Nature-based shore protection against ship waves in intra-coastal fairways

Sjötrafik har alltid haft en stor betydelse för vårt samhälle genom att transportera
gods och människor mellan och inom länder. Transporter till sjöss har stora fördelar associerat till relativt låga klimatutsläpp och transportkostnader. Tyvärr medför sjötrafik även en negativ påverkan på vår miljö. Den negativa påverkan kan till exempel bestå av utsläpp av luftföroreningar, tömning av ballastvatten eller utsläpp av olja. I farleder kan fartyg även inverka på de hydrodynamiska förhållandena genom att generera strömmar och vågor. Fartygsvågor kan resultera i skador på stränder och konstruktioner vid vattnet, öka grumlingen i vattnet, eller till och med innebära en fara för människor som vistas i eller på vattnet.

Särskilt stor blir påverkan från fartygsvågor i farleder som naturligt inte utsätts för vindvågor. Det gäller farleder inomskärs, i vattendrag och i sjöar. Fartygsvågor kan här utgöra ett betydande tillskott till de totala vågkrafterna som påverkar stränderna. Om vågorna är tillräckligt stora och frekventa kan de orsaka erosion av stränderna. Denna effekt kan minskas genom att sänka fartygens hastighet, ändra fartygsrutter, begränsa storleken på fartygen eller förstärka stränderna med erosionsskydd. En farled där påverkan av fartygs- och båttrafik varit påtaglig under en lång tid är Furusundsleden i Stockholms skärgård. Furusundsleden är en viktig farled med reguljär trafik av passagerarfärjor till Åland, Finland och Estland. Därutöver trafikeras farleden även av skärgårdstrafik och kryssningsfartyg under sommarhalvåret. Fartygserosionen i Furusundsleden har varit ett uppmärksammat problem ända sedan 1980-talet. Hastigheterna har begränsats för större fartyg med effekten av erosionen avtagit längs farleden. För vissa sträckor har hastighetsbegränsningen dock inte varit en tillräcklig åtgärd för att förhindra erosionen. Därför har tidigare utredningar föreslagit någon form av erosionsskydd längs med dessa stränder.

Traditionellt har erosionsskydd i farleder utgjorts av att stränderna har stabiliserats med sten eller betong. Denna metod har i många fall hindrat erosionen av stränderna, men på bekostnad av natur-, landskaps- och rekreationsvärden. De traditionella skydden kräver vanligen mer material och har en hög underhållskostnad. Därför börjar traditionella erosionsskydd alltmer ersättas av naturbaserade lösningar för att motverka erosion. Naturbaserade lösningar innebär att man tar hjälp eller inspireras av naturliga processer för att skapa erosionsskydd som bevarar eller tillskapar värden för naturen och människan. Eftersom naturbaserade lösningar är en relativt ny metodik finns det liten erfarenhet av hur de fungerar som erosionsskydd mot fartygsvågor.

Denna avhandling syftar till att undersöka effektiviteten av naturbaserade lösningar som erosionsskydd i farleder och metoder för att beräkna fartygsvågor i farleder med varierande djupförhållanden. För att undersökan effektiviteten av naturbaserade lösningar anlades olika typer av naturbaserade lösningar på tre platser i Furusundsleden, som är belägen i Stockholms skärgård. Två av platserna utgjordes av eroderande moränjord, där en flera meter hög erosionsbrant uppstått. Den tredje platsen utgjordes av ett område där vassen nästintill försvunnit på grund av fartygsvågorna. Olika varianter av naturbaserade erosionsskydd testades. Experimenten visade att en variant där en stenrevel, som löpte parallellt med stranden, kombinerades med vegetation innanför var mest framgångsrik att hindra erosionen. Innanför stenreveln skapades förutsättningar för finare sediment att ackumulera och vegetation att växa.

Utöver fältexperimenten med de naturbaserade erosionsskydden innefattar
avhandlingen även en ny matematisk modell för att identifiera platser där
fartygstrafik kan ge upphov till erosion längs en farled. Modellen är i första hand
tänkt att fungera som ett stöd inför beslut om åtgärder i en farled. Det kan vara
åtgärder som till exempel att begränsa hastigheten eller identifiera lokaler där behov av erosionsskydd behöver utredas ytterligare.