Transcript Strømforhold og partikkelspredning i Førdefjorden

Strømforhold og
partikkelspredning i
Førdefjorden
Nordic Rutile AS
Rapportnr.: 2014-1244, Rev A
Dokumentnr.: 18BHORT-1
Dato: 2014-09-29
Innholdsfortegnelse
KONKLUDERENDE SAMMENDRAG .................................................................................................. 2
1
INNLEDNING .................................................................................................................. 3
2
MÅLEPROGRAM FOR STRØM OG HYDROGRAFI.................................................................... 4
2.1
Oversikt måleprogram
4
2.2
Strømforhold
7
2.3
Hydrografi og vannutskifting
13
2.4
Oppsummering av strømforhold og vannutskifting
19
3
MODELLERING AV STRØM OG SPREDNING ...................................................................... 20
3.1
Strømmodellering i Førdefjorden
20
3.2
Simuleringer av partikkelspredning fra planlagt deponi i Førdefjorden
30
3.3
Oppsummering partikkelspredning
39
4
DISKUSJON AV USIKKERHETER ...................................................................................... 40
5
OPPSUMMERING ........................................................................................................... 42
6
REFERANSER ............................................................................................................... 43
VEDLEGG 1: MÅLEPROGRAM FOR STRØM OG HYDROGRAFI ...............................................................I
VEDLEGG 2: STRØMMODELLERING MED SINMOD I FØRDEFJORDEN ................................................. II
VEDLEGG 3: SIMULERINGER AV PARTIKKELSPREDNING I FØRDEFJORDEN FRA PLANLAGT
SJØDEPONI .................................................................................................................. III
VEDLEGG 4: VURDERING AV FLOKKULERINGSEFFEKTEN OG TILPASNING I DREAM ............................ IV
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side i
KONKLUDERENDE SAMMENDRAG
Nordic Rutile AS gjennomfører tilleggsutredning i forbindelse med konsekvensutredning i forkant av
eventuell bergverksdrift ved Engebø. I den forbindelse har det blitt gjennomført et omfattende integrert
måle- og modelleringsprogram i Førdefjorden. Strøm- og hydrografiforhold ble kartlagt over et år for
ytre Førdefjord. Disse dataene ble benyttet til validering av strømmodellen, samt beskrivelse av strømog hydrografiforholdene. Ved å kombinere måledata med en høyoppløselig strømmodellering,
konkluderes det med:
•
Over året sees sesongmessige endringer i strømbildet for fjorden, inklusive perioder med lagdelt
strømforhold. Det ses også en horisontaldeling av strømbildet.
•
Målingene viser moderate middelstrømmer i deponiområdet, typisk mellom 3-7 cm/sek. Det er små
variasjoner i strømhastighetene gjennom 12 måneders perioden. Strømhastighetene er på linje med
målinger utført av NIVA i 2008.
•
Under terskelnivå på ca. 210 meter er vannmassene relativt stabile gjennom måleperioden. I løpet
av året observeres det jevnlige utskiftninger i øvre vannlag og mellomlaget, mens
dypvannsutskifting kun er påvist om våren/sommeren.
•
Strømmodellen SINMOD vurderes til å gi en god representasjon av strømforholdene i Førdefjorden
og deponiområdet.
For å vurdere partikkelspredningen ved deponering ble spredningsmodellering gjennomført (DREAM).
Et kontinuerlig utslipp av gruveavgang over 12 måneder (juli 2013 - juni 2014) ble modellert med basis
i høyoppløselige strømdata (SINMOD). Generelt viser modelleringen med DREAM at:
•
Partikler spres i vestlig retning gjennom mesteparten av året, med en dreining mot sør-øst i apriljuni.
•
Konsentrasjonene på den vestlige deponigrensen 2 km fra utslippspunktet er gjennomsnittlig 1,1
mg/L fra august til og med april. Dette nærmer seg målte bakgrunnskonsentrasjoner i Førdefjorden.
Snittverdi 500 m fra utslippspunktet er 6,2 mg/L.
•
Partiklene spres i liten grad vertikalt, og konsentrasjoner over 1 mg/L observeres ikke høyere enn
36 meter over gjeldende utslippspunkt.
•
Sedimentavsetning fra utslippet er i all hovedsak innenfor deponiområdet, og sedimentering over 6
mm per år forekommer innenfor en radius på 1 km fra utslippspunktet (innenfor deponiområdet).
Det ble også gjort en modellering av to fremtidsscenarioer i DREAM, etter 25 og 50 år. Begge
scenarioene viser økt partikkelspredning, sammenlignet med tilsvarende periode for modelleringen over
12 måneder. Modelleringen viser at å endre plassering av utslippet til østsiden av deponiet etter 25 år,
kan gi redusert partikkelspredning. Plassering av utslippspunktet synes derfor å være en viktig
parameter som bør vurderes etter en tids drift.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 2
1
INNLEDNING
Nordic Rutile AS gjennomfører tilleggsutredning i forbindelse med konsekvensutredning i forkant av
eventuell bergverksdrift ved Engebø. Som en del av tilleggsutredningen har Klima- og
Miljødepartementet ønsket Dokumentasjon av sirkulasjonsmønsteret i fjorden og vurdering av risiko
for partikkelspredning (Punkt 1, se /1/). DNV GL har med støtte fra Sintef, fått i oppdrag av Nordic
Rutile AS å gjennomføre disse supplerende undersøkelsene, med basis i et foreslått måleprogram (/2/)
og innspill fra Klima- og Miljødepartementet (/1/). De gjennomførte undersøkelsene inkluderer:
I.
II.
III.
Et omfattende måleprogram for kartlegging av strøm- og hydrografiforholdene i Førdefjorden.
Strømmodellering for Førdefjorden, hvor måledata (I) ble brukt til validering.
Spredningsmodellering for planlagt utslipp i Førdefjorden, hvor modellert strøm (II) ble
benyttet.
Disse tre stegene bygger på en integrert måle- og modelltilnærming for å vurdere strømforhold,
vannutskifting og partikkelspredning gjennom en sesong. DNV GL utførte I) som gikk over nesten et
år, fra 8. august 2013 til 5. august 2014. II) og III) ble utført av Sintef, med modelleringer over et år,
fra 1. juli 2013 til 30. juni 2014. I tillegg, ble det for II) og III) modellert framtidsscenarioer for 25 og
50 års drift.
Det ble vektlagt å validere resultatene fra strømmodelleringen mot innsamlede måledata. Det er også
vektlagt bruk av avanserte måleinstrumenter og anerkjente numeriske modeller med høy oppløsning.
Denne rapporten vurderer strømforholdene i ytre Førdefjorden med basis i I) og II). I tillegg vurderer
rapporten med basis i III), om det vil være risiko for utilsiktet partikkelspredning fra den planlagte
deponeringen. Det bemerkes at det i forbindelse med konsekvensutredningen tidligere har blitt
gjennomført undersøkelser av strøm- og partikkelspredning (/3/ og /4/).
I Kapittel 2 beskrives måleprogrammet og de oppnådde resultatene. De gjennomførte strøm- og
spredningsberegningene er omtalt i Kapittel 3. Siste kapittel oppsummerer og konkluderer. Mer
utfyllende detaljer finnes i vedleggene.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 3
2
MÅLEPROGRAM FOR STRØM OG HYDROGRAFI
Fra august 2013 til august 2014 ble det gjennomført et omfattende måleprogram av strøm og hydrografi
i Førdefjorden. Formålet med programmet var å kunne gi en detaljert beskrivelse av sesongvariasjoner i
strøm- og hydrografiforholdene for ytre Førdefjord og det planlagte deponiområdet. Videre skulle
programmet innhente måledata til bruk i validering av strømmodellen. Dette kapittelet beskriver kort
måleprogrammet, samt utvalgte resultater. Mer informasjon om måleprogrammet, inklusive resultater
finnes i Appendiks 1, samt fire ferdigstilte strømrapporter (/5,/6,/7,/8/). I Appendiks 2, under
valideringen av strømmodellen, presenteres også mye av de innsamlede dataene.
2.1 Oversikt måleprogram
Det gjennomførte måleprogrammet innhentet hovedsakelig data fra ytre Førdefjord, som vist i Figur 1.
Denne delen av fjorden består av flere terskler, grunne sidesund/viker og dype bassenger på over 300 m
(Figur 2). Vannutvekslingen mellom det utenforliggende kystvannet og ytre fjord skjer over den ytre
terskelen på rundt 210 m dyp mellom Svanøy og Skjeljevikneset (ved Stasjon 1). Fjordsystemet har
tilførsel fra flere elver. Videre innover i fjordsystemet skiller det trange og grunne Ålasundet (ca. 55 m,
ved stasjon 6) forbindelsen mellom ytre og indre Førdefjord (Figur 2). På begge sider av sundet er det
dypvannsbassenger, hvor det planlagte deponiområdet ligger innerst i ytre Førdefjorden (Figur 1).
Figur 2 (øvre til venstre) gir en detaljert oversikt over batymetrien i det aktuelle fjordsystemet.
Figuren gir også ulike utsnitt av deponiområdet, rotert i ulike retninger. Av disse fremkommer
topografien som vil påvirke strøm og utskiftingen i ytre del.
Avgjørende for stasjonsplasseringen var å kunne kartlegge strøm- og hydrografiforhold i og nær
deponiområdet og på terskler som er viktige for vannutveksling og dypvannsutskifting. Flere
høringsrunder har også vært foretatt ved etablering av disse stasjonene.
Målinger som ble utført fra august 2013 til august 2014:
• Strøm: Det ble plassert ti profilerende strømmålere på seks stasjoner (Figur 1). Fire av disse
stasjonene hadde to profilerende målere, én ved bunnen og én i øvre lag. Målinger ble innhentet
over fire perioder. I siste periode ble det etablert en tilleggsstasjon i foreslått deponiområde
(Stasjon 7). De profilerende strømmålerne gjorde det mulig å måle strøm (hastighet og retning)
i flere dyp oppover i vannsøylen. De med lengst rekkevidde ble plassert ved bunnen og i/nær
deponiområdet. Til sammen avdekket målerne sesongmessige variasjoner i strømbildet for
ulike dyp. Tabell 1 angir de fire måleperiodene.
•
Hydrografi: Salinitet- og temperaturmålinger ble gjennomført med et nettverk av 11 CTDstasjoner. Disse dekket ytre Førdefjord, deponiområdet samt områder nær deponiet (Figur 1).
Målingene ble gjennomført i hele vannsøylen på alle stasjoner ved syv måletokt fordelt over ett
år. I tillegg ble ekstra CT-sensorer (måler konduktivitet og temperatur) koplet til strømstasjon 1 og
stasjon 5, og disse ga kontinuerlig informasjon om salinitets- og temperaturendringer på disse
stasjonene. Fastmontert på de profilerende strømmålerne var det også en temperaturmåler som
logget kontinuerlig. Til sammen avdekket målerne sesongmessige variasjoner i hydrografi, evt.
vannutskifting, lagdeling, ferskvannstilførsel og vannmassenes stabilitet.
DNV GL har gjennomført både automatisk og manuell kontroll av dataene. Data som går utenfor
kvalitetsmessig god måleavstand til utstyret, eller der forstyrrende effekter (fra eksempelvis fisk) har
påvirket datainnsamlingen, er fjernet.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 4
Tabell 1: Måleperioder, strømmålinger
Periode
Start
1
8. august 2013
2
13. november 2013
3
6. februar 2014
4
6. mai 2014
Avslutning
11. november 2013
2. februar 2014
5. mai 2014
5. august 2014
Figur 1: Kart med oversikt over foreslått deponiområde (brun avgrensning) samt strøm- og
hydrografistasjoner i Førdefjorden 2013/2014.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 5
Figur 2: Kart med oversikt over batymetri i området hvor strøm- og hydrografidata ble samlet inn i
Førdefjorden 2013/2014. 1) Hele fjorden sett fra øst, bunntopografi fra Sintef, 2) Indre del av fjorden
sett fra vest, detaljerte batymetridata. 3) Indre del av fjorden sett fra øst, detaljerte batymetridata. 4)
Deponiområdet sett fra vest, detaljerte batymetridata og deponigrensen tegnet inn (rød farge).
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 6
2.2 Strømforhold
Sett over året varierer middelstrømmer mellom lokalitetene og med dypet. Tabell 2 viser
sesongvariasjonen i månedlig middelstrøm over måleperioden per stasjon. Størst variasjon sees for
stasjon 1 og 2, hvor en faktor 2 ofte kan ses i forskjell.
For stasjon 1, som styrer mye av utvekslingen med det ytre fjordbassenget, har vi middelstrøm mellom
4-13 cm/s, avhengig av sesong. De høyeste middelstrømmene er i februar og mars fra de nedre målerne.
I den samme perioden har stasjon 2, som ligger lenger inn i fjorden, også høyest middelstrømmer.
Middelstrømmen her ligger imidlertid lavere og hovedsakelig mellom 4-8 cm/s.
Deponiområdet har de laveste middelstrømmene i det målte fjordområdet. Her varierer middelstrømmen hovedsakelig mellom 3-7 cm/s. For deponiområdet har vi mindre sesongvariasjoner, og de
høyeste strømmene om vinteren. De laveste middelstrømmene finner man i det den sentrale delen av
deponiområdet (ca. 3 cm/s). Det bemerkes at det bare finnes strømmålinger fra dette området for siste
måleperiode (Tabell 1). Typiske standardavvik for middelstrømmen i deponiområdet ligger i området
2-3 cm/s om ikke stasjon 6 inkluderes (indre terskel). Dette fremkommer fra Figur 17 og 19, i
strømrapportene (/5/,/6/,/7/,/8/), og i Appendiks 2. Studeres ulike vannlagene i deponiområdet hvor man
har målt, finner man:
•
Mellom 50- 80 m fra overflaten har vi typisk middelstrømmer på 4-7 cm/s.
•
Laget mellom 130-250 m fra overflaten har de laveste middelstrømmene. Typiske middelstrømmer
ligger på 3-5 cm/s.
•
Under dette laget mot bunnen (250-325 m) er typisk middelstrømmer på 4-7 cm/s, med unntak av
stasjon 7, midt i deponiområdet, som varierer fra 2,7 til 3,4 cm/s (basert på en tre måneders
måleperiode). Middelstrømmene øker noe mot de nederste målepunktene ved bunnen. Dette er
karakteristisk for stasjonene i deponiområdet. Dette fremkommer av Figur 3, hvor månedlig
middelstrøm for stasjon 4 er presentert for nedre måler. I tillegg ser vi forskjellene mellom
månedene, hvor juni ligger blant de med høyest middelstrøm (Figur 3, nedre høyre).
Betydelig sterkere middelstrømmer er målt på stasjon 6 ved Ålasundet (7- 24 cm/s). Ålasundet er den
smaleste delen av fjorden med en grunn terskel, noe som fører til lokale akselerasjoner, og helt andre
strømforhold enn i deponiområdet og ytre del av Førdefjorden.
Middelstømmen ned til 100 m, utenom for stasjon 6, har omtrent samme styrke som middelstømmen
under 100 m. Det øverste vannlaget mot overflaten er ikke målt grunnet fysiske begrensninger ved de
profilerende strømmålerne. Strømhastigheten forventes å være høyere, og med større variasjon i dette
laget.
Det bemerkes at de nederste målepunktene ligger 4-5 meter over bunnen. Strømmen forventes å avta
gradvis i det nederste laget, pga. friksjon mellom bunnvann og sjøbunn (/9/). Videre, for noen måneder
er middelstrømmene basert på få dager (eks. februar, periode 2), som kan gi for lave/høye
månedsverdier i Figur 3, inklusive figurene gitt i Appendikset 1. Merk at analysen vist i Tabell 2
benytter månedsmiddel hvor det er målt i mer enn 5 dager.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 7
Tabell 2: Sesongvariasjon i månedlig middelstrøm (cm/s) over måleperioden, utvalg av dybdelag i
undersøkelsesområdet, Førdefjorden. Maksimum- og minimumsverdiene er basert på månedlige
middelhastigheter. Stasjon 7 har bare målinger fra siste måleperiode. Flere detaljer, se Appendiks 1.
Indre
Område Førdefjorden, ytre
Foreslått deponiområde
terskel
St
1
St
2
St
3
St
4
St
5
St
7*
St 6
Stasjoner
Min Maks Min Maks Min Maks Min Maks Min Maks Min Maks Min Maks
Dyp (m)
7,4
9,4
20
8,3
15,0
30
11,1 21,0
40
4,0
4,7
4,6
6,6
16,8 24,3
50
4,6
8,3
3,9
4,5
4,3
6,9
60
4,6
7,5
4,4
7,9
3,7
4,8
4,2
6,6
70
80
4,5
8,3
4,5
7,5
90
100
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
Stasjonsdyp
4,6
10,8
4,5
8,0
5,1
8,3
5,0
8,2
4,2
5,5
4,7
6,7
4,5
5,9
4,3
5,7
2,8
5,3
4,0
4,8
2,8
5,0
3,6
5,4
3,8
4,4
2,7
4,7
4,1
13,2
3,5
5,2
3,8
4,3
2,6
4,6
4,7
12,8
3,7
5,1
3,7
4,2
2,6
4,6
5,5
11,7
3,6
5,3
3,7
4,2
2,6
4,6
6,0
12,9
3,7
5,6
3,7
4,1
2,6
4,6
3,7
5,7
3,8
4,1
2,8
4,5
3,8
5,7
3,9
4,3
3,1
4,5
3,9
5,8
3,8
4,4
3,4
4,6
4,0
6,4
3,8
4,6
3,8
4,8
4,3
6,9
3,9
5,2
4,8
5,4
4,3
7,3
4,1
6,1
5,0
6,0
4,8
7,7
5,0
7,6
5,0
7,8
5,2
7,9
215m
310m
4,0
5,1
4,0
5,6
4,0
7,5
325
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
290m
281m
2,7
3,0
2,8
3,0
3,0
3,1
3,3
3,4
316m
57m
Side 8
Sett over året varierer middelstrømmer i deponiområdet en del med dypet, som vist for Stasjon 4 (Figur
3). De høyeste middelstrømmene sees omkring 150 m og nærmere bunnen. Vintermånedene tenderer til
å ha noe høyere strøm. Tilsvarende figurer for de andre stasjonene finnes i Appendiks 1.
Figur 3: Middelstrømmene pr måned/periode for stasjon 4, Førdefjorden, august 2013-august 2014.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 9
Figur 4 viser fordelingen av målte hastigheter for periode 4, nedre målere. For denne perioden var 68 %
av målingene i deponiområdet under 5 cm/s. Sett over alle perioder var mer enn 50 % av målingene
under 5 cm/s.
Laveste strømhastigheter er målt på Stasjon 7, hvor ca. 86 % av målingene er under 5 cm/s. Med unntak
av terskelstasjonene, er det få målinger over 15 cm/s. For de øvre målerne for tilsvarende periode har vi
omtrent de samme fordelingene som for de nedre målerne (Figur 5).
St1 og 2
St3 og 4
St7 og 5
St6
Figur 4: Strømmålinger stasjon 1-7, hastighetsfordeling, alle dybdeintervall for nedre målere, periode
4(se Appendiks 1). Førdefjorden 2014.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 10
St1 og 2
St3 og 4
Data foreligger ikke
St7 og 5
Data foreligger ikke
St6
Figur foreligger ikke
Figur 5: Strømmålinger stasjon 1-7, hastighetsfordeling, alle dybdeintervall for øvre målere, periode 4,
(se Appendiks 1), Førdefjorden 2014.
I Figur 6 er det vist retningsfordelingen for periode 4, nedre målere. For flere av stasjonene ser vi to
dominerende «topper» i fordelingen som representerer tidevannet. Plasseringen av «toppene» i
fordelingene antas bl.a. å reflektere topografisk styring av strømmen. Tidevann, kombinert med lokal
topografi, ser ut til å ha betydning for retningsfordelingene. På stasjoner med strømhastigheter ned mot
null, virker det som om strømretningen varierer en god del. Dette kan trolig forklare den noe «flate»
retningsfordelingen på stasjon 7, inklusive «noe» av spredningen i fordelingen for de øvrige stasjonene
med lave strømhastigheter. Det bemerkes at disse retningene representerer flere måneder med målinger
tatt i flere dyp. Lagdeling av strømmen og endringer over korte tidsrom vil derfor ikke kunne sees.
Øvrige retningsfordelinger er presentert i Appendiks 1, samt i strømrapportene og Appendiks 2.
Generelt er retningsfordelingen styrt av tidevann og topografien i nærheten av stasjonen, og vi finner at
lokale forhold er viktig (se Figur 2).
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 11
St1 og 2
St3 og 4
St7 og 5
St6
Figur 6: Retningsfordeling for periode 4, alle dybdeintervall for nedre målere (se Appendiks 1).
Førdefjorden 2014.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 12
I Figur 7 presenteres øst/vest-komponenten av reststrømmene (etter at den daglige
tidevannskomponenten er fjernet) ved bunnen for stasjon 4 og 7, periode 4. På begge stasjonene sees en
sterk tendens av inngående strøm (mot øst), som tenderer til å skifte mellom øst/vest (inn/utgående)
innenfor perioden av en uke (tydeligst på stasjon 4). Stasjon 4 har den sterkeste reststrømmen, opp mot
1,5 cm/s i øst/vest retning. Generelt er det lave reststrømmer, som indikerer at tidevannsbidraget er
dominerende. Dette samsvarer med NIVA sine resultater i 2008 (/4/).
Figur 7: Øst/vest-komponent av restrømmen (døgnmidlet), stasjon 4 (øvre) og 7 (nedre), periode 4.
2.3 Hydrografi og vannutskifting
En oppsummering av maksimum- og minimumsverdier for temperatur og saltholdighet (S) er gitt i
Tabell 3 for noen utvalgte stasjoner og dybdeintervaller. Avhengig av måned og dyp, varierer
temperaturen og saltholdigheten mellom henholdsvis 6,3-21,6 °C og 10,7- 35,2 S for de utvalgte
stasjonene. Forholdene endrer seg mest for det øvre 50 meters laget, forårsaket av bl.a.
årstidsvariasjoner i oppvarming/nedkjøling fra atmosfæren og ferskvannstilførsel. For det øvre laget er
det kaldest vann hovedsakelig i februar og varmest i juli. For saltholdighet er det ferskest vann
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 13
hovedsakelig i juli og mest salt i august. Sammenlignet med laget over 210 m, viser temperatur og
saltholdighetsmålingene som forventet betydelig mer stabile forhold under 210 m.
Tabell 3: Oppsummering hydrografidata, maksimum og minimum for ulike dyp, Stasjon 1 til 5,
Førdefjorden 2013/2014.
St.
1
2
3
4
5
Dybdeintervall
0 - 50 m
50 - 150 m
150 m - bunn
0 - 50 m
50 - 150 m
150 m - bunn
0 - 50 m
50 - 150 m
150 m - bunn
0 - 50 m
50 - 150 m
150 m - bunn
0 - 50 m
50 - 150 m
150 m - bunn
Temperatur (°C)
Min
Max
6,3 (feb)
21,6 (juli)
6,3 (feb)
12,4 (okt)
7,4 (mai)
8,6 (des)
6,5 (des)
20,7 (juli)
6,7 (feb)
11,7 (okt)
7,5 (aug 14)
8,5 (des)
6,7 (feb)
20,0(juli)
7,1 (mai)
11,5 (okt)
7,5 (juli)
8,5 (des)
6,3 (des)
20,9 (juli)
7,0 (mai)
13,1 (okt)
7,5 (juli)
8,3 (des)
6,8 (feb)
20,3 (juli)
7,0 (mai)
11,2 (okt)
7,5 (juli)
8,7 (des)
Salinitet (PSU)
Min
Max
22,5 (juli)
33,7 (aug 14)
32,9 (okt)
35,2 (aug 13)
34,7 (mai)
35,2 (aug 13)
15,5 (juli)
34,6 (aug 14)
32,8 (okt)
35,2 (aug 13)
34,8 (des)
35,2 (aug 13)
15,6 (juli)
34,7 (aug 14)
32,9 (okt) 35,14 (aug 13)
34,8 (des)
35,2 (aug 13)
10,7 (mai)
34,6 (aug 14)
32,1 (okt)
35,1 (aug’13)
34,8 (des)
35,2 (aug 13)
11,0 (juli)
34,6 (aug’14)
33,0 (okt)
35,2 (aug 13)
34,7 (des)
35,2 (aug 13)
Tetthet (kg/m3)
Min
Max
1017,80 (juli)
1027,26 (aug 14)
1025,10 (okt)
1028,13 (aug 13)
1027,77 (des)
1028,58 (aug 13)
1018,21 (juli)
1027,25 (aug 14)
1025,19 (okt)
1028,06 (okt)
1027,74 (des)
1028,90 (aug 13)
1018,40 (juli)
1027,36 (aug’14)
1025,23 (okt)
1028,04 (aug 13)
1027,73 (des)
1028,92 (aug 13)
1018,00 (aug13) 1027,27 (aug 14)
1024,42 (okt)
1028,07 (aug 13)
1027,7 (des)
1028,76 (aug 13)
1018,13 (juli)
1027,27 (aug 14)
1025,41 (okt)
1028,03 (okt)
1027,64 (des)
1028,70 (aug 13)
Sett over året varierer hydrografiforholdene mellom områdene i fjorden. Størst forskjeller i temperatur
og saltholdighet mellom ytre og indre stasjoner observeres for desember, februar og mai (Figur 8 og 9).
Fra 50 m ned til ca. 200 m har vi også betydelige skiftninger og årstidsvariasjoner. Mellom oktober og
desember kommer det inn varmere vann. Dette tyder på en utskifting fra overflaten og ned til omtrent
200 m før målingen i desember. Utskiftingen kan kobles til økte strømhastigheter i disse dypene ved
bl.a. stasjon 1 i periode 3. Ved neste måleperiode i februar har dette vannet blitt erstattet med betydelig
kaldere vann.
Fra ca. 200 m og ned til bunnen er det i august og oktober relativt stabile forhold. Mellom oktober og
desember ser vi imidlertid en tydelig endring, med påvirkning av det varme vannet som kommer inn i
deler av vannsøylen. Fra desember til februar kommer det inn kaldere og noe saltere vann. Et
hovedskifte fremkommer fra mai-målingene.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 14
Figur 8: Hydrografimålinger august, oktober og desember på CTD-stasjonene 1, 2, 3, 4, 5 og 10. Merk
ulik temperatur og saltholdighetsskala mellom ulike måleperioder.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 15
Figur 9: Hydrografimålinger februar, mai og juli CTD-stasjonene 1, 2, 3, 4, 5 og 10. Merk ulik
temperatur og saltholdighetsskala mellom ulike måleperioder.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 16
Forløpet med hovedutskiftingen av bunnvannet bekreftes også av T-S diagrammene (basert på CTDmålingene) vist i Figur 10. Signaturene til vannmassene er tydelig forskjellige mellom de ulike
månedene, hvor nye vannmasser ser ut til å ha kommet inn rundt mai på stasjon 1. Dette tyder på en
dypvannsutskifting og skifte av vannmassene opp til omtrent 50 m (eksisterende bunnvann forflyttes
oppover). I forbindelse med utskiftingen er det en liten økning av strømhastighetene nær bunnen. Under
dette skiftet ser vi at store deler av vannsøylen har blitt skiftet ut, og det har stilt seg inn en ny svakere
sjiktning med noe lavere saltholdighet. I august 2014 har forholdene nærmet seg forholdene i
august/oktober 2013. Av dette fremkommer en slags årssyklus med jevnlige utskiftinger i mellomlaget,
og en tydelig utskifting om våren/sommeren i bunnlaget. Åpenbart kan dette variere fra år til år.
Stasjon 1
Stasjon 2
Stasjon 4
Stasjon 5
Stasjon 3
Figur 10: TS-diagram, stasjonene 1, 2, 3, 4 og 5, alle perioder 2013/2014, data vises kun for dyp
>100m.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 17
Utskiftingen av bunnvannet bekreftes av de kontinuerlige målingene, som viser en bratt nedgang av
temperatur i mars for stasjon 1 (Figur 11). Dette vannet ser ut til å forplante seg videre i fjordsystemet,
og denne episoden fanges opp lenger inn i fjorden i mai/juni.
Det er også studert i mer detalj endringene i strømhastighet under bunnvannsutskiftingene. Fra Figur 12
ser vi at det er en liten økning av strømhastighetene nær bunnen over en periode på omtrent to uker
(tydeligst på stasjon 7). Dette er i overensstemmelse med det som /4/ og /9/ tidligere har rapportert.
Økning i salinitet på sensommeren for stasjon 6 indikerer at det indre dypbassenget også gjennomgår en
utskiftning (se Appendiks 1, stasjon 6). Det ses også tydelige sesongendringer ved stasjonene i
Redalsvika (9 og 11), Gjelsvika (9) og i indre Førdefjord (7) (se Appendiks 1).
Figur 11: Døgnmidlet temperatur ved bunnen, stasjon 1, 2, 3, 4, 5 og 7, periode 4. Målingene på
Stasjon 4 og 5 er korrigert, se Appendiks 1.
Figur 12: Strømhastighet nær bunnen sammenlignet med utvikling i temperatur ved bunnen,
døgnmidlet, periode 4, stasjon 4 (venstre) og 7 (høyre).
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 18
2.4 Oppsummering av strømforhold og vannutskifting
Følgende kan oppsummeres mht. strøm og vannutskifting i deponiområdet:
•
Over hele måleperioden var mesteparten av målingene under 5 cm/s for stasjonene i
deponiområdet.
•
Deponiområdet har de laveste middelstrømmene. Her varierer middelstrømmen hovedsakelig
mellom 3-7 cm/s. De laveste middelstrømmene er målt i den sentrale delen (ca. 3 cm/s).
•
Ved ytre terskel har vi middelstrøm mellom 4-13 cm/s, avhengig av sesong. De høyeste
middelstrømmene er om vinteren.
•
De høyeste strømhastighetene er målt for Stasjon 6 (7-24 cm/s), plassert ved Ålasundet, indre
terskel.
•
Generelt er det lave reststrømmer, noe som indikerer at tidevannsbidraget er dominerende. I
perioden med utskifting av bunnvannet sees tendens til en inngående reststrøm.
•
Over ca. 200 m dyp viser målingene jevnlige utskiftninger.
•
I juni måles en dypvannsutskiftning i deponiområdet. I forbindelse med utskiftingen er det en
økning av strømhastighetene nær bunnen til maksimalt 7 cm/s.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 19
3
MODELLERING AV STRØM OG SPREDNING
3.1 Strømmodellering i Førdefjorden
Fra starten på juli 2013 og ett år frem i tid ble det gjennomført høyoppløselig strømmodellering for ytre
Førdefjorden. I tillegg ble det gjennomført strømmodellering for bunnforhold som skulle reflektere 25
år og 50 års drift/deponering. Formålet med dette arbeidet er å etablere en høyoppløselig strømmodell
som simulerer strømforholdene i ytre del av Førdefjorden, inkludert planlagt deponiområde for
Engebøprosjektet. Strømmodellen representerer variasjoner i strømbildet, basert på informasjon om alle
de viktigste egenskapene og drivkreftene som påvirker strømmønsteret i fjorden. Dette gir grunnlag for
å vurdere hvilke strømforhold som kan forventes gjennom året i forskjellige områder og dybder, noe
som er blitt etterspurt som en del av beslutningsgrunnlaget i spørsmålet om sjødeponi i Førdefjorden.
Strømmodellen gir for øvrig datagrunnlag for simuleringene av partikkelspredning og deponering som
gjøres med modelleringsverktøyet DREAM (/11/).
Dette kapittelet gir en kort oppsummering av de gjennomførte modelleringene, med fokus på
hovedresultater. For mer detaljer om randbetingelser, oppsett, resultater o.l. henvises til
vedleggsrapporten (Appendiks 2); Strømmodellering med SINMOD i Førdefjorden, utarbeidet av
SINTEF.
3.1.1 Om SINMOD
SINMOD er en koblet hydrodynamisk og biologisk havmodell (/12/). Den hydrodynamiske modellen er
basert på de primitive Navier-Stokes-ligningene som løses ved endelige differansers metode. Modellen
har blitt utviklet ved SINTEF siden 1987, og er etablert for en rekke områder langs norskekysten og
Barentshavet.
3.1.2 Oppsett SINMOD simuleringer
Driverne for modellsystemet er atmosfærefelt (vind, temperatur, skydekke, luftfuktighet og trykk),
ferskvannstilstrømning og tidevann. Ytre del av Førdefjorden er modellert i 53,3 m oppløsning.
Modelloppsettet har horisontale dimensjoner 318x480 m, og 68 vertikale lag. Den vertikale
oppløsningen er på 1-5 m i de øverste 50 m, 10-25 m i intervallet 50-250 m, 5-10 m i intervallet 250350 m, og 25-50 m for større dybder enn 350 m. Modellen mottar grenseverdier fra et modelloppsett i
160 m oppløsning både på utsiden av fjorden og fra den indre delen av fjorden innenfor Ålasundet.
Modelleringen er gjennomført for perioden 1. juli 2013 til 30. juni 2014, hvor strømdata er lagret for
hvert 20. minutt.
Ettersom deponiet bygger seg opp, endrer bunntopografien seg. Denne oppbygningen vil kunne ha en
effekt på strømmønsteret. For å estimere denne effekten har to fremtidsscenarier blitt simulert i
modellen, ett som representerer 25 års deponering og ett som representerer 50 år hvor deponivolumene
er lagt inn i modellen (Figur 13). En simulering for mars 2014 ble gjort for hvert av
fremtidsscenarioene for å gi grunnlag for beregning av endrede spredningsmønstre med DREAM, og
for sammenligning av strømhastigheter med resultatene fra dagens bunntopografi.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 20
Figur 13: Bunntopografi i deponiområdet, estimert etter 25 (over) og 50 års (under) deponering.
Isolinjer er vist for 200, 225, 250, 275 og 300 m.
3.1.3 Simuleringsresultat; Hydrografi og utveksling mellom fjord og
kyst
I dette kapittelet redegjøres det for hovedtrekkene i fjordsirkulasjonen og vannutvekslingen slik den
beskrives av modellen (SINMOD) for Førdefjorden. Førdefjorden har en dyp terskel (ca. 200 m) og god
utveksling med kystvannet utenfor. Terskelen ligger under kyststrømmen og vannutskiftingen i fjorden
har dermed sammenheng med tetthetsvariasjonene til det atlantiske vannet utenfor fjorden.
Figur 14 viser hvordan den simulerte tetthetssjiktningen i fjorden varierer fra 1. februar til 1. juli 2014
fra stasjon 1 (ytterst) og til stasjon 3 (deponiområdet). Figur 15 viser flere detaljer om vannmassenes
hydrografi og sesongendringer, inklusiv sammenligninger mellom modell og måledata.
Hovedfunn:
•
I de øverste 75 m oppstår det episoder med jevne mellomrom der de øverste lagene øker i tykkelse.
•
Det er også frekvente utskiftninger av vann i mellomlaget (ligger under brakkvannslaget og over
terskeldyp). Mellom august og oktober tyder både målinger og modell på at det har kommet inn
kystvann.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 21
•
Fra oktober og frem til desember viser både modelleringer og målte data en økning i temperatur,
som kan indikere en utskifting i mellomlaget.
•
Fra midten av april viser modellen en utskiftning av vannmassene, og vi kan se et klart signal i
økende tetthet som forplanter seg innover fjorden. Signalet sees etter hvert også ved stasjon 6, som
tyder på at det indre bassenget også gjennomgår en utskiftning i denne perioden. Etter hvert som
tyngre vann erstatter dypvannet i fjorden vil det opprinnelige dypvannet bli blandet og løftet
oppover, noe som resulterer i tyngre vann i hele vannsøylen under 50 m. Tilsvarende prosess
gjengis i Kapittel 2, og har tidligere blitt rapportert av /4/.
•
Modellen gir generelt en god gjengivelse av sesongendringer i hydrografi, men har i perioder
utfordringer med å gjenskape målt saltholdighet og temperatur.
Figur 14:
Modellert tetthetssjiktning fra 1. februar til 1. juli 2014 ved stasjon 1-3.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 22
Figur 15: Hydrografi ved stasjon 1. Sorte kurver viser målinger, røde kurver viser modelldata fra
samme dag. Tettheten i høyre kolonne er beregnet fra saliniteten og temperaturen. Rekkefølgen for
tidspunktene følger kronologien i måleprogrammet (første måling august 2013, siste måling juli 2014).
3.1.4 Simuleringsresultat; Endring av strømmingsmønster i tid og rom
Fra modellen er det for dypene 15, 100 og 290 m tatt ut strømforhold over 12 måneder (månedsmiddel).
Nedenfor vises strømforholdene i juni for disse dypene (Figur 16). Juni ble valgt utfra utskiftingen som
observeres både i modell og målinger. Det henvises til Appendiks 3 (Figur 10-18), hvor man kan
studere de øvrige figurene. Fra disse fremkommer detaljer omkring sesongmessige endringer i
strømbildet for fjorden, inklusive perioder med lagdelt strømforhold. Figurene viser også tydelig
effekten av lokal topografi ved inn- og utstrømming i ulike dyp. Det ses også en tydelig horisontaldeling av strømbildet, med ofte inngående strøm på sørsiden og mer utgående på nordsiden. Dette er
trekk man finner i mange fjorder (/9/). Under gitte forhold observeres det også flere steder antydning til
virveldannelse, samt bassengsirkulasjon i bunnlaget.
Det er også vist vertikalprofiler for målt og modellert strøm per måned for et utvalg av stasjonene
(Figur 17). Til slutt ser vi nærmere på stasjon 7, som ligger omtrent midt i deponiområdet (Figur 18 og
19).
Hovedfunn:
•
Ferskvannstilførselen danner et brakkvannslag som driver ut fjorden. Utstrømming av dette laget
kan vi tydelig se igjen i strømningsbildet ved 15 m dyp fra februar 2014 til og med juni 2014.
•
Ved 100 m og 290 m dyp er det større variasjoner i strømbildet. Dette er naturlig ettersom
strømmene i denne delen av vannsøylen i stor grad drives av tetthetsforskjeller mellom fjord og
kystvann utenfor (tidevann midlet ut).
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 23
•
Under ca. 100 m er det atlantisk vann med sesong- og kortere tidsvariabilitet. Ved 100 m dyp sees
perioder med svak strøm, en klassisk bassengsirkulasjon med innstrømming på sørsiden og
utstrømming på nordsiden. I tillegg er det en lukket virvel i det innerste bassenget.
•
Innstrømming av kystvann til fjorden inntreffer i modellen ved 100 m fra august til november 2013.
I store deler av året simuleres det en strøm i motsatt retning, og som varierer i styrke. Denne
situasjonen må vi se i sammenheng med strøm ved 290 m dyp og utskifting av bunnvann. Etter som
tyngre vann strømmer innover i fjorden løftes det eksisterende bunnvann opp, og vi får en
trykkgradient som setter opp transport av vann ut mot kysten. Tilsvarende strømmer det innover
ved 290 m dyp. Denne lagdelte sirkulasjonen reflekteres i Figur 16.
•
Vannbevegelse satt opp av indre tidevannsbølger kan være betydelige. Tidligere modelloppsett (/3/)
har indikert at man finner indre bølger i Førdefjorden. Dette finner vi også i SINMOD.
Tidevannsstrømmer observeres i modellen ved alle dyp, ved alle stasjoner, og indre tidevann har
stor betydning for stasjon 1-5.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 24
Figur 16: Månedsmidler (m/s) i juni ved 15 m (øverst), 100 m (midten) og 290 m (nederst) dyp.
Fargeskalaen indikerer hastigheten på gjennomsnittsstrømmene, mens pilene indikerer hastighet og
retning. Merk at lengden på pilene er skalert uavhengig for hver delfigur. Figuren illustrerer utskiftning
av bunnvannet med tilhørende hastigheter.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 25
Det ble også tatt ut vertikalprofiler for strømmen, representert med middelstrøm og standardavvik.
Punktene ble valgt ut fra hvor det var målt strøm. Dette for å kunne validere mot målinger.
Hovedfunn:
•
Vertikale profiler, gitt i Figur 17, viser høyere strømhastigheter og mer variasjon for stasjon 1 og 2
enn på stasjon 4 og 5 (også 3, ikke vist).
•
Generelt har det øverste laget de høyeste hastighetene, fulgt av bunnlaget og mellomlaget. Den
karakteristiske formen på vertikalprofilene ved stasjon 1 finner vi ofte igjen for de andre stasjonene
lengre inn. Spesielt sees en liten økning i hastighet og variasjonsbredden i bunnlaget.
•
En tydelig endring og økning i bunnstrømmen (spiss form) sees på stasjon 1 i mai og juni. Signalet
ser ut til å forplante seg innover fjorden til de andre stasjonene (se også hydrografiplottet, figur 14).
•
Det sees ved flere stasjoner en tendens til at strømhastighetene er underestimert i modellen, men det
er viktig å presisere at dette er ved lave hastigheter, og avvikene er i all hovedsak innenfor en
størrelsesorden på 2-3 cm/s. Flere av stasjonene er plassert på terskler og nær kompleks topografi,
som kan gi lokale effekter og akselerasjoner. Dette vil fanges opp av målingene, men i mindre grad
i modelleringen, som gjør sine beregninger i et rutenett.
•
Strømmen i midtre del av deponiområdet er preget av stor spredning i retning, med en viss overvekt
av vestlig og østlig strøm, og lave strømhastigheter med middelsstrøm på ca. 3 cm/s.
•
I modellen ser vi tydelige tegn til dypvannsutskiftning i sentrale deler av deponiområdet fra april,
med i all hovedsak østlig strøm, og med noe høyere hastigheter enn i målingene. Forskjellene
henger sammen med den sterkere dypvannutskiftningen som finner sted i modellen i denne
perioden, sammenlignet med det som kan observeres i målingene. Sammenlignet med modellen,
indikerer målingene senere utskifting i deponiområdet (juni).
•
Modellert strøm er noe høyere enn målingene for stasjon 7, sentralt i deponiområdet (siste periode).
Dette er i kontrast til det vi har sett for de øvrige stasjonene i deponiområdet hvor
strømhastighetene er noe lavere i modellen.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 26
Figur 17: Gjennomsnittlig strømhastighet og variabilitet (standardavvik) gjennom vannsøylen for april,
mai og juni måned for stasjon 1 (øvre), 2 (nest øverste), 4 (nest nederste) og 5 (nedre). Sorte kurver
viser statistikk for strømmålingene, og røde kurver viser statistikk fra modellen.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 27
Figur 18: Tidsserie for hele simuleringsperioden av strømfart (m/s) for bunnlaget ved stasjon 7.
Figuren viser døgnmiddel av strømfart.
Figur 19: Gjennomsnittlig strømhastighet og variabilitet (standardavvik) gjennom vannsøylen per
måned for stasjon 7. Sorte kurver viser statistikk for strømmålingene, og røde kurver viser statistikk fra
modellen. Målinger ble bare gjort i 4. kvartal ved denne stasjonen. Merk at måledata i høyre panel er
fra juli 2014, mens modelldata representerer juli 2013.
3.1.5 Deponiets effekt på strømmønsteret
Som beskrevet tidligere er modellen blitt satt opp for mars 2014 med estimert oppbygging av deponiet
etter 25 og 50 år. Figur 20 viser endringer i strømningene i deponiområdet. Ettersom det blir grunnere
ved deponiet blir strømmene naturlig sterkere lokalt. Ved 230 m sees i størrelsesorden 2 ganger sterkere
strømhastigheter etter 25 år, tilsvarende 3,5 ganger sterkere etter 50 år. Tross økningene ligger de
gjennomsnittlige strømhastighetene fortsatt under 5 cm/s i det området. De lokale økningene i
strømhastighet preger imidlertid ikke det større bildet i denne delen av fjorden, og lenger unna på
sørsiden av deponiet blir strømhastighetene noen steder lavere i begge scenariene. Vannet som
strømmer innover fjorden sørvest for deponiet vender sørover noe "tidligere" (lenger vest) som følge av
endret topografi.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 28
Figur 20: Øverst: Månedsmiddel for mars 2014 ved 230 m. Midterste og nederste panel viser
simulering for samme periode, men med estimert bunntopografi etter henholdsvis 25 og 50 års.
3.1.6 Oppsummering og konklusjon av strømmodellering
Det konkluderes med at modellen gir en god beskrivelse av strømforholdene i Førdefjorden.
Modellresultatene er konsistente med rådende kunnskap om fjordsirkulasjon og med tidligere
modellresultater og observasjoner i fjorden. Det er betydelig grad av sammenfall mellom modellerte og
målte resultater. Det ses ved flere stasjoner en tendens til at strømfarten er underestimert i modellen,
men det er viktig å presisere at dette er ved lave hastigheter, og avvikene er i all hovedsak innenfor en
størrelsesorden på 2-3 cm/s.
Generelt ser vi en vertikal- og horisontaldelt sirkulasjon, styrt av tidevann, lokale og sesongmessige
forhold. Modellen viser som forventet et mer aktivt øvre lag, påvirket av bl.a. ferskvannstilsig, rådende
meteorologiske forhold (vind, luftrykk), tidevann og lokale forhold (f.eks. terskler). I øvre- og
mellomlaget observeres frekvente utskiftninger. I bunnlaget ses det i april at tyngre vann strømmer
innover i fjorden og det eksisterende bunnvannet forflyttes oppover.
Strømmodelleringen for fremtidsscenariet viser noe forhøyede strømhastigheter i deponiområdet. De
største endringene finnes ved 230 meters dyp hvor de gjennomsnittlige strømhastighetene ligger i
underkant av 5 cm/s.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 29
3.2 Simuleringer av partikkelspredning fra planlagt deponi i
Førdefjorden
Fra starten på juli 2013 og ett år frem i tid ble det gjennomført høyoppløselig spredningsmodellering av
et tenkt utslipp i Førdefjorden knyttet til planlagt gruvedrift i Engebøfjellet. Det ble også simulert
spredning med hevet bunn for å kunne indikere potensiell spredning etter 25 og 50 års drift.
Modelleringen ble utført med SINTEFs “Dose Related Risks and Effects Assessment Model”
(DREAM). Både vertikalkonsentrasjoner i vannsøylen og sedimentering langs bunnen ble beregnet av
modellen. Dette gir grunnlag for å vurdere hvilken konsentrasjon og sedimentering som kan forventes
gjennom året i forskjellige områder og dybder, noe som er blitt etterspurt som en del av
beslutningsgrunnlaget i spørsmålet om sjødeponi i Førdefjorden.
Dette kapittelet gir en oppsummering av resultatene fra modelleringen. For flere detaljer om
utslippskarakteristikk, oppsett og resultater henvises til vedleggsrapporten (Appendiks 3); Simuleringer
av partikkelspredning i Førdefjorden fra planlagt sjødeponi, utarbeidet av SINTEF.
3.2.1 Om DREAM
DREAM er en Lagrangisk partikkelmodell for marine utslipp og transport av faste stoffer og
kjemikalier (/11/). Dette betyr at modellen slipper ut numeriske “partikler” som hver representerer en
fraksjon av utslippet og dets egenskaper, og som transporteres basert på strøm, turbulent diffusjon og
eventuell synking for stoffer med høyere tetthet enn sjøvann. En nærsoneplume-modell er også
inkludert, som mer detaljert beregner oppførselen til undervannsutslipp i nærheten av utslippspunktet.
Sentral input til DREAM er bl.a. utslippskarakteristikk (eks. utslippsdyp, helning på rør, rater,
kornstørrelsesfordeling), strømforhold og sjiktning. DREAM-modellen er opprinnelig utviklet for
oljebransjen for bl.a. å kunne simulere partikkelutslipp fra boreoperasjoner, men er også tidligere
anvendt for spredningsberegninger for gruveutslipp i Frænfjorden.
DREAM modellen ivaretar per i dag ikke flokkulering av mindre partikler. Input til DREAM er derfor
tilpasset slik at denne effekten er hensyntatt, slik beskrevet i Appendiks 4. Tilpasningen er basert på
sedimentasjonsforsøk, faglitteratur, målinger av flokkulering og erfaringsdata.
3.2.2 Oppsett DREAM modelleringene
For planlagt deponering i Førdefjorden, ble det simulert kontinuerlig utslipp over 12 måneder på 280
meters dyp. Utslippet består av partikulært innhold, ferskvann og tilsatt sjøvann. I modelleringene er
det benyttet et utslipp på 4,66 ×106 tonn avgang per år.
Hovedscenariet er et 12-måneders kontinuerlig utslipp fra juli 2013 til juni 2014. Dette scenariet viser
hvordan partikkelspredningen ved deponering vil variere over ett år basert på de sesongmessige
endringene i sirkulasjonsmønsteret og vil være representativt for de første årene for deponering.
Nødvendige input- parametere til DREAM-modellen er oppsummert i Appendiks 3 (kapittel 2).
Modelleringen er gjennomført for 1. juli 2013 til 30. juni 2014 med strømdata fra modelleringen i
SINMOD for denne perioden. Benyttede strømdata har horisontal oppløsning på 53,3 m,
vertikaloppløsning på 5-20 m, og tidsoppløsning på 20 minutter.
I tillegg er det foretatt tre simuleringer av ulike fremtidsscenarioer, der en tenkt endring i
bunntopografien som følge av oppbygging av deponiet er inkludert. Dette er modellert med SINMOD,
og benyttet i DREAM for å vurdere eventuelle endringer i strøm- og spredningsmønsteret som følge av
en hevet bunn.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 30
Følgende scenarioer ble modellert med DREAM, og er presentert nedenfor (utslippspunktene gitt i
Figur 21):
• A: Tidlig fase deponering: Strøm med basis i dagens bunntopografier med årtidsvariasjoner over ett
år (U1).
• B: 25 års deponering. Strøm med basis i antatt bunntopografier tilsvarende 25 års drift,
utslippspunktet flyttet til toppen av tenkt deponi (U2).
• C: 50 års deponering. Strøm med basis i antatt bunntopografier tilsvarende 50 års drift,
utslippspunktet flyttet til toppen av tenkt deponi (U2).
• D: 25 år deponering (en variant av scenario B), der utslippspunktet flyttes øst for deponiet etter 25
år (se U3).
DREAM-modellen beregner konsentrasjoner av partikler i vannsøylen og oppbygging av sediment på
sjøbunnen, begge som funksjon av tid. Partikkelkonsentrasjoner er oppgitt i parts per million (ppm),
som tilsvarer mg/L og sedimenttykkelse i mm. Det er tatt ut slike punktverdier for fem ulike posisjoner,
som vist i Figur 21.
Figur 21: Plassering av numeriske ”målestasjoner” (Nx) for punkttidsserier, og linje for uthenting av
konsentrasjoner og vertikale tverrsnitt (L1). U1, U2 og U3 er ulike utslippspunkt brukt i simuleringene.
Det sorte omrisset indikerer deponiområdet.
3.2.3 Simuleringsresultater 12 måneder
Modellen består av en nærsone- og en fjernsonemodul som er koblet.
Ved rørets utløp dannes en synkende utslippsplume. Modelleringen viser at bevegelsen av plumen er så
rask at partikler forblir i plumen gjennom hele nærsonefasen. Hovedfunn i denne fasen er:
• Hastigheten til plumen er omlag 0,7 m/s når den treffer sjøbunnen.
• Plumen synker raskt og når bunnen 30-40 m fra utslippspunktet.
• Når plumen treffer sjøbunnen vil den bre seg utover i et lag som er omtrent 4 m tykt.
• Fortynning av utslippet ved bunnen er på rundt 1:40, med en partikkelkonsentrasjon på rundt 1 – 4
g/L nær stedet plumen treffer bunnen.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 31
Når nærsoneplumen treffer havbunnen avsluttes nærsonefasen i DREAM, og partiklene transporteres
videre i fjernsonefasen basert på strøm, diffusjon og synkehastigheter.
Partikkelspredning som følge av et helt års kontinuerlig utslipp er adressert for scenario A, delt opp i
konsentrasjoner og sedimentering. Perioden som er simulert går fra 1. juli 2013 til 30. juni 2014. Figur
22 viser øyeblikksbilder for konsentrasjoner i denne perioden. Det er også vist nedenfor tidsserier av
konsentrasjoner i punktene N1-N5, samt konsentrasjoner langs linjen L1 (Figur 23).
Figur 22: Resultat for scenario A: Spredningsbildet etter 3, 6, 9 og 12 måneder. Konsentrasjon av
partikler, vertikalt maksimum. Siste del av simuleringsperioden sammenfaller med endringer i det
underliggende strømbildet (april-juni), og et annet spredningsmønster kan observeres.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 32
Figur 23:
Venstre: Resultat for scenario A: Tidsserier av konsentrasjoner i punktene N1-N5 (se kart i
Figur 21). Det er i hvert punkt tatt vertikale maksima i vannsøylen (de maksimale verdiene i vertikalen
for hvert tidspunkt). Middelverdier (μ) og standardavvik (σ) for hver tidsserie er vist i innskutte
tekstbokser, disse er tatt over perioden indikert av den grønne linjen. De røde linjene er 10-dagers
rullende middelverdier, som fremhever trender i tidsseriene. Høyre: Resultat for scenario A:
Konsentrasjoner langs linjen L1 (se kart i Figur 21), vertikale maksimumsverdier. Dette er
øyeblikksverdier for fem ulike tidspunkt, angitt i tittelen på hver delfigur.
Hovedfunn konsentrasjoner:
• Spredningen er hovedsakelig i vestlig retning, ut fjorden, men konsentrasjoner faller raskt ned mot
1 mg/L (Figur 22).
• Homogent spredningsbilde i perioden august 2013 - april 2014, med spredning utover fjorden i
vestlig retning.
• Endring i strømforhold mot slutten av perioden gir spredning østover.
• Høye konsentrasjoner nær utslippspunktet som faller til snittverdier på 6,2 mg/L etter 500 m og 2,1
mg/L etter 1 km (se Figur 23).
• Partiklene spres i liten grad vertikalt, og konsentrasjoner over 1 mg/L observeres ikke over dyp på
260 m i simuleringen (se Figur 11 i Appendiks 3).
Figur 24 viser sedimentoppbygging akkumulert over 6 og 12 måneder, mens Figur 25 viser tidsserier av
oppbygging av sediment over tid i punktene N1 - N5.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 33
Figur 24:
Resultat for scenario A: Sedimentoppbygging akkumulert over 6 og 12 måneder (tilsvarer 1.
januar og 30. juni). Deponiområdet er angitt av den sorte linjen (Blå=1-6 mm, gul=6-10 mm,
orange=10-30 mm, rød= 30-50 mm og lilla >50 mm).
Hovedfunn sedimentavsetning:
• Utenfor deponiområdet observeres det etter 12 måneder mindre avsetninger over 1 mm (markert
blått, Figur 24), og ingen over 6 mm (markert rødt, Figur 24).
• Oppbygging over 1 mm i løpet av 12 måneder skjer innenfor en radius på ca. 2 km fra
utslippspunktet.
• Sedimentavsetning over 5 mm (i løpet av ett år) skjer innenfor en avstand på 1 km fra
utslippspunktet.
• I punktene vest for utslippet (N1-N3) er sedimenteringsratene størst og relativt stabile i perioden
august - april (30 - 270 dager) (Figur 25).
• I siste del av simuleringsperioden snur spredningen gradvis over mot sør-øst, og sedimenteringsratene blir svært små for N1-N3, mens de øker for det sør-østlige punktet N4. Lenger øst, i N5, er
den totale oppbyggingen svært liten gjennom hele perioden (0,07 mm) (Figur 25).
• Oppbyggingen skjer med ulike rater i de ulike punktene, og for hvert punkt er det også variasjoner i
tid. Disse tidsvariasjonene sammenfaller med endringene i strømforholdene.
Utover strømforholdenes påvirkning på konsentrasjonsbildet og sedimentering, viser resultatene
betydningen av partiklenes utsynkningsegenskaper som er styrt av flokkulering. Flokkuleringseffekten
er indirekte tatt inn i DREAM, som beskrevet i Appendiks 4.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 34
Figur 25:
Resultat for scenario A: Tidsserier av sedimentoppbygging i punktene N1-N5 (se kart i Figur
21 for posisjoner). Merk ulik skala på y-aksene.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 35
3.2.4 Simuleringsresultater fremtidsscenarier
I tillegg til simuleringen av kontinuerlig utslipp over et helt år er det foretatt simuleringer av
fremtidsscenarioene B (25 år), C (50 år) og D (25 år, alternativ plassering). Dette er gjort for vurdering
av eventuelle endringer i spredningsmønsteret som følge av hevet bunn. Simuleringen ble gjort for mars
måned som anses som en representativ måned mht. strømningsbildet. Konsentrasjoner og
sedimenteringsrater for fremtidsscenariene er vist i figurene 26 og 27.
Figur 26: Resultat scenario B (venstre), C (høyre) og D (nedre): Spredningsbildet etter 31 dagers
simulering (31. mars), konsentrasjon av partikler, vertikalt maksimum (Blå=1-5 ppm, grønn=5-10 ppm,
gul=10-25 ppm, orange= 25-50 ppm og rød >50 ppm) (ppm=mg/L).
Hovedfunn:
• Det overordnede bildet er temmelig likt i B og C scenarioene etter 31 dagers simulering. Mindre
variasjoner i strømfeltet gir opphav til noen ulikheter i spredningsbildet (Figur 26) og
sedimentavsetning (Figur 27).
• Sammenlignet med scenario A (etter 9 måneder, se Figur 22), har B og C noe større spredning og
høyere konsentrasjoner.
• For Scenario D, hvor hoveddelen av utslippet er øst for allerede oppbygd deponi, er spredningen
mindre enn scenario B og C. Videre er sedimentoppbyggingen også begrenset til området nær
utslippspunktet. Merk også at sedimentavsetningen er basert på en måned med utslipp, og ikke 12
måneder, som i scenario A.
• Modellering av B, C og D viser at valg av utslippsposisjon kan ha stor betydning på størrelsen av
spredning og sedimenteringsområdet.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 36
Figur 27: Resultat for scenario B (venstre), C (høyre) og D (nedre): Sedimentoppbygging ved slutten
av simuleringene (31 dager). Merk at dette er sedimentoppbygging fra én måneds utslipp, i motsetning
til scenario A der vist oppbygning var for 6 og 12 måneder utslipp.
3.2.5 Sammenligning av de ulike scenarioene
Nedenfor er det gjennomført sammenligninger for de fire simulerte scenariene ved å se på tre ulike
variable: Øyeblikks- og tidsmidlede konsentrasjoner, totalt vannvolum > 1 mg/L (total spredning),
minste dybde > 1 mg/L (vertikal spredning) og sedimenteringsareal.
Hovedfunn:
• Sammenlignet med scenario A, har B og C noe større spredning og høyere konsentrasjoner, men
alle tre faller etter hvert under 5 mg/L.
• Tidsmidlet konsentrasjon på deponigrensen (N1, 2 km fra utslippspunkt U1) er lavest for scenario
D og A (D=0,2 mg/L, A=1,1 mg/L, B=6,1 mg/L og C=5,7 mg/L). I Figur 23 sees hvordan
konsentrasjonene varierer over perioden, og hvordan tidsmiddelet fremkommer av tidsserien.
• Konsentrasjoner over 1 mg/L ble ikke observert høyere enn 36 m over gjeldende utslippsdyp for de
ulike scenariene.
• Sammenlignet med Scenario B og C, sedimenterer utslippet fra D innenfor et mindre område.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 37
3.2.6 Sammenligning av DREAM resultater mot operative sjødeponier
Modellerte konsentrasjoner (ppm) tidsmidlet fra DREAM scenario A og B er sammenlignet med
midlede målte turbiditetsdata fra operative sjødeponier (Rana, Sydvaranger og Omya Hustadmarmor),
slik vist i Figur 28. For DREAM er det vist tidsmidlet vertikale maksimumskonsentrasjoner, mens det
for måledata fra operative deponier er beregnet et gjennomsnitt av vertikalt maksimum. Med vertikalt
maksimum for et punkt i en fjord menes den høyeste konsentrasjonen målt gjennom hele dypet.
Hensikten med å sammenligne modellresultatene mot målte konsentrasjoner fra operative deponier, er å
kunne vurdere rimeligheten av det modellerte utslippet, samt synliggjøre betydningen av flokkulering.
Målinger fra operative deponier viser at konsentrasjonen av partikler i vannsøylen raskt synker med
avstand fra utslippet. Av figuren under ser vi at de målte konsentrasjonene faller ned til 2-4 FTU
(tilsvarende 2-4 mg/L) etter ca. 1 km. Dette viser at flokkuleringen skjer raskt. Deretter avtar
konsentrasjonen saktere, og faller ned til bakgrunnskonsentrasjon etter noen kilometer. Dette er også i
tråd med hva som er rapportert av /10/ og nærmere diskutert i Appendiks 4.
De modellerte konsentrasjonene for 25 års scenariet ligger over hva som er målt ved operative
deponier, mens for scenario A viser modellen en bedre overenstemmelse med målte verdier.
Figur 28: Modellerte konsentrasjoner Scenario A (12 måneders simuleringen) og B (25 år) fra
DREAM, sammenlignet med målte turbiditetsdata (gjennomsnittlig) fra operative sjødeponier (Rana,
Sydvaranger og Omya Hustadmarmor). Det vises tidsmidlet verdier fra DREAM kjøringene, og anslått
middelverdi fra sjødeponier. Det er antatt at 1 ppm tilsvarer 1 FTU.
Det bemerkes at det ikke lar seg gjøre å direkte overføre måleresultatene på grunn av forskjeller i
prosess, avgang, utslippsbetingelser og utslippsområdene. Mange forhold er sammenlignbare for de
ulike deponiene selv om det er variasjoner knyttet til strømforhold, batymetrien i deponiområdet og
avgangsmaterialet. Hovedforskjellen mellom Engebødeponiet og de øvrige er at avgang fra Engebø har
høyere egenvekt, og slippes ut på større dyp i et basseng med moderate strømhastigheter og på en
relativt flat bunn.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 38
Det bemerkes at målte og modellerte data i Figur 28 er fra ulike kilder og tidsperioder.
Beregningsmåten for middelverdiene er også forskjellige. Nedenfor redegjøres kort om dataene og
beregningsmetoden:
•
Rana gruber (/13/): Måledata hentet fra målinger i Ranfjorden 94-95 (des, jan, mars, april, jun,
aug) fra 8 stasjoner, FTU målinger er benyttet. Data presentert i grafen er gjennomsnitt av
maksimum- og minimumskonsentrasjoner for de respektive månedene.
•
Sydvaranger (/14/ og /15/): Måledata hentet fra turbiditetsmålinger i Bøkfjorden september
2010 og 2011 ved 15 stasjoner. Målingene er gjort for hele vannsøylen. Viste gjennomsnitt er
basert på lavest og høyest maksimums-verdier i vannsøylen.
•
Hustadmarmor (/16/): Måledata er hentet fra miljøovervåking i Frænfjorden 1. januar, 16. mai,
7. oktober 2011 og 23. januar, 15. mai, 1. august og 9. oktober 2012. Turbiditetsmålinger ble
gjennomført ved 6 stasjoner. Verdiene i grafen viser gjennomsnittlige maksimumsverdier i
vannsøylen, basert på fire måleperioder.
•
Engebø-start: Modellerte data, tidsmidlet gjennomsnitt hentet fra punkter 500 m, 1 km og 2 km
fra utslippet (Figur 23, venstre). Verdiene nær utslippspunktet er maksimumsverdier fra
tverrsnitt (Figur 23 høyre).
•
Engebø 25 år: Modellerte data, tidsmidlet gjennomsnitt hentet fra punkter 500 m, 1 km og 2 km
fra utslippet (Figur 16 i Vedlegg 3). Verdiene nær utslippspunktet og utover 2 km ble estimert
basert på Figur 15 og Figur 23 i vedlegg 3.
3.3 Oppsummering partikkelspredning
Modellering av partikkelspredning kan oppsummeres som følger:
•
Simuleringen over 12 måneder viser en spredning av partikler i vestlig retning i perioden august
2013 til april 2014, med en dreining mot sør-øst mot slutten av perioden (april-juni).
•
Konsentrasjonene på den vestlige deponigrensen ligger på 1,1 mg/L i snitt for 12 måneders
simuleringen, mens tilsvarende snittverdi 500 m fra utslippspunktet er 6,2 mg/L.
•
Sedimentavsetningen fra utslippet er i all hovedsak innenfor deponiområdet for 12-måneders
simuleringen, og oppbygging over 6 mm i løpet av årsperioden forekommer innenfor en radius
på 1 km fra utslippspunktet.
•
For fremtidsscenarioene etter 25 og 50 år øker spredning og konsentrasjon av partikler, men det
er fortsatt lave konsentrasjoner utenfor deponiområdet.
•
I fremtidsscenariet etter 25 år får man lignende og delvis mindre spredning enn 12-måneders
scenariet hvis utslippspunktet flyttes øst for det oppbygde deponiet. Posisjonering av
utslippspunktet synes derfor å være en viktig parameter som bør vurderes etter en tids drift.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 39
4
•
Ingen av simuleringene indikerer transport av partikkelkonsentrasjoner til de øvre vannlagene.
Partiklene spres i liten grad vertikalt, og konsentrasjoner over 1 mg/L observeres ikke høyere
enn 36 m over gjeldende utslippspunkt.
•
Det er foretatt sammenligninger mellom modellerte partikkelkonsentrasjoner og de verdier som
er målt ved operative sjødeponier (Rana, Sydvaranger og Hustadmarmor). De modellerte
konsentrasjonene for 25-års scenariet ligger over hva som er målt ved operative deponier, mens
modellen viser en bedre overenstemmelse med målte verdier for 12-måneders scenariet.
DISKUSJON AV USIKKERHETER
Det er usikkerheter knyttet til stegene i de gjennomførte analysene. Disse usikkerhetene vil til sammen
påvirke sluttresultatene. Nedenfor har vi kort diskutert usikkerhet og de antatt viktigste feilkildene.
Utførte målinger: Usikkerhet i målingene kan introduseres bl.a. fra selve instrumentet/sensorene,
benyttet måleoppsett og rigg, ved utsetting, evt. ytre påvirkninger i måleperioden og
datainnhenting/behandling. Målinger gir derfor ikke en helt perfekt beskrivelse av virkeligheten, hvor
avviket ofte avhenger av instrumentet og valgt måleoppsett. I dette prosjektet har vi brukt moderne og
avanserte målere med høy nøyaktighet. For de benyttede instrumentene er måleusikkerheten rapportert i
Appendiks 1. Vi forventer at den største usikkerheten knytter seg til strømmålinger ved hastigheter ned
mot null. For disse situasjonene måles det på deteksjonsgrensene for utstyret, og det virker som om
strømretningen varierer endel. Under utsetting av utstyret mellom periodene kan vi ha bommet med +/30 m på stasjonsplasseringen. Utfra til dels skiftende strømforhold over korte avstander kan dette ha en
viss betydning, også med tanke på valideringene mellom modell og målinger. Andre potensielle
feilkilder er bruk av data fra den ytterste del av målerens rekkevidde, samt data påvirket av ytre
omstendigheter. Ut fra de 4 stegene som er benyttet for å kvalitetssikre data (Appendiks 1), anser vi
ikke disse bidragene til å være store.
Strømmodellering: De viktigste feilkildene til en modell som SINMOD ligger i inngangsverdiene:
•
Bunntopografien har på grunn av diskretiseringen begrenset mulighet til å representere alle
detaljene i den virkelige topografien, og datagrunnlaget for modellens bunntopografi kan ha
sine egne feilkilder. Det vil også være usikkerhet i den modellerte ferskvannstilstrømningen,
hvor de klimatologiske dataene ikke vil stemme fullstendig med verdiene for et gitt år, og hvor
den eksakte fordelingen av avrenningen langs fjordens kystlinje ikke er kjent.
•
Atmosfæredataene som brukes er analysedata fra ECMWF hvor modell og målinger fra
værstasjoner er satt i sammenheng. Den relativt grove oppløsningen på atmosfæredataene betyr
at spesielt vindretninger vil være dårlig representert i liten skala, noe som har betydning for
strømmer nær overflaten i SINMOD. Denne feilkilden har mindre betydning for forholdene ned
mot bunnen i Førdefjorden.
•
Grenseverdiene for hvert modelloppsett kan være en viktig feilkilde. Den høyoppløste modellen
for Førdefjorden får grenseverdier som avhenger av oppsettene i større skala, og ved avvik i
hydrografien ved yttergrensene kan vi få forskjeller i hvordan utskiftingsprosessene ved
tersklene utvikler seg i tid.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 40
Det ligger også feilkilder i de numeriske beregningene som gjøres i modellen og i tilnærmingene som
gjøres; SINMOD er eksempelvis en hydrostatisk modell. Disse kan imidlertid antas å være av liten
betydning sammenlignet med de øvrige feilkildene.
Partikkelspredningsmodellering: DREAM er en Lagrangisk partikkelmodell som stiller krav til et
oppsett med nok antall partikler og riktig tilpasset oppløsning i tid og rom. De utførte kjøringene har
blitt satt opp med høy oppløsning og et stort antall partikler, slik at det oppnås en god representasjon av
utslippet. Dette for i størst mulig grad å redusere bidraget til usikkerhet fra den numeriske
nøyaktigheten. De viktigste feilkildene til DREAM ligger i inngangsdataene. Sentral input til DREAM
er bl.a. utslippskarakteristikk (eks. utslippsdyp, helning på rør, rater, kornstørrelsesfordeling),
strømforhold og sjiktning. Strømforhold og sjiktning er fra SINMOD, og usikkerheter er diskutert
ovenfor. Det forventes noe usikkerhet knyttet til utslippskarakteristikk, inklusiv benyttet
kornstørrelsesfordeling. Usikkerhet rundt benyttet kornstørrelsesfordeling er diskutert i Appendiks 4.
Med basis i de utførte sammenligningene mellom modellert og målte verdier (operative deponier),
virker det som om modellen på en god måte representerer denne type utslipp. Åpenbart er det større
usikkerheter knyttet til resultatene for framtidsscenarioene, sammenlignet med Scenario A (12
måneders simuleringen).
Selv om målinger og modelleringer introduserer en usikkerhet konkluderes det med at:
•
Målingene gir en god beskrivelse av både strøm- og hydrografiforhold.
•
Det er betydelig grad av sammenfall mellom modellerte og målte resultater.
•
Modellene gir en god beskrivelse av strøm og partikkelspredning i Førdefjorden.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 41
5
OPPSUMMERING
Det er gjennomført et omfattende integrert måle- og modelleringsprogram for Førdefjorden. Strøm- og
hydrografiforhold ble innsamlet over et år for ytre Førdefjord. Disse dataene ble benyttet til validering
av strømmodellen, samt til beskrivelse av strøm- og hydrografiforholdene. Ved å kombinere måledata
med høyoppløselig strømmodellering, er det vurdert hvilke strømforhold og utskiftninger som kan
forventes gjennom året i forskjellige områder og dybder.
Resultatene fra målingene og strømmodellen viser tydelig effekten av lokal topografi ved inn- og
utstrømming i ulike dyp. Over året sees tydelige sesongmessige endringer i strømbildet for fjorden,
inklusive perioder med lagdelt strømforhold. Det ses også en tydelig horisontaldeling av strømbildet,
med ofte inngående strøm på sørsiden og mer utgående på nordsiden. Under gitte forhold observeres
det også flere steder antydning til virveldannelse, samt bassengsirkulasjon i bunnlaget. Middelstømmen
ved ytre terskel er 4-13 cm/s, i deponiområdet 3-7 cm/s, og ved Ålasundet 7-24 cm/s). I løpet av året
observeres det jevnlige utskiftninger i øvre vannlag og mellomlaget, mens kun en dypvannsutskifting er
påvist om våren/sommeren. I forhold til målingene i deponiområdet virker det som om strømmodellen
påviser denne utskiftingen tidligere.
For å vurdere risiko for utilsiktet partikkelspredning fra planlagte utslipp ble følgende strøm- og
spredningsmodellering gjennomført:
•
Et kontinuerlig utslipp av gruveavgang over 12 måneder er modellert (juli 2013 - juni 2014). For
dette tidsrommet er det produsert høyoppløselige romlige strømdata med 20 minutts oppløsning.
Generelt viser 12-måneders DREAM simulering en spredning av partikler i vestlig retning, med en
dreining mot sør-øst mot slutten av perioden (april-juni). Konsentrasjonene på den vestlige
deponigrensen ligger på 1,1 mg/L i snitt for august-april, mens tilsvarende snittverdi 500 m fra
utslippspunktet er 6,2 mg/L.
•
Sedimentavsetning fra utslippet er i all hovedsak innenfor deponiområdet, og oppbygging over 6
mm i løpet av årsperioden forekommer innenfor en radius på 1 km fra utslippspunktet.
•
Partiklene spres i liten grad vertikalt, og konsentrasjoner over 1 mg/L observeres ikke høyere enn
36 meter over utslippspunktet.
•
Et kontinuerlig utslipp av gruveavgang over en måned er modellert for strømforhold som antas å
representere heving av bunnen som følge av oppbygging av deponiet etter 25 og 50 års drift. Ved
230 m ser vi i størrelsesorden 2 ganger sterkere strøm etter 25 år, tilsvarende 3,5 ganger sterkere
etter 50 år. Tross økningene ligger de gjennomsnittlige strømhastighetene fortsatt under 5 cm/s i det
området.
•
For fremtidsscenariene etter 25 og 50 år øker spredning og konsentrasjon av partikler, men det er
fortsatt lave konsentrasjoner utenfor deponiområdet.
•
Det konkluderes med at modellene gir en god beskrivelse av strøm og partikkelspredning i
Førdefjorden.
•
Utover strømforholdenes påvirkning på konsentrasjon og sedimentering, viser resultatene
betydningen av avgangens utsynkingsegenskaper.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 42
6
/1/
/2/
/3/
/4/
/5/
/6/
/7/
/8/
/9/
/9/
/10/
REFERANSER
Miljøverndepartementet, Reguleringsplan og utslippstillatelse for planlagt gruvevirksomhet i
Engebøfjellet i Naustdal og Askvoll kommuner- foreleggelse av måle- og
undersøkelsesprogram, Brev til Nordic Mining ASA 30/5-2013.
Nordic Mining ASA, Reguleringsplan og utslippstillatelse for Engebøfjellet - Spesifisering av
tilleggsinformasjon. Inkluderer vedlegget; Program - tilleggsutredning strøm og hydrografi
Førdefjorden, Rev.03. Brev til Klima- og Miljødepartementet Klima- og Miljødepartementet
14/5-2013.
Staalstrøm A., & Lundmark K. D., Strømforhold i Førdefjorden utenfor EngebøfjelletTredimensjonal modellering av strømforholdene i vannsøylen ved endring av bunntopografi.
rapportno: NIVA, 5841-2009.
Sundfjord, A., Bjerkeng, B. 2008. Strøm, turbiditet og hydrografi i fjordbassenget utenfor
Engebø, Førdefjorden. Målinger utført for konsekvensutredningen for deponi av
gruveavgang. NIVA, rapportno: 5662-2008.
Glette, T. 2013. Kartlegging Engebø, Periode 1, strømmålinger 7. august-11. november 2013.
DNV, Rapportnr: 2013-1538.
Glette, T. 2014. Kartlegging Engebø, Periode 2, strømmålinger 13. november 2013 til 1.
februar 2014. DNV GL, Rapportnr: 2014-0347.
Glette, T. 2014. Kartlegging Engebø, Periode 3, strømmålinger 7. februar – 4. mai 2014.
DNV GL, Rapportnr: 2014-0705.
Glette, T. 2014. Kartlegging Engebø, Periode 3, strømmålinger 6.mai - 5.
August 2014. DNV GL, Rapportnr: 2014-1116.
van der Meeren, T.&. Jørstad K.E., Vurderinger av data fra tokt samlet inn i Førdefjorden, 1.
juni 2010, Toktrapport, Havforskningsinstituttet, ISSN 1503-6294/Nr. 3 – 2010.
http://www.imr.no/temasider/forurensing/gruveavfall_1/fordefjorden/les_meir/notathydrografi-_og_torskedata_fra_tokt_i_fordefjorden-juni_2010.pdf/nb-no
Ass, E. 1983; Estuarer, forlegnings-kompendie, Institutt for Geofysikk, Universitet i Oslo.
Klima- og forurensingsdirektoratet (Klif), Bergverk og avgangsdeponering, Status,
miljøutfordringer og kunnskapsbehov, TA-2715, 2010.
http://www.miljodirektoratet.no/old/klif/publikasjoner/2715/ta2715.pdf
/11/
/12/
/13/
/14/
/15/
/16/
Reed, M. & Hetland B., DREAM: A Dose-Related Exposure Assessment Model Technical
Description of Physical-Chemical Fates Components. In Proceedings of SPE International
Conference on Health, Safety and Environment in Oil and Gas Exploration and Production.
Society of Petroleum Engineers, 2002.
Slagstad, D. and McClimans, T.A., 2005. Modeling the ecosystem dynamics of the Barents sea
including the marginal ice zone: I. Physical and chemical oceanography. J. Mar. Sys. 58: 1-18
NIVA (2004): Miljøundersøkelse i Ranfjorden, 1994-96, løpenr. 4366-2001, 27.04.2004
NIVA (2012): Overvåking av Bøkfjorden 2011 og giftighetstesting av gruvekjemikaliene
Magnafloc LT 38 og Magnafloc 10. Løpenr. 6310-2012, 29/3 2012.
NIVA (2011): Overvåking av Bøkfjorden – forundersøkelse i 2010.Turbiditetsmålinger,
bløtbunnsfauna, hardbunnsorganismer og forekomst av akrylamid, løpenr. 6116-2011. 16/022011.
DNV (2012): Generell overvåking Frænfjorden 2012, rapport nr. 2013-0696.
DNV GL – Rapport nr. 2014-1244, Rev. A – www.dnvgl.com
Side 43
VEDLEGG 1: MÅLEPROGRAM FOR STRØM OG HYDROGRAFI
VEDLEGG 2: STRØMMODELLERING MED SINMOD I
FØRDEFJORDEN
VEDLEGG 3: SIMULERINGER AV PARTIKKELSPREDNING I
FØRDEFJORDEN FRA PLANLAGT SJØDEPONI
VEDLEGG 4: VURDERING AV FLOKKULERINGSEFFEKTEN OG
TILPASNING I DREAM
ABOUT DNV GL
Driven by our purpose of safeguarding life, property and the environment, DNV GL enables organizations
to advance the safety and sustainability of their business. We provide classification and technical
assurance along with software and independent expert advisory services to the maritime, oil and gas,
and energy industries. We also provide certification services to customers across a wide range of
industries. Operating in more than 100 countries, our 16,000 professionals are dedicated to helping our
customers make the world safer, smarter and greener.