Ebene 1. Bergrücken und Gipfel

Ebene 1. Bergrücken und Gipfel

Auf den Gipfeln und Wasserscheidekämmen wird Folgendes festgestellt:

Richtung des Wasserflusses;

Niederschlagsverteilung an Hängen;

den Einfluss des Windes auf den Transport von Regen und Schnee;

Gebiete mit Bodenerosion;

Eiskrustenbildungszonen;

erste Linien der Abflusskonzentration;

potenzielle Stellen für den Beginn von Erosion.

Große Wasserspeicheranlagen können hier nicht errichtet werden. Die Hauptmerkmale sind:

Wiederherstellung niedrig wachsender, widerstandsfähiger Vegetation;

Strauchstreifen;

Steinkämme entlang der Höhenlinie;

oberflächennahe Infiltrationszellen;

raue Oberflächen;

Windschutzpflanzungen;

Schutz exponierter Bereiche.

Die obere Ebene dient dazu, die ersten Millimeter Niederschlag zurückzuhalten und zu verhindern, dass das Wasser sofort in einen schnellen, konzentrierten Strom übergeht.

Ebene 2. Obere Hänge

An den oberen Hängen entsteht das erste Verteilungsnetz:

Konturgräben;

flache Terrassen;

Steinmonde;

Waldgürtel;

Infiltrationsgräben;

kleine Unterschiede;

Mikroreservoirs;

Bodensanierungsgebiete.

Jedes Element muss über einen kontrollierten Überlauf verfügen. Gräben ohne Überlauf sind gefährlich: Bei einem Überlaufen können sie bersten und einen neuen Erosionskanal bilden.

Das Wasser wird daher nicht in einen langen Graben geleitet, sondern in ein System kurzer, unabhängiger Abschnitte.

Schwierigkeitsgrad 3. Mittlere Steigungen

Die mittleren Hänge nehmen den bereits gesammelten Zufluss auf, daher werden hier folgende Berechnungen durchgeführt:

Auffanggebiet oberhalb des Bauwerks;

Regenintensität;

Oberflächenabflussbeiwert;

Konzentrationszeit;

Durchflussrate;

Sedimentvolumen;

Erdrutschgefahr;

Bodenstabilität nach Wassersättigung.

Folgendes befindet sich hier:

kaskadenförmige Terrassen;

Waldwasserrückhaltegürtel;

Gestein-Erde-Schwellenwerte;

Trockene temporäre Lagerbecken;

Umgehungskanäle;

Bereiche mit gerichteter Begrünung;

Anpflanzungen zur Verhinderung von Erdrutschen.

Je tiefer das Bauwerk liegt, desto größer ist sein geschätztes Wassereinzugsgebiet und desto aufwändiger müssen der Notüberlauf und der Erosionsschutz sein.

Stufe 4. Untere Hänge und Vorgebirge

Am Fuße des Berges beginnt sich der Bach in große Kanäle zu sammeln.

Hier werden erstellt:

Hochwasserrückhaltebecken;

Infiltrationsfelder;

Kaskaden kleiner Dämme;

Schlammstrom-Auffanggitter;

Sedimentrückhaltebecken;

verbreiterte Abschnitte des Kanals;

Umleitungskanäle für Überschwemmungen;

Schutzgebiete, in denen Wasser ins Tal fließt.

Der Hauptfehler besteht darin, den gesamten Wasserfluss durch einen einzigen schmalen Kanal zu leiten. Bei einem außergewöhnlichen Starkregen wird ein solcher Kanal zu einem Flutbeschleuniger.

Daher sieht das Projekt Folgendes vor:

Hauptkanal;

Reservekanal;

temporäres Überschwemmungsgebiet;

Notüberlauf;

sichere Überschwemmungszonen.

Stufe 5. Täler und Überschwemmungsgebiete

Das Tal muss Wasser aufnehmen, das oberhalb nicht sicher zurückgehalten werden kann.

Es bildet sich:

wiederhergestellte Auen;

saisonale Feuchtgebiete;

landwirtschaftliche Lagerflächen;

Waldauenkorridore;

Reserve-Stauseen;

Grundwasseranreicherungskanäle;

Schlammablagerungszonen;

sichere Hochwasserwege.

Die Aue gilt nicht als „unbebautes Land für die Bebauung“. Sie ist Teil des hydraulischen Systems des Beckens.

Stufe 6. Tiefland und Küste

Im Tiefland werden folgende Elemente kombiniert:

Hochwasserschutz;

Ansammlung von Süßwasser;

Wiederherstellung von Sümpfen;

Versalzungskontrolle;

Abflussreinigung;

Schutz besiedelter Gebiete;

Kontaktieren Sie AMCWSRI.

Hier wird das endgültige Wasservolumen berechnet, das gleichzeitig aus allen Gebirgs-Teilbecken stammen kann.

Daher, AMCWSRI beginnt nicht am Meer, sondern an einer Gebirgswasserscheide.Die

3. Grundlegende Berechnungskette

Für jedes Mikro-Einzugsgebiet wird ein digitales Modell erstellt:

Niederschlag → Interzeptionsverluste durch Vegetation → Infiltration → Oberflächenabfluss → Abflusskonzentration → Gerinnebewegung → temporäre Speicherung → Eintrag in die Niederungen

Minimaler Datensatz:

Poolbereich;

Höhe der oberen und unteren Punkte;

durchschnittliche und maximale Steigung;

Länge des Hauptstroms;

Poolform;

Bodentypen;

Bodenschichttiefe;

Wasserdurchlässigkeit;

Sättigungsgrad;

Vegetationsdecke;

Felsgebiet;

Straßen und Entwicklung;

bestehende Kanäle;

historische Überschwemmungen;

tägliche und stündliche Niederschlagsmengen;

Intensität kurzer Schauer;

Windrichtung und -geschwindigkeit.

Zur Beurteilung des Hochwassers wird nicht nur die Gesamtmenge des Niederschlags berücksichtigt, sondern auchKonzentrationszeit— die Zeitspanne, die das Wasser vom entferntesten Teil des Einzugsgebiets benötigt, um den Referenzpunkt zu erreichen. Dieser Parameter wird bei der Erstellung von Hochwasserabflussganglinien und der Berechnung des Spitzenabflusses verwendet.

4. Berechnung von außergewöhnlichen Niederschlägen

Das Projekt sollte nicht ausschließlich auf der Grundlage durchschnittlicher langfristiger Niederschlagsmengen berechnet werden.

Für jeden Pool werden mindestens fünf Szenarien erstellt:

In diesem Fall ist es notwendig, Regen unterschiedlicher Dauer zu simulieren:

15 Minuten;

30 Minuten;

1 Stunde;

3 Stunden;

6 Stunden;

12 Stunden;

24 Stunden;

mehrere aufeinanderfolgende Tage.

Ein kurzer, heftiger Regenguss kann lokal höhere Niederschlagsspitzen erzeugen als ein anhaltender, mäßiger Regen. Anhaltender Regen wiederum sättigt den Boden und verringert dessen Fähigkeit, zusätzliches Wasser aufzunehmen, erheblich.

Statistische Zusammenhänge zwischen Intensität, Dauer und Überschreitungswahrscheinlichkeit werden für die Vorhersage von Stürmen genutzt. In HEC-HMS kann beispielsweise ein Häufigkeitssturm aus Niederschlägen einer bestimmten Dauer und Wahrscheinlichkeit gebildet werden, einschließlich 24-stündigem Regen mit einer Wiederkehrperiode von 100 Jahren.

Die Bezeichnung „Jahrhundertregen“ bedeutet jedoch nicht, dass er exakt einmal pro Jahrhundert auftritt. Es handelt sich um eine statistische Wahrscheinlichkeit, und mehrere solcher Ereignisse können innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums auftreten.

5. Klimareservekoeffizient

Historische Daten können nicht mehr ohne Anpassung verwendet werden.

Das Projekt umfasstKlimareservekoeffizient, was gilt für:

Niederschlagsintensität;

Spitzenverbrauch;

Volumen der temporären Ansammlung;

Überlaufkapazität;

die Größe der Überschwemmungsebene;

Festigkeit von Bauwerken;

Höhenreserve.

Die Größe des Koeffizienten wird für eine bestimmte Region anhand folgender Kriterien bestimmt:

Klimamodelle;

beobachtete Veränderung extremer Niederschläge;

Lokalstatistik;

Datenunsicherheiten;

Lebensdauer des Objekts.

Je länger das Objekt in Betrieb sein muss, desto größer muss die Reserve sein.

Bei einer temporären biotechnischen Anlage kann die Reserve geringer ausfallen. Ein Damm, eine Brücke, eine Siedlung oder ein Hauptflutkanal erfordern eine deutlich konservativere Berechnung.

Die WMO betont die Notwendigkeit, sich verändernde Muster extremer Wetterereignisse zu berücksichtigen und regionale Klimainformationen im Risikomanagement anzuwenden.

6. Eine Reihe von Schauern und Bodensättigung

Besonders gefährlich ist nicht ein einzelner Regenguss, sondern die folgende Abfolge:

Der erste Regen befeuchtet den Boden;

Die zweite Schicht durchdringt die unteren Horizonte;

Der dritte Anteil wird fast vollständig in Oberflächenabfluss umgewandelt;

Der Hang verliert an Stabilität;

Steine, Holz und Erde fallen in den Bach;

Die Flussbetten sind blockiert;

Nach dem Zerfall des Eisstaus entsteht eine Stoßflutwelle.

Daher muss das digitale Modell den anfänglichen Bodenfeuchtegehalt berücksichtigen.

Die Berechnung wird für mindestens drei Zustände durchgeführt:

trockener Boden;

feuchter Boden;

vollständig gesättigter Boden.

Alle Schlüsselstrukturen werden anhand eines hochintensiven Szenarios getestet.

7. Windkraftabrechnung

Starke Winde beeinflussen Wassereinzugsgebiete auf vielfältige Weise.

Sedimenttransport

Wind verändert die tatsächliche Regenverteilung:

An den Luvhängen kann es zu stärkeren Niederschlägen kommen;

Lee-Zonen - kleiner;

In den Gebirgspässen bilden sich lokal begrenzte Starkregenbänder;

Ein Teil des Regens wird über die topografische Wasserscheide getragen.

Daher kann der berechnete Niederschlag nicht gleichmäßig über das gesamte Becken verteilt werden.

Schräg fallender Regen

Bei starkem Seitenwind setzt der Regen ein:

Hänge;

Terrassenmauern;

Straßenböschungen;

Gebäude;

offener Boden.

Dies erhöht das Risiko lokaler Hangrutschungen und kann dazu führen, dass Wasser an Orte gelenkt wird, die vom normalen vertikalen Niederschlagsmodell nicht berücksichtigt werden.

Baum fällt um

Sobald der Boden gesättigt ist, können starke Winde Bäume samt Wurzelwerk entwurzeln.

Folgen:

Bildung offener Bodenwunden;

Blockierung von Flussbetten;

Schäden an Terrassen;

Bildung von Baumstaus;

plötzliche Durchbruchswellen.

Daher sollten Waldkorridore eher als Mischbestände unterschiedlichen Alters, unterschiedlicher Höhe und unterschiedlicher Wurzelarchitektur gestaltet werden als als einheitlich hohe Anpflanzungen.

Winderosion

Auf trockenen Bergrücken und exponierten Hängen der Wind:

entfernt kleine Bodenpartikel;

zerstört Mulch;

legt die Wurzeln frei;

transportiert Sand;

schädigt Jungpflanzen;

beschleunigt die Verdunstung.

Daher muss die Wiederherstellung der Wasserversorgung mit einem Windschutzsystem kombiniert werden.

8. Kombiniertes Szenario: „Regen + Wind“

Das gefährlichste Modell beinhaltet gleichzeitig:

gesättigter Boden;

ungewöhnlicher Starkregen;

böiger Wind;

Baumfällung;

Blockierung des Kanals;

Erdrutsch;

Schlammstrom;

Unterbrechung der Straßen- und Kommunikationsverbindungen.

Für ein solches Szenario sind folgende Lösungen vorgesehen:

unabhängige Notüberläufe;

selbstreinigende Brückenfelder;

Verbreiterung der Flussbetten vor besiedelten Gebieten;

Holzsammelstellen;

Schlammstrombarrieren;

Ausweich-Evakuierungswege;

autonome Sensoren;

Doppelte Kommunikation.

9. Kaskadenwassersteuerung

Das Kernprinzip von DREVO:

Kein einzelnes Bauwerk sollte den gesamten Wasserfluss eines Wassereinzugsgebiets aufnehmen.

Das Wasser wird kaskadenartig verteilt.

Erste Kaskade - Gipfel

Interzeption, Rauheit, Vegetation.

Zweite Kaskade – obere Hänge

Infiltrationszellen und Kurzkontursysteme.

Die dritte Kaskade sind die mittleren Hänge.

Terrassen, Waldstreifen und temporäre Lagereinrichtungen.

Die vierte Kaskade – Schluchten und Bäche

Schwellenwerte, Kanalverbreiterung und Sedimentfallen.

Die fünfte Kaskade sind die Ausläufer der Berge.

Große Rückhaltebecken und Versickerungsflächen.

Die sechste Kaskade sind Überschwemmungsgebiete.

Sichere saisonale Überflutung und Wiederherstellung von Feuchtgebieten.

Die siebte Kaskade ist die Küste.

Abschließende Regulierung, Reinigung, Ansammlung und Schutz vor Versalzung.

10. Objekte mit doppeltem Verwendungszweck

Jedes Element muss sowohl im Normalbetrieb als auch in Extremsituationen funktionieren.

11. Straßen als Teil des Wassereinzugsgebietssystems

Bergstraßen verwandeln sich oft in künstliche Kanäle.

Sie können:

natürlichen Hangabfluss abfangen;

Konzentratwasser;

den Wasserlauf in eine Schlucht lenken;

Dämme wegspülen;

Erdrutsche auslösen;

Die darunterliegenden Siedlungen zerstören.

Daher wird jede Straße in das Einzugsgebietsmodell einbezogen.

Folgendes wird derzeit entworfen:

häufige Wasserabflussstellen;

Streufreisetzungen;

befestigte Gräben;

Brücken statt kleiner Rohre in gefährlichen Kanälen;

Notüberläufe durch tiefliegende Gebiete;

Schutz vor Verstopfung durch Holz und Steine.

Die FAO befasst sich insbesondere mit der Erosion von Straßenböschungen und Dämmen sowie mit der Notwendigkeit, Straßen in das Wassereinzugsgebietsmanagement und Maßnahmen zur Hangstabilisierung einzubeziehen.

12. DREVO Watershed Digital Twin

Für jedes Wassereinzugsgebiet wird ein digitaler Zwilling erstellt.

Es vereint:

digitales Höhenmodell;

Teilbecken;

Mikro-Einzugsgebiete;

Böden;

Vegetation;

Wasserdurchlässigkeit;

Quellen;

Flussbett;

Straßen;

Brücken;

Staudämme;

besiedelte Gebiete;

meteorologische Daten;

Sensordaten;

Satellitenbilder;

Wettervorhersage;

Szenarien mit ungewöhnlichen Niederschlägen.

Das Modell zeigt:

Wohin wird das Wasser fließen?

Wie lange dauert es, bis es das Tal erreicht?

wo die Höchstgeschwindigkeit erreicht wird;

welche Gebäude überfüllt sein werden;

wo ein Erdrutsch möglich ist;

welche Straßen gesperrt werden;

welche Tiefebenen überflutet werden;

wo ein dringendes Eingreifen erforderlich ist.

13. Lebendes Bergobservatorium

Das Beobachtungsnetzwerk für das Wassereinzugsgebiet umfasst:

automatische Regenmesser;

Wetterstationen in unterschiedlichen Höhenlagen;

Sensoren für Windrichtung und -geschwindigkeit;

Bodenfeuchtemessgeräte;

Piezometer;

Federpegelmesser;

Durchflussmesser für Bäche;

Kanalkammern;

Bodenbewegungssensoren;

Geophone;

Baumneigungssensoren;

Radarbeobachtung von Niederschlägen;

Satellitenüberwachung;

die DREVO AeroSense Drohne.

Ein hydrometrisches Netzwerk muss nicht nur die Datenerfassung, sondern auch die Qualitätskontrolle, die Übermittlung, die Speicherung und die Nutzung der Daten für Warn- und Managementzwecke gewährleisten. Die WMO betrachtet diese Elemente als Grundlage eines modernen hydrologischen Überwachungsprogramms.

14. Frühwarnsystem

Das System legt Gefahrenstufen fest.

Grüne Stufe

Normalbetrieb. Das Wasser ist sicher eingeschlossen und fließt durch das System.

Gelbe Stufe

Der Boden ist bereits gesättigt, kleine Speichertanks sind fast voll.

Orange Stufe

Die erwartete Kapazität wird überschritten, und Backup-Zonen werden aktiviert.

Rote Stufe

Hohes Risiko von Überschwemmungen, Erdrutschen, Schlammlawinen oder der Zerstörung von Bauwerken.

Schwarzpegel

Ein tatsächlicher Durchbruch, ein gewaltiger Schlammstrom oder eine kaskadenartige Zerstörung.

Für kleine Gebirgsbecken ist eine schnelle Warnung besonders wichtig, da Sturzfluten innerhalb kürzester Zeit entstehen können. Das globale Sturzflutwarnsystem der WMO wurde speziell für die schnelle Gefahrenanalyse in kleinen Einzugsgebieten entwickelt.

15. Berechnungspriorität

Die Arbeit beginnt nicht mit der Auswahl eines Standorts zum Pflanzen von Bäumen, sondern mit der Abfolge:

Ermitteln Sie die Linien der Hauptwasserscheiden.

Das Gebiet in Teilbecken unterteilen.

Identifizieren Sie Mikro-Einzugsgebiete.

Oberflächenabflussrichtungen bestimmen.

Bestimmen Sie die Konzentrationszeit.

Normale und extreme Hydrographen berechnen.

Identifizieren Sie kritische Kanäle.

Identifizieren Sie Erdrutsch- und Schlammstromzonen.

Suchen Sie nach sicheren Bereichen für vorübergehende Überschwemmungen.

Berechnen Sie die Retentionskaskade.

Prüfen Sie die Kaskade auf sequentielle Fehler.

Erst danach sollten Wälder, Terrassen, Straßen, Stauseen und Siedlungen angelegt werden.

16. Prinzip des sicheren Versagens

Man muss davon ausgehen, dass jedes Bauwerk eines Tages überfüllt, beschädigt oder blockiert sein kann.

Daher wird für jedes Element im Voraus Folgendes festgelegt:

Wohin fließt das Wasser nach dem Überlaufen?

was während der Zerstörung geschehen wird;

Wird der Strom nicht auf die Menschen gerichtet sein?

Wird das nächste Element der Kaskade dem standhalten?

Gibt es eine Umgehungslösung?

Ist es möglich, den Überschuss gefahrlos in die Aue abzuleiten?

Ein funktionierendes System garantiert nicht, dass niemals etwas zusammenbrechen wird. Es organisiert das Gebiet so, dass lokale Schäden nicht zu katastrophalen, sich ausbreitenden Zerstörungen führen.

Endgültiges Konzept

DREVO Watershed Architecturewird zum hydrologischen Rahmen des gesamten ProjektsDREVO Living MountainsDie

Es vereint:

Bergschwamm;

Mountain Springs Recovery;

Bergterrassen 2050;

Bergwaldkorridore;

Digitaler Zwilling des Gebirges;

Atlas der Gebirgsbiodiversität;

Lebendes Bergobservatorium;

AMCWSRI;

die Philosophie des Buches „Die Wiederherstellung der Erde“.

Das Hauptprinzip:

Die Wassermenge wird vom ersten Tropfen auf dem Gebirgskamm bis zur letzten Zone ihrer Ansammlung im Tiefland oder ihrer Mündung ins Meer berechnet.

Der Berg wird nicht als separater Hang, sondern als oberer Teil eines einzigen Systems betrachtet:

Bergrücken → Einzugsgebiet → Quelle → Bach → Fluss → Tal → Aue → Küste → MeerDie

Dieser Ansatz ermöglicht es uns, gleichzeitig die Natur wiederherzustellen, die Wasserreserven zu erhöhen und Gebiete vor ungewöhnlichen Regenfällen, Winden, Überschwemmungen, Erosion, Schlammlawinen und Erdrutschen zu schützen.

Ebene 1. Bergrücken und Gipfel

Obere Zone der Wasserströmungsbildung

Gebirgskämme, Gipfel und obere Wasserscheiden bilden den Ausgangspunkt des gesamten hydrologischen Systems des Gebirges. Hier trifft der Niederschlag erstmals auf die Erdoberfläche und verteilt sich auf angrenzende Hänge, Täler und Flussbecken.

Jegliche Verwerfung im oberen Bereich verschlimmert sich allmählich weiter unten am Hang. Eine kleine Furche wird zu einer Rinne, eine Rinne zu einer Schlucht, und eine Schlucht kann einen Schlammstrom oder einen Überschwemmungskanal bilden.

Daher beginnt die Wiederherstellung des Einzugsgebiets nicht im Tal oder in der Nähe des Flusses, sondern direkt an der Wasserscheide.

Das Hauptziel dieser Stufe ist:

Das erste Wasser aufnehmen, seine Geschwindigkeit reduzieren, den Abfluss verteilen und eine frühzeitige Konzentration des Oberflächenabflusses verhindern.

1. Funktion von Graten und Scheitelpunkten

Ein Gebirgskamm teilt die Niederschläge auf zwei oder mehr Einzugsgebiete auf.

Schon geringfügige Veränderungen der Oberfläche können Folgendes bewirken:

Zu welchem ​​Gefälle fließt das Wasser?

wo der Oberflächenabfluss beginnt;

welcher Pool das größte Volumen aufnehmen wird;

wo die ersten Erosionsrinnen entstehen werden;

welche Quellen gespeist werden;

wo ein Feuchtigkeitsmangel auftreten wird;

in welche Richtung Schnee, Regen, Staub und Samen transportiert werden.

Der obere Teil des Berges erfüllt mehrere Funktionen gleichzeitig:

verteilt Wasser zwischen den Hängen;

ist dem Wind am stärksten ausgesetzt;

hält Schnee;

bildet die anfängliche Bodenfeuchtigkeit;

schützt die unteren Hänge vor beschleunigter Strömung;

dient als Ausgangspunkt für Wald- und Ökokorridore;

bestimmt die Stabilität des gesamten zugrunde liegenden Systems.

2. Haupttypen der oberen Zonen

Bergkämme und Gipfel können nicht als einheitliches, homogenes Gebiet betrachtet werden. Sie lassen sich in verschiedene Typen unterteilen.

2.1. Scharfer Felsgrat

Merkmale:

sehr dünne Bodenschicht;

offene Felsfläche;

starker Wind;

schnelle Wasserableitung;

hohe Temperaturamplitude;

spärliche Vegetation.

Hier ist es nicht möglich, große Erdbauwerke zu errichten oder nennenswerte Wassermengen zurückzuhalten.

Wichtigste Maßnahmen:

Schutz natürlicher Risse durch Vegetation;

Mikrobarrieren aus kleinen Steinen;

Verfestigung lokaler Bodentaschen;

Wiederherstellung von Moosen, Flechten und niedrigen Sträuchern;

Verbot von schweren Maschinen;

Erhaltung des natürlichen Fließwegs.

2.2. Breites Wasserscheideplateau

Merkmale:

relativ geringe Steigung;

die Möglichkeit einer vorübergehenden Wasseransammlung;

tiefere Böden;

Gefahr der Überwässerung bestimmter Gebiete;

Einwirkung starker Winde;

die Möglichkeit der Bildung von Hochmooren und Feuchtwiesen.

Folgendes kann hier eingefügt werden:

flache Versickerungsbecken;

Kontursteinlinien;

Feuchtwiesen;

kleine saisonale Stauseen;

Schneefangstreifen;

schützende Strauchkorridore.

2.3. Abgerundete Oberseite

An den abgerundeten Spitzen breitet sich das Wasser fächerförmig aus.

Die Gefahr besteht darin, dass Schäden an der Vegetation mehrere parallele Erosionslinien verursachen können.

Wichtigste Lösungen:

Wasserverteilung entlang radialer Konturen;

Mosaikartige Vegetationswiederherstellung;

Mikroterrasse;

Schutz der dem Wind am stärksten ausgesetzten Gebiete;

Bildung kleiner Bodentaschen;

Wiederherstellung der Rasenschicht.

2.4. Sattel zwischen den Gipfeln

Sättel werden oft zu Orten der Konzentration:

Winde;

Schnee;

Nebel;

Oberflächenwasser;

Straßen und Wege;

Tierbewegungen.

Durch den Sattel kann Wasser von einem Becken in ein anderes gelangen.

Deshalb ist es hier besonders genau zu bestimmen:

natürliche Wasserscheide;

Bodentiefe;

Richtung der Wasserbewegung;

Wahrscheinlichkeit der Schneefallbildung;

Gefahr des Wasserdurchbruchs nach Starkregen;

Einfluss von Straßen und Wegen.

Kleinere Stauräume sind in den Sätteln zulässig, müssen aber über einen sicheren Überlauf verfügen.

2.5. Obere schalenförmige Vertiefung

In solchen Gebieten sammelt sich bereits in Gipfelnähe Wasser.

Sie können sein:

der Anfang des Baches;

Quellaufladungszone;

saisonales Sumpfgebiet;

Ort der Erdrutschbildung;

der Ausgangspunkt des Schlammstroms.

Hier ist es unmöglich, Stauseen zu vertiefen oder die Bodensättigung ohne Kontrolle zu erhöhen.

Sie müssen dies zuerst überprüfen:

geologische Struktur;

das Vorhandensein einer wasserdichten Schicht;

Richtung der Grundwasserbewegung;

Stabilität des unteren Hangs;

das Vorhandensein alter Erdrutschkörper.

3. Erste Erkundung des Gebiets

Vor der Planung der oberen Zone wird eine detaillierte Karte erstellt.

Erforderliche Daten

Für jeden Abschnitt werden folgende Daten erfasst:

absolute Höhe;

relative Höhe über dem Tal;

Spitzeform;

Richtung des Bergrückens;

Oberflächenneigung;

Hangexposition;

Richtung der vorherrschenden Winde;

Bodentiefe;

Steinigkeit;

Wasserdurchlässigkeit;

das Vorhandensein von Permafrost oder saisonal gefrierenden Gebieten;

Vegetationsdecke;

Spuren von Erosion;

Tierpfade;

Straßen;

Touristenrouten;

Brandspuren;

Orte, an denen sich Schnee ansammelt;

Quellen und Feuchtgebiete.

Erhebungsmethoden

Gebraucht:

Satellitenbilder;

digitales Höhenmodell;

LiDAR;

Drohnenphotogrammetrie;

Spektraluntersuchung;

Wärmebildkamera;

geologische Untersuchung;

manuelle Bodenbohrung;

Infiltrationstests;

Windmessungen;

Schneemessbeobachtungen;

historische Karten;

Umfrage unter der lokalen Bevölkerung.

Drohnenvermessungen müssen durch Geländeuntersuchungen ergänzt werden. Satellitenkarten können zwar das Relief darstellen, aber sie können die Bodenstabilität, die Risstiefe oder den Zustand der Wurzeln nicht zuverlässig bestimmen.

4. Arbeiten mit Wasser auf den Graten

Auf höchster Ebene ist es unmöglich, ein System zu schaffen, das den Abfluss vollständig blockiert.

Es ist notwendig, mit den ersten kleinen Wassermengen zu arbeiten.

Grundlegende Schritte

Abfangen

Ein Teil des Wassers wird von Vegetation, Steinen, Abfall und dem Mikrorelief zurückgehalten.

Diffusion

Der gesammelte Wasserstrom wird über eine größere Fläche verteilt.

Verlangsamen

Die Oberfläche wird rauer gestaltet, damit das Wasser an Geschwindigkeit verliert.

Infiltration

Das Wasser dringt allmählich in den Boden ein, ohne dass es zu einer gefährlichen Übersättigung der Hänge kommt.

Sicherer Überlauf

Wasser, das nicht aufgefangen werden kann, wird in eine vorher festgelegte Sicherheitszone geleitet.

5. Mikronährstoffe zur Wasserspeicherung

Auf den Gipfeln werden überwiegend kleine, verstreute Bauwerke genutzt.

5.1 Steinkonturlinien

Niedrige Reihen aus lokalem Gestein sind annähernd horizontal angeordnet.

Sie:

das Wasser verlangsamen;

Bodenpartikel zurückhalten;

nasse Streifen erzeugen;

den Pflanzen beim Anwachsen helfen;

Winderosion verringern.

Die Steinreihe sollte keinen durchgehenden Damm bilden. Innerhalb dieser Reihe sollten kontrollierte Überlauföffnungen vorhanden sein.

5.2. Steinmonde

Halbkreisförmige Strukturen öffnen sich zum Wassereinlass hin.

Im Inneren sind folgende Pflanzen:

Sträucher;

Kräuter;

resistente Bäume;

Pionierpflanzen.

Der Halbmond sammelt eine kleine Menge Wasser und Sediment um eine einzelne Pflanze oder Pflanzengruppe herum.

5.3. Infiltrationstaschen

Kleine Vertiefungen entstehen nur dort, wo der Boden ausreichend stabil ist.

Sie sind ausgefüllt:

Holzspäne;

Zweige;

Stein;

Pflanzenreste;

grober Kompost.

Die Tasche sollte sich nicht zu einem tiefen Loch entwickeln, in dem sich Wasser lange Zeit halten und den Hang schwächen kann.

5.4. Mikroterrassen

Um bestehende Pflanzen herum oder in Renaturierungsgebieten werden kurze Terrassen von wenigen Metern Länge angelegt.

Sie bilden keine lange, durchgehende Linie.

Jede Mikroterrasse muss Folgendes enthalten:

selbstständig arbeiten;

haben ein begrenztes Volumen;

Überlaufgefahr besteht;

Die Stoßwelle darf nicht auf den angrenzenden Bereich übertragen werden.

5.5. Holz- und Astfällungen

Nach der hygienischen Räumung können Äste und Stämme quer über schwach abfließendes Gelände an Hängen ausgelegt werden.

Sie:

organische Stoffe zurückhalten;

den Boden schützen;

ein Mikroklima schaffen;

Windgeschwindigkeit verringern;

werden die Grundlage für die Bildung neuen Bodens.

Große Baumstämme müssen so befestigt werden, dass sie bei starkem Regen nicht umgespült werden und das Flussbett blockieren.

6. Bodensanierung

Auf vielen Gipfeln liegt das Problem nicht im Mangel an Regen, sondern in der Unfähigkeit des Bodens, Wasser aufzunehmen und zu speichern.

Gründe:

Zertreten;

Überweidung;

Feuer;

Verlust der organischen Schicht;

Winderosion;

Bewegung von Ausrüstung;

Bergstraßen;

Touristenaufkommen;

einheitliche Bepflanzung;

Zerstörung der Bodenlebewesen.

Erholungsmaßnahmen

Weidebeschränkungen;

vorübergehende Schließung beschädigter Bereiche;

Anwendung von lokalem organischem Material;

Wiederherstellung der Pflanzenstreu;

Aussaat einheimischer Gräser;

Schutz von unbewachsenem Boden;

Verwendung von Biokohle in begrenzten Mengen;

Wiederherstellung von Pilz- und Bakteriengemeinschaften;

Anpflanzung von Pionierpflanzen;

Bildung von Mosaikvegetation.

Die oberste Bodenschicht sollte nicht großflächig vollständig aufgelockert werden. Eine zu tiefe Auflockerung kann die Erosion beschleunigen und das Eindringen von Wasser in instabile geologische Schichten erhöhen.

7. Vegetation der Bergrücken

Die Vegetation muss dem lokalen Klima und der Höhenlage angepasst sein.

Grundprinzip:

Zuerst wird eine niedrige und stabile Vegetation wiederhergestellt, dann Sträucher und erst danach Bäume, wo diese natürlich vorkommen können.

Erste Ebene

Moose;

Flechten;

niedriges Gras;

Bodendeckerpflanzen;

Rasenbildende Arten.

Ihr Zweck ist es, den Boden abzudecken und die Auswirkungen von Regen und Wind zu verringern.

Zweite Ebene

niedrige Sträucher;

kriechende Formen;

dornige Schutzpflanzen;

Stickstofffixierende Arten.

Sie bieten anderen Pflanzen Schutz.

Dritte Ebene

hohe Sträucher;

kleine, windresistente Bäume;

lokale Waldgruppen.

Hohe Bäume sollten nicht in einem durchgehenden Streifen auf dem windgeschädigten Bergrücken selbst gepflanzt werden. Dies erhöht die Gefahr von Windwurf.

8. Windbeständige Architektur

Die obere Ebene ist sowohl ein Wasser- als auch ein Windsystem.

Aufgaben

Verringerung der Oberflächenwindgeschwindigkeit;

den Schnee zurückhalten;

Feuchtigkeit speichern;

Jungpflanzen schützen;

Bodentransfer verringern;

Erzeugen Sie keine gefährlichen Turbulenzen.

Der richtige Schutzstreifen

Es sollte heißen:

semipermeabel;

mehrstufig;

heterogen;

bestehend aus einheimischen Arten;

unterteilt in Abschnitte;

beständig gegen Feuer und Windbruch.

Eine vollständig dichte grüne Wand erzeugt starke Wirbel auf der windabgewandten Seite, wodurch eine gewisse Durchlässigkeit zwischen den Pflanzen aufrechterhalten wird.

9. Berücksichtigung von Windanomalien

Für die oberen Zonen werden folgende Modelle verwendet:

beständige vorherrschende Winde;

saisonale Sturmwinde;

böiger Seitenwind;

Winde, die Gewitterfronten begleiten;

Abwärtsströme;

Berg-Tal-Zirkulation;

Transport von Regenwasser über ein Wassereinzugsgebiet;

Schneetransport;

Staubstürme;

Feuerwinde.

Die Kombination aus gesättigtem Boden und starkem Wind ist besonders gefährlich. Wurzeln werden instabil, und Bäume können umstürzen und große Erdmassen mit sich reißen.

10. Schnee als Teil des Entwässerungssystems

In kalten und hochalpinen Regionen wird Schnee als saisonaler Vorratsspeicher betrachtet.

Auf den Bergrücken muss Folgendes ermittelt werden:

Windzonen;

Akkumulationszonen;

Gesimse;

lawinengefährdete Gebiete;

Geschwindigkeit der Frühjahrsschmelze;

die Wirkung von warmem Regen auf Schnee;

mögliche Bodengefrierung;

Richtung des Schmelzwasserabflusses.

Schneespeicherung

Anwendbar:

niedrige Strauchstreifen;

Steinreihen;

Holzgitter;

Mosaikvegetation;

Schutz natürlicher Schneefelder.

Über instabilen Hängen oder Infrastrukturen sollten keine großen Schneemengen angesammelt werden.

11. Nebel, Tau und waagerechter Niederschlag

Auf einigen Bergrücken sorgen Nebel und Wolken für mehr verfügbare Feuchtigkeit als direkter Regen.

Die Vegetation ist in der Lage, Nebeltröpfchen aufzufangen, woraufhin das Wasser abfließt:

auf den Blättern;

entlang der Stämme;

in der Streu;

in den Boden.

An geeigneten Stellen können Sie Folgendes verwenden:

Nebelabscheider;

Netzpaneele;

Steinkondensationsflächen;

Pflanzen mit hoher Feuchtigkeitsaufnahmekapazität;

kleine Tanks.

Die Bauwerke müssen Sturmböen standhalten und dürfen keine Gefahr für Vögel darstellen.

12. Ungewöhnliche Regenfälle auf dem Gipfel

Für jedes obere Mikro-Einzugsgebiet wird ein Szenario berechnet, in dem:

Der Boden ist bereits gesättigt;

Ein heftiger Regenguss setzt ein;

Es weht ein starker Seitenwind;

Ein Teil des Wassers wird auf einen Hang geleitet;

Mikro-Terrassen sind schnell belegt;

Einzelne Steinreihen sind beschädigt;

Es entsteht ein konzentrierter Strom.

Das System gilt als sicher, wenn nach einem Überlauf:

Wasser erzeugt keine neue Schlucht;

Es gibt keine Kettenreaktion der Zerstörung;

Der Bach mündet in eine stabile Mulde;

Der Überlauf wird nicht auf die Straße oder auf Gebäude geleitet;

Die untere Ebene ist in der Lage, zusätzliches Volumen aufzunehmen.

13. Notwasserwege

Folgende Orte sind im Voraus auf der Karte markiert:

natürliche Fließrichtungen;

stabile Felsgebiete;

grasbewachsene Überlaufflächen;

obere Täler;

sichere Kanäle;

Verbotene Anweisungen;

Risikozonen für Menschen und Infrastruktur.

Folgende Gegenstände dürfen nicht auf der Notfallroute platziert werden:

Gebäude;

Tanks mit Gefahrstoffen;

Elektrische Geräte;

Touristenattraktionen;

Lagerhäuser;

Straßen ohne Durchlässe.

14. Straßen und Wege auf den Bergrücken

Bergrückenstraßen sind besonders gefährlich, weil sie die Wasserverteilung zwischen den Becken künstlich verändern können.

Die Straße kann:

Wasser von einem Hang abfangen;

Leite es an einen anderen weiter;

den Fluss in einer Rinne sammeln;

den Sattel zerstören;

eine neue Schlucht anlegen;

die Frühlingsversorgung stören.

Anforderungen

Mindestbreite;

kontrollierter Querhang;

häufige Punkte der Wasserverteilung;

fehlender langer, durchgehender Graben;

verstärkte Auslösemechanismen;

Beschränkung des Schwerlastverkehrs;

Wiederherstellung von Baustellenstraßen;

ständige Überwachung nach starken Regenfällen.

15. Weidetiere

Mäßige Beweidung kann eine mosaikartige Vegetationsstruktur erhalten, Überweidung hingegen zerstört die obere Vegetationszone.

Anzeichen von Überanstrengung:

nackter Boden;

Verdichtung;

tiefe Pfade;

Zerstörung von Quellen;

Verschwinden junger Sträucher;

Überwiegen nicht-produktiver Arten;

Bildung konzentrierter Strömungen entlang von Pfaden.

Anwendbar:

Rotationsweide;

saisonale Beschränkungen;

geschlossene Erholungsbereiche;

Verlegung von Tränken;

Schutz von Feuchtgebieten;

Tierpopulationskontrolle.

16. Feuerbeständigkeit

Ein Brand in einem Wassereinzugsgebiet verändert das Verhalten des Wassers dramatisch.

Nach dem Brand:

Die Pflanzenabfangwirkung entfällt;

Die Oberfläche kann wasserabweisend werden;

Die Durchflussrate erhöht sich;

das Sedimentvolumen nimmt zu;

Das Risiko von Schlammlawinen steigt;

Die Wurzeln sind beschädigt;

Die Winderosion nimmt zu.

Das Projekt umfasst daher Folgendes:

Mosaikbepflanzungen;

Brandschneisen;

schwer entflammbare Sorten;

kontrollierte Entfernung von Trockenmasse;

Zufahrtsstraßen zum Naturschutzgebiet;

Wasserstellen;

Gewitterüberwachung;

Spezieller Wiederaufbauplan nach dem Brand.

Nach einem Großbrand sollte das obere Einzugsgebiet vor Beginn der Regenzeit untersucht werden.

17. Verbotene Entscheidungen

Auf Bergrücken und Gipfeln ist es ohne spezielle Berechnungen unmöglich:

große Staudämme bauen;

tiefe Stauseen schaffen;

lange, durchgehende Gräben anlegen;

den natürlichen Fluss vollständig blockieren;

den Boden flächig auflockern;

Pflanzt durchgehende Reihen hoher Bäume;

Schwere Geräte auf nassem Boden einsetzen;

Wasser direkt auf Erdrutschhänge leiten;

Alle Mikrosysteme an einen Kanal anschließen;

Strukturen ohne Notüberlauf schaffen.

18. Gipfelüberwachungssystem

Folgende Komponenten sind an wichtigen Standorten installiert:

Wetterstationen;

Regenmesser;

Anemometer;

Windböensensoren;

Bodenfeuchtemessgeräte;

Temperatursensoren;

Schneemessstangen;

Kameras;

Bodenbewegungssensoren;

Baumneigungssensoren;

Benchmarks zur Erosionsbekämpfung.

Die Beobachtungen werden durch regelmäßige Drohnenüberflüge ergänzt.

Es wird eine Sonderuntersuchung durchgeführt:

nach einem ungewöhnlich starken Regenguss;

nach einem starken Wind;

nach dem Brand;

nach rascher Schneeschmelze;

nach dem Erdbeben;

nachdem neue Risse auftreten.

19. Digitaler Pass der oberen Zone

Jeder Standort erhält einen digitalen Pass.

Es enthält:

Kennung;

Koordinaten;

Höhenbereich;

Quadrat;

zu einem Einzugsgebiet gehörend;

Reliefart;

geologisch;

Böden;

Vegetation;

Windrichtung;

Niederschlagsmenge;

Schneelast;

Zustand der Erosion;

abgeschlossene Aktivitäten;

Zustand der Bauwerke;

Fotografien;

Überwachungsergebnisse;

Risikostufe;

Serviceplan.

20. Leistungsindikatoren

Der Erfolg der Renaturierung wird nicht an der Anzahl der gepflanzten Bäume, sondern an der Veränderung der Funktionsweise des Gebiets gemessen.

Wichtigste Indikatoren:

Verringerung des Anteils an unbewachsenem Boden;

Zunahme der Vegetationsbedeckung;

Verringerung der Oberflächenabflussrate;

Verringerung der Anzahl neuer Erosionsrinnen;

Ansammlung von feinem Erdreich hinter Steinreihen;

Erhöhung der Bodenfeuchtigkeit;

Verlängerung der Schneebedeckungsdauer;

Verringerung der Winderosion;

Wiederherstellung einheimischer Arten;

Verringerung des Sedimentvolumens hangabwärts;

Ausbleiben kaskadenartiger Zerstörungen nach starken Regenfällen.

21. Reihenfolge der Durchführung

Schritt 1. Kartierung

Identifizierung von Wassereinzugsgebieten, Mikro-Wassereinzugsgebieten, Windzonen und Notüberlaufwegen.

Phase 2. Schutz

Einschränkung von Beweidung, Transport, Bauarbeiten und anderen schädlichen Einflüssen.

Phase 3. Stabilisierung

Fixierung exponierter Bereiche, Erosionsrinnen, Wege und lokaler Erosionszentren.

Phase 4. Bodensanierung

Rückkehr der organischen Schicht und der Bodenlebewesen.

Phase 5. Mikro-Wasserretention

So entstehen verstreute Steinreihen, Halbmonde und Nischen.

Phase 6. Wiederherstellung der Vegetation

Zuerst Gräser und Bodendeckerpflanzen, dann Sträucher und geeignete Bäume.

Phase 7. Überwachung

Prüfung der Systemfunktion unter normalen und extremen Niederschlagsbedingungen.

Schritt 8. Anpassung

Ineffektive Elemente entfernen, schwache Bereiche stärken und Strömungswege verändern.

Zusammenfassungsprinzip der Stufe 1

Der Bergrücken sollte nicht in einen großen Stausee oder einen künstlichen Damm umgewandelt werden.

Seine Aufgabe ist es, Niederschläge schonend aufzunehmen, den Boden zu erhalten, das Wasser zwischen den Hängen zu verteilen und überschüssiges Wasser ohne Zerstörung auf die nächste Ebene zu transportieren.

Korrekt wiederhergestellter Peak:

bedeckt mit stabiler Mosaikvegetation;

hält die ersten Millimeter Regen zurück;

bremst den Wind an der Oberfläche ab;

sammelt Schnee an, ohne eine Gefahr darzustellen;

bildet keine konzentrierten Ströme;

nährt den Boden und die unterirdischen Horizonte;

leitet extrem überschüssiges Wasser sicher ab;

schützt den gesamten darunter liegenden Pool.

Der Bergrücken und der Gipfel bilden die erste Kontrollinstanz für Wasser, Wind, Boden und Leben des gesamten Gebirgssystems.