Nopeusrajoitukset alusliikenteen ympäristövaikutusten, turvallisuuden ja sujuvuuden kannalta Vuosaaren meriväylällä

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden ja arkkitehtuurin tiedekunta | Master's thesis
Date
2010
Department
Major/Subject
Liikennetekniikka
Mcode
Yhd-71
Degree programme
Language
fi
Pages
100
Series
Abstract
Vuosaaren uusi satamakeskus avattiin vuoden 2008 lopulla. Sataman avaamisen jälkeen huomattiin, että satamaan johtavalla meriväylällä kulkevat suuret rahtialukset voivat aalto- ja virtausvaikutuksellaan aiheuttaa haittaa väylän varrella olevien saarten rannoilla ja venesatamissa. Väyläviranomainen määräsi väylälle nopeusrajoitukset, joiden tarkoituksena oli vähentää näitä haittoja. Nopeusrajoituspäätös aiheutti tyytymättömyyttä niin väylän käyttäjien kuin saarten asukkaiden keskuudessa. Rajoitusten katsottiin olevan toisaalta liian suuria alusten aiheuttamien haittavaikutusten kannalta, mutta toisaalta osalla väylää liian pieniä alusten ohjailukyvyn säilyttämiseksi. Tässä diplomityössä selvitetään Vuosaaren väylällä väylän nykyisillä nopeusrajoituksilla liikkuvien rahtialusten aallonmuodostuksen ja virtausten aiheuttamat ympäristövaikutukset väylän varrella sijaitsevien saarten rannoilla ja venesatamissa. Lisäksi selvitetään, ovatko nykyiset nopeusrajoitukset riittävän suuria, jotta alukset voivat liikkua väylällä myös haasteellisissa tuuliolosuhteissa. Työssä tarkastellaan väylälle asetettujen nopeusrajoitusten roolia alusliikenteen ympäristövaikutusten ja turvallisuuden ohella alusliikenteen sujuvuuden, sataman operoinnin sekä alusten polttoaineenkulutuksen, päästöjen ja näiden kustannusten näkökulmasta. Työn tavoitteena on löytää väylälle optimaalinen nopeusrajoitus, jolla alusliikenne olisi turvallista, sujuvaa ja aiheuttaisi mahdollisimman vähän ympäristöön kohdistuvia haittavaikutuksia. Työn kirjallisuusselvitysosiossa käsitellään alusten aiheuttamia aaltoja ja virtauksia sekä niiden vesien käyttöön kohdistuvia ympäristövaikutuksia saaristo-olosuhteissa. Työhön liittyvissä maastotutkimuksissa mitataan alusliikenteen aiheuttamia aaltoja, virtauksia ja vedenpinnan korkeusvaihteluita Vuosaaren väylän varrella sijaitsevien saarten rantojen tuntumassa ja arvioidaan niiden aiheuttamaa haittaa venesatamien ja -laitureiden käytölle sekä rantojen virkistyskäytölle. Väylällä operoiville alusten päälliköille ja luotseille suunnatussa kyselyssä selvitetään eri alustyyppien turvallisen ohjailun vaatimat vähimmäisnopeudet väylällä erilaisissa tuuliolosuhteissa. Väylän nopeusrajoitusten vaikutusta alusliikenteen polttoaineenkulutukseen, päästöihin ja näiden kustannuksiin arvioidaan meriliikenteen päästölaskentamallin (MERIMA) avulla. Alusten aiheuttama aalto- ja virtaushäiriö väylän lähiympäristössä lisääntyy, kun alusnopeudet väylällä kasvavat. Nopeuden ohella aalto- ja virtaushäiriön voimakkuuteen vaikuttavat mm. aluksen koko, kohteen ja väylän välinen etäisyys sekä vesialueen muoto ja syvyysolosuhteet. Laiva-aallot, vedenpinnan korkeusvaihtelut ja virtaukset voivat vaikeuttaa venesatamien ja -laiturien käyttöä, vahingoittaa laitureihin kiinnitettyjä veneitä ja heikentää ranta-alueiden virkistyskäyttömahdollisuuksia. Ongelmallisia kohteita ovat erityisesti ne väylän lähellä sijaitsevat ranta-alueet, jotka ovat suojassa luonnonaallokolta, mutta alttiina alusten aalto- ja virtaushäiriölle. Nopeusrajoitusten määrittäminen kauppamerenkulun väylälle on vaikea tehtävä. Jos nopeuksia väylällä alennetaan alusten aiheuttamien ympäristövaikutusten vuoksi, alusturvallisuus ja liikenteen sujuvuus voi heikentyä. Tämän työn tuloksena esitetään suositukset Vuosaaren väylän nopeusrajoituksiksi. Tulosten perusteella nopeusrajoituksia tulisi alusten aiheuttamien ympäristövaikutusten näkökulmasta osalla väylää alentaa. Tämä ei kuitenkaan ole suositeltavaa, sillä useat alukset tarvitsevat nykyisten rajoitusten sallimia tai näitä suurempia nopeuksia, jotta ne voivat liikkua turvallisesti väylällä. Jos nopeusrajoituksia alennetaan, alusturvallisuuden lisäksi myös liikenteen sujuvuus väylällä heikentyy, mikä voi aiheuttaa ongelmia erityisesti linjaliikenteen alusten aikataulujen pitävyydelle. Vaikka osalla väylää nopeusrajoituksia tulisikin alentaa, eräillä toisilla osuuksilla rajoituksia sitä vastoin voitaisiin nostaa ympäristövaikutusten kohtuuttomasti lisääntymättä. Alusten aiheuttamia ympäristövaikutuksia voidaan nopeusrajoituksia alentamatta pyrkiä vähentämään parantamalla venesatamien aaltosuojauksia ja laitureita sekä lisäämällä informaatiota mahdollisista laiva-aalloista ja vedenpinnan korkeusvaihteluista rantojen tuntumassa.

The new Vuosaari harbour was opened in late 2008. After opening the harbour it was noticed that waves and currents generated by large cargo vessels, which sail on the fairway leading to the harbour, can cause harm to the shore areas and marinas located near the fairway. The authority ordered speed limits to the fairway, which were intended to reduce these disadvantages. The speed limits led to dissatisfaction not only among the users of the fairway but also among the inhabitants of islands located near the fairway. The speed limits were considered to be too high in terms of injurious effects of the vessel traffic but on the other hand they were found to be too low in some sections of the fairway to maintain the manoeuvrability of the vessels. This master's thesis examines the environmental effects of waves and current generated by the cargo vessels sailing on the Vuosaari fairway to the shore areas and marinas of islands located near the fairway. The thesis also examines whether the existing speed limits are high enough in terms of safe manoeuvring of vessels also in challenging wind conditions. In addition, the role of the speed limits ordered to the merchant shipping fairway is examined from aspects of traffic flow smoothness, harbour operations as well as fuel consumption and emissions of the vessel traffic and cost of them. This thesis aims to find out the optimal speed limit to the fairway, which allows safe operating and smooth traffic flow on the fairway but the vessels still cause as little injurious environmental effects as possible. The literature research concentrates on the ship-induced waves and currents, and environmental effects of them in archipelago. The field investigations include measurements of the ship-induced waves, currents and water level variations near shores and in marinas near the fairway. The inquiry investigation aims to find out the minimum required speeds of the vessels on the fairway in terms of safe manoeuvring in different wind conditions. The questionnaires were sent to the masters and the pilots operating on the Vuosaari fairway. The impacts of the speed limits on the fuel consumption and on the emissions of the vessels were estimated by means of the marine traffic emission model (MERIMA). Wave and current disturbance generated by vessels sailing on the fairway increases when speeds of vessels increase. In addition, the size of a vessel, the distance between a shore and the fairway as well as the shape and the depth of surrounding water area, has a significant role in the wave and current disturbance emergence process. The ship-induced waves, the currents and the water level variations might complicate use of marinas and boat quays, damage moored boats or impair the possibilities of recreational use of shore areas. Problematic areas are particularly those which are sheltered against wind-induced waves but which are now susceptible to the ship-induced waves and currents. Defining speed limits to the merchant shipping fairway is not simple. Lowering speeds on the fairway might cause problems to the vessel traffic safety and traffic flow smoothness. The recommendations of the speed limits to the Vuosaari fairway are presented as one result of this study. The results show that due to the injurious effects of the vessel traffic, the speed limits should be lowered in some sections of the fairway. However, it is not advisable, because in order to maintain safe operating on the fairway in challenging wind conditions, many vessels require minimum speeds that are very close to the existing speed limits. If the speed limits were lowered, the traffic flow on the fairway would also be impaired. This might cause problems particularly to the schedules of line shipping. Even though the speed limits should be lowered in some sections of the fairway, on the contrary the limits could be raised in some other sections and the injurious environmental effects still are in acceptable level. The injurious effects of vessel traffic could be reduced, without lowering the speed limits on the fairway, by improving the breakwaters and boat quays in marinas as well as by sharing information about the possibility of the ship-induced waves and water level variations near the shores.
Description
Supervisor
Ernvall, Timo
Thesis advisor
Kerkelä, Simo
Holm, Olli
Keywords
alusliikenne, meriväylä, nopeusrajoitus, alusten aiheuttamien aaltojen ja virtausten ympäristövaikutukset, aluksen ohjailu, polttoaineenkulutus, päästöt, vessel traffic, fairway, speed limit, environmental effects of ship-induced waves and currents, ship manoeuvring, fuel consumption, emissions
Other note
Citation