Ochrona hydrotechnicznych budowli ziemnych przed bobrami i innymi zwierzętami ryjącymi

Bobry zazwyczaj żyją wzdłuż strumieni i rzek i budują żeremia blisko brzegów, zarówno poniżej, jak i powyżej poziomu wody. Wychowują w nich młode (trzy, cztery rocznie), przebywające w suchej części gniazda. Bobry mają silne zęby gryzące, którymi mogą ścinać drzewa średniej wielkości. Ta cecha pozwala im budować tamy na rzekach i regulować poziom wody, aby zapewnić sobie dostęp do żeremi i trzymać intruzów z daleka.

Ze względu na coraz większą bliskość bobrów i innych zwierząt ryjących do siedlisk ludzkich i powiązanej infrastruktury konieczna jest dostosowana ochrona zwierząt ryjących. Powinno to zapobiec uszkodzeniom nasypów przez te zwierzęta lub podkopywaniu dróg i infrastruktury. W tym celu na nasypie umieszcza się odpowiednią siatkę, mocuje i lekko przykrywa.

W artykule podsumowano i zinterpretowano trzy raporty dotyczące ochrony zapór ziemnych przed bobrami i innymi zwierzętami ryjącymi, autorstwa Mattiasa Denka [1]¹, Mattiasa Sorga [2]² i Maximiliana Kramera [3]³. Ponadto omówiono instalację siatki zabezpieczającej zgodnie z wytycznymi brandenburskimi [4⁴, 5⁵]. Celem jest wyciągnięcie wniosków, które mogą być wykorzystane w praktyce jako zalecenia dotyczące planowania środków ochrony wałów przeciwpowodziowych przy użyciu siatki stalowej przed zwierzętami ryjącymi.

Test odporności na przegryzienie

Raport Mattiasa Denka (por. [1]¹) dokumentuje wyniki testów wytrzymałości różnych siatek i krat z drutu stalowego. Celem było sprawdzenie przydatności tych materiałów pod względem odporności na ścinanie podczas przegryzienia jako ochrony przed zwierzętami ryjącymi, takimi jak bobry, nutrie i piżmaki.

Do przeprowadzenia testów wytrzymałościowych wykorzystano pneumatycznie obsługiwany aparat ścinający, który został opracowany i skonstruowany w celu symulacji ugryzienia zwierzęcia ryjącego (ryc. 1). Aparat testowy umożliwia obciążenie różnych siatek siłami od 62 do 274 kg. Przetestowano sześć różnych próbek siatek i krat, w tym siatki serii TECCO firmy Geobrugg AG o różnych otworach oczek i średnicach drutu, a także siatkę heksagonalną pokrytą PVC. Szczegółowy opis testowanych próbek i ich specyfikacje techniczne są dostępne w raporcie.

Testy wytrzymałościowe przeprowadzono w dwóch seriach. W pierwszej serii wzory testowano do maksymalnej siły gryzienia bobra, a nawet powyżej niej. Siły zwiększano krok po kroku o 50 kg. W drugiej serii próbki obciążano maksymalną siłą gryzienia bobra i badano, czy i w jakim stopniu powierzchnia drutu i powłoka zostały uszkodzone przez ugryzienie.

Wyniki testów wytrzymałościowych wykazały, że wszystkie testowane siatki i kratki wytrzymują siłę gryzienia bobra. Stwierdzono, że siatki serii TECCO wytrzymują nawet dwukrotnie większe obciążenie. Uszkodzenia powierzchni drutu i powłoki były minimalne w większości siatek, odnotowano drobne nacięcia i zarysowania. Siatka heksagonalna powlekana PVC wykazała całkowite oddzielenie powłoki PVC.

W raporcie podkreślono, że wszystkie testowane materiały są zasadniczo odpowiednie do ochrony przed zwierzętami ryjącymi, ale występują różnice pod względem wytrzymałości i uszkodzeń powierzchni. Zauważono, że testowane siatki i kratki wytrzymały testy wytrzymałości na siłę gryzienia bobrów. Siatki TECCO okazały się szczególnie odporne. Minimalne uszkodzenia powierzchni były akceptowalne w większości przypadków.

Korozja w glebie

Raport Instytutu Inżynierii Systemów Materiałowych Thurgau na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Konstancji (Institut für Werkstoffsystemtechnik Thurgau an der Hochschule Konstanz – WITG; por. [2]²) dotyczy badań nad korozją w glebie i zachowaniem stali ocynkowanej i nierdzewnej. Celem badań jest porównanie różnych materiałów i przedstawienie zaleceń dotyczących ich stosowania w inżynierii wodnej i budowie zapór.

Na wstępie wskazano na znaczenie właściwości fizycznych i chemicznych gleb dla korozji metali i stopów. Czynniki, takie jak zawartość tlenu, zasolenie, pH, temperatura i wpływy mikrobiologiczne, odgrywają decydującą rolę w reakcji korozji w glebach. Struktura gleby, w tym różne warstwy, może również prowadzić do powstawania elementów korozyjnych. Przedstawiono normy i przepisy, które klasyfikują i badają prawdopodobieństwo korozji składników w glebach. Obejmują one takie kryteria, jak rodzaj gleby, jej wilgotność, pH i inne czynniki, które mogą wpływać na korozję.

W pozostałej część raportu omówiono zastosowanie stali nierdzewnej w glebie. Stale nierdzewne są pasywne, ale nadal mogą być podatne na zjawiska korozyjne, takie jak korozja wżerowa, korozja szczelinowa i korozja naprężeniowa, w zależności od warunków. Stal nierdzewna z materiału 1.4301 wykazuje ograniczoną odporność w glebie, podczas gdy stal nierdzewna dupleksowa 1.4462 charakteryzuje się doskonałą odpornością. Ponadto oceniono również zastosowanie w glebie ocynkowanej stali o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Korozja cynku jest w dużym stopniu zależna od rodzaju gleby, pH, zasolenia, wilgoci i napowietrzenia. Dobrze napowietrzone, jednorodne i słabo zasolone gleby zwykle prowadzą do rozległej korozji, podczas gdy wyższa zawartość chlorków i siarczanów może wywoływać korozję lokalną. Tworzenie się warstwy powierzchniowej i obecność wilgoci również wpływają na erozję wywołaną korozją. W przypadku powłok PVC i PoliMac® istnieje niewiele informacji na temat ich zastosowania w glebie, wiadomo jednak, że oba systemy są odporne na szeroki zakres substancji i środowisk. Zastosowanie PVC może być ograniczone przez warunki atmosferyczne, wysokie temperatury i promieniowanie UV, ale nie jest to czynnik wpływający na glebę. PoliMac® ma więcej zalet pod względem odporności chemicznej i odporności na ścieranie w porównaniu z PVC, zgodnie z informacjami producenta. Dodatkowa powłoka z ocynkowanych drutów może zatem wydłużyć żywotność w środowiskach korozyjnych, lecz uszkodzenie systemu powłokowego może wywoływać korozję wewnątrz osłony i jej rozwarstwienie.

W raporcie kompleksowo przedstawiono problematykę korozji w glebie i zachowania stali ocynkowanej i nierdzewnej. Wymieniono ważne czynniki i normy oceny prawdopodobieństwa wystąpienia korozji oraz zalecenia dotyczące stosowania materiałów. Wyniki badań mogą być przydatne w inżynierii wodnej i budowie wałów przeciwpowodziowych w celu doboru odpowiednich materiałów i zminimalizowania potencjalnych problemów z korozją. Jednak ogólnie rzecz biorąc, gleby mają bardzo złożony mechanizm korozji, a ocena prawdopodobieństwa jej wystąpienia jest zadaniem wymagającym stosunkowo dużego wysiłku.

W innym raporcie WITG poddano analizie powłokę z tworzywa sztucznego PoliMac®. Powłoka ta wykazuje uszkodzenia widoczne gołym okiem w postaci pęknięć na powierzchni w poszczególnych miejscach, szczególnie tam, gdzie drut stalowy został poważnie odkształcony w wyniku użytkowania i obróbki (ryc. 2) [6⁸].

Wymagany rozmiar oczek siatki

Artykuł Siatki z drutu stalowego do ochrony przed zwierzętami ryjącymi – wstępne badanie wymaganego rozmiaru oczek (por. [3]³) dotyczy stosowania siatki z drutu stalowego jako środka ochrony przed uszkodzeniami powodowanymi przez zwierzęta ryjące na wałach przeciwpowodziowych, groblach i kanałach irygacyjnych. W szczególności bobry, nutrie i piżmaki są uważane za zwierzęta szkodzące. Celem badania jest określenie wymaganego rozmiaru oczek siatki drucianej w celu zapewnienia zrównoważonej i ekonomicznej ochrony bez szkody dla chronionych gatunków. Badanie opiera się na pomiarach czaszek różnych gatunków zwierząt, przy czym rozmiar czaszki stanowi kryterium rozmiaru oczek siatki (ryc. 3). Stwierdzono, że siatka TECCO o rozmiarze oczek 45 mm i średnicy drutu 2 mm nadaje się do ochrony zarówno przed bobrami, jak i nutriami. W pewnych warunkach można również stosować siatkę DELTAX o rozmiarze oczek 80 mm, wcześniej jednak upewniwszy się, że nie należy spodziewać się osiedlenia w tym rejonie innych zwierząt ryjących. W przypadku piżmaków nie można było ustalić dokładnego rozmiaru oczek, ponieważ rozmiary ich czaszek wykazują duże zróżnicowanie. Niemniej jednak siatka TECCO o rozmiarze oczek 45 mm może pomóc utrudnić kopanie i częściowo uniemożliwić zwierzętom wejście do korpusu zapory lub wałów.

Na koniec należy zauważyć, że inne zwierzęta ryjące, takie jak dziki lub króliki, zazwyczaj nie powodują szkód po stronie wodnej lub wału, ale mogą być problematyczne, gdy tama przelewa się lub gdy wzrasta ciśnienie wody. Zaleca się również zainstalowanie siatki po stronie powietrznej zapory lub wału, aby zapobiec ich aktywności. Badanie wykazało, że stosowanie siatki z drutu stalowego może być skutecznym środkiem ochronnym przed szkodami wyrządzanymi przez gryzonie. Wybór odpowiedniego rozmiaru oczek zależy od gatunku zwierzęcia i konkretnych warunków na miejscu. Zaleca się stosowanie siatki o wysokiej wytrzymałości, takiej jak TECCO o rozmiarze oczek 45 mm, aby zapewnić wystarczającą ochronę przed różnymi gatunkami zwierząt.

Przeznaczenie i instalacja systemu zabezpieczającego

Na rycinie 4 przedstawiono schematyczny przekrój rzeki ograniczonej wałami przeciwpowodziowymi. Po lewej stronie znajduje się niezabezpieczony korpus wału, który został spenetrowany przez zwierzęta ryjące w wodzie w celu stworzenia legowisk. W przypadku powodzi (jasnoniebieski) istnieje ryzyko erozji powierzchniowej w konstrukcjach, a także ryzyko erozji wewnętrznej ze względu na mniejszą szerokość bezwzględną wału przeciwpowodziowego. Chcąc temu zapobiec, na prawym wale rozłożona jest siatka, aby chronić przed działalnością zwierząt ryjących. Zasadniczo istnieją dwa różne sposoby instalowania siatki w korpusie wału / zapory: jako wzmocnienie powierzchniowe (czarna linia przerywana) lub jako bariera pionowa (szara linia przerywana). Podczas gdy wzmocnienie powierzchniowe zapobiega wszelkim działaniom ryjącym i może być wykonane po stronie powietrznej w celu ochrony przed aktywnością zwierząt ryjących na lądzie, bariera pionowa pozwala na pewną nieszkodliwą aktywność zwierząt ryjących.

Instalację bariery pionowej można przeprowadzić z użyciem bezwykopowego wbijania pali. Bariera powierzchniowa jest układana na wierzchniej warstwie gleby bez roślinności. Bariera może być połączona z matą antyerozyjną, aby wspomóc porost szaty roślinnej i stabilizować roślinność, to samo dotyczy strony powietrznej, która jest w ten sposób lepiej chroniona w przypadku przelania wody przez wał. Siatki są dostarczane w rolkach, również jako łączona wersja maty zabezpieczającej przed erozją i siatki (TECCO GREEN). Ułatwia to instalację, a elastyczność siatki sprawia, że łatwo dostosowuje się ona do nierówności terenu. W każdym przypadku gwarantowana jest bezproblemowa przejezdność podczas koszenia lub podobnych prac.

Jak pokazano na rycinie 5, LfU Brandenburg przewiduje standardową instalację w remontowanych zaporach, a także w nowych konstrukcjach. Siatka jest umieszczana w wierzchniej warstwie gleby, na głębokości ok. 10 cm pod powierzchnią. Należy upewnić się, że nie jest ona instalowana w tym samym rowie, w którym jest kotwiona geowłóknina. Rów kotwiący siatki nie może perforować spoistej warstwy powierzchniowej. Ponadto w przypadku spoistych warstw powierzchniowych rów kotwiący musi zostać zasypany i zagęszczony klasyfikowanym mineralnym materiałem uszczelniającym.

Wnioski

Można stwierdzić, że wszystkie siatki Geobrugg typu TECCO® lub DELTAX® wytrzymują siłę ugryzienia wszystkich gatunków gryzoni i tym samym zapewniają wystarczającą ochronę mechaniczną. W odniesieniu do korozji w glebie wymagane jest indywidualne rozważenie danego obszaru. W każdym przypadku siatka ze stali nierdzewnej 1.4462 zapewnia trwałą i zrównoważoną ochronę. W niektórych przypadkach wystarczająca jest siatka wykonana z niestopowego drutu stalowego o wysokiej wytrzymałości z podwójną powłoką cynkową, decydującymi czynnikami są tutaj właściwości gleby, takie jak wartość pH, rozwarstwienie gleby, napowietrzenie i zasolenie. Konkurencyjne produkty z dodatkową powłoką z tworzywa sztucznego mogą zapewniać większą ochronę, ale mogą one łatwo ulec uszkodzeniu pod wpływem czynników mechanicznych, takich jak ugryzienie, i skutkować korozją wewnętrzną. Stowarzyszenie CIRIA w swoich zaleceniach dotyczących najlepszych praktyk gwoździowania wskazuje również, że należy spodziewać się uszkodzeń w przypadku dodatkowej osłony z tworzywa sztucznego, szczególnie w punktach zginania, i należy to wziąć pod uwagę w odniesieniu do trwałości. Ponadto wpływ produktów degradacji plastiku na zwierzęta, środowisko i wody gruntowe nie został wystarczająco zbadany. Dla porównania, cynk staje się zanieczyszczeniem gleby dopiero przy bardzo wysokich stężeniach, poniżej których jest jednym z najważniejszych pierwiastków śladowych dla organizmów wiążących cynk w glebie.

Wymagany rozmiar oczek zależy od zwierząt występujących na danym obszarze. Jeśli wymagana jest tylko ochrona przed bobrami, siatka G80 jest zalecana jako najbardziej ekonomiczne rozwiązanie, chroni ona również przed najczęstszymi zwierzętami ryjącymi po stronie powietrznej. Jeśli dokładna populacja gatunków zwierząt jest nieznana lub prawdopodobna jest przyszła kolonizacja przez kolejne zwierzęta ryjące i należy zachować ostrożność, siatka G45 jest zalecana jako uniwersalne rozwiązanie.

Podsumowując, wysoko wytrzymała stalowa siatka druciana TECCO G45/2 ze stali nierdzewnej jest najbezpieczniejszym rozwiązaniem. Wytrzymuje siłę gryzienia wszystkich gatunków gryzoni, jest odporna na każde warunki glebowe, a mały rozmiar oczek chroni przed zdecydowaną większością zwierząt ryjących (ryc. 6). Jeśli występowanie ogranicza się do większych zwierząt ryjących, takich jak bobry (strona wodna) lub dziki i borsuki (na powietrzu), zaleca się siatkę DELTAX G80/2 ze stali nierdzewnej. Jeżeli pozwalają na to warunki glebowe, można zastosować siatkę z powłoką
GEOBRUGG SUPERCOATING (podwójna powłoka cynkowa, 95% Zn i 5% Al).

Literatura

1. Denk M.: Projekt Wühltier und Biberschutz Widerstandstests auf Durchbeissen von ausgewählten Geflechten und Gittern. Company200, 2022. ↩︎
2. Sorg M.: Korrosion in Erdböden, Verhalten von verzinktem und nichtrostenden Stahl. WITG, 2022. ↩︎
3. Kramer M.: Drahtgeflechte zum Schutz vor Wühltieren – Vorstudie zur erforderlichen Maschenweite. „GeoResources Zeitschrift” 2023, H. 2, S. 17–19. ↩︎
4. Landesamt für Umwelt LfU Brandenburg: Brandenburgische Richtlinie für die Anwendung Geosynthetischer Tondichtungsbahnen im Deichbau, 2016. ↩︎
5. Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau DVWK: DVWK-Merkblatt 247/1997 Bisam, Biber, Nutria: Erkennungsmerkmale und Lebensweisen, Gestaltung und Sicherung gefährdeter Ufer, Deiche und Dämme, 1997. ↩︎
6. Denk M.: Projekt Wühltier und Biberschutz Widerstandstests auf Durchbeissen von ausgewählten Geflechten und Gittern. Company200, 2022. ↩︎
7. Sorg M.: Korrosion in Erdböden, Verhalten von verzinktem und nichtrostenden Stahl. WITG, 2022. ↩︎
8. Hörtnagl A.: Analysis of plastic coating for protective systems named PoliMac®. WITG, 2019. ↩︎
9. Kramer M.: Drahtgeflechte zum Schutz vor Wühltieren – Vorstudie zur erforderlichen Maschenweite. „GeoResources Zeitschrift” 2023, H. 2, S. 17–19. ↩︎

www.geobrugg.com/pl