Sofia Åström, Kristoffer Hallberg
RAPPORT NR 2011-17
Modellering av sedimentspridning vid Gävle
Pärmbild.
Bilden tillhör beställaren.
RAPPORT NR 20112011-17
Författare:
Uppdragsgivare:
Sofia Åström
Gävle Hamn AB
Kristoffer Hallberg
Granskningsdatum:
Granskare:
Dnr:
Version:
2011-03-16
Anna Edman
2010/2035/204
1.2
2011-03-24
Kjell Wickström
Modellering av sedimentspridning vid Gävle
Uppdragstagare
Projektansvarig
SMHI
601 76 Norrköping
Kjell Wickström
011-495 8311
[email protected]
Uppdragsgivare
Kontaktperson
Gävle Hamn AB
805 95 Gävle
Anders Henriksson
0733-507 404
[email protected]
Distribution
Sjöfartsverket, Anders Henriksson
Gävle Hamn, Jonas Rahm
Gävle Hamn, Linda Astner
Klassificering
( ) Allmän (x) Affärssekretess
Nyckelord
Gävle hamn, muddring, spill, spridning, modellering, Delft3D
Övrigt
Denna sida är avsiktligt blank
Innehållsförteckning
1
SAMMANFATTNING ............................................................................. 1
2
BAKGRUND .......................................................................................... 2
3
SYFTE ................................................................................................... 2
4
OMRÅDESBESKRIVNING .................................................................... 2
5
METODIK .............................................................................................. 3
5.1
Modellberäkningar ............................................................................... 4
5.1.1
Simulerade källor med mudderspill...................................................................... 5
5.1.2
Simulerade fall ..................................................................................................... 5
5.2
Ström- och vattenståndsmätningar .................................................... 6
5.3
Kontroll av modellen............................................................................ 7
5.3.1
Randvillkor ........................................................................................................... 7
5.3.2
Resultat ................................................................................................................ 7
5.3.3
Vad betyder resultaten av den genomförda kontrollen? .................................... 10
6
RESULTAT .......................................................................................... 11
6.1
Fall 1.................................................................................................... 12
6.2
Fall 2.................................................................................................... 14
6.3
Fall 3.................................................................................................... 16
6.4
Fall 4.................................................................................................... 18
6.5
Stark vind............................................................................................ 19
7
DISKUSSION....................................................................................... 19
8
SLUTSATSER ..................................................................................... 20
9
REFERENSER..................................................................................... 20
10
BILAGA 1 ............................................................................................ 20
11
BILAGA 2 ............................................................................................ 25
12
BILAGA 3 ............................................................................................ 28
Denna sida är avsiktligt blank
1
Sammanfattning
Gävle Hamn AB planerar att muddra inseglingsrännan till Gävle hamn och tippa det muddrade
materialet längre ut i Gävlebukten. SMHI har fått i uppdrag att sätta upp en tredimensionell
hydrodynamisk strömningsmodell över området och beräkna spridningen och utspädningen av det
suspenderade materialet.
Syftet med utredningen är att visa vilka områden som kan bli påverkade av suspenderade
muddermassor samt utspädningsgraden på olika avstånd från muddringsplatsen.
Fyra typfall m.a.p. ström, vind och skiktning har simulerats.
Följande slutsatser kan dras:
•
Spridningsbilden skiljer sig som väntat beroende på omgivande förhållanden m.a.p. skiktning,
ström och vind.
•
De oskiktade fallen har likartad spridningsbild i hela vattenmassan, från ytan till botten,
medan skiktade förhållanden gör att spridningsbilden kan se olika ut vid ytan och vid botten.
•
Resultaten ger god uppfattning om maximal spridningslängd i de olika fallen. Högre
koncentrationer (lägre utspridningsgrad) än vad resultaten i avsnitt 6 visar kommer sannolikt
inte att uppkomma.
•
Resultaten visar att påverkan vid Engesberg som sämst innebär att mudderspillet har spätts ut
mindre än 5 gånger då det når land vid Engesberg.
•
Resultaten visar att påverkan i grundområdet mellan Limön och Orarna som sämst innebär att
mudderspillet har spätts ut 11-15 gånger då det når grundområdet.
•
Resultaten visar att påverkan i Inre fjärden som sämst innebär att mudderspillet har spätts ut
31-40 gånger då det når Inre fjärden.
•
Resultaten visar att påverkan vid tipplatsen som sämst innebär att mudderspillet har spätts ut
6-10 gånger på avståndet 4 km från tipplatsen. Utspädningen är som sämst i centrum av den
smala plymen med mudderspill och ökar snabbt mot kanterna.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
1
2
Bakgrund
Gävle Hamn AB planerar att muddra inseglingsrännan till Gävle hamn och förbereder tillsammans
med Sjöfartsverket en ansökan till Miljödomstolen om bland annat tillstånd för muddring och
tippning. Muddermassorna kommer till stor del bestå av bland annat leror och gyttja. Det är viktigt att
få klargjort spridningen av de muddermassor som under muddringen suspenderar i vattenmassan.
SMHI har därför fått i uppdrag att sätta upp en tredimensionell hydrodynamisk strömningsmodell över
området och beräkna spridning och utspädning av det suspenderade materialet. Som komplement till
modellen har även ström- och vattenståndsmätningar utförts.
3
Syfte
Syftet med utredningen är att visa vilka områden som kan bli påverkade av suspenderade
muddermassor samt utspädningsgrad på olika avstånd från muddrings- och tippningsplatsen, under
förutsättning att inga skyddsåtgärder vidtas. Avsikten är att visa maximala spridningslängden under
naturliga/vanliga förhållanden i området.
4
Områdesbeskrivning
Gävle ligger längst in i Gävlebukten i Bottenhavet. Allra närmast land rinner Gavleån ut i Inre fjärden
som sedan övergår i Yttre fjärden. Här finns en liten skärgård med små öar som bildar sund och
grundområden. Djupen varierar och är störst nordost om Limön samt söder och öster om Lövgrund, se
Figur 1.
Vattentransporten i området drivs dels av vinden, men också av tryck(vattenstånds)-skillnader som
skapas av kustparallella strömmar i Bottenhavet och som kan inverka något även inne i
skärgårdsområden. Ett tredje cirkulationsmönster skapas av täthetsskillnader mellan skärgårdsområdet
och havet som ger inström av tyngre saltare vatten under utströmmande lättare ytvatten, s.k. estuarin
cirkulation.
Bottenhavet har en medelsalthalt i ytan på 5-6 psu. Saltsprångskiktet brukar ligga på 50-60 m djup,
och salthalten i de djupare lagren är 6-7 psu. Yttemperaturen varierar under året mellan 0oC om
vintern till 15 oC om sommaren. I samband med uppvärmningen under sommarhalvåret bildas en
temperaturskiktning på 15-20 m djup ovanpå kallare vatten i massorna under (Ref 1).
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
2
Figur 1. Översiktskarta över Gävlebukten med omgivande land och vattenområden.
Muddringsområdet i Yttre fjärden och tippningsområdet väster om Lövgrund har markerats
med ett svart kryss. Djupuppgifterna i figuren är hämtad från Sjöfartsverkets digitala
sjökort nr 534 och nr 5341. Även kompletterande digitaliserade djupuppgifter från
beställaren har lagts in i modellen.
5
Metodik
I samband med muddringsarbeten sker spridning av partiklar med de strömmar som förekommer i
muddringsområdet. Allra längst kan partiklarna nå om det muddrade materialet är mycket finkornigt
och går i suspension i vattnet, d.v.s. när sjunkhastigheten hos partiklarna är mycket liten.
Muddermassorna kommer att bestå av bland annat lera och gyttja vars partiklar är mycket små. I
modellen beräknas därför spridningen av ett ämne som går helt i suspension. Resultatet av
beräkningarna visar därmed maximal spridningslängd.
Denna utredning innehåller två huvudsakliga moment:
•
Modellberäkningar av utspädning och spridning av mudderspill vid ett muddringsområde och
ett tippningsområde (se Figur 1).
•
Strömmätningar vilka används för att validera modellen. Vattenståndsmätningar som används
för att validera modellens randvillkor, data från SMHI:s operativa havscirkulationsmodell
HIROMB (High Resolution Operational Model for the Baltic Sea). Data från HIROMB
används sedan för att driva beräkningsmodellen som beräknar utspädning och spridning av
mudderspill.
Tippområdet har idag ett vattendjup av ca 37-38 m. För att undersöka huruvida det finns någon risk
för erosion av de muddermassor man tippar har djupet i modellen minskats med 3 m i tippområdet.
Modellberäkningarna ger då den bottenhastighet och bottenskjuvspänning (den kraft per ytenhet som
botten utsätts för av det strömmande vattnet) som man får efter att man har tippat muddermassor i
området.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
3
5.1
Modellberäkningar
För att simulera utspädning och spridning av mudderspill har en tredimensionell hydrodynamisk
strömningsmodell (Ref. 2) satts upp över området, se Figur 2.
Figur 2. Modellområdets utsträckning samt placering av ströminstrument (röd prick). De gröna
strecken markerar var snitt med strömmätningar har gjorts.
Modellen arbetar i ett beräkningsnät som görs detaljerat i områden som bedöms vara mycket
intressanta och glesas ut i mindre viktiga partier. För varje cell i beräkningsnätet simuleras
strömstyrka och riktning, turbulens och utspädningen av sedimentspillet från muddrings och
tippområdet. Djupen i modellen är hämtade från Sjöfartsverkets sjökort nr 534 och 5341.
Beräkningsmodellen drivs av ström på den norra randen och vattenstånd på den östra randen, samt av
vinden över området. Strömmar och vattenstånd är hämtade från SMHI:s operativa
havscirkulationsmodell HIROMB. HIROMB har upplösningen 3 nautisk mil och körs dagligen för
hela Östersjöområdet. HIROMB har validerats i Hanöbukten och för Finngrunden med god
överensstämmelse för medelströmmar. Extremströmmar har däremot visat sig bli något överskattade.
För att säkerställa resultaten jämförs vattenståndsdata från HIROMB med vattenståndsmätningar vid
Norrsundet, som ligger strax norr om Iggön, och Fågelsundet, se Figur 2.
I beräkningsmodellen finns ett tillflöde från Gavleån längst in i Inre fjärden. Flödet är satt till 20 m3/s
vilket är medelflödet för Gavleån. Testeboån som också mynnar i Inre fjärden har ett mycket litet
medelflöde och bedöms därför inte ha någon påverkan på spridning och utspädning av mudderspill.
Öster om Gårdskär mynnar Dalälven. Beräkningar som gjorts med och utan tillflödet från Dalälven
visar att flödet från älven endast påverkar strömningen i området från älvens mynning till ca 4 km
norrut från mynning. Tippområdet ligger ca 11 km norr om älvens mynning. Inte heller spridning eller
utspädning av mudderspill från mudder- och tippområdet påverkas av flödet. Dalälven har därför
uteslutits ur beräkningarna.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
4
5.1.1
Simulerade källor med mudderspill
Vid en planerad muddrings respektive tippningsplats ansätts i modellen en källa av suspenderat
material vid ytan (de översta 2 m i modellen) och en källa vid botten (de nedersta 2 m i modellen).
Man kan sedan följa spridning och utspädning av mudderspill dels från ytan och dels från botten, från
både muddrings- och tippningsplatsen. Med utspädning avses antal gånger som mudderspillet har
spätts ut, definition:
Utspädningen = 1/koncentrationen
Simuleringar har gjorts för kontinuerligt utsläpp från en muddringsplats vid inseglingsrännan till
Gävle hamn och en tippningsplats väster om Lövgrund under en total tid av 4 dygn. Jämförelse med
uppmätta vinddata från SMHI:s mätstationer vid Eggegrund och Gävle visar att konstanta
omgivningsförhållanden (konstant vindriktning och vindstyrka) håller i sig maximalt ca 4 dygn i
sträck. Resultaten som presenteras senare i rapporten visar därmed spridningen av muddermassor efter
4 dygns kontinuerligt spill.
5.1.2
Simulerade fall
Avsikten med simuleringarna är att genom ett antal typfall beskriva spridningsvägar och
utspädningsgrad under naturliga förhållanden. Vid val av typfall har vi utgått från ett antal
karaktäristiska situationer m.a.p. ström, vattenstånd, vind och skiktning i recipienten. Perioder med
dessa typiska situationer har identifierats ur datamaterialet från HIROMB. Därefter har information
om rådande vindar vid det aktuella tillfället inhämtats från SMHI:s mätstationer vid Eggegrund och
Gävle. Vindhastighet och vindriktning från mätstationen vid Gävle har ansatts från Inre fjärden och ut
till Limön. Från Limön och ut till modellens östra rand har vindhastighet och vindriktning från
Eggegrund använts. Flödet från Gavleån har i alla beräkningar satt till 20 m3/s, vilket är medelflödet
från ån. För varje fall har utsläpp vid ytan respektive botten simulerats. Samtliga fyra simulerade fall
redovisas i Tabell 1.
Tabell 1. Randvillkor till de fyra typfallen som har simulerats.
Ström
(norra randen)
Vattenstånd
(östra randen)
Vind
Skiktning
Fall 1
Medel sydgående
Högt
Medel västsydväst
Oskiktat
Fall 2
Stark sydgående
bottenström
Medel
Medel syd-sydost
Skiktat
Fall 3
Medel sydgående
Något lägre än
medel
Svag ost-nordost
Skiktat
Fall 4
Medel sydgående
Medel
Medel
sjöbris/landbris
Skiktat
I Fall 2 är bottenströmmen stark, ca 0.1 m/s, de övriga fallen har medel strömstyrka i hela
vattenkolumnen, 0.1-0.05 m/s i ytan och 0.05-0.03 m/s vid botten. Vattenståndet är högt i Fall 1, ca
0.4 m i höjdsystemet RH2000, och i Fall 2-4 runt medel, ca 0.1 m i RH2000, eller något lägre. Fall 1
är oskiktat vilket innebär att hela vattenmassan från ytan till botten har samma temperatur och salthalt
(temperaturen 5oC och salthalten 5 psu). Fall 2-4 är skiktade med avseende på temperaturen. Ytvattnet
har temperaturen 15oC och under språngskiktet på 15 m djup är temperaturen 5oC. Salthalten är 5 psu
i hela vattenkolumnen.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
5
I Tabell 2 och Tabell 3 visas frekvenser av uppmätta vindar i olika intervall på SMHI:s väderstation
vid Gävle och Eggegrund, 1995-2010. De vanligaste förekommande vindriktningarna är sydvästlig
och västlig vind, därefter nordlig och nordvästlig. Vanligaste vindstyrkan är svaga, 0-5 m/s, vid Gävle
och medel, 5-9.9 m/s, vid Eggegrund. Starka vindar över 15 m/s är ovanliga. I Fall 4 växlar vinden
mellan sjöbris och landbris och detta fall är därför inte stabilt som de tre andra simulerade fallen.
Tabell 2. Frekvens (%) av uppmätta vindar vid Gävle, 1995-2010. Växlande vindar redovisas under
riktning 0/LUGNT.
Vindhastighet (m/s)
Vindriktning
0-4.9
5-9.9
10-14.9
Frekvens (%):
LUGNT
12.58
0.01
N
9.99
3.27
0.05
13.31
NE
6.57
1.53
0.02
8.12
E
6.36
0.61
6.97
SE
5.69
0.11
5.79
S
12.20
2.11
0
14.31
SW
16.94
4.34
0.02
21.30
W
6.34
1.20
0.02
7.56
NW
7.78
2.18
0.07
10.03
Frekvens (%):
84.46
15.36
0.18
100
12.59
Tabell 3. Frekvens (%) av uppmätta vindar vid Eggegrund, 1995-2010. Växlande vindar redovisas
under riktning 0/LUGNT.
Vindhastighet (m/s)
Vindriktning
0-4.9
5-9.9
10-14.9
LUGNT
1.41
0.04
0.02
N
3.24
6.23
2.55
0.43
0.03
12.47
NE
2.62
3.81
1.70
0.29
0.02
8.44
E
3.26
4.47
0.88
0.05
8.67
SE
4.15
5.65
0.73
0.03
10.56
S
5.82
6.21
0.45
0
12.49
SW
8.08
12.97
1.34
0.01
22.40
W
4.75
5.95
0.49
0.01
11.21
NW
3.00
6.54
2.41
0.33
0.01
12.29
Frekvens (%):
36.34
51.86
10.58
1.16
0.06
100
5.2
15-19.9
20-24.9
Frekvens (%):
1.48
Ström- och vattenståndsmätningar
Ett ströminstrument av typen ADCP har placerats ut vid tippområdet, se Figur 2. Instrumentet mäter
strömhastighet och riktning på flera nivåer i vattenmassan från 10 m över botten och neråt. Vid två
tillfällen har strömhastighet och riktning också mätts i tre stycken tvärsnitt i modellområdet, se Figur
2. Vid varje mättillfälle gjordes ett antal mätningar i varje tvärsnitt.
Två stycken mätare som registrerar vattenståndet placerades i området, en vid Fågelsundet och en vid
Norrsundet.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
6
5.3
Kontroll av modellen
När en numerisk beräkningsmodell skall användas för ett visst område bör alltid en kontroll av
funktionen göras mot uppmätta data. I det här fallet har beräkningar och mätningar från ett av
tillfällena med strömmätningar i de tre tvärsnitten utnyttjats för en jämförande analys.
5.3.1
Randvillkor
Ur data från HIROMB har strömstyrka och riktning vid det aktuella tillfället ansatts på den norra
randen och vattenstånd på den östra randen. Vattenståndsdata från HIROMB har jämförts med
uppmätt vattenstånd vid Fågelsundet och Norrsundet. Jämförelsen visar på god överensstämmelse
mellan modellerade och uppmätta vattenstånd. Strömmen på norra randen är riktad söder ut på hela
randen och hastigheten varierar med djupet och i tiden. Vattenståndet är detsamma på hela östra
randen och varierar i tiden mellan 0.20-0.28 m i höjdsystemet RH2000.
Vindmätningar från Gävle och Eggegrund vid samma tillfälle visar att den rådande vinden varierar
mellan sydostlig och nord-nordostlig och har hastigheten 1-10 m/s. Vattnet i området är oskiktat med
avseende på både salthalt och temperatur. Tillflödet från Gavleån är 20 m3/s, vilket är medelflödet
från ån.
5.3.2
Resultat
Vid analysen har beräkningsmodellen körts tidsberoende med start från ett nolläge och beräkningarna
har pågått så länge att förhållandena blir så gott som stabilt stationära inne i modellen. Kontroll av
modellen har gjorts mot strömmätaren vid tippområdet samt mot de tre tvärsnitten, se Figur 2. Vid
strömmätaren har förhållandena vid botten studerats och för de tre tvärsnitten har ett medelvärde över
hela djupet studerats.
Både i Yttre fjärden, där muddringsområdet ligger, och vid tippområdet förekommer virvlar, en del av
dem relativt stora. Det exakt läget av en sådan virvel är inte trivialt att beräkna. Dessutom är alla
virvlar inte helt stationära utan vandrar fram och tillbaka något i området, vilket också bekräftas av att
mätningarna av bottenströmmen vid tippningsplatsen inte är helt stabila. Detta gör det svårt att göra
en direkt jämförelse av uppmätt och beräknad ström i tvärsnitten eftersom framförallt strömriktningen
kan variera mycket inom ett litet område. För att kunna göra en rimlig jämförelse mellan beräknad och
uppmätt ström har beräknad ström i ett område runt tvärsnittet jämförts med uppmätt ström i
tvärsnittet.
Strömmätaren vid tippningsplatsen mäter strömmar på flera djup från 10 m över botten och ner till
botten. Jämförelse mellan beräknade och uppmätta strömmar på flera nivåer i vattenmassan visar på
bra överensstämmelse. Beräknande strömhastigheter ligger i samtliga fall inom intervallet för högsta
och lägsta uppmätta strömhastighet för det valda tillfället. Beräknad och uppmätt strömhastighet på
djupet ca 1 m ovanför botten visas i Figur 3. En sammanfattning av jämförelsen visar att de
beräknande strömriktningarna och strömhastigheterna vid tippningsplatsen, 10 m ovanför botten och
neråt, är rimliga.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
7
Figur 3. Beräknad (röd) och uppmätt (svart) strömhastighet ca 1 m ovanför botten vid tippområdet
under cirka ett dygn.
En jämförelse mellan uppmätt och beräknad ström har gjorts i de tre tvärsnitten, se Figur 2.
Jämförelse är gjord för hastighet som medelvärdesbildats över djupet. Som nämnts tidigare är det
svårt att göra en direkt jämförelse av uppmätt och beräknad ström i tvärsnitten eftersom framförallt
strömriktningen kan varierar mycket inom ett litet område p.g.a. virvlar. Därför har uppmätt ström i
tvärsnittet jämförts med beräknad ström i ett område runt tvärsnittet. Intervallet mellan högsta och
lägsta beräknad respektive uppmätt strömhastighet har jämförts.
•
I det östra tvärsnittet ligger den uppmätta strömhastigheten i intervallet 0.02-0.06 m/s.
Strömhastigheten från beräkningsmodellen ligger i intervallet 0.01-0.05 m/s inom ett område
runt tvärsnittet.
•
I det norra tvärsnittet ligger den uppmätta strömhastigheten i intervallet 0.02-0.1 m/s, se Figur
4. Strömhastigheten från beräkningsmodellen ligger i intervallet 0.02-0.15 m/s inom ett
område runt tvärsnittet, se Figur 5.
•
I det västra tvärsnittet ligger den uppmätta strömhastigheten i intervallet 0.01-0.09 m/s.
Strömhastigheten från beräkningsmodellen ligger i intervallet 0.01-0.06 m/s inom ett område
runt tvärsnittet.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
8
Figur 4. Uppmätta strömmar (djupmedelvärdesbildade) i det norra tvärsnittet för ett av
mättillfällena. Skalpilen på vänster sida i figuren visar strömhastigheten 0.2 m/s. Längden
på denna ska jämföras med de blåa strecken i figuren för att få strömhastigheten i
tvärsnittet som varierar mellan 0.02-0.1 m/s. Av streckens riktning ser man att strömmen är
nordgående i princip hela tvärsnittet.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
9
Figur 5. Beräknad (djupmedelvärdesbildad) strömhastighet vid det norra tvärsnittet vid samma
tillfälle som tvärsnittet i Figur 4 är uppmätt. Liksom i mätningarna är strömmen
nordgående, hastigheten varierar mellan 0.01-0.15 m/s
Sammanfattningsvis visar jämförelsen av beräknad och uppmätt ström i de tre tvärsnitten att de
beräknade strömriktningarna i huvudsak är riktiga i samtliga sund. De beräknade hastigheterna är i
samma storleksordning. Dock är de beräknade strömhastigheterna något högre än de uppmätta i det
norra tvärsnittet och något lägre i de östra och södra tvärsnitten.
5.3.3
Vad betyder resultaten av den genomförda kontrollen?
I de fall där beräkningsmodellen ger något för låga beräknade hastigheter kan detta väntas orsaka dels
en svagare turbulens (blandningsintensitet) än i verkligheten dels en kortare spridningslängd. Denna
avvikelse bör leda till att utspädningen i verkligheten är något bättre samt att spridningen av
mudderspillet kan nå en något längre sträcka i verkligheten. Att sträckan som mudderspillet når i
beräkningarna kan underskattas något kompenseras dock till stor del av den långa simuleringstiden på
fyra dygn.
I de fall där beräkningsmodellen ger något för höga beräknade hastigheter kan dettas väntas orsaka
dels en starkare turbulens än i verkligheten, dels en längre spridningslängd. Denna avvikelse bör leda
till att utspädningen i verkligheten kan vara något lägre samt att spridningen av mudderspillet inte når
lika långt i verkligheten.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
10
Sammanfattningsvis kan man säga att de beräknade hastigheterna i en del fall kan vara något högre än
i verkligheten och i en del fall något lägre. Dock har de beräknande och uppmätta hastigheterna
samma storleksordning och riktning, och resultaten från beräkningsmodellen bedöms uppfylla de
precisionskrav som man kan förvänta sig vid simuleringar med numeriskamodeller.
6
Resultat
Resultaten av simuleringarna av mudderspill vid Gävle presenteras för vart och ett typfall (enligt
avsnitt 5.1.2), dels med bilder som visar spridningen i ytan och vid botten, dels med kommentarer till
bilderna. Resultaten visas som utspädningsgrad d.v.s. antal gånger som mudderspillet har spätts ut,
efter fyra dygns kontinuerligt spill och under stabila omgivande förhållande m.a.p. skiktning, ström
och vind och med skiftande sjöbris/landbris i Fall 4.
I detta avsnitt presenteras resultaten för spridning i ytan av mudderspill från ytan och spridning vid
botten av mudderspill från botten. Bilder som visar spridning i ytan av mudderspill från botten och
spridning vid botten av mudderspill från ytan finns under Bilaga 1. I Bilaga 2 finns en tabell som
anger utspädningen av mudderspill vid ytan och botten i ett antal punkter i Yttre fjärden för Fall 1 och
Fall 3. I Bilaga 3 finns figurer som visar utspädningen av mudderspill från muddringsområdet för Fall
1 och Fall 3. En linje markerar i varje figur 3 gångers utspädning av mudderspillet. I de fall där
utspädningen är högre är den lägsta utspädningen som förekommer i bilden markerad med en linje.
När man tittar på resultaten är det viktigt att ha i minnet att den totala koncentrationen av mudderspill
i t.ex. ytan är summan av det mudderspill som tillförs från ytan och det mudderspill som tillförs från
botten. Det går inte att addera antalet gånger som mudderspill från ytan spätts i en viss punkt med
antalet gånger som mudderspill från botten spätts i samma punkt. Detta eftersom strömmar och
turbulens varierar från tillfälle till tillfälle, därmed kan initialutspädningen vara olika vid ytan och
botten. Istället får man utifrån en initialkoncentration av mudderspill (som man känner till eller tar
som typexempel) beräkna koncentrationen av mudderspill i ytan som tillförts från ytan och
koncentrationen av mudderspill som tillförts från botten.
Ett räkneexempel illustrerar hur man ska tänka:
Säg att figuren som visar spridning vid ytan av mudderspill från ytan i Fall X visar att mudderspillet i
ett område spätts ut 5 gånger. Figuren som visar spridning vid ytan av mudderspill från botten visar i
Fall X att mudderspillet spätts ut 20 gånger i samma område. Om initialkoncentrationen av
mudderspill är säg 300 mg/l vid källan (både ytan och botten) så gäller följande:
•
Koncentrationen av mudderspill i ytan är 300/5 mg/l = 60 mg/l av mudderspill som tillförts
från ytan
•
Koncentrationen av mudder spill i ytan är 300/20 mg/l = 15 mg/l av mudderspill som tillförts
från botten
•
Den totala koncentrationen av mudderspill i ytan är 60 mg/l + 15 mg/l = 75 mg/l
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
11
6.1
Fall 1
Resultaten för Fall 1 (högt vattenstånd på östra randen, medel sydlig ström på norra randen, medel
väst-sydvästlig vind, oskiktad vattenmassa) visas i Figur 6 - Figur 7.
Figur 6. Spridning i ytan av mudderspill från ytan vid Fall 1 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Figur 7. Spridning vid botten av mudderspill från botten vid Fall 1 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
12
Som vi ser i Figur 6 - Figur 7 ser spridningsbilden likartad ut i hela vattenmassan, från ytan till botten
till följd av att oskiktade förhållanden råder. Mudderspill från både ytan och botten sprids i hela
vattenkolumnen.
•
Mudderspill från muddringsområdet sprids i hela Yttre fjärden och in mot Inre fjärden.
Sämst utspädning i ytan fås i ett smalt stråk söder om mudderplatsen, utspädningen är här
mindre än 5 gånger. I ett större område runt mudderplatsen är utspädningen av mudderspill 610 gånger. Utspädningen ökar med avståndet från mudderplatsen och i Inre fjärden är
utspädningen i ytan 40-50 gånger. I sundet mellan Limön och Orarna är utspädningen som
sämst 16-20 gångers utspädning.
•
Vid tippområdet rör sig en virvel och mudderspillet följer dess rörelsemönster. Närmast
tippområdet går ett stråk söderut med mudderspill som spätts 11-15 gånger på avståndet 4 km
från tippområdet.
•
Strömhastigheterna vid botten vid tippområdet är 0.01-0.06 m/s. Den högsta
bottenskjuvspänningen i tippområdet är ca 0.004 N/m2. Enligt tidigare sammanställningar från
SMHI bör en sådan bottenskjuvspänning inte innebära någon risk för erosion av
bottensediment (Ref. 3). Detta förutsatt att man håller sig i den djuphåla i området mellan
Limön och Lövgrund som utsetts till tippområde.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
13
6.2
Fall 2
Resultaten för Fall 2 (medel vattenstånd på östra randen, stark bottenström på norra randen, medel
syd-sydostlig vind, skiktad vattenmassa) visas i Figur 8 - Figur 9.
Figur 8. Spridning i ytan av mudderspill fån ytan vid Fall 2 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Figur 9. Spridning vid botten av mudderspill från botten vid Fall 2 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
14
Figur 8 - Figur 9 ovan visar att spridningsbilden ser olika ut i ytan och botten p.g.a. att skiktade
förhållanden råder. I ytan är spridningen av mudderspill från mudderområdet begränsad till de norra
delarna av Yttre fjärden medan det vid botten sprids i större delen fjärden.
•
Vid mudderområdet sprids mudderspill från ytan på ett område om 2 x 3 km runt
mudderområdet. Sämst utspädning i ytan fås nordost om muddringsplatsen, i ett smalt område
(ca 300 m brett) är utspädningen mindre än 5 gånger, inne vid Engesberg är utspädningen 1115 gånger. I områdets ytterkanter har mudderspillet spätts 41-50 gånger. Mudderspill från
botten sprids i huvudsak åt sydväst. I ett område om 800 x 800 m runt mudderplatsen har
mudderspillet spätts ut mindre än 5 gånger. I större delen av Yttre fjärden är utspädningen vid
botten mindre än 25 gånger.
•
Vid tippområdet sprids mudderspill i ytan med strömmen ner mot modellens södra rand.
Utspädningen ökar med avståndet från tippområdet och på avståndet 4 km har mudderspillet
spätts ut 41-50 gånger. Vid botten sker spridningen av mudderspill huvudsakligen
nordväst/väst om tippområdet in mot Utvalsnäs. Utspädningen av mudderspill vid botten ökar
in mot Utvalsnäs, ca 500 m från land har mudderspillet spätts ut mer än 200 gånger.
•
Strömhastigheterna vid botten vid tippområdet är 0.01-0.07 m/s. Den högsta
bottenskjuvspänningen i tippområdet är ca 0.004 N/m2. Enligt tidigare sammanställningar från
SMHI bör en sådan bottenskjuvspänning inte innebära någon risk för erosion av
bottensediment (Hydrodynamiska utredningar i Slussen projektet, Ref. 3). Detta förutsatt att
man håller sig i den djuphåla i området mellan Limön och Lövgrund som utsetts till
tippområde.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
15
6.3
Fall 3
Resultaten för Fall 3 (vattenståndet på östra randen något lägre än medel, medel sydlig ström på norra
randen, svag ost-nordostlig vind, skiktad vattenmassa) visas i Figur 10 - Figur 11.
Figur 10. Spridning i ytan av mudderspill från ytan vid Fall 3 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns simulering med
kontinuerligt spill.
Figur 11. Spridning vid botten av mudderspill från botten vid Fall 3 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
16
Liksom i Fall 2 visar Figur 10 - Figur 11 att spridningsbilden ser olika ut i ytan och vid botten till
följd av att skiktade förhållanden råder. Från mudderområdet sprids mudderspill i ytan in mot
fastlandet, medan mudderspill från botten sprids i större delen av Yttre fjärden.
•
Från mudderområdet sträcker sig i ytan en plym med mudderspill in mot Engesberg. Då
plymen når land har mudderspillet spätts mindre än 5 gånger. Plymen följer kusten norr och
söderut samtidigt som utspädningen i den ökar. Plymen med mudderspill har spätts mer än
200 gånger i Inre fjärden och 21-25 gånger norr om udden vid Engesberg. Mudderspill från
botten sprids i huvudsak åt sydväst. I ett område om 900 x 1500 m närmast mudderplatsen är
utspädningen mindre än 5 gånger. Vid stora delar av botten i Yttre fjärden har mudderspillet
spätts mindre än 20 gånger. I Inre fjärden är utspädningen av mudderspill från botten 81-90
gånger.
•
Mudderspill från tippområdet sprids i ytan med strömmen ner mot modellens södra rand.
Utspädningen av mudderspill ökar med avståndet från tippområdet och 4 km från tippområdet
har mudderspillet spätts ut 6-10 gånger. Sämst utspädning är det i centrum av plymen medan
utspädningen snabbt ökar ut åt plymens kanter. Vid botten sker spridningen av mudderspill
till stor del i närheten av tippområdet. I ett område om 500 x 1500 m runt tippområdet är
utspädningen av mudderspill mindre än 5 gånger.
•
Strömhastigheterna vid botten vid tippområdet är 0.01-0.04 m/s. Den högsta
bottenskjuvspänningen i tippområdet är ca 0.0004 N/m2. Enligt tidigare sammanställningar
från SMHI bör en sådan bottenskjuvspänning inte innebära någon risk för erosion av
bottensediment (Ref. 3). Detta förutsatt att man håller sig i den djuphåla i området mellan
Limön och Lövgrund som utsetts till tippområde.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
17
6.4
Fall 4
Resultaten från Fall 4 (medel vattenstånd på östra randen, medel sydgående ström på norra randen,
medel sjöbris/landbris, skiktad vattenmassa) visas i Figur 12 - Figur 13.
Figur 12. Spridning i ytan av mudderspill från ytan vid Fall 4 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Figur 13. Spridning vid botten av mudderspill från botten vid Fall 4 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
18
I Figur 12 - Figur 13 ser man att spill från mudderområdet sprids i stora delar av Yttre fjärden, in i
Inre fjärden och i grundområdet mellan Limön och Orarna. Spridningsbilden ser olika ut vid ytan och
botten p.g.a. att skiktade förhållanden råder.
6.5
•
I ett stråk som går i ytan sydväst från mudderplatsen är utspädningen av mudderspill mindre
än 10 gånger. Utspädningen ökar med avståndet från mudderplatsen och när mudderspillet når
grundområdet norr om Orarna är utspädningen som sämst 11-15 gånger. Vid botten sprids
mudderspill från mudderområdet in mot Inre fjärden. I ett litet område (400 x 1500 m)
närmast mudderplatsen är utspädningen mindre än 5 gånger. I Inre fjärden har mudderspillet
vid botten spätts 31-40 gånger.
•
Från tippområdet sprids mudderspillet i ytan med strömmen ner modellens sydöstra rand.
Cirka 4 km söder om tipplatsen har plymen med mudderspill spätts ut 11-15 gånger. Precis
som i Fall 3 är utspädningens sämst i mitten av plymen och ökar snabbt mot plymens kanter.
Vid botten går ett stråk med mudderspill sydost ut från mudderområdet. I ett område om 1 x 3
km runt mudderplatsen är utspädningen sämre än 20 gånger.
•
Strömhastigheterna vid botten vid tippområdet är 0.01-0.05 m/s. Den högsta
bottenskjuvspänningen i tippområdet är ca 0.0005 N/m2. Enligt tidigare sammanställningar
från SMHI bör en sådan bottenskjuvspänning inte innebära någon risk för erosion av
bottensediment (Ref. 3). Detta förutsatt att man håller sig i den djuphåla i området mellan
Limön och Lövgrund som utsetts till tippområde.
Stark vind
Ett fall med stark vind har simulerats som ett test för att se vilka strömhastigheter och vilken
bottenskjuvspänning man skulle få vid tippområdet under en sådan situation. Simuleringen har utgått
från samma förhållanden när det gäller ström, vattenstånd och skiktning som Fall 1, dvs. högt
vattenstånd, medel stark ström och en oskiktad vattenmassa, men med stark nordlig vind.
Resultaten från simuleringen visar att bottenhastigheten vid tippområdet ligger mellan 0.03-0.05 m/s.
Den högsta bottenskjuvspänningen i området är ca 0.03 N/m2. Enligt tidigare sammanställningar från
SMHI bör en sådan bottenskjuvspänning inte innebära någon risk för erosion av bottensediment
(Hydrodynamiska utredningar i Slussen projektet, Ref. 3). Detta förutsatt att man håller sig i den
djuphåla i området mellan Limön och Lövgrund som utsetts till tippområde.
7
Diskussion
Modellen har drivits så att man först låter stationära förhållanden m.a.p. strömsituationen ställa in sig
(förutom i Fall 4 då man har växlande land och sjöbris). Därefter låter man dessa konstanta
drivningsförhållanden råda under fyra dygn då sedimentspill tillsätts och sprids kontinuerligt från
mudderplatsen. Vindmätningar från Eggegrund och Gävle visar som nämnts ovan att konstant
vindhastighet och riktning kan hålla i sig i perioder om upp till fyra dygn. Dock visar de
strömmätningar som genomförts i samband med detta projekt och strömdata från HIROMB som
använts som drivning till modellen att helt konstants strömförhållanden sannolikt inte håller i sig i mer
än några timmar. Detta betyder att simuleringarna av sedimentspridning pågått under tillräckligt lång
tid för att vara på säkra sidan. Högre koncentrationer (lägre utspädningsgrad) än vad resultaten visar i
avsnitt 6 visar kommer sannolikt inte att uppkomma.
I simuleringarna har vi inte tagit hänsyn till den initiala utspädning som sker precis i anslutning till
mudder- och tipplatsen. Denna utspädning varierar med strömmar och turbulens och kan därmed
variera från tillfälle till tillfälle. Detta gör att utspädningsgraden i ett fall enbart kan relateras till den
initiala koncentrationen i det specifika fallet. Man kan med andra ord inte jämföra ett fall med ett
annat rakt av, eftersom initialutspädningen och därför också initialkoncentrationen kan vara olika i de
båda fallen. I fall med lägre strömhastighet vid utsläppsplatsen fås en lägre initial utspädning (t.ex.
Fall 3 och Fall 4), medan den initiala utspädningen i t.ex. Fall 1 är högre p.g.a. starkare strömmar.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
19
Eftersom vi inte tagit hänsyn till initial utspädning kan resultaten av de genomförda simuleringarna
sägas visa maximala spridningslängden i några typfall och en utspädningsgrad som inte överskattats.
8
Slutsatser
•
Spridningsbilden skiljer sig som väntat beroende på omgivande förhållanden m.a.p. skiktning,
ström och vind.
•
De oskiktade fallen har likartad spridningsbild i hela vattenmassan, från ytan till botten,
medan skiktade förhållanden gör att spridningsbilden kan se olika ut vid ytan och vid botten.
•
Resultaten ger god uppfattning om maximal spridningslängd i de olika fallen. Högre
koncentrationer (lägre utspridningsgrad) än vad resultaten i avsnitt 6 visar kommer sannolikt
inte att uppkomma.
•
Resultaten visar att påverkan vid Engesberg som sämst innebär att mudderspillet har spätts ut
mindre än 5 gånger då det når land vid Engesberg.
•
Resultaten visar att påverkan i grundområdet mellan Limön och Orarna som sämst innebär att
mudderspillet har spätts ut 11-15 gånger då det når grundområdet.
•
Resultaten visar att påverkan i Inre fjärden som sämst innebär att mudderspillet har spätts ut
31-40 gånger då det når Inre fjärden.
•
Resultaten visar att påverkan vid tipplatsen som sämst innebär att mudderspillet har spätts ut
6-10 gånger på avståndet 4 km från tipplatsen. Utspädningen är som sämst i centrum av den
smala plymen med mudderspill och ökar snabbt mot kanterna.
•
Resultaten visar att mudderspill från ytan når botten i större utsträckning än mudderspill från
botten når ytan.
•
Påverkan i Yttre fjärden innebär att mudderspill från ytan som når botten som sämst har spätts
ut mindre än 5 gånger inne vid Engesberg.
9
Referenser
Ref. 1.
Naturundersökningar på Finngruden ström, hydrografi och is. SMHI rapport nr 2007-44.
Signild Nerheim, Torbjörn Grafström, Amund E. B. Lindberg.
Ref. 2.
Delft hydraulics software. Hemsida: http://delftsoftware.wldelft.nl/
Ref. 3.
Hydrodynamiska utredningar i Slussen projektet. SMHI rapport nr 2008-61. Ola
Nordblom och Jonny Svensson.
10
Bilaga 1
Resultaten av simuleringarna av mudderspill vid Gävle presenteras för vart och ett typfall (enligt
avsnitt 5.1.2), dels med bilder som visar spridningen i ytan och vid botten. Resultaten visas som
utspädningsgrad d.v.s. antal gånger som mudderspillet har spätts ut, efter fyra dygns kontinuerligt
spill och under stabila omgivande förhållande m.a.p. skiktning, ström och vind, utom vid skiftande
sjöbris/landbris i Fall 4. I detta avsnitt presenteras resultaten för spridning i ytan av mudderspill från
botten och spridning vid botten av mudderspill från ytan.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
20
Fall 1
Figur 14. Spridning i ytan av mudderspill från botten vid Fall 1 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Figur 15. Spridning vid botten av mudderspill från ytan vid Fall 1 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
21
Fall 2
Figur 16. Spridning i ytan av mudderspill från botten vid Fall 2 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Figur 17. Spridning vid botten av mudderspill från ytan vid Fall2 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
22
Fall 3
Figur 18. Spridning i ytan av mudderspill från botten vid Fall3 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Figur 19. Spridning vid botten av mudderspill från ytan vid Fall 3 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
23
Fall 4
Figur 20. Spridning i ytan av mudderspill från botten vid Fall 4 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Figur 21. Spridning vid botten av mudderspill från ytan vid Fall 4 (se Tabell 1). Bilden visar
utspädningsgrad (antal gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
24
11
Bilaga 2
I Tabell 4 och Tabell 5 anges utspädningen av mudderspill för ett antal punkter i Yttre fjärden för Fall
1 och Fall 3. I varje tabell anges utspädningen av mudderspill från ytan vid ytan och vid botten, och
spridning av mudderspill från botten vid botten och vid ytan. Punkterna har valts ut i samråd med
beställaren. När man har tittat på hur utspädningen ser ut i en cell har man också tittat på hur
utspädningen ser ut i området närmast cellen (ca 30 m runt cellen). Ibland förekommer ganska stora
variationer av utspädningen inom ett litet område, t.ex. om punkten ligger i utkanten av plymen, och
intervallet för hur många gånger mudderspillet har spätts ut är därför ganska stort i några punkter. I
Figur 22 visas en karta över Yttre fjärden där de punkter där utspädningen anges är utmärkta med
gröna prickar. Numreringen i tabellen följer numreringen i kartan så att raden med nr 0 i tabellen
motsvarar punkten märkt med siffran 0 på kartan.
När man tittar på resultaten är det viktigt att ha i minnet att den totala koncentrationen av mudderspill
i t.ex. ytan är summan av det mudderspill som tillförs från ytan och det mudderspill som tillförs från
botten. Det går inte att addera antalet gånger som mudderspill från ytan spätts i en viss punkt med
antalet gånger som mudderspill från botten spätts i samma punkt. Detta eftersom strömmar och
turbulens varierar från tillfälle till tillfälle, därmed kan initialutspädningen vara olika vid ytan och
botten. Istället får man utifrån en initialkoncentration av mudderspill (som man känner till eller tar
som typexempel) beräkna koncentrationen av mudderspill i ytan som tillförts från ytan och
koncentrationen av mudderspill som tillförts från botten.
Ett räkneexempel illustrerar hur man ska tänka:
Säg att figuren som visar spridning vid ytan av mudderspill från ytan i Fall X visar att mudderspillet i
ett område spätts ut 5 gånger. Figuren som visar spridning vid ytan av mudderspill från botten visar i
Fall X att mudderspillet spätts ut 20 gånger i samma område. Om initialkoncentrationen av
mudderspill är säg 300 mg/l vid källan (både ytan och botten) så gäller följande:
•
Koncentrationen av mudderspill i ytan är 300/5 mg/l = 60 mg/l av mudderspill som tillförts
från ytan
•
Koncentrationen av mudder spill i ytan är 300/20 mg/l = 15 mg/l av mudderspill som tillförts
från botten
•
Den totala koncentrationen av mudderspill i ytan är 60 mg/l + 15 mg/l = 75 mg/l
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
25
Figur 22. Översiktskarta över Yttre fjärden och omgivande land och vattenområden. De gröna
punkterna i figuren visar var uppgifterna om utspädning i Tabell 4 och Tabell 5 anges.
Tabell 4. Antalet gånger som mudderspillet har spätts ut efter 4 dygns kontinuerligt spill för Fall 1.
Utspädningen presensteras för spridning av mudderspill från ytan vid ytan och botten, och
spridning av mudderspill från botten vid botten och ytan. X och Y koordinaterna anges i
koordinatsystemet RT90 2.5 gon V.
Nr
X
Y
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1578487,512
1578923,036
1579251,888
1579483,281
1579691,61
1580048,669
1580366,415
1580772,787
1581330,509
1581338,163
1581352,247
1581353,316
1581514,384
1581969,579
1582516,21
1582985,808
1583301,68
1583781,326
6732408,307
6732690,995
6733083,006
6733496,788
6733819,165
6734302,516
6734627,798
6735049,717
6731565,238
6732188,79
6732812,263
6733423,037
6733973,983
6734392,731
6734812,945
6735256,327
6735540,083
6735855,66
Ytan
Fall 1
Ytsediment
11-15
11-15
11-15
11-15
6-10
11-25
11-20
11-15
21-25
16-30
6-10
6-10
6-80
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
Fall 1
Bottensediment
31-40
31-40
26-40
31-40
31-40
41-80
41-50
31-40
51-60
51-200
16-20
11-15
101-200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
Botten
Fall 1
Bottensediment
31-40
31-40
26-30
26-30
26-30
41-80
41-50
31-40
41-70
71-200
26-40
51-80
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
Fall 1
Ytsediment
11-15
6-10
6-10
6-10
6-10
16-30
11-20
6-10
16-20
21-50
6-10
6-15
101-200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
26
Tabell 5. Antalet gånger som mudderspillet har spätts ut efter 4 dygns kontinuerligt spill för Fall 3.
Utspädningen presensteras för spridning mudderspill från ytan vid ytan och botten, och
spridning av mudderspill från botten vid botten och ytan. X och Y koordinaterna anges i
koordinatsystemet RT90 2.5 gon V.
Ytan
Nr
X
Y
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1578487,512
1578923,036
1579251,888
1579483,281
1579691,61
1580048,669
1580366,415
1580772,787
1581330,509
1581338,163
1581352,247
1581353,316
1581514,384
1581969,579
1582516,21
1582985,808
1583301,68
1583781,326
6732408,307
6732690,995
6733083,006
6733496,788
6733819,165
6734302,516
6734627,798
6735049,717
6731565,238
6732188,79
6732812,263
6733423,037
6733973,983
6734392,731
6734812,945
6735256,327
6735540,083
6735855,66
Fall 3
Ytsediment
31-60
31-60
31-60
31-40
41-70
6-30
<5
<5
> 200
> 200
> 200
6-10
11-50
26-40
101-200
> 200
> 200
101-200
Botten
Fall 3
Bottensediment
> 200
> 200
> 200
> 200
71-80
101-200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
> 200
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
Fall 3
Bottensediment
61-100
101-200
21-25
21-30
41-70
101-200
> 200
> 200
26-70
> 200
16-200
< 5-15
6-70
101-200
> 200
> 200
> 200
> 200
Fall 3
Ytsediment
41-60
61-70
81-90
101-200
91-200
101-200
11-20
< 5-10
41-50
26-30
41-50
16-30
11-20
< 5-10
> 200
> 200
> 200
> 200
27
12
Bilaga 3
I Figur 23 - Figur 30 visas spridning och utspädning av mudderspill vid muddringsplatsen för Fall 1
och Fall 3. I figurerna finns en linje för 3 gångers utspädning, i de fall där utspädningen är högre är
den lägsta utspädningen som förekommer i figuren markerad med en linje.
När man tittar på resultaten är det viktigt att ha i minnet att den totala koncentrationen av mudderspill
i t.ex. ytan är summan av det mudderspill som tillförs från ytan och det mudderspill som tillförs från
botten. Det går inte att addera antalet gånger som mudderspill från ytan spätts i en viss punkt med
antalet gånger som mudderspill från botten spätts i samma punkt. Detta eftersom strömmar och
turbulens varierar från tillfälle till tillfälle, därmed kan initialutspädningen vara olika vid ytan och
botten. Istället får man utifrån en initialkoncentration av mudderspill (som man känner till eller tar
som typexempel) beräkna koncentrationen av mudderspill i ytan som tillförts från ytan och
koncentrationen av mudderspill som tillförts från botten.
Ett räkneexempel illustrerar hur man ska tänka:
Säg att figuren som visar spridning vid ytan av mudderspill från ytan i Fall X visar att mudderspillet i
ett område spätts ut 5 gånger. Figuren som visar spridning vid ytan av mudderspill från botten visar i
Fall X att mudderspillet spätts ut 20 gånger i samma område. Om initialkoncentrationen av
mudderspill är säg 300 mg/l vid källan (både ytan och botten) så gäller följande:
•
Koncentrationen av mudderspill i ytan är 300/5 mg/l = 60 mg/l av mudderspill som tillförts
från ytan
•
Koncentrationen av mudder spill i ytan är 300/20 mg/l = 15 mg/l av mudderspill som tillförts
från botten
•
Den totala koncentrationen av mudderspill i ytan är 60 mg/l + 15 mg/l = 75 mg/l
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
28
Fall 1
Utspädning vid ytan
Figur 23. Spridning i ytan av mudderspill från ytan vid Fall 1. Bilden visar utspädningsgrad (antalet
gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill. Den svarta linjen
markerar 3 gångers utspädning.
Figur 24. Spridning i ytan av mudderspill från botten vid Fall 1. Bilden visar utspädningsgrad
(antalet gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill. Den svarta
linjen markerar 8 gångers utspädning.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
29
Utspädning vid botten
Figur 25. Spridning vid botten av mudderspill från botten vid Fall 1. Bilden visar utspädningsgrad
(antalet gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill. Den svarta
linjen markerar 3 gångers utspädning.
Figur 26. Spridning vid botten av mudderspill från ytan vid Fall 1. Bilden visar utspädningsgrad
(antalet gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill. Den svarta
linjen markerar 3 gångers utspädning.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
30
Fall 3
Utspädning vid ytan
Figur 27. Spridning i ytan av mudderspill från ytan vid Fall 3. Bilden visar utspädningsgrad (antalet
gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill. Den svarta linjen
markerar 3 gångers utspädning.
Figur 28. Spridning i ytan av mudderspill från botten vid Fall 3. Bilden visar utspädningsgrad
(antalet gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill. Den svarta
linjen markerar 62 gångers utspädning.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
31
Utspädning vid botten
Figur 29. Spridning vid botten av mudderspill från botten vid Fall 3. Bilden visar utspädningsgrad
(antalet gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill. Den svarta
linjen markerar 3 gångers utspädning.
Figur 30. Spridning vid botten av mudderspill från ytan vid Fall 3. Bilden visar utspädningsgrad
(antalet gånger mudderspillet har spätts ut) efter 4 dygns kontinuerligt spill. Den svarta
linjen markerar 4 gångers utspädning.
Nr. 2011-17 SMHI - Modellering av sedimentspridning vid Gävle
32
Denna sida är avsiktligt blank
Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut
601 76 NORRKÖPING
Tel 011-495 80 00 Fax 011-495 80 01
