Dynerosion vid kraftiga stormar i Skanör-Falsterbo

Abstract

Abstract
Title:
Dune erosion during storms in Skanör-Falsterbo - simulations with the help of XBeach
Authors:
Mikael Dunér and Axel Flodin Vacher
Supervisors:
Professor Magnus Larson and Doctoral Student Björn Almström, Division of Water Resources
Engineering at Lund Institute of Technology, Lund University.
Presentation of problem:
With a rising sea-level, because of the climate change, the risk of flooding in coastal regions is
increasing. Specially effected is areas like Skanör-Falsterbo that is located at a low level above
the sea-level and along a long coastline. To be able to handle the problems with a rising sea-level
it is a demand for an understanding of how the climate will change and how this will affect the
coast. To create an understanding of how the coast might change, different models are used to
simulate predicted climate scenarios.
Objectives:
In this report, the focus has been to study how the model XBeach works and how well it can
be used to simulate a storm in the Skanör-Falsterbo area. Simultaneously the result from the
simulations are analysed to help the Municipality of Vellinge to understand how well the sand
dunes will work as flood protection during different storm scenarios.
Procedure:
By connecting data collected by the Municipality of Vellinge, the Swedish Meteorological and
Hydrological Institute SMHI, and SWECO a Swedish consultant company, with measured profiles
of the coast made by the authors, simulations are created with the help of the program
Matlab and a toolbox named Open Earth Toolbox. ArcGIS has also been used for the creation
of bathymetry from topography data and naval charts. The simulations have been done with
XBeach and the result has then been processed with the program Quickplot.
Conclusions:
During the work with XBeach, both strengths and weaknesses in the model has been found.
The code for the model is open so the possibility to specify it for a specific use is good. This
freedom also means that the user will need a better understanding of the model and programming
in general, to be able to get the most out of the model. There is no user interface that helps the
user so the need of external programs like Matlab is a good help to avoid writing text files
yourself.
In the results from the simulations you can see that the sand dunes are sensitive to big storms
and that a change in the profile of the coast is to be expected during this century. There are
different methods to limit the erosion but they will lead to recurrent costs. The results also point
out the need of a good city planning so that the municipality can avoid the high-risk areas.

Popular Abstract (Swedish)

En prognos för Skanör-Falsterbos kust
Populärvetenskaplig text för: Dynerosion vid kraftiga stormar i Skanör-Falsterbo – simulering med hjälp av modellen XBeach
Författare: Mikael Dunér och Axel Flodin Vacher

Introduktion
Diskussionen om hur vi ska bevara våra kuster och dess närmiljö, har växt allt mer i takt med att vi börjat se följderna av klimatförändringen. Skanör-Falsterbo är en av de platser som är särskilt utsatt då landet här är lågt beläget och har en lång kuststräcka.
Enligt Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut (SMHI) förutspås att vattennivån vid Skanör-Falsterbo kommer att höjas med strax under 1 m fram tills år 2100. Detta kommer att få stora konsekvenser för hela Falsterbonäset. En vattenhöjning kommer leda till att delar av landet hamnar under vatten permanent och att andra delar får ökad risk för översvämning. Bilden här nedanför visar vilka delar av Skanör-Falsterbo som skulle översvämmas om vattennivån höjs med 0.9 m.
En ökad vattennivå innebär även att effekten av stormar förvärras och att risken för översvämningar ökar även vid svagare stormar. Om dagens stränder klarar av en storm med en återkomsttid på 100 år (i betydelsen att stormen förekommer ungefär en gång varje hundra år), kan framtida förhållanden, då en vattennivåhöjning på 1 m har skett, leda till att samma stränder måste klara av stormar med en återkomsttid på 10 år.
De krav som ställs på kustskydd, som ofta är dimensionerade efter stormar med specifika återkomsttider, bör därmed utformas efter hur framtidens stormar kan tänkas se ut och vilken vattennivå som då förutspås förekomma.
Vellinge kommun planerar att införa ett kustskydd vid Skanör-Falsterbo som ska stå emot översvämningar. Skyddet kommer att bestå av både sanddyner och vallar. Sanddynerna är belägna längs med kusten på Skanör-Falsterbos västra och södra sida. Vallarna kommer att fungera som ett inre skydd för dynerna samt som skydd längs med bebyggelsen.

Simulering av stormerosion av sanddyner
I examensarbetet, Dynerosion vid kraftiga stormar i Skanör-Falsterbo, har dynernas motståndskraft studerats för olika stormscenarier. Dessa simuleringar har skapats med hjälp av en modell vid namn Xbeach. Denna modell är utvecklad för att simulera hur sanddyner eroderar när de utsätts för kraftigare stormar, oftast under en tidsperiod på någon dag.
Med hjälp av höjddata baserad på mätningar från Vellinge kommun och från sjökort, har profiler av kusten skapats för att användas i modellen vid simulering av sanddynens erosion. Dessa profiler samt data om vattennivåer och våghöjder har legat till grund för simuleringarna i arbetet.
För att Xbeach ska fungera krävs det att den erhåller information av olika typer. Det krävs att man beskriver hur högt landområdet omkring dynerna är och hur havsbotten utanför dynerna ser ut, hur vågorna och vattennivån beter sig under stormar samt vad för slags sand som finns i dynerna.
Från resultaten av simuleringarna kan man se att vissa delar av kusten är speciellt svaga mot framtida stormar särskilt runt den södra delen av halvöns västkust samt längs med Kämpingebukten. Resultaten visar även på en kraftig minskning av dynernas motståndskraft när vattennivån stiger. Lokala svagheter finns även vid de delar av kusten där det idag finns gångvägar för att underlätta framkomligheten till stränderna. Det vore fördelaktigt att täppa igen dessa och istället anlägga trappor eller spänger av trä för att kombinera framkomlighet med dynstabilitet. Det kommer även krävas att man investerar i underhåll av stranden genom att regelbundet fylla på med sand för att kunna behålla dagens kustlinje.

• author: Dunér, Mikael and Flodin Vacher, Axel
• supervisor: Magnus Larson
• organization: Division of Water Resources Engineering
• alternative title: Dune erosion during storms in Skanör-Falsterbo
• course: VVR820 20171
• year: 2017
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Dune erosion, Skanör-Falsterbo, Modelling, Beach, Storms and high-water levels, XBeach.
• publication/series: TVVR 17/5023
• report number: 17/5023
• ISSN: 1101-9824
• language: Swedish
• additional info: Examiner: Professor Hans Hanson
• id: 8928947
• date added to LUP: 2017-11-29 14:05:13
• date last changed: 2017-11-29 14:05:13