Notat Kikhavn Dige- og kystsikringslag KIKHAVN KYSTBESKYTTELSE Teknisk vurdering af kystanlæg 19. september 2014 NIRAS: 218163 Projekt nr. 218163 Dokument nr. 1212400568 Version 1 Udarbejdet af PFKL Kontrolleret af KBO Godkendt af 1 INDLEDNING Kikhavn dige- og kystsikringslag har indgået rådgiveraftale med NIRAS om vurdering af kystbeskyttelsesanlæggets tilstand efter Bodil-stormen 5-6 december 2013. Opgaveformuleringen er følgende: Fase 1: Digestyrkevurdering Vurdering af dige og skræntsikrings tilstand, herunder nyligt udførte reparationer og valgte materialer, for både den vestlige og den østlige side af Kikhavn Dige- og Kystsikringslags område. Fase 2: Retablering og optimering af Østdiget fra Knuden til digets afgrænsning ved Gråstensvej: A. Retablering Kortlægning af svage punkter, der kræver straks digestyrke retablering for at sikre diget mod fremtidige storme. Forslag til foranstaltninger, der vil eliminere identificerede svaghedszoner, herunder økonomi for gennemførelsen af foranstaltningerne. B. Optimering Skitsering af forskellige løsningsmodeller, herunder økonomi, der kan indgå i en langsigtet plan for udbygning og optimering af digets robusthed i lyset af den forventede udvikling i klimaet i de kommende årtier. Denne rapport omhandler Fase 1 og Fase 2A der er mulighed for at supplere med Fase 2B på et senere tidspunkt, hvis det har interesse for Kikhavn dige og kystsikringslag. 2 KONKLUSION OG ANBEFALINGER Kystbeskyttelsesanlægget bestod sammenlagt Bodil-stormen Skadesudbedringen efter Bodil er ikke udført optimalt, men er af midlertidig for noget af strækningen. Der kan med fordel optimeres på de fleste strukturer Diget og kystbeskyttelsen fremstår i dag i en sådan stand efter reparationer efter efterårets storme i 2013, at det kan modstå moderate til kraftige storme i den kommende efterårs-/vinter sæson. NIRAS A/S CVR-nr. 37295728 T: +45 4810 4200 D: 48104453 Sortemosevej 19 Tilsluttet FRI F: +45 4810 4300 M: 29207458 3450 Allerød www.niras.dk E: niras@niras.dk E: kbo@niras.dk
For udbygning af den samlede beskyttelse til opfyldelse af designkriterier er foreslået et samlet dige- og skråningsanlæg for Østdiget samt en optimering af Knuden med omlejring af eksisterende skråningsbeskyttelse. Spodsbjergstien kan også optimeres, så Vestdiget har højere sikkerhed. 3 DET EKSISTERENDE ANLÆG 3.1 Beskrivelse Kikhavn dige- og kystsikringslag har et kystbeskyttelsesanlæg, der er kombination af erosionsbeskyttelse i form af bølgebrydere, høfder, glacis, ralfodring og skråningsbeskyttelse samt højvandsbeskyttelse i form af jorddiger i både den østlige og den vestlige del af kystområdet. Østdiget forløber fra Gråstensvej i øst til Knuden i vest og er opbygget som jorddige med vegetation og den havværts side er mange steder beskyttet mod bølgeerosion af skråningsbeskyttelse af uens karakter. Overordnet har den en hældning omkring 1:3, med en kronekote omkring 3,5 m DVR90. Digekronen er oprindeligt omkring 2 meter bred, men er nu uens i kronen. Skåningsbeskyttelse er udført dels op ad Østdiget på dele af strækningen og ellers som den primære passive kystbeskyttelse fra Knuden til lagets grænse ved bølgebryder 22. Denne skråningsbeskyttelse er meget uens i både anlæg og i stenenes størrelse og kornstørrelsesfordeling samt i opbygning langs strækningen. Udenfor kystlinjen er der etableret i alt 22 bølgebrydere med varierende afstand fra kystlinjen til bølgebryderne og varierende længde og højde samt i varierende orientering i forhold til kystlinjen. Disse bølgebrydere har derved uens funktion, hvilket også kan ses af den store variation mellem lokal erosion og lokal aflejring af sand. 3.2 Besigtigelse og dataanalyse Strækningen blev besigtiget den 22-08 2014 med Leif Christensen, formand for Kikhavn Dige- og kystsikringslag. Besigtigelsen startede ved adgangsstien ved Linesvej, vest for bølgebryder 22 og strækningen mod øst langs kysten blev gennemgået for kendte svaghedszoner og erosion under Bodil-stormen. De nyetablerede beskyttelsesanlæg og de ændringer på kysten, som er etableret umiddelbart efter Bodil, har medført, at denne besigtigelse primært skal vurdere de anlæg, der forefindes på tidspunktet for besigtigelsen. For at følge numrene på bølgebryderne, vil observationer og fotorækkefølge gå fra øst ved Bølgebryder 1 mod vest til efter Bølgebryder 22 (herefter BB22). De 2
ortofoto som droneopmålingen fra Tvilum 2014 leverede for den østlige del, er det primære baggrundsbillede. Den vestlige del er baggrundsfoto NIRAS 2013 ortofoto. Fotos fra besigtigelsen er georefereret med gul femkant og har fortløbende numre fra 1 i øst til 235 i vest, se Bilag 1. Tvilum har leveret drone-opmålinger, der er behandlet til højdedata, som danner baggrund for en række analyser af området. Ved at se på ændringerne mellem droneopmålingerne fra 2014 og Geodatastyrelsens digitale terræn model, som NIRAS har LiDAR-scannet i 2005, fremtræder differensplanen således, at erosionsområder er røde og aflejringsområder er grønne. Højdedata er også benyttet til at beregne både lokale og overordnede hældninger, lavninger, højder og bredder af det målte område. For at forstå Bodil-stormens størrelse, er vandstandsmålinger fra Hornbæk Havn vist på figur 1. Den bagvedliggende højvandsstatistik for samme havn viser, at de 1,96 m DVR90 statistisk svarer til en 1000 år hændelse. Hornbæk Havn er valgt fordi den repræsenterer nordkystens vandstand bedre end fx den tættere beliggende Hundested havn. Figur 1 Vandstandsudvikling under Bodil-stormen Kystdirektoratet målte samstemmende med bagvedliggende højvandsstatistik for Hornbæk Havn informationer på deres bølgemåler ud for Heatherhill 20 Km NØ for Kikhavn, der har ensartet frit stræk mod Norge som Kikhavn og derved er disse målinger sandsynligvis de mest retvisende målinger af bølger og vandstande på Nordkysten under Bodilstormen, se figur 2. Figur 2 Bølgemålerdata under Bodil-stormen. Kilde: Kystdirektoratet Følgende observationer blev gjort: Østdiget har generelt modstået Bodils hærgen, men dens forside vidner om erosion og svækkelse, så den nyetablerede beskyttelse har karakter af midlertidig beskyttelse indtil et egentligt kystbeskyttelsesanlæg bliver etableret. 3
På den havværts side af Østdiget fra bølgebryder 1 til bølgebryder 7 er beskyttelsen meget uens med områder næsten uden eller helt uden skråningsbeskyttelse og områder med ral-lag som erstatning for den lokale erosion under Bodilstormen, se figur 3. Figur 3 Nyetableret ral-bænk i erosions-ramt skrænt mellem BB1 og BB2 Der er stier, der virker som lokal erosionsfremmende struktur og hvor der har været erosion under Bodil-stormen, se figur 4. Figur 4 Sti med erosionspræg På figur 5 har forskellen mellem højdedata før og efter Bodil-stormen tydeliggjort, at der har været erosion af skrænten særligt mellem BB1 og BB2 samt bag høfdedelen af BB2, hvor overskydende vand har etableret erosionsrender. Figur 5 Erosion og aflejring på strækning BB1-BB3. Særlig tydelig erosion mellem BB1 og BB2 samt lokal tilvækst bag BB2 - sandsynligvis vækst af vegetation Området bag BB4 kræver særlig bevågenhed. De tidligere højdemålinger fra 2005 viser, at digets lokale laveste kronekote er lokaliseret her, se figur 6. Da diget er bygget over det forhenværende åudløb, med etablering af pumpe og rørføring, kan de bløde aflejringer ved åen have medvirket til lokal sætning af diget. Højdemålingerne fra 2005 viser således også, at diget ikke bærer præg af sætninger som følge af Bodil-stormen, men er af tidligere karakter. 4
Figur 6 Højdedata af Østdiget med lokal digekrone minima mellem BB3 og BB5 Bag BB4 er der iagttaget den kraftigste skrænt-erosion, se figur 7 og 8. Det nyetablerede ral-lag er her ikke tilstrækkeligt til at modsvare erosionen under Bodil-stormen, se de røde differenskurver på digets havværts side på figur 8. Figur 7 Skrænterosion bag BB4 Figur 8 Diget med skrænterosion bag BB4 og BB5, men uden sætning af digekrone På kronen kan identificeres overskylstunger af tilbagebleven havskarn og sand fra Bodil-stormen, der indikerer, at der har været bølgeoverskyl op til og henover digets kronekote, se figur 9. Figur 9 Overskylstunge på digekrone bag BB4 5
Efter bølgebryder 7 bliver skråningsbeskyttelsen mere ensartet, men også dominerende og den går helt ud til kystlinjen de fleste steder, herfra og indtil efter landingen ved Vestre Stræde, se figur 10. Hældningen på visse strækninger af skråningsbeskyttelsen, er her så stejl målt anlæg op til 1:1,25, at det ikke er optimalt, da erosion eller flytning af de nederste sten vil medføre kollaps af hele strukturen, eftersom de øvre sten primært hviler på de nedre sten og på det underliggende glacis, der er revnet og ødelagt mange steder. Der er stor variation af stenenes størrelse og de ligger ofte kun i et lag mod beton-glacisset, se figur 11. Figur 10 Skråningsbeskyttelse ved BB7 Der er lokale erosionsområder ovenfor Figur 11 Stor variation i stenstørrelse, her ved skråningsbeskyttelsen, som skyldes bølgeoverskyl, hvor returvandet har svært ved at BB10 - målepinds længde 1 m komme tilbage og derved laver lokale erosionsskår, se figur 12. Efter landingen er der igen forstrand med sand og ral-lag foran skråningsbeskyttelsen, der har lavere hældning og er mere ensartet i stenstørrelserne. Denne skråningsbeskyttelse fortsætter næsten ubrudt til Linesvej, se figur 13. Figur 12 Erosionsskår ovenfor skråningsbeskyttelse Spodsbjergstien fra landingen til Linesvej virker også som dige og er lokalt lavtliggende med laveste kronekote omkring + 3,30 m DVR90 mellem landingen og BB 18, se figur 14. Figur 13 Vestlige kystbeskyttelsesanlæg med bølgebrydere, ral og sand strand, skråningsbeskyttelse og stedvist dige 6
Figur 14 Højdekort af Vestdiget med lavtliggende områder Skråningsbeskyttelsen bag BB20 er ikke ensartet og har ikke vandret krone eller optimalt filterlag, se figur 15. Ved BB20 er der lokalt relativt lavtliggende terræn, hvor opskyl fra bølger i storme kan medføre lokal erosion af Spodsbjergstien, se højdekort på figur 16. Figur 15 Uensartet skråningsbeskyttelse bag BB20 Figur 16 Højdekort af spodsbjergstien bag BB20 med lokal lavning i forhaven til nr. 25 7
3.3 Forslag til udbedringer Følgende bør udføres på den korte bane for forbedring af dige og kystbeskyttelse med henblik på nedsættelse af skadesniveauet ved væsentlig hydraulisk påvirkning: Østdigets beskyttelse mod bølger bør opprioriteres, da skaderne under Bodil på forskråningerne viste svaghedszoner. En ensartet skråningsbeskyttelse med ensartet kronekote er den optimale konstruktion mod bølgepåvirkning af diget. Østdiget bør forstærkes ved at fjerne nuværende vegetation, øge kronekoten og ensrette kronebredden med muldlag, der kompakteres. Derefter burde man i foråret så græs med højt indhold af græsarten Rød Svingel, der er kendetegnet ved at have mange udløbere og et tæppedannende overdække. Denne græsart er særligt benyttet på vadehavsdiger i Sønderjylland og i Holland, da det giver optimalt beskyttelse mod høj vandstand og til vis grad også værn mod erosion af digeforland. I mange plænegræsfrøs-blandinger i byggemarkeder er andelen af Rød Svingel høj, eftersom den opfylder mange haveejeres ønsker til plænegræs. Vedligeholdelse af græsdiger foregår ved, at lade nogle får eller evt. kommunens folk slå græsset henover vækstperioden og derved styrke diget fremadrettet. Den del af spodsbjergstien, der udgør et dige bør hæves ved at tilkøre stabilgrus på vejen og kompakteres, til den har en ensartet kronekote over kote + 3,8 m DVR90. Ved efterfølgende bilkørsel vil digekronen styrkes. Denne lokale hævning af Spodsbjergvejen kan også med fordel benyttes bag BB20, da der er lokal lavning her som vist på figur 16. Hele kystbeskyttelsesanlægget burde optimeres med ensartet skråningsbeskyttelse, optimalt beliggende bølgebrydere og ensartet græsklædt dige de fleste materialer forefindes allerede på strækningen. 8
4 DIGEVURDERING 4.1 Designkriterier for diger Diger dimensioners sædvanligvis med en levetid på mindst 50 år for en 100 års MT-hændelse af sammenfaldende højvande og bølgepåvirkning. Tillige bør ændringer grundet klimaforandringer indregnes. Dog bestemmes kronekoten fra overskylskriterier ved en 100-års MT-hændelse af de hydrauliske påvirkninger. På denne lokalitet anbefales følgende kriterier: Vandstand: Som vist i afsnit 3.2 er Hornbæk en mere pålidelig vandstandsstation end Hundested for vandstande i storme. Højvandsstatistikken for Hornbæk viser at en 50 års hændelse er på +1,64 m og en 100 års hændelse +1,68 m, se figur 17. Figur 17 Højvandsstatistik nu og i år 2050 for Nordkysten Global havvandspejlstigninger: Ifølge DMI s seneste bidrag til IPCC s 5. hovedrapport er havvandsstigningerne i år 2050 i intervallet 15-30 cm. For at minimere usikkerheder, er der valgt 30 cm for Nordkysten, se figur 17 og 18. Figur 18 Forventet global havvandsstigning Kilde: DMI 9
Bølger: DHI har beregnet bølgehøjder for Nordkysten på baggrund af MIKE 21 SW Numerisk bølgeberegningsmodel for en periode på 18 år, se figur 19. Her er det tydeligt at hverdags-vestenvinden driver langstransporten af sand fra vest til øst, mens stormene rammer kysten hårdt, når de kommer fra nord. NIRAS har modelleret de komplekse bølge- og strøm mønstre for Kikhavn, for at kunne give så rigtige bud som muligt på bl.a. bølgehøjder, bølgeperioder og strømme for hvert Figur 19 Bølgerose for Lokalitet 36 Kilde: DHI sted på strækningen både foran og bag bølgebrydere, se Bilag 2. Bølgeoverskyl: Udfra de modellerede bølgehøjder og perioder samt de hældninger og kotehøjder, der er fremkommet i dataindsamlingen, er bølgeoverskyl beregnet med EurOtop-beregningsværktøjet fra HR Wallingford. Der er initial digebrudserosion, når bølgeoverskyllet er på mere end 0,1 L/s/lbm. For en 100 års hændelse med nuværende kronekotehøjde er bølgeoverskyllet over denne tærskelværdi. Hvis digets kronekote øges til + 3,8 m DVR90, så vil der ikke komme bølgeoverskyl over tærskelværdien, selv med en havvandsstigning på 30 cm i år 2050. 4.2 Dimensionering 4.2.1 Dige Østdiget har overlevet Bodil-stormen uden gennembrud, men det er ikke optimeret til fremtidige storme. For at få et overblik over digets struktur, er der målt 15 digetværsnit ud fra drone-data fra 2014, se lokalisering på figur 20. På figur 21 viser de 15 tværsnit, at der er meget stor variation mellem profilerne. Da det tilstræbes, at have så ensartet digeprofiler som muligt, vil en optimering af Østdiget være anbefalelsesværdig som vist på figur 22. 10
Figur 20 Digetværsnit målt fra Dronemåling 2014 Figur 21 Tværsnit af de 15 digeprofiler med stor variation af kotehøjde og hældninger 11
Figur 22 Forslag til optimering af østdiget ovenpå tværsnit nr. 2 (blå linje) 4.2.2 Skråningsbeskyttelse Da østdiget har haft erosion i digefoden, anbefales det, at etablere ensartet skråningsbeskyttelse foran østdiget. På figur 23 er et bud på teknisk stabilt skråningsbeskyttelse for henholdsvis strækningen foran Østdiget og for Knuden med det nuværende knækkede betonglacis og en række sten. Figur 23 Anbefalet skråningsbeskyttelse foran Østdiget og Knudens glacis 12
4.2.3 Bølgebrydere Bølgebryderne har meget varierende virkning og vil med fordel kunne optimeres i afstand fra kysten, længder og højder. Der skal dog modelleres og beregnes før NIRAS har en fuldt optimeret bølgbryder-plan. 4.2.4 Kystforring I dag er det udbredt og oftest et krav fra Kystdirektoratet af der skal tilføres sand til konstruktionerne svarende til deres kumulative effekt. De tre Nordkystkommuner arbejder nu på at få kystfodring på Nordkysten. Hvis det sker, vil Kikhavn dige- og kystsikringslag kunne spare mange penge fremadrettet, da kystfodringens primære funktion er, at tage energien ud af bølgerne inden den påvirker kysten i form af erosion. 5 MÆNGDER OG ENHEDSPRISER. De nedenstående mængder er pr. løbende meter, se figur 24. Hvis Østdiget f.eks. skal optimeres på en 150 m s strækning, multipliceres mængderne for græsfrø og muldjord med 150. Dog er det et meget groft skøn ud fra en droneopmåling med vegetationsdække, så der skal yderligere detailprojektering til. Figur 24 Mængder til optimering af kystbeskyttelse De mængder af sten, der er noteret under skråningsbeskyttelse er bruttomængder. Mange at de sten som allerede nu er på strækningen vil kunne indgå i optimeringen af kystbeskyttelse og nyetablering af kystbeskyttelse foran Østdiget. De priser som VG har i deres slutregning fra 19-03-2014, ligger indenfor de intervaller som er gældende på Nordkysten. Derfor henvises til dem. Derudover er der indhentet priser på materialer til diget. 13
Råjord med stort indhold af ler uden sten ca. 120 Kr/m³ Såning af græs incl. græsfrø ca. 8 kr/m² Det er op til Kikhavn dige- og kystsikringslag at vælge, hvor meget optimering, der skal etableres på nuværende tidspunkt. Men en optimering på f.eks. 150 m af Østdiget uden skråningsbeskyttelse er i størrelsesorden: 150 m Østdige: 150 m * 10 m³ * 120 kr/m³ = 180.000 kr excl moms. 150 m Græs på diget: 150 m * 14 m² * 8 kr/m² = 16800 kr ekcl moms. Optimering af østdiget vil således koste ca. 200.000 kr. for 150 m. 14
15
Bilag 1. Fotos fra inspektion 22. august 2014 fra øst mod vest. 16
17
18
19
20
Bilag 2. Modellerede vandstande, signifikante bølgehøjder og peakperioder samt vektorer for strømretning for 100 års hændelse: 21
22
23