Mjuk ingenjörskonst

När det gäller anläggningsarbete av strandlinjer är mjuk ingenjörskonst en strandlinjeförvaltning som använder hållbara ekologiska principer för att återställa strandlinjestabilisering och skydda strandlivsmiljöer. Soft Shoreline Engineering (SSE) använder den strategiska placeringen av organiska material som vegetation, stenar, sand, skräp och andra strukturella material för att minska erosion, förbättra kustlinjens estetik, mjuka upp gränssnittet mellan land och vatten och sänka kostnaderna för ekologisk restaurering .

För att skilja Soft Shoreline Engineering från Hard Shoreline Engineering tenderar Hard Shoreline Engineering att använda stålspont eller betongväggar för att förhindra fara och stärka kustlinjer. I allmänhet används Hard Shoreline Engineering för navigations- eller industriella ändamål. Som kontrast betonar Soft Shoreline Engineering tillämpningen av ekologiska principer snarare än att kompromissa med den tekniska integriteten hos kustlinjen.

Bakgrund

Hård strandlinjeteknik är användningen av icke-organiska förstärkningsmaterial, såsom betong, stål och plast för att befästa kustlinjer, stoppa erosion och skydda stadsutveckling från översvämningar. Men när kustlinjeutvecklingen bland kuststäder ökade dramatiskt blev de skadliga ekologiska faktorerna uppenbara. Hard shoreline engineering designades för att tillgodose mänsklig utveckling längs kusten, med fokus på att öka effektiviteten i de kommersiella, navigations- och industriella sektorerna av ekonomin. År 2003 var den globala befolkningen som lever inom 120 miles (190 km) från ett hav 3 miljarder och förväntas fördubblas till år 2025. Denna utveckling kom till en hög kostnad, förstörde biologiska samhällen, isolerade strandlivsmiljöer, förändrade den naturliga transporten av sediment genom att störa vågverkan och strömmar längs kusten. Många kustregioner började se betydande kustförsämring på grund av mänsklig utveckling, Detroit River förlorade så mycket som 97 % av sina kustnära våtmarkshabitat. Singapore dokumenterade också försvinnandet av majoriteten av dess mangroveskogar, kustrev och gyttjade regioner mellan 1920 och 1990 på grund av strandlinjeutveckling.

Mot slutet av 1900-talet genomgick kusttekniska metoder en gradvis övergång till att inkludera naturmiljön i planeringsöverväganden. I skarp kontrast till hård ingenjörskonst, anställd med det enda syftet att förbättra navigering, industriell och kommersiell användning av floden, tar mjuk ingenjörskonst ett mångfacetterat tillvägagångssätt, utvecklar kustlinjer för en mängd fördelar och tar hänsyn till fisk och vilda djurs livsmiljöer. US Army Corps of Engineers, som har till uppgift att bygga och underhålla federalt godkända kustnära civila arbeten i USA, spelar en viktig roll i utvecklingen av principerna för kustteknik som praktiseras inom USA, delvis på grund av försämring av kustlinjen över hela USA I staterna har kåren sedan dess uppdaterat sina kustförvaltningsmetoder med ökad tonvikt på datorbaserad modellering, projektunderhåll och miljöåterställning. Mjuk och hård konstruktion utesluter dock inte varandra, en blandning av de två förvaltningsmetoderna kan användas för att designa vattenfronter, speciellt för vattendrag med högt flöde.

Principer för Soft Shoreline Engineering

  • Imitera naturen - Att imitera naturens egenskaper är avgörande för framgången med mjuka ingenjörsarbeten. Befintliga drag i ett landskap ger berättande tecken på de geomorfa krafterna som spelar. Att försöka lägga till vegetation i ett kargt område med kraftiga vindar kommer inte att ge det avsedda resultatet.
  • Svaga sluttningar - Svaga sluttningar finns oftast i den naturliga miljön och är de mest stabila under tyngdkrafterna. Gradvis lutande sluttningar längs banker och strandlinjer möjliggör förlust av vågenergi över ett större avstånd, vilket minskar erosionskraften.
  • "Soft Armoring" - Mjuk armoring inkluderar användning av material som levande växter, buskar, rotvaddar, stockar, vegetativa mattor, buskar, etc. Dessa material, som är levande, kan anpassa sig till förändringar i miljön och hjälpa till att upprätthålla regelbundna kustnära processer genom att störa den naturliga strandlinjen på minsta möjliga sätt. Mjuk bepansring är också avgörande för att förbättra strandlivsmiljöer och förbättra vattenkvaliteten.
  • Materialvariation - En mängd olika texturer och vegetation förbättrar estetiken, diversifierar det naturliga landskapet och maximerar den biologiska mångfalden. Inhemska växter och hotade eller hotade arter bör användas när det är möjligt. Användningen av lokalt rikliga och lättillgängliga naturresurser minskar också utvecklingskostnaderna avsevärt.

Tekniker

Plantering

Den mest grundläggande och grundläggande formen av mjuk strandlinjeteknik är att lägga till inhemsk vegetation till förstörda eller skadade kustområden. för att stärka jordens strukturella integritet. Vegetationens djupa rötter binder samman jorden, stärker jordens strukturella integritet och förhindrar att den spricker isär och smulas ner i vattenmassan. Ett extra lager av vegetation skyddar också vallar från korrosiva krafter som regn och vind.

Rolled Erosion Control Products (RECP)

Valsade erosionskontrollprodukter är filtar eller nät skapade av både naturliga och syntetiska material som används för att skydda markytan från erosiva krafter och främja tillväxten av vegetation. RECP används ofta på platser som är mycket känsliga för erosion, såsom branta sluttningar, kanaler och områden där naturlig vegetation är sparsam. Denna produkt underlättar tillväxten av vegetation genom att skydda jorden från regndroppar, hålla fröet på plats och bibehålla fukt- och temperaturparametrar som överensstämmer med växternas tillväxt. Den typiska sammansättningen av en RECP inkluderar utsäde, gödningsmedel, nedbrytbara pålar och ett bindematerial. Även om designen varierar beroende på tillverkare, är de flesta RECP biologiskt nedbrytbara eller fotonedbrytbara och sönderdelas efter en viss tid.

Kokosstockar

Erosionskontroll av kokosstockar är naturfiberprodukter designade för att stabilisera marken genom att stödja erosionsbenägna områden som flodbankar, sluttningar, kullar och bäckar. Kokos är kokosfibrer som extraheras från det yttre skalet på en kokosnöt och används i produkter som rep, mattor och nät. Liksom RECP är kokosstockar naturliga och biologiskt nedbrytbara, och består huvudsakligen av tätt packade kokosfibrer som hålls samman av ett rörformigt kokosgarnnät. Kokosfiber är stark, vattenbeständig, vilket gör den till en hållbar barriär mot vågor och flodströmmar. Flera sektioner av Coir Log kan sammanfogas med garn för att ge erosionskontroll och förebyggande av känsliga områden. Kokosstockar kan också vegeteras och användas för att etablera rotsystem av inhemska växter längs våtmarkskanterna.

Live insatser och fascinationer

Livspålar och faskiner är en specifik träd- eller buskart som trivs i fuktiga jordförhållanden och kan användas strategiskt för att stabilisera bäckbankar och strandlinjer. Levande pålar är sticklingar av lövträ med grenarna borttagna som, när de planteras i fuktig jord, kommer att växa nya växter från stjälkarna på de avskurna grenarna. De kan användas ensamma, implanteras i 2-tums (5 cm) pilothål i jorden, eller användas som en enhet för att säkra andra biotekniska material som rullade erosionskontrollprodukter och kokosstockar. Fasciner är liknande levande grenar som är hopspända och läggs horisontellt över strömstrandens konturer för att hindra eller förhindra flödet av vatten och hindra erosion.

Borste madrass

Borstmadrasser, även känd som levande borstmattor eller borstmattor är en teknik som används för att bilda ett omedelbart skyddande skydd av en strömbank. Borstmadrasser är täta sammanställningar av levande pålar, faskiner och grenstickningar som hålls nere med ytterligare pålar för att skydda vallen. Borstmadrassen är tänkt att så småningom slå rot och förbättra förutsättningarna för kolonisering av inhemska växter. Tillsammans med att hjälpa till med återställandet av strandlivsmiljöer, fångar denna produkt sediment som strömmar nedströms och ger ett antal fördelar för fiskar och vattenlevande arter genom att erbjuda fysiskt skydd mot rovdjur, reglera vattentemperaturen och skugga strömmen.

Live Cribwalls

Levande spjälsängsväggar är strukturer som liknar en timmerstuga inbyggd i en bäck och kantad med naturliga material som jord, vilande träskärningar och sten. Den levande spjälsängsväggen kan befästa bäckbankar med kombinationen av den robusta stockstrukturen och rotmassan som kommer att gro från vedklippet och ta tag djupt i stranden och skyddar den från erosion. Även om de är ganska arbetsintensiva, kan spjälsängar hålla i årtionden och ge utmärkta vattenmiljöer under vattenytan. Cribwalls har förmågan att förhindra uppkomsten av en delad kanal i en bäck men bör inte användas i bäckar med nedskärning eftersom basen av strukturen kommer att äventyras.

Inkapslade marklyft

Inkapslade marklyft är en teknik som "kapslar in" jord i en biologiskt nedbrytbar filt och organiserad i en sluttning på ett sådant sätt att den skapar önskad bäckbankslutning. Jordlagren, eller hissar, används för att stabilisera stränderna av strandlinjer med måttlig till hög energinivå. När de är konstruerade planteras hissarna med frön från inhemska blommor, buskar och gräs. Förutom att minska smutserosion i vattenkroppen skyddar marklyft vattenkvaliteten och de omslutna strandlivsmiljöerna.

Vegeterad Riprap

Vegeterad riprap är en mjuk strandlinjeteknik som är ett alternativ till konventionell riprap för erosionsskydd. Konventionell riprap är en form av stenpansar, spillror eller betong som används för att befästa strandlinjestrukturer mot erosionskrafterna. Vegeterad riprap är en mer ekonomiskt effektiv form av strandlinjeskydd som förbättrar fisk- och vilda livsmiljöer samt mjukar upp utseendet och förbättrar banvallsestetiken. Vegeterad riprap inkorporerade inhemsk vegetation tillsammans med stenar för att skapa levande sticklingar i banken. Denna teknik förbättrar den naturliga livsmiljön för vattenlevande arter tillsammans med pansar på bankerna och omdirigerar vattenflöden.

Geo väskor

Geopåsar eller erosionsskyddspåsar/-rör fungerar som sedimentavlägsnande filter, skyddar mot strandlinjeerosion genom att fånga upp slam och sandpartiklar och hindra dem från att lämna kustområdet. Påsarna är designade för att tillåta det naturliga flödet av vatten att filtrera in och ut utan hämning, vilket begränsar störningar av kustlinjen. Dessa geopåsar eller tuber är designade för att se naturliga ut i kustmiljön, i motsats till konkreta alternativ, och är byggda för att tåla utomhus. Geobag-material är vanligtvis sammansatt av geotextiltyg och kan utformas för olika specifikationer.

Bästa förvaltningspraxis

För att kunna införliva principerna för mjuk ingenjörskonst i praktiken måste strandlinjerna byggas om för att uppnå flera mål. Till exempel har mjuk strandlinjeteknik förmågan att minska kostnaderna, stabilisera banker, förbättra det estetiska värdet, skydda strandlivsmiljöer, utöka allmänhetens tillgång och stödja en mångfald av vilda djur. För att uppnå målet med flera mål för utveckling och design vid vattnet måste ett tvärvetenskapligt team bildas för att integrera miljömässiga, sociala och ekonomiska principer.

Det första steget i implementeringen av soft engineering är att genomföra en preliminär bedömning av platsen och avgöra om soft engineering är tillämplig och praktisk. En typisk bedömning inkluderar att identifiera omfattningen av projektområdet, utvärdera befintliga användningar, dokumentera bekvämligheter och egenskaper såsom livsmiljöer, arter, allmänhetens tillgång, utveckling och övervägande av effekterna av framtida önskad användning. Om teamet beslutar att platsen är lämplig för att implementera mjuk ingenjörskonst, utformas en komplex process för att uppnå de förutbestämda målen för utvecklingen och komplett med mål. Standarder och mål måste sedan skapas för att mäta projektutveckling och framsteg. Tvärvetenskapliga partnerskap måste etableras på ett tidigt stadium i processen för att säkerställa att miljömässiga, sociala och ekonomiska värden införlivas, samt mål som implementeras för att mäta framsteg. Prioriteringar och alternativ fastställs, med teamet som arbetar tillsammans för att besluta om bästa förvaltningspraxis för att uppnå maximal effektivitet. Efter att bästa förvaltningspraxis har fastställts och införlivats, baseras projektets framgång på uppfyllandet av mål och effektiva bevarande- och bevarandeinsatser.

Fallstudier

Greater Detroit American Heritage River Initiative

1998 skapade USA:s president American Heritage River Initiative för att återställa och återuppliva floder och vattenfronter genom att använda nyligen introducerade mjuka ingenjörstekniker. En rapport från Schneider rapporterade att 47,2 % av det amerikanska och kanadensiska floden Detroit hade befästs med betong eller stål, i enlighet med traditionella hårda tekniska förvaltningsmetoder. 1999 utvecklade en amerikansk kanadensisk SSE-konferens de bästa hanteringsmetoderna för SSE-användning, som sattes i kraft bland de 38 SSE-projekt som ägde rum i Detroit River-västra Lake Erie vattendelare. Totalt 17,3 miljoner USD spenderades på dessa projekt som syftade till att förbättra strand- och vattenmiljöer, återställa naturliga kustlinjer och behandla dagvatten. Studien fann att de ekonomiska fördelarna med ekologisk restaurering är djupgående och ger övertygande bevis för ytterligare utredning och investeringar i strandlinjerehabiliteringsprocesser. Forskare fann också att SSE inte bara förbättrade den naturliga livsmiljön, utan ur ett socialt perspektiv hjälpte ansträngningarna till att återknyta människor till naturen, vilket främjade en känsla av mänsklig anknytning till framgången och hälsan för dessa strandkanter.

Mississippi

Från och med den brittiska koloniala etableringen 1819, har Mississippis kustlinje genomgått en omfattande historia av tillbakagång genom förändring och landåtervinning. Hilton och Manning fann att från perioden 1922 till 1993 minskade arean av mangrove, korallrev och gyttjehavsområden dramatiskt, och den faktiska andelen naturliga kustlinjer sjönk från 96 till 40 %. För att bekämpa dessa skadliga antropogena effekter , kom Mississippis regering med en översiktsplan 2008 som inkluderade modifiering av kustlinjer i enlighet med de ekologiska principerna för mjuk ingenjörskonst. En studie om framgången med ekologisk ingenjörskonst i Singapore fann att det mest effektiva sättet att introducera ekologiska principer i strandlinjedesign och bevarande är att implementera en uppifrån och ned-strategi som samordnar och utbildar mängden byråer som är involverade i kustförvaltning. Mississippis förlust av naturlig kustlinje är bara ett exempel på den oundvikliga skadan av intensiv mänsklig utveckling och mjuka ingenjörstekniker ger ett effektivt sätt att balansera strandlinjebevarande och restaurering med stadsutvecklingen som säkerligen kommer att fortsätta.


  1. ^ a b c Hartig, JH; Zarull, MA; Cook, A. (2011). "Mjuk strandlinjeteknisk undersökning av ekologisk effektivitet". Ekologisk teknik . 37 (8): 1231–1238. doi : 10.1016/j.ecoleng.2011.02.006 .
  2. ^ a b c d e f Caulk, AD, Gannon, JE, Shaw, JR, Hartig, JH "Bästa förvaltningsmetoder för mjuk konstruktion av kustlinjer." Greater Detroit American Heritage River Initiative, Detroit, Michigan, USA. 2000.
  3. ^ a b c d Lai, Samantha; Loke, Lynette HL; Hilton, Michael J.; Bouma, Tjeerd J.; Todd, Peter A. (2015). "Effekterna av urbanisering på kustnära livsmiljöer och potentialen för ekologisk ingenjörskonst: En fallstudie från Singapore". Havs- och kustförvaltning . 103 : 78–85. doi : 10.1016/j.ocecoaman.2014.11.006 .
  4. ^ a b Hartig, John H.; Kerr, John K.; Breederland, Mark (2001). "Främja mjuk ingenjörskonst längs Detroit Rivers kuster" . Land och vatten-The Magazine of Natural Resource Management and Restoration . Fort Dudge, Iowa. 45 (6): 24–27.
  5. ^ United States Army Corps of Engineers (1 augusti 2008). "The Coastal Engineering Manual". EM 1110-2-1100. {{ citera journal }} : Citera journal kräver |journal= ( hjälp )
  6. ^ a b "Principer och mål för stabilisering av mjuk strandlinje | Kustnära processer, faror och samhälle" . www.e-education.psu.edu . Hämtad 2019-02-28 .
  7. ^ a b "Shoreline Stabilization Techniques - NYS-avdelning av miljövård" . www.dec.ny.gov . Hämtad 2019-02-28 .
  8. ^ Urban dränering och översvämning kontrollerar området (november 2010). "Urban Storm Dräneringshandbok". 3 . {{ citera journal }} : Citera journal kräver |journal= ( hjälp )
  9. ^ "Coir logs | Naturlig erosionskontroll för jordstabilisering" . www.erosioncontrol-products.com . Hämtad 2019-02-28 .
  10. ^ "Live Stakes & Fascines - Cardno Native Plant Nursery" . www.cardnonativeplantnursery.com . Hämtad 2019-02-28 .
  11. ^ Ohio avdelning av naturresurser. "Live Cribwalls" (PDF) . Ohio Stream Management Guide . Guide nr 17: 57–59.
  12. ^ "Inkapslade marklyft är ett sjövänligt alternativ för att återuppbygga eroderande stränder på insjöar" . MSU-förlängning . Hämtad 2019-02-28 .
  13. ^ "Vegetated Riprap, Vegetated Riprap Applications ~ Innovativa tekniker" . www.terraerosion.com . Hämtad 2019-02-28 .
  14. ^ "Erosionskontrollpåsar för kustskydd" . www.erosioncontrol-products.com . Hämtad 2019-02-28 .

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Soft_engineering&oldid=1130657758 "