INDHOLD
3. HYDRAULISKE FORHOLD
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
6 af 27
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
7 af 27
Den nærmeste vandstandsmåler fra Kystdirektoratets højvandsstatistikker findes i Rødvig Havn med en estimeret højvand på 144cm over DVR90 for et middel scenarie i 2050, se Tabel 1.
Tabel 1: Højvandshændelser i Rødvig Havn. Kystdirektoratets højvandsstatistikker Statistiske middeltidsvandstande VS (cm) Spredning (cm)
100 år 150 11
50 år 144 9
20 år 136 7
Ved at rangordne de målte ekstremer kan 1 års vandstanden bestemmes til: VS1 = 104 cm.
Figur 8: Højvandsscenarier for de indre Danske farvande
Ved at tilføje det mulige middel scenarie, vil den antagne ekstremvandstand ved Faxe Ladeplads i år 2050 være 170cm over DVR90.
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
8 af 27
3.4 Bølgedata
Informationen om bølgeretninger er påkrævet til evaluering af orientering af en ny badestrand.
Ved hjælp af Kystdirektoratets kystatlas har det været muligt at hente en bølgerose for Faxe bugt. Den er præsenteret i Figur 9. Størstedelen af bølgerne og også de højeste bølger kommer fra 90-105 grader N, mens en lille andel større bølger også kan forventes fra retningerne 75 og 120 grader N. Bølgerosen bekræfter oprindelige forventninger, idet disse retninger også indebæ- rer den største fetch for vinden til at generere bølger. Bølger i Faxe bugt er primært vindgenere- rede, som gør at bølgeretningen vil i de fleste situationer være éns med vindretningen.
Figur 9: Bølgerose for Faxe bugt
Rambølls bølgemodel over Østersøen har det gjort muligt at udtrække signifikante bølgehøjder (Hs) for givne vindretninger og hastigheder. Der er blevet trukket bølgedata ud for vindretning 90 grader N og for vindhastigheder 15, 20, 25 og 30m/s. Lokaliteten af dataudtræk er vist i Figur 11. Vanddybden ved udtrækspunktet er ca. 10m.
Tabel 2: Forhold mellem vind og bølger. Rambølls bølgemodel fra Østersøen
Vindhastighed (m/s) Vind (=bølge) retning (ºN) Signifikant bølgehøjde Hs (m)
15 Øst 1.7m
20 Øst 2.6m
25 Øst 2.8m
30 Øst 2.9m
Vindhastigheder er plottet mod Hs, som gav mulighed for at bestemme et udtryk for Hs som funktion af vindhastigheden.
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
9 af 27
Figur 10: Forhold mellem vind og bølger. Rambølls bølgemodel fra Østersøen.
Både bølgehøjder og størrelsen af vinkelrummet stiger med afstanden fra bunden af bugten.
Punktet er valgt i dybere vand og med en distance fra kysten for at opnå et konservativt estimat på den signifikante bølgehøjde som er uforstyrret af kysten. De kystnære vanddybder vil i sidste ende bestemme bølgehøjden på grund af dens dybdebegrænsning.
Figur 11: Bathymetri af Faxe bugt og punkt for udtræk af bølgedata
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
10 af 27
3.5 Vindforhold
For at lave antagelser om vindforhold er der blevet brugt en bølgerose fra DMI, som er baseret på 10 års måledata fra Bønsvig Strand. Stationen ligger ca. 11km syd for Faxe Ladeplads og an- tages som at have lignende vindforhold. Vindrosen er vist i Figur 12 og tallene er givet i Tabel 3.
Vindretningen med den højeste andel af store vindhastigheder (>11m/s) er 90 grader (fra Øst).
Figur 12: Vindrose fra Bønsvig Strand. DMI.
Tabel 3: Vind Bønsvig Strand 01-01-1989-31-12-1998. DMI.
På grunds af kystens orientering ved Faxe Ladeplads er kun vindretningerne fra 60 til 180 grader relevante for genererig af bølger. Derfor er sandsynligheder fra Tabel 3 skaleret sådan at der udelukkes sandsynligheder fra andre retninger end 60 til 180 grader. Dette kan anses som et konservativt valg idet tiden med vind fra andre end de relevante retninger indgår også i bereg- ningerne.
Ude fra i Tabel 3 og forholdet bestemt med hjælp af Rambølls bølgemodel vist i Figur 10 er der lavet en oversigt over vindhastigheder, deres sandsynlighed og den tilhørende bølgehøjde der kan forventes for de relevante retninger. Det antages at bølgeretningen er lige med vindretnin- gen. Der antages også at forholdet mellem vind og bølger er ”værst” fra retningen 90, og at der derfor kan antages det samme forhold for alle andre retninger som et konservativt estimat.
Vindretning N 30 60 Ø 120 150 S 210 240 V 300 330 Ialt
% 3.6 2.6 4.2 10 6.9 6.5 8.1 10.7 12.2 18.8 11.3 4.8 99.8
0.2-5.0m/s 2.7 1.8 2.2 3.5 2.7 3 4.2 8.4 9.9 12.5 7.1 3.3 61.4
5.0-11.0m/s 0.9 0.8 1.9 5.7 3.7 3.3 3.7 2.3 2.2 6.3 4 1.5 36.3
>11.0m/s 0 0 0.1 0.8 0.4 0.2 0.2 0 0 0 0.2 0 2.1
Middel hastighed 3.9 4.1 5.2 6.4 6.1 5.6 5.2 3.7 3.5 4.2 4.5 4.1 4.6
Største hastighed 12.8 13.6 16.6 17.1 16 15.2 18.1 12.6 12.2 15.4 15.5 14.1 18.1
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
11 af 27
Tabel 4: Sandsynligheden for bølgeintervaller.
Vindhastighed U (m/s)
Hs (m) 60 90 120 150 180 I alt
U<5 0.8 6.2 9.8 7.6 8.4 11.8 43.7
5<U<11 1.5 5.3 16.0 10.4 9.2 10.4 51.3
U > 15 1.8 0.3 2.2 1.1 0.6 0.6 4.8
Under de planlagte numeriske simuleringer vil disse forhold kunne beskrives mere detaljeret.
3.6 Aktiv dybde
Den aktive dybde vil markere overgangen mellem mobil og uforstyrret havbund. I området lavere end den aktive dybde vil der kunne forekomme sedimenttransport mens der i vanddybder større end den aktive dybde kan forventes mere stabile sedimentforhold og bløde sedimenter med evt.
algebegroning. Den aktive dybde bliver således en funktion af afstanden fra kystlinjen, som er illustreret i Figur 15, Figur 16 og Figur 17.
For at bestemme den aktive dybde er det nødvendigt at kende den signifikante bølgehøjde som bliver overskredet 12 timer om året, Hs,12h. Det er ikke muligt at bestemme denne bølgehøjde med tilstrækkelig nøjagtighed på nuværende tidspunkt med de tilgængelige værktøjer. Bølgehøj- den er derfor estimeret på grund af sandsynligheder for vindhastighederne i Tabel 3, kombineret med vind-bølgeforhold vist i Figur 10.
Sandsynligheden for en hændelse der varer 12 timer om året:
𝑃𝑃 = 12
365 ∗ 24 = 0.001
Der er fitted en Weibull fordeling til vinddata vist i Tabel 3. Retningssandsynligheder er skaleret sådan at kun retningerne fra 60 til 180 grader indgår i beregningen, fordi disse retninger har de højeste andele af store vindhastigheder.
Figur 13: Weibull fit til DMI vinddata
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
12 af 27
Vindhastigheden der svarer til en sandsynlighed på 0.001:
0.001 = 1 − (1 − exp (−(𝑈𝑈 𝐴𝐴)𝑏𝑏) Med A=6.5m/s og b=2.0 kan U bestemmes til 17m/s.
Ifølge forholdet bestemt ude fra bølgemodellen vist i Figur 10, kan HS,12h blive bestemt som 2.0m.
Den aktive dybde kan ifølge ref. [1] estimeres som to gange HS,12h, hvilket giver et resultat på 4.0m.
3.7 Dybdeprofiler
Ude fra Rambølls side scan undersøgelse af havbunden foran Faxe Ladeplads er der lavet et ba- thymetrikort i Figur 14 som illustrerer dybdeforholdene foran den planlagte strand mere detalje- ret.
Der er også tegnet tre dybdeprofiler i kortet som er vist i Figur 15, Figur 16 og Figur 17.
Figur 14: Bathymetrikort med resultater fra havbundsundersøgelser
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
13 af 27
Figur 15: Kystprofil 1
Figur 16: Kystprofil 2
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
14 af 27
Figur 17: Kystprofil 3
Det kan ses at den aktive dybde 4.0m ligger omkring 1km fra kysten for profil 1 og 2. For profil 3 ligger den i lidt kortere afstand, omkring 800m fra kysten. Den relativt store aktive dybde og den store distance fra kysten danner gode forudsætninger for en attraktiv badestrand, idet badende gæster ville kunne opleve en behagelig sandbund i stedet for blød bund med evt. begroning. Til gengæld vil der være mulighed for bevægelse af sedimentet.
3.8 Strandprofil
Et stabilt strandprofil opnås ved at tilpasse hældningen af profilet til det anvendte sandfodrings- materiale. Ligevægtsprofilets dybde, d, som funktion af afstanden fra kysten, x, vil afhænge af kornstørrelsen af det sand som anvendes og kan tilnærmes af følgende udtryk, side 103 i ref.
[1].
𝑑𝑑 = 𝐴𝐴 ∙ 𝑥𝑥0,67
hvor A er en stejlhedsparameter (A = 0,103 for d50 = 0.3 mm og A = 0,132 for d50 = 0,5 mm), se Tabel 7.2 i ref. [1]. Efter den aktive dybde kan profilet have en anden hældning (stejlere eller fladere). I ref. [1] er der givet ligevægtsprofiler for forskellige kornstørrelser. Ligevægtsprofiler er defineret som uafhængige af bølgehøjden, men bølgehøjden indgår på indirekte vis idet bølge- højden bestemmer den aktive dybde og ligevægtskonceptet kun er gældende fra kysten indtil den aktive dybde.
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
15 af 27
Figur 18: Ligevægtsprofiler for forskellige kornstørrelser, ref. [1]
Groft sand kan bære en stejlere profil end fint sand. Fint sand er behageligere men er mere ek- sponeret for vinderosion, hvilket kan være til gene for solbadende.
Baseret på en geoteknisk boring fra Strandvej 26, som blev foretaget i forbindelse med opførelse af et parcelhus kan kornstørrelsen ved stranden beskrives som mellemkornet sand, hvilket bety- der at d50 vil være mellem 0.2 og 0.6mm. Boreprofilet er vedhæftet denne rapport som Bilag.
Da bølgeeksponeringen primær er fra Øst/Sydøst, bør stranden så vidt muligt orienteres mod den fremherskende bølgeretning, som beskrevet i afsnit 3.9.
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
16 af 27
3.9 Ligevægtsorientering
Den samlede virkning af strøm og bølger skaber den langsgående transport af sediment, men det er bølgerne, som er den dominerende faktor og stranden bør derfor ideelt set orienteres vinkelret på den fremherskende bølgeretning, hvis geometrien tillader dette. Stranden vil i alle tilfælde udsættes for sæsonmæssige variationer som følge af variationer i bølgeretningen, men det øn- skes typisk at orientere stranden i den retning som svarer til at netto-transporten over året er så lille så muligt for at minimere behovet for regelmæssig strandfodring. Stranden ville skulle holdes på plads ved hjælp af høfder.
Som vist i afsnit 3.4, er den dominerende bølgeretning fra 90 og 105 grader. Kyststrækningen mellem Lystbådehavnen og Faxe Å kan inddeles i tre strækninger med hver deres orientering til bølgerne. Dette er illustreret i Figur 19. Strandens orientering er vurderet som 40ºN for stræk- ning A (orange), 44ºN for strækning B (rød) og 33ºN for strækning C (gul). Strækning C ligger tættest ved ligevægtsretningen, dvs. tættest op mod bølgernes retning. Derefter følger stræk- ning A, mens strækning B ligger længst væk fra ligevægtsretningen og dermed forventes at op- leve mest erosion. Alpha-vinklen angiver, hvor meget strækningen er fra ligevægtsretningen, som er her antaget lige med den mest sandsynlige bølgeretning på 105ºN.
Ved bølger fra 90ºN ville vinklen blive større. Det kan derfor forventes at erosionen er større ved bølger fra 90 grader, idet stranden er længere fra ligevægtsorienteringen. Ved bølger fra 120ºN vil erosionen være mindre, i det strandens orientering ville være tættere på bølgeretningen.
Figur 19: Orientering af tre markerede kyststrækninger i projektområdet mod de dominerende bølgeret- ninger
For at klassificere sandkyster er der i ref. [1] givet tabel 9.1. Ifølge denne tabel kan stranden ved Faxe Ladeplads klassificeres som kysttype ”3M”. Kystens orientering til bølgeretningen er mellem 10º og 50º, og bølgeeksponering er moderat på grund af den relativt lave vanddybde.
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
17 af 27
Figur 20: Klassificering af kyster efter dens retning i forhold til bølgerne, ref. [1].
Omfanget af den samlede transport er influeret af kornstørrelsen på sandet og af strandprofilets facon, men ligevægtsorientering er primært styret af hyppigheden af de indkommende bølgehøj- der og retninger. Transporten varierer ikke-lineært med bølgehøjden hvilket kan tilnærmes ved at opløfte til potensen 5/2, ref. [1]. Ligevægtsorienteringen, αligevægt, kan da findes fra følgende udtryk.
0 = � 𝐻𝐻𝑠𝑠,𝑖𝑖5/2∙ ℎ𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦𝑦ℎ𝑒𝑒𝑑𝑑 ∙ sin (𝛼𝛼𝑏𝑏ø𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙,𝑖𝑖− 𝛼𝛼𝑙𝑙𝑖𝑖𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙æ𝑙𝑙𝑔𝑔)
𝑁𝑁 𝑖𝑖=1
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
18 af 27
3.10 Tangophobning
Opskyl af tang på de indre Danske kyster er et almindeligt udbredt fænomen, men under forhold som fremmer tangvæksten unaturlig meget kan tangophobningen på strandene blive et problem.
Ved stranden syd for Lystbådehavnen kunne der ved besigtigelse den 16.8.2016 ses en moderat mængde tang ved vandkanten, som vist i Figur 21.
Figur 21: Tangophobning ved stranden syd for Lystbådehavnen
Dette problem er vurderet at være af overskueligt omfang, og vil ikke kunne undgås helt. Derfor bør der overvejes løsninger, hvor egnede køretøjer ville kunne komme ned på stranden for at fjerne større ansamlinger af tang med en grab.
Eventuelle flydespærringer til beskyttelse af stranden mod flydende tang vil ikke altid fungere efter hensigten. Tværtimod vil spærringerne til tider fange tangen på den forkerte side af spær- ringen. En stor del af tangen har kun begrænset opdrift, og vil ved pålandsvind og bølger være suspenderet i vandsøjlen og derfor passere under flydespærringen. Ved fralandsvind er der ikke bølger, og tangen vil i højere grad befinde sig i overfladen og derfor fanges på indersiden af spærringen.
Indledende vurderinger – Hydraulik og Badestrand
19 af 27