MODELLERING AV VATTENKVALITET I INRE HAMNEN

Transkript

1 RAPPORT MODELLERING AV VATTENKVALITET I INRE HAMNEN SLUTRAPPORT

2 UPPDRAG , Vattenkvalitet och vågor Inre hamnen Oskarshamn Titel på rapport: Modellering av vattenkvalitet i Inre hamnen Status: Datum: MEDVERKANDE Beställare: Kontaktperson: Oskarshamns kommun Erik Hjertqvist Konsult: Uppdragsansvarig: Handläggare: Kvalitetsgranskare: Tyréns AB Olof Liungman Olof Liungman, Olof Persson, Efe Saglam Anna Karlsson REVIDERINGAR Revideringsdatum Version: Initialer: ÅR-MÅN-DAG Namn, Företag Namn, Företag Uppdragsansvarig: Olof Liungman Datum: Handlingen granskad av: Anna Karlsson Datum: Tyréns AB Malmö Besök: Isbergs gata 15 Tel: Säte: Stockholm Org.nr:

3 SAMMANFATTNING En numerisk modellering av förhållandena i Inre hamnen har utförts där nuläget och en planerad framtida utformning har jämförts med avseende på vattnets cirkulationsmönster samt badvattenkvalitén. Modellen utgörs av en tre-dimensionell strömnings- och transportmodell som simulerar dels strömmar, temperatur, salthalt och blandning, dels transporten av bakterier från olika utsläpp. Två simuleringar har genomförts: en för nuläget och en för en planerad framtida utformning med nya badplatser, en bro, skärmbassänger och utfyllnader. De utsläpp som tagits med innefattar dagvatten från de sex omkringliggande avrinningsområdena, Döderhultsbäcken samt utsläpp av renat avloppsvatten från Ernemars reningsverk. Som indikatorbakterie har E. coli valts och modellen tar hänsyn till hur bakterierna bryts ner och dör i havsvattnet. Eftersom det saknas mätningar av bakteriehalterna i utsläppen har schablonvärden från litteraturen använts. I övrigt drivs modellen av uppmätt vind, nederbörd, vattenstånd samt salt- och temperaturskiktning. Nederbörden har använts för att beräkna dagvattenflödena till de olika utloppen med hjälp av en avrinningsmodell. Effekten av skärmbassängerna på de utgående bakteriehalterna har också beräknats och bedömts vara försumbar. För att hitta en lämplig simuleringsperiod analyserades fyra somrar för att hitta en period med flera kraftiga regntillfällen. Slutligen valdes perioden 6 juli till 10 augusti Modellresultaten för nuläget har jämförts med uppmätt vattenstånd samt salt- och temperaturskiktning vilket bekräftar att modellen återspeglar verkligheten. De beräknade bakteriehalterna har även kvalitativt jämförts med det fåtal badvattenprovtagningar som finns tillgängliga, och överensstämmelsen framstår som rimlig. Slutsatserna från den genomförda studien kan sammanfattas såsom följer: Cirkulationen inne i hamnen domineras av den vinddrivna strömningen. Strömhastigheterna är små i medeltal ett par cm/s och sällan över 5 cm/s. Strömning i hamnens längsriktning dominerar förutom runt Badholmen. Enligt modellresultaten kommer de planerade förändringarna av utformningen av Inre hamnen ha en mycket liten påverkan på cirkulationen och strömmönstret, förutom innanför Badholmen där vattenutbytet ökar när vägbanken ersätts av en bro. Badvattenvattenkvalitén representerad av halten E. coli domineras i medeltal av utsläppet från reningsverket, men maxhalterna, och därmed tillfällen med otjänligt badvatten, bestäms till stor del av utsläpp från närliggande dagvattenutlopp i samband med regn. Modellresultaten visar att bakteriehalterna i hamnen överlag inte påverkas i någon större omfattning av den framtida utformningen. Den tydligaste förändringen uppstår innanför och söder om Badholmen i och med att vägbanken ersätts av en bro och dagvattenutloppen för område 5 och 6 flyttas. Detta ökar cirkulationen, minskar påverkan från de flyttade dagvattenutloppen och ger både något lägre medelhalter och väsentligt lägre maxhalter. Sammanfattningsvis förväntas inte den framtida utformningen ha någon negativ påverkan på badvattenkvalitén när det gäller bakteriehalter men kan ge en positiv effekt i det område där bad är planerade. Den ökade cirkulationen p.g.a. att vägbanken ersätts av en bro får snarast ses som en förutsättning för god vattenkvalité innanför Badholmen, då detta område annars skulle bli relativt instängt. Slutligen bör det påpekas att både modellresultaten och badvattenprovtagningen visar att bakteriehalter över 100 bakterier/100 ml (tjänligt med anmärkning) är relativt vanligt förekommande. Om detta upplevs som ett problem bör man i första hand titta närmare på avloppsreningsverkets utsläpp. Observera att de tillfälliga topparna då vattnet blir otjänligt i samband med regn sällan fångas med vanliga badvattenprovtagningar. Det bör också påpekas att detaljer i utformningen kan spela en viss roll, t.ex. när det gäller ansamling av skräp. Generellt sett är det dessutom svårt att kombinera en aktiv hamn med fina badplatser. 3(38)

4 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 INTRODUKTION UNDERLAG AVRINNINGSOMRÅDEN DJUPDATA VIND NEDERBÖRD LUFTTEMPERATUR VATTENDRAG AVLOPPSRENINGSVERKET VATTENSTÅND SALTHALT OCH VATTENTEMPERATUR BAKTERIEHALTER NUVARANDE OCH FRAMTIDA UTFORMNING AV INRE HAMNEN ÖVRIGT METODIK MODELLVERKTYG BERÄKNINGSNÄT METEOROLOGISK OCH HYDRODYNAMISK DRIVNING AVRINNING FRÅN LAND BAKTERIEUTSLÄPP SIMULERINGSPERIOD PARAMETERVÄRDEN RESULTAT VALIDERING CIRKULATION OCH STRÖMMÖNSTER SPRIDNING AV BAKTERIER MEDELHALTER MAXHALTER TIDSERIER DISKUSSION OCH SLUTSATSER (38)

5 5(38)

6 1 INTRODUKTION I Oskarshamn pågår sedan en tid tillbaka ett arbete med att utveckla Inre hamnen. Ett planprogram har tagits fram som ska leda till en detaljplan. I samband med detta har Oskarshamns kommun bett Tyréns bistå med numerisk modellering av förhållandena i Inre hamnen för nuläget och den framtida utformningen. Syftet med modelleringen är att beskriva hur den planerade utvecklingen av Inre hamnen påverkar vattnets cirkulationsmönster samt badvattenkvalitén. 6(38)

7 2 UNDERLAG Detta avsnitt sammanfattar det underlag som använts för att skapa indata till modellen samt för att utvärdera resultaten. 2.1 AVRINNINGSOMRÅDEN I Figur 1 presenteras en översikt av de avrinningsområden för dagvatten vars utlopp mynnar i Inre hamnen. Observera att område 3 och 4 har sina utlopp en bit uppström i Döderhultsbäcken. Område 2 Område 3 Område 4 Område 1 Område 5 Område 6 Figur 1 Avrinningsområden för dagvatten samt deras utlopp (cirklar) i Inre hamnen (Oskarshamns kommun). 2.2 DJUPDATA För själva hamnområdet har Oskarshamns kommun tillhandahållit högupplösta sjömätningar utförda av Clinton Mätkonsult AB år 2010 (Figur 2). För området utanför hamnen har sjökort 6241 inkl. special över Oskarshamn införskaffats från Sjöfartsverket i digitalt format. 7(38)

8 Sjömätningarna har tillhandahållits som punkter i SWEREF och RH2000. Sjökortsdata har levererats som Shape-filer i SWEREF 99 TM och relativt medelvattenytan Medelvattenytan 1985 skiljer sig ca 15 cm från nollnivån i RH Denna skillnad anses försumbar och därför har de två datamängderna slagits samman utan att djupvärdena korrigerats. Figur 2 Översikt av djupen i hamnen utifrån högupplösta sjömätningar (Clinton Mätkonsult AB via Oskarshamns kommun). 2.3 VIND Uppmätt vindhastighet och vindriktning har inhämtats från SMHI. Närmaste station som är representativ för ett kustområde är Ölands Norra Udde. I Figur 3 presenteras en vindros för perioden 6 juli till 10 augusti Nästan hälften av tiden var vindhastigheten mindre än 2 m/s. I övrigt dominerar sydliga och sydostliga vindar mellan 2 och 8 m/s. 1 Se 8(38)

9 Figur 3 Vindros från SMHI:s station ÖlandsNorra Udde A för perioden till Skalstrecket visar vad som motsvarar 10 % av antalet mätningar. 2.4 NEDERBÖRD Nederbörd finns uppmätt i Oskarshamn men bara dygnsvärden. Denna upplösning är inte tillräcklig för att beskriva intensiva regn och de kortvariga dagvattenflöden de ger upphov till. Timvärden för nederbörd finns uppmätt av SMHI vid stationerna Ölands Norra Udde A respektive Målilla A. En jämförelse av dygnsvärdena vid dessa två stationer med dygnsvärdena från Oskarshamn indikerade att mätningarna från Målilla var mer representativa för nederbörden i Oskarshamn än de från Ölands norra udde. I Figur 4 presenteras timvärdena för nederbörden från Målilla A för en sommarperiod Sammanfattningsvis ser man fem tydliga regnepisoder under perioden, varav tre är mycket intensiva med nära eller över 10 mm/timme. 9(38)

10 Figur 4 Uppmätta timvärden av nederbörd från SMHI:s station Målilla A för perioden till LUFTTEMPERATUR Lufttemperaturen används som en uppskattning av vattentemperaturen på Döderhultsbäcken och dagvattenutsläppen, då direkta mätningar saknas. Det är rimligt att anta att ytvatten från land är i ungefär termisk balans med luften. Eftersom vattentemperaturen varierar långsammare än lufttemperaturen har dygnsmedelvärdet av lufttemperaturen använts. Uppmätta värden har hämtats från SMHI:s station Oskarshamn och presenteras för en sommarperiod år 2014 i Figur 5. Figur 5 Uppmätta dygnsmedelvärden för lufttemperaturen från SMHI:s station Oskarshamn för perioden till (38)

11 2.6 VATTENDRAG Döderhultsbäcken mynnar längst inne i Inre hamnen. Vattenföringen i bäcken har inhämtats från SMHI:s Vattenwebb och bygger på modellberäkningar med den hydrologiska modellen S-HYPE. I Figur 6 presenteras vattenföringen i m 3 /s för en sommarperiod år Figur 6 Beräknad vattenföring (dygnsmedelvärden) i Döderhultsbäcken för perioden till (SMHI). 2.7 AVLOPPSRENINGSVERKET Ernemars reningsverk släpper enligt uppgift ut renat avloppsvatten i hamnen. Utloppet ligger på ca 4 m djup i Månskensviken (se Figur 7). Oskarshamns kommun har tillhandahållit dygnsvärden av utsläppsflödet vilka presenteras i Figur 8 för en sommarperiod år Inne i Inre hamnen finns även i dagsläget en pumpstation och en bräddpunkt. Enligt uppgift bräddas endast vid ett eventuellt haveri vilket är ytterst sällsynt. Därför har en eventuell bräddning inte beaktats i denna studie. 11(38)

12 Figur 7 Placering av utloppet för renat avsloppsvatten från Ernemars reningsverk (Oskarshamns kommun). Figur 8 Utsläppsföde från Ernemars reningsverk för perioden till (Oskarshamns kommun). 12(38)

13 2.8 VATTENSTÅND SMHI har en mätstation för havsvattenstånd strax norr om Oskarshamn innanför Kolsö. Höjdsystemet är RH2000 och timvärden har inhämtats från SMHI. Figur 9 visar vattenståndet för en sommarperiod år Figur 9 Uppmätt vattenstånd vid SMHI:s station Oskarshamn för perioden till SALTHALT OCH VATTENTEMPERATUR Inom ramen för kustvattenkontrollen i Kalmar län genomförs provtagning av bland annat salthalt och vattentemperatur. Den station som ligger närmast Oskarshamn heter O3-V och ligger strax innanför hamnmynningen norr om farleden (N 57 15,821', O 15 28,521'). Här mäts bl.a. salthalt och vattentemperatur vid ytan och vid botten fem gånger om året under vinter och sommar (januari, juni, juli, augusti och december). Djupet vid stationen är drygt 8 m. Figur 10 och Figur 11 visar uppmätt vattentemperatur respektive salthalt vid ytan och botten i punkten O3-V för en sommarperiod år Det är tydligt att salthalten är i stort sett densamma vid ytan och botten medan temperaturen uppvisar en klassisk sommarskiktning med varmare vatten i ytan. Ytvattentemperaturen ökar dessutom under sommaren. 13(38)

14 Figur 10 Uppmätt vattentemperatur vid ytan och botten i punkten O3-V för perioden till Figur 11 Uppmätt salhalt vid ytan och botten i punkten O3-V för perioden till BAKTERIEHALTER Det saknas mätningar av bakteriehalter i dagvatten, Döderhultsbäcken och reningsverkets utsläpp. Däremot genomförs provtagning av badvattnet i Inre hamnen. Under sommaren 2014 togs t.ex. 11 prover som analyserades för Escherichia coli och intestinala enterokocker. Dessa har tillhandahållits av Oskarshamns kommun. 14(38)

15 För utsläppskällorna har schablonvärden för olika typer av utsläpp hämtats från litteraturen 2. Även om dessa värden inte gäller exakt för alla utsläppskällor så är de baserade på omfattande erfarenhet och ger en god uppfattning av storleksordningen för en given typ av utsläpp NUVARANDE OCH FRAMTIDA UTFORMNING AV INRE HAMNEN Oskarshamns kommun har tillhandahållit DWG-filer som visar befintlig samt planerad framtida strandlinje i Inre hamnen. I den framtida utformningen ingår dessutom följande förändringar: Två skärmbassänger för sedimentering av partiklar i dagvatten byggs i norra och södra delen av Inre hamnen. Den norra avser dagvattenutsläpp från område 2 medan den södra avser dagvattenutsläpp från område 5 och 6. Den södra skärmbassängen kommer medföra att utloppet för dagvattnet från område 5 och 6 flyttas till en gemensam punkt något längre ut. Oskarshamns kommun har tillhandahållit två PM som beskriver de två skärmbassängerna. Vägbanken ut till Badholmen ersätts av en bro med ett spann på ca 25 m. Två badplatser anläggs, varav den ena är ett bryggbad och den andra placerad på Badholmens insida är ett strandbad. Några mindre utfyllnader och förändringar av strandlinjen. Dessutom planeras ett antal flytbryggor och ett kallbadhus på Badholmen, men dessa antas inte påverka strömningen i vattnet märkbart ÖVRIGT Utöver det underlag som specificerats ovan har Oskarshamns kommun tillhandahållit foton av kajerna i Inre hamnen, vägbanken till Badholmen samt kulvertarna i vägbanken. Dessutom har instruktioner om den planerade framtida utformningen samt planprogrammet och miljökonsekvensbeskrivningen för Inre hamnen överlämnats. 2 Se t.ex. Etablering av badevandsprofiler og varslingssytemer I henhold till EU s nye badevandsdirektiv, Erichsen, A. C. m.fl. Miljöprojekt nr , DHI Institut för Vand og miljö. 15(38)

16 3 METODIK Övergripande studeras cirkulationen och badvattenkvalitén genom att simulera strömningen och spridningen av bakterier med nuvarande utformning på Inre hamnen samt den planerade framtida utformningen, och därefter analysera den eventuella förändring som uppstår. Detta är därmed en relativ studie, d.v.s. vi undersöker om den framtida utformningen riskerar att försämra förhållandena i något område, eller kanske tvärtom förbättra situation. Fokus bör därför inte i första hand vara på de absoluta halterna, utan på förändringen. 3.1 MODELLVERKTYG Simuleringarna har utförts i modellverktyget MIKE 3 FM, ett tredimensionellt numeriskt modellsystem för beräkning av strömning och transport i vatten. I varje element i beräkningsnätet beräknas strömmarna till riktning och styrka, densiteten (som funktion av temperatur och salthalt), den turbulenta blandningen, lösta ämnens koncentrationer och andra parametrar som efterfrågas. Beteckningen FM står för Flexible Mesh. Detta innebär att modellområdet beskrivs med ett ostrukturerat beräkningsnät av trianglar vilkas storlek kan variera mellan olika delar av modellområdet. På så sätt kan modellens upplösning vara detaljerad i de områden som är av störst intresse och grövre där detaljer inte är lika viktiga. Mer om detta i avsnittet 3.2. MIKE 3 FM består av flera delmoduler. Den grundläggande modulen är den som beräknar de hydrodynamiska strömningsprocesserna (HD), d.v.s. hur vattnet rör sig utifrån de drivande krafterna. Denna modul bygger på välkända hydrodynamiska ekvationer som löses så exakt som beräkningsnätets upplösning, noggrannheten i de drivande krafterna och andra indata tillåter. MIKE 3 HD tar hänsyn till alla de viktigaste processerna. I den modell som satts upp för Oskarshamn har följande processer inkluderats: Transport av salt och värme Tryckskillnader på grund av variationer i densitet Bottenfriktion Vindens drivning på ytan Tryckskillnader på grund av vattenståndsvariationer Tillflöden och utsläpp från land Turbulens Corioliseffekten Den process som inte tagits med är värmeutbytet med atmosfären då den lokala uppvärmningen och avkylningen har bedömts ha en försumbar påverkan på cirkulationen och spridningen av bakterier. Istället bestäms temperaturen av den temperatur som ansatts på modellområdets yttre rand mot Östersjön och som kommer från mätningar nära hamnen. Spridningen av bakterier har simulerats med hjälp av en tilläggsmodul i MIKE 3 FM kallad Transport (TR). I TR-modulen beräknas blandning och transport av lösta ämnen utifrån strömfältet. TR-modulen inkluderar även en linjär nedbrytning av bakterierna. För att kunna bedöma badvattenkvalitén har vi valt att simulera indikatorbakterien E. coli. Flera föroreningskällor kan läggas in och man anger deras position samt under vilken tid de är aktiva. I varje källa ansätts önskad källkoncentration. Mer om detta i avsnittet 3.5. I de simuleringar som genomförts har utsläppet från varje källa spårats för sig, så att man kan särskilja de olika källornas påverkan på totalhalterna. 3.2 BERÄKNINGSNÄT Modellområdet sträcker sig från Inre hamnen upp till Saxskär i nordost och ner till Ålgårdsskär i sydost. Hela modellområdet samt beräkningsnätet och modellens djup presenteras i Figur (38)

17 Beräkningsnätets horisontella upplösning varierar från ca 100 m i utsjön i tre steg ned till ca 5 m i Inre hamnen. På detta sätt koncentrerar vi den höga upplösningen där den behövs. Hela modellområdet utanför hamnen är till för att skapa korrekt strömning in och ut ur hamnen så att simuleringarna blir realistiska inne i hamnen. Figur 12 Beräkningsnätet med interpolerade djup för hela modellområdet. Figur 13 och Figur 14 visar beräkningsnätet inne i Inre hamnen för nuläget respektive den framtida utformningen. Siffrorna i Figur 14 visar de förändringar av strandlinjen som ingår i den framtida utformningen: 1. Bro till Badholmen istället för vägbank placerad lite söder om vägbanken. 2. Utfyllnad. 3. Mindre ändringar av kajkantens sträckning. 4. Ny sandstrand. 5. Skärmbassäng (den norra skärmbassängen är så smal att den inte förväntas ge någon påverkan på strömningen och har därför inte tagits med). Kulvertarna genom den existerande vägbanken till Badholmen har utifrån tillhandahållet underlag bedömts ligga så pass högt och ha så pass begränsad transportkapacitet att de har försummats. Det betyder att vägbanken simulerats som helt ogenomtränglig. 17(38)

18 Figur 13 Beräkningsnätet med interpolerade djup för Inre hamnen och nuläget. De båtbryggor samt den bro som planeras mellan Badholmen och södra Inre hamnen har beskrivits som flytbryggskonstruktioner och antas därför inte utgöra några märkbara hinder för strömningen. Vertikalt har vattenmassan delats upp i som mest 18 lager. De översta tre är jämnt fördelade mellan ytan och 1,5 m djup. Deras tjocklek varierar med vattenståndet och vattendjupet. Det lägsta vattendjupet som tillåtits (vid vattenståndet 0) är 1 m. Under 1,5 m djup har lager med konstant tjocklek om 1 m använts. Det lager där botten ligger anpassar sin tjocklek för att matcha bottennivån. 18(38)

19 Figur 14 Beräkningsnätet med interpolerade djup för Inre hamnen och den framtida utformningen. 3.3 METEOROLOGISK OCH HYDRODYNAMISK DRIVNING Strömningsmodellen drivs av vattenståndsvariationer och skiktning i havet utanför modellområdet samt vinden. Uppmätta vattenståndsvariationer från SMHI:s station i Oskarshamn har använts (se avsnitt 2.8) samt uppmätt vind från SMHI:s station på Ölands norra udde (se avsnitt 2.3). De mätningar av salthalt och vattentemperatur som finns tillgängliga i området är gjorda inne i hamnen och inte ute i havet. Detta är däremot av underordnad betydelse eftersom syftet inte är att i detalj beskriva skiktningens variationer i hela området. Det viktiga är att skiktningen blir realistisk inne i hamnen eftersom det påverkar den vertikala strömningen och blandningen. Därför har mätningarna av salthalt och vattentemperatur interpolerats linjärt både i djupled (till varje meter) och i tiden (till varje vecka). Under den djupaste mätnivån (ca 8 m) har värdena på den djupaste nivån används ända ner till modellområdets största djup. Vi får därmed vid varje tillfälle skiktningsprofiler som varierar linjärt från ytan till ca 8 m och därefter konstanta värden till botten. Dessa profiler har ansatts över hela modellområdets yttre rand mot Östersjön. 3.4 AVRINNING FRÅN LAND Avrinningen från land består av tre olika typer av tillskott: Döderhultsbäcken, dagvattenavrinning i samband med regn och avloppsreningsverkets utsläpp. För Döderhultsbäckens flöde har den tidserie som hämtats från SMHI:s Vattenwebb använts (se avsnitt 2.6) medan utsläppet från 19(38)

20 avloppsreningsverket har ansatts utifrån mätningar tillhandahållna av kommunen (se avsnitt 2.7). Bäckflödet har släppts ut i översta lagret medan reningsverkets utsläpp introducerats på det djup det ligger (4 m). Dagvattenflödena har beräknats utifrån nederbörden med hjälp av en avrinningsmodell i verktyget MIKE URBAN. Då det saknas detaljerat underlag om markanvändningen och därmed hårdgjordheten för de sex avrinningsområdena så har en förenklad metod använts där en avrinningskoefficient tagits fram för varje område utifrån bedömd bebyggelsetyp 3. Resultaten presenteras i Tabell 1. Tabell 1 Area och avrinningskoefficient för de sex avrinningsområdena. Område Area (m 2 ) Avrinningskoefficient , , , , , ,3 Ytorna har belastats med uppmätt regn från SMHI:s station i Målilla ( se avsnitt 2.4) och flödet för respektive utlopp har beräknats med en tidsupplösning på en timme (se Figur 15 och Figur 16). Dagvattenflödena har släppts ut i översta lagret i modellen. Figur 15 Beräknat dagvattenflöde per timma från områden 1, 2 och 3 för perioden till Svenskt Vatten P110 avsnitt (38)

21 Figur 16 Beräknat dagvattenflöde per timma från områden 4, 5 och 6 för perioden till BAKTERIEUTSLÄPP Som beskrivits i avsnitt 2.10 så har E. coli valts såsom indikatorbakterie och utsläppshalterna för de olika utsläppstyperna har bestämts utifrån schablonvärden hämtade från litteraturen. I Tabell 2 presenteras de ansatta utsläppshalterna för de olika bakteriekällorna. Tabell 2 Utsläppshalter för E. coli. Bakteriekälla Halt E. coli (antal/100 ml) Dagvatten 5000 Döderhultsbäcken 500 Avloppsreningsverket Indikatorbakterien E. coli bryts ner och dör i havsvatten. Denna avdödning kan beskrivas såsom en linjär nedbrytning med en nedbrytningshastighet om ca 0,25 dag -1 i sötvatten 4. Nedbrytningshastigheten ökar med salthalten, men för att vara på den säkra sidan och med tanke på den låga salthalten i området så använder vi värdet för sötvatten. I TR-modulen ska nedbrytningshastigheten anges i enheten per sekund, vilket då blir ca 2, s -1. Eftersom man planerar att anlägga skärmbassänger för att rena dagvattnet från områdena 2, 5 och 6 från partiklar så har vi beräknat hur detta kan tänkas påverka bakteriehalterna. En uppskattning av uppehållstiderna i de två skärmbassängerna ger ca 3,5 timmar för den norra och 10,4 timmar för den södra. Detta innebär att bakteriehalterna skulle kunna minska ca 4% för den norra och 10% för den södra skärmbassängen, innan dagvattnet når Inre hamnen. Dessa 4 Kimberly L. Anderson, John E. Whitlock, and Valerie J. Harwood: Persistence and Differential Survival of Fecal Indicator Bacteria in Subtropical Waters and Sediments, Applied and Environmental Microbiology, Vol. 71, No. 6, June 2005, p (38)

22 små minskningar är försumbara relativt noggrannheten på andra faktorer. Dessutom är de flöden som skärmbassängerna är dimensionerade för sådana att bräddning kommer att ske vid hälften av de regntillfällen som simulerats. Slutsatsen är att skärmbassängerna inte antas ha någon effekt på bakteriehalterna i det framtida fallet. 3.6 SIMULERINGSPERIOD Eftersom badvattenkvalitén är som mest kritisk under sommarmånaderna, samt att det är då man oftast kan få de besvärligaste förhållandena med svaga vindar (begränsad utspädning av utsläpp) samt kraftiga regntillfällen (högt dagvattenflöde), så har en sommarperiod valts ut. Fyra år för vilka nödvändigt dataunderlag funnits tillgängligt har jämförts: 2012, 2013, 2014 och Det visade sig då att perioden juli-augusti 2014 innehöll både kraftiga regntillfällen och längre perioder med mycket låg vindhastighet, Dessutom var överensstämmelsen mellan dygnsvärdena av nederbörd mellan Oskarshamn och Målilla bäst för detta år. Som simuleringsperiod valdes slutligen 6 juli till 10 augusti Det är denna period som presenteras i alla figurer i avsnitt PARAMETERVÄRDEN HD-modulen har körts med ett variabelt tidssteg som inte fått överstiga 30 s. Bottenråheten har satts till standardvärdet 5 cm. Vindfriktionskoefficienten har det konstanta värdet 0, Den vertikala dispersionen har enligt praxis genomgående satts till 10% av den vertikala viskositeten. Den horisontala dispersionen har satts lika med den horisontala viskositeten. Initialvärdena har bestämts från underlaget och ger ett vattenstånd på +18,2 cm samt en temperatur som varierar mellan 14,4 vid ytan och 14,3 vid botten. Initialsalthalten är konstant 6,8 PSU. Bakteriehalterna har satts till 0 vid simuleringens början och likaså halterna i Östersjön utanför modellen. Det är alltså endast de lokala utsläppen som påverkar. All avrinning har antagit ha salthalten 0 och en temperatur lika med luftens dygnsmedeltemperatur. Utskrifter av resultat har gjorts varje timme vilket ger totalt 840 tidssteg i resultaten. 22(38)

23 4 RESULTAT I detta avsnitt presenteras resultaten av modellsimuleringarna med fokus på skillnaden mellan nuläget och den framtida utformningen. 4.1 VALIDERING Det finns inte någon oberoende datamängd att formellt validera modellresultaten mot. Däremot har resultaten jämförts med de mätningar som finns och som också använts att driva modellen med för att bekräfta att modellen beter sig rimligt. I Figur 17 presenteras uppmätt och simulerat vattenstånd för hela simuleringsperioden. Kurvorna stämmer nästan exakt överens, vilket är som förväntat, både vad gäller nuläget och det framtida fallet. Detta visar också att volymbalansen i modellen är korrekt. Figur 17 Simulerade och uppmätt vattenstånd på platsen för SMHI:s mätstation i Oskarshamn. Figur 18 och Figur 19 visar simulerad och uppmätt salthalt samt temperatur i punkten O3-V vid ytan respektive botten. Endast resultaten för nuläget har inkluderats. Uppmätt och simulerad salthalt visar god överensstämmelse vid de två mättillfällena, både i ytan och vid botten. Detta är som förväntat då det är dessa mätningar som används för att driva modellen på dess yttre rand, men det visar att modellen förmår transportera in salthalten till hamnen på ett korrekt sätt. Observera däremot att variationerna i salthalt är mycket små, bara några tiondels PSU. Vid botten stämmer den simulerade och uppmätta temperaturen mycket väl överens. I ytan är modellen däremot knappt en grad för kall vid båda mättillfällena. Detta kan bero på att avrinningen från land har för låg vattentemperatur. Denna har ju approximerats med luftens dygnsmedeltemperatur och vi befinner oss inne i hamnen där avrinningen har störst påverkan. Observera hur temperaturen i ytan sjunker kraftigt i samband med regntillfället den 13 juli. Landavrinningens salthalt vet vi å andra sidan med god noggrannhet är 0. 23(38)

24 Figur 18 Simulerad (nuläget) och uppmätt temperatur samt salthalt i ytan för kustvattenkontrollens station O3-V. Figur 19 Simulerad (nuläget) och uppmätt temperatur samt salthalt vid botten för kustvattenkontrollens station O3-V. 4.2 CIRKULATION OCH STRÖMMÖNSTER I Figur 20 presenteras medelströmhastigheten i ytan för nuläget, medan Figur 21 visar detsamma men för den framtida utformningen. Det är uppenbart att hastigheterna i snitt är mycket låga i hela hamnen endast ett par cm/s och att skillnaden mellan de två fallen är liten. Högst medelströmhastighet återfinns i hamnmynningen. Den enda märkbara skillnaden 24(38)

25 mellan de två fallen är innanför Badholmen, där medelströmhastigheten ökar från ca 0 till 1-2 cm/s i och med att vägbanken tas bort. Strömhastigheten avtar nedåt och är i medeltal obefintlig vid botten. Figur 20 Simulerad medelströmhastighet i ytan för nuläget. Figur 21 Simulerad medelströmhastighet i ytan för den framtida utformningen. 25(38)

26 I Figur 22 respektive Figur 23 illustreras strömmönstret med hjälp av strömrosor i utvalda punkter. Varje sektor representerar hastighetsfördelningen i den riktningen där färgskalan anger hastighetsintervallen och bredden på banden andelen av tiden som hastigheten är inom det intervallet. Strömrosorna längst inne i Inre hamnen samt norr om Badholmen visar på utflödet i ytan av färskvattnet från Döderhultsbäcken. Detta ger upphov till en svag motriktad strömning längs botten in mot bäckens mynning. Innanför Badholmen är strömhastigheten mycket låg i nuläget p.g.a. vägbanken. Söder om Badholmen samt i punkterna längre ut strömmar vattnet antingen inåt eller utåt i hamnens längsriktning. Cirkulationsmönstret ändras inte så mycket för den framtida utformningen. Den enda märkbara skillnaden är att när vägbanken tas bort så kan vattnet flöda fram och tillbaka innanför Badholmen med ungefär samma strömhastighet som i övriga punkter. Strömhastigheten ökar också söder om Badholmen. Sammanfattningsvis ökar utbytet av vattnet innanför Badholmen men i övrigt sker inga större förändringar. 26(38)

27 Figur 22 Strömrosor i utvalda punkter utifrån den simulerade strömhastigheten i ytan för nuläget. 27(38)

28 Figur 23 Strömrosor i utvalda punkter utifrån den simulerade strömhastigheten i ytan för den framtida utformningen. 28(38)

29 4.3 SPRIDNING AV BAKTERIER I detta avsnitt presenteras medelvärdet och maxvärdet av de simulerade bakteriehalterna i varje punkt i form av kartor. Det är alltså ingen ögonblicksbild som presenteras utan en statistisk sammanställning av hela simuleringsperioden. Färgskalan har valts på så sätt att blå färger motsvarar tjänligt vatten utifrån kriterierna 5 för E. coli (<100 bakterier/100 ml), gröna och gula färger motsvarar tjänligt med anmärkning ( bakterier/100 ml) medan orange och röda färger anger att vattnet är otjänligt (>1000 bakterier/100 ml) MEDELHALTER Totala medelhalten i ytan för nuläget visas i Figur 24 och för den framtida utformningen i Figur 25. Resultaten är mycket snarlika men de högre halterna har mindre utbredningsområden i det framtida fallet. Det är också tydligt att avloppsreningsverkets utsläpp tycks dominera halterna. Man kan däremot se en liten förhöjning av medelhalterna där dagvattenutsläppen sker. I det framtida fallet har därmed påverkan från utsläppen från avrinningsområdena 5 och 6 förflyttats till platsen där den södra skärmbassängen ska ha sitt utlopp. Figur 24 Simulerad medelhalt av bakterier i ytan för nuläget med alla källor medtagna. 5 Vägledning kring EU-bad, version 10, Havs- och vattenmyndigheten, (38)

30 Figur 25 Simulerad medelhalt av bakterier i ytan för den framtida utformningen med alla källor medtagna. Resultaten när endast utsläppet från avloppsreningsverket beaktas visar en mycket nära samstämmighet med resultaten när samtliga källor tagits med (jämför Figur 26 med Figur 24 och Figur 27 med Figur 25). De förhöjda halter som indikerade dagvattenutloppen i Figur 24 och Figur 25 har försvunnit och man ser endast en lägre medelhalt där Döderhultsbäcken mynnar. Detta bekräftar att avloppsreningsverkets utsläpp dominerar medelhalterna i hamnen. Figur 26 Simulerad medelhalt av bakterier i ytan för nuläget med endast utsläppet från ARV. 30(38)

31 Figur 27 Simulerad medelhalt av bakterier i ytan för den framtida utformningen med endast utsläpet från ARV. Av övriga källor är det Döderhultsbäcken samt dagvattenutsläppet från avrinningsområde 2 som har störst påverkan på bakteriehalterna. Dessa källors påverkan visas i Figur 28 och Figur 29 för nuläget, men det framtida fallet visar samma bild. Det är tydligt att dessa utsläpps påverkan på medelhalterna är mycket liten. Figur 28 Simulerad medelhalt av bakterier i ytan för nuläget med endast dagvattenutsläpp från område 2. 31(38)

32 Figur 29 Simulerad medelhalt av bakterier i ytan för nuläget med endast utsläpp från Döderhultsbäcken MAXHALTER Totala maxhalten i ytan för nuläget visas i Figur 30 och för den framtida utformningen i Figur 31. Resultaten är återigen mycket snarlika för de två fallen men halter över 5000 bakterier/100 ml uppvisar en mindre utbredning i det framtida fallet. Återigen är det avloppsreningsverkets utsläpp som dominerar haltnivåerna. Observera att resultaten visar att i varje punkt i Inre hamnen uppstår någon gång under simuleringsperioden bakteriehalter som motsvarar otjänligt badvatten. Figur 30 Simulerad maxhalt av bakterier i ytan för nuläget med alla källor medtagna. 32(38)

33 Figur 31 Simulerad maxhalt av bakterier i ytan för den framtida utformningen med alla källor medtagna TIDSERIER För att få en bild av variationen i tiden och därmed dynamiken i Inre hamnen presenteras i Figur 32 och Figur 33 tidserier av bakteriehalten i en punkt innanför Badholmen, söder om vägbanken, för nuläget respektive den framtida utformningen. Bidraget från samtliga källor samt den totala bakteriehalten visas. För det första är det uppenbart att i båda fallen är variationerna kraftiga med tydliga toppar i samband med regn (jämför Figur 4). För det andra ligger de simulerade totalhalterna (svart linje) över gränsen för tjänligt med anmärkning (>100 bakterier/100 ml) en inte oansenlig del av tiden. Däremot överskrider halterna gränsen för otjänligt badvatten (>1000 bakterier/100 ml) endast vid ett fåtal tillfällen och dessa är kortvariga. Det som skiljer de två fallen åt är att topparna är generellt lägre i det framtida fallet, förutom vid regnet den 6 augusti. Dessutom återfinns för nuläget två tillfällen med otjänligt badvatten i samband med de två första regntillfällena i juli, medan för den framtida utformningen uppstår bara ett tillfälle med otjänligt badvatten i samband med regnet den 6 augusti. En annan sak som skiljer fallen åt är vilka källor det är som orsakar höga halter i denna punkt. För nuläget är det framför allt avloppsreningsverket, dagvatten från område 5 samt vid första regntillfället dagvatten från område 6 som ger utslag. Avloppsreningsverkets utsläpp påverkar hela Inre hamnen medan de två dagvattenutloppen är de som ligger närmast den punkt tidserierna representerar. I det framtida fallet leds dagvatten från område 5 och 6 in i en skärmbassäng och det gemensamma utloppet ligger längre ut. Istället kan nu dagvattnet som kommer ut via Döderhultsbäcken från område 3 och 4 nå punkten ifråga då vägbanken till Badholmen tagits bort. Ovanstående bekräftas av kartorna över maxhalten som uppstår p.g.a. dagvattnet från område 3 och 4 (Figur 34 och Figur 35) respektive från område 5 (Figur 36 och Figur 37). Jämför man Figur 34 och Figur 35 ser man tydligt effekten av vägbanken i nuläget. En dagvattenplym från område 3 och 4 kan inte passera vägbanken. När en bro byggs kommer den vid vissa tillfällen att kunna nå området innanför Badholmen söder om bron. 33(38)

34 Figur 32 Simulerade bakteriehalter i ytan innanför Badholmen från samtliga källor och totalt för nuläget. Figur 33 Simulerade bakteriehalter i ytan innanför Badholmen från samtliga källor och totalt för den framtida utformningen. 34(38)

35 Figur 34 Simulerad maxhalt av bakterier i ytan för nuläget med endast dagvattenutsläpp från område 3 och 4. Figur 35 Simulerad maxhalt av bakterier i ytan för den framtida utformningen med endast dagvattenutsläpp från område 3 och 4. En jämförelse mellan Figur 36 och Figur 37 visar att det flyttade dagvattenutloppet minskar halterna innanför Badholmen, även om dagvattnet vid vissa tillfällen kan nå längre norrut p.g.a. den borttagna vägbanken. 35(38)

36 Figur 36 Simulerad maxhalt av bakterier i ytan för nuläget med endast dagvattenutsläpp från område 5. Figur 37 Simulerad maxhalt av bakterier i ytan för den framtida utformningen med endast dagvattenutsläpp från område 5. Slutligen bör det påpekas att halterna i en specifik punkt inte bara beror på nederbörden och utformningen, utan bestäms till stor del av de varierande omgivningsförhållandena, d.v.s. strömmens styrka och riktning samt vindomblandningen styrka. 36(38)

37 5 DISKUSSION OCH SLUTSATSER Resultaten av simuleringarna tyder på att det finns risk för problem med badvattenkvalitén i Inre hamnen. Stämmer detta med verkligheten? Analysrapporterna av badvattenproverna från sommaren år 2014 visar på tre prover där halten E. coli var lika med eller översteg gränsen för tjänligt med anmärkning (100 bakterier/100 ml) och åtta prover där halterna var lägre (tjänligt). Proverna som visade på halter över 100 bakterier/100 ml togs 10 juli, 28 juli samt 7 augusti. Dessutom har två badvattenprover tagits 27 mars och visade då på halter över 100 bakterier/100 ml. Prover har tagits både vid Hamntorget och vid Badholmen. Högsta halten som uppmätts var 360 bakterier/100 ml den 28 juli vid Hamntorget. Simuleringarna visar på en medelhalt på drygt 200 bakterier/100 ml runt Badholmen (Figur 24), till största del beroende på avloppsreningsverkets utsläpp, med maxvärden mellan 1000 och 2000 bakterier/100 ml. Detta framstår som högre än vad mätningarna anger, men det bör påpekas att ingen av mätningarna utfördes de dagar då det regnade. Det är därför osannolikt att mätningarna fångade maxhalterna i samband med topparna i dagvattenavrinning. Överhuvudtaget är det svårt att dra några slutsatser om badvattenkvalitén utifrån de få provtagningar som genomförts, då modellresultaten visar på kraftiga variationer mellan nästan 0 och över 1000 bakterier/100 ml (Figur 32). Medelhalten på 200 bakterier/100 ml må framstå som högre än medelhalten i provtagningarna, men medelvärdet påverkas kraftigt av enstaka höga toppar, vilka som sagt sannolikt inte fångas i provtagningarna. Eftersom utsläppshalterna i modellen är baserade på schabloner så kan man spekulera i om den höga bakteriehalten i avloppsreningsverkets utsläpp kanske inte är rättvisande i detta fall. Om vi tänker oss att utsläppshalten egentligen skulle varit hälften så stor, bakterier/100 ml, så skulle det innebära ungefär en halvering av halterna i vattenmassan. Avloppsreningsverkets bidrag till medelhalten i Inre hamnen är enligt modellen ungefär bakterier/100 ml (Figur 26), d.v.s. tjänligt med anmärkning även utan övriga bakteriekällor. En halverad utsläppshalt skulle alltså minska detta till bakterier/100 ml, vilket skulle innebära tjänligt vatten om inga andra källor fanns. Medelhalten inklusive alla bakteriekällor ligger mellan 200 och 250 bakterier/100 ml (Figur 24). Övriga källor kan då uppskattas bidra till medelhalten med ca bakterier/100 ml. Med en halverad utsläppshalt för avloppsreningsverket skulle då medelhalten totalt bli ca bakterier/100 ml, d.v.s. strax över gränsen för tjänligt med anmärkning. Samma analys för maxhalterna visar att även med en halvering av reningsverkets utsläppshalter så skulle totala maxhalten ändå hamna över gränsen för otjänligt badvatten (ca bakterier/100 ml). När det gäller den huvudsakliga frågeställningen för denna studie, nämligen hur utvecklingen av Inre hamnen påverkar badvattenförhållandena, så är svaret att skillnaden mellan nuläget och den framtida utformningen blir liten. Varken medelströmhastigheten, cirkulationen i Inre hamnen, bakteriehaltens medelvärde eller dess maxvärde visar några stora skillnader. Resultaten tyder på lite lägre utbredningsområden för de högsta bakteriehalterna i den yttre delen av hamnen i det framtida fallet, men detta får betraktas med viss försiktighet då det kan ligga inom felmarginalerna. Den enda tydliga skillnaden gäller cirkulationen innanför Badholmen, som tydligt ökar då vägbanken tas bort och ersätts av en bro (se avsnitt 4.2). Detta tillsammans med flytten av de två dagvattenutloppen för område 5 och 6 innebär att medelhalterna sjunker med ca bakterier/100 ml (från ca 200 till ca bakterier/100 ml) innanför Badholmen i området där en sandstrand är planerad i den framtida utformningen. Ännu viktigare är att de maximala halterna minskar än mer, från ca bakterier/100 ml till ca bakterier/100 ml (se avsnitt 4.3.3). Den ökade cirkulationen kan visserligen medföra att bakterier från Döderhultsbäcken och från dagvattenutloppen för område 2, 3 och 4 kan påverka vattnet söder om vägbanken/bron, men nettoeffekten blir ändå positiv. Ökat vattenutbyte är generellt positivt för badvattenkvalitén. Slutsatserna från den genomförda studien kan sammanfattas såsom följer: Cirkulationen inne i hamnen är en kombination av vinddriven strömning och s.k. estuarin strömning där sötvattnet från Döderhultsbäcken rinner ut på ytan med en kompenserande inåtriktad motström längre ner. Den vinddrivna strömningen dominerar och innebär 37(38)

38 strömning mer eller mindre i vindens riktning i ytan och motriktad strömning vid botten. Strömhastigheterna är små i medeltal ett par cm/s och sällan över 5 cm/s. Strömning i hamnens längsriktning dominerar förutom runt Badholmen. Enligt modellresultaten kommer de planerade förändringarna av utformningen av Inre hamnen ha en mycket liten påverkan på cirkulationen och strömmönstret, förutom innanför Badholmen där vattenutbytet ökar när vägbanken ersätts av en bro. Badvattenvattenkvalitén representerad av halten E. coli domineras sannolikt i medeltal av utsläppet från reningsverket, men maxhalterna, och därmed tillfällen med otjänligt badvatten, bestäms till stor del av utsläpp från närliggande dagvattenutlopp i samband med regn. De planerade skärmbassängerna förväntas inte ha någon märkbar påverkan på bakteriehalterna, då uppehållstiderna i bassängerna är för korta för att en ansenlig andel av bakterierna ska hinna brytas ner. Modellresultaten visar att bakteriehalterna i hamnen överlag inte påverkas i någon större omfattning av den framtida utformningen. Den tydligaste förändringen uppstår innanför och söder om Badholmen i och med att vägbanken ersätts av en bro och dagvattenutloppen för område 5 och 6 flyttas. Detta ökar cirkulationen, minskar påverkan från de flyttade dagvattenutloppen och ger både något lägre medelhalter och väsentligt lägre maxhalter. Detta är av vikt då den framtida utformningen inkluderar anläggande av bad i detta område. Slutsatsen blir att den framtida utformningen inte borde ha någon negativ påverkan på badvattenkvalitén när det gäller bakteriehalter utan tvärtom kan få en positiv effekt i det område där bad är planerade. Den ökade cirkulationen p.g.a. att vägbanken ersätts av en bro får snarast ses som en förutsättning för god vattenkvalité innanför Badholmen, då detta område annars skulle bli alltför instängt. Slutligen följer här några tankar och förslag vad gäller fortsatta utredningar av situationen i hamnen. Både modellresultaten och badvattenprovtagningen visar att bakteriehalter över 100 bakterier/100 ml (tjänligt med anmärkning) är relativt vanligt förekommande. Om detta upplevs som ett problem bör man i första hand titta närmare på avloppsreningsverkets utsläpp. Om man önskar få ett noggrannare värde på utsläppshalten kan man ta prover på det renade avloppsvattnet och sedan enkelt föra in nya värden i modellen och ta fram nya resultat. Det bör också påpekas att detaljer i utformningen kan spela en viss roll, t.ex. när det gäller ansamling av skräp. Den modell som använts här tar inte hänsyn till den detaljnivån. Generellt sett är det dessutom svårt att kombinera en aktiv hamn med fina badplatser. I en småbåtshamn sker ibland mindre utsläpp av t.ex. diesel och skräp. Att placera en småbåtshamn i nära anslutning till en badplats är därför inte att rekommendera. De tillfälliga topparna då vattnet blir otjänligt i samband med regn fångas inte med vanliga badvattenprovtagningar. Här kan man antingen arbeta med information till allmänheten eller så får man åtgärda själva utsläppen av dagvatten. 38(38)

39 PM BEDÖMNING AV VÅGHÖJDER I INRE HAMNEN SLUTRAPPORT

40 1 INLEDNING I Oskarshamn pågår sedan en tid tillbaka ett arbete med att utveckla Inre hamnen. Ett planprogram har tagits fram som ska leda till en detaljplan. I samband med detta har Oskarshamns kommun bett Tyréns bistå med en bedömning av våghöjder i Inre hamnen utifrån resultatet från en tidigare utredning. Syftet är att få en uppfattning om vågförhållandena med anledning av planerade bad samt en ny småbåtshamn. Figur 1 visar en planritning över den framtida utformningen av Inre hamnen med nya badplatser, ny småbåtshamn och färjeläget för Gotlandsfärjan markerade. Badplats Småbåtshamn Färjeläge Figur 1 Plan över framtida utformning av Inre hamnen med nya badplatser, ny småbåtshamn samt färjeläget för Gotlandsfärjan markerade (Oskarshamns kommun). 2 UNDERLAG År 2011 genomförde DHI Sverige AB en förstudie på uppdrag av Hifab AB 1. Slutlig beställare var Oskarshamns kommun. Förstudien syftade till att bedöma vilka förändringar i vågförhållanden och cirkulation som den nu pågående muddringen av hamnen skulle kunna ge upphov till. För att besvara frågeställningen rörande vågorna genomfördes en förenklad vågmodellering med programvaran MIKE 21 BW. En situation som representerade en ogynnsam vågriktning med en 1 Oskarshamns hamn Bedömning av förändringar i våg- och strömklimat i samband med utfyllning av vattenområden. A. Karlsson, P. Sloth och O. Liungman, DHI Sverige AB, uppdragsnr , Tyréns AB Malmö Besök: Isbergs gata 15 Tel: Säte: Stockholm Org.nr: O:\GBG\272885\R\=Arbetsarea=\PM_Vågklimat.docx 2(6)

41 våghöjd på 1 m och en relativt lång vågperiod simulerades för nuvarande situation och ett framtida fall efter muddring och utfyllnad. Resultaten presenterades såsom kartor över signifikant våghöjd för den nuvarande (Figur 2) och den framtida situationen (Figur 3) samt en karta som visar kvoten mellan våghöjden i den framtida och den nuvarande situationen (Figur 4). Figurerna i rapporten visar tyvärr inte resultaten i Inre hamnen, men enligt uppgift ökar inte de simulerade våghöjderna längre in utan snarare avtar de något. Resultaten är i viss mån skalbara, d.v.s. om infallande våg utanför hamnen under andra förhållanden är 2 m hög så får man en rimlig uppskattning av våghöjderna i hamnen genom att dubblera alla värdena som presenteras i Figur 2 och Figur 3. Figur 2 Signifikant våghöjd för dagens utformning (DHI 2011). O:\GBG\272885\R\=Arbetsarea=\PM_Vågklimat.docx 3(6)

42 Figur 3 Signifikant våghöjd med utfyllnader och muddringar (DHI 2011). Figur 4 Kvoten mellan signifikanta våghöjden för den framtida utformningen och dagens utformning (DHI 2011). O:\GBG\272885\R\=Arbetsarea=\PM_Vågklimat.docx 4(6)

43 3 RESULTAT För att bedöma våghöjden inne i hamnen behöver vi först avgöra om den infallande våghöjd som använts (1 m) är representativ. En uppskattning kan göras utifrån vindhastighet, sträckan över vilken vågorna byggts upp av vinden (stryklängden) samt medeldjupet över den sträckan. För nordostliga till ostliga vindar kan man antingen tänka sig sträckan från Oskarshamn över till Öland (ca 25 km) eller, vid nordostlig vind, sträckan Oskarshamn till Visby (ca 100 km). Djupet längs dessa sträckor varierar men närmare Oskarshamn är 20 m ett rimligt medeldjup som i alla fall inte utgör en underskattning. Utifrån gängse formler 2 har signifikanta våghöjden utanför Oskarshamns hamn uppskattats och presenteras i Tabell 1. Tabell 1 Beräknade våghöjder (m) för infallande våg utanför Oskarshamn för tre olika vindhastigheter och två olika stryklängder. Vindhastighet (m/s) 100 km 25 km 10 1,6 0,9 15 2,5 1,5 20 3,3 2,0 En analys av vinddata från SMHI:s station Ölands Norra Udde A (timvärden av riktning och hastighet) visar att för perioden till så återfinns inte ett enda tillfälle med en vindriktning mellan 45 och 120 grader och en samtidig vindhastighet över 15 m/s, och bara ett tillfälle med en samtidig vindhastighet över 10 m/s. Nordostliga eller ostliga vindar med vindhastigheter över 10 m/s får därmed anses som mycket ovanliga. Erfarenhetsmässigt förväntar vi oss att stormvindar från ost ( 20 m/s) har en återkomsttid på åtminstone 50 år. Låt oss därför anta att en rimlig infallande våg vid ogynnsamma men inte extrema förhållanden har en våghöjd på ca 1,5 m. Våghöjderna i Figur 2 och Figur 3 ska därmed multipliceras med 1,5, vilket ger att signifikanta våghöjden längst in i hamnen är mindre än 0,15 m. Våghöjderna ökar i den inre delen av hamnen efter muddring och utfyllnader (Figur 4), men förväntas fortfarande ligga under 0,15 m runt Badholmen, även om det inte går att direkt utläsa p.g.a. att denna del av hamnen inte inkluderats i Figur 2 och Figur 3. Modellsimuleringarna har inte tagit hänsyn till eventuell lokal våggenerering. Detta kräver en rimlig stryklängd över vilken den lokala vinden kan verka. Den enda vindriktning som skulle kunna ge upphov till några högre lokalt genererade vindvågor är om vinden blåser rakt in i hamnen. Om man räknar med ett avstånd på ca 1300 m från hamnens mynning till Badholmen och ett medeldjup på ca 8 m så kan man uppskatta signifikant våghöjd och vågperiod vid Badholmen utifrån samma formler som använts ovan. Resultaten presenteras i Tabell 2. Tabell 2 Beräknade vågförhållanden vid Badholmen för en vind riktad längs hamnen in mot Badholmen. Vindhastighet (m/s) Signifikant våghöjd (m) Vågperiod (s) 10 0,22 1,5 15 0,36 1,8 20 0,51 2,0 2 Shore Protection Manual. Coastal Engineering Research Center, U.S. Army Corps of Engineers, Waterways Experiment Station, Vicksburg Mississippi, 1984, ekvation 3-39 och O:\GBG\272885\R\=Arbetsarea=\PM_Vågklimat.docx 5(6)

44 Detta förutsätter alltså en mycket ogynnsam vind som blåser precis i hamnens riktning (lite syd om ostlig) och med en hög vindhastighet. Som visats ovan är ostliga vindar över 10 m/s mycket ovanliga. Vi kan därför dra slutsatsen att lokalt genererade vindvågor med en signifikant våghöjd över drygt 0,20 m i Inre hamnen är mycket ovanliga. Ytterligare en möjlig påverkan på vågklimatet är fartygsgenererade vågor, t.ex. från Gotlandsfärjorna. Det är möjligt att uppskatta dessa vågors höjd på olika avstånd från ett fartyg men detta har inte gjorts här. Gotlandsfärjorna passerar inte Inre hamnens tänkta småbåtshamn utan stannar, vänder och backar långsamt in mot färjeläget. Risken för större fartygsgenererade vågor borde vara liten. Möjligen kan det genereras andra typer av vågor i samband med att färjorna lägger till (t.ex. från ett plötsligt motorpådrag i samband med manövrering) men detta är svårt att beräkna. Direkt observation är sannolikt ett bättre sätt att bedöma om färjorna kan ge upphov till vågor runt Badholmen. 4 SLUTSATSER Kriterierna för ett gott vågklimat i en småbåtshamn beror på riktningen och perioden hos vågorna 3. Värst är långa vågor (period >2 sekunder) som kommer in från sidan på de förtöjda båtarna. Signifikanta våghöjden bör då inte överstiga 0,15 m mer än en gång per år. Vid andra vågriktningar och vågperioder är gränsen 0,3 m. För det värsta fallet (långa vågor från sidan) bör signifikanta våghöjden inte överstiga 0,25 m mer än en gång per 50 år medan om vågorna kommer mer framifrån så blir gränsen mellan 0,4 och 0,6 m. Utifrån de beräkningar och uppskattningar som gjorts samt kriterierna för ett gott vågklimat i en småbåtshamn, samt det faktum att badplatserna ligger innanför småbåtshamnen, så är vår bedömning att vågklimatet vid platsen för de planerade badplatserna innanför Badholmen samt den nya småbåtshamnen söder om Badholmen inte utgör något problem. Vi förväntar oss inte att Gotlandsfärjorna skulle kunna ge upphov till besvärlig vågpåverkan men detta har inte utretts här. Direkt observation i samband med att färjorna lägger till borde vara tillräckligt för att bedöma om detta skulle kunna vara något problem. Vill man minska risken för att eventuella enstaka tillfällen med högre vågor ger upphov till problem kan flytbryggorna i den planerade småbåtshamnen särskilt den östligaste konstrueras så att de dämpar inkommande vågor utifrån. Detta kräver kunskap om vågornas period då flytbryggor inte klarar av att dämpa vågor med lång period. Uppdragsansvarig och handläggare Olof Liungman Kvalitetsgranskare Anna Karlsson 3 AS Guidelines for design of marinas. Standards Australia, Committee CE-030, Maritime Structures, O:\GBG\272885\R\=Arbetsarea=\PM_Vågklimat.docx 6(6)