The hydrofoil method is an artificial wave production solution that is based on a hydrofoil system drawn underneath the water surface. The method can be utilised in producing surfable waves in any natural water basin. The equipment for the hydrofoil method does not require modification of the environment thus decreasing the hydro-environmental effects of the solution. However, as produced wave and water flow propagate towards the shoreline and the lake or sea bed, risk of erosion occurs thus causing a risk of hydro-environmental effects. The objective was to identify these hydro-environmental effects and potential measures to minimise the effects. The study combined literature analysis with numerical data analysis. Simulation modelling results together with examples from the literature were used as a material.
Artificial wave production in natural waters can cause erosion and indirect effects such as water quality changes. The significant wave height of the swell caused by the Artwave prototype is 30-40% lower than the produced wave with a wave height of 1 meter. According to the study flow velocities decay significantly towards the lake or sea bed but do not decay towards the shoreline in the distance of 30 meters. In the depth of 4 meters, risk of erosion for easily erodible sediment is minor and for cohesive sediments and other sediments erosion is unlikely to occur. The wave power of the artificial waves is higher than average but lower than the maximum wave conditions in the Finnish archipelago area. Cumulative wave power is minor in comparison to natural storms. Artificial wave production appears to be possible without water or environmental permit but still all hydro-environmental effects must be minimised.
Potential measures to minimise the effects include adjustment of site selection, set-up and shoreline protection. If water depth is more than 5 meters it should not require any protection as the risk of erosion is minor. However, if the lengthening of the spare area or aligning the run away from the shoreline is not possible, shoreline protection is recommended. Shoreline protection measures can be soft engineering measures, such as leaving the original vegetation untouched, or hard engineering measures, such as breakwaters or other structures. Indirect effect such as water quality changes and
biota response can be traced through environmental indicators. The environmental indicators help to evaluate the occurred hydro-environmental effects and assess the need for additional minimisation measures. If change in water quality is indicated, the protection measures must be re-evaluated.
When the proposed minimisation measures are conducted, hydro-environmental effects are ought to remain minor. In fact, circulation of water might have positive effect on water quality as oxygen and nutrients are put into movement. By utilising the framework formed by this study, previous measures should be examined. Especially soft engineering shoreline protection measures and environmental indicator testing that suits to the case are recommended.
Siivistömenetelmä on surffattavien tekoaaltojen tuottamiseen kehitetty ratkaisu, joka perustuu erityiseen siivistörakenteeseen, jota vedetään veden alla. Ympäristöä ei muokata pysyvästi ja täten vähennetään vesiympäristöön kohdistuvaa haittaa. Aalto ja veden virtaus kohti rantaa ja pohjaa voi kuitenkin aiheuttaa eroosiota ja täten epäsuorat vesiympäristöön kohdistuvat vaikutukset ovat mahdollisia. Tämän työn tarkoituksena oli tunnistaa mahdolliset vaikutukset ja toimenpiteet niiden minimoimiseksi. Metodina käytettiin kirjallisuusanalyysiä, jossa käytiin läpi esimerkkitapauksia ja numeerista data-analyysiä, jossa hyödynnettiin simulointimallilla saatuja tuloksia.
Mahdollisiksi vaikutuksiksi eroosion lisäksi tunnistettiin veden laadun muutokset, morfologiset muutokset sekä vaikutukset eliöihin joko suoran kosketusvaikutuksen myötä tai epäsuorasti edellisistä vaikutuksista johtuen. Tuotetun aallokon merkitsevä aallonkorkeus on 30-40% pienempi kuin tuotettu surffattava aalto. Tutkimuksen perusteella virtaus hidastuu pohjaa kohden merkittävästi, mutta tutkitulla 30 metrin matkalla ei havaittu aallon tai virtauksen vaimenemista rantaa kohti. 4 metrin syvyydessä helposti erodoituvien maalajien eroosioriski on pieni ja muiden maalajien eroosiota ei näytä tapahtuvan. Tuotettavien aaltojen aaltovoima on suurempi kuin keskimääräinen mutta 3-4 kertaa pienempi kuin suurin mahdollinen Suomenlahden saaristomerellä. Kumulatiivinen aaltovoima on vähäinen verrattuna luonnonmyrskyihin.
Aaltojen tuottaminen ei näyttäisi vaativan vesilupaa tai ympäristölupaa. Silti on näytettävä että vesiympäristöön kohdistuvat vaikutukset on minimoitu. Vesiympäristöön kohdistuvia vaikutuksia voidaan vähentää tarkentamalla kohdealuetta, säätämällä aallontekoasetelmaa tai suojaamalla rantaa. Jos vesisyvyys on yli 4 metriä, näyttäisi siltä, että pohjan suojausta ei tarvita. Varoaluetta kasvattamalla voidaan vähentää rantaeroosiota ja vaihtoehtoinen suositus on kohdistaa veto rannasta poispäin. Ranta voidaan suojata joko pehmein toimenpitein, kuten alkuperäisen kasvillisuuden paikalleen jättämällä, tai vaativin toimenpitein, kuten aallonmurtajien avulla. Epäsuorien vaikutusten arviointiin suositellaan ympäristöindikaattorien käyttöä ja tarvittaessa suojaustoimenpiteiden uudelleenarviointia ja säätöä. Kun suojaustoimenpiteet toteutetaan, vesiympäristölle aiheutuvat vaikutukset jäävät vähäisiksi. Veden kierrätyksestä saattaa olla jopa vesiympäristölle suotuisa vaikutus kun happi ja ravinteet saadaan kiertoon. Tämän työn luoman viitekehyksen avulla on tutkittava tarkemmin edellä mainittuja toimenpiteitä. Erityisesti pehmeitä toimenpiteitä sekä kenttäolosuhteisiin soveltuvia indikaattoritestauksia suositellaan toteutettavan ja tutkittavan.
Submit a publication
Browse
Statistics