PM GOTLANDSFÄRJANS PÅVERKAN PÅ BAKTERIESPRIDNING OCH STRÖMMAR SLUTRAPPORT 2017-01-12
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 avseende Gotlandsfärjans påverkan på bakteriespridning och strömmar runt Badholmen vid en ny småbåtshamn samt nya badplatser. Med påverkan avses påverkan från propellerströmmar. Figur 1 visar en planritning över den framtida utformningen av Inre hamnen med nya badplatser, ny småbåtshamn, nytt dagvattenutlopp via en skärmbassäng och färjeläget för Gotlandsfärjan markerade. Badplats Småbåtshamn Färjeläge Utlopp skärmbassäng Figur 1 Plan över framtida utformning av Inre hamnen med nya badplatser, ny småbåtshamn, nytt dagvattenutlopp samt färjeläget för Gotlandsfärjan markerade (Oskarshamns kommun). 2 UNDERLAG Två typer av färjor trafikerar mellan Oskarshamn och Gotland: SF 1500 (M/S Visby samt M/S Gotland) och SF 700 (HSC Gotlandia samt HSC Gotlandia II). SF 700 är mindre fartyg men deras hasighet är densamma. Eftersom de större fartygen torde ha högre maskineffekt och därmed generera kraftigare propellerströmmar, så har endast färjorna av typ SF 1500 beaktats. Vi har också antagit att färjorna inte släpper ut förorenat vatten i hamnen utan det är endast propellerströmmarnas påverkan på vattenkvalitet och strömmar som har bedömts. Befälhavarna på M/S Visby och M/S Gotland, har lämnat följande information om drivpaketet på SF 1500: Tyréns AB 205 19 Malmö Besök: Isbergs gata 15 Tel:010 452 20 00 www.tyrens.se Säte: Stockholm Org.nr: 556194-7986 2(5)
Total motoreffekt är 50400 kw fördelat på fyra maskiner och två propellrar. Vid normal manövrering används ca 5000-6000 kw per propeller men kan öka betydligt vid stark sidvind. Två stycken KaMeWa-propellrar roterande inåt med diameter 5,2 m. Två bogpropellrar med maximal motoreffekt 1700 kw och diameter 2,4 m. 3 RESULTAT Bakom en propeller skapas en mer eller mindre cirkulär s.k. jetstråle med hög strömhastighet i mitten som sedan avtar snabbt ut från centralaxeln. Nedströms ökar strålens utbredning (radie) medan hastigheterna minskar. Baserat på formler hämtade ur litteraturen 1 har strålens utveckling beräknats för en akterpropeller och en bogpropeller. Observera att formlerna inte tar hänsyn till interaktion med botten eller kajer utan förutsätter en djup, stor vattenmassa. För akterpropellern har motoreffekten 6000 kw använts och för bogpropellern har 1700 kw använts. I Figur 2 presenteras hur maximala strömhastigheten i strålens centrum förändras med avståndet nedströms för akterpropellern. Motsvarande för bogpropellern visas i Figur 3. Figur 2 Maximala strömhastigheten i mitten av propellerstrålen som funktion av avståndet från akterpropellern. Figur 3 Maximala strömhastigheten i mitten av propellerstrålen som funktion av avståndet från bogpropellern. 1 Jet scour. G. Hoffmans och H. Verheij, Maritime Engineering, volym 164, utgåva 4, december 2011, s. 185-193. 3(5)
Beräkningarna visar att det är akterpropellrarna som ger upphov till högst strömhastigheter och vi kommer därför hädanefter endast beakta eventuell påverkan från dessa. Avståndet från färjans akter då den ligger vid färjeläget till den närmaste flytbryggan som planeras som del av den nya småbåtshamnen är ca 80 m. Till Badholmen är avståndet ca 190 m. Enligt beräkningarna är maximala strömhastigheten drygt 1,2 m/s 80 m bakom akterpropellrarna, d.v.s. till småbåtshamnens ostligaste punkt. Jämfört med de naturliga strömhastigheterna i området är detta en hög hastighet. Hur bred är då strålen när den når småbåtshamnens ostligaste brygga? Figur 4 visar den beräknade hastighetsprofilen genom strålen 80 m nedströms från akterpropellern. Hastigheter under 0,1 m/s kan vara svåra att urskilja. Därmed är en rimlig uppskattning av strålens bredd ca 60 m vid småbåtshamnens ostligaste brygga. Detta motsvarar längden på bryggan och är alltså inte försumbart. Figur 4 Strömhastighetens fördelning tvärs igenom propellerstrålen 80 m nedströms propellern. Enligt formlerna är maximala strömhastigheten i strålens centrum ca 0,5 m/s när strålen når Badholmen, men sannolikt har hastigheten sjunkit mycket mer än så på grund av bottenfriktion. Ovanstående beräkningar tar som sagt inte hänsyn till effekten av ett begränsat bottendjup. Akterpropellrarna sitter så pass djupt att strålarna kommer nå botten strax akter om färjan. Friktion mot botten kommer sannolikt öka hur fort hastigheterna avtar bort från propellrarna, men samtidigt kan vattenflödet tvingas genom ett grundare område vilket kan resultera i en större horisontell utsträckning än för en perfekt cirkulär stråle. Kort sagt, ovanstående beräkningar överskattar sannolikt hastigheterna och därmed längden på påverkansområdet, men underskattar möjligen bredden på samma område. 4 SLUTSATSER Färjorna har kraftiga motorer och stora propellrar och det är inte omöjligt att det uppstår märkbara propellerströmmar i de yttre delarna av den nya småbåtshamnen. Däremot finns det ett antal faktorer som kan påverka, framför allt hur propellerstrålarna interagerar med botten, exakt när vid tilläggning motoreffekten ökas, hur länge man håller ett högt varvtal, osv. Dessa faktorer kan medföra att man inte alls märker av några förhöjda strömhastigheter när färjorna lägger till, åtminstone inte under någon längre tid, men risken kan inte försummas utifrån de beräkningar som presenterats här. Det borde vara relativt lätt att visuellt uppskatta denna effekt genom att t.ex. lägga ut djupt flytande bojar och observera hur fort de rör sig när en färja backar in till färjeläget. När det gäller vattenkvalitén så kan propellerströmmarna ge upphov till en vattentransport in mot småbåtshamnen och badplatserna. Som nämnt ovan är dock denna effekt temporär. En möjlig risk är att detta sker i samband med dagvattenutsläpp från de två utlopp som är planerade att ledas in i en skärmbassäng och sedan släppas ut i ett gemensamt utlopp placerat där den ostligaste bryggan ansluter till kajen (Figur 1) 2. Propellerströmmarna skulle i så fall öka 2 Se även Modellering av vattenkvalitet i Inre hamnen. Tyréns AB, uppdragsnr. 272885, 2017-01-11. 4(5)
transporten av dagvattnet, med tillhörande bakteriehalter, in mot Badholmen och badplatserna. Detta skulle i sin tur kunna försämra badvattenkvalitén innanför Badholmen. Hur stor denna effekt kan tänkas vara kräver en fördjupad studie, men man bör ta i beaktande att dagvattenutsläpp sker i samband med regn då badande oftast håller sig hemma. Vad propellerströmmarna definitivt gör är att de eroderar och virvlar upp bottensediment. Detta kan ge upphov till att en sedimentplym sträcker sig in mot Badholmen. Om detta sker i verkligheten borde också gå att utvärdera genom ett platsbesök i samband med att en färja lägger till. Förhöjda halter suspenderat material torde inte utgöra någon fara för badande men grumligt vatten kan upplevas som mindre attraktivt. Det framstår som osannolikt att badande skulle uppleva någon direkt påverkan i form av kraftigare strömmar vid de nya badplatserna innanför Badholmen och den nya småbåtshamnen, då propellerströmmarnas hastighet är låg på detta avstånd från fartyget. Slutsatserna kan sammanfattas som följer: Färjorna kan ge upphov till relativt kraftiga propellerströmmar i de östra delarna av den nya småbåtshamnen (ca 1 m/s), men om de verkligen gör det beror på ett antal faktorer som inte kunnat beaktas här. Det är osannolikt att de nya badplatserna påverkas direkt av propellerströmmarna. Om tillfälliga strömmar på ca 1 m/s kan innebära ett problem för småbåtshamnen med tanke på förtöjningslaster bör propellerströmmarna mätas för att undersöka om det är ett reellt problem. Propellerströmmarna ger sannolikt upphov till en tillfällig transport av vatten in mot den nya småbåtshamnen och de nya badplatserna. Denna transport kan medföra högre bakteriehalter vid badplatserna, särskilt om en färja lägger till samtidigt som det sker ett utsläpp av dagvatten i området. Effekten är dock temporär och dagvattenutsläpp sker endast i samband med regn. Propellerströmmarna virvlar sannolikt upp bottensediment vilket kan ge upphov till en plym av grumligt vatten in mot badplatserna, men detta utgör inte något hälsoproblem. Uppdragsansvarig och handläggare Olof Liungman Kvalitetsgranskare Anna Karlsson 5(5)