Transcript HANTERING AV MUDDERMASSOR

HANTERING AV MUDDERMASSOR
Göteborg 2013-11-28
Val av lokalisering och metod för grundläggning
För att påverka vattenmiljön så lite som möjligt kommer lokalisering av enskilda vindkraftverk och
grundläggningsmetoder att väljas som medför begränsad spridning av sediment och i synnerhet
förorenade sediment.
Inom området finns drygt 50 lokaliseringar med djup till berg på mindre än 20 meters djup. Flera av
dessa lokaliseringar finns direkt på berg, några täcks av naturliga sediment och några täcks av
muddermassor.
I exempellayouterna, se bilaga 1, ligger 13 av 15 verk (Siemens) på lokaliseringar där det är mindre än
10 meter från vattenytan till bergöverytan. I den andra exempellayouten ligger 11 av 13 verk på
lokaliseringar där det är mindre än 10 meter från vattenytan till bergöverytan.
Vid dessa bottendjup går det relativt enkelt att förankra fundamenten i berggrunden. Hanteringen av
sediment och eventuellt förorenade sediment blir vid dessa ringa djup relativt begränsad. Spontning
(stödkonstruktion för att kunna arbeta i vatten utan att omkringliggande sediment och vatten tränger in)
kommer att kunna genomföras ner till berget vid behov, därefter schaktas sedimenten ut och
grundläggning och förankring i berget sker i torr miljö. Om bergöverytan är ”ren” eller endast täcks av
begränsad mängd sediment kan detta muddras bort innan förankring sker av fundament.
På ett fåtal lokaliseringar finns större sedimentmäktigheter. På dessa lokaliseringar kommer i första
hand alternativet med monopile fundament att studeras. Fördjupade geotekniska undersökningar
liksom miljötekniska undersökningar kommer enligt tidigare att genomföras efter det att tillstånd
medgivits.
Förväntade muddermängder
I MKB gjordes mycket konservativa antaganden för beräkning av maximala muddringsvolymer vilka
skulle kunna bli aktuella vid olika typer av fundament enligt tabell 1 nedan. Det är i MKB sammanhang
viktigt att ange ett ”värsta fall” eller maxscenario. Antagandena gällde exempelvis att det vid
grundläggning av gravitationsfundament och bergförankrade fundament skulle krävas att sediment
skulle behöva muddras bort dels vid själva fundamentet men också i en släntlutning på 1:3 från dessa
bottenfundament. Vidare antogs 10 meters sedimentdjup vid varje tänkt vindkraftslokalisering.
De bergförankrade fundamenten antogs kräva en bottendiameter på 10 meter. Diametern på ”Big
Glenn” (största vindkraftverket i Sverige idag) är ca 7 meter och bottendiametern på de
bergförankrade fundament som byggts på ”Vindplats Vänern” är ca 6 meter i bottendiameter.
Det har sedan MKB genomfördes kunnat konstateras att det går att sponta ner till ca 15 meters djup.
Detta innebär att de förväntade muddringsvolymerna kommer att bli betydligt mindre än de som
uppskattades som ett maxscenario i MKB arbetet, se Tabell 1 nedan.
Tabell 1. Konservativa antaganden om max muddringsvolymer i MKB.
De förväntade muddermängderna minskar betydligt om spontning genomförs. Om motsvarande
3
antagande görs som i MKB blir muddringsvolymen ca 43 000 m , se Tabell 2 nedan.
Tabell 2. Antagande om muddringsvolym under förutsättning att spontning är möjlig.
Fundamenttyp
Antal
Gravitationsfundament
Bergförankrat
fundament
Monopile
Totalt
4
6
5
15
Botten- Botten- SedimentDiameter Areal/st
djup
(m)
(m2)
(m)
35
960
10
10
80
10
10
-
-
-
Volym
m3/st
9 600
800
43 000 m3
Genom att använda spontning kan muddermängderna överslagsmässigt och teoretiskt reduceras till
ca 20 % av de konservativt angivna max muddervolymerna som togs fram i MKB. Förutsättningar för
spontning kommer att klargöras i samband med kompletterande miljö- och geotekniska
undersökningar.
I arbetet med att ta fram troliga exempellayouter har lokaliseringar med djup till berg på mindre än 20
meter från vattenytan sökts. Andra viktiga parametrar är inbördes avstånd mellan vindkraftverken och
rådande begränsningar med avseende på exempelvis, fågel- och strandskydd, buffertzoner för
fartygstrafik mm, se även PM Konsekvenser av utökat fågelskydd (Bilaga 1).
De uppskattade muddermängderna för exempellayouterna har tagits fram utifrån genomförda
geofysiska undersökningar. De geofysiska undersökningarna är inte exakta utan innehåller en hel del
osäkerheter. Ett antagande görs om att bergöverytans nivå är relativt säker, då rimligheten i denna
nivå kunnat fastställas utifrån oberoende källor. De sediment eller muddermäktigheter som täcker
bergöverytan är mer osäker utifrån de geofysiska mätningarna.
I Tabell 3 redovisas de olika exempellayouterna med förslag på fundamenttyper och översiktligt
bedömda volymer av sediment och/eller muddermassor som bedöms finnas i exempellayouterna.
Utifrån de aktuella förutsättningarna kommer bergförankrade fundament att användas i första hand. I
exemplen med 15, 10 och 9 verk är endast ett vindkraftverk med monopile fundament föreslagit.
I exemplet föreslås inga gravitationsfundament. Dessa eller fler monopiles kan dock bli aktuella i ett
senare skede då kompletterande information från detaljerade geotekniska och miljötekniska
undersökningar finns framme. När mer fullständig information finns framme kommer den fundamenttyp
som är mest ekonomiskt fördelaktig att väljas förutsatt att tekniska- och miljömässiga krav klaras.
Tabell 3. Antagande om muddringsvolym med troliga respektive konservativt uppskattade
sedimentmäktigheter utifrån idag kända förutsättningar på Hake fjord.
Exempel- Antal
Antal
Layouter BergMonoförankrade pile
Antal
verk
15
14
1
Siemens
13
13
0
Gamesa
10
9
1
Siemens
9 Gamesa
8
1
Trolig sediment mäktighet
utifrån geofysiska
undersökningar
(samtliga verk)
33
Konservativt
antagande
(10 meters
mäktighet)
140
Trolig Konservativ
Volym Volym
m3
m3
2 600
36 400
13
130
1 050
13 650
25
90
2 000
18 000
14
80
1 100
8 800
3
Det kan konstateras att den troliga volymen på ca 2 600 m är en mindre del av den maxvolym
3
(ca 236 000 m ) som togs fram i MKB - arbetet. Om den konservativt antagna sedimentmäktigheten
3
på ca 10 meter sediment vid varje fundament antas ger detta en volym på som mest 36 400 m vid de
redovisade exempellayouterna och valda fundamenttyper.
Muddringsmetoder
Som redovisats ovan kommer grundläggningsmetoder som medför så lite muddring som möjligt att
prioriteras. I första hand kommer bergförankrade fundament att väljas och i andra hand monopiles
(ingen muddring krävs). Bergförankrade fundament kommer i första hand väljas där djupet till berg är
gynnsamt, gärna mindre än 15-20 meter, och vattendjupet är begränsat (ca 4-10 m). Monopiles väljs
med fördel där sedimentens mäktighet, ovan berg, är stor (ca 10-40 m).
I följande avsnitt ges några exempel på olika muddringtekniker som skulle kunna bli aktuella vid
anläggande av exempelvis bergförankrade fundament. Dessa har delats upp i två huvudkategorier;
mekaniska och hydrauliska samt en övrig kategori för specialanpassade muddringstekniker.
Några viktiga parametrar vid val av muddringsteknik är bland annat vattenhalt, produktionshastighet,
återsuspendering samt mudderdjup.
Mekanisk muddring – innebär att sedimenten grävs, skrapas eller skärs bort. Vattenhalten i
muddermassorna vid mekanisk muddring är mycket låg, ofta 10-20 % av den ursprungliga volym
massorna har innan de tas upp. Mekanisk muddring passar de flesta typer av sediment, allt från lera
till större sten. Den genomsnittliga återsuspensionen för mekaniska mudderverk är ca 2,1 % av de
muddrade massorna.
•
Grävskopeverk (enskopeverk): mudderverket består av en grävmaskin (fastmonterad eller
flyttbar) på en ponton alternativt pråm. Vid miljömuddring kan även skopan förses med lock för
att minimera mängden spill, se Figur 1.
De största grävmaskinerna kan muddra ned till 25 m djup och produktionshastigheten varierar
3
vanligtvis mellan 50-150 m /h. Återsuspenderingen som föranleds av schakt med detta verk är
större än för sugmuddring, dock kan den minska med upp till 30-70 % om skopan förses med
lock. Metoden har egentligen inga begränsningar vad gäller kornstorleksfraktioner, den gräver
även bra i hårt och grövre material. En annan fördel med grävskopeverk är möjligheten att
gräva punktvisa gropar med god precision och kapacitet.
Figur 1. Grävskopeverk försett med lock.
•
Gripskopeverk (enskopeverk): Samma princip som ovan nämnda grävskopeverk, dock med
skillnaden att en gripskopa består av två eller flera delarmar som stängs med hjälp av vajrar,
se Figur 2.
Mudderverk med gripskopa kan generellt muddra djupare än andra mudderverk, begränsande
för djupet är vajerns längd. Noterbart är att precisionen avtar med ökat djup och av praktiska
orsaker bör därför muddringsdjupet begränsas till ca 40-50 m. Produktionshastighet är
ungefär densamma som för grävskopeverket och återsuspenderingen motsvarar den för
grävskopa med lock. Dock är det svårare att ta upp hårdare/mer kompakt material med en
gripskopa på vajer än med en grävskopa.
Figur 2. Schematisk bild av en gripskopa.
Hydraulisk muddring – innebär att sediment sugs upp från botten. Vid sugmuddring är vattenhalten i
de muddrade massorna mycket hög, ca 80-95 %. Hydraulisk muddring lämpar sig bäst för
finsediment/lösa sediment, d v s lös lera, gyttja, sand och grus. Den genomsnittliga återsuspensionen
för mekaniska mudderverk är ca 0,77 % av de muddrade massorna.
•
Enkel sugmuddring: innebär att sedimenten sugs upp direkt från havsbotten med hjälp av en
pump. En stor andel vatten blandas med muddermassorna genom användning av rubricerad
muddringsteknik, andelen fast material/sediment uppgår ofta endast till 5-15 %.
Med sugmuddring kan muddring ske ned till ca 15-20 m, dock finns utrustning för djup ned till
3
40 m. Produktionshastigheten är normalt mellan 50-200 m /h. Återsuspenderingen som
uppstår vid sugmuddring är generellt mycket låg.
Övriga metoder – nedan listas ett flertal muddringsmetoder som skiljer sig från ovan nämnda
muddringskategorier. Gemensamt för dessa är att de utformats för muddring i förorenade sediment
och fokus har därmed lagts på faktorer som låg återsuspension och lågt vatteninnehåll.
•
Frysmuddring: metoden innebär att frysceller förs ned genom vattenmassan till sedimenten
som skall muddras och fryser via cellerna därmed omgivande sediment som därefter kan
lyftas upp som ett helt block, se Figur 3.
Figur 3. Frysmuddring där sedimentet som skall muddras tas upp i stora block.
Det finns idag två olika typer av frysceller; en med vertikala rör och en med horisontella som
läggs ovanpå sedimentytan. Den förstnämnda används om mäktigare frysdjup önskas. Större
stenar och föremål kan dock utgöra hinder vid nedpressning av de vertikala rören.
Spridningen av sedimentspill och efterföljande grumling är med denna muddringsteknik
mindre än för de flesta andra metoder. Vattenhalten i de sediment som tas upp blir minimal
då, i princip inget extra vatten tillförs. Frysmuddring har använts på djup ner till ca 125 m.
Vad gäller frysmuddring har det vid den praktiska tillämpningen konstaterats att metoden både
3
är dyr, energi- och tidskrävande. Det beräknas att det krävs ca 100 kWh för att frysa 1 m . En
av de styrande faktorerna är logistiken, d v s mängden lyftningar och nedsänkningar. Tekniken
kan ses som lämplig när återsuspension och/eller precision är helt avgörande parametrar.
•
Möbius sediment pick-up (MSA) och Möbius Pressing and Feeding Unit (MPF): metoden
innebär att muddring sker genom att sediment lossgörs i ett slutet muddringshuvud och
transporteras till pråm/fartyg och därefter vidare till land via en ledning. I likhet med
sugmuddring begränsas grumlingen genom detta tillvägagångsätt.
En fördel som muddringstekniken har gentemot sugmuddring är att mängden fasta partiklar är
högre (d v s vattenhalten i muddrade sediment är förhållandevis låg). MSA och
MPF:muddring lämpar sig likt sugmuddring bäst för finsediment/lösa sediment, d v s lös lera,
gyttja, sand och grus.
Metoden har ej använts i Sverige. I Tyskland har däremot tekniken nyttjats och då med lägre
andel vatten i det muddrade materialet än vad traditionell sugmuddring ger.
Någon mer detaljerad information om potentiella muddringsdjup eller produktionshastighet för
MSA och MPF har inte hittats.
•
Pixy: är ett Belgiskt koncept där två skruvar lösgör sediment vilket sedermera förs till en pump
för vidare transport till en pråm eller dylikt. Speciella skärmar används för att minimera
mängden återsuspenderat material från muddringen och för att kunna anpassa tjockleken på
sedimentlagret som skall avlägsnas.
Muddring med ett Pixy-verk har utförts på mellan 3 och 15 m djup, eventuellt skulle det gå att
3
muddra djupare. Produktionshastigheten för denna teknik är ca 200 m /h. Andelen vatten i de
muddrade massorna är ungefär 20 % av den ursprungliga volym massorna har innan de tas
upp. Rubricerad muddringsteknik passar enligt uppgift de flesta typer av sediment, allt från
lera till mindre sten (större föremål kan behöva avlägsnas innan).
Mudderverket användes vid sanering av Svartsjöarna i Hultsfreds kommun 2011 där mängden
3
förorenat sediment som muddrades uppgick till drygt 260 000 m .
•
Eddy pump: Mudderverket skapar en virvelström med hjälp av en rotor för att suga upp
sediment. Tekniken ger ingen eller mycket liten återsuspension, bland annat eftersom
munstycket förs ned helt i sedimenten innan det tas upp. Enligt tillverkaren skall muddring
med en Eddy pump inte heller begränsas av skräp och dylikt antropogent material.
Muddring kan utföras mellan 1 och 30 m vattendjup och produktionshastigheten för tekniken
3
är ca 230 m /h. Vattenhalten i muddrade massor skall inte uppgå till mer än max 30 % genom
muddring med ovan beskriven muddringsteknik.
Mudderverket passar främst till muddring i lösa sediment.
•
Pneuma pump och Oozer pump: två liknande mudderverk där principen för att uppbringa
sedimenten är densamma, d v s muddermassorna sugs upp genom vacuum.
Pneumasystemet kan användas på tre olika sätt: det första kallas ”gropmetoden” där själva
mudderverket monteras på en kran och sänks ned på botten där den indirekt ”gräver” sig ned i
sedimenten. Metoden är mest effektiv i lösa sediment som silt och lera. Det andra sättet att
framföra mudderverket är genom att släpa det genom sedimentet vilket är fördelaktigt om det
rör sig om kohesionsmaterial. Den tredje och sista varianten är att montera pumpen på en fast
arm och därmed styra den med större precision i motsats till ”grävmetoden” där man sänker
ned den, se Figur 4.
Figur 1. Principskiss av en pneuma pump.
Enligt tillverkaren kan muddring ske på djup ned till ca 200 m. En annan fördel med
pnuemapumpen är att nästan inget återsuspenderat material produceras.
3
Produktionshastigheten varierar mellan 40 och 2000 m /h. Vattenhalten i de muddrade
massorna kan vid ideala förhållanden komma ned till ca 10 %.
Oozerpumpen skiljer sig från pneumapumpen i det avseendet att den kombinerar ett skär
grävmunstycke med ett vacuumsystem (mudderverket monteras på en fast arm). Det går även
enligt uppgift från tillverkaren att montera på en gasrenare för uppsamling av exempelvis
metangas.
Teknisk data för Oozerpumpen är likartad den för pnuemapumpen. Vattenhalten i de
muddrade massorna är ca 10 % och återsuspensionen är mycket låg. Produktionshastigheten
3
är 50-200 m /h. På grund av att mudderverket är fastmonterat på en arm begränsas
muddringsdjupet till ca 50 m. I likhet med pneumapumpen klarar den endast av att muddra
lösa sediment.
Möjliga försiktighetsmått
När det gäller att minimera mängden återsuspenderat material vid muddring finns ett par olika, mer
eller mindre beprövade, metoder.
Miljöskopa är en benämning på ett enskopeverk där skopan har försetts med ett lock. Möjligheten att
återförsluta skopan minskar mängden partiklar som sprids från muddringsarbetet. Användning av
miljöskopa bör dock utföras i kombination med ”skonsam” muddring, d v s att man med fördel muddrar
lugnt och metodiskt för att minimera mängden återsuspenderat material.
Siltgardin eller så kallad miljögardin bedöms inte fungera i strömsatt vatten motsvarande vattnet på
Hake fjord. Bubbelgardin kan möjligen fungera för bullerreducering.
Troliga muddermetoder
Som tidigare nämnts kommer detaljerade geotekniska och miljötekniska undersökningar att
genomföras på de troliga lokaliseringarna för vindkraftsfundament efter det att tillstånd medgivits för
Vindplats Göteborg. Utifrån de förutsättningar som råder föreslås följande;
A. Lokaliseringar med mindre mäktiga sedimentsskikt på berg muddras med enskopeverk
utrustad med s.k. miljöskopa.
B. Lokaliseringar med mäktiga sedimentsskikt på berg muddras med vanligt enskopeverk inom
spontat område.
C. Lokaliseringar med stora sedimentmäktigheter muddras inte då monopile bedöms kunna
anläggas i dessa områden.
D. Alternativ till A och B skulle kunna vara sugmuddring med syfte att få fram en ”ren
bergöveryta”. Vilken metod beror på sedimentens karaktär (eventuellt föroreningsinnehåll,
kornstorlek mm) som kan fastställas först efter detaljerade undersökningar.
Omhändertagande av muddermassor
I.
Om sediment- och muddermassorna inte har högre föroreningshalter än de som påvisats i de
tidigare genomförda undersökningarna bör dessa läggas så nära fundamenten som möjligt,
detta innebär att de ligger kvar på Hake fjord.
II.
Om sediment- och muddermassorna har högre föroreningshalter än de som påvisats i de
tidigare genomförda undersökningarna bör dessa läggas på tipplats så nära Hake fjord som
möjligt.
III.
Det som styr vilken mottagare eller tipplats som tar emot förorenade muddermassor är
framförallt vilka föroreningshalter som återfinns i sedimenten, se möjliga mottagningsplatser
nedan. Olika mottagare/ muddertippar har bestämda halter av olika föroreningstyper som styr
vad de får ta emot.
Det är idag osäkert när i tiden muddrings- och grundläggningsarbeten kan komma igång. Det är
därmed oklart vilka mottagare/ muddertippar som kommer att vara tillgängliga och lämpliga när
Vindplats Göteborg skall anläggas.
Möjliga mottagningsplatser i Sverige och närområdet är förutom ”Tippen” på Hake fjord även SSV
Vinga som är Göteborgs Hamns tippområde.
I Danmark finns det ca 127 tippningsplatser för mudder. De danska muddertipparna har liknande
gränsvärden och mottagningskriterier som de svenska.
I Holland finns också ett flertal platser som tar emot förorenade sediment.
I Norge finns NOAH:s anläggning på Langöya. Till Langöya transporteras redan stora mängder
förorenad mark och sediment från Sverige. NOAH anläggningen tar emot mycket höga halter av
föroreningar, även sådant som klassas som ”Farligt avfall” i Sverige.