Ringkjøbing Amt, Teknik og Miljø Etablering af spunsvæg ved høfdedepot på Harboøre Tange Vurdering af Stenbeskyttelse Marts 2005 Udkast 16 marts 2005
Ringkjøbing Amt, Teknik og Miljø Etablering af spunsvæg ved høfdedepot på Harboøre Tange Vurdering af Stenbeskyttelse Marts 2005 Dokument nr P-59501-hsv Revision nr 40 Udgivelsesdato 16-03-2005 Udarbejdet Kontrolleret Godkendt HSV/MNC OJJ OJJ
1 Indholdsfortegnelse 1 Indledning 2 2 Forudsætninger 4 21 Kystprofil 4 22 Vandstande 5 23 Bølger 8 3 Dimensionsgivende Parametre for Stenkastningen - Alternativ 1 9 31 Overslagspris for Alternativ 1 12 4 Dimensionsgivende Parametre for Stenkastningen - Alternativ 2 13 41 Overslagspris for Alternativ 2 15 5 Dimensionsgivende Parametre for r Stenkastningen - Alternativ 3 16 51 Overslagspris for Alternativ 3 18 6 Referencer 19
Etablering a spunsvæg ved høfdedepot på Harboøre Tange 2 Udkast 16 mar 2005 1 Indledning COWI projekterer for Ringkjøbing Amt en afgrænsning af høfdedepot på Harboøre Tange ud for Høfde 42, se Figur 1 Figur 1 Placering af giftdepot ved Harboøre Tange ud for Høfde 42 Afgrænsningen af depotet består af en spunsvæg med en stenkastning foran Spunsvæggen kan enten bestå af en stålspuns eller en plastspuns (vinyl) Der er regnet med en spunsudstrækning svarende til spunsforslag A udarbejdet af fa Niras
3 I nærværende rapport er skitseprojekteringen af denne stenkastning præsenteret med 3 alternative udformninger: Alternativ 1 - Spunsforslag A uden forsat kystnær sandfodring Alternativ 2 - Spunsforslag A med forsat kystnær sandfodring Alternativ 3 - Spunsforslag A i reduceret udstrækning med forsat kystnær sandfodring
4 2 Forudsætninger I dette kapitel er de fysiske forudsætninger for dimensioneringen af stenkastningen beskrevet kort Kyststrækningen er omfattet af en 5-årig aftale mellem Ringkjøbing Amt og Kystdirektorat som indbefatter at kystlinen ved løbende kystnær sandfodring fastholdes som et "strong point" Ved alternativ 2 og 3 er det forudsat at den aftale forlænges med løbetid svarende til anlæggets levetid, og at der generelt sker løbende vedligeholdelse af kystprofilet foran stenkastningen for at undgå erosion 21 Kystprofil Kystdirektoratet (KDI) udfører jævnligt (hvert til hvert andet år) opmålinger af kystprofiler langs Harboøre Tange Kystprofilet ved høfdedepotet er estimeret på baggrund af opmålinger af linier umiddelbart nord og syd for Høfde 42, hhv linie 4290 og 4300 (se Bilag B) Ud fra de opmålte linier ses der en stor årlig variation i dybderne (op til 2 m), der dels skyldes den af KDI løbende kystnær sandfodring i området, og dels den naturlige variation langs en sådan udsat kyst med betydelig sandtransport Profilet (se Bilag B) er således estimeret ud fra de laveste målte koter for de to profiler På Figur 2 ses spunsens placering i forhold til de anvendte koter i området
5 Figur 2 Placering af spuns i forhold til anvendt profil Koterne angivet er i forhold til DNN 22 Vandstande Som beskrevet i forrige afsnit er de aktuelle vandstande langs spunsen estimeret Disse dybder er ved daglig vande, mens stenkastningen skal dimensioneres for et 100 års højvande På Figur 3 og Figur 4 ses henholdsvis højvandsstatistikkerne for Thyborøn og Ferring fra KDI Da Ferring ligger tættest på Høfde 42 anvendes denne statistik for vurdering af 100 års højvande ved stenkastningen Det centrale estimat for 100 års højvande (HV) findes fra Figur 4 til +2,8 m DNN
6 Figur 3 Højvandsstatistik for Thyborøn Havmåler, KDI
7 Figur 4 Højvandsstatistik for Ferring, KDI På grund af stenkastningens tilstedeværelse vil der sandsynligvis ske en vis erosion af forstranden Dette betyder at de faktiske dybder vil blive større end de er nu For at tage dette i regning og muligheden for generel erosion benyttes i størrelsesordenen en erosion (E) på 1 m til 1,5 m
8 Dvs vurderingen af bølgernes størrelse og stenkastningens højde skal dimensioneres for en design vandstand (DV) på: DV = eksisterede vanddybde (EV)+ 100 års højvande (HV) + erosion (E) 23 Bølger Den signifikante bølgehøjde i Nordsøen ud for den Jyske Vestkyst kan på dybt vand blive op til cirka H s = 10-12 m I det følgende er H s = 12 m benyttet En sådan bølge vil i Nordsøen have en peak bølgeperiode på cirka T p = 46 H s = 15,9 s Bølgen vil reduceres ind mod lavt vand Beregningen af bølgehøjden ind mod kysten er lavet på baggrund af Goda's teori om brydning og shoaling, Ref /1/ Resultatet, for en kyst med en hældning på 1:30, ses i Tabel 1 Design vandstand H s T p (s) 6,0 5,0 15,9 5,0 4,4 15,9 4,5 4,1 15,9 4,0 3,8 15,9 3,0 3,2 15,9 Tabel 1 Beregnede bølgehøjder ind mod kysten jf Ref /1/
9 3 Dimensionsgivende Parametre for Stenkastningen - Alternativ 1 Alternativ 1 er udarbejdet under forudsætning af at aftale om løbende kystnær sandfodring ikke forlænges Da stenkastningen følger spunsen vil nogle sektioner ligge længere inde i land end andre og dermed være mindre udsatte for bølger på grund af varierende kystprofil Derfor opdeles stenkastningen i delsektioner som skitseret på Figur 5 Figur 5 Inddeling af stenkastning i sektionerne A til D Dimensionsgivende parametre for de enkelte delsektioner bliver som angivet i nedenstående Tabel 2
10 Profil kote (m DNN) E DV H s Delsektion Stenklasse W middel 2) (t) W (t) r A -2 1,2 6,0 5,0 A 7,5 6-11 2,8 B 0 1,7 4,5 4,1 B 4,2 3-6 2,35 C +1,5 1,7 3,0 3,2 C 2,0 1,5-3 1,8 D - - - 1,5 1) D 0,2 0,2-0,8 1,15 Tabel 2 Dimensionsgivende parametre for delsektioner - alternativ 1 E: erosion foran stenkastning, DV: design vanddybde, H s : signifikant bølgehøjde, W middel : Middel vægt af dæklagssten, W: vægtklasse af dæklagssten, r: lagtykkelse 1) Skønnet 2) Udregnet på baggrund af Hudsons formel, se nedenfor Ud over de ovenfor nævnte fire stenklasser vil der blive brug for en finere filterlag, usorteret sprængsten (US), med diameter, d = 0,05 m - 0,50 m Mellem filterlaget af usorteret sprængsten og sandet udlægges en heavy-duty geotextile, non-woven Kronekoten på stenkastningen holdes i samme kote som spunsen hele vejen, dvs i kote +4,0 m DNN Hældningen af stenkastningen er valgt til 1:3 for at minimere dæklagsstenstørrelser og bølgeroverskyl Hudsons formel brugt til beregning af dæklagets stenstørrelser Til beregning af dæklagets stenstørrelse benyttes Hudsons formel, hvor stenene lægges i to lag: W middel = K D ρ H s 5 s cotα 3 hvor: W middel : middelvægten af dæklagetssten H s : signifikant bølgehøjde K D : stabilitetskoefficient, valgt til 3,5 da der accepteres skader i et vist omfang på stenkastningen ρ s : specifikke stenvægt = 2,65 ρ v : specifikke vægt af vand = 1,03 = (ρ s / ρ v )-1: relative specifikke vægt cot α: hældning af stenkastningen, valgt til 3
11 Tværsnits dimensioner Vedlagt i Bilag A1 er skitser af tværsnit af stenkastningen som angivet på Figur 6 Figur 6 Placering af skitserede tværsnit - alternativ 1
12 I Tabel 3 ses dimensioner på de i Bilag A1 skitserede tværsnit - alternativ 1 Snit Hoved dæklag Funderings niveau (m DNN) Skulde bredde (2,5 r) Banket bredde Banket sten Banket tykkelse r Filter sten A1 A -2,5 7,0 8,0 C 1,8 D A2 A -1,5 7,0 6,0 C 1,8 D B1 B -1,5 5,9 6,0 C 1,8 D B2 B -0,5 5,9 4,0 C 1,8 D C1 C -0,5 4,5 4,0 D 1,15 US 1) C2 C 0,0 4,5 2,0 D 1,15 US 1) D1 D -0,5 2,0 1,5 US 0,75 US 1) D2 D 0,0 2,0 1,5 US 0,75 US 1) Tabel 3 Dimensioner på skitserede tværsnit - alternativ 1 1) I disse tværsnit bruges ikke filtersten, men kun US -lag 31 Overslagspris for Alternativ 1 I Bilag C1 ses overslagsmæssige mængder og priser for alternativ 1 Heraf ses at den samlede pris for stenkastningen vil være i størrelsesordnen 10,4 mil kr
13 4 Dimensionsgivende Parametre for Stenkastningen - Alternativ 2 Som tidligere nævnt sandfordrer KDI langs kysten ved høfde 42 Denne sandfodring er planlagt at pågå løbende i de næste 5 år Dette vil bevirke, at bølgerne der rammer stenkastningen vil blive mindre (pga den reducerede vanddybde foran konstruktionen) og reducere risikoen for erosion foran stenkastningen Under antagelse af at sandfodring og vedligeholdelse sker efter storme vil det være muligt at begrænse erosionen og dermed bølgerne, hvorfor stenkastningens hoveddæklag og funderingsdybde kan reduceres Dette er gjort i alternativ 2 Inddeling i sektioner for alternativ 2 er som for den alternativ 1, se Figur 5 Dimensionsgivende parametre for de enkelte delsektioner er reduceret lidt i forhold til alternativ 1 og bliver som angivet i nedenstående Tabel 4 Delsektion Stenklasse W middel 2) (t) W (t) r A B 4,2 3-6 2,35 B C 2,0 1,5-3 1,8 C C 2,0 1,5-3 1,8 D D 0,2 0,2-0,8 1,15 Tabel 4 Dimensionsgivende parametre for delsektioner - alternativ 2 W middel : Middel vægt af dæklagssten, W: vægtklasse af dæklagssten, r: lagtykkelse 2) Udregnet på baggrund af Hudsons formel, se nedenfor Opbygningen med filterlag, geotekstil mv vil være tilsvarende alternativ 1 beskrevet i forrige afsnit Der ændres heller ikke på kronekote og hældning
14 Tværsnits dimensioner Vedlagt i Bilag A2 er skitser af tværsnit af stenkastningen som angivet på Figur 7 Figur 7 Placering af skitserede tværsnit - alternativ 2
15 I Tabel 5 ses dimensioner på de i Bilag A2 skitserede tværsnit - alternativ 2 Snit Hoved dæklag Funderings niveau (m DNN) Skulde bredde (2,5 r) Banket bredde Banket sten Banket tykkelse r Filter sten A1 B -1,5 5,9 6,0 C 1,8 D A2 B -0,5 5,9 4,0 C 1,8 D B1 C -0,5 4,5 3,0 D 1,15 US 1) B2 C 1,0 4,5 3,0 D 1,15 US 1) C1 C 1,0 3,0 2,0 D 1,15 US 1) C2 C 1,0 3,0 2,0 D 1,15 US 1) D1 D 1,0 2,0 1,5 US 0,75 US 1) D2 D 2,0 2,0 1,5 US 0,75 US 1) Tabel 5 Dimensioner på skitserede tværsnit - alternativ 2 1) I disse tværsnit bruges ikke filtersten, men kun US -lag 41 Overslagspris for Alternativ 2 I Bilag C2 ses overslagsmæssige mængder og priser for alternativ 2 Heraf ses at den samlede pris for dette stenkastningsalternativ vil være i størrelsesordnen 6,6 mil kr
16 5 Dimensionsgivende Parametre for Stenkastningen - Alternativ 3 Hvis spunsen lægges længere fra kysten (tilbagerykket position ved høfde 42) vil dele af stenkastningen kunne reduceres i størrelse, da bølgerne bliver mindre jo længere tilbage på stranden man kommer Under samme antagelser med sandfodring og vedligeholdelse som for alternativ 2 (beskrevet i forrige afsnit) kan dette alternativ 3 derfor reduceres yderligere, som beskrevet i det følgende Inddeling i sektioner for alternativ 3 ses i Figur 8 Figur 8 Inddeling af stenkastning i sektionerne B til D
17 Dimensionsgivende parametre for de enkelte delsektioner er reduceret lidt i forhold til alternativ 2 og bliver som angivet i nedenstående Tabel 6 Delsektion Stenklasse W middel 2) (t) W (t) r B C 2,0 1,5-3 1,8 C C 2,0 1,5-3 1,8 D D 0,2 0,2-0,8 1,15 Tabel 6 Dimensionsgivende parametre for delsektioner - alternativ 3 W middel : Middel vægt af dæklagssten, W: vægtklasse af dæklagssten, r: lagtykkelse 2) Udregnet på baggrund af Hudsons formel, se nedenfor Opbygningen med filterlag, geotekstil mv vil være tilsvarende alternativ 2 Der ændres heller ikke på kronekote og hældning Tværsnits dimensioner Vedlagt i Bilag A3 er skitser af tværsnit af stenkastningen som angivet på Figur 9 Figur 9 Placering af skitserede tværsnit - alternativ 3
18 I Tabel 7 ses dimensioner på de i Bilag A3 skitserede tværsnit - alternativ 3 Snit Hoved dæklag Funderings niveau (m DNN) Skulde bredde (2,5 r) Banket bredde Banket sten Banket tykkelse r Filter sten B1 C -0,5 4,5 3,0 D 1,15 US 1) B2 C 1,0 4,5 3,0 D 1,15 US 1) C1 C 1,0 3,0 2,0 D 1,15 US 1) C2 C 1,0 3,0 2,0 D 1,15 US 1) D1 D 1,0 2,0 1,5 US 0,75 US 1) D2 D 2,0 2,0 1,5 US 0,75 US 1) Tabel 7 Dimensioner på skitserede tværsnit - alternativ 3 1) I disse tværsnit bruges ikke filtersten, men kun US -lag 51 Overslagspris for Alternativ 3 I Bilag C3 ses overslagsmæssige mængder og priser for alternativ 3 Heraf ses at den samlede pris for dette stenkastningsalternativ vil være i størrelsesordnen 4,6 mil kr
19 6 Referencer Ref /1/ Y Goda: "Random Seas and Design of Maritime Structures, Advanced Series on Ocean Engineering - Volume 15"
20 Bilag Bilag A1 Skitser af tværsnit for alternativ 1 Bilag A2 Skitser af tværsnit for alternativ 2 Bilag B Kystprofil ved Høfde 42 Bilag C1 Mængdeberegning for alternativ 1 Bilag C2 Mængdeberegning for alternativ 2 Bilag C3 Mængdeberegning for alternativ 3 Bilag C4 Mængdeberegning for alternativ 4