Öldufar á Sundunum. Öldufarsrannsóknir og mat á viðleguskilyrðum í Sundahöfn

Transcription

1 Öldufar á Sundunum Öldufarsrannsóknir og mat á viðleguskilyrðum í Sundahöfn Nóvember 2016

2 Öldufar á Sundunum Öldufarsrannsóknir og mat á viðleguskilyrðum í Sundahöfn Útgáfa Dagsetning Endurskoðun Útgefið af Útgefið til Lokaútgáfa SS JÞ, GJH Útgáfa B SS JÞ, GJH Útgáfa A IEJ, SS JÞ, GJH Upplýsingar um skýrslu Verkkaupi: Faxaflóahafnir Fulltrúi verkkaupa: Jón Þorvaldsson Verkefni: Öldufar á Sundunum Verkefnisnúmer: Aðgengi: Opið Dreifing háð samþykki verkkaupa Lokað Höfundar: Ingunn E. Jónsdóttir og Sigurður Sigurðarson Tilvísun: ii

3 Yfirlit og helstu niðurstöður Verkefnið sem hér er fjallað um er að meta viðleguskilyrði flutningaskipa í Sundahöfn og þá aðallega við nýjan bakka Hafnarbakka utan Klepps og við lengingu Kleppsbakka. Aðferðafræðin sem beitt er felst í nokkrum skrefum. Sett er upp reiknilíkan af Faxaflóa og Sundunum sem byggir á bestu dýptarupplýsingum sem völ er á. Öldusveigjuforrit, MIKE21 SW, er notað til að reikna öldur af hafi inn á Viðeyjarsund ásamt vindöldu sem myndast á Faxaflóa og Sundunum. Inntaksstærðir við þessa reikninga eru ölduspágögn frá evrópsku veðurstofunni. Öldufarsreikningarnir felast bæði í því að reikna öldur í ákveðnum veðrum og yfir ákveðin tímabil. Í þessu verkefni eru gerðir reikningar fyrir veður í nóvember 1996, september og nóvember 2012 og nóvember og desember Niðurstöður úr reiknilíkaninu eru bornar saman við öldumælingar. Við mat á viðleguskilyrðum eru notaðar niðurstöður öldureikninga upp við hafnarbakkana, Kleppsbakka, Skarfabakka og við fyrirhugaðan Hafnarbakka utan Klepps. En þá er það spurningin hvernig á að meta viðleguskilyrði skipa út frá ölduhæð við bakkann? Á vegum alþjóða hafnarsamtakanna PIANC voru árið 1995 gefnar út viðmiðunarstærðir fyrir leyfilegar hreyfingar skipa við hafnarbakka. Alþjóðlegur vinnuhópur sem vann að þessu átti uppruna sinn í norrænu samstarfi um sama málefni, en einnig var unnið mikið á þessu sviði í Japan. Þessar viðmiðunarstærðir eru mestu leyfilegar hreyfingar skipa, dráttur með kanti, sláttur frá kanti, lyfting, velta, dýfa og svans, en ekki leyfileg ölduhæð við kant. Eftir aldamótin var síðan settur á fót annar vinnuhópur á vegum PIANC sem endurskoðaði leyfilegar hreyfingar gámaskipa með tilliti til afkasta við upp- og útskipun, PIANC Hann setti fram viðmiðunarmörk fyrir kennihreyfingu útslags frá miðgildi í stað mestu heildarhreyfingar eins og fyrri vinnuhópurinn. Að teknu tilliti til mismunandi framsetningar þá eru viðmiðunarmörkin mjög sambærileg. Á síðustu árum hafa í Japan og Kóreu verið keyrð reiknilíkön sem reikna hreyfingar skipa við kant út frá öldureikningum svipuðum og hér er beitt. Í reiknilíkaninu eru settar inn upplýsingar um stærð og skrokkform skipa, ásamt eiginleikum bindinga skipsins og þybba eða fríholta milli skips og bryggju. Reiknilíkönin skila síðan upplýsingum um það við hvaða ölduhæð við kant skipahreyfingar fara yfir viðmiðunarmörk. Þannig hafa kröfur um mestu leyfilegu hreyfingar skipa verið yfirfærðar í ölduhæðarmörk. Athyglisverðar upplýsingar koma fram í þessum reikningum um áhrif öldu á skip sem bundið er við kant. Þannig kemur fram að stór flutningaskip hreyfast minna en minni flutningaskip í sömu ölduhæð. Þá skiptir miklu máli með hvaða stefnu aldan kemur að skipinu. Skipið þolir hærri öldu áður en hreyfingar fara yfir mörk, ef aldan hefur sömu stefnu og skipið, samanborið við það að aldan komi þvert á skipið. Þá hefur sveiflutími öldunnar mikil áhrif. Flutningaskip þolir hærri öldu ef sveiflutími öldunnar er tiltölulega stuttur samanborið við lengri sveiflutíma. Þessum niðurstöðum er beitt við mat á viðleguskilyrðum í Sundahöfn. Hafa ber í huga að þessi viðmiðunarmörk hafa ekki verið kvörðuð fyrir aðstæður og öldur eins og í Sundahöfn, en þau gefa samt góða vísbendingu um það hve alda má vera há áður en skipahreyfingar fara að hamla vinnu við skip. Ef tekið er mið af tonna flutningaskipi þá eru ölduhæðamörkin sýnd í töflu 12. Ef alda kemur þvert á skip þá má alda með 12 s sveiflutíma vera 0,22 m há áður en hreyfingar hamla lestun/losun. Sé aldan styttri eða 9 s þá má ölduhæð vera 0,5 m. Ef öldustefnan er hins vegar langs eftir skipinu þá má ölduhæð 12 s öldu vera 0,35 m eða um 60% hærri en ef aldan kemur þvert á skipið. Þetta hefur áhrif þegar borin eru saman leguskilyrði við Kleppsbakka annars vegar, þar sem öldustefnan er u.þ.b. þvert á skipið, og við Hafnarbakka utan Klepps hins vegar, þar sem öldustefna er langs eftir skipinu. Þá hefur stærð skipa þau áhrif að þar sem ölduhæðarmörk fyrir tonna flutningaskip voru 0,22 m fyrir 12 s öldu þvert á skip, þá eru mörkin fyrir tonna skip 0,42 m. iii

4 Frá því að byrjað var á byggingu hafnarbakka í Sundahöfn fyrir rétt tæpum 50 árum hefur höfnin þróast mikið. Fyrsti hluti Kleppsbakka, sem byggður var árið 1979 og síðan lengdur árið 1985, var tiltölulega óvarinn fyrir úthafs- og vindöldu sem leiðir inn Sundin úr norðvestri um það bil þvert á kantinn. Á þessum árum voru flutningaskip Eimskips rétt rúmlega 100 m löng, þau stærstu Álafoss og Eyrarfoss með um tonna farm- og burðarþunga. Þetta eru mun minni skip en þau sem eru í flutningum í dag, þar sem minnstu skipin eru tæplega tonn, þau stærstu um tonn og þá stefnir Eimskip á um 20 til tonna skip. Þegar öldu leiddi inn Sundin á upphafsárum Kleppsbakka var töluverð hreyfing á skipunum þar sem þau lágu bundin við Kleppsbakka. Á fundi með Faxaflóahöfnum og skipsstjórnarmönnum Eimskips var einmitt vitnað til þessa tíma þegar farið var að ræða hreyfingar skipa. Eftir að skjólgarður kallaður Ábótinn var byggður á árunum 1988 til 89 jókst skjólið við kantinn og hreyfingar skipa við Kleppsbakka minnkuðu. Á tíunda áratugnum stækkuðu flutningaskip Eimskips og kann það að hafa átt þátt í að minna var um frátafir vegna öldu. Um aldamótin var Kleppsbakki lengdur um eina viðlegu í núverandi lengd. Í framhaldi af öldusveigjuathugunum og líkantilraunum í líkanstöð Vita- og hafnamálastofnunar árið 1995 var Skarfagarður byggður á árunum 2002 til Við það jókst skjólið í Sundahöfn til muna og gerði það að verkum að mögulegt var að taka Ábótann upp árið 2013 án þess að hreyfingar skipa við Kleppsbakka ykjust sem nokkru nemur. Til þess að geta skoðað aðstæður í Sundahöfn fyrir mismunandi tímabil þá hafa verið settir upp fjórir dýptargrunnar af Sundahöfn. Dýptargrunnur A gildir frá miðju ári 2013 þegar Ábótinn var tekinn upp. Dýptargrunnur B gildir fyrir tímabilið 2005 til 2013, en í byrjun þess tímabils var búið að byggja fyrsta hluta Skarfagarðs og Ábótinn til staðar. Dýptargrunnur C miðast við stöðuna í Sundahöfn á árunum 1989 til 2005 þegar búið var að byggja Ábótann en ekki byrjað á Skarfagarði. Dýptargrunnur D miðast við aðstæður fram til ársins Í skýrslunni koma fram ýmsar niðurstöður um ölduhæð við hafnarbakkana þrjá, Sundabakka, Kleppsbakka og Hafnarbakka utan Klepps. Hér verða dregnar fram nokkar niðurstöður úr öldusveigjureikningunum en um frekari upplýsingar vísast í skýrsluna. Mikill munur er á ölduhæð í innstu og ystu legum á Kleppsbakka, um 50% hærri í ystu legu miðað við innstu legu. Þegar Ábótinn var tekinn upp hækkaði aldan í tveimur innri legunum en er þó lægri en á árunum fyrir 1988, þ.e. áður en Ábóti og Skarfagarður komu til sögunnar. Þó að svipuð ölduhæð sé við utanverðan Kleppsbakka og við ystu legu á Hafnarbakka utan Klepps þá er öldustefnan mun hagstæðari síðarnefndu legunni. Lega Hafnarbakka utan Klepps er hagstæð hvað það varðar að ysti hluti bakkans skýlir þeim innri. Mun lægri alda er í innri legum en í þeirri ystu. Hugmyndir um stuttan skjólgarð yst á Hafnarbakka utan Klepps koma ekki vel út þar sem skjóláhrifin ná mjög stutt inn eftir bakkanum, auk þess sem slíkur garður væri mjög til ama við siglingar að og frá bakka. Þá er ekki talin þörf á auknu skjóli við bakkann m.a. vegna þess að í ystu legu kemur aldan langs eftir skipinu. Skjólgarðar úr norðri og suðri utarlega á Viðeyjarsundi gefa mjög takmarkaða kyrrð í Sundahöfn. Alda sem veldur ókyrrð við bakka í Sundahöfn kemur sjóleiðina inn eftir sundinu miðju. Skjólgarðar á miðju sundi sem þvera innsiglingarlínu hafa töluverð áhrif til lækkunar öldu en eru óraunhæfir frá siglingarlegu sjónarmiði. Hér að ofan er gerð grein fyrir útbreiðslu úthafsöldu og vindöldumyndun á Faxaflóa og inn á Sundin. Vegna þess hve austan áttir eru tíðar á Sundunum þótti rétt að gera grein fyrir vindöldu sem myndast iv

5 í austlægum vindáttum. Niðurstöður þeirrar athugunar er að slíkar öldur eru það stuttar að þær koma ekki til með að hafa áhrif á hreyfingar flutningaskipa. Í meistaraprófsritgerð við danska tækniháskólann DTU var beitt annars konar reiknilíkani til að reikna öldur af Kollafirði inn að köntum í Sundahöfn og jafnframt að yfirfara þá ölduhreyfingu í hreyfingar skips sem bundið er við nýjan Hafnarkant utan Klepps. Niðurstöður þessara reikninga eru í takt við aðrar niðurstöður í þessari skýrslu bæði hvað varðar ölduhæð við kanta og hvað varðar hreyfingar skipa við Hafnarkant utan Klepps þar sem búist er við að ölduhreyfing hafi áhrif á afköst við lestun og losun í sem svarar að jafnaði til um hálfan til heilan sólarhring á ári. Samanburður á niðurstöðum öldusveigjureikninga fyrir rúmt ár, frá september 2013 til október 2014, og viðmiðunarmarka fyrir flutningaskip benda til þess að ölduhæð við alla kanta sé innan marka allt það ár. Þetta er raunar í takt við það sem fram hefur komið hjá Eimskip að yfirleitt séu það ekki skipahreyfingar vegna öldu sem hafa áhrif á losun og lestun flutningaskipa, heldur er vindurinn mun stærri áhrifaþáttur. Eimskip hefur verið beðið um lista yfir atvik þegar að öldur hafa haft áhrif á lestun/losun en hann hefur ekki borist þegar þetta er skrifað. Varðandi það hve oft á ári það sé ásættanlegt að skipahreyfingar hafi hamlandi áhrif á lestun og losun þá segir japanski tæknistaðallinn um hafnir að hreyfingar skuli vera innan marka 97,5% af árinu. Með öðrum orðum þá er það ásættanlegt að skipahreyfingar hafi áhrif á afköst í lestun eða losun í allt að 9 daga á ári. Reynslan af Kleppsbakka er sú að varla er hægt að tala um að ölduhreyfing hafi áhrif á afköst við lestun og losun. Þær athuganir sem gert er grein fyrir í skýrslu þessari benda ekki til þess að áhrif ölduhreyfingar verði mikið meiri á lengdum Kleppsbakka og á Hafnarbakka utan Klepps. Þó að allt bendi til þess að hreyfingar flutningaskipa Eimskips við framlengdan Kleppsbakka og við Hafnarbakka utan Klepps verði innan ásættanlegra marka er ölduhæð þar vissulega hærri en í þeim legum á Kleppsbakka sem notaðar eru í dag. Því er eðlilegt að hugað sé að því hvernig eigi að takast á við skipahreyfingar sem mögulega verða á eða yfir mörkum. Í fyrsta lagi þarf að gera ráð fyrir pollum fyrir stormbindingar við ytri hluta Kleppsbakka. Þó að ölduhreyfing við Hafnarbakka utan Klepps sé hagstæðari, þ.e. hún kemur langs eftir skipinu, er engu að síður rétt að gera fyrir pollum fyrir stormbindingar á þeim kanti og er þá hugað til samspils öldu og vinds. Í öðru lagi þarf að huga að því hvort til séu leiðir til að draga úr hreyfingum skipa við kantinn. Á markaðnum í dag er að minnsta kosti tvenns konar búnaður sem ætlaður er til að draga úr hreyfingum skipa við hafnarkant. Annars vegar búnaður sem kallaður er ShoreTension sem tengdur er við landfestar skips og heldur ákveðinni fastri spennu á þeim. Hins vegar er það búnaður sem kallaður er MoorMaster þar sem armur tengist við síðu skipsins og takmarkar hreyfingar þess. Þó að mögulega sé virkni MoorMaster búnaðar álitlegri til þess að takast á við hreyfingar skipa við Kleppsbakka þá er hér lagt til að byrjað verði að fá reynslu af ShoreTension búnaði með leigu til að byrja með. Þá er litið til minni kostnaðar og meiri sveigjanleika þar sem auðvelt er að færa ShoreTension búnaðinn til og prófa á nýjum stöðum. Viðlegurnar tvær, ytri hluti Kleppsbakka og Hafnarbakki utan Klepps, liggja mismunandi fyrir öldu sem leggur inn Sundin. Þetta hefur áhrif á viðleguskilyrði sem mismunandi skipastærðir eru misviðkvæmar fyrir. Því rétt að leggja til að Eimskip og Faxaflóahafnir ræði skipulag á viðlegum fyrir þau skip sem koma til með að nota aðstöðuna. v

6 Ekki verður séð að fyrrnefndur búnaður til að draga úr hreyfingum skipa við hafnarkant geri ráð fyrir að þybbur á hafnarköntum þurfi að vera öðruvísi útfærðar en ella. Í tengslum við uppbyggingu í Sundahöfn, lengingu Kleppsbakka og byggingu Hafnarbakka utan Klepps, og stækkun skipa sem verða í millilandasiglingu, þá eru í farvatninu dýpkunarframkvæmdir sem nema á bilinu 1,0 til 1,5 milljónir rúmmetra. Varðandi þá spurningu Faxaflóahafna hvort þessar dýpkanir komi til með að hafa áhrif á öldufar við kanta þá er því til að svara að það hefur enn ekki verið kannað í reiknilíkaninu. Að mati skýrsluhöfunda er líklegt að áhrifin séu ekki mikil en þar sem gæði viðlegu eru viðkvæm fyrir ölduhæð væri rétt að framkvæma slíka reikninga. vi

7 Efnisyfirlit 1 Inngangur Sundahöfn Hreyfingar skipa við hafnarbakka vegna öldu Leyfilegar hreyfingar skipa við hafnarbakka Ölduhæðamörk fyrir hreyfingar skipa við hafnarbakka Öldufarsreikningar Reiknilíkan fyrir öldusveigju, MIKE21 SW Dýptargrunnar Reikninet öldusveigjureikninga Niðurstöðupunktar fyrir reiknilíkan Öldu og veðurgögn fyrir öldufarsreikninga Öldumælingar til samanburðar við reiknilíkan Öldufar á Sundunum, öldusveigjureikningar með MIKE21 SW reiknilíkaninu Nóvember veðrið Veður haustið Veðrið 10. september Veðrið 2. nóvember Veður haustið Veðrið 27. nóvember Veðrið 4. desember Áhrif varnargarða utarlega á Viðeyjarsundi Áhrif norður- og suðurgarðs Áhrif garðs á miðri innsiglingarlínunni á Viðeyjarsundi Skjólgarður fyrir Hafnarbakka utan Klepps Veðrið 3. desember Veðrið nóvember Niðurstaða varðandi skjólgarð fyrir Hafnarbakka utan Klepps Austan vindalda við Hafnarbakka utan Klepps Öldufar á tímabilinu september 2013 til október Niðurstöður öldureikninga með MIKE21 SW reiknilíkaninu Samantekt á hæstu ölduhæðum og stefnum í völdum punktum Skarfabakki Kleppsbakki Hafnarbakki utan Klepps Skjólgarðar utarlega á Viðeyjarsundi vii

8 7.6 Viðmiðunarmörk öldu við hafnarbakka Öldur og skipahreyfingar við Hafnarbakka utan Klepps Búnaður til að takast á við og draga úr hreyfingum skipa við kant ShoreTension búnaður MoorMaster búnaður Þybbur Heimildir Viðauki I Þybbukerfi fyrir Hafnarbakka utan Klepps Viðauki II Staðsetning reiknipunkta í öldufarsreikningum viii

9 1 Inngangur Að beiðni Faxaflóahafna vann siglingasvið Vegagerðarinnar á árunum 2014 til 2015 að öldufarsrannsóknum fyrir Sundahöfn í Reykjavík. Markmið rannsóknanna er að reikna ölduhæð við kanta í Sundahöfn og leggja mat á viðleguskilyrði gámaskipa. Af hálfu Faxaflóahafna hefur þessu verkefni verið stýrt af Jóni Þorvaldssyni, aðstoðarhafnarstjóra, og Gísla Jóhanni Hallssyni, yfirhafnsögumanni. Fyrir liggja áætlanir um lengingu Kleppsbakka út á við um 70 m og um byggingu 400 m langs hafnarbakka þvert á Kleppsbakka, tveggja skipa viðlegu, sem fyrsta áfanga í byggingu Hafnarbakka utan Klepps. Vinna við verkið fólst í nokkrum þáttum, ákvörðun á viðmiðunarmörkum fyrir ölduhæð þannig að skipahreyfingar séu innan marka, uppsetningu reiknilíkans fyrir öldusveigjureikninga á Faxaflóa, keyrslum á reiknilíkani og samanburði við mælingar eða mat á ölduhæð fyrir nokkur veður, keyrslu á reiknilíkani yfir lengri tíma og samanburði við viðmiðunarmörk. Í skýrslu þessari er gerð grein fyrir þessari vinnu og niðurstöður teknar saman. Í framhaldi af öldufarsreikningum Vegagerðarinnar var unnin meistaraprófsritgerð við danska tækniháskólann DTU þar sem notuð voru reiknilíkön frá dönsku straumfræðistöðinni DHI til að reikna öldur inn sundin og upp að köntum í Sundahöfn og auk þess hreyfingar gámaskips sem bundið er við fyrirhugaðan Hafnarkant utan Klepps, Nielsen Meðal annars var beðið með að ganga frá skýrslu þessari þar til niðurstöður þessa verkefnis lágu fyrir. Uppbygging skýrslunnar er þannig: Kafli 2, framkvæmdasaga Sundhafnar kynnt, heiti hafnarbakka og skjólgarða í Sundahöfn og stærðir gámaskipa íslensku skipafélaganna sem nota höfnina. Kafli 3, fjallað um hreyfingar skipa við hafnarbakka vegna öldu og farið í gegnum þær viðmiðanir sem notaðar eru til að meta gæði kanta, leyfilegar hreyfingar skipa við hafnarbakka og ölduhæðarmörk. Kafli 4, uppsetning MIKE21 SW reiknilíkans fyrir öldufarsreikninga inn Faxaflóa og inn á Sundin, skilgreindir dýptargrunnar fyrir Sundahöfn sem gilda fyrir mismunandi tímabil. Kafli 5, niðurstöður öldusveigjureikninga fyrir MIKE21 SW reiknilíkaninu fyrir ákveðin veður, nóvember 1996 og haustveður árin 2012 og Sýndar eru niðurstöður skjólgarða utarlega á Viðeyjarsundi og skjólgarðs á enda Kleppsbakka. Kafli 6, niðurstöður öldufarsreikninga með MIKE21 SW reiknilíkaninu fyrir tímabilið september 2013 til október Kafli 7, samantekt á niðurstöðum MIKE21 SW reiknilíkans. Kafli 8, samantekt um meistaraprófsritgerð frá DTU þar sem sett er upp MIKE21 BW reiknilíkan fyrir Sundahöfn og niðurstöður úr því notaðar við keyrslu á líkani sem reiknar hreyfingar skips sem bundið er við bryggju. Kafli 9, fjallað er um tvenns konar búnað sem notaður er til að draga úr skipahreyfingum, annars vegar ShoreTension sem heldur ákveðinni forspennu á landfestum og hins vegar MoorMaster sem er armur sem haldið er föstum við síðu skips með sogkrafti. Kafli 10, heimildalisti. 1

10 2 Sundahöfn Í verkefni þessu verður öldufar á Faxaflóa og inn á Sundin reiknað fyrir mismunandi tímabil, allt frá því snemma á áttunda áratug síðustu aldar og fram á árið Þar sem uppbygging Sundahafnar hefur áhrif á öldur við hafnarbakka þá er nauðsynlegt að öldureikningar taki mið af aðstæðum á hverjum tíma. Þeir þættir sem hafa mest áhrif á ölduna eru skjólgarðar, fyllingar og dýpkanir. Tafla 1. Framkvæmdasaga Sundahafnar Ár Framkvæmd Bygging fyrstu áfanga Sundahafnar, hafnarbakkar við Korngarð og Sundabakka 1979 Kleppsbakki byggður, 140 m langur 1985 Kleppsbakki lengdur um 180 m, úr 140 m í 320 m Skjólgarðurinn Ábóti byggður 2000 Kleppsbakki lengdur um 120 m, úr 320 m í 440 m Skarfagarður 1.hluti garðgerðar, heildarlengd garðs 177,5 m Dýpkun á ytri hluta Sundahafnar í 12 m dýpi 2006 Skarfabakki, 1.áfangi. 450 m langur með 12 m dýpi 2007 Ytri hluti Skarfagarðs byggður 2013 Ábóti fjarlægður 2013 Skarfabakki, 2. áfangi, lenging um 200 m. Bakkinn alls 650 m með 12 m dýpi Verkefni þetta beinist aðallega að hafnarbökkum sem notaðir eru af Eimskip, auk Skarfabakka sem er fjölnota bakki, en aðstaða Samskipa er innar á Sundunum. Í töflu 2 er listi yfir helstu flutningaskip sem Eimskip og Samskip nota þessa stundina. Skarfabakki er fjölnota bakki og þar leggjast að skip af öllum stærðum allt frá togurum, 50 til 70 m löngum, upp í stærstu skemmtiferðaskip yfir 300 m löngum. Tafla 2. Helstu flutningaskip Samskipa og Eimskips árið 2014 DWT/GT TEU Lengd Breidd Djúprista Eimskip Brúarfoss 8627 / 7676 t ,6 m 20,77 m 7,48 m Selfoss 8627/7676 t ,6 m 20,5 m Lagarfoss 12200/10106 t ,7 m 23,2 m 8,7 m Dettifoss 17034/14664 t ,6 m 28,6 m 8,9 m Goðafoss 17042/14664 t ,5 m 27,25 m 8,9 m Samskip Arnarfell t ,53 m 21 m 8,83 m Helgafell t ,53 m 21 m 8,83 m Samskip Akrafell 5269 t ,99 m 18,6 m 6,47 m Eimskipafélagið stefnir að því að næsta kynslóð gámaskipa hjá þeim verði með flutningsgetu um til TEU gámaeiningar og með mestu lengd 172 til 195 m. Þessi skip eru með um til tonna farm- og burðarþunga (dwt). Niðurstaða er nú komin og verða skipin 180 m löng með flutningsgetu fyrir 2150 TEU gámaeiningar. Skipin sem Eimskip notaði á upphafsárum Kleppsbakka voru mun minni en þau skip sem notuð eru í dag. Stærstu skipin þá voru ekjuskipin Álafoss og Eyrarfoss sem voru um 106 m löng og um tonn. 2

11 Mynd 1. Hafnakantar og skjólgarðar í Sundahöfn, loftmynd frá Mynd 2. Hafnakantar og skjólgarðar í Sundahöfn, loftmynd frá

12 3 Hreyfingar skipa við hafnarbakka vegna öldu Þeir umhverfisþættir sem orsaka hreyfingar skipa við hafnarkanta eru aðallega öldur, vindur og sog. Öldur sem lenda á eða koma undir skipið og setja það á hreyfingu eru mun áhrifameiri en vindurinn. Ölduhæð, öldulengd eða sveiflutími öldunnar og öldustefna ráða mestu um það hversu miklar hreyfingar skipsins verða. Fljótandi skip hreyfist bæði í lóðréttu og láréttu plani og hefur sex megin hreyfingar sem að blandast svo saman, mynd 3. Hreyfingar í láréttu plani eru dráttur meðfram kanti (enska surge), sláttur þvert á kant (e. sway) og snúningur kallaður svans (e. yaw). Hreyfingar í lóðréttu plani eru velta (e. roll), dýfa (e. pitch) og lyfting (e. heave). Landfestar skips sem liggur bundið við hafnarbakka hafa meiri áhrif á láréttar hreyfingar heldur en lóðréttar, en lóðréttar hreyfingar sem ekki er hægt að hemja með landfestum reyna meira á hafnarkantinn og fríholt eða þybbur sem hlífa kantinum. Mynd 3 Hreyfingar skips, sex óháðar megin hreyfingar. Eftir því sem ölduhæðin er meiri því meiri er hreyfing skipsins. Hver hreyfing skipsins verður fer meðal annars eftir því undir hvaða horni alda kemur að skipinu. Alda sem að kemur beint framan á eða aftan á skip kallast á ensku head sea, en alda sem kemur á hornrétt á skip kallast beam sea. Þekkt er að eftir því sem að öldustefnan verður hornréttari á skipið því meiri verða sláttur og velta skipsins. Öldulengd hefur einnig áhrif á hreyfingar skips. Öldur með stutta öldulengd hafa mest áhrif á lítil skip meðan að lengri öldur hafa meira og minna áhrif á öll skip. Mesta hættan er ef langbylgjur eða sog með lága tíðni (>20s) falla inn á eigintíðni hafnarkvía og skipa sem liggja bundin í höfn, en sú hreyfing getur valdið miklum skaða á hafnarbakkanum og landfestingum. Þegar unnið er að verkefnum sem felast í því að meta gæði hafnarkanta með tilliti til kyrrðar þá er bæði notast við mörk eða þröskuldgildi fyrir ölduhæð og fyrir hreyfingu skipsins sjálfs. Grunnur að öllum hafnargerðarverkefnum er að reikna öldur inn að og oft inn í höfn. Því er oft hentugt að nota ölduhæðamörk við mat á kyrrð við kanta. Þegar gerðar eru líkantilraunir af höfnum þar sem skip eru bundin við kanta og hreyfingar þeirra mældar, er unnið með þröskuldgildi fyrir allar hreyfingar skipsins. Þá eru til reikniforrit sem reikna hreyfingar skipa við kanta og þegar þeirri tækni er beitt er líka notast við mörk á hreyfingum skipanna. Einnig eru stundum sett viðmiðunarmörk á kraft í landfestum og í þybbum á hafnarkantinum. Sú vinna sem hér er gerð grein fyrir fjallar um að reikna öldu inn að hafnarbökkum og verða gæði kantanna með tilliti til hreyfinga skipa því miðuð við ölduhæðamörk. Samt sem áður verður líka fjallað um leyfilegar skipahreyfingar þar sem hvortveggja er tengt. 4

13 3.1 Leyfilegar hreyfingar skipa við hafnarbakka Talsvert hefur verið fjallað um leyfilegar hreyfingar skipa við kanta. Vinnuhópur á vegum alþjóðlegu hafnarsamtakanna PIANC safnaði upplýsingum og gaf út skýrslu árið 1995, PIANC Working Group Tafla 3 sýnir löndunarmörk, leyfilegar hreyfingar mismunandi gerða af skipum við lestun og losun, m.a. fyrir almenn flutningaskip (e. general cargo) og fyrir gámaskip eru gefin mörk þannig að hreyfingar hafi ekki áhrif á lestun/losun, ásamt mörkum sem miðast við 50% afköst. Mörkin eru gefin sem fullt útslag og eru hámarksgildi, þ.e. mesta hreyfing á um 20 til 30 mínútna tímabili. Tafla 3. Leyfilegar skipahreyfingar, hámarksgildi fyrir fullt útslag, fyrir mismunandi gerðir skipa, löndunarmörk við lestun og losun (Safe Working Conditions) PIANC Samkvæmt þessu má flutningaskip hreyfast allt að 2 m í drætti, 1,5 m í slætti og 5 gráður í veltu, áður en vinnu við lestun eða losun er hætt. Hreyfingar gámaskips sem heldur 50% afköstum eru svipaðar og þurfa að vera innan við 2 m í drætti, 1,2 m í slætti og innan við 6 gráður í veltu. Til að hreyfingar gámaskips hafi ekki áhrif á afköst við lestun og losun, þá þurfa þær hins vegar að vera innan við 1,0 m í drætti, 0,6 m í slætti og innan við 3 gráður í veltu. Í Japan hefur mikið verið unnið með reikninga á skiphreyfingum ásamt því að skilgreina leyfilegar skipahreyfingar. Tafla 4 sýnir viðmiðunarmörkin sem notuð voru við reikningana frá Shiraishi, Hvað varðar almenn flutningaskip (general cargo) og gámaskip, þá eru mörkin mjög svipuð PIANC viðmiðunarmörkunum. 1 PIANC, 1995, Working Group 24, s.7 5

14 Tafla 4. Leyfilegar skipahreyfingar fyrir mismunandi gerðir skipa byggð á Ueda og Shiraishi (1988) og Satoh et al. (2003) 2. Ástæða þess að japönsk viðmiðunarmörk fyrir skipahreyfingar eru tilgreind hér sérstaklega er sú að í Japan og Kóreu hafa viðmiðunarmörkin fyrir skipahreyfinagar verið færð yfir í viðmiðunarmörk fyrir ölduhæð. Það hefur verið gert með reiknilíkönum þar sem hreyfingar skipa bundin við kant eru reiknaðar fyrir mismunandi ölduhæð og fundið við hvaða ölduhæð skipahreyfingar fara yfir mörk. Eftir aldamótin setti PIANC á fót nýjan vinnuhóp, Working Group 115, PIANC 2012, með því markmiði að endurskoða eldri hreyfingarmörk fyrir gámaskip. Þetta var talið æskilegt bæði vegna stækkandi gámaskipa og þess að farið var að byggja hafnir sem voru meira útsettar fyrir öldu. Niðurstöður vinnuhópsins voru, að í stað þess að skilgreina hreyfimörk sem hámarks fullt útslag til beggja handa frá miðjugildi, væri eðlilegra að miða við kennihreyfingu útslags frá miðstöðu hverrar hreyfingar. Kennihreyfing er skilgreind á sama hátt og kennialda, þ.e. meðaltal stærstu hreyfinga yfir ákveðið tímabil, nánar tiltekið meðaltal þess þriðjungs hreyfinga sem eru stærstar. Tafla 5 sýnir leyfileg hreyfimörk fyrir gámaskip þannig að afköst við út- og uppskipun séu ekki minni en 95% af hámarksafköstum. Lægri mörkin fyrir drátt gilda þegar ramminn (e.spreader) sem notaður er við að lyfta gámum hefur ekki stýringar en hærri mörkin þegar notaðar eru stýringar (e.spreader flaps) Tafla 5. Mesta leyfilega kennihreyfing útslags frá miðstöðu fyrir lestun og losun gámaskipa með a.m.k. 95% afköstum. 3 Hreyfing skips við bryggju Enskt heiti Mesta leyfilega kennihreyfing útslags frá miðstöðu Dráttur skips meðfram bryggju Surge 0,2 m til 0,4 m Sláttur skips frá bryggju Sway 0,4 m Lyfting Heave 0,3 m Velta Roll 1,0 Dýfa Pitch 0,3 Svans Yaw 0,3 2 Shiraishi, 2009, s PIANC 2012, s. 36 6

15 3.2 Ölduhæðamörk fyrir hreyfingar skipa við hafnarbakka Í handbók fyrir hönnun hafna, Thoresen (2003), eru gefin upp ölduhæðar mörk fyrir kenniöldu við hafnarbakka með sveiflutíma öldu upp í 10 s, þar sem aldan hreyfist samsíða stefnu bakkans (e. head sea), tafla 6. Ef sveiflutími öldunnar er hærri eru ölduhæðarmörkin lægri. Eins eru þau lægri ef að aldan kemur undir horni á skipið. Samkvæmt þessu geta flutningaskip innan við tonn legið við kant í allt að 0,7 m hárri kenniöldu. Tafla 6. Hámarkshæð kenniöldu fyrir skip bundið við bryggjukant þar sem aldan ferðast samsíða stefnu bryggjukants og hefur sveiflutíma undir 10s. 4 Skip við bryggju H s við bryggju (m) Smábátar 0,15 Fiskibátar 0,40 Flutningaskip (<30.000dwt) 0,70 Búlkaflutningaskip (<30.000dwt) 0,80 Búlkaflutningaskip ( dwt) 0,80-1,50 Olíuskip (<30.000dwt) 1,00 Olíuskip ( dwt) 1,00-1,70 Farþegaskip 0,70 Í sömu bók eru gefin ölduhæðamörk fyrir lestun og losun skipa byggð á hollenskum athugunum frá 1987, þar sem öldustefnan er annars vegar samsíða skipinu og hins vegar undir 45 til 90 horni, tafla 7. Þar kemur fram að vinna við skip er viðkvæmari fyrir öldu sem kemur undir horni á skipið, heldur en ef ölduhreyfingin er samsíða skipinu. Munurinn er mismikill, fyrir flutningaskip eru ölduhæðarmörkin 1,0 m fyrir öldur samsíða skipi, en 0,8 m komi aldan undir 45 til 90 horni. Í töflum 6 og 7 kemur jafnfram fram að stærri skip þola hærri öldu en minni skip. Þessi tvö atriði eru mikilvæg fyrir framhaldið, þ.e. skip við kant eru viðkvæmari fyrir öldu sem kemur undir horni á skipið og að stór skip þola hærri öldu en minni skip. Tafla 7. Hámarks hæð kenniöldu fyrir lestun og losun skipa miðað við mismunandi öldustefnu með tíðni 7-12s. 5 Tegund skips Hámarksölduhæð (m) 0 (beint framan/aftan á skip) Flutningaskip 1,0 0,8 Gámaskip, ro/ro skip 0,5 Þurrt Búlkskip ( dwt útskipun) 1,5 1,0 Þurrt Búlkskip ( dwt uppskipun) 1,0 0,8-1,0 Tankskip dwt 1,5 Tankskip dwt 1,5-2,5 1,0-1,2 Tankskip dwt 2,5-3,0 1,0-1,2 4 Thoresen, 2003, Thoresen, 2003, 128 7

16 Tæknistaðlallinn fyrir hafnir í Japan, Technical Standards and Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan (2009), gefur aðeins eina viðmiðunartölu fyrir miðlungs til stór skip, milli 500 og GT, eða H s=0,5 m, tafla 8. Tafla 8. Hámarks ölduhæð við kant samkvæmt japönskum tæknistaðli fyrir hafnir. Mun nákvæmari ölduhæðarkröfur eru gerðar í töflu 9 frá The Ports and Harbours Association of Japan (2007), þar sem bæði er tekið tillit til skipastærða, aðfallshorns öldu og sveiflutíma öldu. Eins og sjá má í töflunni verður viðmiðunarölduhæðin ekki hærri en H s=0,5 m, en það byggir á Japanska tæknistaðlinum fyrir hafnir sem leyfir ekki hærri öldu en H s=0,5 m, jafnvel þó skipahreyfingar séu innan marka. Þessar ölduhæðarkröfur eru byggðar á reiknilíkönum sem reikna hreyfingar skipa við kant og viðmiðunarmörkum fyrir hámarkshreyfingar skipa, tafla 4. Hér má sjá að fyrir lengri sveiflutíma er verulegur munur fyrir mismunandi öldustefnu, meiri en tvöfaldur, sem er mun meiri munur en Thoresen gefur. T.d. fyrir dwt skip og öldu með 15 s sveiflutíma þá eru viðmiðunarmörkin fyrir öldustefnur 45 og 60 H s=0,2 m, en H s=0,4 m fyrir 30 og H s=0,45 m fyrir 15 öldustefnu. Tafla 9. Leyfileg ölduhæð við skipshlið fyrir gámaflutningaskip af mismunandi stærðum og fyrir öldur með mismunandi stefnu miðað við stefnu skips og fyrir mismunandi sveiflutíma. 8

17 Þau ölduhæðamörk sem fjallað er um hér að ofan eru öll miðuð við öldur, þ.e. öldur sem myndast þegar vindur blæs yfir haffletinum og flokkast annað hvort sem vindöldur með sveiflutíma 3 til um 8 sekúndur eða haföldur með sveiflutíma þar fyrir ofan og upp í um 20 til 25 sekúndur. Í höfnum og hálflokuðum hafsvæðum þekkjast einnig langbylgjuhreyfingar þar sem yfirborð sjávar sveiflast á eigintíðni hafnarsvæða, þ.e. lengri sveiflur sem hafa sveiflutíma frá um 30 sekúndur og upp í nokkrar mínútur. Hér á landi þekkjast langbylgjuhreyfingar sem sog í höfnum. Hvað varðar áhrif þessara sveifla á skipahreyfingar þá gilda önnur lögmál heldur en um öldur, haf- og vindöldur. Öfugt við ölduhreyfingu eru stærri skip viðkvæmari fyrir sogahreyfingum en minni. Þá eru skip bundin við kant viðkvæmari fyrir sogahreyfingu sem kemur samsíða kanti en ef stefna sogahreyfingarinnar er þvert á skip. Shrirasihi, 2009, hefur birt töflur fyrir gámaskip fyrir mismunandi skipastærðir, mismunandi stefnu sogahreyfingar og fyrir 50% og 100% afköst í upp- eða útskipun, Tafla 10. Samanburður á töflum 8 og 9 sýnir að stór skip eru mun viðkvæmari fyrir sogahreyfingu en ölduhreyfingu. Þegar sogahreyfing með stefnu langs eftir skipi fer yfir um 5 cm fer hún að hafa áhrif á afköst við upp- og útskipun og við 10 cm sog eru afköstin dottin niður í 50%. Þegar sogin koma undir 60 horni að skipshlið þola gámaskip u.þ.b. helmingi hærri öldu áður en hún fer að hafa áhrif á afköst við upp- og útskipun. Tafla 10. Leyfileg sogahæð við skipshlið fyrir gámaflutningaskip af mismunandi stærðum og fyrir sog með mismunandi stefnu miðað við stefnu skips, efri taflan fyrir 50% afköst við upp- eða útskipun og sú neðri fyrir 100% afköst, Shiraishi Í grein sem birt var á alþjóðlegu strandverkfræðiráðstefnunni ICCE 2014 í Seoul í Kóreu er fjallað um áhrif ölduhreyfingar á hreyfingar 5.000, og tonna flutningaskipa í Pohang höfn í Suður- Kóreu. Niðurstöður á reiknuðum skipahreyfingum 5.000, og tonna skipa í kóresku höfninni Pohang eru gefnar í töflum 11 til 13. Þær eru á mjög svipuðum nótum og tafla 9 frá japönsku hafnarsamtökunum. Í kóresku töflunum er greint á milli þess hvort langbylgjuhreyfingar eru til staðar eða ekki. Með langbylgjuhreyfingum er átt við svokallaðar sogahreyfingar, langur sveiflutími með lítið útslag, þar sem yfirborð sjávar sveiflast á eigintíðni hafnarsvæða. Ef að langbylgjuhreyfing er til staðar þá þarf lægri öldu til að hreyfingar skips fari yfir mörk. 9

18 Tafla 11. Leyfileg ölduhæð við skipshlið fyrir tonna almennt flutningaskip frá Kwak, Tafla 12. Leyfileg ölduhæð við skipshlið fyrir tonna almennt flutningaskip frá Kwak, Tafla 13. Leyfileg ölduhæð við skipshlið fyrir tonna almenn flutningaskip frá Kwak, 2014 Ef borin eru saman ölduhæðarmörk við aðstæður eins og við Kleppsbakka, þar sem aldan kemur um það bil þvert á skipin, þá segja töflurnar hér að framan að fyrir öldur með 12 s sveiflutíma eru mörkin fyrir tonna skip 0,19 m, en meira en helmingi hærri fyrir tonna skip, eða 0,42 m. Til viðmiðunar má líta svo á að neðri mörkin gildi fyrir ekjuskipin Álafoss og Eyrarfoss, tonn, sem notuð voru á upphafsárum Kleppsbakka. Hins vegar má gera ráð fyrir að viðmiðunarmörk fyrir tonna skip gildi fyrir stærstu skipin í dag sem eru þá mitt á milli viðmiðunarmarka fyrir 10 og tonna skipa eða 0,32 m. Samkvæmt öldureikningum sem kynntir verða síðar í skýrslu þessari þá er tíðni 0,32 m öldu fjórfalt minni en tíðni 0,19 m hárrar öldu. Við túlkun á reiknaðri ölduhæð við kant seinna í skýrslu þessari er ákveðið að nota viðmiðunarmörk frá Kwak, 2014, miðað við að langöldur eða sog séu til staðar þar sem það eru strangari kröfur. Þrátt fyrir það er ekki vitað til þess að áhrif af langöldum eða sogum séu merkjanleg í hreyfingum skipa í Sundahöfn. 10

19 Samantekt á þeim þáttum sem hafa áhrif á skipahreyfingar við kant: Við sömu ölduhæð hreyfast stór skip minna en minni skip. Þau eru þyngri þannig að meiri orku þarf til að koma þeim af stað og ef um vindöldu er að ræða þá eru stundum fleiri öldur undir skipinu ef það er langt og breitt. Ef alda hefur sömu stefnu og skip þá þolir skipið hærri öldu áður en hreyfingar fara yfir mörk borið saman við það að alda komi þvert á skip. Sveiflutími eða lengd öldu hefur áhrif. Flutningaskip þolir hærri öldu ef sveiflutími öldunnar er tiltölulega stuttur samanborið við lengri sveiflutíma. Varðandi það hve oft á ári það sé ásættanlegt að skipahreyfingar hafi hamlandi áhrif á lestun og losun þá segir japanski staðallinn að hreyfingar skuli vera innan marka 97,5% af árinu. Með öðrum orðum þá er það ásættanlegt að skipahreyfingar hamli lestun eða losun í allt að 9 daga á ári. 11

20 4 Öldufarsreikningar 4.1 Reiknilíkan fyrir öldusveigju, MIKE21 SW Útbreiðsla öldu er óháð sjávarbotni þegar dýpi er meira en hálf öldulengdin. Á grynnra vatni eru öldulengdir og öldustefnur háðar breytingum á legu botnsins. Alda sem nálgast strönd sveigir frá upphaflegri stefnu til lands. Stefnubreytingin stafar af því að hraði öldunnar er háður dýpinu sem hún ferðast yfir en hraðinn minnkar með minnkandi dýpi. Öldutoppur, líka kallaður öldufaldur, myndar því boginn fald við ströndina þegar aldan kemur skáhalt á strönd. Þessi hegðun er kölluð öldusveigja. Öldusveigjan frá hafi og inn á Sundin er reiknuð með öldusveigjuforritinu MIKE21 SW sem er þróað af dönsku straumfræðistofnuninni DHI. Forritið hefur verið kvarðað með hliðsjón af úrvinnslu öldumælinga við Garðskaga og eldri öldumælingum á Faxaflóa. Nákvæmar upplýsingar um dýpi, úthafsöldu og vind eru forsendur öldufarsreikninga. 4.2 Dýptargrunnar Við öldusveigjureikninga er notaður dýptargrunnur sem settur er saman af dýptarmælingum frá Sjómælingum Íslands, Siglingastofnun, ásamt mælingum sem Faxaflóahafnir hafa látið gera. Landlínur á Sundahafnarsvæðinu eru fengnar úr landupplýsingakerfi Reykjavíkurborgar. Vegna breytinga sem orðið hafa á Sundahafnarsvæðinu eru notaðir fjórir dýptargrunnar sem gilda fyrir mismunandi tímabil. Helstu breytingar sem hafa áhrif á öldufarið eru skjólgarðarnir Ábóti og Skarfagarður. Dýptargrunnur A, gildir frá miðju ári 2013, eftir að garðurinn Ábóti var tekinn upp, Skarfagarður er í fullri lengd. Það skal tekið fram að á dýptargrunni A hefur Kleppsbakki verið lengdur í fulla lengd og Hafnarbakki utan Klepps verið byggður. Þetta hefur einungis áhrif á niðurstöður öldureikninga við bakka utan Klepps, mynd 4. Dýptargrunnur B, gildir frá árinu 2005, búið að byggja fyrsta hluta Skarfagarðs, Ábótinn er enn úti, mynd 5. Dýptargrunnur C, gildir frá árinu 1989, eftir að Ábóti var byggður og til ársins 2005, mynd 6. Dýptargrunnur D, gildir fyrir og fram á árið 1988, þ.e. fyrir byggingu Ábóta, mynd 7. Það skal tekið fram að á dýptargrunni D er Kleppsbakki lengri en hann var á þessu tímabili, en það hefur ekki áhrif á öldufar á því svæði sem til skoðunar er. Við skoðun á niðurstöðum síðar í skýrslu þessari ber að hafa í huga að nýjasti dýptargrunnurinn, sá sem gildir fyrir núverandi ástand, er auðkenndur með bókstafnum A. Eldri dýptargrunnar eru síðan aukenndir með bókstöfunum B, C og D í öfugri tímaröð. 12

21 Mynd 4. Dýptargrunnur A, strandlína og dýpi í Sundahöfn árið Skarfagarður í fullri lengd, búið að taka Ábótan upp. Kleppsbakki hefur verið lengdur í fulla lengd og Hafnarbakki utan Klepps byggður. Mynd 5. Dýptargrunnur B, strandlína og dýpi í Sundahöfn árið Fyrsti hluti Skarfagarðs hefur verið byggur og Ábótinn er til staðar. 13

22 Mynd 6. Dýptargrunnur C, strandlína og dýpi í Sundahöfn á árunum 1989 til Ábótinn er kominn en lítið byrjað að fylla á Skarfabakkasvæðinu. Mynd 7. Dýptargrunnur D, strandlína og dýpi í Sundahöfn fram til ársins Kleppsbakki er lengri en hann var á þessu tímabili en það hefur ekki áhrif á öldureikninga. 14

23 4.3 Reikninet öldusveigjureikninga Öldusveigjuforritið MIKE21 SW býr til þríhyrningamöskva af reiknisvæðinu og eru upplýsingarnar um sjávardýpi tengdar hornpunktum þríhyrninganna. Möskvarnir eru stærstir yst á svæðinu um 2500x2500 m, en minnka þegar nær dregur athugunarsvæðinu þar sem meiri nákvæmni er krafist og eru um 25x25m við Sundahöfn, myndir 8 til 10. Mynd 8. Reikninet á Faxaflóa þéttist inn flóann og inn á Sundin. Litaskalinn sýnir dýpi. Mynd 9. Reikninet á hafnarsvæði Reykjavíkurhafnar, þéttast í Sundahöfn. 15

24 Mynd 10. Reikninet á hafnarsvæði Sundahafnar. 4.4 Niðurstöðupunktar fyrir reiknilíkan Niðurstöður reikninga úr öldulíkaninu, ölduhæð, sveiflutíma og öldustefnu, er unnt að fá hvar sem er á reikninetinu. Nokkrir punktar voru þó valdir til að skoða sérstaklega. Valdir voru reiknipunktar sem reiknað var fyrir í skýrslu frá 1998 ásamt því að nýjum punktum var raðað upp meðfram hafnarbökkum Sundahafnar um það bil 15 m frá hafnarbakka og með 50m bili milli punkta. Fyrsti punkturinn var settur á utanverða endann Skarfabakka, næst Skarfagarði, og sá síðasti innst á fyrirhuguðum utanverðum Kleppsbakka. Ystu reiknipunktarnir frá gömlu útreikningunum sjást á mynd 11. Reiknipunktar á Viðeyjarsundi sem einnig eru frá gömlu útreikningunum eru á mynd 12 og loks eru nýju reiknipunktarnir fyrir öldufarsreikninga sýndir á mynd 13. Mynd 13 er endurtekin í Viðauka II og prentuð á A3 blað sem má opna. Það auðveldar lestur skýrslunnar að geta séð staðsetningu punkta í öldufarsreikningum. Mynd 11. Reiknipunktarnir á Faxaflóa. Punktur P1 er 5km í hánorður frá Garðskagavita. Punktur P2 er 10 km inn á Faxaflóa frá P1 í stefnu á bauju 6. Punktur P3 er 20 km inn á Faxaflóa eftir sömu línu. Punktur B6 er bauja 6 utan við Gróttu, 29 km frá P1 og punktur B7 er bauja 7 norðan Engeyjar. 16

25 Mynd 12. Gamlir reiknipunktar á Viðeyjarsundi. Punktar NS3 og NS4 eru punktar úr öldusveigjureikningum Þorbjörns Karlssonar. Mynd 13. Sundahöfn, reiknipunktar meðfram hafnarbökkum, Skarfabakka, Kleppsbakka og Hafnarbakka utan Klepps. 50m eru á milli punkta og eru þeir staðsettir 15m frá hafnarbakkanum. 17

26 4.5 Öldu og veðurgögn fyrir öldufarsreikninga Öldufarsreikningarnir byggja annars vegar á úthafsöldu sem sett er af stað á jaðri reikninetsins og hins vegar á vindi sem látinn er blása yfir haffletinum. Notuð eru öldu- og veðurgögn frá evrópsku veðurstofunni í Reading, ECMWF, sem byggja á viðamiklum reiknilíkönum fyrir veður og öldu. Gögnin eru tiltæk í punktum með 0,5 millibili hringinn í kringum landið með 6 tíma millibili. Ölduhæð, sveiflutími öldu og öldustefna úr punkti með hnitin 64 N og 23 V eru sett af stað á jaðri reikninetsins og keyrð inn Faxaflóann að Sundahöfn. Auk öldu eru sjávarföllin sett af stað á jaðri reiknilíkansins. Líkanreikningarnir fara þannig fram að keyrðar eru tímaraðir annars vegar fyrir ákveðin veður, þ.e. keyrslur sem ná yfir nokkra daga, og hins vegar fyrir ákveðin tímabil, t.d. eitt eða fleiri ár. Í þessu verkefni eru gerðir reikningar fyrir veður í nóvember 1996, september og nóvember 2012 og nóvember og desember 2013 og fyrir tímabilið september 2013 til október Í sumum tilvikum var ákveðið að keyra öldusveigjureikningana með mældum vindgögnum frá Kleppsbakka í stað vindgagna frá evrópsku veðurstofunni. 4.6 Öldumælingar til samanburðar við reiknilíkan Með það markmið að mæla öldu sem kemur inn á hafnarsvæði Sundahafnar var í júní 2013 settur út þrýstinemi á sjávarbotninn við enda Skarfagarðs. Fljótlega var farið að sýna sjávarfallamælingar frá nemanum á veðurvef Faxaflóahafna hins vegar hefur dregist vinna úr mælingunum upplýsingar um ölduhæð og sveiflutíma. Vegagerðin hefur látið gera forrit til að vinna úr mælingum úr þrýstinemanum og er það forrit enn í prófun. Til eru mælingar frá árinu 1996 þar sem öldur voru mældar bæði á Engeyjarsundi og Viðeyjarsundi og eru þær mælingar notaðar við samanburð á niðurstöðum reiknilíkans í kafla

27 5 Öldufar á Sundunum, öldusveigjureikningar með MIKE21 SW reiknilíkaninu Fimm aðskilin tímabil voru notuð í öldufarsathugunum fyrir Sundahöfn. Þau voru öll valin með hliðsjón af fyrirliggjandi öldumælingum eða sjónmati ölduhæð í Sundahöfn á hverju tímabili. Í ófullgerðri skýrslu Siglingastofnunar um Reykjavíkurhöfn frá 1998 var tafla yfir mælingar úr þrýstinema á Engeyjar- og Viðeyjarsundi. Valið var að skoða veðrið 14. nóvember 1996 en þá mældist kennialda um m við Garðskaga og vestsuðvestan vindur um 23 m/s. Þetta er nálægt því að vera u ársveður, þ.e. veður sem að jafnaði kemur einu sinni á ári. Í minnisblaði Siglingastofnunar til Faxaflóahafna frá júní 2013 var skoðað öldufar á Sundunum og landrof í Viðey og þá notað mat hafnsögumanna frá 10. september 2012 og 2. nóvember Þessi veður einkenndust af norð- og norðvestlægum vindöldum. Unnið hefur verið úr mælingum frá þrýstinema við Skarfagarð fyrir tímabilið frá júní 2013 til desember Valin voru veður nóvember 2013, en þá var ölduhæð við Garðskaga um 8-9 m og vestsuðvestlægur vindur m/s. Einnig var skoðað veðrið desember 2013 en þá var ölduhæð við Garðskaga 7-8 m og vindur snerist úr m/s úr vestri yfir í um 10 m/s úr austnorðaustri. Í skýrslu þessari er vindhraði ávallt tilgreindur sem meðalvindhraði en ekki sem vindhviður. Hér fyrir neðan er yfirlit yfir þau fimm veður sem tekin eru fyrir í öldusveigjureikningunum: Nóvember veðrið 1996 þung úthafsalda m, vestsuðvestan vindur 23 m/s September 2012 norðvestan vindalda, vindur m/s Nóvember 2012 vindalda, stíf norðan átt m/s Nóvember 2013 meðalþung úthafsalda 9 m, vestsuðvestan vindur m/s Desember 2013 meðalþung úthafsalda 7-8 m, vestan vindur m/s 5.1 Nóvember veðrið 1996 Sem liður í kvörðun reiknilíkansins var að skoðað veður frá því í nóvember 1996 en til eru gögn úr þrýstinemum á Viðeyjarsundi og Engeyjarsundi frá þeim tíma. Tafla 14 gefur yfirlit yfir mælingar frá 14. nóvember Sýnd er ölduhæð og meðalsveiflutími öldu við Garðskagadufl og vindátt og vindhraði við Garðskagavita. Búast má við að áhrifa öldu við Garðskaga gæti um klukkustund síðar inn á sundunum við Reykjavík Með hæð kenniöldu á Garðskagadufli milli 10 og 11 m einkennist nóvember 1996 veðrið af þungri undiröldu sem að jafnaðir kemur á einu sinni á eins til tveggja ára fresti. Tafla 14. Yfirlit yfir mælingar á Garðskaga, Engeyjarsundi og Viðeyjarsundi fyrir fjögur veður. Garðskagi Engeyjarsund Viðeyjarsund Dags. Hs Tz Vind Vindhraði Sjh. Hs H 3-10 H 1025 Tz Hs H 3-10 H 1025 Tz /tími átt (m) (s) ( ) (m/s) (m) (m) (m) (m) (s) (m) (m) (m) (s)

28 Sjá má af þessum gögnum í töflu 14 og mynd 14 að á Engeyjarsundi er undirölduþátturinn hærri en vindölduþátturinn og að heildaraldan verður hæst um 2,1 m. Á Viðeyjarsundi er heildarölduhæð töluvert lægri, eða um 0,7 m, en þar er vindölduhlutinn orðinn aðeins hærri en undirölduþátturinn. Þess ber að geta mælistaðurinn á Viðeyjarsundi er mun lengra inn á sundinu heldur en mælistaðurinn á Engeyjarsundi, samanber mynd 12. Nákvæmni reiknilíkansins byggir að hluta til á gæðum þeirra veðurgagna, öldu og vinds, sem notuð eru í líkanreikningunum. Til að kanna spágagnanna frá ECMWF sem notuð eru í líkanreikningunum þá eru þau borin saman við mæld gögn, annars vegar öldumælingu frá Garðskagadufli og hins vegar vindmælingu frá Garðskagavita. Mynd 15 sýnir samanburð á mældri öldu á Garðskaga og öldu í ECMWF spápunkti 64 N 23 V. Þó að spáin og mælingin fylgist vel að í upphafi stormsins þá nær spáin ekki hápunkti stormsins og munar þar um 25% þar sem spáin er lægri. Þetta hefur eðlilega áhrif á niðurstöður líkanreikninganna sem byggja á ölduspágögnunum. Mynd 16 sýnir samanburð á mældum vindhraða á Garðskaga og spáðum vindhraða frá ECMWF sem notaður er í líkanreikningum. Samanburðurinn er nokkuð góður, en vindspáin er um 10% lægri en mælingin. Mynd 14. Mæld ölduhæð og sveiflutími á Engeyjarsundi og Viðeyjarsundi 14. nóvember kl.06 til 14. nóvember kl.13. Rauðar línur sýna sveiflutíma öldunnar við Engeyjarsund, ES, og Viðeyjarsund, VS. Blá heil lína sýnir heildaröldu, Hs, strikalínan sýnir undirölduna, H10_25, og doppótta línan vindölduna, H3_10. 20

29 Mynd 15. Samanburður á mældri öldu á Garðskagadufli og ECMWF ölduspá í punkti 64 N 23 V dagana nóvember Í hápunkti stormsins er ölduspáin um 25% lægri en öldumælingin. Mynd 16. Samanburður á mældum og spáðum (ECMWF) vindhraða og vindstefnu dagana nóvember Mæld gögn frá Garðskaga og spáð gögn úr punkti 64 N 23 V. Myndir 17 og 18 sýna samanburð á mældri öldu og reiknaðri öldu á Engeyjarsundi og Viðeyjarsundi dagana 13. til 15. nóvember Nokkuð góð samsvörun er á reikningum og mælingum á Engeyjarsundi, en á Viðeyjarsundi er samsvörunin ekki eins góð og munar þar sérstaklega á vindölduþættinum. Rétt er að benda á að við lestur skýrslunnar hér fyrir aftan getur verið gagnlegt að opna mynd í Viðauka II, síða 113, sem sýnir staðsetningu reiknipunkta meðfram hafnarbökkum við Skarfabakka, Kleppsbakka og Hafnarbakka utan Klepps. 21

30 Mynd 17. Samanburður á mældri öldu og reiknaðri öldu á Engeyjarsundi nóvember 1996, ölduhæð og sveiflutími. Myndin sýnir heildarölduhæð, Hs, og sveiflutíma sem þáttuð er í vindöldu, H3_10, og undiröldu, H10_25. Mynd 18. Samanburður á mældri öldu og reiknaðri öldu á Viðeyjarsundi nóvember 1996, ölduhæð og sveiflutími. Myndin sýnir heildarölduhæð, Hs, og sveiflutíma sem þáttuð er í vindöldu, H3_10, og undiröldu, H10_25. Til að byrja með eru öldufarsreikningarnir gerði á dýptargrunni C, , þar sem það voru aðstæðurnar í höfninni þegar nóvember veðrið 1996 gekk yfir. Myndir 19 til 21 sýna ölduhæð og sveiflutíma í punktum K2, K6 og K10. Niðurstöður ölduhæðarútreikninganna eru þáttaðar í undiröldu og vindöldu, auk heildar kenniöldu. Í punkti K2, innst á Kleppsbakka má sjá að vindaldan er meginhluti öldunnar, í punkti K6, fyrir miðum Kleppsbakka, eru vindöldu og undirölduþættirnir ámóta stórir og í punkti K10, utarlega á Kleppsbakka, er undiraldan orðin hærri en vindaldan. 22

31 Mynd 19. Reiknuð ölduhæð og sveiflutími í punkti K2 á Kleppsbakka, undiralda, vindalda og heildaralda, dagana nóvember Útreikningar eru gerðir á dýptargrunni C, Hámarksölduhæð í punkti K2 er um 0,18 m. Mynd 20. Reiknuð ölduhæð og sveiflutími í punkti K6 á Kleppsbakka, undiralda, vindalda og heildaralda, dagana nóvember Útreikningar eru gerðir á dýptargrunni C, Hámarksölduhæð í punkti K6 er um 0,28 m. 23

32 Mynd 21. Reiknuð ölduhæð og sveiflutími í punkti K10 á Kleppsbakka, undiralda, vindalda og heildaralda, dagana nóvember Útreikningar eru gerðir á dýptargrunni C, Hámarksölduhæð í punkti K10 er um 0,43 m. Næstu myndir sýna ölduhæð á Sundahafnarsvæðinu þegar stormurinn er í hámarki 14.nóvember 1996 kl.12 fyrir alla dýptargrunnana. Þannig er hægt að gera sér grein fyrir því hver aldan hefði orðið á mismunandi byggingarstigum Sundahafnar. Mynd 22 sýnir niðurstöður fyrir dýptargrunn A, 2013, mynd 23 fyrir dýptargrunn B, 2005, mynd 24 fyrir dýptargrunn C, og mynd 25 fyrir dýptargrunn D Aftur skal bent á að dýptargrunnur A gildir fyrir núvarandi ástand, en dýptargrunnar B, C og D gilda fyrir elda og eldra ástand. Þessar myndir ásamt gröfunum á myndum 26 til 28 sýna áhrif Skarfagarðs og Ábóta á ölduhæðina við Kleppsbakka. Í punkti K2, innst á Kleppsbakka, eru áhrifin af byggingu Ábóta greinileg, þ.e. þegar búið er að taka hann upp á dýptargrunni A þá hækkar ölduhæð töluvert. Sama á við í punkti K6, en þegar utar kemur á Kleppsbakkann í punkti K10 eru áhrifin lítil sem engin. Áhrif af byggingu og lengingu Skarfagarðs eru lítil sem engin innst á Kleppsbakka, K2, töluverð við miðjan Kleppsbakkann, K6, en aftur lítil yst á Kleppsbakkanum, K10. 24

33 Mynd 22. Ölduhæð í Sundahöfn 14. nóvember 1996 kl. 12 á dýptargrunni A Mynd 23. Ölduhæð í Sundahöfn 14. nóvember 1996 kl. 12 á dýptargrunni B

34 Mynd 24. Ölduhæð í Sundahöfn 14. nóvember 1996 kl. 12 á dýptargrunni C Mynd 25. Ölduhæð í Sundahöfn 14. nóvember 1996 kl. 12 á dýptargrunni D

35 Mynd 26. Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti K2 á Kleppsbakka dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Á þessum stað er lítill munur á ölduhæð fyrir dýptargrunna A, B og C, þar sem alda verður hæst um 0,18m, en á dýptargrunni D hefur upptaka Ábóta áhrif og hæsta alda hækkar í um 0,25 m. Mynd 27. Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti K6 á Kleppsbakka dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Hér sést að með lengingu Skarfagarðs, dýptargrunnur C til B, lækkar ölduhæð í punkti K6 úr 0,29m í um 0,27 m, en hækkar síðan þegar Ábótinn er tekinn upp í um 0,34 m, dýptargrunnur A. 27

36 Mynd 28. Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti K10 á Kleppsbakka dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Þegar komið er þetta utarlega á Kleppsbakkann, K10, eru áhrif lengingar Skarfagarðs og upptaka Ábóta frekar lítil og ölduhæð í hápunkti stormsins á bilinu 0,43-0,48 m. Næstu myndir sýna ölduhæð í þremur punktum við nýjan Hafnarbakka utan Klepps á öllum dýptargrunnunum, punktur U3 á mynd 29, punktur U7 á mynd 30 og punktur U11 á mynd 31. Hér er áhugaverðast að skoða ölduhæð í punktum þremur á dýptargrunni A, þ.e. eftir að Kleppsbakki hefur verið lengdur og bakkinn utan Klepps byggður. Yst í punkti U3 er ölduhæðin um 0,38 m, fyrir miðjum kanti í punkti U7 um 0,27 m og innst í punkti U11 um 0,25 m. Lækkun öldu inn eftir bakkanum stafar af því að bakkinn ver sjálfan sig fyrir úthafsöldu, þ.e. stefna bakkans gagnvart öldustefnu inn Sundin er þannig að ysti hlutinn veitir innri hlutanum skjól. Þetta er hagstætt og væri reyndar mjög óhagstætt ef að stefna bakkans væri þannig að aldan hlæðist upp með honum. 28

37 Mynd 29. Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti U3 á Hafnarbakka utan Klepps dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Hér má sjá að lenging Skarfagarðs afgerandi áhrif þar sem ölduhæð lækkar frá 0,46 m á dýptargrunni B í 0,38 m á dýptargrunni A. Mynd 30. Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti U7 á Hafnarbakka utan Klepps dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Hér má sjá að skýlingaráhrif fremsta hluta Kleppsbakka eru orðin töluvert meiri en í punkti U3, þar sem ölduhæð er komin niður í 0,27 m samanborið við 0,38 m í punkti U3. 29

38 Mynd 31. Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti U11 á Hafnarbakka utan Klepps dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Samanborið við punkt U7 á dýptargrunni A eykst skýlingin af ysta hluta Kleppsbakka og ölduhæðin komin niður í 0.25 m. Myndir 32 til 34 sýna ölduhæð í tveimur punktum á Skarfabakka, S4 og S10, og einum á mögulegri lengingu Skarfabakka að Kleppsbakka, S16, í þessu sama veðri á dýptargrunnunum fjórum. Hér er augljóst að Skarfagarðurinn gefur skjólið, meira næst garðinum í punkti S4, en samt töluverð lækkun í punkti S10. Við núverandi aðstæður í Sundahöfn, dýptargrunnur A verður ölduhæð hæst 0,28 m í punkti S4 og 0,32 m í punkti S10. Punktur S16 er það innarlega að þar hefur Ábótinn áhrif, þannig hækkar aldan þegar hann er tekinn upp, þ.e. þegar farið er frá dýptargrunni B yfir í A, og er 0,33 m við núverandi aðstæður. 30

39 Mynd 32. Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti S4 á Skarfabakka dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Punktur S4 er í góðu skjóli af Skarfagarði, þannig að jafnvel fyrsti hluti garðsins, dýptargrunnur B, gefur gott skjól eða 0,28 m samanborið við 0,6 m án Skafagarðs, dýptargrunnur C. Mynd 33. Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti S10 á Skarfabakka dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Eins og í punkti S4 þá eru mest áhrif af fyrsta hluta Skarfagarðs, ölduhæðin lækkar frá 0,47 m án garðs, dýptargrunnur C, í 0,34 m, dýptargrunnur B. Lenging Skarfagarðs í dýptargrunni A hefur minni áhrif eða niður í 0,32 m. 31

40 Mynd 34 Samanburður á reiknaðri heildaröldu í punkti S16 á Skarfabakka dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Næstu þrjár myndir sýna ölduhæðina eftir Skarfabakka, mynd 35, Kleppsbakka, mynd 36, og á nýja Hafnarbakkanum utan Klepps, mynd 37, fyrir dýptargrunn A, þ.e. núverandi aðstæður. Í þessu veðri er innsta svæðið á Hafnarbakka utan Klepps að gefa álíka ölduhæð og innri legan á Kleppsbakka. Mynd 35. Reiknuð heildaralda í punktum S4, S10, S16 á Skarfabakka dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunn A. Skjóláhrifa gætir næst Skarfagarði í S4 en ölduhæð eykst úr 0,28m í 0,33m eftir bakkanum. 32

41 Mynd 36. Reiknuð heildaralda í punktum K2, K6 og K10 á Kleppsbakka dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunn A. Aldan hækkar úr 0,17m í K2 upp í 0,43m yst á Kleppsbakka í K10. Mynd 37. Reiknuð heildaralda í punktum U3, U7 og U11 á Hafnarbakka utan Klepps dagana nóvember 1996, fyrir dýptargrunn A. Frá 0,38 m ölduhæð í punkti U3 lækkar aldan niður í 0,25-0,26 m í U7 og U11. 33

42 5.2 Veður haustið 2012 Valin voru tvö veður sem fjallað er um í minnisblaði Siglingastofnunar um öldufar á Sundunum og landrof í Viðey frá 28. júní Bæði veðrin einkennast af norðan og norðvestan vindöldu en úthafsalda er tiltölulega lág. Veðrið 10. september 2012 einkennist af norðvestlægri vindöldu. Vindmælingar á Kleppsbakka um hádegi gáfu meðalvinhraða um 20 til 22 m/s. Mat hafnsögumanna hjá Faxaflóahöfnun var að hæð kenniöldu fyrir miðjum Brúarfossi sem lá við utanverðan Kleppsbakka væri um 0,5 til 0,6 m, en það er svipuð ölduhæð og kemur fram í reikningunum eins og sjá má á mynd 46. Eins og sést á myndinni lá Brúarfoss í fremri legunni við Kleppsbakka, nálægt punkti K6 í öldureikningum. Þegar veður var harðast og mest gekk á hafði skipsstjóri Brúarfoss áhyggjur af því að skipið gæti legið undir skemmdum. Þegar fulltrúar Faxaflóahafna komu um borð var mesta veðrið gengið niður en skipið lét illa við bakkann. Mynd 38. Brúarfoss við Kleppsbakka 10. september 2012 kl. 15. Þá var smástreymt, um klukkutími liðinn frá háflóði og flóðhæð um +2,8 m. Veðrið þann 2. nóvember 2012 einkennist af stífri norðanátt, þar sem 27 til 30 m/s meðalvindhraði mældist við Kleppsbakka, mynd 39. Lýsingar hafnsögumanna, myndir og myndbandsupptökur styðja niðurstöður öldufarsreikninga. Mat hafnsögumanna var að á Engeyjarsundi hefði ölduhæð verið um 1,8 til 2,0 m og á Viðeyjarsundi um 0,9 til 1,2 m, sem er svipað niðurstöðum öldusveigjureikninganna, sjá myndir 54 og

43 Mynd 39. Kleppsbakki 2. nóvember 2012 kl. 09. Þá var stórstreymt, um klukkutími liðinn frá háflóði og flóðhæð um +3,8 m. Mynd 40 sýnir tímaröð fyrir tímabil sem nær yfir veðrin tvö, september til nóvember 2012, annars vegar ölduhæð og sveiflutíma á Garðskagadufli og hinsvegar ölduhæð og sveiglutíma í spápunktinum 64 N 23 V. Góð samsvörun er á mældri og spáðri ölduhæð og nokkuð góð á sveiflutímanum, en algengt er að meiri munur sé á mældum og spáðum sveiflutíma. Myndir 41 og 42 sýna nákvæmari tímaraðir fyrir hvort veður um sig. Öfugt við nóvember veðrið 1996 þá frekar ofmetur ölduspáin frá ECMWF mælda ölduhæð á Garðskagadufli. Mynd 43 sýnir mældan vindhraða og stefnu borið saman við spáð gildi í 64 N 23 V frá byrjun september fram í nóvember. Við reikninga á þessum veðrum voru notaðar vindmælingar frá Kleppsbakka í stað vindgagna frá ECMWF. Mynd 40. Úthafsalda utan Faxaflóa, samanburður á ölduhæðamælingum við Garðskagadufl, bláar línur, og í spápunkti 64 N 23 V, rauðar línur, tímabilið september til nóvember Heildregnu línurnar sem eru neðar sýna ölduhæð en brotalínurnar sem eru ofar sýna sveiflutíma. 35

44 Mynd 41. Samanburður á mældri öldu á Garðskagadufli og spápunkti 64 N 23 V dagana september Heildregnu ferlarnir eru ölduhæð en brotnu ferlarnir sveiflutími öldu. Mynd 42. Samanburður á mældri öldu á Garðskagadufli og spápunkti 64 N 23 V dagana nóvember Heildregnu ferlarnir eru ölduhæð en brotnu ferlarnir sveiflutími öldu. 36

45 Mynd 43. Samanburður á mældum vindhraða og stefnu á Kleppsbakka og í spápunkti 64 N 23 V utan Faxaflóa. Neðri ferlarnir sýna vindhraða, sá blái mælingar frá Kleppsbakka, en sá græni í spápunkti. Efri ferlarnir sýna vindstefnu sem lesin skal af hægri lóðrétta ásnum á grafinu Veðrið 10. september 2012 Norðvestlæg vindalda var ríkjandi, um m/s á Kleppsbakka og mæld undiralda á Garðskagadufli um 4m um og upp úr hádegi 10. september Ölduhæð á Viðeyjarsundi verður mest um 0,62m en meðfram Kleppsbakka frá 0,22m í K2 til 0,62 m í K10, sbr. mynd 44. Samanburður á dýptargrunni A og D sýnir % lækkun öldu við Kleppsbakka og á Viðeyjarsundi og veita Skarfagarður og Skarfabakki skjólið við Kleppsbakkann, mynd 45. Þetta sést einnig á yfirlitsmyndum, myndir 46 og 47. Mynd 44. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K3, K6,K7 og K10 við Kleppsbakka og á Viðeyjarsundi september 2012 á dýptargrunni A Myndin sýnir hækkandi ölduhæð eftir því sem utar er farið á Kleppsbakkanum, frá um 0,22 m (Tp=1,7s) innst á Kleppsbakkanum til um 0,53 m (Tp=5,7s) í punkti K10 og síðan 0,62 m í punkti VS. 37

46 Mynd 45. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punktum K2, K7 og K10 við Kleppsbakka og á Viðeyjarsundi fyrir dýptargrunna A-2013 og D-1988 þann 10. september Myndin sýnir að fyrir byggingu Ábóta og Skarfagarðs, á dýptargrunni D, var ölduhæð í punkti K2 0,34 m (Tp=3,5s) í stað 0,22 m (Tp=1,7s) á dýptargrunni A, í punkti K7 var ölduhæðin 0,61 m (Tp=5,9s) í stað 0,43 m (Tp=5,3s), og í punkti K10 var ölduhæðin 0,64 m (Tp=5,4s) í stað 0,53 m (Tp=5,7s). Þannig hefur ölduhæð lækkað á öllum Kleppsbakkanum um meira en 20% með tilkomu Skarfagarðs, þrátt fyrir að Ábótinn hafi verið tekinn upp. Mynd 46. Reiknuð alda á dýptargrunni A september 2012 kl

47 Mynd 47. Reiknuð alda á dýptargrunni D september 2012 kl.14. Mynd 48 sýnir ölduhæð eftir Skarfabakka á dýptargrunni A þar sem skjóláhrifin eru mest næst Skarfagarði. Á Hafnarbakka utan Klepps, mynd 49, er ölduhæð hæst yst á bakkanum en lækkar eftir því sem innar dregur vegna skjóláhrifa frá bakkanum sjálfum. Mynd 48. Reiknuð ölduhæð í punktum S4, S10 og S16 við Skarfabakka september 2012 á dýptargrunni A

48 Mynd 49. Reiknuð ölduhæð í punktum U3, U7 og U11 á Hafnarbakka utan Klepps, september 2012 á dýptargrunni A Ölduhæðin er mest yst um 0,52m en lækkar í 0,36 m og 0,32m þegar fjær dregur Veðrið 2. nóvember 2012 Veðrið þann 2. nóvember 2012 einkennist af stífri norðanátt, þar sem m/s vindhraði mældist við Kleppsbakka. Lýsingar hafnsögumanna, myndir og myndbandsupptökur styðja niðurstöður öldufarsreikninga. Aldan og vindurinn í þessu veðri er norðanstæðari en 12. september og er ölduhæð við Kleppsbakka á bilinu 0,49 til 0,67 m, mynd 50. Áhrif Skarfagarðs og Skarfabakka eru nú um % til lækkunar öldu frá dýptargrunni D til dýptargrunns A, mynd 51. Mynd 50. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K3, K6, K7 og K10 við Kleppsbakka og í punkti VS á Viðeyjarsundi nóvember 2012 á dýptargrunni A Myndin sýnir hækkandi ölduhæð eftir því sem utar er farið á Kleppsbakkanum, frá um 0,49m (Tp=2,4s) innst á Kleppsbakkanum til um 0,67m (Tp=4,0s) yst á bakkanum í punkti K10. 40

49 Mynd 51. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punktum K2, K7 og K10 við Kleppsbakka og á Viðeyjarsundi fyrir dýptargrunna A-2013 og D-1988 þann 2.nóvember Myndin sýnir að fyrir byggingu Ábóta og Skarfagarðs, á dýptargrunni D-1988, var ölduhæð í punkti K2 0,54 m (Tp=2,7s) í stað 0,49m (Tp=2,4s) nú, dýptargrunnur A, í punkti K7 var ölduhæðin 0,72 (Tp=3,8s) m í stað 0,64 m (Tp=3,7s), og í punkti K10 var ölduhæðin 0,75 m (Tp=3.7s) í stað 0,67 m (Tp=4,0s). Eins og í september veðrinu hér að framan hefur ölduhæð lækkað á öllum Kleppsbakkanum með tilkomu Skarfagarðs, þrátt fyrir að Ábótinn hafi verið tekinn upp, en heldur minna en í september veðrinu. Myndir 52 og 53 sýna ölduhæð og öldustefnu í Sundahöfn fyrir dýptargrunna A og D þegar veðrið er í hámarki 2. nóvember 2012 kl.12. Skjóláhrif Skarfagarðs koma vel fram. Myndir 54 og 55 sýna öldur á Engeyjarsundi og Viðeyjarsundi í tveimur tímaskrefum kl. 12 til kl. 14 á dýptargrunni A. Sjá má að ölduhæð er allt að 1,8 2,0 m á utanverðu Engeyjarsundi og 0,9 1,2m á utanverðu Viðeyjarsundi. Mynd 52. Reiknuð alda á dýptargrunni A-2013, 2. nóvember 2012 kl

50 Mynd 53. Reiknuð alda á dýptargrunni D-1986, 2. nóvember 2012 kl.12. Mynd 54. Reiknuð alda á dýptargrunni A-2013, 2. nóvember 2012 kl.12, á Engeyjarsundi og Viðeyjarsundi. 42

51 Mynd 55. Reiknuð alda á dýptargrunni A-2013, 2. nóvember 2012 kl.14, á Engeyjarsundi og Viðeyjarsundi. Mynd 56 sýnir ölduhæð í þremur punktum við Skarfagarð fyrir núverandi aðstæður, dýptargrunnur A. Ölduhæð er á bilinu 0,53 til 0,62 m þegar veðrið er í hámarki. Mynd 57 sýnir ölduhæð í þremur punktum við Hafnarbakka utan Klepps á dýptargrunni A. Ölduhæð er ekki ósvipuð og við Skarfabakka mest yst. Mynd 56. Reiknuð ölduhæð í punktum S4, S10 og S16 við Skarfabakka nóvember 2012 á dýptargrunni A

52 Mynd 57. Reiknuð ölduhæð í punktum U3, U7 og U11 á Hafnarbakka utan Klepps, 2.-3.nóvember 2012 á dýptargrunni A Ölduhæðin er mest yst um 0,67 m en lækkar í 0,58 m og 0,6m þegar fjær dregur. 44

53 5.3 Veður haustið 2013 Þrýstinemi hefur verið staðsettur við Skarfagarð frá ágústmánuði Unnið hefur verið úr þeim mælingum til bráðabirgða, fundin heildar ölduhæð og hún þáttuð í vindöldu og undiröldu með tilsvarandi sveiflutímum. Úrvinnsluaðferðir til að reikna ölduhæð úr þessum mælingum eru enn í þróun, svo þessar niðurstöður gætu breyst. Tvö veður voru notuð frá þessu tímabili, annars vegar 27. nóvember 2013 þegar ölduhæð á Garðskaga mældist um 9,0 m og vindspá um m/s og hins vegar 3. desember 2013 þegar ölduhæð var um 8,0 m á Garðskaga og vindhraði um m/s. Í báðum tilfellum nokkuð þung úthafsalda en búast má við að ölduhæð mælist nokkrum sinnum á ári um og yfir 9 m og samantals í um 2 til 3 daga um og yfir 8 m. Spágögnin sem notast er við í keyrslum á öldufari eru með sex tíma lotubili samanborið við öldumælingar með dufli út af Garðskaga þar sem mælt er á klukkustundarfresti. Þokkaleg samsvörun er milli ölduspágagna og öldumælingu á Garðskaga, mynd 58. Spágögnin ná þó ekki hæstu öldunum, þegar veðrin eru í hámarki. Mynd 58. Samanburður á mældri ölduhæð á Garðskagadufli og ECMWF spágildum í 64 N, 23 V í nóvember og desember Heildregnu ferlarnir eru ölduhæð en brotnu ferlarnir sveiflutími öldu Veðrið 27. nóvember Mynd 59 sýnir samanburð á ölduspá og mældri öldu á Garðskagadufli í veðrinu 26. til 28. nóvember Mynd 60 sýnir vindhraða og vindstefnu á Skarfabakka í þessu veðri og mynd 61 samanburð á vindhraða á Skarfabakka við vindhraða í spápunkti. Mynd 62 sýnir bráðabirgðaúrvinnslu öldumælinga með þrýstinema á Skarfagarði. Mynd 59. Mæld ölduhæð á Garðskagadufli og reiknuð ölduhæð á sama stað nóvember

54 Mynd 60. Mældur vindur á Skarfagarði 27.nóvember Mynd 61. Mældur vindur á Skarfagarði og spágildi vinds í reiknilíkani nóvember Mynd 62. Úrvinnsla öldumælinga með þrýstinema á Skarfagarði í nóvember H 310 er vindaldan, H 1025 er undiraldan og H 325 er heildarölduhæð Mynd 63 sýnir samanburð á reiknuðum öldum úr öldulíkaninu í punkti VS og öldumælingum við enda Skarfagarðs. Það skal tekið fram að mælistaðurinn við enda Skaragarðs er töluvert utar en reiknipunkturinn í öldulíkaninu. Niðurstöður reiknilíkansins í sama stað þrýstineminn sína töluvert hærri öldu en mælingarnar. Þar sem um bráðabirgðaúrvinnslu öldumælinga er að ræða þá er þessi 46

55 samanburður látinn standa. Þar sem líkanreikningarnir sýna hærri öldu en mælingarnar þá eru þeir á öruggu hliðinni í þeim skilningi að reiknilíkanið er ekki að vanmeta öldur í Sundahöfn. Mynd 63. Samanburður á reiknaðri og mældri öldu í punkti Vs nóvember Mæld gögn eru úr þrýstinema við enda Skarfagarðs. Nokkuð góð samsvörun er á milli reiknaðra og mældrar ölduhæða í hápunkti stormsins. Mynd 64 sýnir samanburð á reikuðum öldum í þremur punktum við Kleppsbakka og þremur punktum við bakka utan Klepps á dýptargrunni A. Ölduhæð hækkar út eftir Kleppsbakka, úr um 0,15 m innst í um 0,35 yst. Við ysta punkt við bakka utan Klepps er ölduhæð sviðuð og yst á Kleppsbakka, eða um 0,32 m, en síðan lækkar aldan inn með bakkanum. Mynd 65 sýnir þessar niðurstöður myndrænt. Mynd 64. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11 fyrir dýptargrunn A-2013, nóvember

56 Mynd 65. Reiknuð ölduhæð fyrir dýptargrunn A-2013, 27. nóvember 2013 kl.12. Samskonar athugun var gerð fyrir þetta veður á dýptargrunnum B, C og D. Á dýptargrunni B er Ábótinn til staðar en Skarfagarður ekki í fullri lengd. Aldan við Kleppsbakka hækkar úr 0,16m í K2 í 0,37m í K10 og við Hafnarbakka utan Klepps lækkar hún úr 0,37m í U3 í 0,29 í U11, sjá myndir 66 og 67. Mynd 66. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11 fyrir dýptargrunn B-, nóvember

57 Mynd 67. Reiknuð ölduhæð fyrir dýptargrunn B-2005, 27. nóvember 2013 kl.12. Á dýptargrunni C er Skarfagarður óbyggður og Ábótinn einn veitir skjól. Eftir Kleppsbakka hækkar aldan úr 0,18m í K2 í 0,38 m í K10. Á svæði hafnabakka utan Klepps eru ölduhæðir frá 0,38m til 0,32 m, eins sjá má á myndum 68 og 69. Mynd 68. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11 fyrir dýptargrunn C , nóvember

58 Mynd 69. Reiknuð ölduhæð fyrir dýptargrunn C , 27. nóvember 2013 kl.12. Á dýptargrunni D eru engir garðar, nema Korngarður sem skýla Kleppsbakka. Aldan hækkar úr 0,22m við K2 í 0,39m við K10 og lækkar 0,36m í U3 í 0,27m í U11 á svæði Hafnarbakka utan Klepps. Þetta er sýnt á myndum 70 og 71. Mynd 70. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11 fyrir dýptargrunn D-1986, nóvember

59 Mynd 71. Reiknuð ölduhæð fyrir dýptargrunn D-1986, 27. nóvember 2013 kl.12. Í töflu 15 eru teknar saman hæstu ölduhæðir í punktunum meðfram Kleppsbakka og meðfram Hafnarbakka utan Klepps fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Fyrir þessar veðuraðstæður gefur grunnur A bestu aðstæður fyrir alla punkta nema við K6 þar sem aldan hefur hækkað nokkuð eftir að Ábótinn var fjarlægður. Tafla 15. Samanburður á ölduhæð á dýptargrunnum A,B,C og D í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11, 27. nóvember 2013 kl.12. A B C D Hs (m) Hs (m) Hs (m) Hs (m) K K K U U U Á næstu myndum eru þessar niðurstöður sýndar í gröfum fyrir hvern punkt, K6, K10, U3, U7 og U11. Mynd 72 sýnir breytinguna sem orðið hefur í punkti K6 og að ölduhæð þar hækki nokkuð eftir brottnám Ábótans. Á mynd 73 í punkti K10 eru áhrif breytinganna lítil en ölduhæð þó lægst við núverandi aðstæður. Myndir 74, 75 og 76 sýna svo áhrif mismunandi dýptargrunna á svæði Hafnarbakka utan Klepps. Allar myndirnar sýna lægstu öldu á dýptargrunni A. 51

60 Mynd 72. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti K6 á dýptargrunnum A, B, C og D í nóvember Mynd 73. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti K10 á dýptargrunnum A, B, C og D í nóvember

61 Mynd 74. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti U3 á dýptargrunnum A, B, C og D í nóvember Mynd 75. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti U7 á dýptargrunnum A, B, C og D í nóvember

62 Mynd 76. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti U11 á dýptargrunnum A, B, C og D í nóvember Á Skarfabakka reiknast alda í þessu veðri 0,23m í S4 næst Skarfagarði og 0,28m í S10, mynd 77. Mynd 77. Reiknuð ölduhæð í punktum S4, S10 og S16 á dýptargrunni A í nóvember Veðrið 4. desember 2013 Mynd 78 sýnir samanburð á ölduspá og mældri öldu á Garðskagadufli í veðrinu 3. til 5. desember Mynd 79 sýnir vindhraða og vindstefnu á Skarfabakka í þessu veðri og mynd 80 samanburð á vindhraða á Skarfabakka við vindhraða í spápunkti. Mynd 81 sýnir úrvinnslu öldumælinga með þrýstinema við enda Skarfagarðs. 54

63 Mynd 78. Samanburður á mældri öldu við Garðskaga og reiknaðri öldu á sama stað desember Mynd 79. Mældur vindhraði og vindátt á Skarfabakka 4.desember 2013 Mynd 80. Mældur vindur við Skarfabakka og vindur í spápunkti 64 N, 23 V desember

64 Mynd 81. Bráðabirgðaúrvinnsla öldumælinga úr þrýstinema við enda Skarfagarðs í desember Mynd 82 sýnir samanburð á reiknuðum öldum úr öldulíkaninu í punkti VS og öldumælingum við enda Skarfagarðs. Það skal tekið fram að mælistaðurinn við enda Skaragarðs er töluvert utar en reiknipunkturinn í öldulíkaninu. Niðurstöður reiknilíkansins í sama stað þrýstineminn sína töluvert hærri öldu en mælingarnar. Þar sem um bráðabirgðaúrvinnslu öldumælinga er að ræða þá er þessi samanburður látinn standa. Þar sem líkanreikningarnir sýna hærri öldu en mælingarnar þá eru þeir á öruggu hliðinni í þeim skilningi að reiknilíkanið er ekki að vanmeta öldur í Sundahöfn. Mynd 82. Samanburður á reiknaðri og mældri öldu í punkti VS desember Mæld gögn eru úr þrýstinema við enda Skarfagarðs. Nokkuð góð samsvörun er á milli reiknaðra og mældrar ölduhæða nema vindöldutoppurinn kemur ekki fram. Mynd 83 sýnir samanburð á reikuðum öldum í þremur punktum við Kleppsbakka og þremur punktum við bakka utan Klepps á dýptargrunni A. Ölduhæð hækkar út eftir Kleppsbakka, úr um 0,14 m innst í um 0,32 yst. Við ysta punkt við bakka utan Klepps er ölduhæð um0,28m en síðan lækkar aldan inn með bakkanum í 0,17 m. 56

65 Mynd 83. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11 fyrir dýptargrunn A-2013, desember Mynd 84. Reiknuð ölduhæð fyrir dýptargrunn A-2013, 3.desember 2013 kl.22. Samskonar athugun var gerð fyrir þetta veður á dýptargrunnum B, C og D. Á dýptargrunni B er Ábótinn til staðar en Skarfagarður ekki í fullri lengd. Aldan Við Kleppsbakka hækkar úr 0,14m í K2 í 0,34m í K10 og við Hafnarbakka utan Klepps lækkar hún úr 0,34m í U3 í 0,26 í U11, myndir 85 og

66 Mynd 85. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11 fyrir dýptargrunn B-2005, desember Mynd 86. Reiknuð ölduhæð fyrir dýptargrunn B- 2005, 3.desember 2013 kl.22. Á dýptargrunni C er Skarfagarður óbyggður og Ábótinn einn veitir skjól. Eftir Kleppsbakka hækkar aldan úr 0,15 m í K2 í 0,35 m í K10. Á svæði hafnabakka utan Klepps eru ölduhæðir frá 0,34 m til 0,27 m, eins sjá má á myndum 87 og

67 Mynd 87. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11 fyrir dýptargrunn C , desember Mynd 88. Reiknuð ölduhæð fyrir dýptargrunn C , 3.desember 2013 kl.22. Á dýptargrunni D eru engir garðar, nema Korngarður sem skýla Kleppsbakka. Aldan hækkar úr 0,18m við K2 í 0,35m við K10 og lækkar 0,34m í U3 í 0,28m í U11 á svæði Hafnarbakka utan Klepps. Þetta er sýnt á myndum 89 og

68 Mynd 89. Reiknuð ölduhæð í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11 fyrir dýptargrunn D-1986, desember Mynd 90. Reiknuð ölduhæð fyrir dýptargrunn D-1986, 3.desember 2013 kl.22. Í töflu 16 eru teknar saman hæstu ölduhæðir í punktunum meðfram Kleppsbakka og meðfram Hafnarbakka utan Klepps fyrir dýptargrunna A, B, C og D. Fyrir þessar veðuraðstæður gefur grunnur A, eins og áður, bestu aðstæður fyrir alla punkta nema við K6 þar sem aldan hefur hækkað nokkuð eftir að Ábótinn var fjarlægður. 60

69 Tafla 16. Samanburður á ölduhæð á dýptargrunnum A,B,C og D í punktum K2, K6, K10, U3, U7 og U11, 3. desember 2013 kl.22. A B C D Hs (m) Hs (m) Hs (m) Hs (m) K K K U U U Á næstu myndum eru þessar niðurstöður sýndar í gröfum fyrir hvern punkt, K6, K10, U3, U7 og U11. Mynd 91 sýnir breytinguna sem orðið hefur í punkti K6 og að ölduhæð þar hækki nokkuð eftir brottnám Ábótans. Á mynd 92 í punkti K10 eru áhrif breytinganna lítil en ölduhæð þó lægst við núverandi aðstæður. Myndir 93 til 95 sýna svo áhrif mismunandi dýptargrunna á svæði Hafnarbakka utan Klepps. Allar myndirnar sýna lægstu öldu á dýptargrunni A. Mynd 91. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti K6 á dýptargrunnum A, B, C og D í desember

70 Mynd 92. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti K10 á dýptargrunnum A, B, C og D í desember Mynd 93. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti U3 á dýptargrunnum A, B, C og D í desember

71 Mynd 94. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti U7 á dýptargrunnum A, B, C og D í desember Mynd 95. Samanburður á reiknaðri ölduhæð í punkti U11 á dýptargrunnum A, B, C og D í desember

72 Á Skarfabakka reiknast alda í þessu veðri 0,21 m í S4 næst Skarfagarði og 0,25m í S10, sjá Mynd 96. Mynd 96. Reiknuð ölduhæð í punktum S4, S10 og S16 á dýptargrunni A í desember

73 5.4 Áhrif varnargarða utarlega á Viðeyjarsundi Áhrif norður- og suðurgarðs Í þessum kafla verða athuguð áhrif ytri garða á öldufar í Sundahöfn í tveimur veðrum, annars vegar í lok nóvember 2013, meðalþung úthafsalda, og hins vegar í byrjun nóvember 2012, stíf norðan vindalda. Byggt er á tillögum að ytri görðum frá hafnsögumönnum Faxaflóahafna, mynd 97, þar sem garður að sunnan er byggður út yfir Skarfasker og Pálsflögu. Að norðan verðu er garðurinn byggður út frá Hjallaskeri og tengdur stystu leið eftir grynningum í land á Viðey í stað þess að fylgja tillögu lóðsa til norðurs með tengingu í land á norður hluta Viðeyjar. Garðarnir enda í um 100 m fjarlægð frá innsiglingarlínu, þannig að með þeim báðum er innsiglingin um 200 m breið. Samanburðurinn er gerður með því að bera saman ölduhæð í punktum V og VS, þar sem punktur V er rétt utan við Skarfagarð og gefur vísbendingu um ölduhæð í allri Sundahöfn og punktur VS er rétt við enda Ábóta sem gefur vísbendingu um ölduhæð við Kleppsbakka. Við samanburðinn er notaður dýptargrunnur A, þ.e. Sundahöfn eins og hún er í dag, grunnur A2 þar sem búið er að byggja garð að sunnan verðu, grunnur A3 með garði að norðan verðu og grunnur A4 með báðum görðum. Mynd 97. Hugmynd að skjólgörðum á Viðeyjarsundi frá hafnsögumönnum Faxaflóahafna Veður 27. nóvember 2013 Mynd 98 sýnir ölduhæð í punkti V sem liggur innar en skjólgarðarnir sem verið er að prófa en utan við Skarfagarð, í veðrinu 27. nóvember 2013, sjá mynd 12. Miðlínan sýnir ölduhæð við núverandi aðstæður, með norðurgarði hækkar aldan en lækkar með suðurgarði einum sér og báðum görðunum. 65

74 Því má segja að norðurgarðurinn er gagnslaus, en suðurgarðurinn skilar lækkun í punkti V, við enda Skarfagarðs. Mynd 98. Ytri garðar á Viðeyjarsundi, samanburður á ölduhæð í punkti V utan við Skarfagarð í nóvember 2013 veðrinu. Með norðurgarði einum sér frekar hækkar aldan í punkti V, úr 0,75 m í 0,82 m, en lækkar með suðurgarði og báðum görðum í 0,60 m. Mynd 99 sýnir ölduhæð í punkti VS sem liggur utan við Skarfabakka, sjá mynd 12. Hér eru skjóláhrif garðanna orðin mjög lítil, eða mest um 12% lækkun. Mynd 99. Ytri garðar á Viðeyjarsundi, samanburður á ölduhæð í punkti VS utan við Skarfagarð í nóvember 2013 veðrinu. Myndin sýnir að innar á Viðeyjarsundi í punkti VS eru minni áhrif af skjólgörðunum 66

75 Næstu fjórar myndir sýna ölduhæð og stefnu myndrænt fyrir veðrið 27. nóvember 2013, kl. 12:00. Mynd 100 sýnir aðstæður án ytri skjólgarða, mynd 101 með syðri garði, mynd 102 með nyrðri garði og mynd 103 með báðum görðum. Mynd 100. Reiknuð ölduhæð 27. nóvember 2013, kl. 12:00, á dýptargrunni A Mynd 101. Reiknuð ölduhæð 27. nóvember 2013, kl. 12:00, á dýptargrunni A

76 Mynd 102. Reiknuð ölduhæð 27. nóvember 2013, kl. 12:00, á dýptargrunni A Mynd 103. Reiknuð ölduhæð 27. nóvember 2013, kl. 12:00, á dýptargrunni A

77 Veður 2. nóvember 2012 Mynd 104 sýnir ölduhæð í punkti V sem liggur innan skjólgarðanna en utan við Skarfagarð, í veðrinu 2. nóvember Þarna má aftur sjá að suðurgarðurinn hefur nokkur áhrif til lækkunar en áhrif norðurgarðs eru lítil sem engin. Mynd 104. Ytri garðar á Viðeyjarsundi, samanburður á ölduhæð í punkti V utan við Skarfagarð í nóvember 2012 veðrinu. Með norðurgarði einum sér hækkar aldan í punkti V örlítið, en lækkar með suðurgarði og báðum görðum í 1,1 m. Mynd 105 sýnir ölduhæð í punkti VS sem liggur utan við Skarfabakka. Hér eru skjóláhrif garðanna orðin mjög lítil, eða mest um 7 % lækkun. Mynd 105. Ytri garðar á Viðeyjarsundi, samanburður á ölduhæð í punkti VS utan við Skarfagarð í nóvember 2012 veðrinu. Myndin sýnir að innar á Viðeyjarsundi í punkti VS eru minni áhrif af skjólgörðunum. 69

78 Næstu fjórar myndir sýna ölduhæð og stefnu myndrænt fyrir veðrið 2. nóvember 2012, kl. 12:00. Mynd 106 sýnir aðstæður án ytri skjólgarða, mynd 107 með syðri garði, mynd 108 með nyrðri garði og mynd 109 með báðum görðum. Mynd 106. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A Mynd 107. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A

79 Mynd 108. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A Mynd 109. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A Niðurstaða um áhrif varnargarða utarlega á Viðeyjarsundi Niðurstaða þessara öldufarsreikninga er afdráttarlaus, þ.e. að skjólgarðar úr norðri og suðri utarlega á Viðeyjarsundi gefa mjög takmarkaða kyrrð í Sundahöfn. Sú alda sem veldur ókyrrð við bakka í Sundahöfn kemur sjóleiðina inn eftir miðju Viðeyjarsundi, þ.e. sömu leið og skipin sigla. 71

80 5.4.2 Áhrif garðs á miðri innsiglingarlínunni á Viðeyjarsundi Eins og kemur fram hér að framan þá sýndu öldufarsreikningarnir að skjólgarðar úr norðri og suðri utarlega á Viðeyjarsundi skila mjög takmarkaðri kyrrð í Sundahöfn. Til að sýna fram á hvaða leið aldan sem veldur ókyrrð við bakka í Sundhöfn kemur þá voru athuguð áhrif garða sem liggja þvert yfir innsiglingarlínuna. Þrír garðar voru prófaðir, fyrsti var 250 m langur staðsettur fyrir miðri innsiglingarlínu inn sundin, annar var 300 m langur var þá fyrsti garðurinn lengdur um 50 m til suðurs, þriðji garðurinn var 350 m langur og var annar garðurinn lengdur um 50 m til norðurs. Reiknað var öldufar fyrir veðrið 27. nóvember 2013 og 2. nóvember Það skal tekið fram að ekki er litið á þessa garða sem raunhæfan kost fyrir höfnina, heldur er þetta einungis gert til upplýsingar Veður 27. nóvember 2013 Með því að staðsetja garð í miðja innsiglingarlínuna lækkar ölduhæðin í viðmiðunarpunktunum V og VS talsvert. Um 30% lækkun er í punkti V og lítill munur á ölduhæð eftir lengd garðanna. Í VS er lækkunin um 30 40%, meiri fyrir lengri garðana, myndir 110 og 111. Mynd 110. Ytri garðar á Viðeyjarsundi, samanburður á ölduhæð í punkti V utan við Skarfagarð í nóvember 2013 veðrinu. Með 250 m miðgarði lækkar aldan í punkti V úr 0,75 m í 0,57 m. Með 300 m garði lækkar aldan í 0,54 m en með 350 m garði lækkar hún í 0,55 m. 72

81 Mynd 111 Ytri garðar á Viðeyjarsundi, samanburður á ölduhæð í punkti VS utan við Skarfagarð í nóvember 2013 veðrinu. Með 250 m miðgarði lækkar aldan í punkti VS úr 0,37 m í 0,25 m. Með 300 m garði lækkar aldan í 0,22 m en með 350 m garði lækkar hún í 0,21 m. Næstu myndir sýna ölduhæð og öldustefnu myndrænt fyrir aðstæður án miðgarðs, mynd 112, og svo með þrem mislöngum görðum, 250m á mynd 113, 300m á mynd 114 og 350m á mynd 115. Mynd 112. Reiknuð ölduhæð 27. nóvember 2013, kl. 12:00, á dýptargrunni A

82 Mynd 113. Reiknuð ölduhæð 27. nóvember 2013, kl. 12:00, á dýptargrunni A Mynd 114. Reiknuð ölduhæð 27. nóvember 2013, kl. 12:00, á dýptargrunni A

83 Mynd 115. Reiknuð ölduhæð 27. nóvember 2013, kl. 12:00, á dýptargrunni A Veður 2. nóvember 2012 Í norðan vindinum er em 50% lækkun á mestu ölduhæð í punkti V meða tilkomu miðgarðs og um 17% í punkti VS. Gröfin á myndum 116 og 117 sýna áhrif miðgarðanna í punktum V og VS. Mynd 116. Ytri garðar á Viðeyjarsundi, samanburður á ölduhæð í punkti V utan við Skarfagarð í nóvember 2012 veðrinu. Með 250 m miðgarði lækkar aldan í punkti V úr 1,2 m í 0,8 m. Með 300 m garði lækkar aldan í 0,74 m en með 350 m garði lækkar hún í 0,73 m. 75

84 Mynd 117. Ytri garðar á Viðeyjarsundi, samanburður á ölduhæð í punkti VS utan við Skarfagarð í nóvember 2012 veðrinu. Með 250 m miðgarði lækkar aldan í punkti VS úr 0,68 m í 0,58 m. Frekari lenging garðana skilar lækkun í 0,55 m. Næstu myndir sýna ölduhæð og öldustefnu myndrænt fyrir aðstæður án miðgarðs, mynd 118, og svo með þrem mislöngum görðum, 250m á mynd 119, 300m á mynd 120 og 350m á mynd 121. Mynd 118. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A

85 Mynd 119. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A Mynd 120. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A Niðurstaða um áhrif garðs á miðri innsiglingarlínu á Viðeyjarsundi Þessi æfing með að setja skjólgarð á miðja innsiglingarlínu á Viðeyjarsundi sýnir glögglega að sú ölduorka sem veldur ókyrrð við kanta í Sundahöfn kemur sjóleiðina inn eftir sundinu miðju. Það skal ítrekað að hvorki er talin þörf á slíkum garði og þá eru slíkir garðar óraunhæfir frá siglingalegu sjónarmiðið. 77

86 5.5 Skjólgarður fyrir Hafnarbakka utan Klepps Á fundi með Faxaflóahöfnum og skipsstjórnarmönnum Eimskips var ákveðið að skoða áhrif þess að framlengja Kleppsbakka þannig að framlengingin myndaði skjólgarð sem gæfi skjól fyrir nýjan Hafnarbakka utan Klepps. Prófaðir voru tveir garðar, 20 m og 30 m langir og ölduhæð borin saman í punktum U3, U7 og U11. Skoðuð voru tvö veður eins og áður. Það skal tekið fram að skoðun á þessum kosti er eingöngu til að upplýsa áhrifin á öldufar við Hafnarbakka utan Klepps. Hvorki er talin þörf á slíkum garð, né er hann talinn raunhæfur gagnvart öryggi við að leggjast að og fara frá bakkanum auk þess sem hann er mjög óhentugur fyrir byggingu og rekstur bakkans Veðrið 3. desember 2013 Yst er öldustefnan nokkurn veginn langsum eftir hafnarbakkanum og verða skjóláhrifin því mest þar. Innar eftir kantinum kemur aldan með um 20 til 30 stefnu miðað við kantinn og því minnka áhrif þessara stuttu skjólgarða eins og sjá má á myndum 121 til 123. Þetta má einnig sjá á myndum 124 til 126. Mynd 121. Reiknuð ölduhæð í punkti U3 á Hafnarbakka utan Klepps í desember veðrinu 2013 fyrir dýptargrunn A-2013 og með 20 og 30 m löngum skjólgörðum við enda Kleppsbakka. Með 20 metra garðinum lækkar hæsta aldan úr 0,28 m í 0,23 m og í 0,20 m með 30 metra garðinum. 78

87 Mynd 122 Reiknuð ölduhæð í punkti U7 á Hafnarbakka utan Klepps í desember veðrinu 2013 fyrir dýptargrunn A-2013 og með 20 og 30 m löngum skjólgörðum við enda Kleppsbakka. Með 20 metra garðinum lækkar hæsta aldan úr 0,20 m í 0,19 m en lækkar ekki frekar með 30 metra garðinum. Mynd 123. Reiknuð ölduhæð í punkti U11 á Hafnarbakka utan Klepps í desember veðrinu 2013 fyrir dýptargrunn A-2013 og með 20 og 30 m löngum skjólgörðum við enda Kleppsbakka. Með 30 metra garðinum lækkar hæsta aldan úr 0,17 m í 0,16 m. 20 metra garðurinn hefur lítil áhrif í fyrri hápunkti stormsins ein í þeim seinni til hækkunar. 79

88 Mynd 124. Reiknuð ölduhæð 3. desember 2013, kl. 20:00, á dýptargrunni A Mynd 125. Reiknuð ölduhæð 3. desember 2013, kl. 20:00, á dýptargrunni A-2013 með 20 m löngum og 10 m breiðum skjólgarði. 80

89 Mynd 126. Reiknuð ölduhæð 3. desember 2013, kl. 20:00, á dýptargrunni A með-30 m löngum og 10 m breiðum skjólgarði Veðrið nóvember 2012 Í norðan vindöldu má sjá örlitla lækkun öldu næst görðunum en innar við bakkann eru áhrif þeirra ekki teljandi. Myndir 127 til 129 sýna ölduhæð í punktum U3, U7 og U11 fyrir bakka utan Klepps án og með 20 m og 30 m löngum skjólgörðum. Ölduhæðin er einnig sýnd myndrænt fyrir Hafnarbakka utan Klepps á myndum 130 til 132. Mynd 127. Reiknuð ölduhæð í punkti U3 á Hafnarbakka utan Klepps í nóvember 2012 veðrinu fyrir dýptargrunn A-2013 og með 20 og 30 m löngum skjólgörðum við enda Kleppsbakka. Með 20 m garðinum lækkar hæsta aldan úr 0,67 m í 0,60 m og í 0,56 m með 30 metra garðinum. 81

90 Mynd 128. Reiknuð ölduhæð í punkti U7 á Hafnarbakka utan Klepps í nóvember 2012 veðrinu fyrir dýptargrunn A-2013 og með 20 og 30 m löngum skjólgörðum við enda Kleppsbakka. Með 20 m garðinum lækkar hæsta aldan úr 0,57 m í 0,56 m og í 0,54 m með 30 metra garðinum. Mynd 129. Reiknuð ölduhæð í punkti U11 á Hafnarbakka utan Klepps í nóvember 2012 veðrinu fyrir dýptargrunna: A-2013 og með 20 og 30 m löngum skjólgörðum við enda Kleppsbakka. Í þessum punkti hafa skjólgarðarnir engin áhrif. 82

91 Mynd 130. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A Mynd 131. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A-2013 með 20 m löngum og 10 m breiðum skjólgarði. 83

92 Mynd 132. Reiknuð ölduhæð 2. nóvember 2012, kl. 12:00, á dýptargrunni A-2013 með 30 m löngum og 10 m breiðum skjólgarði Niðurstaða varðandi skjólgarð fyrir Hafnarbakka utan Klepps Hér hefur verið athuguð áhrif skjólgarðs við enda Kleppsbakka fyrir Hafnarbakka utan Klepps. Niðurstaðan er að skjóláhrifin ná mjög stutt inn eftir bakkanum enda er lega hans valin þannig að ytri hluti bakkans skýli þeim innri. Þá er hvorki talin þörf á slíkum garði, né er hann talinn raunhæfur frá öryggis-, byggingar- og rekstrarlegu sjónarmiði. 5.6 Austan vindalda við Hafnarbakka utan Klepps Algengasta vindáttin á Sundunum eru austlægar áttir. Mynd 133 sýnir vindrósir fyrir mælingar á Kleppsbakka fyrir árin 2011 til Bláa vindrósin er fyrir mælingar á bilinu 0 til 7 m/s, rauða rósin fyrir mælingar á bilinu 8 til 12 m/s og sú græna fyrir vindhraða 13 til 17 m/s. Þá eru rósir fyrir 18 til 22 m/s og yfir 22 m/s en þær sjást varla. Það kemur glögglega fram að þegar vindhraði er kominn yfir um 8 m/s þá eru vindáttir frá r.v. 70 til 90 ráðandi. Unnin hefur verið líkindafræðileg úrvinnsla á vindmælingum á Kleppsbakka og Skarfagarði 6. Tímabilin sem lágu til grundvallar voru árin 2008 til 2014 fyrir Kleppsbakka og 2006 til 2014 fyrir Skarfagarð. Tafla 17 sýnir vindhraða með endurkomutíma frá einu ári upp í 100 ár fyrir vind úr austri við Kleppsbakka og Skarfagarð. 6 Úrvinnsla vindgagna fyrir Faxaflóahafnir. Minnisblað Vegagerðarinnar fyrir Faxaflóahafnir, janúar

93 Tafla 17. Líkindafræðileg úrvinnsla vindmælinga úr austri fyrir Kleppsbakka og Skarfagarð. Endurkomutími [ár] Kleppsbakki [m/s] Skarfagarður [m/s] Mynd 133. Vindrósir fyrir mismunandi vindhraða í mælingum á Kleppsbakka fyrir árin 2011 til Ljósrauða línan sem liggur með stefnuna sýnir u.þ.b. stefnu Hafnarbakka utan Klepps. Gerðir hafa verið öldufarsreikningar fyrir vindöldumyndun á Sundunum fyrir vindstefnu r.v. 75 sem er valin með tilliti til algengustu vindáttar og einna lengsta aðdrags. Myndir 134 til 136 sýna öldufar á Sundunum fyrir austanáttir úr r.v. 75 með vindhraða 25, 30 og 35 m/s. Samkvæmt líkindafræðilegri úrvinnslu svarar 25 m/s vindhraði til ársöldu, 30 m/s til öldu með 10 ára endurkomutíma og 35 m/s til 50 til 100 ára endurkomutíma. Þá er vindhraði 20 m/s og hærri í um 0,4% af tímanum eða að jafnaði um 35 klukkustundir á ári og 15 m/s í um 3% af tímanum. Mynd 137 sýnir ölduhæð í þremur punktum við Hafnarbakka utan Klepps fyrir vindhraða frá 15 og upp í 40 m/s. Af þessu er ljóst að hæð vindöldu í austlægum áttum við Hafnarbakka utan Klepps sem að jafnaði kemur einu sinni á ári er rétt innan við 0,6 m með sveiflutíma um 2,2 s og öldulengd um 8 m og þá fer ölduhæð að jafnaði yfir 0,45 m í um 35 klukkustundir á ári. Þó að aldan komi u.þ.b. þvert á skipshliðina þá er breidd minni gámaskipa Eimskips um 2,5 öldulengdir og breidd þeirra skipa sem Eimskip stefnir að allt að 4 öldulengdir. Með hliðsjón af upplýsingum úr kafla 3 eru ekki líkur á því að þessar öldur valdi hreyfingum sem verða til vandræða. 85

94 Mynd 134. Öldufar í Sundahöfn fyrir 25 m/s vindhraða úr r.v. 75. Mynd 135. Öldufar í Sundahöfn fyrir 30 m/s vindhraða úr r.v

95 Hs (m) Mynd 136. Öldufar í Sundahöfn fyrir 35 m/s vindhraða úr r.v ,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 U3 U7 U Vindhraði (m/s) Mynd 137. Ölduhæð í punktum U3, U7 og U11 við Hafnarbakka utan Klepps fyrir vindhraða 15 til 40 m/s úr r.v

96 6 Öldufar á tímabilinu september 2013 til október 2014 Í kafla 5 voru sýndar niðurstöður öldusveigjureikninga með MIKE21 SW reiknilíkaninu fyrir ákveðin veður og fyrir mismunandi dýptargrunna, þ.e. mismunandi byggingarstig Sundahafnar. Í þessum kafla eru sýndar niðurstöður öldusveigjureikninga, einnig með MIKE21 SW reiknilíkaninu, á dýptargrunni A, þ.e. núverandi aðstæður í Sundahöfn, sem ná yfir allt tímabilið frá september 2013 til október Niðurstöður eru sýndar í fylgnigröfum (scatter plot) þar sem ölduhæð er teiknuð á móti sveiflutíma í völdum punktum, staðsetning punkta er sýnd á myndum 12 og 13: Á Viðeyjarsundi í punktum V, M1, M2 og VS, myndir 138 og 139. Við Skarfabakka í punktum S4 og S10, mynd 140. Við Kleppsbakka í punktum K2, K6 og K10, mynd 141. Við Hafnarbakka utan Klepps í punktum U3, U7 og U10, mynd 142. Mynd 138. Niðurstöður öldusveigjureikninga fyrir tímabilið september 2013 til október Fylgnigraf fyrir ölduhæð á móti sveiflutíma í punktum V og M1 rétt utan við Skarfagarð. 88

97 Á mynd 138 kemur fram að utan Skarfagarðs er hæsta alda á þessu tímabili um 0,8 m. Innan við Skarfagarð eru hæstu öldur komnar niður fyrir 0,6 m og á móts við innri enda Skafabakka niður fyrir 0,5 m, mynd 139. Í punktum S4 og S10 við Skarfabakka er ölduhæð komin niður fyrir 0,4 m, mynd 140. Við innri hluta Kleppsbakka eru hæstu öldur um 0,3 m, um 0,35 í punkti K6 og um 0,4 m í punkti K10, mynd 141. Við bakka utan Klepps er ölduhæð um 0,4 m yst en lækkar lítillega þegar innar dregur, mynd 142. Mynd 139. Niðurstöður öldusveigjureikninga fyrir tímabilið september 2013 til október Fylgnigraf fyrir ölduhæð á móti sveiflutíma í punktum M2 rétt innan við Skarfagarð og VS á móts við innri enda Skarfabakka 89

98 Mynd 140. Niðurstöður öldusveigjureikninga fyrir tímabilið september 2013 til október Fylgnigraf fyrir ölduhæð á móti sveiflutíma í punktum S4 og S10 við Skarfabakka 90

99 Mynd 141. Niðurstöður öldusveigjureikninga fyrir tímabilið september 2013 til október Fylgnigraf fyrir ölduhæð á móti sveiflutíma í punktum K2, K6 og K10 við Kleppsbakka. 91

100 Mynd 142. Niðurstöður öldusveigjureikninga fyrir tímabilið september 2013 til október Fylgnigraf fyrir ölduhæð á móti sveiflutíma í punktumu3, U7 og U11 við Hafnarbakka utan Klepps. 92

101 7 Niðurstöður öldureikninga með MIKE21 SW reiknilíkaninu Hér verða teknar saman helstu niðurstöður úr MIKE21 SW reiknilíkaninu fyrir þá þrjá hafnarbakka sem voru skoðaðir í þessari athugun. 7.1 Samantekt á hæstu ölduhæðum og stefnum í völdum punktum Yfirlit yfir hæstu öldur í öldusveigjureikningunum í kafla 5 er sýnt í töflu 18, fyrir þrjá punkta við hvern hafnarbakka, Skarfabakka, Kleppsbakka og Hafnarbakka utan Klepps. Taflan sýnir ölduhæð, sveiflutíma öldu, réttvísandi öldustefnu þ.e. úr hvaða átt aldan kemur að hafnarbakka og öldustefnu miðað við stefnu hafnarbakka. Öldusveigjureikningarnir voru gerðir fyrir fimm veður sem áður var búið að lýsa þannig: Nóvember veðrið 1996 þung úthafsalda m, vestsuðvestan vindur 23 m/s September 2012 norðvestan vindalda, vindur m/s Nóvember 2012 vindalda, stíf norðan átt m/s Nóvember 2013 úthafsalda 9 m, vestsuðvestan vindur m/s Desember 2013 úthafsalda 7-8 m, vestan vindur m/s Tafla 18. Ölduhæð, sveiflutími öldu, öldustefna og öldustefna á kant fyrir fimm veður og punktana S4, S10 og S16 við og utan við Skarfabakka, K2, K6 og K10 við Kleppsbakka og U3, U7 og U11 við Hafnarbakka utan Klepps. (rauð öldustefna m.v. kant þýðir að stutt vindalda sem myndast milli Kornbakka og Kleppsbakka er ráðandi) 14.nóv kl. 12:00 10.sept kl. 14:00 2.nóv kl. 12:00 Öldustefna Öldustefna Hs Tp Öldustefna Öldustefna Öldustefna Öldustefna Pkt. Hs Tp r.v. á kant r.v. á kant Hs Tp r.v. á kant (m) (s) ( ) ( ) (m) (s) ( ) ( ) (m) (s) ( ) ( ) S4 0,29 4, ,38 5, ,54 3, S10 0,33 5, ,43 5, ,62 3, S16 0,33 2, ,38 5, ,59 3, K2 0,18 1, ,22 1, ,49 2, K6 0,28 3, ,42 4, ,55 3, K10 0,42 4, ,53 5, ,67 4, U3 0,38 7, ,52 6, ,67 3, U7 0,25 4, ,36 6, ,57 3, U11 0,24 3, ,32 5, ,60 3,

102 27.nóv kl. 12:00 3.des kl. 22:00 Pkt. Hs Tp Öldustefna r.v. Öldustefna á kant Hs Tp Öldustefna r.v. Öldustefna á kant (m) (s) ( ) ( ) (m) (s) ( ) ( ) S4 0,23 4, ,21 4, S10 0,28 5, ,25 5, S16 0,26 3, ,23 3,1 319 K2 0,15 1, ,13 1, K6 0,28 3, ,25 3, K10 0,35 4, ,31 4, U3 0,32 7, ,29 7, U7 0,20 5, ,18 5, U11 0,19 4, ,17 4, Við alla kantana eru öldurnar hæstar í nóvember 2012 veðrinu, um 0,6 m við Skarfabakka, 0,5 m innst við Kleppsbakka hækkandi út með bakkanum og er komið í 0,67 m í punkti K10, einnig 0,67 m yst á Hafnarbakka utan Klepps en lækkar þegar innar dregur. Þar sem um stutta vindöldu er að ræða eru áhrif öldunnar á skipahreyfingar mun minni en ef um þyngri öldu væri að ræða. 7.2 Skarfabakki Skarfabakki nýtur skjóls af Skarfagarði. Ölduhæð er lægst næst Skarfagarði í S4, hækkar þegar innar dregur í S10, en helst síðan jöfn eða lækkar að punkti S16, sem er á mögulegri lengingu Skarfabakka að Kleppsbakka. Samanburður sýnir um 13-22% hærri öldu í punkti S10 miðað við punkt S4. Næst Skarfagarði er öldustefna hins vegar þverari á kantinn og því óhagstæðari en þegar innar er komið. Hæsta reiknaða alda á Skarfabakka í þessum fimm veðrum var 0,62 m um miðjan Skarfabakka í norðan vindinum þann 2. nóvember 2012, en þar var öldustefnan miðað við kant um 40 til Kleppsbakki Mikill munur er á ölduhæð innst og yst við Kleppsbakka. Öll athugunarveðrin gefa rúmlega helmings mun á ölduhæð í innstu og ystu viðlegu, nema í hreinni norðanátt í nóvember Þá er munurinn um 36% enda er öldustefnan beint inn á kantinn. Kyrrðin við innstu viðlegu hefur eftir tilkomu Ábóta og Skarfagarðs og síðan eftir niðurrif Ábóta haldist nokkuð stöðug. Um miðjan Kleppsbakka hafa aðstæður aftur versnað eftir að Ábótinn var fjarlægður. Yst á Kleppsbakkanum hafa garðarnir haft lítil áhrif og aldan yfirleitt rúmlega helmingi hærri en innst við bakkann. Þetta má sjá á myndum 26 til 28 og í töflum 15 og 16. Í þeim fimm veðrum sem reikningarnir ná til var ölduhæð hæst í nóvember 2012 veðrinu. Í innstu legu við Kleppsbakka um 0,49 m, fyrir miðjum bakka um 0,55m og 0,67m yst á bakkanum. Í öllum tilvikum er þetta stutt vindalda. 7.4 Hafnarbakki utan Klepps Lega Hafnarbakka utan Klepps er nokkuð hagstæð hvað það varðar að ysti hluti bakkans ver innri hlutann. Með öðrum orðum þá er innri hluti bakkans í skjóli af þeim ytri. Þetta kemur glöggt fram í niðurstöðum öldureikninganna. 94

103 Um % munur er á ölduhæð eftir nýja Hafnarbakkanum utan Klepps, frá endanum við Kleppsbakka og 600 m austur. Hæst er ölduhæðin yst eða vestast, við enda Kleppsbakka, en síðan fer aldan lækkandi eftir því sem innar dregur. Hæstu reiknuðu öldur verða einnig á þessum bakka af völdum norðanveðursins 2. nóvember 2012, 0,67 0,57 m. Eins og kemur fram í töflu 18 þá er öldustefna í ystu legu þar sem ölduhæð er hæst um það bil samsíða kanti en innar þar sem aldan er lægri kemur aldan yfirleitt með um 20 til 30 stefnu við bakkann. Í stífu norðanáttinni í nóvember 2012 er öldustefnan þverari sem stafar af vindöldu sem myndast milli Viðeyjar og bakkans. Athuguð voru áhrif þess að byggja stutta skjólgarða yst á bakkann við enda Kleppsbakka, 20 og 30 m langa. Áhrif garðanna voru lítil, helst merkjanleg næst görðunum fyrir þau tvö veður sem notuð voru til athugunar. 7.5 Skjólgarðar utarlega á Viðeyjarsundi Athuguð voru áhrif ytri skjólgarða á öldufar í Sundahöfn. Fyrst voru athugaðir garðar að sunnan verðu frá Laugarnesi og að norðan verðu frá Viðey þar sem garðendar voru um 100 m frá innsiglingarlínu inn Sundin. Með báðum görðum væri hafnarmynni þá um 200 m breitt. Niðurstöður öldusveigjureikninga sýndu að garðurinn að norðanverðu hefur engin áhrif í Sundahöfn og að áhrif syðri garðsins eru mjög takmörkuð. Þá voru athuguð áhrif garða sem liggja þvert yfir innsiglingarlínuna, þrjár lengdir voru prófaðar frá 250 m upp í 350 m. Slíkir garðar hafa töluverð áhrif á öldufar í Sundahöfn þar sem ölduhæð sem leiðir inn sundin lækkar um 30 til 40%. Af þessu er ljóst að ölduorkan sem leiðir inn Sundin og hefur áhrif við hafnarbakka kemur eftir innsiglingalínunn á miðju sundinu, m.ö.o. kemur sjóleiðina inn í Sundahöfn. Tæknilega er mögulegt að byggja skjólgarð þvert yfir núverandi innsiglingarlínu, þannig að sigla þurfi í sveig fram hjá slíkum garði, en því fylgir mikið óöryggi og slysahætta og því ekki raunhæfur kostur. Þá er það einnig spurning hvort nokkur þörf sé á að sækja aukna kyrrð í Sundahöfn með svo dýrum framkvæmdum. 7.6 Viðmiðunarmörk öldu við hafnarbakka Í þessum kafla eru niðurstöður öldusveigjureikninga við hafnarbakkana þrjá bornar saman við viðmiðunarmörk fyrir ölduhæð sem gerð var grein fyrir í kafla 3.2, töflu 12. Tímabil öldusveigjureikninga er september 2013 til október Viðmiðunarmörkin sem sýnd eru á fylgniritunum eru 10,000 tonna flutningaskip og miðuð við öldur sem samanstanda af bæði vind- og haföldum ásamt löngum sogaöldum. Hafa ber í huga að viðmiðunarmörk fyrir stærri skip eru hærri. Eins og kemur fram í kafla 3.2 þá ná viðmiðunarmörkin ekki hærra en upp í 0,5 m háa öldu en það er vegna þess að bæði japanski og kóreanski staðallinn setur þau efri mörk. Hins vegar sýna reikningarnir á skipahreyfingum að skipin þola hærri öldu þegar sveiflutími er stuttur. Slíkar upplýsingar eru einungis fyrir hendi fyrir öldur sem koma að kanti undir 75 horni. Þessi viðmiðunarmörk eru sýnd með grænni brotinni línu á mynd 144 fyrir Kleppsbakka. Við Skarfabakka, mynd 143, eru viðmiðunarmörkin fyrir öldu sem kemur að skipi undir 45 horni, við Kleppsbakka, mynd 144, eru viðmiðunarmörkin fyrir öldu sem kemur að skip undir 75 horni og við Hafnarbakka utan Klepps, mynd 145, eru viðmiðunarmörkin fyrir öldu sem kemur að skipi undir 15 horni. Samkvæmt viðmiðunarmörkum fyrir tonna skip fer ölduhæð við kantana aldrei yfir viðmiðunarmörk á tímabilinu september 2013 til október Viðmiðunarmörk fyrir tonna skip eru töluvert hærri og því enn síður að ölduhæð fari yfir þau mörk. 95

104 Hs [m] Hs [m] Hs [m] 0,6 0,5 0,4 S ton - SLW 45 0,3 0,2 0, Tp [s] 0,6 0,5 0,4 S ton - SLW 45 0,3 0,2 0, Tp [s] 0,6 0,5 0,4 S ton - SLW 45 0,3 0,2 0, Tp [s] Mynd 143. Fylgnirit fyrir ölduhæð í punktum S4, S10 og S16 við Skarfabakka borið saman við viðmiðunarmörk tonna flutningaskips fyrir ölduhæð sem kemur að kanti undir 45 horni. 96

105 Hs [m] Hs [m] Hs [m] 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 K ton - SLW ton - SLW 75 only Tp [s] ,2 1 0,8 0,6 0,4 K ton - SLW 75 0,2 0 1,2 0 5 Tp [s] ,8 0,6 0,4 0,2 K ton - SLW ton - SLW 75 only Tp [s] Mynd 144 Fylgnirit fyrir ölduhæð í punktum K2, K6 og K10 við Kleppsbakka borið saman við viðmiðunarmörk tonna flutningaskips fyrir ölduhæð sem kemur að kanti undir 75 horni. 97

106 Hs [m] Hs [m] Hs [m] 0,6 0,5 0,4 U ton - SLW 15 0,3 0,2 0, Tp [s] ,6 0,5 0,4 0,3 U ton - SLW 15 0,2 0, Tp [s] 0,6 0,5 0,4 0,3 U ton - SLW 15 0,2 0, Tp [s] Mynd 145. Fylgnirit fyrir ölduhæð í punktum U3, U7 og U11 við hafnarbakka utan Klepps borið saman við viðmiðunarmörk tonna flutningaskips fyrir ölduhæð sem kemur að kanti undir 15 horni. 98

107 8 Öldur og skipahreyfingar við Hafnarbakka utan Klepps Í meistaraprófsritgerð við danska tækniháskólann DTU á vormisseri 2016 eru notuð reiknilíkön frá dönsku straumfræðistöðinni DHI til að reikna öldur inn sundin og upp að köntum í Sundahöfn og auk þess hreyfingar gámaskips sem bundið er við fyrirhugaðan Hafnarkant utan Klepps, Nielsen Sett er upp MIKE21 BW reiknilíkan af sundunum og Sundahöfn. Þessi reiknilíkön reikna öldur í tímarúmi og eru mjög sambærileg við vatnslíkön af höfnum. Sá mismunur á MIKE21 BW og MIKE21 SW reiknilíkönum sem mest hefur áhrif í þessu verkefni er að BW líkanið reiknar endurkast öldu frá hafnarköntum en SW líkanið ekki. Sem upphafsalda á jaðri reiknilíkansins eru notaðar niðurstöður öldureikninga Vegagerðarinnar með MIKE21 SW reiknilíkaninu inn Faxaflóa að stað sem kenndur er við bauju 7, B7, mynd 146. Líkindafræðileg úrvinnsla öldu í þessum punkti gefur að kennialda með 1 árs endurkomutíma er um 3,5 m og 5 ára endurkomutíma um 5 m. Mynd 146. Öldurós í punkti B7 fyrir tímabilið byggt á öldufarsreikningum með MIKE21 SW. Stefnugeirarnir eru með 5 bili þannig að algengustu og orkumestu öldurnar koma úr 280 og stefnugeiranum frá 270 til 285, (Nielsen 2016). Mynd 147 sýnir niðurstöður MIKE 21 BW öldureikninga við Kleppsbakka og Hafnarbakka utan Klepps fyrir 3,0 og 4,0 m háar kenniöldur í punkti B7. Fyrir 3,0 m öldu í B7 er ölduhæð við Kleppsbakka að mestu innan við 0,3 m og fyrir 4,0 m að mestu innan við 0,4 m. Við Hafnarbakka utan Klepps er ölduhæðin svipuð og við Kleppsbakka næst horninu en lækkar síðan innar á bakkanum. Mynd 147. Ölduhæð við Kleppsbakka og Hafnarbakka utan Klepps fyrir öldur með stefnu 280, sveiflutíma 12 s og ölduhæð í punkti B7 3,0 m til vinstri og 4,0 m til hægri, MIKE21 BW, (Nielsen 2016). Athugið að myndinni er snúið þannig að Hafnarbakki utan Klepps er láréttur á myndinni. 99

108 Mesti munur á reikningum með reiknilíkönunum SW og BW er sá að vegna þess að síðanefnda líkanið tekur tillit til endurkasts öldu þá er ölduhæð við Kleppsbakka og í hafnarkvínni milli Kleppsbakka og Kornbakka mun jafnari í BW líkaninu samanborið við SW líkanið. Þannig kemur ekki fram í BW líkaninu lækkunin inn eftir Kleppsbakka sem einkenndi niðurstöður úr SW líkaninu. Við samanburð á niðurstöðum úr líkönunum tveimur er rétt að líta til ölduhæðar nærri enda Kleppsbakka og við hornið við Hafnarbakka utan Klepps. Ágætis samræmi er við fyrri MIKE21 SW reikninga sem gerð er grein fyrir í kafla 5 hér að framan. Í nóvember 1996 veðrinu fór hæð kenniöldu í punkti B7 norðan Engeyjar, sjá mynd 11, hæst í um 5,0 m sem reiknast þá með um 5 ára endurkomutíma. Með MIKE21 SW reiknast ölduhæð yst á Kleppsbakka í punkti K10 um 0,43 m, sjá mynd 22. BW líkanið gefur tæplega 0,4 m við 4,0 m kenniöldu í punkti B7. Í nóvember 2013 verður kennialda í punkti B7 hæst um 4,0 m og ölduhæð í punkti K10 á Kleppsbakka er þá um 0,35 m í SW líkaninu eða heldur lægri en við sambærilegar aðstæður í BW líkaninu eins og kemur fram hér að ofan. Í verkefninu er sjónum beint að Hafnarbakka utan Klepps og hreyfingar skips við kant reiknaðar og bornar saman við mörk fyrir hreyfingar gámaskipa frá PIANC Til samanburðar eru notuð algengustu ölduhæðarmörk sem samkvæmt kafla 3.2 eru 0,5 m há kennialda. Mynd 148 sýnir tíðnigraf fyrir ölduhæð í ystu legu við Hafnarbakka utan Klepps. Ölduhæð í legunni fer yfir 0,5 m sem svarar 0,154% af tímanum eða u.þ.b. 13,5 klukkustundir á ári. Mynd 148. Tíðnigraf fyrir ölduhæð í ystu legu við Hafnarbakka utan Klepps, (Nielsen 2016). Á lóðrétta ásnum er ölduhæð, en á lárétta ásnum tíðni í % af tímanum. Lóðrétti ásinn sker þann lárétta í 1% og ölduhæð með 1% tíðni er 0,35 m. Í verkefninu var notað reiknilíkan sem kallast MIKE Dynamic Vessel Response Model til að reikna hreyfingar skips við kant. Skipið sem var valið til að nota í þessa reikninga var Goðafoss, 165,6 m langt og með 1457 TEU flutningsgetu. Fyrirkomulag bindinga byggði á upplýsingum frá Eimskip, en reikningarnir voru bæði gerðir fyrir 96 mm polyprobylene 8 strand tóg og 80 mm ultraline dyneema 8 strand tóg, hvor tveggja með polyamide 8 strand sabba. Ultraline dyneema tógið hefur mun minni teygju heldur en polyprobylene tógið. Það hefur einungis tognað um 1% þegar 50% af brotstyrk er náð samanborið við um 13% hjá polyprobylene tóginu. Á Hafnarbakka utan Klepps var notað sama fyrirkomulag á þybbum og er á núverandi Kleppsbakka, þ.e. kanturinn þakinn með RTT dekkjaþybbum með V kant-þybbum. Þar sem dráttur skips með bryggju var talin erfiðasta hreyfingin við kantinn eru aðeins gefnar niðurstöður fyrir þá hreyfingu. Við greiningu á reiknuðum hreyfingum voru gerð þau mistök í verkefninu að reikna fullt útslag kennihreyfinga, þ.e. beggja vegna miðstöðu, og bera saman við leyfilegar hreyfingar samkvæmt PIANC 2012, sem eru kennihreyfing útslags frá miðstöðu hverrar 100

109 hreyfingar. Því hafa niðurstöður í verkefninu sem gefnar eru fyrir 0,4 m í raun samsvörun við 0,2 m mörkin í PIANC 2012, þá eiga niðurstöður fyrir 0,2 m mörk enga samsvörun við PIANC 2012 og lesa þarf af tíðnigröfum við 0,8 m fyrir PIANC 0,4 m mörkin. Við upp- og útskipun gáma hjá Eimskip við Kleppsbakka eru notaðir rammar með stýringum þannig að efri hreyfimörk PIANC 2012 eiga við, samanber kafli 3.1. Mynd 149 sýnir tíðnigraf fyrir kennihreyfingu á drætti skips við bryggju fyrir fullt útslag. Þar kemur fram að 0,2 m neðri hreyfimörkum PINAC 2012 er náð 0,7% af tímanum, en 0,4 m efri hreyfimörkum má lesa af grafinu sem 0,16% af tímanum. Samanburður efri markanna við tíðni 0,5 m hárrar öldu í legunni sem var 0,154% er mjög góður. Tafla 19 sýnir niðurstöður tíðnigreiningar á því að dráttur skips með kanti fari yfir PIANC 2012 viðmiðunarmörk fyrir tvenns konar bindingar og mismunandi vindhraða og stefnu. Í flestum tilfellum verður tíðni mestu hreyfinga skipsins lægri þegar stífara tógið er notað, en munurinn er ekki afgerandi. Þá dregur vindur heldur úr tíðni hæstu hreyfinga. Mynd 149. Tíðnigraf fyrir kennihreyfingu á drætti skips við bryggju, fullt útslag beggja vegna miðstöðu, enginn vindur, (Nielsen 2016). Lóðrétti ásinn sýnir kennihreyfingu á drætti skips við bryggju fyrir fullt útslag en lárétti ásinn sýnir tíðni í %. Tafla 19. Tíðni þess að kennihreyfing í drætti, útslag frá miðstöðu, fari yfir PIANC 2012 viðmiðunarmörk fyrir mismunandi tóg og mismunandi vind. Vindstefna miðast við stefnu skips. Tegund af tóg Vindur Tíðni (%) kennihreyfingar yfir: Hraði og stefna 0,2 m 0,4 m Polypropylene Enginn vindur 0,7% 0,16% Ultraline Dyneema Enginn vindur 0,8% 0,08% Polypropylene 10 m/s; 0 0,6% 0,1% Ultraline Dyneema 10 m/s; 0 0,5% 0,03% Polypropylene 15 m/s; 0 0,7% 0,24% Ultraline Dyneema 15 m/s; 0 0,4% 0,05% Polypropylene 15 m/s; 250 0,5% 0,15% Ultraline Dyneema 15 m/s; 250 0,4% 0,03% Þó að þessir reikningar á skipahreyfingum við Hafnarbakka utan Klepps séu ekki kvarðaðir við raunverulegar aðstæður þá virðast þær gefa nokkuð raunsanna mynd af aðstæðum við núverandi Kleppsbakka og því sem búast má við Hafnarbakka utan Klepps. 101

110 9 Búnaður til að takast á við og draga úr hreyfingum skipa við kant Hér verður fjallað um tvenns konar búnað ætlaður er til að draga úr hreyfingum skipa við hafnarkant. Annars vegar búnaður sem kallaður er ShoreTension sem tengdur er við landfestar skips og heldur ákveðinni fastri spennu á þeim. Hins vegar er það búnaður sem kallaður er MoorMaster þar sem armur tengist við síðu skipsins og takmarkar hreyfingar þess. Þá verður fjallað um þybbur á hafnarköntum, hlutverk þeirra og virkni. 9.1 ShoreTension búnaður Frá árinu 2010 hefur ShoreTension búnaðurinn verið þróaður í Hollandi, í samvinnu Rotterdam hafnar og Royal Boatmen Association Eendracht (KRVE) sem sér um hafnarþjónustu í Rotterdamhöfn. Auk Hollands hefur búnaðurinn verið settur upp í höfnum í Ástralíu, Nýja Sjálandi, Oman, Spáni og Ítalíu. Búnaðurinn heldur stöðugri spennu á landfestum og gleypir eða absorberar spennubreytingar með tjökkum sem gefa eftir og kemur þannig í veg fyrir að landfestar gefi sig. Þegar búnaðurinn gefur eftir hleðst upp orka í kerfinu sem notuð er til þess að draga landfestar inn í upphaflega stöðu þegar hægist á. Með þessu er dregið úr hreyfingum skipa þannig að öryggi starfsmanna við skipshlið eykst og jafnframt aukast afköst við upp- og útskipun. Búnaðurinn er oftast tengdur inn á springa og fram- og afturband, sjá mynd 150, en hann má einnig tengja við þver- eða stormbindingar. Mynd 150. ShoreTension búnaður tengdur við afturband (t.v.) og spring (t.h.). ShoreTension búnaðurinn er stillanlegur með milli 10 og 60 tonna spennu á landfestum. Upphaflega gerði búnaðurinn ráð fyrir 3 m færslu en til að takast á við mismunandi aðstæður, m.a. mikinn mun á flóði og fjöru, hefur verið þróuð útgáfa með 4,3 m færslu. Það fer eftir aðstæðum og stærð skipa hvort notaðar eru 2 eða 4 einingar á hvert skip. Einingarnar vinna sjálfstætt, en þar sem hver um sig leitast við að ná upphafsstöðu má segja að þær vinni saman. Þannig er ekki hætta á að skip færist eftir kanti. Í grein sem birtist í tímaritinu Port Technology International haustið eru sýndar niðurstöður reikninga sem sýna áhrif ShoreTension búnaðarins fyrir 1,5 og 2,0 m háar öldur með 10 og 12 s sveiflutíma fyrir mismunandi aðfallshorn, frá 0 til 180 sem svarar til þess að alda komi langs eftir skipi aftan frá til þess að alda komi langs eftir skipi framan frá, mynd 151. Alda þvert á skipið hefur þá aðfallshorn 90. Ekki kemur fram í greininni hve margar ShoreTension einingar voru notaðar eða hvort þær voru bara á springum, en greinilega er þær ekki á þverbindingum. Myndin sýnir að fyrir þá 7 Van der Burg, Gerrit, ShoreTension: secure to shore at all times. The affordable solution for safe mooring in severe conditions. Port Technology International. 102

111 uppstillingu sem reynd var þá eru áhrif ShoreTension búnaðarins mikil fyrir öldur sem koma nær samsíða skipi en minni fyrir öldur þvert á skipið. Á utanverðum Kleppsbakka koma öldur þvert á skip, en samsíða skipi sem liggur við Hafnarbakka utan Klepps. Því skilar uppstilling svipuð þeirri sem rætt er um hér að ofan árangri við Hafnarbakka utan Klepps en ekki á utanverðum Kleppsbakkanum. Mynd 151. Niðurstöður reiknilíkans fyrir skipahreyfingar sem sýna áhrif ShoreTension búnaðar fyrir 1,5 og 2,0 m háar kenniöldu með sveiflutíma 10 og 12 s og aðfallshorn frá 0 til 180. Skipahreyfingar með eða án ShoreTension eru gefnar sem hlutfall af leyfilegum hreyfingum samkvæmt PIANC. Þó að mynd 151 sýni að ShoreTension búnaður hafi lítil áhrif fyrir öldu þvert á skip, þá er hægt að koma búnaðinum fyrir á þverbindingum eða stormbindingum og þannig hafa meiri áhrif á skipahreyfingar en koma fram á myndinni. Í samtali við fulltrúa KRVE kom fram að í höfninni Esperance í Vestur Ástralíu hafi ShoreTension verið notuð á þverbindingu með góðum árangri, sjá YouTube myndband 8. Jafnframt kom fram að með lítilli fyrirhöfn er hægt að færa búnaðinn til á kantinum, t.d. frá fram- og afturbandi yfir á stormbindingar. Ef nota á búnaðinn á stormbindingum samhliða upp- og útskipun getur verið vandamál að koma honum fyrir án þess að hindra umferð um hafnarkantinn. Fleiri YouTube myndbönd sem sýna ShoreTension búnað í notkun má sjá á hlekknum 9. Það fer eftir að veðurskilyrðum og stærð og þyngd skipa hve margar ShoreTension einingar eru nauðsynlegar. KRVE áætlar að fyrir minni skip Eimskips sé hægt að komast af með tvær einingar en fyrir þau skip sem stefnt er að gæti þurft fjórar einingar. Samkvæmt upplýsingum frá KRVE er heildarkostnaður við tvær ShoreTension einingar með flutningi og þjálfun um 0,5 milljónir evra sem svara til um 80 milljóna króna með gjöldum. Einnig er möguleiki á að leigja slíkar einingar til að sjá hvort þær skili árangri og henti fyrir þær aðstæður sem þeim er ætlað. Leigukostnaður fyrir 3 mánuði er um 160 þúsund evrur sem svara til um 25 milljóna króna með gjöldum. Ef tekin er ákvörðun um að kaupa búnaðinn að lokinni leigu dregst leigukostnaður að fullu frá kaupverði. 8 ( ) 9 ( ) 103

112 9.2 MoorMaster búnaður MoorMaster búnaðinum er komið fyrir við kanti við skiphlið og byggir á armi með stálplatta á endanum sem haldið er fastri í síðu skips með lofttæmi. Skipinu er síðan haldið föstu í ákveðinni fjarlægð frá hafnarkanti þannig að síða skipsins snerti ekki þubbur á kantinum. Búnaðurinn hefur verið í þróun síðan fyrir aldamót. Samkvæmt gögnum frá framleiðanda þá hafa verið sett upp meira en 200 einingar af búnaðinum og búist við um 40 einingum í ár og 44 á næsta ári. Mynd 152 sýnir staðsetningu á MoorMaster búnaði sem er í notkun og á áætlun í ár og á næsta ári. PIANC 2012 skýrslan um leyfilegar hreyfingar gámaskipa sýnir áhrif slíks búnaðar á hreyfingar skips í höfninni Salalah í Óman, mynd 153. Ekki er ólíklegt að MoorMaster búnaðurinn virki betur á skipahreyfingar sem orsakast af öldum þvert á skip heldur en ShoreTension búnaðurinn þar sem hann er festur við skipssíðuna en ekki við landfestar. Söluaðili fyrir MoorMaster var beðinn um gróft verðmat á búnaði fyrir 200 m langt gámaskips þar sem alda kæmi þvert á skipið og viðmiðunarmörk fyrir vindhraða væu 15 m/s. Með miklum fyrirvörum áætlar hann að það þurfi að setja upp 5 stykki MM400E 15 á kantinn og heildar kostnaður nemi um 3 milljónum evra sem svarar til um 400 til 500 milljónir íslenskra króna með gjöldum. Í þessum kostnaði er innifalið: 5 stk. MM400E 15 enheder inkl. rope guards Tie rods & fasteners Control equipment Emergency spares package Consumables (filters and other) for 2 years Project Management, Installation Supervision, Commissioning & Training Í umsögn ástralsks ráðgjafaverkfræðings, sem hefur unnið fyrir og haft samskipti við hafnir á Ástralíu sem nota hvortveggja búnað, kemur fram að almennt sé góð reynsla af þessum búnaði. Einhver viðhalds vandamál eru með MoorMaster búnað í Geraldton höfn í Vestur Ástralíu en talið er að þau séu vegna mikilla sogahreyfinga. Ráðgjafinn telur að vel mætti hugsa sér að láta hvortveggja búnaðinn vinna saman. Í Sundahöfn eru sogahreyfingar það litlar að þær valda ekki vandræðum og hingað til hafa skipahreyfingar ekki valdið það miklum töfum í upp- og útskipun að það réttlæti miklar fjárfestingar. Hreyfingar skipa við Kleppsbakka hafa hingað til ekki haft mikil áhrif á afköst við upp- og útskipun. Þó að hreyfing skipa við lengdan Kleppsbakka muni verða heldur meiri en í ystu legu bakkans í dag þá eru miklar líkur til þess að þær verði innan ásættanlegra marka. Engu að síður er æskilegt að hafa svör við því hvort og hvernig hægt er að draga úr hreyfingum skipa við bakkann. Þó að mögulega sé virkni MoorMaster búnaðar álitlegri til þess að takast á við hreyfingar skipa við Kleppsbakka þá er hér lagt til að byrjað verði að fá reynslu af ShoreTension búnaði mögulega með leigu til að byrja með. Þá er litið til minni kostnaðar og meiri sveigjanleika þar sem auðvelt er að færa ShoreTension búnaðinn til á kantinum og prófa á nýjum stöðum. 104

113 Mynd 152. Staðsetning á MoorMaster búnaði í notkun og á áætlun á árunum 2016 og Mynd 153. Mæling á hreyfingum skips í Salalah höfninni í Óman með og án MoorMaster búnaðs. Með búnaðinum er dráttur skips með kanti +/-50 mm, þegar búnaðurinn er aftengdur fer drátturinn upp í +/-750 mm, en dettur síðan aftur niður þegar búnaðurinn er tengdur. Mynd 5.6 úr PIANC Þybbur Hlutverk þybba er að verja bæði skip og bryggju fyrir skemmdum, bæði þegar skip leggst að bryggju og eins þegar skip liggur við bryggju og hreyfist vegna áhrifa frá öldum og vindi. Þybbur, sem yfirleitt eru úr gúmmí, eru oftast festar á hafnarkantinn. Þær leggjast saman þegar skipið siglir upp að bryggjunni en þenjast síðan út og leitast síðan við að ná sínu upprunalega formi. Sumar þybbur þjappast saman 105

114 eins og bolti en aðrar bogna eða kikna undan álagi. Þá er mismunandi hvernig og hve langan tíma það tekur fyrir þybbur að ná sínu upprunalegu formi. Virkni þybbu er lýst með því hvernig samþjöppunin, orkuupptakan og síðan þenslan í upprunalegt form á sér stað. Helstu stærðir eru krafturinn sem þarf til að þjappa þybbu um 50% af þykkt eða hæð hennar og orkupptakan sem er flatarmálið undir kraftþjöppunar ferli þybbunnar. Talað eru um að þybbur séu harðar ef vegalengdin sem skipið færist frá því að það snertir þybbuna og þar til það hefur stöðvast er stutt, en að þybbur séu mjúkar ef þessi vegalengd er lengri. Ýmsar gerðir af þybbum eru verksmiðjuframleiddar en hér á landi hafa verið þróaðar þybbur sem gerðar eru úr vörubíladekkjum sem staflað er upp 6 eða fleiri. Þessar þybbur hafa verið kallaðar Reykjavik Truck Tire þybbur stytt í RTT þybbur. Slíkar þybbur eru notaðar á flestum köntum hjá Faxaflóahöfnum með verksmiðjuframleiddum V þybbum efst á kantinum. Við val á þybbum fyrir ákveðinn kant þarf að taka tillit til þeirra skipa sem nota kantinn. Yfirleitt eru valdar stærri þybbur fyrir stærri skip, með stærri er átt við að þær séu hærri þ.e. að áður en þær byrja að þjappast saman þá er meira bil milli skips og hafnarkants. Mismunandi er hve hár núningsstuðull er milli þybbu og skips. Halda mætti að æskilegt væri að núningsstuðullinn sé hár vegna þess að það dragi úr hreyfingu skips við hafnarkant. Hins vegar eru verksmiðjuframleiddar þybbur oft klæddar með panel sem hefur mjög lágan núningsstuðul. Þetta er gert til að hlífa þybbunum og festingum þeirra við kantinn. En þannig hafa þybburnar minni áhrif til að draga úr skipahreyfingum. Þar sem RTT þybbur eru framleiddar úr vörubíladekkjum og baninn snertir skipshliðina er núningstuðullinn nokkuð hár og verður hærri því meir sem dekkið pressast saman. Þetta hefur jákvæðu áhrif þar sem það dregur úr skipahreyfingum en slítur hins vegar festingunum á RTT þybbunum. 106

115 10 Heimildir Thoresen, C.A., Port designer s handbook : recommendations and guidelines. London. Thomas Telford Books. Kjartan Elíasson og Sigurður Sigurðarson, Úrvinnsla vindgagna fyrir Faxaflóahafnir. Minnisblað Vegagerðarinnar fyrir Faxaflóahafnir, janúar 2015 Kwak, M., Moon, Y. & Pyun, C., Computer simulation of moored ship motion induced by harbor resonance in Pohang new harbor. Costal Engineering,33, [n.n.] Nielsen, H.C.B., Dynamic Vessel Response Modelling for Port Design and Operation, Case Study for the Port of Reykjavik. Master Thesis, Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark. PIANC, Criteria for movements for moored ships in harbours A practical guide. Report of PIANC Working Group No.24. PIANC, Criteria for the (un)loading of container vessels. Report of PIANC Working Group No.115. Shiraishi, S., Numerical Simulations of Ship Motions Moored at Quay Walls in Long-Period Waves and Proposal of Allowable Wave Heights for Cargo Handling in a Port. Proc.19th International Offshore and Polar Engineering Conference, Osaka, Japan. Sigurður Sigurðarson, Gísli Viggósson og Ingunn Erna Jónsdóttir, Reykjavíkurhöfn Skarfabakki, Kleppsbakki, Örfirisey Öldureikningar og líkantilraun. Ófullgerð skýrsla, febrúar 1998, Siglingastofnun. Sigurður Sigurðarson og Ingunn Erna Jónsdóttir, Öldufar á Sundunum og landrof í Viðey. Minnisblað Siglingastofnunar fyrir Faxaflóahafna, júní Van der Burg, Gerrit, ShoreTension: secure to shore at all times. The affordable solution for safe mooring in severe conditions. Port Technology International. 107

116 Viðauki I Þybbukerfi fyrir Hafnarbakka utan Klepps Minnisblað frá Verkís dagsett 27. október

117 HAFNARBAKKI UTAN KLEPPS ÞYBBUKERFI MINNISBLAÐ VERKNÚMER: DAGS.: HÖFUNDUR: IRH Inngangur Við hönnun hafnarbakka þarf að huga að ýmsu. Eitt af því er að velja árekstrarvarnir, þybbukerfi, á bakkann til að verja hann fyrir skipum þegar þau leggjast að honum og liggja við hann. Þegar velja á þybbur þarf að byrja á því að áætla það álag sem þær þurfa að taka upp, þ.e. þá orku sem myndast þegar skip leggst að bakka. Krítískustu aðstæðurnar, við útreikninga á álaginu, eru þegar skip leggjast að bakkanum við slæmar aðstæður eða ef eitthvað kemur uppá þegar þau leggjast að. Reikningsleg stærð álagsins ræðst af ýmsum þáttum, m.a.: Stærð skips; lengd, breidd og hæð Þyngd skips Rista skips Hraði skipsins þegar það leggst að bakkanum Innkomuhorn skipsins þegar það leggst að bakkanum Niðurstaða útreikninga gefur þá orku sem þybbukerfið þarf að geta tekið upp svo ekki verði skemmdir á bakkanum og skipinu við fyrrgreindar aðstæður. Auk þessa reikningslega álags eru önnur atriði sem mikilvægt er að huga að við val á þybbum. Þau eru: Að skapa skipi bestu viðleguaðstæður meðan það liggur við bakkann. Draga úr hreyfingu skipa við hafnarbakka og auðvelda/tryggja vinnuskilyrði við lestun og losun skipa. Forsendur Þær hönnunarforsendur sem notast er við fyrir hafnarbakka utan Klepps eru eftirfarandi: Dead Weight Tonnes: DWT Displacement: tonn Heildarlengd: 290 m Breidd: 33 m Rista: 13,2 m TEU: TEU Þær forsendur sem þarf í útreikninga fyrir þybbukerfi umfram þær forsendur sem tilgreindar eru í hönnunarforsendur eru eftirfarandi: Hraði skips við aðlögn v = 0,25 m/s Innkomuhorn, sjá Mynd 1 ø = MB-0329-Tybbukerfi.docx 1/3 FS Verkís hf verkis.is verkis@verkis.is

118 Verklag við að leggja skipum eru í vaxandi mæli þær að skip eru að koma meira samsíða bökkunum en áður. Því má segja að með því að setja innkomuhorn 60 séu útreikningar í íhaldssamari kantinum. Mynd 1 Innkomuhorn skips Miðað við þessar forsendur gefa útreikningar að nauðsynleg orkuupptaka þybbukerfisins þurfi að vera: E = knm Við útreikninga var stuðst við aðferð í bókinni Port Design. Guidelines and Recommendations eftir Carl A. Thoresen. Þybbukerfi valið RTT (Reykjavík Truck Tires) dekkjaþybbur hefa verið í notkun og þróun hjá Faxaflóahöfnum í um þrjá áratugi. Reynslan af þessum þybbum er góð. Þar sem að þybbukerfi sem notast hefur verið við á Skarfabakka hefur reynst vel var tekin ákvörðun um að notað verði sama kerfi á nýjan hafnarbakka utan Klepps. Þybbukerfið samanstendur af V-þybbum sem settar eru framan á steyptan kant bakkans og dekkjaþybbum (RTT) sem settar eru í innbárur stálþilsins, sjá Mynd 2. Mynd 2 Þybbukerfi á Skarfabakka 1. áfanga. V-þybbur og dekkjaþybbur. Þegar V-þybbur voru settar á 1. áfanga Skarfabakka voru þær hafðar 1,5 m að lengd og bil milli þeirra 2,4 m. Þegar farið var í hönnun á 2. áfanga Skarfabakka var ákveðið að beiðni starfsmanna hafnarþjónustu að þétta þybburnar til að minnka líkur á því að bönd væru að flækjast í endum þybbanna. Því voru þybburnar hafðar 2,8 m að lengd og bil milli þeirra 100 mm. Nú hefur reynslan MB-0329-Tybbukerfi.docx 2/3