Водная эрозия - разрушающее природное явление, следствием которого является разрушение береговой линии реки или водоёма. У водной эрозии есть три основных причины:
- высокая скорость течения у берега;
- резкие повороты русла с турбулентным течением;
- мягкие, рыхлые грунты.
В явлении водной эрозии, как утверждает http://kiev-bereg.com/ukreplenie-berega, основную роль играет сила течения. Чем с большей силой масса воды набегает на берег, тем быстрее она размывает грунт. Сила же, в свою очередь, зависит от массы и скорости движения. Чем больше скорость течения - тем больше сила, которая обрушивается на берег, и тем больше вероятность отрыва и переноса водой отдельных частиц грунта. Это приводит к повышению интенсивности вымывания.
Для противостояния высокой скорости течения применяется строительство подпорных стен на участках берега, подверженных эрозии. Поскольку сила взаимодействия воды с грунтом зависит также и от угла прикладывания усилия инерции потока, проблема усугубляется в местах резкого поворота течения. Оба названные выше фактора проявляются повсеместно в горных реках и ручьях.
Проблема размывания берега из-за несвязности почвы более характерна для равнинных рек. Например, в районах песчаного намыва территории к югу от Киева течение Днепра может сдвигать береговую линию до 2 метров в год. Причина в том, что песок, который использовался для намыва, не держится грудками как глина или супесь, и для начала процесса размывания песку необходимо очень небольшое усилие, прикладываемое течением. То усилие, которое легко выдерживают природные берега Днепра, для песчаных берегов намытых островов оказывается слишком большим.
Для борьбы с явлением водной эрозии применяются различные берегоукрепительные конструкции. Основное их назначение - оградить воду и грунт на берегу от контакта друг с другом. Между ними устанавливается стенка из материала, который легко переносит давление от движения воды. Также берегоукрепления призваны оградить почву от осыпания под действием гравитации, поэтому они должны обладать достаточной прочностью для того, чтобы выдерживать давление грунта в месте локального перепада высот между водой и берегом.
Укрепление берега может быть выполнено с помощью бетона, дубового бруса, габионов, пластмассы (ПВХ). Наиболее надёжным, «промышленным» вариантом является подпорная стенка из железобетона. При этом по способу монтажа она может быть монолитной, из сборных элементов со связующим (кладка с цементом) или без связующего.
Бетон очень хорошо переносит химически агрессивную среду, поэтому часто используется в канализационных коллекторах. Для агрессивных вод в состав цемента добавляются специальные присадки, которые предохраняют его от физической, химической и электрохимической коррозии. Такие требования предъявляются, например, к бетонным сооружениям, возводимым в непосредственном контакте с морской водой, перенасыщенной солями металлов.
Материал для укрепления берега должен также иметь высокую марку морозостойкости. Она измеряется в количестве допустимых циклов замораживания и размораживания материала. Так, например, марка F50 означает, что такой бетон можно повергать заморозке 50 раз, после чего он теряет свои прочностные свойства.
Увы, для климата Украины зимой характерны температуры, близкие к нулю, поэтому за год может происходить несколько циклов заморозки, что значительно быстрее изнашивает материал. Для увеличения его долговечности при замешивании бетона используются морозостойкие добавки, которые увеличивают его гидрофобность (ограничивают способность впитывать воду).
Влага, впитываемая порами бетона, является основной причиной потери его прочности. При замораживании она превращается в кристаллы льда и разрывает связи между молекулами, разрушает материал изнутри. Как следствие, бетон начинает легко крошиться даже от незначительных нагрузок.