Beach nourishment

Beach nourishment este o tehnologie de adaptare utilizată în principal ca răspuns la eroziunea țărmului, deși pot apărea și beneficii de reducere a inundațiilor. Este o abordare inginerească ușoară a protecției costiere, care implică adăugarea Artificială de sedimente de calitate adecvată într-o zonă de plajă care are un deficit de sedimente. Hrănirea poate fi denumită și reîncărcare pe plajă, umplere pe plajă, reaprovizionare, re-hrănire și hrănire pe plajă. Descrierea acestei tehnologii provine de la Linham și Nicholls (2010).

descriere

adăugarea materialului de plajă reconstruiește și menține plaja la o lățime care ajută la asigurarea protecției împotriva furtunilor. Această abordare este utilizată în principal pe plajele cu nisip, dar termenul se poate referi și la hrănirea cu șindrilă sau chiar pietrișuri. Cu toate acestea, scopul ar trebui să fie să se asigure că materialul de hrană este compatibil cu materialul de plajă natural (sau nativ) existent (Reeve și colab., 2004). Hrana este adesea folosită împreună cu crearea artificială de dune.

beneficiul hrănirii pe plajă provine din disiparea energiei valurilor; când valurile aleargă pe o plajă și se rup, pierd energie. Diferite forme de profil de plajă și degradeuri interacționează cu valuri în măsură diferită. Prin urmare, forma secțiunii transversale a unei plaje afectează capacitatea sa de a atenua energia valurilor. O plajă ‘disipativă’ – una care disipează energia considerabilă a valurilor – este largă și superficială, în timp ce o plajă’ reflectorizantă ‘ – una care reflectă energia valurilor primite spre mare – este abruptă și îngustă și realizează o atenuare redusă a energiei valurilor. Logica din spatele hrănirii pe plajă este de a transforma o plajă erodantă, reflectorizantă într-o plajă mai largă, disipativă, care crește atenuarea energiei valurilor (Franceză, 2001).

pe lângă faptul că ajută la disiparea energiei valurilor de intrare, hrănirea pe plajă abordează un deficit de sedimente: cauza principală a eroziunii. Acest lucru se realizează prin introducerea unor cantități mari de material de plajă în bugetul sedimentelor de coastă dintr-o sursă externă de sedimente, denumită și SIT de împrumut. Termenul ‘buget pentru sedimente’ este folosit pentru a descrie echilibrul atent care există între sedimentele de intrare și cele de ieșire. La fel ca un cont bancar, atunci când se adaugă mai mult material decât se elimină, apare o acumulare și țărmul se construiește spre mare; dimpotrivă, atunci când se îndepărtează mai mult material decât se depune, apare eroziunea (Morton, 2004). Hrana abordează un deficit de sedimente – cauza eroziunii-prin introducerea unor cantități mari de material de plajă în sistemul nearshore. La rândul său, acest lucru poate determina țărmul să construiască spre mare.

este important să rețineți că hrănirea pe plajă nu oprește eroziunea, ci pur și simplu furnizează sedimente dintr-o sursă externă, asupra căreia forțele erozionale vor continua să acționeze. În acest sens, hrănirea pe plajă oferă o barieră sacrificială, mai degrabă decât o barieră fixă împotriva eroziunii costiere.

continuarea forțelor erozionale va readuce probabil plaja într-o stare în care este necesară re-hrănirea. Figura 1 arată volumul plajei pe o plajă hrănită din Marea Britanie, de-a lungul timpului. Se poate observa că, în timp, volumul plajei scade ca urmare a eroziunii naturale. Atunci când plaja se reduce la un volum critic, ar trebui să se întreprindă re-hrănirea pentru a evita deteriorarea infrastructurii costiere.

pot fi utilizate mai multe metode de hrănire, inclusiv plasarea prin dragă, camioane sau benzi transportoare. Nisipul poate fi plasat pentru a crea o extensie a lățimii plajei sau ca un depozit subacvatic care va fi mutat treptat pe uscat sub acțiunea normală a valurilor – aceasta urmează practica actuală din Olanda (VanKoningsveld și colab., 2008). Plasarea ca depozit subacvatic servește, de asemenea, pentru a încuraja disiparea energiei valurilor, reducând astfel impactul acesteia la țărm (Dean, 2002).

furnizarea de material nutritiv prin dragare offshore este adesea favorizată, deoarece permite obținerea unor cantități mari de material dintr-o zonă în care îndepărtarea acestuia și transportul pe uscat nu sunt în mod rezonabil perturbatoare pentru comunitățile de pe țărm (Dean, 2002). În timpul dragării, sedimentul este îndepărtat de pe fundul mării împreună cu cantități semnificative de apă. Amestecul este denumit suspensie, iar caracteristicile sale lichide permit transferul la țărm prin conducte plutitoare sau scufundate sau prin metoda curcubeului (a se vedea Figura 2).

o alternativă la dragarea offshore este îndepărtarea sedimentelor de plajă din surse terestre. Sedimentul este apoi transportat la locul țintă prin transport de camioane. Doar un procent mic de hrană se realizează în acest fel și abordarea este mai potrivită pentru operațiuni la scară mai mică din cauza modului de transport mai intensiv al forței de muncă (Dean, 2002).

odată ce sedimentul a fost transportat la plaja țintă, acesta trebuie depus în mod corespunzător. Dacă se utilizează situri de dragare offshore, sedimentele pot fi aruncate ca depozit subacvatic. Cu toate acestea, hrănirea aduce mai frecvent sedimente pe uscat. Odată ajuns pe uscat, sedimentele pot fi refăcute pentru a forma o plajă plană. Dacă se dorește, dunele artificiale pot fi create și pe porțiunea terestră a plajei, prin utilizarea buldozerelor sau a altor mijloace.

avantajele tehnologiei

dacă sunt efectuate bine, beneficiile hrănirii sunt multe și variate. Cel mai important, hrănirea pe plajă reduce impactul dăunător al eroziunii costiere prin furnizarea de sedimente suplimentare care satisfac forțele erozionale. Eroziunea țărmului va continua să apară, dar plaja lărgită și adâncită va oferi un tampon pentru a proteja infrastructura de coastă și alte active de efectele eroziunii costiere și a daunelor provocate de furtuni.

hrănirea pe plajă este o soluție flexibilă de gestionare a coastelor, prin faptul că este reversibilă. Acest lucru este extrem de benefic, deoarece permite ca cea mai largă gamă de opțiuni de gestionare a coastelor să fie transmisă generației următoare.

redistribuirea pe uscat a materialului adăugat va avea loc printr-un proces cunoscut sub numele de derivă pe uscat, sub acțiunea valurilor, mareelor și vântului. Deriva lungă este cauzată de valurile care se apropie oblic de țărm, transportând sedimente de plajă cu ele. Cu toate acestea, când valurile se întorc la mare, mișcarea este întotdeauna perpendiculară pe țărm. Aceasta inițiază o mișcare treptată de sedimente de-a lungul țărmului, așa cum se arată în Figura 3. Ca urmare a redistribuirii sedimentelor prin derivă pe uscat, hrănirea pe plajă este probabil să aibă un impact pozitiv asupra zonelor adiacente care nu au fost hrănite direct. Acest lucru poate oferi beneficii mai largi, inclusiv eroziunea redusă a plajei și a stâncilor pentru întreaga celulă de coastă (o celulă de coastă este o porțiune de coastă în interiorul căreia mișcarea sedimentelor este autonomă. Sedimentul dintr-o celulă de coastă nu este transportat sau împărțit cu celulele adiacente).

hrănirea pe plajă poate completa măsurile de protecție dure, cum ar fi digurile, care pot fi utilizate în continuare ca ultimă linie de apărare. Existența unei plaje largi și nisipoase în fața unor astfel de structuri reduce foarte mult energia valurilor care ajunge la ele, oferind astfel o protecție suplimentară.

adăugarea de sedimente care seamănă foarte mult cu materialul nativ al plajei va ajuta la păstrarea peisajului natural al plajei, oferind în același timp o capacitate sporită de a face față eroziunii și inundațiilor costiere. Aspectul natural al proiectelor de hrană înseamnă, de asemenea, că aceste scheme sunt plăcute din punct de vedere estetic.

turismul costier depinde în mare măsură de soare, mare și nisip. Drept urmare, hrănirea pe plajă are potențialul de a promova recreerea și turismul prin lărgirea plajei (Nicholls și colab., 2007b). Acest lucru poate servi la îmbunătățirea turismului preexistent sau poate servi la atragerea turiștilor în zonă, încurajând astfel dezvoltarea.

de asemenea, este posibil să se ofere beneficii ecologice prin hrănirea pe plajă. S-a demonstrat că schemele oferă locuri de cuibărit îmbunătățite pentru broaștele țestoase marine atunci când sunt proiectate având în vedere cerințele acestor creaturi (Dean, 2002). Acest lucru, la rândul său, poate servi la promovarea eco-turismului, cu beneficii de dezvoltare în consecință.

astăzi, hrana este foarte populară în țările dezvoltate, dar și-a găsit aplicarea în țările în curs de dezvoltare, cum ar fi Brazilia (Vera-Cruz, 1972; Elfrink și colab., 2008), Nigeria (duminică & John, 2006), Coreea (Kim și colab., 2008), Ghana (Nairn și colab., 1998) și Malaysia (br 0,2264> Jakobsen, 2008). Tehnologia și metodele implicate sunt bine stabilite și mulți contractori cu experiență în hrană plajă sunt disponibile la nivel mondial pentru a întreprinde astfel de proiecte.

dezavantaje ale tehnologiei

după cum sa menționat deja, hrănirea nu este o soluție permanentă pentru eroziunea țărmului. Re-alimentari periodice, sau ‘top-up-uri’, vor fi necesare pentru a menține eficacitatea unui sistem. Acest lucru va necesita re-investiții regulate, dar poate fi privit ca un cost de întreținere, cum ar fi cele asociate cu structuri greu proiectate.

ca și în cazul oricărui tip de lucrări de protecție a țărmului, reducerea riscului de inundații și eroziune costieră va duce la un sentiment sporit de securitate. Într-o oarecare măsură, acest lucru este de dorit. Cu toate acestea, chiar și în prezența măsurilor de protecție, zona de coastă rămâne susceptibilă la inundații de coastă extreme și evenimente de eroziune și va rămâne expusă dezastrelor naturale cu perioade lungi de întoarcere. Dacă nu sunt reglementate cu atenție, măsurile de protecție pot promova o dezvoltare neînțeleaptă în aceste zone riscante, ca urmare a sentimentului sporit de securitate.

depunerea sedimentelor pe plaje poate genera o serie de efecte negative asupra mediului, inclusiv îngroparea directă a animalelor și a organismelor care locuiesc pe plajă, doze letale sau dăunătoare de turbiditate a apei – nebulozitate cauzată de agitația sedimentelor – și compoziții modificate de sedimente care pot afecta tipurile de animale care locuiesc în zonă (Dean, 2002). Prin urmare, proiectele trebuie să fie concepute cu o înțelegere și o preocupare pentru posibilele consecințe negative asupra mediului. Ar trebui să se acorde o atenție deosebită impactului asupra speciilor importante sau rare rezidente în zona costieră.

plasarea materialului de umplere pe plajă poate perturba habitatele plajelor și oceanelor, cum ar fi cuiburile de păsări și broaște țestoase marine, dacă schemele nu sunt concepute corespunzător. Acest lucru este valabil mai ales dacă dimensiunea/compoziția granulelor de nisip nu se potrivește cu materialele native de plajă (IOC, 2009).

se așteaptă ca aplicarea hranei pe plajă să crească în viitor și, ca urmare, poate exista o cerere mai mare de sedimente de înaltă calitate. Disponibilitatea limitată a contractanților mari, împreună cu o creștere a cererii de proiecte de hrană au provocat deja creșteri ale costurilor pentru proiectele de hrană în țările de jos, unde este aplicată pe scară largă (Hillen și colab., 2010). Această tendință ascendentă este probabil să fie observată în altă parte în viitor.

cerințe și costuri financiare

Linham și colab. (2010) a cercetat pe larg costurile unitare ale hrănirii pe plajă. S-a demonstrat că costurile variază de obicei de la 3-15 USD/m3 (la nivelurile prețurilor din 2009), unde Site-urile de dragare sunt disponibile local (Linham și colab., 2010). Cel mai important factor determinant al costurilor de hrană pare a fi Distanța de transport pentru materialul de plajă.

cele mai multe dintre aceste date au fost colectate în țările dezvoltate, deoarece acest lucru este în cazul în care cea mai mare parte de hrană are loc astăzi. În țările în curs de dezvoltare, costurile ar fi, în general, de așteptat să fie similare sau, eventual, mai mari, din cauza industriei lor de inginerie costieră mai puțin dezvoltate.

variațiile mari ale costurilor sunt evidente între țări și în interiorul acestora. Acesta este rezultatul numeroșilor factori detaliați mai jos (CIRIA, 1996; Linham și colab., 2010):

• dimensiunea proiectului și economiile de scară rezultate
• distanța dintre locurile de dragare și țintă
• numărul de călătorii necesare între locul de dragare și zona de hrană
• forma fundului mării la locul împrumutului – factor determinant al dimensiunii dragei care poate fi utilizată și, prin urmare, afectează numărul de călătorii care trebuie efectuate
• Material de reîncărcare – materialul mai grosier provoacă o uzură mai mare a echipamentului, care este probabil să fie transmisă clienților de către contractori
• pierderi materiale estimate
• disponibilitatea (și dimensiunea) drage
• gradul de expunere a sitului – determină tipul de dragă care urmează să fie utilizat și poate, de asemenea, să scurteze orele de lucru atunci când un sit este supus vânturilor și valurilor energetice
• gama mareelor – intervalele mari de maree oferă constrângeri de timp atunci când dragele sunt capabile să se apropie suficient de aproape de țărm pentru a depune material. Acest lucru este rândul său, poate afecta timpul necesar pentru a finaliza un proiect
• cerințe terțe părți

plata către contractori se bazează, de obicei, pe volumul livrat de sedimente. Acest lucru necesită în mod normal sondaje ale secțiunilor vizibile și subacvatice ale plajei care trebuie finalizate atât pre – cât și post-hrănire.

costul continuu al monitorizării ar trebui luat în considerare atunci când se ia în considerare costul total al alimentației. Costurile de monitorizare pot varia în funcție de costurile locale ale forței de muncă și, ca atare, ar putea varia semnificativ între țări (Mason, pers. comm.).

cerințe instituționale și organizaționale

hrănirea pe plajă la scară largă va necesita de obicei studii de inginerie extinse și cunoștințe și echipamente specializate. Aceasta poate include drage și conducte care trebuie să fie angajate de la un contractant specializat. Cu toate acestea, este posibilă și hrănirea la o scară mai mică. Sedimentele de plajă pot fi transferate din surse terestre sau din zone de depozitare în zone erozionale prin transport de camioane. Din cauza naturii la scară mai mică a acestei abordări și deoarece ar putea fi utilizate echipamente ușor disponibile, hrănirea prin transportul camioanelor poate fi mai practicabilă la nivel local.

după efectuarea hrănirii, este necesară monitorizarea continuă a plajei pentru a evalua succesul hrănirii și pentru a determina când va fi necesară re-hrănirea. Având în vedere formarea și tehnologia corespunzătoare, monitorizarea ar trebui să fie posibilă la nivel local/comunitar. Cu toate acestea, schemele de hrană ar trebui evaluate în ansamblu, ceea ce poate necesita participarea mai multor comunități dacă hrănirea este efectuată pe scară largă.

bariere în calea punerii în aplicare

hrănirea pe plajă necesită identificarea unei surse adecvate de sedimente în imediata apropiere a sitului de hrănire. Acest lucru asigură menținerea costurilor la un nivel rezonabil. Disponibilitatea sedimentelor este foarte variabilă în întreaga lume și este posibil ca sursele adecvate să nu fie ușor de găsit. Popularitatea crescândă a hrănirii pe plajă la nivel mondial poate provoca, prin urmare, probleme de disponibilitate a sedimentelor, pe măsură ce cererea crește. Această problemă este deja întâlnită în zonele insulare mici, unde nisipul este transportat frecvent pe distanțe mari pentru proiecte de hrănire.

hrănirea pe plajă necesită echipamente și cunoștințe foarte specializate, inclusiv drage și conducte care vor trebui angajate de la un contractant specializat. Hillen și colab. (2010) au remarcat numărul limitat de contractanți mari disponibili și au subliniat, de asemenea, creșterea costurilor asociate datorită cererii ridicate. Caracteristicile sitului Local vor influența, de asemenea, tipul și dimensiunea dragelor care pot fi utilizate – acest lucru poate limita și mai mult disponibilitatea dragelor.

conștientizarea publică a modului în care funcționează schemele de hrănire pe plajă poate prezenta, de asemenea, o barieră. Acest lucru este valabil mai ales atunci când se utilizează hrănirea shoreface sau depunerea de sedimente subacvatice. Folosind aceste tehnici, avantajele alimentației pot să nu fie imediat vizibile și, cu excepția cazului în care publicul este educat cu privire la modul în care funcționează schema, poate să se îndoiască de beneficiile hrănirii și să se opună unor astfel de proiecte. Publicul ar trebui, de asemenea, să fie conștient de faptul că hrănirea nu este o soluție permanentă și că vor fi necesare re-hrănirea. Dacă acest lucru nu este comunicat, publicul poate crede din nou că schema a eșuat și nu suportă cheltuieli suplimentare pentru re-hrănire. Acest lucru se va întâmpla în special dacă finanțarea publică este utilizată pentru a acoperi costurile de hrană.

oportunități de implementare

hrănirea pe plajă poate acționa ca o opțiune de eliminare rentabilă pentru dragarea întreținerii porturilor și canalelor. Utilizarea materialului de dragare combate, de asemenea, lipsa potențială de sedimente adecvate în larg. Cu toate acestea, trebuie să aveți grijă la utilizarea materialului de dragare, deoarece dragele portuare pot conține niveluri ridicate de poluanți care trebuie monitorizați cu atenție.

hrănirea pe plajă poate fi, de asemenea, utilizată împreună cu alte tehnologii de adaptare și poate ajuta la abordarea dezavantajelor acestor tehnologii dure, care includ coborârea pe plajă și înfometarea sedimentelor.

dacă alimentația oferă beneficii ecologice, aceasta poate servi și la încurajarea ecoturismului și va oferi un flux de venituri pentru economia locală.

• br. (2008) hrănirea pe plajă combinată cu scurgerea verticală sic în Malaezia în McKee Smith, J. (ed.). Inginerie De Coastă 2008, Hamburg, 31 Aug – 5 Sept, 2008. Singapore: Editura Științifică Mondială, 4725-4737.
• CIRIA (Asociația de cercetare și informare a industriei construcțiilor) (1996) Manual de gestionare a plajelor. CIRIA raport 153. Londra: Asociația de cercetare și informare a industriei construcțiilor.
• Dean, R. G. (2002) Teoria și practica hrănirii pe plajă. Singapore: Publicarea Științifică Mondială.
• Elfrink, B., Accetta, D. și Mangor, K. (2008) schema de protecție a țărmului la Conceicao da Barra, Brazilia în McKee Smith, J. (ed.). Inginerie De Coastă 2008, Hamburg, 31 Aug – 5 Sept, 2008. Singapore: Editura Științifică Mondială, 2458-2470.
• Franceză, P. W. (2001) apărarea costieră: procese, probleme și soluții. Londra: Routledge.
• Hillen, M. M., Jonkman, S. N., Kanning, W., Kok, M., Geldenhuys, M., Vrijling, J. K. și Stive, M. J. F. (2010) estimări ale costurilor de apărare costieră. Studiu de caz din Olanda, New Orleans și Vietnam. Olanda: TU Delft.
• CIO (2009) Conștientizarea pericolelor și atenuarea riscurilor în Managementul Integrat al zonelor costiere (ICAM). Manualul și ghidurile Comisiei oceanografice interguvernamentale (CIO) Nr.50, dosarul ICAM nr. 5. Paris: UNESCO.
• Kim, K. H. K., Widayati, A. Y. W. și Yoon, S. J. (2008) abordare cuprinzătoare pentru atenuarea eroziunii plajelor în Coreea în McKee Smith, J. (ed.). Inginerie De Coastă 2008, Hamburg, 31 Aug – 5 Sept, 2008. Singapore: Editura Științifică Mondială, 4687-4698.
• Laessing, D. E. (2005) adâncimea închiderii la Bournemouth. Disertație (MSc.), Universitatea din Southampton.
• Linham, M. M., Green, C. H. și Nicholls, R. J. (2010) evitați Raportul privind costurile adaptării la efectele schimbărilor climatice în marile orașe portuare din lume. AV / WS2 / D1 / R14.
• Linham, M. și Nicholls, R. J. (2010) tehnologii pentru adaptarea la schimbările climatice: eroziunea și inundațiile costiere. Seria de ghiduri TNA. UNEP/GEF.
• Morton, R. A. (2004) agenți fizici ai pierderii terenului: bugetul sedimentelor. Reston, VA: USGS.
• Nairn, R. B., MacIntosh, K. J., Hayes, M. O., Nai, G., Anthonio, S. L. și Valley, W. S. (1998) eroziunea costieră La Laguna Keta, Ghana – soluție la scară largă la o problemă la scară largă în Edge, B. L. (ed.). Inginerie De Coastă 1998, Copenhaga, 22-26 Iunie 1998. ASCE, 3192-3205.
• Nicholls, R. J., Cooper, N. și Townend, I. H. (2007b) gestionarea inundațiilor și eroziunii costiere în Thorne, C. R. și colab. (Eds.). Riscuri viitoare de inundații și eroziune costieră. Londra: Thomas Telford, 392-413.
• Reeve, D., Chadwick, A. și Fleming, C (2004) Ingineria coastelor: procese, teorie și practică de proiectare. Spon Press.
• Duminică, O. A. și John, T. O. (2006) modelul de schimbare a țărmului Lagos: 1986-2002. Jurnalul American-Eurasiatic de cercetare științifică, 1 (1), 25-30.
• VanKoningsveld, M., Mulder, J. P. M., Stive, M. J. F., VanDerValk, L. și VanDerWeck, A. W. (2008) trăind cu creșterea nivelului mării și schimbările climatice: un studiu de caz al țărilor de jos. Jurnalul de cercetare de coastă, 24 (2), 367-379.
• Vera-Cruz, D. (1972) hrană artificială la plaja Copacabana. Proceedings a 13-a Conferință de inginerie de coastă. New York: ASCE, 141-163.

afilieri autor

• Matei M. Linham, școala de Inginerie Civilă și mediu, Universitatea din Southampton ,Marea Britanie
• Robert J. Nicholls, școala de Inginerie Civilă și mediu și Centrul Tyndall pentru cercetarea schimbărilor climatice, Universitatea din Southampton, Marea Britanie