Что касается гражданского строительства береговой линии, мягкая инженерия — это практика управления береговой линией, которая использует устойчивые экологические принципы для восстановления стабилизации береговой линии и защиты прибрежной среды обитания. Soft Shoreline Engineering (SSE) использует стратегическое размещение органических материалов, таких как растительность, камни, песок, мусор и другие конструкционные материалы, чтобы уменьшить эрозию, улучшить эстетику береговой линии, смягчить границу между сушей и водой и снизить затраты на экологическое восстановление . [1]
Чтобы отличить проектирование мягкой береговой линии от проектирования жесткой береговой линии, в проектировании жесткой береговой линии обычно используются стальные шпунтовые сваи или бетонные волноломы для предотвращения опасности и укрепления береговой линии. Как правило, Hard Shoreline Engineering используется в навигационных или промышленных целях. Напротив, проект «Мягкая береговая линия» делает упор на применении экологических принципов, а не на ущерб инженерной целостности береговой линии. [2] Противоположной альтернативой является хард-инжиниринг .
Проектирование жесткой береговой линии — это использование неорганических армирующих материалов, таких как бетон, сталь и пластик, для укрепления береговой линии, остановки эрозии и защиты городской застройки от наводнений. Однако по мере того, как развитие береговой линии прибрежных городов резко возросло, стали очевидными вредные экологические факторы. Проектирование жесткой береговой линии было разработано для обеспечения человеческого развития вдоль побережья с упором на повышение эффективности в коммерческом, судоходном и промышленном секторах экономики. В 2003 году численность мирового населения, живущего в пределах 120 миль (190 км) от океана, составляла 3 миллиарда человек и, как ожидается , удвоится к 2025 году. естественный перенос наносов за счет разрушения волн и прибрежных течений. Во многих прибрежных регионах началась значительная деградация берегов из-за антропогенного развития: река Детройт потеряла до 97% прибрежных водно-болотных угодий. [1] Сингапур также задокументировал исчезновение большей части своих мангровых лесов, прибрежных рифов и илистых регионов в период с 1920 по 1990 годы из-за освоения береговой линии. [3]
К концу 20-го века практика прибрежного строительства претерпела постепенный переход к учету природной среды при планировании. В отличие от жесткого проектирования, используемого с единственной целью улучшения судоходства, промышленного и коммерческого использования реки, мягкое проектирование использует многогранный подход, развивая береговые линии для получения множества преимуществ и учитывая среду обитания рыб и диких животных. [4] Инженерный корпус армии США, которому поручено строительство и обслуживание утвержденных на федеральном уровне проектов береговых строительных работ, играет важную роль в разработке принципов береговой инженерии, практикуемых в США. Отчасти из-за деградации береговой линии Соединенных Штатов, Корпус с тех пор обновил свои методы управления прибрежными районами, уделяя повышенное внимание компьютерному моделированию, поддержке проектов и восстановлению окружающей среды. [5] Однако мягкое и жесткое проектирование не являются взаимоисключающими; сочетание этих двух методов управления можно использовать для проектирования береговых линий, особенно для водоемов с сильным течением. [2]
Самая основная и фундаментальная форма проектирования мягкой береговой линии — это добавление местной растительности к деградированным или поврежденным участкам береговой линии для укрепления структурной целостности почвы. Глубокие корни растительности связывают почву вместе, укрепляя структурную целостность почвы и предотвращая ее растрескивание и рассыпание в водоем. Дополнительный слой растительности также защищает насыпи от агрессивных сил, таких как дождь и ветер. [7]
Рулонные средства для борьбы с эрозией представляют собой одеяла или сетки, созданные как из натуральных, так и из синтетических материалов, используемые для защиты поверхности земли от эрозионных сил и содействия росту растительности. RECP часто используются в местах, наиболее подверженных эрозии, таких как крутые склоны, каналы и районы, где естественная растительность скудна. Эти продукты способствуют росту растительности, защищая почву от капель дождя, удерживая семена на месте и поддерживая параметры влажности и температуры, соответствующие росту растений. Типичный состав РЭЧП включает семена, удобрения, разлагаемые колья и связующий материал. Хотя конструкция варьируется в зависимости от производителя, большинство RECP биоразлагаемы или фоторазлагаемы и разлагаются через определенное время. [8]
Бревна из кокосового волокна для борьбы с эрозией представляют собой изделия из натурального волокна, предназначенные для стабилизации почвы путем поддержки подверженных эрозии участков, таких как берега рек, склоны, холмы и ручьи. Койра — это кокосовое волокно, извлеченное из внешней скорлупы кокоса и используемое в таких изделиях, как веревки, циновки и сети. Как и RECP, бревна из кокосового волокна являются натуральными и биоразлагаемыми, поскольку состоят в основном из плотно упакованных волокон кокосового волокна, скрепленных трубчатой сеткой из кокосового волокна. Волокно кокосового волокна прочное и водостойкое, что делает его надежным барьером против волн и речных течений. Несколько секций кокосового бревна можно соединить шпагатом, чтобы обеспечить контроль эрозии и предотвратить эрозию уязвимых участков. [9] Бревна кокосового волокна также можно озеленить и использовать для создания корневой системы местных растений по краям водно-болотных угодий.
Живые колья и фашины — это особые виды деревьев или кустарников, которые хорошо растут во влажных почвенных условиях и могут быть стратегически использованы для стабилизации берегов ручьев и береговой линии. Живые колья — это черенки лиственных пород с удаленными ветвями, которые при посадке во влажную почву из стеблей срезанных ветвей вырастут новые растения. Их можно использовать отдельно, имплантировать в пилотные отверстия в почве диаметром 2 дюйма (5 см) или использовать в качестве устройства для закрепления других биоинженерных материалов, таких как рулонные продукты для борьбы с эрозией и бревна из кокосового волокна. Фашины — это похожие живые ветки, связанные вместе и уложенные горизонтально по контурам берегов ручьев, чтобы препятствовать или предотвратить поток воды и ограничить эрозию. [10]
Матрасы из кисточек, также известные как коврики из живых кисточек или маты из кисточек, представляют собой метод, используемый для создания немедленного защитного покрытия берега ручья. Матрасы из кустарников представляют собой плотную совокупность живых кольев, фашин и обрезков ветвей, удерживаемых дополнительными кольями для защиты насыпи. Матрас с кисточками предназначен для того, чтобы со временем укорениться и улучшить условия для заселения местными растениями. Помимо помощи в восстановлении прибрежной среды обитания, этот продукт перехватывает осадки, стекающие вниз по течению, и обеспечивает ряд преимуществ для рыб и водных видов, обеспечивая физическую защиту от хищников, регулируя температуру воды и затеняя поток.
Живые стены кроватки представляют собой конструкции, напоминающие деревянную бревенчатую хижину, построенную на берегу ручья и наполненную природными материалами, такими как почва, спящие обрезки древесины и камень. Живая стена кроватки способна укрепить берега ручьев благодаря сочетанию прочной бревенчатой конструкции и корневой массы, которая прорастает из черенков и закрепляется глубоко в берегу, защищая его от эрозии. Несмотря на то, что стены для кроваток довольно трудоемки, они могут прослужить десятилетиями и обеспечить отличную водную среду обитания под поверхностью водоема. Перегородки способны предотвратить появление разделенного русла в ручье, но их не следует использовать в ручьях с выемкой вниз, так как при этом будет нарушено основание конструкции. [11]
Инкапсулированные грунтовые подъемники — это метод, который «инкапсулирует» почву в биоразлагаемое покрытие и организует ее на склоне таким образом, чтобы создать желаемый уклон берега ручья. Слои почвы или подъемники используются для стабилизации берегов береговой линии с умеренным и высоким уровнем энергии. После постройки лифты засаживают семенами местных цветов, кустарников и трав. Помимо уменьшения эрозии грязи в водоеме, подъемы почвы защищают качество воды и прилегающую прибрежную среду обитания. [12]
Каменная наброска с растительным покровом — это метод обустройства мягкой береговой линии, который является альтернативой обычной каменной наброске для защиты от эрозии. Обычная каменная наброска представляет собой разновидность каменной брони, щебня или бетона, используемую для укрепления береговых сооружений от сил эрозии. Каменная наброска с растительностью является более экономически эффективной формой защиты береговой линии, которая улучшает среду обитания рыб и диких животных, а также смягчает внешний вид и улучшает эстетику насыпи. Каменная наброска включала в себя местную растительность и камни, образуя живые обрезки на берегу. Этот метод улучшает естественную среду обитания водных видов, а также укрепляет берега и перенаправляет потоки воды. [13]
Геомешки или мешки/трубки для борьбы с эрозией действуют как фильтры для удаления отложений, защищая от эрозии береговой линии, улавливая частицы ила и песка и не позволяя им покинуть прибрежную зону. Мешки сконструированы таким образом, чтобы позволить естественному потоку воды беспрепятственно фильтроваться внутрь и наружу, ограничивая нарушение береговой линии. Эти геосумки или трубы созданы так, чтобы выглядеть естественно в прибрежной среде, в отличие от бетонных альтернатив, и рассчитаны на эксплуатацию на открытом воздухе. Материал геомешка обычно состоит из геотекстильной ткани и может быть разработан в соответствии с различными спецификациями. [14]
Чтобы внедрить принципы мягкой инженерии на практике, береговые линии должны быть переработаны для достижения нескольких целей. Например, проектирование мягкой береговой линии позволяет снизить затраты, стабилизировать берега, повысить эстетическую ценность, защитить прибрежную среду обитания, расширить общественный доступ и поддержать разнообразие дикой природы. [2] Для достижения множества целей по развитию и проектированию набережной необходимо сформировать междисциплинарную команду для интеграции экологических, социальных и экономических принципов.
Первым шагом во внедрении программной инженерии является проведение предварительной оценки объекта и определение того, применима ли и практична ли программная инженерия. Типичная оценка включает в себя определение размера территории проекта, оценку существующих видов использования, документирование удобств и характеристик, таких как среда обитания, виды, общественный доступ, развитие, а также рассмотрение воздействия будущего желаемого использования. [2] Если команда решает, что сайт пригоден для реализации программной инженерии, разрабатывается сложный процесс для достижения заранее определенных целей разработки и выполнения поставленных задач. Затем необходимо создать стандарты и цели для измерения развития и прогресса проекта. Междисциплинарное партнерство должно быть установлено на ранней стадии процесса, чтобы обеспечить учет экологических, социальных и экономических ценностей, а также целевых целей, реализуемых для измерения прогресса. Приоритеты и альтернативы устанавливаются, и команда работает вместе, чтобы выбрать лучшие методы управления для достижения максимальной эффективности. После того, как лучшие методы управления были определены и внедрены, успех проекта зависит от достижения целей и эффективных усилий по сохранению и сохранению. [2]
В 1998 году президент Соединенных Штатов создал Инициативу «Американское наследие реки» с целью восстановления и оживления рек и набережных посредством использования недавно внедренных методов мягкой инженерии. [4] В отчете Шнайдера сообщается, что 47,2% реки Детройт в США и Канаде были укреплены бетоном или сталью в соответствии с традиционными методами жесткого инженерного управления. В 1999 году на американо-канадской конференции SSE были разработаны лучшие методы управления использованием SSE, которые были внедрены среди 38 проектов SSE, реализованных в водоразделе реки Детройт и западного озера Эри. На эти проекты, направленные на улучшение прибрежной и водной среды обитания, восстановление естественной береговой линии и очистку ливневых вод, было потрачено в общей сложности 17,3 миллиона долларов. Исследование показало, что экономические выгоды от экологического восстановления огромны и предоставляют убедительные доказательства для дальнейших исследований и инвестиций в процессы восстановления береговой линии. Исследователи также обнаружили, что SSE не только улучшил естественную среду обитания, но и с социальной точки зрения эти усилия помогли воссоединить людей с природой, воспитав у людей чувство привязанности к успеху и здоровью этих прибрежных зон. [1]
Начиная с основания британской колонии в 1819 году, береговая линия Миссисипи претерпела обширную историю упадка из-за изменений и мелиорации земель. Хилтон и Мэннинг обнаружили, что в период с 1922 по 1993 год площадь мангровых зарослей, коралловых рифов и приливно-отливных отмелей резко сократилась, а фактический процент естественной береговой линии упал с 96 до 40%. [3] Чтобы бороться с этими пагубными антропогенными воздействиями , правительство Миссисипи в 2008 году разработало Генеральный план, который включал модификацию береговой линии в соответствии с экологическими принципами мягкой инженерии. Исследование успеха экологической инженерии в Сингапуре показало, что наиболее эффективным способом внедрения экологических принципов в проектирование и сохранение береговой линии является реализация нисходящего подхода, который координирует и обучает множество агентств, участвующих в управлении прибрежными зонами. Утрата естественной береговой линии Миссисипи является лишь одним из примеров неизбежного ущерба интенсивному человеческому развитию, а методы мягкой инженерии обеспечивают эффективный способ сбалансировать сохранение и восстановление береговой линии с городским развитием, которое обязательно продолжится. [3]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )