Beach nourishment
Beach nourishment to technologia adaptacyjna stosowana głównie w odpowiedzi na erozję linii brzegowej, chociaż mogą również wystąpić korzyści związane z redukcją powodzi. Jest to miękkie podejście inżynieryjne do ochrony wybrzeża, które polega na sztucznym dodawaniu osadów o odpowiedniej jakości do obszaru plaży, który ma deficyt osadów. Odżywienie może być również określane jako doładowanie plaży, wypełnienie plaży, uzupełnienie, ponowne odżywienie i karmienie plaży. Opis tej technologii pochodzi z Linham and Nicholls (2010).
opis
dodatek materiału plażowego odbudowuje i utrzymuje plażę na szerokości, co pomaga zapewnić ochronę przed burzami. Takie podejście stosuje się głównie na piaszczystych plażach, ale termin ten może również odnosić się do pożywienia żwirem lub nawet brukiem. Celem powinno być jednak zapewnienie, że materiał odżywczy jest zgodny z istniejącym naturalnym (lub rodzimym)materiałem plażowym (Reeve et al., 2004). Pożywienie jest często używane w połączeniu ze sztucznym tworzeniem wydm.
korzyści płynące z pożywienia na plaży wynikają z rozpraszania energii fal; gdy fale podchodzą do plaży i pękają, tracą energię. Różne kształty i nachylenia plaży w różnym stopniu oddziałują z falami. Przekrojowy kształt plaży wpływa zatem na jej zdolność do tłumienia energii fal. Plaża „rozpraszająca” – taka, która rozprasza znaczną energię fali – jest szeroka i płytka, podczas gdy Plaża „odblaskowa” – taka, która odbija energię fali napływającej do morza – jest stroma i wąska i osiąga niewielkie tłumienie energii fali. Logiką leżącą u podstaw odżywienia plaży jest przekształcenie erodującej, odblaskowej plaży w szerszą, rozpraszającą plażę, która zwiększa tłumienie energii fal (French, 2001).
oprócz pomocy w rozpraszaniu przychodzącej energii fal, odżywienie na plaży rozwiązuje deficyt osadów: podstawową przyczynę erozji. Osiąga się to poprzez wprowadzenie dużych ilości materiału plażowego do budżetu osadów przybrzeżnych z zewnętrznego źródła osadów, zwanego również miejscem pożyczkowym. Termin „budżet osadu” jest używany do opisania uważnej równowagi między osadem przychodzącym i wychodzącym. Podobnie jak na rachunku bankowym, gdy więcej materiału jest dodawane niż usuwane, następuje nagromadzenie i brzeg buduje się w kierunku morza; odwrotnie, gdy więcej materiału jest usuwane niż deponowane, następuje erozja (Morton, 2004). Odżywienie eliminuje niedobór osadów-przyczynę erozji-poprzez wprowadzanie dużych ilości materiału plażowego do systemu przybrzeżnego. Z kolei może to spowodować, że brzeg zbuduje się w kierunku morskim.
ważne jest, aby pamiętać, że pożywienie na plaży nie zatrzymuje erozji, ale po prostu dostarcza osadów z zewnętrznego źródła, na które nadal będą działać siły erozyjne. W tym sensie, pożywienie plaży stanowi ofiarną, a nie stałą barierę przed erozją przybrzeżną.
kontynuacja sił erozyjnych prawdopodobnie przywróci plażę do stanu, w którym konieczne jest ponowne odżywianie. Rysunek 1 pokazuje objętość plaży na plaży w Wielkiej Brytanii, w czasie. Można zauważyć, że z czasem objętość plaży zmniejsza się w wyniku naturalnej erozji. Gdy Plaża zmniejsza się do krytycznej objętości, należy podjąć ponowne odżywianie, aby uniknąć uszkodzenia infrastruktury przybrzeżnej.
można zastosować kilka metod odżywiania, w tym umieszczanie przez pogłębiarki, ciężarówki lub przenośniki taśmowe. Piasek może być umieszczony w celu utworzenia przedłużenia szerokości plaży lub jako podwodny depozyt, który będzie stopniowo przenoszony na ląd pod normalnym działaniem fal – wynika to z obecnej praktyki w Holandii(VanKoningsveld et al., 2008). Umieszczenie jako złoża podwodnego służy również do rozpraszania energii fal, zmniejszając tym samym jego wpływ na brzeg (Dean, 2002).
Zaopatrzenie w materiały odżywcze przez pogłębianie na morzu jest często preferowane, ponieważ pozwala na uzyskanie dużych ilości materiału z obszaru, w którym jego usunięcie i Transport na lądzie są w miarę niezakłócone dla społeczności przybrzeżnych (Dean, 2002). Podczas pogłębiania osad jest usuwany z dna morskiego wraz ze znaczną ilością wody. Mieszanina jest określana jako „zawiesina”, a jej właściwości płynne pozwalają na jej przeniesienie na ląd za pomocą pływających lub zanurzonych rurociągów lub za pomocą „metody tęczowej” (zob. Rys. 2).
alternatywą dla pogłębiania na morzu jest usuwanie osadów o jakości plażowej ze źródeł lądowych. Osad jest następnie transportowany na miejsce docelowe ciężarówką. W ten sposób odbywa się tylko niewielki procent karm, a podejście to jest bardziej odpowiednie dla operacji na mniejszą skalę ze względu na bardziej pracochłonny sposób transportu (Dean, 2002).
po przetransportowaniu osadu na docelową plażę należy go odpowiednio zdeponować. W przypadku korzystania z pogłębiarek na morzu osad można zrzucać jako złoża podwodne. Jednak pożywienie częściej sprowadza osad na brzeg. Po zejściu na ląd osad może zostać przerobiony na płaską plażę. W razie potrzeby sztuczne wydmy mogą być również tworzone na lądowej części plaży, za pomocą buldożerów lub innych środków.
zalety tej technologii
jeśli jest dobrze wykonana, korzyści z odżywiania są liczne i zróżnicowane. Co najważniejsze, odżywianie się plażami zmniejsza szkodliwy wpływ erozji przybrzeżnej, zapewniając dodatkowy osad, który zaspokaja siły erozyjne. Erozja linii brzegowej będzie nadal występować, ale poszerzona i pogłębiona Plaża zapewni bufor chroniący infrastrukturę przybrzeżną i inne aktywa przed skutkami erozji przybrzeżnej i zniszczeń spowodowanych przez burze.
odżywianie plaży jest elastycznym rozwiązaniem do zarządzania wybrzeżem, ponieważ jest odwracalne. Jest to bardzo korzystne, ponieważ pozwala na przekazanie najszerszej gamy opcji zarządzania obszarami przybrzeżnymi następnej generacji.
redystrybucja dodanego materiału wzdłuż brzegu nastąpi w procesie znanym jako dryf na lądzie, pod działaniem fal, pływów i wiatru. Dryf Longshore jest spowodowany przez fale Zbliżające się do brzegu ukośnie, niosąc ze sobą osady plażowe. Jednak gdy fale wracają do morza, ruch jest zawsze prostopadły do brzegu. Inicjuje to stopniowy ruch osadu wzdłuż brzegu, jak pokazano na fig. 3. W wyniku redystrybucji osadów przez dryf longshore, pożywienie plaży prawdopodobnie pozytywnie wpłynie na przyległe obszary, które nie były bezpośrednio odżywiane. Może to zapewnić szersze korzyści, w tym zmniejszenie erozji plaży i klifów dla całej komórki przybrzeżnej (komórka przybrzeżna to odcinek linii brzegowej, w którym ruch osadów jest niezależny. Osad w obrębie jednej komórki nadbrzeżnej nie jest transportowany ani współdzielony z sąsiednimi komórkami).
pożywienie na plaży może uzupełniać twarde środki ochronne, takie jak ściany morskie, które mogą być nadal używane jako ostatnia linia obrony. Istnienie szerokiej, piaszczystej plaży przed takimi obiektami znacznie zmniejsza docierającą do nich energię fal, zapewniając tym samym dodatkową ochronę.
dodanie osadu, który bardzo przypomina rodzimy materiał plażowy, pomoże zachować naturalny krajobraz plaży, zapewniając jednocześnie zwiększoną zdolność do radzenia sobie z erozją przybrzeżną i powodziami. Naturalny wygląd projektów żywieniowych oznacza również, że systemy te są estetyczne.
Turystyka Przybrzeżna w dużym stopniu zależy od „słońca, morza i piasku”. W rezultacie, beach nourishment ma potencjał do promowania rekreacji i turystyki poprzez poszerzenie plaży (Nicholls et al., 2007b). Może to służyć poprawie istniejącej wcześniej turystyki lub przyciągnąć turystów do tego obszaru, zachęcając w ten sposób do rozwoju.
możliwe jest również zapewnienie korzyści ekologicznych poprzez odżywienie plaży. Wykazano, że systemy zapewniają lepsze miejsca lęgowe dla żółwi morskich, gdy są zaprojektowane z myślą o wymaganiach tych stworzeń (Dean, 2002). To z kolei może służyć promowaniu „ekoturystyki”, co w konsekwencji przyniesie korzyści rozwojowe.
dzisiaj pokarm jest bardzo popularny w krajach rozwiniętych, ale znalazł również zastosowanie w krajach rozwijających się, takich jak Brazylia (Vera-Cruz, 1972; Elfrink et al., 2008), Nigeria (Sunday & John, 2006), Korea (Kim et al., 2008), Ghana (Nairn et al., 1998) i Malezji (Brøgger & Jakobsen, 2008). Technologia i metody są dobrze znane, a wielu wykonawców doświadczonych w odżywianiu plaży jest dostępnych na całym świecie do realizacji takich projektów.
wady technologii
jak już wspomniano, odżywianie nie jest trwałym rozwiązaniem erozji brzegowej. Aby utrzymać skuteczność programu, konieczne będzie okresowe odnawianie lub „doładowanie”. Będzie to wymagało regularnych ponownych inwestycji, ale może być postrzegane jako koszty utrzymania, takie jak koszty związane z twardymi konstrukcjami.
podobnie jak w przypadku wszelkiego rodzaju prac zabezpieczających brzegi, zmniejszenie ryzyka powodzi i erozji wybrzeża spowoduje zwiększenie poczucia bezpieczeństwa. Do pewnego stopnia jest to pożądane. Jednak nawet przy zastosowaniu środków ochronnych strefa przybrzeżna pozostaje podatna na ekstremalne powodzie i erozję przybrzeżną, a także będzie narażona na klęski żywiołowe o długich okresach powrotu. Jeśli nie zostaną dokładnie uregulowane, środki ochronne mogą sprzyjać nierozsądnemu rozwojowi w tych ryzykownych obszarach w wyniku zwiększonego poczucia bezpieczeństwa.
osadzanie osadów na plażach może powodować szereg negatywnych skutków dla środowiska, w tym bezpośrednie pochowanie zwierząt i organizmów zamieszkujących plażę, śmiertelne lub szkodliwe dawki zmętnienia wody – zmętnienia spowodowanego wzburzeniem osadów – i zmienione składy osadów, które mogą wpływać na typy zwierząt zamieszkujących ten obszar (Dean, 2002). W rezultacie projekty muszą być projektowane ze zrozumieniem i troską o potencjalne niekorzystne skutki dla środowiska. Należy zwrócić szczególną uwagę na wpływ na ważne lub rzadkie gatunki zamieszkujące strefę przybrzeżną.
umieszczenie materiału wypełniającego na plaży może zakłócić siedliska plażowe i oceaniczne, takie jak gniazdowanie ptaków i żółwi morskich, jeśli systemy nie są odpowiednio zaprojektowane. Jest to szczególnie ważne, gdy wielkość/skład ziarna piasku nie pasuje do rodzimych materiałów plażowych (IOC, 2009).
oczekuje się, że w przyszłości będzie rosło stosowanie pokarmu plażowego i w rezultacie może być większe zapotrzebowanie na wysokiej jakości osady. Ograniczona dostępność dużych wykonawców, w połączeniu ze wzrostem popytu na projekty żywieniowe już spowodowały wzrost kosztów dla projektów żywieniowych w Holandii, gdzie jest on powszechnie stosowany(Hillen et al., 2010). Ta tendencja wzrostowa prawdopodobnie zostanie zaobserwowana w innych miejscach w przyszłości.
wymagania i koszty finansowe
(2010) szeroko zbadane koszty jednostkowe pożywienia plaży. Wykazano, że koszty zwykle wahają się od 3-15 USD / m3 (w cenach z 2009 r.), w których strony pogłębiarki są dostępne lokalnie (Linham et al., 2010). Najważniejszym wyznacznikiem kosztów wyżywienia wydaje się być odległość transportu materiału plażowego.
większość tych danych została zebrana w krajach rozwiniętych, ponieważ to tutaj występuje dzisiaj ogromna większość pożywienia. W krajach rozwijających się koszty byłyby zasadniczo podobne lub być może wyższe ze względu na słabiej rozwinięty przemysł inżynierii przybrzeżnej.
widoczne są znaczne różnice w kosztach między krajami i wewnątrz nich. Wynika to z licznych czynników wyszczególnionych poniżej (CIRIA, 1996; Linham et al., 2010):
- wielkość projektu i wynikające z tego korzyści skali
- odległość między pogłębiarką a miejscami docelowymi
- liczba wymaganych przejazdów między miejscem pogłębiania a obszarem odżywiania
- kształt dna morskiego w miejscu wypożyczenia – wyznacznik rozmiaru pogłębiarki, który można wykorzystać, a zatem wpływa na liczbę przejazdów, które należy wykonać
- materiał do ładowania – grubszy materiał powoduje większe zużycie sprzętu, które prawdopodobnie zostanie przeniesione na klientów przez wykonawców
- szacowane straty materiałowe
- dostępność (i rozmiar) pogłębiarki
- stopień narażenia miejsca-określa rodzaj używanej pogłębiarki i może również skrócić godziny pracy, gdy miejsce jest poddawane energetycznym wiatrom i falom
- zakres pływów – Duże zakresy pływów zapewniają ograniczenia czasowe, gdy pogłębiarki są w stanie zbliżyć się wystarczająco blisko brzegu, aby złożyć materiał. Jest to zwrot może mieć wpływ na czas wymagany do zakończenia projektu
- wymagania stron trzecich
Płatność dla wykonawców jest zwykle oparta na dostarczonej objętości osadu. Zwykle wymaga to przeprowadzenia badań widocznych i podwodnych odcinków plaży, zarówno przed, jak i po odżywieniu.
bieżące koszty monitorowania powinny być uwzględniane przy rozważaniu ogólnych kosztów pożywienia. Koszty monitorowania mogą się różnić w zależności od lokalnych kosztów pracy i jako takie mogą się znacznie różnić w zależności od kraju (Mason, pers. komunikator.).
wymagania instytucjonalne i organizacyjne
Odżywki na plażę na dużą skalę wymagają zazwyczaj rozległych studiów inżynierskich oraz specjalistycznej wiedzy i sprzętu. Może to obejmować pogłębiarki i rurociągi, które należy wynająć od wyspecjalizowanego wykonawcy. Możliwe jest jednak również prowadzenie pokarmu na mniejszą skalę. Osady o jakości plażowej mogą być przenoszone ze źródeł lądowych lub z obszarów deponowanych na obszary erozyjne za pomocą ciężarówek. Ze względu na charakter tego podejścia na mniejszą skalę oraz ze względu na możliwość zastosowania łatwo dostępnego sprzętu, żywienie ciężarówką może być bardziej wykonalne na poziomie lokalnym.
po zakończeniu odżywiania konieczne jest bieżące monitorowanie plaży, aby ocenić sukces odżywienia i określić, kiedy konieczne będzie ponowne odżywienie. Biorąc pod uwagę odpowiednie szkolenia i technologie, monitorowanie powinno być możliwe na poziomie lokalnym/wspólnotowym. Systemy odżywiania powinny być jednak oceniane jako całość, co może wymagać udziału wielu społeczności, jeśli odżywianie jest podejmowane na dużą skalę.
Zapewnia to utrzymanie kosztów na rozsądnym poziomie. Dostępność osadów jest bardzo zmienna na całym świecie i odpowiednie źródła mogą nie być łatwo znalezione. Rosnąca popularność pożywienia plażowego na całym świecie może zatem powodować problemy z dostępnością osadów wraz ze wzrostem popytu. Problem ten występuje już na małych wyspach, gdzie piasek jest często przenoszony na duże odległości dla projektów żywieniowych.
Pielęgnacja plaży wymaga wysoce specjalistycznego sprzętu i wiedzy, w tym pogłębiarek i rurociągów, które będą musiały być wynajęte od wyspecjalizowanego wykonawcy. Hillen et al. (2010) zauważyli ograniczoną liczbę dużych wykonawców dostępnych, a także podkreślił związany z tym wzrost kosztów ze względu na wysoki popyt. Lokalna charakterystyka terenu ma również wpływ na rodzaj i rozmiar pogłębiarki, która może być używana – może to dodatkowo ograniczyć dostępność pogłębiarek.
świadomość społeczna na temat sposobu działania systemów odżywiania na plaży może również stanowić barierę. Ma to miejsce szczególnie w przypadku stosowania pożywienia shoreface lub osadzania się osadów podwodnych. Korzystając z tych technik, korzyści z odżywiania mogą nie być od razu zauważalne i jeśli społeczeństwo nie zostanie poinformowane o tym, jak działa system, może wątpić w korzyści z odżywiania i sprzeciwiać się takim projektom. Należy również uświadomić społeczeństwu, że odżywianie nie jest rozwiązaniem trwałym i że konieczne będzie ponowne odżywianie. Jeśli nie zostanie to przekazane, społeczeństwo może ponownie uwierzyć, że program nie powiódł się i oburzyć się na dalsze wydatki na ponowne odżywianie. Będzie to szczególnie miało miejsce w przypadku wykorzystania środków publicznych na pokrycie kosztów wyżywienia.
możliwości wdrożenia
odżywianie plaży może działać jako opłacalna opcja usuwania dla konserwacji pogłębiania portów i kanałów. Zastosowanie Materiału pogłębiarskiego zwalcza również potencjalny brak odpowiednich osadów na morzu. Należy jednak zachować ostrożność przy wykorzystywaniu materiału pogłębiarskiego, ponieważ dragi portowe mogą zawierać wysokie poziomy zanieczyszczeń, które muszą być starannie monitorowane.
odżywienie na plaży może być również stosowane w połączeniu z innymi technologiami adaptacyjnymi i może pomóc rozwiązać wady tych twardych technologii, które obejmują obniżenie plaży i głód osadów w dół.
jeśli pożywienie zapewnia korzyści ekologiczne, może również służyć promocji ekoturystyki i stanowić źródło dochodów dla lokalnej gospodarki.
- Brøgger, C. i Jakobsen, P. (2008) Beach nourishment combined with SIC vertical drain in Malaysia in McKee Smith, J. (ed.). Coastal Engineering 2008, Hamburg, 31 Sie-5 Sept – 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 4725-4737.
- CIRIA (Construction Industry Research and Information Association) (1996) Raport CIRII 153. London: Construction Industry Research and Information Association.
- Singapore: World Scientific Publishing.
- Elfrink, B., Accetta, D. I Mangor, K. (2008) Shoreline Protection Scheme at Conceicao da Barra, Brasil in McKee Smith, J. (ed.). Coastal Engineering 2008, Hamburg, 31 Sie-5 Sept – 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 2458-2470.
- French, P. W. (2001) Coastal defences: Processes, Problems and Solutions. Londyn: Routledge.
- Hillen, M. M., Jonkman, S. N., Kanning, W., Kok, M., Geldenhuys, M., Vrijling, J. K. and Stive, M. J. F. (2010) Coastal Defence cost Estimates. Studium przypadku Holandii, Nowego Orleanu i Wietnamu. Holandia: TU Delft.
- IOC (2009) Hazard Awareness and risk Mitigation in Integrated Coastal Area Management (ICAM). Podręcznik i Przewodniki międzyrządowej Komisji Oceanograficznej (IOC) nr 50, dokumentacja ICAM nr 5. Paryż: UNESCO.
- Kim, K. H. K., Widayati, A. Y. W. and Yoon, S. J. (2008) Comprehensive approach for beach erosion mitigation in Korea in McKee Smith, J. (ed .). Coastal Engineering 2008, Hamburg, 31 Sie-5 Sept – 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 4687-4698.
- Dysertacja (MSc.), University of Southampton.
- Linham, M. M., Green, C. H. and Nicholls, R. J. (2010) AVOID Report on the Costs of adaptation to the effects of climate change in the world ’ s large port cities. AV/WS2/D1 / R14.
- Linham, M. and Nicholls, R. J. (2010) Technologies for Climate Change Adaptation: Coastal erosion and flooding. Seria przewodników TNA. UNEP / GEF.
- Morton, R. A. (2004). Physical Agents of Land Loss: Settlement Budget. Reston, VA: USGS.
- Nairn, R. B., MacIntosh, K. J., Hayes, M. O., Nai, G., Anthonio, S. L. and Valley, W. S. (1998) Coastal erosion at Keta Lagoon, Ghana – large scale solution to a large scale problem in Edge, B. L. (ed.). Coastal Engineering 1998, Kopenhaga, 22-26 Czerwca 1998. Reston, Virginia: ASCE, 3192-3205.
- Nicholls, R. J., Cooper, N. and Townend, I. H. (2007b) the management of coastal flooding and erosion in Thorne, C. R. et al. (Eds.). Przyszłe zagrożenia powodziowe i erozja Przybrzeżna. Londyn: Thomas Telford, 392-413.
- Reeve, D., Chadwick, A. and Fleming, C (2004) Coastal Engineering: Processes, Theory and Design Practice. Spon Press.
- Niedziela, O. A. and John, T. O. (2006). Lagos shoreline change pattern: 1986-2002. American-Eurasian Journal of Scientific Research, 1 (1), 25-30.
- VanKoningsveld, M., Mulder, J. P. M., Stive, M. J. F., VanDerValk, L. And VanDerWeck, A. W. (2008) Living with sea level rise and climate change: a case study of the Netherlands. Journal of Coastal Research, 24 (2), 367-379.
- Vera-Cruz, D. (1972) Materiały 13th Coastal Engineering Conference. 141-163