Beach nourishment

BY admin
|

Beach nourishment är en anpassningsteknik som främst används som svar på strandlinjen erosion, även om översvämningsreduceringsfördelar också kan uppstå. Det är en mjuk teknisk strategi för kustskydd som innebär konstgjord tillsats av sediment av lämplig kvalitet till ett strandområde som har ett sedimentunderskott. Näring kan också kallas stranduppladdning, strandfyllning, påfyllning, åternäring och strandmatning. Beskrivningen av denna teknik härstammar från Linham och Nicholls (2010).

beskrivning

tillägg av strandmaterial bygger om och underhåller stranden i en bredd som hjälper till att ge stormskydd. Detta tillvägagångssätt används främst på sandstränder men termen kan också hänvisa till näring med singel eller till och med kullersten. Syftet bör dock vara att säkerställa att näringsmaterialet är kompatibelt med det befintliga naturliga (eller inhemska) strandmaterialet (Reeve et al., 2004). Näring används ofta i samband med konstgjord dune skapande.

fördelen med strandnäring kommer från vågenergiavledning; när vågor går upp på en strand och bryter, förlorar de energi. Olika strandprofilformer och lutningar interagerar med vågor i olika utsträckning. Tvärsnittsformen på en strand påverkar därför dess förmåga att dämpa vågenergi. En’ dissipativ ’ strand – en som släpper ut betydande vågenergi – är bred och grund medan en ’reflekterande’ strand – en som återspeglar inkommande vågenergi – är brant och smal och uppnår liten vågenergidämpning. Logiken bakom strandnäring är att förvandla en eroderande, reflekterande strand till en bredare, dissipativ strand, vilket ökar vågenergidämpningen (franska, 2001).

förutom att hjälpa till att sprida inkommande vågenergi, adresserar strandnäring ett sedimentunderskott: den bakomliggande orsaken till erosion. Detta uppnås genom att införa stora mängder strandmaterial till kustsedimentbudgeten från en extern sedimentkälla, även kallad en låneplats. Termen sedimentbudget används för att beskriva den noggranna balans som finns mellan inkommande och utgående sediment. Ungefär som ett bankkonto, när mer material läggs till än tas bort, uppstår en uppbyggnad och stranden bygger mot havet; omvänt, när mer material tas bort än deponeras, uppstår erosion (Morton, 2004). Näring adresserar ett sedimentunderskott – orsaken till erosion – genom att införa stora mängder strandmaterial till nearshore-systemet. Detta kan i sin tur leda till att stranden bygger mot havet.

det är viktigt att notera att strandnäring inte stoppar erosion utan helt enkelt ger sediment från en extern källa, på vilken erosionskrafter fortsätter att agera. I den meningen ger strandnäring ett offer snarare än en fast barriär mot kusterosion.

fortsatta erosionskrafter kommer sannolikt att återvända stranden till ett tillstånd där åternäring krävs. Figur 1 visar strandvolymen på en närad strand i Storbritannien, över tiden. Det kan ses att med tiden minskar strandvolymen till följd av naturlig erosion. När stranden minskar till en kritisk volym bör åternäring vidtas för att undvika skador på kustinfrastrukturen.

flera metoder för näring kan användas, inklusive placering av muddra, lastbilar eller transportband. Sand kan placeras för att skapa en förlängning av stranden bredd eller som en undervattens insättning som gradvis kommer att flyttas på land under normal verkan av vågor – detta följer nuvarande praxis i Nederländerna (VanKoningsveld et al., 2008). Placering som undervattensavsättning tjänar också till att uppmuntra spridning av vågenergi, vilket minskar dess påverkan vid stranden (Dean, 2002).

leverans av näringsmaterial genom offshore-muddring gynnas ofta eftersom det möjliggör att stora mängder material kan erhållas från ett område där dess avlägsnande och landtransport är rimligt icke-störande för strandlinjesamhällen (Dean, 2002). Under muddring avlägsnas sediment från havsbotten tillsammans med betydande mängder vatten. Blandningen kallas en uppslamning och dess flytande egenskaper gör det möjligt att överföra den i land med flytande eller nedsänkta rörledningar eller med regnbågsmetoden (se Figur 2).

ett alternativ till muddring till havs är att avlägsna sediment av strandkvalitet från landbaserade källor. Sediment transporteras sedan till målplatsen med lastbil. Endast en liten andel näring utförs på detta sätt och tillvägagångssättet är mer lämpat för mindre operationer på grund av det mer arbetsintensiva transportsättet (Dean, 2002).

när sedimentet har transporterats till målstranden måste det deponeras på lämpligt sätt. Om man använder muddringsplatser till havs kan sediment dumpas som en undervattensavsättning. Men näring ger oftare sediment i land. En gång i land, sediment kan omarbetas för att bilda en platt strand. Om så önskas kan konstgjorda sanddyner också skapas på landdelen av stranden, genom användning av bulldozrar eller andra medel.

fördelar med tekniken

om det fungerar bra är fördelarna med näring många och varierade. Viktigast, strandnäring minskar de skadliga effekterna av kusterosion genom att tillhandahålla ytterligare sediment som uppfyller erosionskrafterna. Strandlinjen erosion kommer att fortsätta att inträffa, men den utvidgade och fördjupade stranden kommer att ge en buffert för att skydda kustinfrastruktur och andra tillgångar från effekterna av kusterosion och stormskador.

Strandnäring är en flexibel kustförvaltningslösning, eftersom den är reversibel. Detta är mycket fördelaktigt eftersom det gör att det bredaste utbudet av kustförvaltningsalternativ kan överföras till nästa generation.

alongshore omfördelning av det tillsatta materialet kommer att ske genom en process som kallas longshore drift, under påverkan av vågor, tidvatten och vind. Longshore drift orsakas av vågor som närmar sig stranden snett och bär strandsediment med sig. När vågor återvänder till havet är rörelsen dock alltid vinkelrätt mot stranden. Detta initierar en gradvis längsströmsrörelse av sediment som visas i Figur 3. Som ett resultat av omfördelning av sediment genom longshore drift, strandnäring kommer sannolikt att påverka intilliggande områden som inte var direkt näring. Detta kan ge bredare fördelar inklusive minskad strand-och klipperosion för hela kustcellen (en kustcell är en kuststräcka inom vilken sedimentrörelsen är fristående. Sediment inom en kustcell transporteras inte eller delas med intilliggande celler).

strandnäring kan komplettera hårda skyddsåtgärder som sjöväggar, som kan fortsätta att användas som en sista försvarslinje. Förekomsten av en bred sandstrand framför sådana strukturer minskar kraftigt vågenergin som når dem, vilket ger ytterligare skydd.

tillsats av sediment som liknar det inhemska strandmaterialet hjälper till att behålla det naturliga landskapet på stranden, samtidigt som det ger en ökad kapacitet för att hantera kusterosion och översvämningar. Det naturliga utseendet på näringsprojekt innebär också att dessa system är estetiskt tilltalande.

kustturismen är starkt beroende av sol, hav och sand. Som ett resultat har strandnäring potential att främja rekreation och turism genom strandutvidgning (Nicholls et al., 2007b). Detta kan tjäna till att förbättra befintlig turism eller kan tjäna till att locka turister till området och därmed uppmuntra utveckling.

det är också möjligt att ge ekologiska fördelar genom strandnäring. Scheman har visat sig ge förbättrade häckningsplatser för havssköldpaddor när de är utformade med kraven för dessa varelser i åtanke (Dean, 2002). Detta kan i sin tur bidra till att främja ekoturism, med åtföljande utvecklingsfördelar.

idag är näring mycket populär i utvecklade länder men har också funnits i utvecklingsländer, som Brasilien (Vera-Cruz, 1972; Elfrink et al., 2008), Nigeria (söndag & John, 2006), Korea (Kim et al., 2008), Ghana (Nairn et al., 1998) och Malaysia (Br Uguigger & Jakobsen, 2008). Tekniken och metoderna är väl etablerade och många entreprenörer som har erfarenhet av strandnäring finns tillgängliga över hela världen för att genomföra sådana projekt.

nackdelar med tekniken

som redan nämnts är näring inte en permanent lösning på erosion vid kusten. Periodiska re-nourishments, eller’ top-ups’, kommer att behövas för att upprätthålla ett system effektivitet. Detta kommer att kräva regelbunden återinvestering men kan ses som en underhållskostnad, till exempel de som är förknippade med hårda konstruerade strukturer.

som med alla typer av strandskyddsarbeten, minskar risken för kustflod och erosion kommer att resultera i en ökad känsla av säkerhet. I viss utsträckning är detta önskvärt. Men även i närvaro av skyddsåtgärder förblir kustzonen mottaglig för extrema översvämningar och erosionshändelser vid kusten och kommer att förbli utsatt för naturkatastrofer med långa returperioder. Om de inte regleras noggrant kan skyddsåtgärder främja oklok utveckling i dessa riskområden till följd av den ökade känslan av säkerhet.

deponering av sediment på stränder kan generera ett antal negativa miljöeffekter, inklusive direkt begravning av djur och organismer som bor på stranden, dödliga eller skadliga doser av vattengrumlighet – molnighet orsakad av agitation av sediment – och förändrade sedimentkompositioner som kan påverka de typer av djur som bor i området (Dean, 2002). Som ett resultat måste projekten utformas med en förståelse för och oro för de potentiella negativa konsekvenserna för miljön. Särskild hänsyn bör tas till effekterna på viktiga eller sällsynta arter som är bosatta i kustzonen.

placering av fyllnadsmaterial på stranden kan störa strand-och havsmiljöer, såsom fågel-och havssköldpadda, om system inte är utformade på lämpligt sätt. Detta är särskilt fallet om sandkornstorlek / komposition inte matchar de inhemska strandmaterialen (IOC, 2009).

tillämpningen av strandnäring förväntas växa i framtiden och som ett resultat kan det finnas högre efterfrågan på sediment av hög kvalitet. Begränsad tillgång till stora entreprenörer, i kombination med en ökad efterfrågan på näringsprojekt har redan orsakat kostnadsökningar för näringsprojekt i Nederländerna där det tillämpas allmänt (Hillen et al., 2010). Denna uppåtgående trend kommer sannolikt att observeras någon annanstans i framtiden.

finansiella krav och kostnader

Linham et al. (2010) undersökte omfattande enhetskostnaderna för strandnäring. Kostnaderna visade sig vanligtvis variera från US$3-15 / m3 (vid 2009 prisnivåer) där mudderplatser finns tillgängliga lokalt (Linham et al., 2010). Den viktigaste bestämningen av näringskostnaderna verkar vara transportavståndet för strandmaterialet.

de flesta av dessa data samlades in i utvecklade länder eftersom det är här den stora delen av näring sker idag. I utvecklingsländerna skulle kostnaderna i allmänhet förväntas vara lika eller möjligen högre på grund av deras mindre utvecklade kustteknikindustri.

stor variation i kostnader är uppenbar mellan och inom länder. Detta är ett resultat av de många faktorer som beskrivs nedan (CIRIA, 1996; Linham et al., 2010):

  • projektstorlek och resulterande skalfördelar
  • avstånd mellan muddring och målplatser
  • antal resor som krävs mellan muddringsplats och näringsområde
  • Havsbottenform på lånplatsen – determinant för muddringsstorleken som kan användas och därför påverkar antalet resor som måste göras
  • ladda material – grovare material orsakar större slitage på utrustningen som sannolikt kommer att överföras till kunder av entreprenörer
  • uppskattade materialförluster
  • tillgänglighet (och storlek) av mudderverk
  • grad av platsexponering-bestämmer typ av mudderverk som ska användas och kan också förkorta arbetstiden när en plats utsätts för energiska vindar och vågor
  • Tidvattenområde – stora tidvattenområden ger tidsbegränsningar när mudderverk kan närma sig tillräckligt nära land för att deponera material. Detta är tur kan påverka den tid som krävs för att slutföra ett projekt
  • krav från tredje part

betalning till entreprenörer baseras vanligtvis på den levererade volymen sediment. Detta kräver normalt undersökningar av de synliga och undervattenssektionerna på stranden som ska slutföras både före och efter näring.

den löpande kostnaden för övervakning bör redovisas när man beaktar den totala kostnaden för näring. Övervakningskostnaderna kommer sannolikt att variera med lokala arbetskraftskostnader och kan därför variera avsevärt mellan länder (Mason, pers. komm.).

institutionella och organisatoriska krav

storskaliga strandnäring kräver vanligtvis omfattande ingenjörsstudier och specialiserad kunskap och utrustning. Detta kan innefatta mudderverk och rörledningar som måste hyras från en specialiserad entreprenör. Det är dock också möjligt att utföra näring i mindre skala. Sediment av strandkvalitet kan överföras från landbaserade källor eller från deponering till erosionsområden med lastbil. På grund av den mindre skalan av detta tillvägagångssätt och eftersom lättillgänglig utrustning skulle kunna användas, kan näring med lastbilstransporter vara mer praktiskt på lokal nivå.

när näring har genomförts behövs kontinuerlig strandövervakning för att utvärdera näringssucces och för att bestämma när åternäring kommer att krävas. Med tanke på lämplig utbildning och teknik bör övervakning vara möjlig på lokal/gemenskapsnivå. Närings system bör utvärderas som en helhet, dock, vilket kan kräva deltagande av flera samhällen om näring sker i stor skala.

hinder för genomförande

strandnäring kräver att en lämplig sedimentkälla identifieras i tillräckligt nära närhet till näringsplatsen. Detta säkerställer att kostnaderna hålls på en rimlig nivå. Sediment tillgänglighet är mycket varierande runt om i världen och lämpliga källor kan inte vara lätt att hitta. Den ökande populariteten för strandnäring över hela världen kan därför orsaka sedimenttillgänglighetsproblem när efterfrågan ökar. Detta problem upplevs redan i små öinställningar där sand ofta transporteras stora avstånd för näringsprojekt.

Strandnäring kräver högspecialiserad utrustning och kunskap inklusive mudderverk och rörledningar som måste hyras av en specialiserad entreprenör. Hillen et al. (2010) har noterat det begränsade antalet stora entreprenörer tillgängliga och också belyst den tillhörande kostnadsökningen på grund av hög efterfrågan. Lokala platsegenskaper kommer också att påverka typen och storleken på mudderverk som kan användas – detta kan ytterligare begränsa tillgången på mudderverk.

allmänhetens medvetenhet om hur strandnäringssystem fungerar kan också utgöra ett hinder. Detta är särskilt fallet när man använder shoreface näring eller undervattens sediment nedfall. Med hjälp av dessa tekniker kan fördelarna med näring inte märkas omedelbart och om inte allmänheten utbildas om hur systemet fungerar kan de tvivla på fördelarna med näring och motsätta sig sådana projekt. Allmänheten bör också göras medveten om att näring inte är en permanent lösning och att åternäring kommer att krävas. Om detta inte kommuniceras kan allmänheten återigen tro att systemet har misslyckats och ogillar ytterligare utgifter för åternäring. Detta kommer särskilt att vara fallet om offentlig finansiering används för att täcka näringskostnader.

möjligheter till implementering

strandnäring kan fungera som ett kostnadseffektivt bortskaffningsalternativ för underhållsmuddring av hamnar och kanaler. Användningen av muddringsmaterial bekämpar också den potentiella bristen på lämpliga sediment offshore. Försiktighet måste dock iakttas vid användning av muddringsmaterial, eftersom hamnmudder kan innehålla höga halter av föroreningar som måste övervakas noggrant.

strandnäring kan också användas tillsammans med andra anpassningstekniker och kan hjälpa till att ta itu med nackdelarna med dessa hårda tekniker, som inkluderar strandsänkning och neddrift sediment svält.

om näring ger ekologiska fördelar kan det också tjäna till att uppmuntra ekoturism och kommer att ge en inkomstström för den lokala ekonomin.

  • Br Ubiggger, C. Och Jakobsen, P. (2008) Strandnäring kombinerad med SIC vertikal avlopp i Malaysia i McKee Smith, J. (Red.). Kustteknik 2008, Hamburg, 31 Aug – 5 Sept, 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 4725-4737.
  • CIRIA (Construction Industry Research and Information Association) (1996) Handbok för Strandhantering. CIRIA rapport 153. London: byggbranschen forskning och information Association.
  • Dean, R. G. (2002) Beach näring teori och praktik. Singapore: World Scientific Publishing.
  • Elfrink, B., Accetta, D. och Mangor, K. (2008) Strandskyddssystem vid Conceicao da Barra, Brasil i McKee Smith, J. (Red.). Kustteknik 2008, Hamburg, 31 Aug – 5 Sept, 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 2458-2470.
  • franska, pw (2001) kustförsvar: processer, problem och lösningar. London: Routledge.
  • Hillen, mm, Jonkman, sn, Kanning, W., Kok, M., Geldenhuys, M., Vrijling, JK och Stive, MJF (2010) Coastal Defense cost Estimates. Fallstudie av Nederländerna, New Orleans och Vietnam. Nederländerna: TU Delft.
  • IOC (2009) riskmedvetenhet och riskreducering i integrerad förvaltning av kustområden (ICAM). Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC) Manual och guider nr 50, ICAM-dokumentation nr 5. Paris: UNESCO.
  • Kim, K. H. K., Widayati, AYW och Yoon, S. J. (2008) omfattande tillvägagångssätt för begränsning av stranderosion i Korea i McKee Smith, J. (Red.). Kustteknik 2008, Hamburg, 31 Aug – 5 Sept, 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 4687-4698.
  • Laessing, D. E. (2005) Stängningsdjup vid Bournemouth. Disputation (MSc.), University of Southampton.
  • Linham, mm, Green, Ch och Nicholls, Rj (2010) undvik rapport om kostnaderna för anpassning till effekterna av klimatförändringar i världens stora hamnstäder. Av / WS2 / D1 / R14.
  • Linham, M. och Nicholls, Rj (2010) teknik för klimatanpassning: kusterosion och översvämning. Tna Guidebok serien. UNEP / GEF.
  • Morton, ra (2004) fysiska medel för Markförlust: Sedimentbudget. Reston, VA: USGS.
  • Nairn, R. B., MacIntosh, K. J., Hayes, M. O., Nai, G., Anthonio, S. L. Och Valley, W. S. (1998) kusterosion vid Keta Lagoon, Ghana – storskalig lösning på ett storskaligt problem i Edge, B. L. (Red.). Kustteknik 1998, Köpenhamn, 22-26 Juni 1998. Reston, Virginia: ASCE, 3192-3205.
  • Nicholls, Rj, Cooper, N. och Townend, ih (2007b) hanteringen av kustflod och erosion i Thorne, Cr et al. (EDS.). Framtida översvämnings-och Kusterosionsrisker. London: Thomas Telford, 392-413.
  • Reeve, D., Chadwick, A. och Fleming, C (2004) Kustteknik: processer, teori och designpraxis. Abingdon: Spon Press.
  • Söndag, O. A. och John, T. O. (2006) Lagos Strandlinje ändra mönster: 1986-2002. American-Eurasian Journal of Scientific Research, 1 (1), 25-30.
  • VanKoningsveld, M., Mulder, JPM, Stive, MJF, VanDerValk, L. Och VanDerWeck, Aw (2008) att leva med havsnivåhöjning och klimatförändringar: en fallstudie av Nederländerna. Journal of Coastal Research, 24 (2), 367-379.
  • Vera-Cruz, D. (1972) konstgjord näring på Copacabana Beach. Proceedings 13th Coastal Engineering Conference. New York: ASCE, 141-163.

författare anknytningar

  • Matthew M. Linham, Skolan för civilingenjör och miljö, University of Southampton, Storbritannien
  • Robert J. Nicholls, Skolan för civilingenjör och miljö och Tyndall Center for Climate Change Research, University of Southampton, Storbritannien