Wave Damping by Vegetation at Bunkeflo Salt Meadows - Applying an empirical model based on plant biomass
(2021) In TVVR21/5017 VVRM05 20211Division of Water Resources Engineering
- Abstract
- Future sea level rise due to climate change increases the risk of coastal flooding and thus necessitates the building of dikes and other protective structures. Coastal vegetation can reduce the impact of waves on such structures by dissipating wave energy and hence reduce incoming wave heights. This thesis attempts to quantify the wave damping by vegetation at Bunkeflostrand (southern Sweden), by using an empirical method based on plant biomass. An analysis is made of how the damping is influenced by the type of vegetation and by the hydrodynamic conditions.
Through field surveys in combination with geographical information system (GIS) software, the area was classified into several vegetation types whose biomass and vegetation height... (More) - Future sea level rise due to climate change increases the risk of coastal flooding and thus necessitates the building of dikes and other protective structures. Coastal vegetation can reduce the impact of waves on such structures by dissipating wave energy and hence reduce incoming wave heights. This thesis attempts to quantify the wave damping by vegetation at Bunkeflostrand (southern Sweden), by using an empirical method based on plant biomass. An analysis is made of how the damping is influenced by the type of vegetation and by the hydrodynamic conditions.
Through field surveys in combination with geographical information system (GIS) software, the area was classified into several vegetation types whose biomass and vegetation height were measured and used as an input to the model. The influence of vegetation characteristics and hydrodynamic conditions were studied in hypothetical cases using MATLAB. As a case study, wave damping over four transects at Bunkeflostrand was estimated by applying the biomass method to the classified maps using a script in Python.
The results showed that reed reduced wave heights the most when the water depth exceeded 0.5 m. In shallower water, high grass dampened the most. The relationship between water depth and vegetation height was especially important, where emergent vegetation dampened waves better. Over the salt meadows, the calculations showed wave height reductions between 65.6 % and 94.6 %, depending on transect and scenario. Compared to other studies, the biomass method tends to overestimate wave damping. For this reason, it is not recommended for use in design calculations. However, it is recommended to maintain a buffer zone of vegetation in front of dikes, both for the wave damping effect and for other ecosystem services that such zones provide. (Less) - Abstract (Swedish)
- Havsnivåhöjning till följd av klimatförändringar ökar risken för översvämningar vid kusten och nödvändiggör konstruktionen av skyddsvallar och andra kustskyddsåtgärder. Vegetation vid kusten kan vara en del i dessa skyddsåtgärder genom att reducera våghöjden på de inkommande vågorna. Detta examensarbete kvantifierar vågdämpningen från vegetation vid Bunkeflo strandängar (Malmö) med hjälp av en empirisk metod baserat på växters biomassa och höjd. En analys görs av hur dämpningen påverkas av typen av vegetation och de hydrodynamiska förhållandena på platsen.
Fältstudier i kombination med ett geografiskt informationssystem (GIS) användes för att klassificera vegetationen vars massa och höjd mättes och användes som in-data i modellen.... (More) - Havsnivåhöjning till följd av klimatförändringar ökar risken för översvämningar vid kusten och nödvändiggör konstruktionen av skyddsvallar och andra kustskyddsåtgärder. Vegetation vid kusten kan vara en del i dessa skyddsåtgärder genom att reducera våghöjden på de inkommande vågorna. Detta examensarbete kvantifierar vågdämpningen från vegetation vid Bunkeflo strandängar (Malmö) med hjälp av en empirisk metod baserat på växters biomassa och höjd. En analys görs av hur dämpningen påverkas av typen av vegetation och de hydrodynamiska förhållandena på platsen.
Fältstudier i kombination med ett geografiskt informationssystem (GIS) användes för att klassificera vegetationen vars massa och höjd mättes och användes som in-data i modellen. Påverkan av vegetationskaraktäristika och hydrodynamiska förhållanden studerades i hypotetiska fall med hjälp av MATLAB. I en fallstudie av Bunkeflo strandängar gjordes beräkningar med biomassa-metoden längs fyra transekter vid Bunkeflostrand genom ett script i Python baserat på data från de klassificerade kartorna.
Resultaten visade att vass är den vegetationstyp som dämpar vågor mest när vattendjupet överstiger 0.5 m. I grundare vatten dämpade högt gräs mer. Relationen mellan vattendjup och vegetationshöjd identifierades som särskilt viktig, där vegetation som är ovan vattenytan dämpade vågor mer. Beräkningarna i fallstudien visade att strandängarna dämpar vågor med 65,6 % and 94,6 %, beroende på transekt och scenario. Jämfört med andra studier verkar biomassa metoden överskatta vågdämpning. Därav rekommenderas det inte att använda denna metod för att designa skyddsvallar. Emellertid rekommenderas det att bevara eller etablera vegetation framför vallar, både för dess vågdämpningsfunktion och för värdet av andra ekosystemtjänster från dessa zoner. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Växtlighet som kustskydd: Hur mycket kan strandängar dämpa vågor?
Vid Bunkeflostrand i södra Malmö finns ett naturreservat mellan bebyggelsen och havet. Med hjälp av en ny beräkningsmetod har vi försökt uppskatta hur växtligheten där kan bidra till kustskydd under extrema väderförhållanden. Detta är relevant i ett ändrat klimat där havsnivåhöjningar leder till att kustnära bostadsområden blir mer utsatta för vågor. Det ökar risken för översvämningar och leder till att kustnära infrastruktur behöver kunna stå emot större vågor. Det är känt att växtlighet kan minska höjden på vågor som når strandlinjen, men i praktiken räknar man sällan in detta i ingenjörslösningar eftersom det är komplicerat. I vårt examensarbete har vi tillämpat en ny... (More) - Växtlighet som kustskydd: Hur mycket kan strandängar dämpa vågor?
Vid Bunkeflostrand i södra Malmö finns ett naturreservat mellan bebyggelsen och havet. Med hjälp av en ny beräkningsmetod har vi försökt uppskatta hur växtligheten där kan bidra till kustskydd under extrema väderförhållanden. Detta är relevant i ett ändrat klimat där havsnivåhöjningar leder till att kustnära bostadsområden blir mer utsatta för vågor. Det ökar risken för översvämningar och leder till att kustnära infrastruktur behöver kunna stå emot större vågor. Det är känt att växtlighet kan minska höjden på vågor som når strandlinjen, men i praktiken räknar man sällan in detta i ingenjörslösningar eftersom det är komplicerat. I vårt examensarbete har vi tillämpat en ny metod för att öka förståelsen kring detta. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9062592
- author
- van Houwelingen, Charlie and Ley, Timothy LU
- supervisor
- organization
- course
- VVRM05 20211
- year
- 2021
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Coastal protection, nature-based solutions, salt marshes, salt meadows, sea level rise, wave damping
- publication/series
- TVVR21/5017
- report number
- 21/5017
- ISSN
- 1101-9824
- language
- English
- additional info
- Examiner: Magnus Larson
- id
- 9062592
- date added to LUP
- 2021-08-17 14:15:03
- date last changed
- 2021-08-17 14:15:03
@misc{9062592,
abstract = {{Future sea level rise due to climate change increases the risk of coastal flooding and thus necessitates the building of dikes and other protective structures. Coastal vegetation can reduce the impact of waves on such structures by dissipating wave energy and hence reduce incoming wave heights. This thesis attempts to quantify the wave damping by vegetation at Bunkeflostrand (southern Sweden), by using an empirical method based on plant biomass. An analysis is made of how the damping is influenced by the type of vegetation and by the hydrodynamic conditions.
Through field surveys in combination with geographical information system (GIS) software, the area was classified into several vegetation types whose biomass and vegetation height were measured and used as an input to the model. The influence of vegetation characteristics and hydrodynamic conditions were studied in hypothetical cases using MATLAB. As a case study, wave damping over four transects at Bunkeflostrand was estimated by applying the biomass method to the classified maps using a script in Python.
The results showed that reed reduced wave heights the most when the water depth exceeded 0.5 m. In shallower water, high grass dampened the most. The relationship between water depth and vegetation height was especially important, where emergent vegetation dampened waves better. Over the salt meadows, the calculations showed wave height reductions between 65.6 % and 94.6 %, depending on transect and scenario. Compared to other studies, the biomass method tends to overestimate wave damping. For this reason, it is not recommended for use in design calculations. However, it is recommended to maintain a buffer zone of vegetation in front of dikes, both for the wave damping effect and for other ecosystem services that such zones provide.}},
author = {{van Houwelingen, Charlie and Ley, Timothy}},
issn = {{1101-9824}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
series = {{TVVR21/5017}},
title = {{Wave Damping by Vegetation at Bunkeflo Salt Meadows - Applying an empirical model based on plant biomass}},
year = {{2021}},
}