 0 10 N, 14 0 24 E 20/28
Figur 15. INC91 - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. 21/28
Figur 16. INC91 - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. 22/28
Figur 17. INC112 - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. 23/28
Figur 18. INC112 - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt nord for havn. 24/28
Figur 19. INC91 - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. 25/28
Figur 20. INC91 - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. 26/28
Figur 21. INC112 - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - uden bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. 27/28
Figur 22. INC112 - Modelleret bølgehøjde. Afgang direkte mod hængselled. Hurtig acceleration til 40 knob - med bundfriktion. Krav til bølgehøjde overholdt syd for havn. 28/28