Динамические облицовки , также известные как «каменные бермы» или «динамические каменные бермы», используют гравий или камни размером с булыжник , чтобы имитировать естественный каменистый штормовой пляж с целью снижения энергии волн и остановки или замедления прибрежной эрозии . [1] В отличие от морских дамб , динамическая облицовка спроектирована так, чтобы позволить волновому воздействию перестраивать камни в равновесный профиль, нарушая волновое воздействие и рассеивая энергию волн по мере движения булыжников. Это может уменьшить отражение волн , которое часто способствует размыву пляжа . [2] [3]
Цель состоит в том, чтобы создать конструкции, которые выглядят и функционируют естественно, обеспечивая при этом приемлемую защиту береговой линии, сочетая преимущества экологически безопасных методов защиты берега с преимуществами традиционных каменных насыпей или морских дамб. [4]
Линия бревен также может быть использована в качестве верхнего укрепления для булыжной насыпи. Дрифтовые бревна распространены на большинстве берегов Тихоокеанского Северо-Запада. Их перекрещивающееся расположение обеспечивает динамическую устойчивость даже при воздействии высоких приливов и волн, захватывая переносимый ветром песок и способствуя росту фордюн . [5]
Самозащита посредством оползней была продемонстрирована в начале 1990-х годов, когда в попытке стабилизировать оползень Lone Tree в 15 км к северу от Сан-Франциско Департамент транспорта Калифорнии сбросил вынутый материал, включая камни и осадок размером от глины до крупных валунов, вниз по крутому склону скалы, создав искусственный оползень. Этот эксперимент позволил задокументировать ранние стадии оползневой эрозии, включая процессы, когда волны срезают подошву оползня. Было замечено, что вдоль подошвы размываемого оползня немедленно начал формироваться пляж, состоящий из самых грубых материалов, гравия, булыжников и валунов. По мере его накопления скорость эрозии подошвы постепенно замедлялась, материал сортировался в защитный гравийно-булыжный пляж, подкрепленный в виде каменной наброски линией валунов размером с броню.
В 2017 году DynaRev, исследовательский проект, финансируемый Европейским союзом , провел масштабный лабораторный эксперимент на Большом волновом канале (Großer Wellenkanal) в Ганновере , Германия. Его целью было определить производительность и устойчивость динамических облицовок к повышению уровня моря. [6] Реакция песчаного пляжа была измерена для различных уровней воды и высоты волн, как с верхней булыжной насыпью, так и без нее. В ходе эксперимента динамическая облицовка продемонстрировала динамическую устойчивость, поскольку отдельные булыжники внутри конструкции перемещались с каждой волной, но глобальная форма облицовки оставалась стабильной. Исследователи определили, что динамические облицовки оказались устойчивым и доступным вариантом для многих мест, подверженных прибрежной эрозии, где полная защита от прибрежных опасностей не требуется, а некоторое отступление побережья приемлемо. [7]
В 2011 году рабочая группа Surfers' Point перенесла велосипедную дорожку и парковку. Чтобы стабилизировать территорию, проект построил «матрас из булыжника» на заднем пляже. Песок был помещен в зону отступления, чтобы дополнить булыжник и помочь восстановить дюны. Позже проект построил дюны, используя песок, полученный с других пляжей с избытком песка. Проект использовал грантовые средства от California Coastal Conservancy и Федерального управления шоссейных дорог . [8]
После повреждения государственного парка Cape Lookout в 1999 году штормом, была предпринята попытка создания какой-либо формы береговой защиты. Традиционная каменная насыпь или морская дамба были признаны несовместимыми с этим природным парком, поэтому было принято решение построить булыжную насыпь, которая напоминала внешний вид и функции естественного булыжного пляжа, подкрепленную искусственной авандюной , которая была укреплена сердцевиной из заполненных песком геотекстильных мешков. Департамент парков и отдыха штата Орегон завершил строительство 300-метрового проекта к декабрю 2000 года. [5]
В 1996 году был построен каменный пирс для защиты трассы State Route 105 около Норт-Коув , что, по-видимому, увеличило эрозию на восток, перенаправив силу волн. В ответ на это Департамент транспорта штата Вашингтон построил 780 футов динамической облицовки вдоль южной стороны полосы отвода шоссе осенью 2017 года. Облицовка в целом работала так, как и предполагалось, при этом штормовая эрозия переносила материал бермы к основанию, где он мог буферизовать и рассеивать энергию волн. Однако из-за ограничений по площади охвата проекта булыжная облицовка была построена с узкой шириной на западном конце, где энергия волн самая высокая. Этот сегмент принимает на себя основной удар волн, которые преломляются от соседней каменной наброски вдоль шоссе. В течение первой зимы несколько раз требовалось восстановление булыжника. [9]
В 2016 году в ответ на то, что было названо самой быстрой эрозией на Западном побережье Соединенных Штатов , сообщество Норт-Коув начало размещать несортированный карьерный базальт преимущественно размером с булыжник вдоль почти 2 миль береговой линии, чтобы замедлить эрозию, пока инженеры работали над более постоянным дизайном. [10] Общественная некоммерческая группа Wash Away No More поддержала проект посредством сбора средств и рабочих групп. [11] Работая с регулирующими органами, принципы адаптивного управления и дизайна с природой были включены в проект, чтобы обеспечить обучение и изменения на основе периодического мониторинга Департаментом экологии штата Вашингтон . В рамках мониторинга метки PIT были размещены на отдельных камнях, и их движение отслеживалось с течением времени. Было отмечено, что камни, которые сместились дальше всего, весили от 1 до 10 кг (от 2,2 до 22 фунтов) с промежуточной осью около 10–20 см (от 4 до 8 дюймов). Угловатые и округлые камни, по-видимому, вели себя одинаково в этой среде. Техническая помощь и финансирование были предоставлены Pacific County Conservation District . Потерянный пляж быстро вернулся. [12] [13] [14]
Будучи председателем Pacific County Drainage District #1 и при поддержке Wash Away No More и Pacific Conservation District, местный фермер, выращивающий клюкву, Дэвид Коттрелл руководил проектом на всех этапах от концепции, строительства и адаптивного управления в период с 2016 по 2023 год. Дэвид провел значительную практическую работу совместно с местным сообществом, чтобы гарантировать поддержание уровня булыжника, и провел новаторские эксперименты по тому, как и где размещать объем булыжника и использовать местный плавник для улучшения защиты побережья. Эта работа привлекла внимание ученых, занимающихся прибрежной инженерией, в США и за рубежом, и Дэвид стал соавтором нескольких статей по теме динамических откосов. [7] [15] [16] [17]