Sedimentation og suspenderet sediment

Anlægsaktiviteter såsom rendegravning, stenlægning, rørlægning og udgravning ved TBM’ens ud-gang giver lokalt og midlertidigt en forøgelse af den suspenderede sedimentkoncentration (SSC), når sediment re-suspenderes fra havbunden op i vandsøjle (også kaldet sedimentspild). Spildt sediment kan derefter blive spredt fra konstruktionsområdet, og en øget af SSC kan påvirke det omgivende miljø.

Der er foretaget numerisk modellering af spredningen af spildt sediment fra anlægsaktiviteterne.

De anvendte spildrater, grundlaget for modelleringen og modelleringsresultaterne er vist i de føl-gende afsnit.

Sedimentspildrater fra forskellige aktiviteter

Sedimentspild stammer hovedsageligt af havbundsmateriale fra havbundsarbejder. Det spildte sediment spredes i vandsøjlen og transporteres med havstrømmene, før det lægger sig på hav-bunden igen. Sedimentspildraten er massen af sediment der frigives til vandsøjlen, pr. tidsenhed (fx. kg/s) i den tid, hvor aktiviteterne finder sted.

Sedimentspildraten afhænger af forskellige faktorer, herunder anlægsaktiviteternes type (fx.

nedgravning med gravemaskine eller stenlægning), materialetypen, der bearbejdes, samt det ud-styr, der bruges (fx. plov eller rendegraver) (Lorenz, 1999). Sidstnævnte omfatter faktorer så-som påvirkning fra strøm og bølger.

I de følgende afsnit er grundlaget for de forskellige sedimentspildrater, der er anvendt i den nu-meriske modellering, beskrevet.

Nedgravning med brug af gravemaskiner

Erfaringer fra sedimentspildmålinger for havbundsarbejder fra Øresundsbro projektet viste et se-dimentspild på gennemsnitligt 3,5 % fra gravning og 0,3 % fra deponering med brug af grave-maskiner (backhoe dredgers). Havbundsarbejderne foregik i moræneler og i kalk; procenttallet er et gennemsnit, og der var en tendens i retningen af et større spild ved gravning i kalk og mindre spild ved gravning i moræneler. Det relativt lave spild fra deponeringen skyldes, at deponeringen foregik bag lukkede volde. Gravearbejderne i Øresundsbro projektet fandt sted i områder med kraftig havstrøm (op til 2 m/s) (Lorenz, 1999).

Rijn (2018) har samlet erfaringer med hensyn til forøgelsen af den suspenderede sedimentcentration (SSC) som følge af gravning og deponering af havbundssediment. Undersøgelsen kon-kluderer, at sedimentspildet fra mekanisk gravning med gravemaskine har en median på 1,5 % og en middelværdi på 2 %.

I miljøkonsekvensrapport-arbejdet til den faste forbindelse over Femern Bælt antages det, at gravning for tunnelelementer med gravemaskine vil have et sedimentspild på ca. 3,5 %. Arbejder i mindre eksponerede områder relaterede til beskyttelsesdiger, portaler, ramper, arbejdshavne og deponering forventedes at have et sedimentspild på 0,1-0,8 %. Sedimentspildet fra genop-fyldning forventedes at ligge på 0,1-0,8 % for genopgenop-fyldning af tunnelrenden, 1 % for genopfyld-ning med sand ved moler og 5 % for genopfyldgenopfyld-ning af adgangskanaler (FEHY, 2013a).

Dokument ID: PL1-RAM-12-Z02-RA-00003-EN 66/428

Erfaringer fra anlæggelse og overvågning af Nord Stream-rørledningsprojektet (NSP) er blevet brugt til et estimere sedimentspildet fra gravning med gravemaskiner ved Nord Stream 2-rørled-ningsprojektets (NSP2) ilandføring. På det grundlag antages det, at sedimentspildet forårsaget af gravning med gravemaskine ved den tyske ilandføring at være 3 % for gravning i finkornede se-dimenter (Rambøll/Nord Stream 2 AG, 2017a).

Hvad Baltic Pipe-projektet angår forventes spildraten at være 5 %, hvor der foretages havbunds-arbejder med brug af gravemaskiner. Etableringen af et midlertidigt område til opbevaring af havbundsmaterialer fra TBM’ens udgang i forbindelse med tunnelbygningen udgør en undtagelse.

Til denne aktivitet er sedimentspildraten med et konservativt skøn sat til 15 % af den samlede mængde deponeret havbundsmateriale.

Nedgravning med brug af pløjning efter rørlægning

Der vil blive benyttet en spildrate på 2 % for spild fra nedgravningen med brug af pløjning efter rørlægning til modellering af sedimentspredning og til vurdering af påvirkning af miljøet. Dette er baseret på erfaring fra NSP (Valeur et al., 2012). Fra in-situ-målinger i løbet af pløjningen tydeed målinger på, at denne antagelse er konservativ. Den højest målte spildrate var kun ca. en tredje-del af dette, det vil sige under 1 % (Rahbek & Valeur, 2012).

Grundet ligheder mellem Baltic Pipe-projektet og NSP, både hvad projekttype og det geografiske område angår, forventes det at en sedimentspildrate på 2 % fra nedgravning efter rørlægning også kan blive anvendt til Baltic Pipe-projektet, på de steder, hvor denne aktivitet planlægges.

Stenlægning

Til stenlægning blev der med et forsigtigt skøn forventet en spildrate på 0,15 % fra den håndte-rede stenmængde for NSP2, baseret på analyser og erfaringer fra overvågning i

NSP-anlægsfasen i årene 2010-2012 (Rambøll/Nord Stream 2 AG, 2017a). Sedimentspildet blev ud-regnet baseret på mængden af havbundssedimenter, der forventedes at blive resuspenderet fra havbunden som følge af stenlægningen. Det forventes, at den samme sedimentspildrate kan blive brugt som en konservativ antagelse for Baltic Pipe-projektet.

På grund af det begrænsede sedimentspild fra stenlægning sammenlignet med sedimentspild fra nedgravning, vurderes det, at det ikke vil være relevant at foretage modellering af spredningen af dette.

Modellering af sedimentspredning og sedimentation

For at kunne vurdere de påvirkninger, der skyldes sedimentspild, er spredningen af det mobilise-rede sediment modelleret ved brug af numerisk modellering. Man har valgt at bruge de tredimen-sionelle modelleringssystem MIKE 3, der er udviklet af DHI. MIKE 3 giver de nødvendige simulati-onsværktøjer, der skal bruges til at modellere frie overfladestrømninger i 3D samt der dertilhø-rende sediment- og vandkvalitetsprocesser.

Modellering af spredningen af sediment, der spildes under anlægsarbejdet er foretaget ud fra de hydrografiske forhold, der forventes at være til stede, når arbejdet udføres. Det er essentielt for resultaternes pålidelighed, at modelleringen medregner typiske hydrografiske forhold. Modellerin-gen af sedimentspredninModellerin-gen er sket med antagelse af, at det spildte sediment er fordelt ligeligt i vandsøjlen.

Det blev besluttet, at modelleringen skulle udføres gældende for normale forhold, der er repræ-sentative hele året. Modelleringsperioderne er sat til at være på hver én måned. Udvælgelsen af

Dokument ID: PL1-RAM-12-Z02-RA-00003-EN 67/428

rologiske og oceanografiske studie (Rambøll, 2018m). Den modellerede periode er 2008-2017 (begge år inklusive).

Ud fra ovenfor nævnte antagelser er spredningen af spildt sediment fra projektet og det forven-tede havbundsarbejds-scenarie (figur 3-22) udregnet, og resultaterne vises i Tabel 5-2. Disse tal er blevet brugt som grundlag for sedimentspredningsmodelleringen.

Ved den numeriske modellering for havbundsarbejderne relaterede til optagning af TBM er det antages, at havbundsmaterialerne primært ville bestå af moræneler, og man gik ud fra en tun-nelgravsvolumen på 3.800 m^3. Yderligere information fra geotekniske boringer på stedet har vist, at området domineres af sand. Dette betyder, at den faktiske volumen sandsynligvis vil være større (se boks 5-1) grundet de mindre stejle vægge, der vil være, når der udgraves en rende i sandet materiale. Desuden er mængden fra overgangszonen fra TBM’ens udgang til rørledningens rende 2 m under havbundens overflade blevet tilføjet, efter at modelleringen fandt sted. Sedi-mentspredningen vil dog være mindre fra gravning i sand end fra gravning i moræneler, da stør-stedelen af sandet vil lægge sig inden for arbejdsområdet. Derfor anses den numeriske modelle-rings resultater som værende konservative og repræsentative, selv for større opgravede mæng-der.

Tabel 5-2 Sedimentspildmængder i dansk farvand brugt i den numeriske modellering af sedimentspred-ning. Nedgravning omfatter både gravning med gravemaskiner og nedpløjning efter rørlægsedimentspred-ning.

Aktivitet/område Sedimentspild [tons]

Aktiviteter relaterede til optagning af TBM 1.600

Nedgravning, Sjælland til svensk EØZ 29.800

Nedgravning, sydvest for Bornholm (inklusive det omstridte

om-råde) 6.600

Totalt sedimentspild i dansk farvand 38.000

Resultaterne af sedimentmodellering: Sedimentspredning

Sedimentspredning som resultat af sedimentspild vil øge SSC i forhold til den SSC, der allerede er naturligt til stede i vandsøjlen (se afsnit 9.2, Hydrografi og vandkvalitet).

Grænseværdierne på 5, 10 og 15 mg/l er valgt ud fra erfaring med de naturlige baggrundskon-centrationer under stormforhold, sammenlignelige infrastrukturprojekter i Østersøen, så som NSP, de faster forbindelser over Storebælt og Øresund samt kystnære havvindmølleparker.

• 5 mg/l er koncentrationen lige over den normale koncentration samt den kristiske koncentra-tion for torskeægs levedygtighed (se afsnit 9.12.2).

• 10 mg/l er den koncentration, hvor visse fiskearter udviser adfærdsmæssige reaktiobner og evt. flygter fra området, og hvor fiskeyngel uidviser større dødelighed (se afsnit 9.12.2).

• 15 mg/l afspejler koncentrationen hvor fouragerende fugle kan blive påvirket, pga. reduceret sigtbarhed, hvs sigtbarheden er reduceret i mere end 70 % af tiden (Thorkilsen, M., 1999).

I Figur 5-2, Figur 5-3 og Figur 5-4 vises tidsrummet, hvor bidraget til SSC fra konstruktionsakti-viteterne overskrider 10 mg/l. Denne koncentration er blevet valgt, fordi en sådan forøgelse er sammenlignelig med den naturlige forøgelse af SSC i perioder med kraftig vind, dvs. inden for den naturlige variation.

Dokument ID: PL1-RAM-12-Z02-RA-00003-EN 68/428

Figur 5-2 viser varigheden af SSC’s overskridelse af 10 mg/l som følge af havbundsarbejder rela-terede til gravning og deponering ved tunneludgangen. Figuren viser, at overskridelsen er af-grænset til arbejdsområdets umiddelbare nærområde (ikke synlig i skalaen vist i figuren).

Figur 5-2 Simulering af den tid, hvor sedimentkoncentrationen er forøget mede minimum 10 mg/l under havbundsarbejder i forbindelse med optagning af TBM.

Dokument ID: PL1-RAM-12-Z02-RA-00003-EN 69/428

10 mg/l som følge af nedgravning i området mellem Sjælland og svensk EØZ. De største områ-der, der påvirkes, befinder sig i Faxe Bugt, fordi brug af gravemaskiner her vil blive anvendt som nedgravningsmetode, da vanddybden er mindre end 12 m. Dette resulterer i en spildprocent, der vurderes at være 5 %. Når der bruges pløjning efter rørlægning på vanddybder større end 12 m, vurderes sedimentspildraten at være 2 %.

I de fleste af de påvirkede områder vil varigheden af tidsrum, hvor SSC forårsaget af konstrukti-onsarbejderne overskrider 10 mg/l være under en dag, og SSC-værdier over 10 mg/l vil ikke være til stede i mere end 4 dage i noget område.

Figur 5-3 Simulering af tidsrummet, hvor sedimentkoncentrationen er øget med mindst 10 mg/l på grund af nedgravning (ved brug af gravemaskine under 12 m vanddybde og pløjning efter rørlægning over 12 m vanddybde) i området mellem Sjælland og svensk EØZ.

Dokument ID: PL1-RAM-12-Z02-RA-00003-EN 70/428

Figur 5-4 viser varigheden af SSC-værdier forårsaget af nedgravning over 10 mg/l i området syd-vest for Bornholm. Fordi al nedgravning i dette områder finder sted med pløjning efter rørlæg-ning på relativt store vanddybder, overskrider SSC kun 10 mg/l i små områder og i korte tids-rum.

Figur 5-4 Simulering af den tid, hvor sedimentkoncentrationen er forøget med minimum 10 mg/l som følge af nedgravning (ved brug af pløjning efter rørlægning) i området sydvest for Bornholm.

Resultaterne af sedimentmodellering: Sedimentation

Efter spredningen i vandsøjlen vil de spildte sedimenter gradvist lægge sig på havbunden med en hastighed, der afhænger af sedimentets karakteristika, de hydrografiske forhold og vanddybden.

Dette vil føje sig til den sedimentation, der allerede finder sted på havbunden i Østersøen (se af-snit 9.2, Hydrografi og vandkvalitet). På lavere vand vil finkornede, ukonsoliderede sedimenter, som kan sammenlignes med de spildte sedimenter, blive re-suspenderede i hårdt vejr og med tiden ende i de dybere områder, der udgør nettosedimentationsområder for finkornede sedimen-ter. I disse områder er nettosedimentationen i størrelsesordenen 0,5-2 mm/år. 1 mm ukonsolide-ret, finkornet havbundssediment svarer til ca. 1 kg/m² havbundsoverflade (Valeur et al., 2004).

I Figur 5-5, Figur 5-6 og Figur 5-7 er vist mængden af aflejret spildt sediment (i enheden g/m³), der vil ligge på havbunden en uge efter de forskellige havbundsarbejder er afsluttede.

Dokument ID: PL1-RAM-12-Z02-RA-00003-EN 71/428

der forbundne med TBM-udgangen. Som forventet sedimenterer en relativt stor mængde i et lille område tæt på det midlertidige opbevaringsområde (hvor der er anvendt en spildprocent på 15

% for det deponerede materiale), samt en mindre mængde (i et større område grundet arbejder-nes længere varighed i dette område) i umiddelbar nærhed af TBM-udgangen. Aflejringerne i dette område er op til ca. 1 kg/m², hvilket svarer til et lag på ca. 1 mm, mens aflejringen helt tæt på det midlertidige deponeringsområde er op til ca. 10-20 kg/m³, hvilket svarer til et lag på ca. 10-20 mm. Dette forekommer dog kun inden for et meget begrænset område.

Figur 5-5 Simulering af aflejringer af spildt sediment på havbunden en uge efter havbundsarbejderne til optagning af TBM er afsluttede.

Figur 5-6 viser det aflejringerne af spildt sediment som følge af nedgravning i området mellem Sjælland og svensk EØZ. Den største aflejring vil finde sted i området med mindre end 12 m vanddybde, hvor gravemaskiner forventes anvendt og derfor også det største sedimentspild for-ventes. Aflejringen overskrider kun 1 kg/m² meget tæt på rørledningen. Disse aflejringer samt aflejringerne, der skyldes aktiviteter relateret til optagning af TBM (Figur 5-5), forventes re-su-spenderet og transporteret til akkumulationsområder for finkornede sedimenter i Østersøens dy-bere områder.

Dokument ID: PL1-RAM-12-Z02-RA-00003-EN 72/428 Figur 5-6 Simulering af aflejringer af spildt sediment på havbunden en uge efter at nedgravning (med brug af gravemaskine på vanddybder lavere end 12 m og pløjning efter rørlægning på vanddybder større end 12 m) er afsluttet i området mellem Sjælland og svensk EØZ.

Figur 5-7 viser aflejringer af spildt sediment som en følge af nedgravning med pløjning efter rør-lægning i området sydvest for Bornholm.

Som det også er tilfældet for koncentrationer af spildt sediment (se Figur 5-4), er sedimentaflej-ringen i dette område relativt lille sammenlignet med områder, hvor der nedgraves med brug af gravemaskine.

Dokument ID: PL1-RAM-12-Z02-RA-00003-EN 73/428 Figur 5-7 Simulering af aflejringer af spildt sediment på havbunden en uge efter nedgravning (med brug af pløjning efter rørlægning) er overstået i området sydvest for Bornholm.