הנוכחית.

השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל: הערכת עלויות השבה מנשה ביתן*, דב צביאלי*, ** ודפנה דיסני*** * החוג לציוויליזציות ימיות, בי"ס למדעי הים ע"ש ליאון צ'רני, אוניברסיטת חיפה ** המכון ללימודי ים ע"ש ליאון רקנאטי, אוניברסיטת חיפה *** בית הספר לכלכלה, אוניברסיטת תל-אביב (zviely@netvision.net.il) מאמר זה, מציג מודל כלכלי המעריך את עלות השימור של מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל, שתידרש עקב נזקים העלולים להיגרם למבנים אלה כתוצאה מעליית גובה פני הים בהמשך המאה ה- 21. המאמר, מציג למקבלי ההחלטות בישראל הערכה של העלויות שיידרשו לשימור מבנים ימיים להם השפעה רבה על כלכלת המדינה ורווחת תושביה, בהנחה ויוחלט לתת מענה לעלייה של גובה פני הים ב- 0.5 או 1 מ'. מפלסי גובה אלה, נבחרו כדוגמה בלבד לצורך יישום המודל הכלכלי המוצע במאמר, ולא נועדו לקבוע עמדה בהקשר למחלוקת בקהילה המדעית לגבי שיעור העלייה הצפוי בגובה פני הים בהמשך המאה הנוכחית. במסגרת המחקר הנוכחי, נסקרו 74 מבנים ימיים גדולים לאורך ישראל ומתוכם נבחרו 9 מבנים מייצגים: נמל חיפה, נמל אשדוד, בריכת מי קירור ומזח הפחם של תחנת הכוח "אורות רבין", מרינה הרצליה, מתקן התפלת מי-ים בפלמחים, קיר-ים בגן לאומי קיסריה, מערכת שוברי הגלים המנותקים בחוף הטיילת של תל-אביב ותשתיות חופי הרחצה. ניתוח הגורמים ההידרודינמיים הפועלים בחופי ישראל, מלמד כי עיקר הנזק הצפוי להיגרם למבנים הימיים, עלול להתרחש כתוצאה מהגברת גלישת גלים overtopping).(wave תופעה זו, מתרחשת כאשר גלים הפוגעים במבנה ימי (לדוגמה: נמל או מרינה), עוברים מעל שובר הגלים הראשי שלו וחודרים אל חלקו הפנימי והמוגן, דבר העלול לגרום לנזקים חמורים לשובר, למתקני הנמל ולכלי השייט העוגנים בו. מילות מפתח: מפלס הים, נמלים, שוברי גלים, נזקי טבע, כלכלת סביבה, הערכה כלכלית, ניהול סיכונים. The Effects of Sea-level Rise in the 21st Century on Marine Structures on the Mediterranean Coast of Israel: An Evaluation of the Coast of Preservation Menashe Bitan*, Dov Zviely**, and Dafna Disegni***, * Department of Maritime Civilizations, Leon Charney School of Maritime Studies, University of Haifa, ** Leon Recanati Institute of Maritime Studies, University of Haifa, *** Berglas School of Economics, Tel Aviv University This article presents an economic model for estimating the additional costs of preserving marine structures along the Mediterranean coast of Israel, resulting from sea-level rise during the 21st century. It presents Israeli decision makers with an estimate of the costs required for the preservation of marine structures critical to the national economy and standard of living, if there is a decision to deal with a rise of 0.5 or 1 m. These values of אופקים בגאוגרפיה (2014) 85 118-100

101 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל מבוא sea-level rise were chosen merely as examples for the application of the model presented, and do not presume to predict sea-level rise in the present century. As part of the current study, 74 large structures in Israel have been surveyed, nine of which are considered here: Haifa Port; Ashdod Port; the Orot Rabin power plant stilling pond; Hadera coal pier; Herzliya Marina; the Palmachim seawater desalination facility; the sea wall in the Caesarea National Park; detached breakwaters at the Tel-Aviv beach, and bathing beach infrastructures. Analysis of the hydrodynamic factors along the coast of Israel indicates that most of the potential damage to marine structures is expected to occur from wave-overtopping. This phenomenon occurs when waves strike a marine structure (such as a port or marina), pass over it, and reach the enclosed and protected area, possibly severely damaging breakwaters, port facilities and vessels located inside. Key Words: sea level, ports, breakwaters, storm damage, environmental economy, economic estimate, risk management. לאורך חופי הים התיכון של ישראל, מצויים מבנים ימיים מסוגים וגדלים שונים כגון: נמלים, מרינות, בריכות מי קירור של תחנות כוח, מזחים לפריקת פחם, מתקנים להתפלת מי-ים, מוצאים ימיים שונים, מקשרים ימיים לפריקת דלקים וגז טבעי, שוברי גלים מנותקים, דורבנות, קירות-ים, טיילות, מתקני קיט ושיט ואתרים ארכאולוגיים. מבנים אלה, מהווים נדבך מרכזי בכלכלת ישראל ומשולבים בחיי היום יום של תושבי המדינה. בשנת 2007, פורסם הדוח הרביעי של הפאנל הבין ממשלתי לשינויי אקלים (IPCC) הפועל מטעם תכנית הסביבה של האו"ם (UNEP) והארגון המטאורולוגי העולמי (2007.(IPCC דוח זה, המתבסס על מדידות רבות מרחבי העולם, מראה כי גובה פני האוקיינוסים עלה במהירות מאז אמצע המאה ה- 19 ועד סוף המאה ה- 20, בשיעור ממוצע של עד 2 מ"מ לשנה. עם זאת, ישנם מקומות בהם קצב העלייה היה גבוה יותר ובאחרים נמדדה דווקא ירידה. בעשור האחרון, פורסמו מספר עבודות המנתחות את שינויי גובה פני הים בחופי ישראל במאה ה- 20. Shirman י( 2004 ), ניתח סדרה של נתוני מפלס-ים שנמדדו באשקלון, אשדוד ותל-אביב, בשנים 2001-1958. הממצאים מראים כי בעשור 2001-1990, חלה בחופי הים התיכון של ישראל עלייה חדה של למעלה מ- 10 ס"מ בגובה פני הים, שהתווספה לעלייה קודמת של 5 ס"מ בשנים 1991-1977. עבודה אחרת של רוזן (2007), המתבססת על נתוני מפלס-ים שנמדדו בקצה מזח הפחם של תחנת הכוח בחדרה, מראה אף היא כי בשנים 2001-1992 נרשמה עליה של כ- 12 ס"מ בגובה פני הים. קצב עלייה זה גבוה בהשוואה לקצב שנמדד בעשורים הקודמים, ששיעורו היה 1.8- מ"מ לשנה בלבד. מאז ראשית המאה ה- 21, חלה התמתנות בקצב עליית גובה פני הים בחופי ישראל, וקצב העלייה הממוצע שנמדד בחדרה בשנים 2013-2011 הוא כ- 6 מ"מ לשנה.

ניתחו 102 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני לאחרונה, פורסם הדוח החמישי של ה- IPCC י( 2013 ), החוזה כי בשלהי המאה ה- 21 יהיו פני האוקיינוסים גבוהים ב- 26 עד 97 ס"מ ביחס להיום. תחזית זו גבוהה מקודמתה (2007,(IPCC בה הוערך כי בסוף המאה הנוכחית יהיו פני האוקיינוסים גבוהים ב- 18 עד 59 ס"מ בלבד (צביאלי 2009). לתחזית העדכנית של ה- IPCC י( 2013 ), מתנגדים רבים משני עברי הסקאלה. מספר חוקרים טוענים כי היא שמרנית וגובה פני הים העולמי עתיד להיות הרבה יותר גבוה בסוף המאה ה- 21 (;2007 Rahmstorf.(Horton et al. 2008; Grinsted et al. 2010; Vermeer and Rahmstorf 2009 לעומת זאת, חוקרים אחרים טוענים כי התחזית מוגזמת ואם פני הים אכן ימשיכו ויעלו, הקצב יהיה הרבה יותר איטי Hunter).(2010 עד היום, לא בוצעו עבודות המציגות הערכות כלכליות של השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי ישראל. המחקרים הבודדים שנעשו עסקו בהשפעה הכלכלית של עליית גובה פני הים על חופי הרחצה (יהושע 2003) והצפת שטחי מגורים ותעשייה (2012.(Lichter and Felsenstein המאמר הנוכחי, סוקר את מצאי המבנים הימיים הגדולים לאורך חופי הים התיכון של ישראל ומעריך את עלות התיקון שתידרש לשימור תפקודם הנוכחי, בהנחה ואכן גובה פני הים באזורנו יעלה בהמשך המאה הנוכחית. המאמר, מציג למקבלי ההחלטות הערכה כלכלית של העליות הצפויות לשימור המבנים הימיים לעיל, בהנחה ויוחלט בעתיד לתת מענה לעלייה של 0.5 מ' או 1 מ' בגובה פני הים. מפלסי גובה אלה, נבחרו כדוגמה בלבד לצורך יישום המודל הכלכלי המוצע במאמר, ולא נועדו לקבוע עמדה בהקשר למחלוקת בקהילה המדעית לגבי שיעור העלייה הצפוי בגובה פני הים בהמשך המאה ה- 21. ראוי לציין כי מועד ההחלטה מתי יהיה צורך להתערב ולהשקיע בתיקון כל מבנה ימי, אם בכלל, אינו נדון במאמר הנוכחי ודורש מחקר מורכב יותר שמתוכנן להתבצע בעתיד. מחקרים קודמים על הערכת נזקים כתוצאה מעליית גובה פני הים במאה ה- 21 מחקרים כלכליים שעסקו בהשפעה הצפויה של עליית גובה פני הים על אזורים שונים בעולם, התמקדו בנזק הכלכלי הישיר שיגרם כתוצאה מהרס תשתיות, והתבססו בעיקר על הגירת כוח אדם מהאזור הנפגע ואובדן הכנסות שוטפות משטחים בנויים ועיבוד חקלאי של שטחים המצויים בקרבת החוף. כך לדוגמה מחקרם של Dasgupta et al. i י( 2007 ), המציגים הערכה להשפעה הכלכלית הצפויה על היקף השטחים לשימושים שונים ב- 84 מדינות מתפתחות, כתוצאה מעלייה בגובה פני הים בשיעור של 5-1 מ' במהלך המאה ה- 21. המחקר מתייחס להשפעת הצפת שטחי חוף על הגירת כוח אדם ובהתאמה, השפעה על התוצר הלאומי הנובע מהשטח העירוני הבנוי, שטחים חקלאיים רוויי מים מתוקים (wetlands) שהוצפו. על פי מחקר זה, ההשפעה הפיזית של עליית גובה פני הים על המזרח התיכון וצפון אפריקה הינה נמוכה יחסית למקומות אחרים בעולם. באזורים אלה הצפת השטחים מעלייה של 1 מ' בגובה פני הים מגיעה לכ- 0.25% משטחי הקרקע, אך גורמת לשיעור הגירה יחסית גבוה (3.2% מכלל האוכלוסייה, לעומת 1.28% בהיבט גלובלי) ולכ- 1.5% מהתוצר הלאומי הממוצע של מדינות אלה. בדומה לעיל, Bosello et al. i י( 2007 ) את הנזקים הפוטנציאליים באזורי חוף שונים בעולם, תוך התייחסות לאיבוד שטחים עירוניים, איבוד גידולים חקלאיים, איבוד תוצרים תעשייתיים, הגירת אוכלוסין ופגיעה בתוצר בהיבט מאקרו כלכלי. במחקר אחר של Hinkel and Klein י( 2009 ) Hinkel et al.i י( 2010 ),

103 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל נאמד אובדן ההכנסה מעבודה והגירת עובדים משטחי מגורים וחקלאות באירופה, כתוצאה מהצפה. המחקר מתבסס על שני תרחישים שהוצגו בדוחות ה- IPCC : תרחיש - A2 לפיו גידול אוכלוסייה ופליטות גזי חממה ממשיכים במתכונת הקיימת (עסקים כרגיל), ותרחיש - B1 לפיו מחושב ערך שיא בשני הפרמטרים לעיל עד שנת 2050 ולאחריה תחול מגמת האטה. לאחרונה, פורסם מחקר של Lichter and Felsenstein י( 2012 ) המציג את האזורים לאורך חופי הים התיכון של ישראל, העלולים להיות מוצפים עקב עליית גובה פני הים בהמשך המאה ה- 21. לצורך המחקר, נעשה שימוש במודל גבהים ספרתי (DEM) של פני השטח, שדיוקו האנכי פחות או יותר 2 מ'. על בסיס מודל גבהים זה, מופו האזורים שיוצפו בארבעה תרחישים שונים של עלייה בגובה פני הים (0.5, 1.5,, ו- 2.0 מ') וכומתה ההשפעה הכלכלית שצפויה למשק כתוצאה מאובדן שטחי מגורים, שטחי תעשייה ומסחר והגירת עובדים. ממצאי המחקר מראים כי הנזק הכלכלי שייגרם לאזור חיפה ואזור תל אביב, עקב עליית גובה פני הים ב- 0.5 מ', צפוי להיות כ- 67.4 מיליון ו- 10.47 מיליון בהתאמה, וברמה הלאומית 81 מיליון. עלייה גדולה יותר בגובה פני הים (לדוגמה 1 מ') תעלה את הנזק הכלכלי ברמה הלאומית לכ- 176.6 מיליון. כלל המחקרים לעיל, לא אמדו את עלות ההשבה של המבנים הימיים הצפויים להינזק, ואשר עצם השבתם, או שימורם מבעוד מועד, עשוי להקטין את שרשרת הנזקים הכלכליים כתוצאה מעליית גובה פני הים, ובכלל זה: הגירת כוח אדם ואובדן שירותי מערכת בטווח הרחוק, פגיעה בשטחים ותשתיות לאספקת אנרגיה ומים, שירותי נמל ותיירות. הקטנת הנזקים הכלכליים שנאמדו במחקרים קודמים, עשויה להצטמצם משמעותית עם קבלת החלטה על השבת המתקנים שנפגעו כתוצאה מעליית גובה פני הים. החלטה זו תלויה כמובן בשיקולי העלות הצומחים מהשבת המתקנים לתפעול שוטף, לצד התועלת הצפויה מפעילות שוטפת של המתקנים בטווח הזמן הארוך יותר. מחקר שהתייחס לסינגפור (2005,(Wei-Shiuenng and Mendelsohn עסק בהשפעת עליית גובה פני הים עד סוף המאה ה- 21 בשלושה תרחישים שונים (0.20 מ', 0.49 מ' ו- 6 מ'), על אובדן שטחים מתועשים ובעלי ערך כלכלי גבוה. במחקר, נבחנה העלות של בניית הגנה חופית (קירות-ים, שוברי גלים, דורבנות), לעומת ערך קרקע מסחרית. ניתוח העלות-תועלת, מצביע על עדיפות ברורה לביצוע הגנה חופית לעומת אי-עשייה. לאחרונה, בוצע כימות של עלות ההשבה לתפקוד של מתקני נמל ויקטוריה בהונג קונג, כתוצאה מעלייה בגובה פני הים (2012.(Yim חישוב הנזק הצפוי, התבסס בין היתר על ההסתברות לחזרה של אירועי קיצון. ממצאי המחקר מראים כי בעלייה של 0.5 מ' בגובה פני הים, יידרש להגביה קירות-ים קיימים ב- 0.5 מ' לאורך 46 ק"מ בעלות של 38 מיליון דולר, ובעלייה של מ' העלות תגדל ל- 75 מיליון דולר. עלות זו היא הנזק הישיר שייגרם למבנים הימיים, ללא טיפול בניקוזים, רציפים, חשמל, תקשורת, תשתיות עירוניות ותחבורה. שני המחקרים האחרונים, ממחישים את היקף העלויות הצפוי להיגרם למבנים ימיים עקב עליית גובה פני הים, אולם אינם לוקחים בחשבון הכלכלי את המאפיינים הפיסיים של כל מבנה ימי והגורמים ההידרודינמיים הפועלים בסביבתם. שינויים במאפייני גלים בסביבת מבנים ימיים תופעות שונות עלולות להשפיע על תפקודם של מבנים ימיים, אולם השכיחה והמשמעותית ביותר בחופי הים התיכון של ישראל היא גלישת גלים overtopping).(wave תופעה זו, מתרחשת כאשר גלים הפוגעים במבנה ימי (לדוגמה: נמל או מרינה), עוברים מעל שובר הגלים הראשי שלו וחודרים אל חלקו הפנימי והמוגן,

104 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני דבר העלול לגרום לנזקים חמורים לשובר, למתקני הנמל ולכלי השייט העוגנים בו. התופעה, נמדדת במונה המודד את תדירות וכמות הגלים הפוגעת בשובר הגלים, ואת עוצמת הגלים (מ"ק/שנייה) לכל מטר רץ של אורך השובר. מכאן, שכמות הגלים העוברים מעל השובר וחודרים אל הנמל, מתוך כלל הגלים הפוגעים בו, הינו משתנה קריטי בתכנון גובה השובר. תכנון נכון דורש בחינה במעבדה הידראולית והחלטה לגבי סוג הדיפון העליון של שובר הגלים, לדוגמה אלמנטים מבטון כגון: Tetrapod, Dolos, Antifer י( der Van al. 1994.(Meer ;1998 Franco et ככל שהיחס בין גובה הגל המשמעותי (Hs) וגובה שובר הגלים גדול יותר, כך היתכנות גלישת הגלים ועוצמתה יהיו גבוהים יותר (1979.(Jensen and Sorensen מכאן ברור שעליית גובה פני הים, תגדיל יחס זה ובהתאם לכך תגביר את השפעת גלישת הגלים מעבר לשובר, תפחית את תפקודו, ותעלה את רמת-פגיעותו. תופעה המושפעת ישירות מגלישת גלים היא סעירות גלים agitation),(wave המתרחשת בתוך מפרצים, נמלים, מעגנים ואזורים אחרים המוגנים מגלים. בנמלים, נגרמת הסעירות כתוצאה מגלי תהודה המתפתחים בין הרציפים, הגורמים לאניות הקשורות לרציפים לנוע הלוך ושוב, לקריעת חבלי התקשרות, לנזקים למגינים (fenders) ולעיתים אף להתנגשויות בין כלי שייט. הגלים, עלולים אף ליצור זרמים חזקים, הגורמים לתנועה בלתי מבוקרת של כלי שייט בנמל (2005 al..(kofoed-hansen et עוצמת הסעירות, תלויה במבנה הייחודי של כל נמל (צורה, אורך, מבנה רציפים ועומק קרקעית) ובמאפייני הגלים החודרים אליו מהים הפתוח (גובה, כיוון, תדירות ואורך הגל) (2009.(Al-Salem גורמים נוספים להתפתחות גלים בנמל, הינם משבי רוח ולחץ אטמוספרי, ומפגש בין גלים קצרים וגלי גיבוע (swell) בפתח הנמל, הגורמים להערמות גלים ארוכים יחסית בתוכו. להלן הנזקים העיקריים העלולים להיגרם למבנים ימיים שונים כתוצאה מעליית גובה פני הים: הגברת הלחץ הדינמי על שוברי גלים עקב גלישת גלים, דבר המגדיל את עלויות תחזוקתם. הצפה ואי יכולת תפקוד סדירה של המבנה הימי. פגיעה בבטיחות כלי שייט העוגנים בנמלים, מרינות וכו'. אי התאמה בין גובה אוניות מכולה לבין מנופי פריקה וטעינה, שינויים באיזון אניות ושימוש במי נטל, והארכת זמן ההמתנה של האוניות בנמל. עליית מפלס מי תהום וגובה פני הים מתחת לרציפי נמל, דבר המערער את יציבותם. קשיים בתפעול תחנות כוח חופיות, עקב הגברת הסעירות הגלים בתוך בריכת מי הקירור (השקטה). קשיים בניקוז מי קירור של תחנות כוח חופיות ומי רכז של מתקני ההתפלה ומוצאים ימיים אחרים. פגיעה בתשתיות עירוניות הגובלות במבנה הימי..1.2.3.4.5.6.7.8 משמעות הנזקים לעיל הינה פגיעה כלכלית ישירה במבנים הימיים ופגיעה עקיפה במערכות הכלכליות הנסמכות על מבנים אלה.

105 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל שיטת המחקר לצורך המחקר הנוכחי, נערך בשלב הראשון סקר של המבנים הימיים לאורך חופי הים התיכון של ישראל. הסקר, בוצע באמצעות מפות, תצלומי אוויר, סיורים בחופים והפלגות בים. המבנים הימיים שמופו, סווגו על-פי מאפייניהם הפיסיים, מיקומם הגאוגרפי והשימוש בהם. בשלב השני, נבחרו מספר מבנים ימיים מייצגים (איור 1), להם השפעה רבה על המסחר הימי הבינלאומי, משק האנרגיה והמים והפעילות החברתית ותרבותית המשותפת לציבור רחב בישראל. על מנת להבין את המשמעויות התפעוליות והכלכליות של עליית גובה פני הים על המבנים הימיים שנבחרו, נערכו ריאיונות עם בעלי תפקידים ומהנדסים ימיים שהיו מעורבים בהקמתם ו/או קשורים לתפעולם השוטף. בשלב האחרון של המחקר, נבנה מודל כלכלי מבני Model) (SCOST - Structure Cost להערכת היקף העלות הנדרשת לתיקון הנזקים הצפויים למבנים הימיים שנבחרו, במונחי שקל ישראלי ובמחירי שנת 2012. המודל לקח בחשבון את מאפייניו הפיסיים של המבנה הימי וההסתברות להרס המבנה כתוצאה ממשתנים סביבתיים. כמו כן, המודל מאפשר ניתוח רגישות לרמות שונות של עליית גובה פני הים. 0 10 20 איור 1: המבנים הימיים לאורך חופי ישראל, שנבחרו למחקר הנוכחי

106 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני.1.2.3.4.5 ראוי לציין כי המודל מבוסס על שמירת התפקוד של המבנה הימי בהיקפו הנוכחי, ועלות השבתו אינה מתחשבת בפגיעה העלולה להיגרם גם למערכת האקולוגית הנמצאת בסביבת המבנה, שאותה לא ניתן להשיב (לדוגמה, פגיעה בבית גידול ייחודי בים או בחוף). לצורך יישום המודל הכלכלי, נקבעו במחקר הנוכחי מספר הנחות עקרוניות: פעילות התחזוקה המתקנת שתידרש למבנים ימיים בחופי ישראל עקב עליית גובה פני הים, תבוצע לצורך שימור היקף הפעילות הקיימת בלבד (נכון לסוף שנת 2012). לא יילקחו בחשבון שינויים ופיתוחים טכנולוגיים הצפויים עם השנים, היכולים לשנות מהותית את המבנה או להחליפו עם סיום חיי הנכס. פתרון למיגון מבנים ימיים על ידי פעילות מתקנת שתוצאתו נטישת מבנה, אינה חלופה אפשרית. העדפת זמן להיוון עלויות עתידיות מיוצג על ידי שער הריבית השנתי (2012). לא תילקח בחשבון ההשפעה של עליית גובה פני הים על אורך חיי הנכס. מרכיבי המודל הכלכלי המודל הכלכלי, מתמקד כאמור בעלות הישירה שתידרש לתיקון נזקים שייגרמו למבנים ימיים נבחרים, כתוצאה מעליית גובה פני הים. העלות מתבססת על כלל המשתנים המשפיעים על היקף הפעילות המתקנת הנדרשת לכל מבנה, שעלותם מקנה הערכה של סה"כ העלויות הנדרשות לתיקון המבנה. המשתנים העיקריים המרכיבים את המודל הם שטח המבנה, תוספת בנייה נדרשת, גובה הגל המשמעותי, גובה המבנה מעל "אפס האיזון הארצי", עומק המים בחזית המבנה או באזור המבנה, סוג הבנייה, מחיר יחידת בנייה, משקל סגולי מרחבי של המבנה (במקרה של שובר גלים נקבובי), משקל סגולי של אלמנט המגן, ומשקל אלמנט המגן אבן/בטון. עלות התיקון הכוללת, הינה פונקציה של תוספת הבנייה הנדרשת להשבת המבנה הימי לתפקודו המלא ומקדם עלות הבנייה הממוצע. התוספת הנדרשת אינה ישירה ביחס לשיעור העלייה בגובה פני הים, ותלויה ישירות בהסתברות לגובה גל משמעותי, עומק המים בחזית הימית וסוג המבנה נשוא העניין. באופן כללי, משוואת העלות היא: C i = ΔS i * P i כאשר: ΔS היא תוספת הבנייה הנדרשת (במ"ר/מ"ק/טון) ומחירה (למ"ר/מ"ק/מטר רץ/טון) נתון על ידי,Pi ומשתנה בהתאם לסוג המבנה i. נסמל 1=i למבנה ימי נקבובי (לדוגמה שובר גלים בנמל, שובר גלים מנותק, דורבן), ו- i=2 למבנה אטום (לדוגמה רציף או מזח בטון, קיר-ים). תהא,ΔS i תוספת הבנייה למבנה נקבובי, נתונה על ידי: ΔS 1 = L * W * Δp 1 * P * R * h (1) ותהא,ΔS 2 תוספת הבנייה למבנה אטום, ונתונה על ידי:

107 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל ΔS 2 = L * W * Δp 2 (2) אשר הן פונקציות של המשתנים הבאים: = L אורך תוספת הבנייה (מ'). = W רוחב תוספת הבנייה (מ'). i. מקדם שינוי של גובה המבנה הנקבובי/האטום, בהתאמה לאינדקס = Δp i = P משקל סגולי מרחבי. = R משקל סגולי של אלמנט המגן. = h גובה המבנה מעל "אפס האיזון הארצי". i). = מחיר לטון של אלמנט המגן (אבן, דולוס, טטרפוד, אנטיפר, בטון = P i במסגרת מודל זה, מקדם השינוי למבנה נקבובי נתון על ידי: Δp 1 = 0.7 * Δe 1-0.3 * Δc 1 (3) כאשר: Δe i הוא השינוי באנרגיה הפוגעת במבנה כתוצאה מעלייה בגובה פני הים ב- 0.5 מ' או 1 מ', ו- Δc i הוא השינוי במהירות הגל הפוגע במבנה הנקבובי כתוצאה מעלייה בגובה פני הים ב- 0.5 מ' או 1 מ'. מקדם השינוי למבנה אטום נתון על ידי: Δp 2 = 3.4 - h 2 (4) כאשר 3.4 הינו גובה היעד לעלייה בגובה פני הים ב- מ'. הערכים e i ו- c i מחושבים על פי ממשק אלגוריתמי של אוניברסיטת דלאוור בארה"ב, תוך שימוש במחולל יישום (ראה קישור www.coastal.udel..(edu/faculty/rad/wavetheory.html האלגוריתם מחשב את עוצמת הגורמים העיקריים המשפיעים על מבנה ימי: אנרגיה בוואט/מטר רץ, מהירות גל במטר/שנייה, מהירות גל בתחתית המבנה, אורך הגל במטר, מספר הגלים למטר, ומקדמי השתברות (refraction) של הגל. גורמים אלה מחושבים כפונקציה של גובה הגל המשמעותי, תדירות הגל, כיוון הגל ועומק המים בחזית המבנה הימי. המשקל הסגולי המרחבי והמשקל הסגולי של חומרי המבנים מפורטים בטבלה 1. טבלה 1: המשקל הסגולי המרחבי, מבטא את נפח המבנה המכוסה באבן ללא כיסי האוויר ביניהם, ומשקל הסגולי, הינו משקל סגולי פיזיקלי של כל אלמנט שכבת Antifer 0.53 2.4 שכבת Tetrapod 0.5 2.4 שכבת Dolos 0.37 2.4 פרטים שכבת אבן 0.63 2.6 משקל סגולי מרחבי P משקל סגולי אלמנט המגן R (U.S Army Coastal Engineering Research Center, 1977) מקדם השינוי של המבנים השונים,Δp 1 שפוטנציאל פגיעותם חושב במסגרת מחקר זה מפורטים בטבלה 2. ערכי המשתנים לחישוב אנרגיית הגל ומהירותו שנלקחו בחשבון זהים לערכי המשתנים הנלקחים בחשבון בתכנון הנדסי של שוברי גלים בישראל: גובה גל מקסימלי (Hmax) במים עמוקים 15.41 מ', ותדירות הגל

108 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני טבלה 2: חישוב מקדם השינוי למבנה נקבובי ) 1 (Δp כפונקציה של אנרגיה ומהירות הגל הפוגע במבנה הימי Δp 1 7 129 79 55 42 35 29 25 22 20 18 16 15 14 13 12 11 11 10 10 9 8 8 8 7 7 7 7 6 5 6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 Δc i שינוי למהירות (%) Δe i שינוי לאנרגיה (%) עומק המים בחזית הימית (מ') שינוי אנרגיה ואט/ העומק למ'/ אורך (e (%) (watts/m על פי האלגוריתם מהירות הגל c (מ'/ שנייה) על פי האלגוריתם Δp 1 מרינה הרצליה שובר גלים ראשי Δp 1 מרינה הרצליה שובר גלים משני Δp 1 נמל אשדוד שובר גלים ישן Δp 1 נמל אשדוד שובר גלים חדש Δp 1 נמל אשדוד שובר גלים משני 12 0.07 0.14 11 0.004 0.007 10 0.25 0.54 9 0.78 1.89 8 0.25 0.54 6 22.6 15.8 11.4 8.2 9.4 6.9 4.8 6.2 4.3 4.2 4.0 2.6 3.8 3.6 2.3 3.4 2.6 2.4 2.3 2.1 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.7 1.6 1.5 1.4 1.5 1.4 1.3 1.2 1.2 1.1 1.1 1.1 5 3.1 3.8 4.4 4.9 5.3 5.8 6.2 6.5 6.9 7.2 7.5 7.8 8.0 8.3 8.6 8.8 9.1 9.3 9.6 9.8 10.0 10.2 10.4 10.6 1 1 11.2 11.3 11.5 11.7 11.8 12.0 12.3 12.5 12.6 12.8 12.9 13.0 4 175.0 106.1 73.5 57.2 46.4 39.0 33.5 29.5 26.3 23.6 21.6 19.7 18.2 16.9 15.8 14.8 13.9 13.1 13.2 11.8 11.2 10.7 10.2 9.8 9.4 9.0 8.6 8.3 6.8 8.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3 2.4 6.6 13.6 23.6 37.1 54.3 75.5 10 130.5 164.8 203.7 247.6 296.5 350.5 409.7 474.3 544.3 619.8 700.9 793.6 887.2 986.7 1,092.1 1,203.5 1,321.1 1,444.7 1,574.5 1,710.4 1,852.6 1,979.0 2,13 2,147.4 2,147.4 2,147.4 2,147.4 2,147.4 2,147.4 2,147.4 2 50.0 33.3 25.0 20.0 16.7 14.3 12.5 11.1 10.0 9.1 8.3 7.7 7.1 6.7 6.3 5.9 5.6 5.3 5.0 4.8 4.5 4.3 4.2 4.0 3.8 3.7 3.6 3.4 3.3 3.2 3.1 2.9 2.9 2.8 2.7 2.6 2.6 1 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 1 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 החישוב מתייחס לשינויי באנרגיה ובמהירות הגל הפוגע ביחס לשינוי בעומק המים בחזית המבנה הימי. השינוי באחוז מתייחס לשינוי השולי במעבר בין העומקים השונים. ניתן להבחין בקצב שינוי מהיר יותר של אנרגיית הגל לעומת קצב השינוי במהירות הגל ביחס לעומק. עומק מים נוכחי בחזית המבנה (כחול); מקדם השינוי בעליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' (כתום); מקדם השינוי בעליית גובה פני הים ב- מ' (אדום). מקדם השינוי על פי משוואות שהוצגו במודל.

109 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל 14 שניות. עומק המים בחזית הימית נלקח בחשבון בהתאם לתנאי המבנה הנבחר (לצורך פישוט, החישוב לא לקח בחשבון את הערך עבור זווית הפגיעה של הגל). התנהגות ערכי משתנים אלו מופיעים באיורים 3-2. במודל הנוכחי נלקחו בחשבון הערכים 0.7 עבור השפעת האנרגיה ו- 0.3 עבור השפעת המהירות. לצורך החישוב במחקר הנוכחי, נלקחו בחשבון אבני מגן בגודל וסוג הקיים בכל שובר גלים ספציפי. להלן לדוגמה, החלת פירוט תחשיבי העלות על שלושה מבנים ימיים מייצגים: נמל אשדוד, מרינה הרצליה ומתקן ההתפלה פלמחים. " 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1 23 4 56 7 89 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2500 2000 1500 1000 500 0 0 5 10 15 20 25 איור 2: היחס בין עומק המים בחזית הימית של מבנה ימי לבין אנרגיית הגל הפוגע. ככל שהמים רדודים יותר, שיעור השינוי באנרגיית הגל הפוגע הינו גבוה יותר עם הגדלת העומק. בעומקים הגבוהים מ- 16 מ' השינוי מזערי והופך לאסימפטוטי. במודל זה חושבו השינויים באנרגיה בהתאם לעומק המים בחזית המבנה הימי הספציפי: שוברי הגלים בנמלי חיפה, קישון, אשדוד, בריכת מי קירור "אורות רבין" בחדרה, מרינה הרצליה ושוברי הגלים המנותקים בחוף הטיילת בתל-אביב (בסיס הנתונים: עומק המים ואנרגיה מטבלה 2 עמודות 1 ו- 3 בהתאמה) איור 3: היחס בין עומק המים בחזית הימית של מבנה ימי לבין מהירות הגל הפוגע במבנה. מהירות הגל עולה מונוטונית ביחס לעלייה בעומק המים (בסיס הנתונים: עומק המים ומהירות הגל מטבלה 2 עמודות 1 ו- 5 בהתאמה) א. נמל אשדוד עיקר סחר החוץ של ישראל עובר דרך נמלי הים, המשנעים כ- 98% מסך מטעני היצוא והיבוא (בטונות) והמהווים 62% מהתוצר הלאומי גולמי, שיעור שהוא מהגבוהים בעולם. השוואה בינלאומית של פילוח אמצעי השינוע השונים של סחר החוץ, מלמדת על תלות גבוהה במיוחד בנמלים בישראל והם מהווים נתיב ההובלה העיקרי לכלכלת ישראל. כל אלה מבהירים את חשיבותם של נמלי הים למשק הישראלי הן מהבחינה כלכלית והן הביטחונית. חישוב עלות מתקנת לשוברי הגלים והרציפים בנמל אשדוד מפורטת בטבלאות 5-4. עלות תיקון הדרך ברכס השובר אינה כלולה במודל והינה תוספת אוטונומית בהתאם לאופי המבנה. חישוב הרציפים נעשה על פי גובהם השונה של הרציפים בנמל עד לגובה 3.4 מ' על פי תכנון רציפי נמל המפרץ. ראוי לציין כי בתכנון להרחבת נמלי הים בחיפה ("נמל המפרץ") ואשדוד ("נמל הדרום"), נלקחה בחשבון עלייה של 20 ס"מ בגובה פני הים, וזאת מעבר ל- 10 הס"מ שנוספו כבר מתחילת המאה.

110 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני טבלה 3: מספרי הרציפים בנמל אשדוד, בהתפלגות לפי גובה הרציף מעל "אפס האיזון הארצי" ואורך הרציפים 24-23 2.75 800.00 24-20 2.75 1,935.00 רציפים 9-7 20E-10 2.75 2.68 1,110.00 420.00 6-3 2.49 1,420.00 2-1 2.49 910.00 גובה (מ') אורך (מ') טבלה 4: חישוב העלות המתקנת לנמל אשדוד בעליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' ו- מ' (מבנה נקבובי) שובר גלים משני שובר גלים ראשי חדש שובר גלים ראשי ישן משתנה שוברי גלים בנמל אשדוד 6 8.4 8 h גובה מעל "אפס האיזון הארצי" (מ') חסר חתך 28.3 23 גובה כללי של המבנה מקרקעית הים (מ') 800 1,160 2,070 L אורך (מ') 25 50 80 W רוחב פאה ימית (מ') 13.6 18 4 עומק מים ממוצע בחזית הימית (מ') חסר חתך 1:2.1 1:2.1 שיפוע לחזית הימית חסר חתך 1:1.33 1:1.33 שיפוע לתוך הנמל 4 10 8 רוחב רכס השובר (מ') Tetrapod Antifer Tetrapod שכבת מגן עליונה 0.5 0.53 0.5 P משקל סגולי מרחבי 2.4 2.4 2.4 R משקל סגולי 0.07 0.004 0.25 Δp 1 מקדם שינוי המבנה בעליית גובה 0.5 מ' 0.14 0.007 0.5 Δp 1 מקדם שינוי המבנה בעליית גובה מ' 0.5 0.53 0.5 P משקל סגולי מרחבי 9,805 2,479 395,986 ΔS 1 חישוב שינוי נדרש למבנה בעליית גובה 0.5 מ' בטון 19,984 4,338 794,880 ΔS 1 חישוב שינוי נדרש למבנה בעליית גובה מ' בטון 7,844 2,975 316,789 C 1 עלות פעילות מתקנת באלפי בעלייה של 0.5 מ' 15,987 5,206 635,904 C 1 עלות פעילות מתקנת באלפי בעלייה של מ' 9,600 34,800 49,680 עלות פעילות מתקנת של הדרך ברכס השובר טבלה 5: תחשיב עלות מתקנת לרציפים בנמל אשדוד (מבנה אטום) 25-23,24-20,9-7 10-20 1-6 משתנה רציפים בנמל אשדוד 2.75 2.68 2.49 h גובה הרציפים מעל "אפס האיזון הארצי" (מ') 3845 420 2330 L אורך (מ') 0.5 0.5 0.5 W רוחב השינוי (מ') 0.15 0.22 0.41 Δp 2 תוספת גובה הנדרשת למבנה בעלייה של 0.5 מ' 0.65 0.72 0.91 Δp 2 תוספת גובה הנדרשת למבנה בעלייה של מ' 288 47 478 ΔS 2 תוספת הבניה הנדרשת במ"ק בעלייה של 0.5 מ' 1,250 151 1,060 ΔS 2 תוספת הבניה הנדרשת במ"ק בעלייה של מ' 6,652 727 4,030 C 2 עלות פעילות מתקנת באלפי ש"ח בעלייה של 0.5 מ' 9,959 1,268 9,040 עלות פעילות מתקנת באלפי ש"ח בעלייה של מ' C 2

111 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל ב. מרינה הרצליה מרינה הרצליה, הגדולה מבין המרינות בישראל, נבנתה בין אוגוסט 1990 לספטמבר 1992. המרינה, כוללת מתחם של כ- 500 דונם, מחצית המתחם מוקדשת למעגנה לכלי שיט, בית מנהלה, מבנים לחינוך ימי, תחנת תדלוק, מספנה ובתי מלאכה. המחצית השנייה כוללת שטחים ציבוריים פתוחים, שטחי נופש ותיירות ושטחי מסחר. במרינה מקום עגינה ל- 756 כלי שיט בגדלים שונים והיא גם משמשת כזרז פיתוחי: עסקי, אורבני ותיירותי. אזור המים פנימיים של המרינה, מוגן על ידי שובר גלים ראשי באורך 1,160 מ', שגובהו 5.5 מ' מעל "אפס האיזון הארצי" ושובר גלים משני שאורכו 335 מ' וגובהו 4.2 מ' מעל "אפס האיזון הארצי". עומק המים הממוצע בחזית הימית 3.5 מ' ותשתית הבנייה היא מאבני גרעין ואבני מגן. אבני המגן של השובר הראשי לכיוון החזית הימית מורכבים מ- 8,000 דולוסים (Dolos) במשקל 10 ו- 18 טון. המעגן גופו כולל 16 רציפי אצבע באורך 1,129 מ' ורציפים נוספים הגובלים במבנה הכללי באורך 940 מ'. גובה הרציפים 1.7-1.6 מ' מעל "אפס האיזון הארצי" חישוב העלות המתקנת לשוברי הגלים במרינה על פי המודל המוצע, מפורט בטבלה 6. עלות תיקון הדרך ברכס השובר, אינה כלולה במודל והינה תוספת אוטונומית בהתאם לאופי המבנה. את רציפי האצבע במרינה יידרש להחליף ברציפים צפים כבר לאחר עלייה של 0.5 מ' בגובה פני הים. רציפי החוף יטופלו במתכונת רציפים בנמל על-פי המודל (טבלה 7). טבלה 6: חישוב העלות המתקנת לשוברי הגלים במרינה הרצליה בעליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' ו- מ' (מבנה נקבובי) שוברי גלים במרינה הרצליה גובה מעל "אפס האיזון ארצי" (מ') גובה כללי של המבנה מקרקעית הים (מ') אורך (מ') רוחב פאה ימית (מ') עומק מים ממוצע בחזית הימית (מ') שיפוע לחזית הימית שיפוע לתוך הנמל רוחב רכס השובר (מ') שכבת מגן עליונה משקל סגולי מרחבי משקל סגולי מקדם שינוי המבנה בעלייה של 0.5 מ' מקדם שינוי המבנה בעלייה של מ' חישוב שינוי נדרש למבנה בעלייה של 0.5 מ' בטון חישוב שינוי נדרש למבנה בעליית גובה מ' בטון עלות פעילות מתקנת באלפי בעלייה של 0.5 מ' עלות פעילות מתקנת באלפי בעלייה של מ' עלות פעילות מתקנת של הדרך ברכס השובר משתנה h L W P R Δp 1 Δp 1 ΔS 1 ΔS 1 C 1 C 1 שובר גלים ראשי 5.5 9.5 1,160 25 4 1:2.5 1:2 6 Dolos י 10 ו- 18 טון 0.67 2.6 0.25 0.5 35,279 77,022 21,168 46,213 20,880 שובר גלים משני 3.5 5 335 25 1.5 1:2 1:2 4 אבן 4-2 טון 0.63 2.4 1.9 40,329 96,501 14,115 33,775 4,020

112 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני טבלה 7: העלות המתקנת למרינה הרצליה, כתוצאה מהחלפת רציפי ה"אצבע" הקבועים ברציפים צפים, בעליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' (מבנה אטום) רציפים במרינה הרצליה גובה הרציפים מעל "אפס האיזון ארצי" (מ') אורך (מ') רוחב (מ') תוספת גובה בעלייה של 0.5 מ' תוספת גובה בעלייה של מ' תוספת הבנייה במ"ק, בעלייה של 0.5 מ' תוספת הבניה במ"ק בעלייה של מ' עלות פעילות מתקנת באלפי בעלייה של 0.5 מ' עלות פעילות מתקנת באלפי בעלייה של מ' משתנה h L W ΔS 2 ΔS 2 רציפי אצבע 1.8 1,129 2.5 11,290 11,290 רציפי חוף 2.8 940 0.5 0.1 0.6 47 282 414 2,435 C 2 C 2 ג. מתקן התפלת מי-ים פלמחים מתקן ההתפלה פלמחים, הינו אחד מארבעת מתקני התפלת מי-ים גדולים (חדרה, שורק, פלמחים, אשקלון) הפועלים לאורך חוף ישראל. בעתיד הקרוב יצטרף למתקנים אלה מתקן ההתפלה באשדוד. מתקן ההתפלה פלמחים, הפועל בשיטת האוסמוזה ההפוכה Osmosis),(RO - Reverse נחנך ביוני 2007. המתקן, הוקם על ידי חברת דרך הים התפלה בע"מ Ltd) (Via Maris Desalination בצפון-מזרח קיבוץ פלמחים, ומשתרע על שטח של 50 דונם הנמצא כ- 800 מ' מקו החוף. בתוכנית להקמת מתקן ההתפלה פלמחים שאושרה בשנת 2004, נקבע כי המתקן יספק 30 מיליון מ"ק מים מותפלים בשנה (מלמ"ש), וכמות מי הרכז המרבית שלו תהיה 6,000 מ"ק/שעה (מק"ש). מאז, הורחבו מערכי המתקן והוארך בין היתר צינור מוצא הרכז לים, כל זאת במטרה להגדיל את כושר הייצור של המתקן ל- 90 מלמ"ש. הזרמת רכז ההתפלה לים, נעשית בגרביטציה באמצעות צינור שאורכו 2,500, שקצהו נמצא כ- 2 ק"מ מהחוף בעומק מים של 20 מ'. פליטת הרכז ממתקן ההתפלה נעשית דרך מיכל בגובה 11 מ' בו מפלס המים העליון הוא 8 מ' מעל פני הים הממוצעים, ומפלס המים בשגרת עבודה הוא 4 מ' בלבד. הפרש הגבהים היום בין מפלס מי הרכז במיכל והגובה הממוצע של פני הים level),(mean sea יוצר עומד הידראולי הגורם ללחץ הידרוסטאטי מספק, המאפשר הזרמה יעילה של מי הרכז לים. בהנחה וגובה פני הים יעלו אף ב- 1 מ' בהמשך המאה ה- 21, יקטן בהתאם העומד ההידראולי והלחץ בצינור ואז יידרש להעלות בהתאם את מפלס הרכז במיכל. אולם, מאחר ויש גובה נוסף במיכל שאינו מנוצל היום, לא צפויה להידרש פעילות מתקנת. בשנת 2013, גדלה כמות המים המותפלת במתקן ל- 75 מלמ"ש, ועומד המים במיכל עדיין מאפשר ניקוז יעיל של מי הרכז ללא תקלות. רק במצב שבו מפל הלחץ בצינור יהיה גדול יותר מהעומד שיש במיכל, יהיה צורך להוסיף צינור רכז נוסף (אלי סיון מידע בע"פ). עלות הנחת צינור רכז נוסף, באורך זהה לקיים היא כ- 10 מיליון דולר (ללא עבודות תשתית נוספות, טבלה 8). יש לציין שהסבירות למימוש עלות זו נמוכה ביותר, אך נלקחה בחישוב עלות ההשבה הכוללת של המבנים והמתקנים הימיים שנבחרו לצורך המחקר הנוכחי.

113 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל טבלה 8: ריכוז עלויות שימור למתקן התפלת מי ים פלמחים מתקן ההתפלה פלמחים אורך צינור פליטה (מ') קוטר הצינור (מ') השפעת עליית מי ים פעילות מתקנת עלות באלפי אי וודאות ביחס להרס המבנים והמתקנים הימיים כתוצאה מעליית גובה פני הים בכדי לתקנן את הנזק שיגרם עקב הרס המבנה הימי וההסתברות לכך כתוצאה מעליית גובה פני הים, נלקח בחשבון במחקר הנוכחי מקדם סיכון שתלוי בסבירות להתרחשות גורם הנזק, הערכה ביחס לחומרת גורם הנזק, ודרגת חיזוי לאפשרות שאכן תהיה עלייה בגובה פני הים. לצורך "התרגיל החישובי", חושב מקדם הסיכון לעלייה של עד 0.5 מ' בלבד והונחה התפלגות אחידה של הסתברות האירועים. בהתאמה לכך, ניתנו לכל מבנה או מתקן ימי, מקדמי סיכון המופיעים בטבלאות 11-9. הדירוגים מתבססים על רמת הבקרה השוטפת והתחזוקה בפועל כפי שנלמדו מראיונות עם בעלי תפקידים בכל מבנה. ממכפלת שלושת הגורמים המתקבלים מטבלאות 11-9 מתקבלת רמת הסיכון של כל מבנה עקב עלייה בגובה פני הים וזו מפורטת בטבלה 12. טבלה 9: סבירות התרחשותו של גורם סכנה למבנה ימי כתוצאה מעלייה בגובה פני הים. אינדיקטורים להחלטה: גובה המבנה מעל "אפס האיזון הארצי", עומק המים בחזית הימית, גיל המבנה, רמת תחזוקת המבנה דירוג 0.2 0.4 0.6 סבירות קלושה מאוד קלושה נמוכה בינונית גבוהה סבירות התרחשותו של גורם הסכנה סבירות אפסית להתרחשות עד 15% סבירות להתרחשות עד 25% סבירות להתרחשות בין 25% ל- 75% סבירות להתרחשות מעל 75% סבירות להתרחשות טבלה 10: הערכת חומרת גורם הסכנה. אינדיקטורים להחלטה: על פי חומרת ההשפעה דירוג 0.2 0.4 0.6 השפעה אין נמוכה בינונית גבוהה קריטית חומרת ההשפעה לא גורם נזק פגיעה קלה, תחזוקה מינורית פגיעה בינונית, תחזוקה גבוהה פגיעה גבוהה, בעיות בתפקוד הפסקת תפקוד טבלה 11: דירוג רמת החיזוי. אינדיקטורים להחלטה: אמינות המידע לקבלת החלטות לגבי המבנה דירוג רמת החיזוי ודאית טובה פרטים 2,500.00 2.2-1.48 לחץ הידרוסטטי על המוצא הימי הוספת צינור בסדר גודל הקיים 37,500 אפשרות החיזוי האינדיקטורים מאפשרים ביטחון כמעט מלא לחיזוי גורם הסכנה האינדיקטורים מאפשרים ביטחון סביר לחיזוי גורם הסכנה

114 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני בינונית נמוכה קלושה האינדיקטורים מאפשרים רמת ביטחון בינונית לחיזוי גורם הסכנה האינדיקטורים מאפשרים רמת ביטחון נמוכה לחיזוי גורם הסכנה האינדיקטורים כמעט ואינם מאפשרים חיזוי גורם הסכנה 0.6 0.4 0.2 טבלה 12: מקדם אי הוודאות להרס מבנים ימיים בישראל. הטבלה כוללת את סך מקדם הסיכון לסוגי המבניים הימיים המרכזיים, תוך התייחסות לסבירות התרחשותו של גורם סכנה (טבלה 9), הערכת חומרת גורם הסכנה (טבלה 10) והערכה ביחס לוודאות בקבלת החלטות ביחס למבנה (טבלה 11). המבנה הימי סבירות מטבלה 9 חומרה מטבלה 10 רמת חיזוי מטבלה 11 סה"כ גורם הסיכון שוברי גלים בנמלי חיפה והקישון 0.64 רציפי נמל חיפה והקישון 0.6 0.38 שוברי גלים נמל אשדוד 0.64 רציפי נמל אשדוד 0.6 0.38 שוברי גלים בריכת מי קירור אורות רבין בחדרה ניקוז מי קירור בתחנת הכוח אורות רבין מזח הפחם באורות רבין 0.6 0.38 שוברי גלים במרינה הרצליה רציפים במרינה הרצליה ניקוז תימלחת במתקן התפלה פלמחים 0.2 0.16 קיר-ים בגן לאומי קיסריה שוברי גלים מנותקים בתל-אביב תשתיות חופיות כך לדוגמה, בתחנת הכוח "אורות רבין" בחדרה, ההסתברות למימוש סיכון במערכת ניקוז מי הקירור הינה גבוהה ביותר (100%) וההשפעה שתהא לסיכון היא הגבוהה ביותר. שוברי הגלים הראשיים בנמלי חיפה ואשדוד ומזח הפחם בחדרה, הם בהסתברות מימוש סיכון של 80%, וגם ההשפעה הצפויה של מימוש הסיכון הינה כ- 80%. זאת לעומת הסתברות סיכון זהה לשובר הגלים בברכת מי הקירור של תחנת הכוח "אורות רבין", שבה הסיכון למימוש זהה (80%), אך ההרס הצפוי מהתממשות הסיכון הינו בהסתברות גבוהה מאוד (100%). מכפלת גורם הסיכון בעלות השימור המחושבת לכל מבנה נותנת הערכה לתוחלת העלות הנדרשת להשבת המבנה לפעילות שוטפת, תוך התייחסות למקדמי הסיכון של המבנים הימיים. תוצאות תוצאות הסקר לאורך חופי הים התיכון של ישראל, מראים כי ישנם 74 מבנים ימיים גדולים הממוקמים באזור החוף ובמדף היבשת הרדוד הסמוך אליו. הרשימה כוללת: שני נמלים עמוקים (אשדוד וחיפה), 12 מרינות ומעגנים, 5 בריכות מי קירור של תחנות כוח חופיות ומוצאי הימיים (המים החמים) שלהן, שני מזחים על כלונסאות לפריקת פחם (אשקלון וחדרה), חמישה מקשרים ימיים לפריקת דלקים וגז טבעי, 4 מתקני התפלה גדולים, מתקן אחד לחקלאות ימית, 23 שוברי גלים מנותקים, 7 דורבנות, 8 טיילות עירוניות, ו- 5 אתרים ארכאולוגיים. לא כלולים ברשימה זו מוצאים ימיים של שפכי תעשייה, ביוב עירוני וניקוזים שונים בחופים.

115 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל טבלה 13: ריכוז עלות מתקנת ישירה במחירי 31.12.2012 באלפי ש"ח למבנים ימיים נבחרים. תקנון העלות במקדם סיכון נעשה רק לגבי תחזית עליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' שם המבנה פעילות מתקנת הגבהת שוברי הגלים בחזית הימית וסלילת דרך חדשה ברכס שוברי הגלים נמל חיפה שובר גלים ישן הגבהת שוברי הגלים בחזית הימית נמל חיפה שובר גלים וסלילת דרך חדשה ברכס שוברי הגלים חדש הגבהת שובר הגלים נמל הקישון שובר גלים ראשי הגבהת שובר הגלים נמל הקישון שובר גלים משני הגבהת חזית הרציפים וטיפול בתשתיות נמלי חיפה והקישון רציפים הגבהת שוברי הגלים בחזית הימית נמל אשדוד שוברי וסלילת דרך חדשה ברכס שוברי הגלים גלים ראשי הגבהת שוברי גלים בחזית הימית נמל אשדוד שוברי וסלילת דרך חדשה ברכס שוברי הגלים גלים משני הגבהת חזית הרציפים וטיפול בתשתיות נמל אשדוד רציפים הגבהת שוברי הגלים בחזית הימית תחנת הכוח "אורות וסלילת דרך חדשה ברכס שוברי הגלים רבין" שובר גלים ראשי הגבהת שוברי הגלים בחזית הימית תחנת הכוח "אורות וסלילת דרך חדשה ברכס שוברי הגלים רבין" שובר גלים משני עלות פעילות מתקנת בעליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' באלפי 84,097 מקדם סיכון עלות מתוקננת על פי מודל ניהול סיכונים לעלייה בגובה פני הים ב- 0.5 מ' באלפי 53,822 עלות פעילות מתקנת בעליית גובה פני הים ב- מ' באלפי 156,795 66,034 23,254 6,715 40,831 725,590 25,587 20,267 152,639 33,042 14,080 26,103 67,093 37,795 11,290 2,435 6,000 375 8,375 67,903 1,458,716 0.17 24,018 6,883 2,065 5,351 258,716 11,164 2,626 64,653 11,971 5,632 4,509 33,638 14,508 11,290 414 6,000 180 3,437 60,141 570,257 0.07 הערות אין דרך ברכס השובר אין דרך ברכס השובר חסר חתך על כן לא נכללה הדרך ברכס השובר 0.64 0.64 0.64 0.64 0.38 0.64 0.64 0.38 0 0 0 0.38 0 0 37,528 10,755 3,227 14,081 404,244 17,444 6,913 80,816 14,963 7,040 11,865 42,048 18,135 11,290 הוספת גובה לתעלת הניקוז ניקוז מי קירור תחנת כוח "אורות רבין" תפירת "סינר" פלדה לאורך המזח תחנת הכוח חדרה מזח הפחם הגבהת שוברי הגלים בחזית הימית מרינה הרצליה שובר וסלילת דרך חדשה ברכס שוברי הגלים גלים ראשי הגבהת שוברי הגלים בחזית הימית מרינה הרצליה שובר וסלילת דרך חדשה ברכס שוברי הגלים גלים משני החלפה ברציפים צפים מרינה הרצליה רציפי אצבע מרינה הרצליה רציפי חוף מתקן התפלת מי ים פלמחים צינור תמלחת גן לאומי קיסריה קיר-ים טיילת חוף תל-אביב שוברי גלים מנותקים תשתיות חופיות (טיילות) סה"כ העלות המתקנת באלפי אחוז מהתמ"ג ב- 2012 הגבהת חזית הרציפים וטיפול בתשתיות החלפה יש לבצע כבר בעליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' 0.16 414 37,500 225 3,437 60,141 821,550 0.10 הוספת צינור מסדר גודל הקיים הגבהה וחיזוק קיר קיים הגבהת שוברי הגלים בנייה מחדש הגבהת קיר-ים

116 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני מכלל המבנים הימיים לעיל, נבחנו לצורך המחקר נמל חיפה, נמל אשדוד, בריכת מי הקירור ומזח הפחם של תחנת הכוח "אורות רבין", מרינה הרצליה, מתקן ההתפלה בפלמחים, קיר-ים בגן לאומי קיסריה, מערכת שוברי הגלים המנותקים בחוף הטיילת של תל-אביב, ותשתיות חופי הרחצה. טבלה 13 להלן, מציגה את סך העלות הישירה לתיקון המבנים הימיים שנבחרו. העמודות המרכזיות מפרטות את העלות שתידרש בהנחה ותתקבל החלטה לשימור המבנים הימיים לעיל עקב עליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' או 1 מ', וכן תחשיב עלות עבור 0.5 מ' משוקלל במקדם אי הוודאות בניהול סיכונים. העלות אינה כוללת עלויות עקיפות של השבתת מתקנים במבנים עקב פעולות תיקון או השפעות כלכליות ונזקים "מתגלגלים" אחרים. מבנים ימיים שרמת תחזוקתם ירודה או כלל לא קיימת, יהיו חשופים יותר לנזקים שיגרמו כתוצאה מעליית גובה פני הים ועל כן בתקנון הסיכון בטבלה לעיל נלקחה בחשבון הסתברות מלאה להתרחשות הנזקים (רציפים במרינה הרצליה, שוברי הגלים המנותקים בחוף תל-אביב ותשתיות חופיות). ממצאי המחקר מראים כי הנזק הכלכלי הגדול ביותר שעלול להיגרם למבנה ימי בישראל כתוצאה מעליית גובה פני הים ב- 0.5 מ', צפוי להיות לשובר הגלים הראשי של נמל אשדוד, ועלות השבתתו נאמדת בכ- 400 מיליון ש"ח. עם זאת, הסיכון להתממשות האירוע וההסתברות לנזק הם כ- 60% בלבד, ומכאן שתוחלת העלות הצפויה הינה כ- 259 מיליון ש"ח בלבד. לעומת זאת, באם גובה פני הים יעלה ב- 1 מ', צפוי שעלות ההשבה המחושבת תגדל באופן לא ליניארי ובשיעור נמוך יותר, ותהיה כ- 725.5 מיליון ש"ח. במרינה הרצליה, יידרש להחליף את רציפי האצבע לרציפים צפים, כבר לאחר עליית גובה פני הים ב- 0.5 מ', וזאת מאחר ולא ניתן לבנות הגבהה על התשתית הקיימת. עלות החלפה זו נאמדת בכ- 11.2 מיליון ש"ח. בנוסף, עלות הטיפול ברציפי החוף של המרינה נאמדת ב- 0.5 מיליון ש"ח ו- 2.5 מיליון ש"ח, בעלית גובה פני הים ב- 0.5 מ' ו- 1 מ' בהתאמה (עלות של פי- 5 לעומת עלייה של 0.5 מ', הנובעת מנפחים ומחירים גבוהים יותר). סיכום ומסקנות המודל הכלכלי המוצע, מיישם מתודולוגיה פשוטה לחישוב עלויות ההשבה של מבנים ימיים בחופי ישראל, כפונקציה של גובה פני הים (עלייה של 0.5 מ' או 1 מ'), המאפיינים הפיסיים של המבנים (סוג, כיוון, משקל סגולי מרחבי, היקף בנייה) והשינויים במאפייני הגלים בסביבת המבנים (שינוי צפוי בגובה גל התכן ואנרגיית הפגיעה של הגל). המודל ככלל, מתאים לחישוב עלויות ההשבה של מבנים ימיים במפלסי-ים שונים, וניתן ליישומו בחופים אחרים בעולם לצורך חישוב ההשפעה הכלכלית של עליית גובה פני הים בעתיד. סה"כ העלות המתקנת שתידרש לשמירת התפקוד הקיים של המבנים הימיים לעיל, עקב עליית גובה פני הים ב- 0.5 מ' או 1 מ', היא כ- 600 מיליון ש"ח וכ- 1.5 מיליארד ש"ח בהתאמה. סכומים אלה מבטאים 0.07% ו- 0.17%, בהתאמה, מהתוצר הלאומי הגולמי של ישראל בשנת 2012, לא כולל אובדן ערך הנכסים העלולים להיפגע כתוצאה מעליית גובה פני הים. תוצאות המחקר מראות כי קיימת כדאיות כלכלית לביצוע פעולות שימור והשבה של מבנים ימיים לתפקודם הנוכחי, שכן אלה נמוכות באופן משמעותי מאובדן התועלת שלהן, שחושבה במחקרים קודמים. לדוגמה, בעלייה של 0.5 מ' בגובה פני הים, תוחלת עלות ההשבה של רציפי החוף במרינה הרצליה היא 0.5 מיליון בלבד לעומת 2.5 מיליון במקרה של אובדן התועלת (הפסקת תפקוד.1.2.3.4

117 השפעת עליית גובה פני הים במאה ה- 21 על מבנים ימיים בחופי הים התיכון של ישראל המרינה). יחד עם זאת, קבלת החלטות לשימור על בסיס שיקולי עלות/תועלת צריכה להיבחן באופן זהיר, שכן המחקרים הקיימים לא אמדו את מלוא הנזקים מעליית גובה פני הים, ובהתאמה, אובדן התועלת שנאמדה הינה סף מינימום לאובדן פוטנציאלי. בהתייחס לקבלת החלטות ברמה הלאומית, להחלת מדיניות לשימור סוגים שונים של מבנים ימיים, הדבר תלוי בסף פעולה קריטי שממנו והלאה ייפגע כושר תפקודם של מבנים אלה באופן בלתי הפיך. מועד ההחלטה מתי יהיה צורך להתערב ולהשקיע בתיקון כל מבנה ימי, אם בכלל, דורש מחקר נוסף שמתוכנן להתבצע בעתיד..5 תודות מאמר זה מוקדש לזכרו של דוד כץ ז"ל, מהנדס ימי מהטובים בישראל, שתרם רבות מניסיונו וזמנו, לקידום המחקר עליו מבוסס מאמר זה. לצערנו, דוד נפטר בטרם עת בחודש יולי האחרון, ולא זכה לראות את פרי עמלו. תודה מיוחדת לפרופ' אליעזר קיט מהפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל-אביב על הערותיו המועילות. מקורות צביאלי, ד' 2009. פני הים לאן. מים וסביבה, 45-52. 74, יהושע, נ' 2003. השפעת השינוי האקלימי על חופי ישראל. עבודת לקבלת תואר מוסמך, החוג לניהול משאבי טבע וסביבה, אוניברסיטת חיפה. Al-Salem, K. 2009. Wave agitation prediction inside a harbor. Technical Report, coastal information system for Kuwait's territorial waters. Bosello, F., R. Roson, and R. Tol. 2007. Economy-wide estimates of the implications of climate change: Sea level rise. Environmental and Resource Economics, 37, 549-571. Dasgupta, S., B. Laplante, C. Meisner, D. Wheeler, and Y. Jianping. 2007. The Impact of sea level rise on developing countries: a comparative analysis. World Bank Policy Research Working Paper 4136. Franco, L., M. Gerlomi, and J. Van der Meer. 1994. Wave overtopping on vertical and composite breakwaters. Coastal Engineering Proceedings; No 24, Proceedings of 24th Conference on Coastal Engineering, Kobe, Japan. Grinsted, A., J. Moore, and S. Jevrejeva. 2010. Reconstructing sea level from paleo and projected temperatures 200 to 2100 AD. Climate Dynamics, 34(4), 461-472. Hinkel, J., and R. J. T. Klein. 2009. Integrating knowledge to assess coastal vulnerability to sea level rise: the development of the DIVA tool. Global Environmental Change, 19, 384-395. Hinkel, J., J. Nicholls, T. Vafeidis, S. J. Tol, and T. Avagianou. 2010. Assessing risk of and adaptation to sea-level rise in the Eoropean Union: An application of Diva. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 15(7), 703-719.

118 מנשה ביתן, דב צביאלי ודפנה דיסני Horton, R., C. Herweijer, C. Rosenzweig, J. Liu, V. Gornitz, and A. C. Ruane. 2008. Sea level rise projections for current generation CGCMs based on the semi-empirical method. Geophysical Research Letters, 35, L02715. Hunter, J. 2010. Estimating Sea-Level Extremes Under Conditions of Uncertain Sea-Level Rise. Climatic Change, 99, 331 350. DOI 10.1007/s10584-009-9671-6 IPCC. 2007. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., Qin, D., Manning, M., Chen, Z., Marquis, M., Averyt, K. B., Tignor, M., Miller, H.L., (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp. IPCC. 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T. F., Qin, D., Plattner, G-K., Tignor, M., Allen, S. K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex V., Midgley P.M., (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp. Jensen, O., and T. Sorensen. 1979. Overspilling / Overtopping of rubble-mound breakwaters, Results of studies, useful in design procedures. Coastal engineering, 3. Kofoed-Hansen, H., D. Kerper, O. Sorenen, and J. Kirkegaard. 2005. Simulation of long wave agitation in ports and harboursusing a time-domain boussinesq model. Paper in proceeding of fifth international symposium on ocean wave measurment and anlysis. 3-7 july 2005. Madrid-Spain. Lichter, M., and D. Felsenstein. 2012. Assessing the costs of sea-level rise and extreme flooding at the local level: A GIS-based approach. Ocean and Coastal Management, 59, 47 62. Rahmstorf, S. 2007. A Semi-empirical approach to projecting future sea-level rise. Science, 315, 368-370. Shirman, B. 2004. East Mediterranean sea level changes over the period 1958-2001. Israel Journal of Earth Science, 53, 1-12. U.S Army Coastal Engineering Research Center. 1977. Shore Protection Manual. Vol. II, p. 208. Van der Meer, J. 1998. Geometrical design of coastal structures. In K. W. Pilarczyk (ed.), Dikes and Revertmants. Design maintenance and safety assessment, chapter 9, 161-176, Balkema, Rotterdam. Yim, W. W. S. 2012. Implications of Sea-Level Rise for Victoria harbour, Hong Kong. Journal of Coastal Research, 14, 167-189. Vermeer, M., and S. Rahmstorf. 2009. Global sea level linked to global temperature. Proceeding of the National Academy of Science, 106(51), 527-532. Wei-Shiuenng, R., and R. Mendelsohn. 2005. The impact of sea level rise on Singapore. Environment and Development Economics, 10, 201-215.