Nordhavnstunnel VVM forstudie

Nordhavnstunnel VVM forstudie Bølgeforhold ved og i erstatningshavn Vejdirektoratet, København Rapport Marts 2016

Denne rapport er udarbejdet under DHI s ledelsessystem, som er certificeret af Bureau Veritas for overensstemmelse med ISO 9001 for kvalitetsledelse 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Nordhavnstunnel VVM forstudie Bølgeforhold ved og i erstatningshavn Udarbejdet for Repræsenteret ved Vejdirektoratet, København Ole Kirk, Strategichef Projektleder Forfatter Jesper Fuchs Palle Jensen, Peter Sloth Projektnummer 11817808-2 Godkendelsesdato 17. marts 2016 Revision Endelig rapport 2.0 Klassifikation Fortrolig DHI Agern Alle 5 2970 Hørsholm Telefon: +45 4516 9200 Telefax: +45 4516 9292 dhi@dhigroup.com www.dhigroup.com

(blank side) 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

INDHOLDSFORTEGNELSE 1 Indledning... 1 2 Bølge- og vandstandsforhold ved Nordhavn... 5 2.1 Indledning... 5 2.2 Bølgemodellering... 5 2.2.1 Beregningsnet... 5 2.2.2 Vind og vandstande anvendt til modelberegninger... 7 2.2.3 Modelvalidering... 7 2.3 Normale bølgeforhold... 9 2.3.1 Bølgeforhold i position Vest i Svanemøllebugten... 9 2.3.2 Bølgeforhold i position Øst nord for Nordhavnsområdet... 13 2.4 Designbølgeforhold... 16 2.4.1 Beregnings- og analysemetode... 16 2.4.2 Ekstreme vindforhold... 16 2.4.3 Ekstrem vandstand... 18 2.4.4 Anbefalede designbølgeforhold... 19 2.5 Bølgeforhold ved Prøvestenen... 21 3 Bølgeuro i erstatningshavnen... 23 3.1 Generelt... 23 3.2 Undersøgte havneudformninger, Svanemøllebugten... 24 3.3 Undersøgte havneudformninger, Prøvestenen... 25 3.4 Numerisk bølgeuromodel, MIKE 21 BW... 26 3.5 Modelopsætninger... 27 3.5.1 Generelt... 27 3.5.2 Modelparametre... 27 3.5.3 Modelområde, Svanemøllebugten... 28 3.5.4 Modelområde, Prøvestenen... 29 3.6 Simuleringer... 30 3.6.1 Svanemøllebugten... 30 3.6.2 Prøvestenen... 31 3.7 Resultater for erstatningshavne i Svanemøllebugten... 33 3.7.1 Konklusioner for erstatningshavne i Svanemøllebugten... 38 3.8 Resultater for erstatningshavnene på Prøvestenen... 39 3.8.1 Konklusioner for erstatningshavne på Prøvestenen... 47 FIGURER Figur 1.1 Figur 1.2 Figur 1.3 Figur 1.4 Figur 1.5 Nordhavnstunnelens planlagte linjeføring gennem Svanemøllehavnen og Kalkbrænderihavnen.... 2 Alternative placeringer af erstatningshavnen i Svanemøllebugten og på Prøvestenen som analyseret i denne rapport.... 2 Søkortudsnit omkring København med markering af områderne vist henholdsvis i Figur 1.4 og Figur 1.5; vanddybder i forhold til DVR90; C-map by Jeppesen... 3 Nordhavnsområdet og Svanemøllebugten; vanddybder i forhold til DVR90; punkterne markeret Øst og Vest svarer til de positioner, hvori bølgerne er analyseret og præsenteret i afsnit 2. C-map by Jeppesen... 3 Prøvestenen med markering af de p.t. uudnyttede havnebassiner; vanddybder i forhold til DVR90; C-map by Jeppesen... 4 i

Figur 1.6 Prøvestenen med de p.t. uudnyttede havnebassiner, der overvejes som erstatningshavne. Googleearth.... 4 Figur 2.1 Beregningsnettet for Øresundsmodellen. Farverne angiver dybder i mdvr90. Modellen dækkede Sundet fra Stevns i syd til Kullen i nord.... 6 Figur 2.2 Nærbillede af beregningsnettet i Svanemøllebugten... 7 Figur 2.3 Sammenligning af målte og modellerede bølgehøjder, H m0, ved Taarbæk rev.... 8 Figur 2.4 Sammenligning af målte og modellerede bølgeperioder, T 02, ved Taarbæk rev.... 8 Figur 2.5 Sammenligning af målte og modellerede bølgeretning, PWD, ved Taarbæk rev.... 8 Figur 2.6 Udsnit af bølgemodellen for Svanemøllebugten og Nordhavnsområdet med markering af de to positioner Øst og Vest, hvor bølgeforholdene er fastlagt i denne rapport. Vanddybder er modellens vanddybder (mdvr90)... 9 Figur 2.7 Bølgerose for position Vest: Signifikant bølgehøjde, H m0, fordelt på retninger og hyppigheder... 10 Figur 2.8 Position Vest: Sammenhørende værdier af bølgehøjde, H m0, og bølgeperiode, T p... 11 Figur 2.9 Position Vest: Sammenhørende værdier af bølgehøjde, H m0, og vandstand, WL (mdvr90)... 12 Figur 2.10 Position Vest: Overskridelseshyppigheder af den signifikante bølgehøjde, H m0, for alle Figur 2.11 retninger samlet... 12 Bølgerose for position Øst: signifikant bølgehøjde, H m0, fordelt på retninger og hyppigheder... 13 Figur 2.12 Position Øst: Sammenhørende værdier af bølgehøjde, H m0, og bølgeperiode, T p... 14 Figur 2.13 Position Øst: hyppighed af den signifikante bølgehøjde, H m0, fordelt på retninger... 15 Figur 2.14 Position Øst: Overskridelseshyppigheder af den signifikante bølgehøjde, H m0, henholdsvis for bølger fra retningssektor 0ºN (0ºN ±45º), BLÅ kurve, fra sektor 90ºN (90ºN ±45º), GRØN kurve, og fra alle retninger samlet, SORT kurve.... 15 Figur 2.15 Maksimale vindhastigheder [m/s] målt i de 139 stærkeste storme ved Kastrup i perioden 1973-2012, samt de tilpassede statistiske eksponentielfordelinger; angivet for 8 retningssektorer samt for alle retninger samlet (omni). (Korrigeret for ruhedslængde over Øresund).... 17 Figur 2.16 Ekstremværdi-analyse for vandstand ved Nordhavn, baseret på 34 års data (1980-2013) Figur 2.17 Figur 2.18 fra DHI s regional vandstandsmodel.... 19 Position Vest: sammenhørende værdier af modellerede ekstreme vandstande og bølgehøjder samt konturkurver for værdier med estimerede returperioder på henholdsvis 10, 50 og 100 år.... 20 Position Øst: sammenhørende værdier af modellerede ekstreme vandstande og bølgehøjder samt konturkurver for værdier med estimerede returperioder på henholdsvis 10, 50 og 100 år.... 20 Figur 2.19 Estimeret bølgerose for farvandet umiddelbart øst for Prøvestenen.... 21 Figur 3.1 Alternative placeringer af erstatningshavnene.... 23 Figur 3.2 Svaneknoppen Stor. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0301 A.... 24 Figur 3.3 Svaneknoppen Lille. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0302 A.... 24 Figur 3.4 Færgehavn Nord. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0303 A.... 24 Figur 3.5 Nordhavn Nord. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0304 A.... 25 Figur 3.6 Prøvestenen Lille. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0305 A.... 25 Figur 3.7 Prøvestenen Stor. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0306 A.... 26 Figur 3.8 Prøvestenen Stor. Forlænget Østmole. Forlængelsen er angivet med rødt. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0021.... 26 Figur 3.9 Modelområde for Svanemøllebugten. Model set-up for Svaneknoppen Stor.... 28 Figur 3.10 Modeludformning og dybder, Svaneknoppen Lille.... 28 Figur 3.11 Modeludformning og dybder, Færgehavn Nord.... 29 Figur 3.12 Modeludformning og dybder, Nordhavn Nord.... 29 Figur 3.13 Modelområde for havnene ved Prøvestenen, Prøvestenen Stor og Lille.... 30 Figur 3.14 Eksempel på et modelleret bølgefelt i Svanemøllebugten for bølger fra 20 o N.... 31 Figur 3.15 Eksempel på et modelleret bølgefelt ved Prøvestenen for bølger fra ESE.... 32 Figur 3.16 Svaneknoppen Stor; bølgeuro-koefficienter. Bølger fra 20 o N. T p = 3,5 s.... 33 Figur 3.17 Svaneknoppen Lille; Bølgeuro-koefficienter. Bølger fra 20 o N. T p =3,5 s.... 33 Figur 3.18 Færgehavn Nord; bølgeuro-koefficienter. Bølger fra 20 o N. T p = 3,5 s.... 34 ii 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 3.19 Nordhavn Nord; bølgeuro-koefficienter. Bølger fra 20 o N. T p = 3,5 s.... 34 Figur 3.20 Referenceområder for beregning af bølgeuroen i havnene i Svanemøllebugten.... 35 Figur 3.21 Nordhavn Nord; middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimerede 1-års værdier for referenceområder.... 36 Figur 3.22 Nordhavn Nord; maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimerede 1-års værdier for referenceområder.... 36 Figur 3.23 Færgehavn Nord; middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne.... 36 Figur 3.24 Færgehavn Nord; maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne.... 36 Figur 3.25 Svaneknoppen Lille; middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne.... 37 Figur 3.26 Svaneknoppen Lille; maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne.... 37 Figur 3.27 Svaneknoppen Stor; middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne.... 37 Figur 3.28 Svaneknoppen Stor; maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimerede 1-års værdi for referenceområderne.... 37 Figur 3.29 Prøvestenen Stor; bølgeuro-koefficienter for bølgeretningerne SSE, SE, ESE og E; T p = 3,5 s.... 39 Figur 3.30 Referenceområder i Prøvestenshavnebassinerne.... 40 Figur 3.31 Middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Lille, sydbassin.... 41 Figur 3.32 Maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Lille, sydbassin.... 41 Figur 3.33 Middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, syd-og vestbassin.... 43 Figur 3.34 Maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, syd- og vestbassin.... 43 Figur 3.35 Middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, nordbassin.... 44 Figur 3.36 Maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, nordbassin.... 44 Figur 3.37 Middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Lille, nordbassin.... 45 Figur 3.38 Maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Lille, nordbassin.... 45 Figur 3.39 Middel signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, sydbassin. Forlænget Østmole.... 47 Figur 3.40 Maksimal signifikant bølgehøjde, H m0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, sydbassin. Forlænget Østmole.... 47 TABELLER Tabel 2.1 Koordinater og vanddybde for positionerne Øst og Vest hvor bølgeforholdene er fastlagt i denne rapport. Koordinater i UTM32, og vanddybder er i forhold til DVR90... 9 Tabel 2.2 Position Vest: hyppighed af den signifikante bølgehøjde, H m0, fordelt på retninger... 11 Tabel 2.3 Position Øst: hyppighed af den signifikante bølgehøjde, H m0, fordelt på retninger... 14 Tabel 2.4 Ekstreme vindhastigheder [m/s] estimeret på grundlag af vindmålingsdata fra Kastrup 1973-2012. (Hastigheder er korrigeret for ruhedslængden på Øresund, jf. fodnote)... 16 Tabel 2.5 Højvandsstatistik for København fra Kystdirektoratets Højvandsstatistikker 2012.... 18 Tabel 2.6 Højvandsstatistik (mdvr90) opdelt på vindretningssektorer samt for alle retninger (omni), baseret på vind fra Kastrup og vandstand fra DHI s regionale model ved Nordhavn.... 18 Tabel 2.7 Anbefalede designbølger og for henholdsvis lavvande (LW) og højvande (HW); for positionerne Øst nord for Nordhavn og Vest i Svanemøllebugten.... 19 iii

BILAG BILAG A Modelopsætning for bølgetransformationen i Øresund iv 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

1 Indledning Denne rapport præsenterer en undersøgelse af bølgeforholdene ved og i en lystbådehavn, den såkaldte erstatningshavn, til midlertidig erstatning, hel eller delvis, for lystbådehavnene Svanemøllehavnen og Kalkbrænderihavnen ved Nordhavnsområdet i Svanemøllebugten. Som led i udbygningen af Nordhavn skal området vejmæssigt tilsluttes en ny forbindelse. Tilslutning til Lyngbyvejen skal således i fremtiden ske via den ny Nordhavnsvej, der skal videreføres i en tunnel, Nordhavnstunnelen, under Kalkbrænderihavnen, startende ved Strandvænget. Tunnelen under havnen vil gå under den nuværende Svanemøllehavn og derefter krydse Kalkbrænderihavnen, før forbindelsen igen kommer op i Nordhavnsområdet. Tunnelen får et forløb som vist i Figur 1.1. Tunnelen vil, uanset byggemetode, medføre ændringer i både Svanemøllehavnens og Kalkbrænderihavnens drift i anlægsperioden. Som en konsekvens heraf vil en række af eller alle de både, der i dag ligger i Svanemøllehavnen og i Kalkbrænderihavnen, skulle flyttes til en midlertidig erstatningshavn. Erstatningshavnen planlægges anlagt enten i Svanemøllebugten umiddelbart nord for den nuværende Svanemøllehavn, i forbindelse med Færgehavn Nord eller på nordsiden af Nordhavnsopfyldningen, se Figur 1.2 og Figur 1.4. En alternativ løsning er at udnytte de p.t. uudnyttede havnebassiner, der er anlagt i den sydlige ende af Prøvestenen ved Amager, se Figur 1.5 og Figur 1.6. I forbindelse med etableringen af erstatningshavnen har Vejdirektoratet anmodet DHI om at gennemføre en analyse af alternative udformninger og placeringer af erstatningshavnen med hensyn til følgende forhold: Bølge- og vandstandsforhold ud for de analyserede erstatningshavne i Svanemøllebugten og nord for Nordhavnsopfyldningen Bølgeuroforhold i erstatningshavnen i Svanemøllebugten, nord for Nordhavnsopfyldningen og på Prøvestenen Undersøgelserne havde til formål at bidrage til optimering af planløsningerne for de udvalgte alternative placeringer af erstatningshavnen med hensyn til bølgeuroen, m.a.o. for at sikre tilstrækkelig rolige forhold for de fortøjede lystbåde. Som en del af grundlaget for undersøgelsen indgik, at havnen skal være af A-typen og dermed give mulighed for, at både kan ligge forsvarligt fortøjet i havnen hele året. Denne rapport præsenterer DHI s undersøgelser af bølgeforholdene. Undersøgelserne blev udført i henhold til aftale af 27. oktober 2015 mellem Vejdirektoratet (VD) og DHI, VD s SAP opgavenr. Nordhavn-2ER. De undersøgte løsninger til erstatningshavnen var i udgangspunktet udarbejdet af Rambøll A/S. Rapporten er struktureret som følger: Bølge- og vandstandsforholdene ud for erstatningshavnen er behandlet i afsnit 2 Bølgeuroforholdene i erstatningshavnene er behandlet i afsnit 3 1

Figur 1.1 Nordhavnstunnelens planlagte linjeføring gennem Svanemøllehavnen og Kalkbrænderihavnen. Nordhavn Nord Svaneknoppen Færgehavn Nord Prøvestenen Figur 1.2 Alternative placeringer af erstatningshavnen i Svanemøllebugten og på Prøvestenen som analyseret i denne rapport. 2 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 1.3 Søkortudsnit omkring København med markering af områderne vist henholdsvis i Figur 1.4 og Figur 1.5; vanddybder i forhold til DVR90; C-map by Jeppesen Figur 1.4 Nordhavnsområdet og Svanemøllebugten; vanddybder i forhold til DVR90; punkterne markeret Øst og Vest svarer til de positioner, hvori bølgerne er analyseret og præsenteret i afsnit 2. C-map by Jeppesen 3

Figur 1.5 Prøvestenen med markering af de p.t. uudnyttede havnebassiner; vanddybder i forhold til DVR90; C-map by Jeppesen Figur 1.6 Prøvestenen med de p.t. uudnyttede havnebassiner, der overvejes som erstatningshavne. Googleearth. 4 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

2 Bølge- og vandstandsforhold ved Nordhavn 2.1 Indledning Dette afsnit beskriver metoderne bag og resultaterne af undersøgelserne af bølge- og vandstandsforholdene ved de udvalgte alternative placeringer af erstatningshavnen i området ved Nordhavn og i Svanemøllebugten. Undersøgelserne er lavet uden hensyntagen til de alternative erstatningshavne, dvs. som situationen var i januar 2016. Bølgeforholdene blev beregnet dels for at beskrive de hyppigere forekommende, normale forhold, som danner grundlag for det endelige valg af planløsning for den udvidede havn, og dels for at estimere de ekstreme forhold som grundlag for dimensionering af de ny dækværker m.m. De normale bølgeforhold er beskrevet i afsnit 2.3, mens designforholdene er beskrevet i afsnit 2.4. Forholdene ved Prøvestenen er ikke modelleret og analyseret. Dog er forholdene ved Prøvestenen estimeret ud fra den opstillede model, se afsnit 2.5. 2.2 Bølgemodellering Bølgeklimaet ved Nordhavn og Svanemøllebugten blev etableret ved brug af DHI s numeriske model, MIKE 21 Coupled FM. MIKE 21 Coupled FM består dels af en spektral bølgemodel, MIKE 21 SW, og dels af en strømnings- og vandstandsmodel, MIKE 21 FM HD. Bølgemodellen beregner, hvordan bølgerne dannes og udbreder sig i Øresund, dels som følge af vinden over Øresund og dels som følge af, at bølger fra Kattegat forplanter sig sydover forbi Helsingør-Helsingborg og videre ned i Sundet. Bølgefeltets variation i tid og sted beskrives af modellen. Bølgemodellen er en fuldt spektral model, som beregner opbygning, forplantning og reduktion af bølger under påvirkning af tidsvarierende vind, strøm og vandstand, og idet der tages hensyn til de faktiske dybdeforhold. Strømningsmodellen beregner strømforholdene og vandstande i Sundet ud fra data for vandstanden i Kattegat og Østersøen samt ud fra den direkte påvirkning af vinden på havoverfladen i Øresund. Strømningsmodellens resultater blev anvendt i bølgemodellen, og simuleringer i strømningsmodellen blev derfor kørt for samme tidsperiode som bølgemodellen. Bilag A indeholder detaljer af modelteknisk karakter for den anvendte Øresundsmodel. Yderligere beskrivelse af de anvendte MIKE 21 modeller kan findes på DHI s hjemmeside www.mikepoweredbydhi.com/products/mike-21. 2.2.1 Beregningsnet Figur 2.1 viser udstrækningen af den anvendte model, Øresundsmodellen, som er udviklet af DHI. Farverne angiver dybder i forhold til referenceniveauet DVR90. Modellen begrænses mod nord af linjen Gilleleje-Kullen og mod syd af linjen Stevns-Falsterbo. Beregningsnettet består af trekanter og firkanter, og maskevidden i beregningsnettet er vist i Figur 2.1. Figur 2.2 viser et nærbillede af beregningsnettet ved Nordhavn og i Svanemøllebugten. Beregningsnettet bestod af ca. 11.000 elementer. I Øresund varierede 5

netstørrelsen fra ca. 50 m ved Nordhavn og i Svanemøllebugten og til 0,5-2 km i resten af området. Dybderne i modellen stammede fra følgende kilder: Den digitale dybdemodel fra Geodata-styrelsen (50 m grid) C-map data, digitaliseret søkort Figur 2.1 Beregningsnettet for Øresundsmodellen. Farverne angiver dybder i mdvr90. Modellen dækkede Sundet fra Stevns i syd til Kullen i nord. 6 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 2.2 Nærbillede af beregningsnettet i Svanemøllebugten. 2.2.2 Vind og vandstande anvendt til modelberegninger Bølgemodellen Bølgerne genereres primært af vindens påvirkning på havoverfladen. Øresundsmodellen blev derfor drevet af en tidsserie af målte vindhastighed og vindretning fra Kastrup lufthavn. Disse vindforhold blev anvendt i hele modellens område. Vinden, som var målt i 10 m højde over terræn, var tilgængelig i perioden 1973-2014. Bølger genereret af vinden over det sydøstlige Kattegat og over Østersøen syd for Stevns kan også have en vis indvirkning på bølgeforholdene i Øresund. Det blev derfor valgt også at tage hensyn til dette ved at påsætte tidsserier af Kattegatbølger og Østersøbølger langs den nordlige hhv. den sydlige modelgrænse (se Figur 2.1). Hertil blev der anvendt tidsserier fra DHI s regionale bølgemodel, som blandt andre farvande dækker Kattegat og Østersøen. De anvendte tidsserier fra den regionale model omfattede bølgeparametrene: signifikant bølgehøjde, H m0, peak-bølgeperioden, Tp, middelbølgeretning, mwd, og retningsspredning, DSD, af bølgerne. Strømningsmodellen Bølgemodellen var koblet med strømningsmodellen således, at påvirkningen på bølgerne af de varierende vandstande og strømhastigheder i Øresund blev medtaget i bølgeberegningerne. Strømningsmodellen af Øresund drives ved at påtrykke tidsvarierende vandstande langs den nordlige og den sydlige modelgrænse (se Figur 2.1). Vandstandsvariationen, som benyttedes til at drive strømningen i Øresundsmodellen, blev udtrukket fra DHI s regionale strømningsmodel og indeholder effekten af såvel tidevand som vindstuvning og atmosfæriske trykvariationer. 2.2.3 Modelvalidering Bølgemodellen blev valideret på grundlag af bølgedata målt af DHI. 7

Målinger var udført med en bølgebøje af typen Waverider. Bøjen lå ved Taarbæk rev ud for Skovshoved. Måleren var aktiv fra den 19. november 2013 til den 11. februar 2014 og har således målt bølger bl.a. under passage af stormen Bodil den 5.-6. december 2013. En sammenligning af de målte og de modellerede signifikante bølgehøjder, Hm0, ved Skovshoved er vist i Figur 2.3. Sammenligningen viser, at modelresultaterne generelt følger målingerne fint. Ligeledes ses gode resultater for bølgeperioden samt bølgeretningen, se Figur 2.4 og Figur 2.5. Det er kun under en hændelse, nemlig omkring den 18. januar 2014 med stærk østenvind, at modellen klart undervurderer den målte bølgehøjde. Ved at sammenholde den målte vindstyrke i dagene omkring den 18. januar 2014 og den målte bølgehøjde samt blæstens frie stræk over Øresund fremgår det, at den målte vind med al sandsynlighed ikke ville kunne danne så høje bølger, som bølgemålingerne viser. Afvigelsen kan således ikke tilskrives en fejl i bølgemodellen men snarere, at vindretning og -hastighed målt i Kastrup i denne specifikke situation, ikke har været repræsentativ for vinden i Øresund generelt. På baggrund af den i øvrigt gode sammenligning mellem de modellerede og de målte bølger ved Skovshovedmåleren vurderedes det, at Øresundsmodellen også kan forventes at give en god beskrivelse af bølgeklimaet ved Nordhavnen og i Svanemøllebugten. Figur 2.3 Sammenligning af målte og modellerede bølgehøjder, Hm0, ved Taarbæk rev. Figur 2.4 Sammenligning af målte og modellerede bølgeperioder, T02, ved Taarbæk rev. Figur 2.5 Sammenligning af målte og modellerede bølgeretning, PWD, ved Taarbæk rev. 8 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

2.3 Normale bølgeforhold Bølgeforholdene er blevet analyseret og fastlagt i to positioner, Vest og Øst, henholdsvis i Svanemøllebugten og nord for Nordhavnsområdet. De to positioner er vist i Tabel 2.1, i Figur 2.6 samt i Figur 1.4. Tabel 2.1 Koordinater og vanddybde for positionerne Øst og Vest hvor bølgeforholdene er fastlagt i denne rapport. Koordinater i UTM32, og vanddybder er i forhold til DVR90 Positionens ID Øst Placering Easting [m] Northing [m] Nord for Nordhavns området Vanddybde [mdvr90] 727000 6181300 4,5 Vest Svanemøllebugten 725600 6181000 4,4 Figur 2.6 Udsnit af bølgemodellen for Svanemøllebugten og Nordhavnsområdet med markering af de to positioner Øst og Vest, hvor bølgeforholdene er fastlagt i denne rapport. Vanddybder er modellens vanddybder (mdvr90). 2.3.1 Bølgeforhold i position Vest i Svanemøllebugten Bølgeforholdene i position Vest er illustreret med følgende figurer og tabeller på grundlag af resultaterne af simuleringerne for perioden 0.1.01.1994-01.02.2014: Bølgerose: hyppigheder af den signifikante bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger; se Figur 2.7 Tabel svarende til bølgerosen: den signifikante bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger og hyppigheder; se Tabel 2.2 Sammenhørende værdier at Hm0 og peak bølgeperiode, Tp, samt en estimeret relation mellem Hm0 og Tp; Figur 2.8 Sammenhørende værdier af Hm0 og vandstand, WL (m DVR90); Figur 2.9 9

Overskridelseshyppigheder af Hm0; Figur 2.10 Det fremgår af bølgerosen i Figur 2.7 og af Tabel 2.2, at bølgerne i position Vest som forventet kommer fra et snævert retningsinterval omkring NNE. Det fremgår af Figur 2.8, at der er en ret klar sammenhæng mellem de højeste bølger og bølgeperioden. Det fremgår af Figur 2.9, at de højeste bølger forekommer samtidig med højvande; højvande kan dog også optræde ved små bølger. Der kan forekomme tidsmæssig forskydning mellem, at bølgehøjden og vandstanden når deres maksima i en given stormsituation; denne effekt fremgår ikke af figuren. Figur 2.7 Bølgerose for position Vest: Signifikant bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger og hyppigheder 10 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Tabel 2.2 Position Vest: hyppighed af den signifikante bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger Figur 2.8 Position Vest: Sammenhørende værdier af bølgehøjde, Hm0, og bølgeperiode, Tp 11

Figur 2.9 Position Vest: Sammenhørende værdier af bølgehøjde, Hm0, og vandstand, WL (mdvr90) Figur 2.10 Position Vest: Overskridelseshyppigheder af den signifikante bølgehøjde, Hm0, for alle retninger samlet 12 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

2.3.2 Bølgeforhold i position Øst nord for Nordhavnsområdet Bølgeforholdene i position Øst er illustreret med følgende figurer og tabeller på grundlag af resultaterne af simuleringerne for perioden 0.1.01.1994-01.02.2014: Bølgerose: hyppigheder af den signifikante bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger; Figur 2.11 Tabel svarende til bølgerosen: den signifikante bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger og hyppigheder; Tabel 2.3 Sammenhørende værdier at Hm0 og peak bølgeperiode, Tp, samt en estimeret relation mellem Hm0 og Tp; Figur 2.13 Sammenhørende værdier at Hm0 og vandstand, WL (m DVR90); Figur 2.12 Overskridelseshyppigheder af Hm0; Figur 2.14 Det fremgår af bølgerosen i Figur 2.11 og af Tabel 2.3, at de højere bølger i position Øst kommer fra to dominerende retningssektorer: sektor nord (0ºN ±45º) og sektor øst (90ºN ±45º). Bølger fra sektor nord når uhindret frem til position Øst, mens bølger fra sektor øst i vid udstrækning er bølger, der er drejet (diffrakteret) omkring den nordligste del af Nordhavnsopfyldningen. Position Øst ligger således til dels i læ af denne for bølger fra østlige retninger. Det fremgår af Figur 2.13, at der er en ret klar sammenhæng mellem de højeste bølger og bølgeperioden, når bølgerne betragtes separat for de to sektorer nord (0ºN ±45º) og øst (90ºN ±45º). Sektor nord giver anledning til de højeste bølger og de største bølgeperioder. Dette fremgår også af Figur 2.14. Den i Figur 2.13 anførte relation mellem Hm0 og Tp gælder af samme grund for bølger fra sektor nord. Det fremgår af Figur 2.12, at de højeste bølger forekommer samtidig med højvande; højvande optræder dog også ved små bølger. Der kan forekomme tidsmæssig forskydning mellem, at bølgehøjden og vandstanden når deres maksima i en given stormsituation; denne effekt fremgår ikke af figuren. Figur 2.11 Bølgerose for position Øst: signifikant bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger og hyppigheder 13

Tabel 2.3 Position Øst: hyppighed af den signifikante bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger Figur 2.12 Position Øst: Sammenhørende værdier af bølgehøjde, Hm0, og bølgeperiode, Tp 14 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 2.13 Position Øst: hyppighed af den signifikante bølgehøjde, Hm0, fordelt på retninger Figur 2.14 Position Øst: Overskridelseshyppigheder af den signifikante bølgehøjde, Hm0, henholdsvis for bølger fra retningssektor 0ºN (0ºN ±45º), BLÅ kurve, fra sektor 90ºN (90ºN ±45º), GRØN kurve, og fra alle retninger samlet, SORT kurve. 15

2.4 Designbølgeforhold Dette afsnit præsenterer de designbølgeforhold, som DHI anbefaler anvendt ved dimensionering af dækværker til erstatningshavnen, samt grundlaget for disse anbefalinger. 2.4.1 Beregnings- og analysemetode Ekstreme bølger i Øresund er primært styret af vindforholdene lokalt i Øresund og sekundært af lokale vandstande samt af bølger, der forplanter sig ind i Øresund fra henholdsvis Østersøen og Kattegat (ved Svanemøllebugten er bølger fra Østersøen dog uden betydning). Designbølgerne ved Svanemøllebugten er derfor blevet fastlagt i denne undersøgelse ved at modellere bølgeforhold under ekstreme vindforhold. Vandstanden er væsentlig for design af molerne. Der er derfor også foretaget en estimering af de ekstreme vandstande og af de tilhørende vindhastigheder og indkommende bølger. Bølgemodellen er derefter anvendt til at beregne bølgerne for de fastlagte ekstreme vindhastigheder og retninger med tilhørende vandstand samt ekstrem vandstand med tilhørende vindhastigheder og retninger. Vind, bølger og vandstand blev analyseret for hver af 8 hovedretninger, og der blev kørt bølgesimuleringer for hver hovedretning samt for variationer på ±15 grader i forhold hertil. 2.4.2 Ekstreme vindforhold De ekstreme vindforhold i Øresund er estimeret for 8 hovedretninger samt for alle retninger under et (omni). De estimerede ekstreme vindhastigheder er fastlagt på grundlag af vindmålinger fra Kastrup i perioden 1973-2012. Idet målingerne var foretaget på land, er der i denne undersøgelse foretaget en korrektion som følge af, at vindhastigheden normalt vil være højere over havet end over land 1. De målte maksimale vindhastigheder for de 139 største enkeltstående stormsituationer ved Kastrup i perioden 1973-2012 (svarende til 3,5 storme pr. år i gennemsnit) blev analyseret, idet en statistisk eksponentielfordeling blev fundet at være repræsentativ for disse udvalgte data. Denne fordeling blev efterfølgende anvendt i de videre statistiske analyser. På baggrund af denne statistiske fordeling blev vindhastighederne (som er 10 min middelvindhastigheder) for storme med gennemsnitlige returperioder på henholdsvis 1, 5 10, 25, 50 og 100 år estimeret. Værdierne er givet i Tabel 2.4, og Figur 2.15 viser et plot af data af den tilpassede statistiske fordeling. Tabel 2.4 Ekstreme vindhastigheder [m/s] estimeret på grundlag af vindmålingsdata fra Kastrup 1973-2012. (Hastigheder er korrigeret for ruhedslængden på Øresund, jf. fodnote) Returperiode (år) N - 0ºN NE - 45 ºN E - 90 ºN Vindretningssektor og middelretning SE - 135 ºN S - 180 ºN SW - 225 ºN W - 270 ºN NW - 315 ºN Omni 10 19,3 16,7 17,7 17,6 18,4 21,9 24,3 19,7 25,2 50 22,2 19,3 20,2 20,1 20,7 25,2 28,1 22,4 28,7 100 23,5 20,4 21,3 21,2 21,7 26,5 29,7 23,6 30,3 1 Korrektionen er baseret på et logaritmisk hastighedsprofil. Der blev antaget en ruhedslængde på 0,001 for Kastrup (åbent land) og 0,0005 for Øresund i henhold til DNV-RP-C-205, Environmental conditions and environmental loads, fra Det Norske Veritas. Vindhastigheden er øget ca. 7%. 16 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 2.15 Maksimale vindhastigheder [m/s] målt i de 139 stærkeste storme ved Kastrup i perioden 1973-2012, samt de tilpassede statistiske eksponentielfordelinger; angivet for 8 retningssektorer samt for alle retninger samlet (omni). (Korrigeret for ruhedslængde over Øresund). 17

2.4.3 Ekstrem vandstand Vandstande fra DHI s regionale model blev analyseret i et punkt ud for Nordhavn, og ekstreme højvande blev estimeret ud fra disse data. Resultaterne heraf fremgår af Tabel 2.6 og af Figur 2.16. Resultaterne viser en god overenstemmelse mellem Kystdirektoratets 2 værdier for København i Tabel 2.5 og værdierne på Figur 2.16. Tabel 2.5 Højvandsstatistik for København fra Kystdirektoratets Højvandsstatistikker 2012. Returperiode [år] Vandstand [mdvr90] 20 +1,31 50 +1,41 100 +1,50 For at kunne anvende højvandsstatistikken i kombination med vind, til at etablere estimater for ekstreme bølgeforhold, blev der etableret en vindretningsopdelt højvandsstatistik, og resultaterne er præsenteret i Tabel 2.6. Tabel 2.6 Højvandsstatistik (mdvr90) opdelt på vindretningssektorer samt for alle retninger (omni), baseret på vind fra Kastrup og vandstand fra DHI s regionale model ved Nordhavn. Returperiode (år) Vindretningssektor og middelretning ( N) N - 0 NE - 45 E - 90 SE - 135 S - 180 SW - 225 W - 270 NW - 315 Omni 10 +1,00 +0,64 +0,52 +0,57 +0,69 +0,97 +1,17 +1,08 +1,20 50 +1,18 +0,76 +0,60 +0,75 +0,80 +1,15 +1,37 +1,29 +1,41 100 +1,25 +0,80 +0,64 +0,84 +0,84 +1,23 +1,45 +1,38 +1,50 2 Kystdirektoratet, Højvandsstatistikker 2012 18 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 2.16 Ekstremværdi-analyse for vandstand ved Nordhavn, baseret på 34 års data (1980-2013) fra DHI s regional vandstandsmodel. 2.4.4 Anbefalede designbølgeforhold Tabel 2.7 angiver de sammenhørende bølge- og vandstandsforhold, som anbefales som grundlag for dimensionering af dækværker til en erstatningshavn henholdsvis i Svanemøllebugten eller på nordsiden af Nordhavnsopfyldningen. Grundlaget for de i Tabel 2.7 angivne sammenhørende bølge og vandstand er Figur 2.17 og Figur 2.18, som viser sammenhørende værdier af modellerede ekstreme vandstande og bølgehøjder samt konturkurver for værdier med estimerede returperioder på henholdsvis 10, 50 og 100 år. Tabel 2.7 Anbefalede designbølger og for henholdsvis lavvande (LW) og højvande (HW); for positionerne Øst nord for Nordhavn og Vest i Svanemøllebugten. Returperiode (år) Position Parameter Enhed 10 50 100 Hm0 m 1,8 2,1 2,2 MWD ºN 27 29 30 Tp s 5,2 5,7 5,9 WL mdvr90 0,72 0,82 0,86 Hm0 m 1,3 1,6 1,7 MWD ºN 32 33 33 Tp s 5,1 5,5 5,7 WL mdvr90 0,72 0,82 0,86 Øst Vest 19

Figur 2.17 Position Vest: sammenhørende værdier af modellerede ekstreme vandstande og bølgehøjder samt konturkurver for værdier med estimerede returperioder på henholdsvis 10, 50 og 100 år. Figur 2.18 Position Øst: sammenhørende værdier af modellerede ekstreme vandstande og bølgehøjder samt konturkurver for værdier med estimerede returperioder på henholdsvis 10, 50 og 100 år. 20 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

2.5 Bølgeforhold ved Prøvestenen For farvandet ud for Prøvestenen er der ikke gennemført detaljeret modellering eller analyser af bølgeforholdene ved havnene Prøvestenen Stor og Lille i den aktuelle undersøgelse. Fra modelleringen beskrevet i afsnit 2.2 er bølgeforholdene ved Prøvestenen imidlertid blevet vurderet. Følgende 1-års bølgehøjder er estimeret for de relevante bølgeretninger ved Prøvestenen: SSE: Hm0 = 0,65 m SE: Hm0 = 0,75 m ESE: Hm0 = 0,75 m E: Hm0 = 0,8 m NE: Hm0 = 0,95 m En estimeret bølgerose for farvandet umiddelbart øst for Prøvestenen er vist på Figur 2.19. Figur 2.19 Estimeret bølgerose for farvandet umiddelbart øst for Prøvestenen. 21

(blank side) 22 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

3 Bølgeuro i erstatningshavnen 3.1 Generelt Undersøgelsen af bølgeuroen i en række alternative løsninger af erstatningshavnene er præsenteret i dette afsnit. Bølgeuroen blev simuleret ved hjælp af en numerisk bølgesimuleringsmodel, MIKE 21 BW, udviklet af DHI. En række alternative placeringer og udformninger af havnen blev undersøgt med modellen; udformningerne var i udgangspunktet foreslået af Rambøll. Resultaterne af bølgesimuleringerne blev sammenholdt med bølgeforholdene ud for havnene, jævnfør afsnit 2, for at vurdere de bølgeuro-forhold i havnene, som må forventes i gennemsnit at blive overskredet nogle få gange årligt. De undersøgte alternative erstatningshavn-løsninger er følgende. Svaneknoppen Stor; i Svanemøllebugten Svaneknoppen Lille; i Svanemøllebugten Færgehavn Nord Nordhavn Nord; på nordsiden af Nordhavnsområdet Prøvestenen Stor Prøvestene Lille Placeringen af de forskellige løsninger er vist i Figur 3.1. Nordhavn Nord Svaneknoppen Færgehavn Nord Prøvestenen Figur 3.1 Alternative placeringer af erstatningshavnene. 23

3.2 Undersøgte havneudformninger, Svanemøllebugten De undersøgte udformninger for havnene i Svanemøllebugten, Svaneknoppen Stor og Lille, Færgehavn Nord og Nordhavn Nord, er vist på Figur 3.2-Figur 3.5. Figur 3.2 Svaneknoppen Stor. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0301 A. Figur 3.3 Svaneknoppen Lille. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0302 A. Figur 3.4 Færgehavn Nord. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0303 A. 24 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 3.5 Nordhavn Nord. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0304 A. 3.3 Undersøgte havneudformninger, Prøvestenen De undersøgte udformninger for havnene ved Prøvestenen, Prøvestenen Stor og Lille, er vist på Figur 3.6 - Figur 3.8. Den oprindeligt foreslåede indsejling til sydbassinet resulterede i uacceptabel bølgeuro og derfor blev en modificeret udformning, hvor østmolen forlænges med ca. 70 m, undersøgt. Den reviderede udformning er vist på Figur 3.8. Figur 3.6 Prøvestenen Lille. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0305 A. 25

Figur 3.7 Prøvestenen Stor. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0306 A. Figur 3.8 Prøvestenen Stor. Forlænget Østmole. Forlængelsen er angivet med rødt. Fra Rambøll tegning 93300-S-TH-0021. 3.4 Numerisk bølgeuromodel, MIKE 21 BW DHI s bølgemodel, MIKE 21 BW, blev benyttet til beregninger af bølgeuroen i erstatningshavnene. MIKE 21 BW er DHI s mest avancerede bølgemodel og er specielt velegnet til beregninger af bølgeforhold, hvor indflydelsen af eksempelvis ændrede havneudformninger på bølgeforholdene skal studeres, hvilket er en relativ kompleks opgave, bl.a. pga. fuld eller delvis bølgerefleksion fra moler. 26 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Modellen tager ud over refleksion og diffraktion hensyn til alle væsentlige bølgefænomener. Den anvendte version af modellen inkluderer dog ikke bølgebrydningseffekter. Modellen simulerer naturlige uregelmæssige bølger i tidsdomænet. Bølgespektre af typen JONSWAP blev anvendt i simuleringerne, karakteriseret ved en signifikant bølgehøjde og peakbølgeperioden. En mere omfattende beskrivelse af MIKE 21 BW kan findes på www.mikepoweredbydhi.com/products/mike-21. 3.5 Modelopsætninger 3.5.1 Generelt Dybdeforholdene (bathymetrien) i modellerne blev defineret ud fra digitale søkort (C-map) samt tegninger modtaget fra Rambøll. Af modeltekniske hensyn blev minimums-vanddybden sat til 2 m og maksimums-dybden til 6,5 m. Der er i modellerne kun antaget uddybning i de områder, hvor den naturlige dybde er mindre end de i tegningerne specificerede minimumsdybder. Modelopløsningen (netvidden) var 1 m. 3.5.2 Modelparametre Varighed og tidsskridt Varigheden af hver simulering var 40 minutter (i prototypen). Der er anvendt et tidsskridt på 0,02 s. Refleksionsforhold Alle de analyserede erstatningshavns-løsninger bortset fra Færgehavn Nord har indfatninger omkring havnebassinerne, der alt overvejende er udformet som stenkastnings-skråninger. Stenkastninger vurderes at have en refleksionskoefficient på 30-50%, dvs. den reflekterede bølgehøjde fra stenkastningen er 30-50% af den indkommende bølgehøjde. Færgehavn Nord er alt overvejende indfattet med lodrette kajvægge. Ved lodrette kajvægge blev der forudsat fuld refleksion. Langs strækninger med strand er der forudsat en refleksion på 0. Bådebroer og både Erstatningshavnen forventes i alle løsningsforslag at blive udstyret med flydende bådebroer af ponton-typen. Lystbåde vil være fortøjet dels langs disse broer og dels langs faste broer, typisk langs de faste indfatninger omkring havnebassinerne. Såvel flydebroerne som de fortøjede lystbåde vil medvirke til at dæmpe bølgeuroen i bassinerne. Denne effekt kan imidlertid ikke medtages i bølgesimuleringerne, som derfor af den grund giver let konservative resultater i de områder af havnene, som ligger længst væk fra havnemundingerne. Randbetingelser De indkommende bølger er genereret ved brug af intern generering langs de åbne modelrande. Bølgehøjde Det var valgt at udføre simuleringerne med en indkommende signifikant bølgehøjde på Hm0,i = 0,5 m. Det skal bemærkes, at resultaterne dermed ikke kun er gældende for denne bølgehøjde, idet det primært er bølgeperioden og dermed bølgelængden, som er afgørende for bølgetransmissionen ind i havnene. Bølgeuroforholdene for andre bølgehøjder (med samme bølgeperiode) fremkommer derfor ved en direkte skallering af resultaterne baseret på den aktuelt indkommende bølgehøjde. 27

Frekvensspektrum og retningsspredning De uregelmæssige bølger er genereret på baggrund af et standard JONSWAP-spektrum (σa=0,07, σb=0,09, γ=3,3). Der blev antaget en retningsspredning på ca. 20 o. 3.5.3 Modelområde, Svanemøllebugten Modelområdet og de generelle vanddybder for undersøgelsen af havnene i Svanemøllebugten er vist på Figur 3.9. Figur 3.10 - Figur 3.12 viser detaljer af henholdsvis Svaneknoppen Lille, Færgehavn Nord og Nordhavn Nord løsningerne. Alle vanddybder er i forhold til DVR90. Figur 3.9 Modelområde for Svanemøllebugten. Model set-up for Svaneknoppen Stor. Figur 3.10 Modeludformning og dybder, Svaneknoppen Lille. 28 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 3.11 Modeludformning og dybder, Færgehavn Nord. Figur 3.12 Modeludformning og dybder, Nordhavn Nord. 3.5.4 Modelområde, Prøvestenen Modelområdet og de generelle vanddybder for undersøgelsen af havnene ved Prøvestenen er vist på Figur 3.13. Alle dybder er i forhold til DVR90. 29

Nordbassin Vestbassin Sydbassin Figur 3.13 Modelområde for havnene ved Prøvestenen, Prøvestenen Stor og Lille. 3.6 Simuleringer 3.6.1 Svanemøllebugten De normale (ikke-ekstreme) bølgeforhold ved Svanemøllebugten er beskrevet i afsnit 2.3. Til vurdering af bølgeforholdene i Svaneknoppen Lille og Stor samt i Færgehavn Nord er de modellerede bølgeforhold for Position Vest (se Figur 2.6) benyttet. Af Figur 2.7 og Tabel 2.2 fremgår det, at de hyppigste og største bølger optræder i retningssektorerne 20 o N og 30 o N. Derfor er disse retninger modelleret til vurdering af bølgeforholdene i disse havne. Af Figur 2.8 fremgår, at bølgeperioden, Tp, for de større bølger (Hm0 > 0,5 m) er i intervallet 3,5 s-4,5 s. Derfor er der gennemført simuleringer for Tp = 3,5 s og 4.5 s. 30 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Også for Position Øst ved Nordhavn Nord blev det valgt at modellere 20 o N og 30 o N med Tp = 3,5 s og 4,5 s. Figur 3.14 viser et eksempel på et modelleret bølgefelt i Svanemøllebugten for bølger fra 20 o N. Figur 3.14 Eksempel på et modelleret bølgefelt i Svanemøllebugten for bølger fra 20 o N. 3.6.2 Prøvestenen For farvandet ud for Prøvestenen er der ikke gennemført detaljeret modellering eller analyser af bølgeforholdene ved havnene Prøvestenen Stor og Lille i den aktuelle undersøgelse. Fra modelleringen beskrevet i afsnit 2.2 er bølgeforholdene ved Prøvestenen imidlertid blevet vurderet. Ud fra denne vurdering samt ud fra indsejlingernes orientering i de to erstatningshavne ved Prøvestenen blev det valgt at modellere bølgeretningerne ESE (157,5 o N), SE (135 o N), ESE (112,5 o N), E (90 o N) samt ENE (67,5 o N). Igen blev det valgt at modellere bølgeperioderne Tp =3,5 s og 4,5 s. Figur 3.15 viser et eksempel på et modelleret bølgefelt ved Prøvestenen for bølger fra ESE. 31

Figur 3.15 Eksempel på et modelleret bølgefelt ved Prøvestenen for bølger fra ESE. 32 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

3.7 Resultater for erstatningshavne i Svanemøllebugten Resultaterne af bølgeuro-simuleringerne er udtaget som bølgeuro-koefficienter, defineret og beregnet som den lokale bølgehøjde (i havnen) divideret med bølgehøjden uden for havnen. En urokoefficient på 0,5 svarer således til, at bølgehøjden i havnen er 50% af bølgehøjden uden for havnen. Figur 3.16 - Figur 3.19 viser eksempler på modellerede urokoefficienter for bølger fra 20 o N og Tp = 3,5 s. Figur 3.16 Svaneknoppen Stor; bølgeuro-koefficienter. Bølger fra 20 o N. Tp = 3,5 s. Figur 3.17 Svaneknoppen Lille; Bølgeuro-koefficienter. Bølger fra 20 o N. Tp =3,5 s. 33

Figur 3.18 Færgehavn Nord; bølgeuro-koefficienter. Bølger fra 20 o N. Tp = 3,5 s. Figur 3.19 Nordhavn Nord; bølgeuro-koefficienter. Bølger fra 20 o N. Tp = 3,5 s. 34 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Det blev valgt at estimere de bølgehøjder i havnene, der i gennemsnit optræder (overskrides) nogle få timer om året. Dette blev gjort ved at kombinere de estimerede 1-års bølgeforhold uden for havnene med de beregnede urokoefficienter for en række referenceområder i havnene. Disse referenceområder er defineret på Figur 3.20. For hver bølgesimulering og for hvert referenceområde er middel-urokoefficienten og den maksimale urokoefficient (den største urokoefficient som optræder i det pågældende referenceområde) bestemt. Svaneknoppen Stor Svaneknoppen Lille Færgehavn Nord Nordhavn Nord Figur 3.20 Referenceområder for beregning af bølgeuroen i havnene i Svanemøllebugten. Jf. Figur 2.10 overskrider bølgehøjden, Hm0, i position Vest 1 m i ca. 1 time pr. år i gennemsnit. For position Øst (Figur 2.14) er den tilsvarende værdi ca. 1,4 m for bølger fra nordlige retninger (bølger fra østlige retninger bidrager ikke til uro i Nordhavn Nord). For Nordhavn Nord er resultaterne for position Øst anvendt i de følgende analyser. For de øvrige tre havne i Svanemøllebugten er position Vest anvendt. For referenceområderne i havnene er 1-års bølgehøjden uden for havnen (position Vest eller Øst) kombineret med urokoefficienterne for referenceområderne for at estimere 1-års bølgehøjderne i havnene. Hvis eksempelvis urokoefficienten i et referenceområde er 0,15 og 1- års bølgehøjden uden for havnen er Hm0 = 1,4 m, bliver den estimerede 1-års bølgehøjde i referenceområdet Hm0 = 0,15 x 1,4 m = 0,21 m. På Figur 3.21 - Figur 3.28 er de estimerede 1-års bølgehøjder i referenceområderne præsenteret. Såvel middel-bølgehøjden (middel Hm0) som den maksimale bølgehøjde (Hm0) er præsenteret. 35

Figur 3.21 Nordhavn Nord; middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimerede 1-års værdier for referenceområder. Figur 3.22 Nordhavn Nord; maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimerede 1-års værdier for referenceområder. Figur 3.23 Færgehavn Nord; middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne. Figur 3.24 Færgehavn Nord; maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne. 36 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 3.25 Svaneknoppen Lille; middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne. Figur 3.26 Svaneknoppen Lille; maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne. Figur 3.27 Svaneknoppen Stor; middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimerede 1-års værdier for referenceområderne. Figur 3.28 Svaneknoppen Stor; maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimerede 1-års værdi for referenceområderne. 37

3.7.1 Konklusioner for erstatningshavne i Svanemøllebugten For alle de undersøgte havneudformninger i Svanemøllebugten vurderes det, at bølgeuroforholdene vil være acceptable for lystbådene. For de aktuelle bølgeperioder i farvandet vurderes en bølgehøjde i havnene på op til Hm0 = 0,15 m - 0,20 m nogle få gange om året at være acceptabel. Denne bølgehøjde overskrides kun i enkelte af referenceområderne i havnene og kun, hvis maksimalværdien af bølgeuroen betragtes. Yderligere konstateres følgende: Svaneknoppen Stor er den løsning, der giver de mest rolige bølgeforhold; forholdene må forventes at være fine i alle de betragtede delområder og for alle de betragtede bølgeforhold. Svaneknoppen Lille er den næstmest rolige løsning. Færgehavn Nord og Nordhavn Nord har sammenlignelige uroforhold, som i begge tilfælde vurderes som acceptable. De er dog begge mere urolige end såvel Svaneknoppen Stor som Lille. Færgehavn Nord er relativ urolig, dens beskyttede placering og indsejling taget i betragtning. Det relativt høje, men dog acceptable, uroniveau skyldes, at alle bassinets indfatninger er lodrette og næsten fuldt reflekterende konstruktioner. 38 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

3.8 Resultater for erstatningshavnene på Prøvestenen Figur 3.29 viser de modellerede bølgeuro-koefficienter for Prøvestenen Stor for bølger fra forskellige retninger. Bølgeretning: SSE Bølgeretning: SE Bølgeretning: ESE Bølgeretning: E Figur 3.29 Prøvestenen Stor; bølgeuro-koefficienter for bølgeretningerne SSE, SE, ESE og E; Tp = 3,5 s. 39

For erstatningshavnene på Prøvestenen er følgende referenceområderne defineret, se Figur 3.30. Prøvestenen Stor, syd- og vestbassiner Prøvestenen Lille, sydbassin Prøvestenen Stor, nordbassin Prøvestenen Lille, nordbassin Figur 3.30 Referenceområder i Prøvestenshavnebassinerne. Følgende 1-års bølgehøjder er estimeret for de relevante bølgeretninger ved Prøvestenen: SSE: Hm0 = 0,65 m SE: Hm0 = 0,75 m ESE: Hm0 = 0,75 m E: Hm0 = 0,8 m NE: Hm0 = 0,95 m Figur 3.21 - Figur 3.40 viser de estimerede 1-års bølgehøjder i referenceområderne. Såvel middel-bølgehøjden (middel Hm0) og den maksimale bølgehøjde (maksimal Hm0) er præsenteret. 40 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 3.31 Middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Lille, sydbassin. Figur 3.32 Maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Lille, sydbassin. 41

Figur 3.33 Middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, syd-og vestbassin. Figur 3.34 Maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, syd- og vestbassin. 43

Figur 3.35 Middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, nordbassin. Figur 3.36 Maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, nordbassin. 44 11817808 Nordshavnstunnel Bølgeforhold ved og i erstatningshavn, 2.0/juf/pje/prs/hec/pot 17.03.2016

Figur 3.37 Middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Lille, nordbassin. Figur 3.38 Maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Lille, nordbassin. 45

Figur 3.39 Middel signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, sydbassin. Forlænget Østmole. Figur 3.40 Maksimal signifikant bølgehøjde, Hm0. Estimeret 1-års værdi for referenceområder. Prøvestenen Stor, sydbassin. Forlænget Østmole. 3.8.1 Konklusioner for erstatningshavne på Prøvestenen For de aktuelle bølgeperioder i farvandet vurderes en bølgehøjde i havnene på op til Hm0 = 0,15 m - 0,20 m nogle få gange om året at være acceptabel. Følgende konstateres på grundlag af dette kriterium og af resultaterne af beregningerne: For det sydlige bassin (referenceområde 1-6) vurderes forholdene at være uacceptable i den sydlige del af bassinet med den oprindeligt foreslåede indsejling, idet bølgehøjder på 0,2 m vil blive overskredet flere gange om året samtidig med, at der vil være områder, hvor bølgehøjden vil overskride 0,3 m årligt. Med den forlængede Østmole reduceres bølgehøjderne i det sydlige bassin til mindre end 0,1 m og dermed til et acceptabelt niveau. For det vestlige bassin (referenceområde 7-10) i Prøvestenen Stor vurderes bølgeforholdene at være acceptable. For det nordlige bassin i Prøvestenen Lille vurderes bølgeforholdene generelt at være acceptable. Dog må det forventes, at de nordligste liggepladser i referenceområde 1 vil kunne opleve problematiske liggeforhold nogle gange årligt. For det nordlige bassin i Prøvestenen Stor vurderes bølgeforholdene at være uacceptable, især områderne 1-3, der er udsat for direkte indkommende bølger fra sydøstlige retninger. 47