Новая защита береговой линии для борьбы с эрозией и мутной водой

Вейк-парк Terminus находится на территории спортивного комплекса LakePoint в центре города Эмерсон, штат Джорджия. Особенность данного вейк-парка в том, что вейкбордисты цепляются не за катер, а за движущийся трос, подвешенный к башням, окружающих озеро.

Вейбординг парки начали появляться не так давно. При их оборудовании строители сталкиваются с множеством проблем, в частности с эрозией берегов озера, которую создают волны, ветер и вейкбордисты. Строители вейк-парка Terminus решили это проблему с помощью геосинтетической (искусственной) травы, которой обложили берега.

Данная технология заключается в использовании синтетической травы со слоем тепло-сварной полиэтиленовой геомембраны, которая заполняется густым цементным раствором.

История проекта

Вейк парк

The Terminus Wake Park включает в себя три небольших озера, выкопанных с нуля. Общая площадь около 20 гектаров, включая береговые линии.

Самое маленькое озеро предназначено для новичков, которые только делают первые шаги в вейкбординге. Второе озеро, площадью около 5 гектаров предназначено для спортсменов среднего уровня, которые начинают учиться различным трюкам и прыжкам с трамплина. Третье озеро площадью около 7 гектаров только для профессионалов. На нем проводятся национальные и международные чемпионаты по вейкбордингу.

The Terminus Wake Park расположен в сообществе Lake Point, где кроме вейкбординга можно поиграть в бейсбол, футбол, волейбол и другие спортивные игры.

Комплекс LakePoint рассчитан на прием тысячи спортсменов и их семей. Кроме тренировок и соревнований спортсмены и их родственники могут насладиться гостеприимством развлекательных заведений, ресторанов и, конечно же, услугами The Terminus Wake Park.

При возведении парка с тремя искусственными озерами строители столкнулись с несколькими проблемами. В приоритете встала задача контроля эрозии на берегу, а так же профилактика воды от помутнения из-за наличия красной глины. Но и другие вопросы требовали внимания.

Например, вейкбордисты при входе и выходе из воды должны были перемещаться комфортно и безопасно. Кроме того, расположение в известном комплексе LakePoint требовало соблюдение эстетики внешнего вида. И наконец, поддержание системы защиты должно быть сведено к минимуму.

Решение, оценка, выбор

Профиль HyroTurf
Профиль HyroTurf ™ — геосинтетический искусственный газон

Традиционно, эрозия от волновых атак лечится обработкой берегов твердым покрытием, таким как каменная крошка, щебень, бетон или сочлененные бетонные плиты.Потенциал для появления эрозии на берегах трех прудов для вейкбординга был большой. Непрерывное кружение вейкбордистов в воде продолжительностью 8-12 часов каждый день в течение всего года и появление волн от ветра означали бы, что волновые атаки на берега были бы почти повседневным явлением.

У искусственного газона, который был представлен участниками проекта, имелись все положительные качества традиционных методов для борьбы с эрозией.

Эта технология является комплексной: покрытие из геомембраны, армированной стекловолокном и система бетонной заливки. Она включает в себя синтетический искусственный газон с подложкой из полиэтиленовой геомембраны для предотвращения проникновения воды на землю и повышения трения с ней.

Расстелив на месте, основание газона заполняют сухой цементной смесью в соотношении 5000 фунтов на квадратный дюйм. После полного заполнения, место увлажняют и начинается процесс лечения. Интегрированная полиэтиленовая геомембрана не позволяет воде проникнуть в землю. 5000 фунтов на квадратный дюйм связующего наполнителя служат балластом и являются чистящей защитной системой.

Искусственная синтетическая трава выполняет две роли — она придает эстетический внешний вид, выдавая себя за реальный газон, а так же благодаря непрерывному армированному волокну является основанием для крепления заполнения на цементной основе.

укладка газона
Укладка геосинтетического покрытия на подготовленную землю (на переднем плане) и уложенный искусственный газон с полиэтиленовой мембраной (на заднем плане).

После использования данной технологии команда парка решила оценить ее достоинства. Приняли решение провести тесты, которые обычно проводят для более твердых покрытий. Первый анализ позволил оценить пригодность системы для контроля эрозии берегов от волновых атак.

Водные испытания провели инженеры из Гидравлической лаборатории в Форт-Коллинз, штат Колорадо. Они протестировали на устойчивое состояние к гидравлическому прыжку, истиранию, ударам под нагрузкой и умышленному причинению ущерба. Все тесты проводились с максимальной мощностью и порог производительности системы не был достигнут. В частности, эрозия и неустойчивость системы не наблюдались ни во время тестов, ни после их завершения.

Особый интерес у команды Terminus вызвала производительность системы при испытаниях в стационарном гидравлическом прыжке и при сильных волнах.

график
Рисунок 1. Рассеиваемая мощность в зависимости от удельной энергии на входе в гидравлический прыжок.

По результатам расчетов теста гидравлического прыжка диссипация энергии составила 120 л.с.. Рисунок 1 иллюстрирует отношение между рассеиваемой мощностью системы в зависимости от удельной энергии на входе в гидравлический прыжок. Поскольку не было неустойчивости и эрозии земляного полотна и значение кривой не достигло максимальных пределов диссипации энергии для системы — они просто представляют собой максимальную пропускную способность испытательной лаборатории. Учитывая тот факт, что этот максимально тестируемый объем можно сравнить с 500-летним ураганом, который случился в Новом Орлеане, штат Луизиана. Группа решила, что система в полной мере способна обеспечить необходимое берегоукрепление от волновых атак.

Кроме технической пригодности у команды парка возникли вопросы о доступности и безопасности покрытия, в частности, каково будет хождение по поверхности, а так же заход и выход в пруды вейкбордистами.

Были подняты две проблемы:

  1. Будет ли синтетический искусственный газон слишком скользким для безопасного доступа к воде, тем более, что склоны достаточно крутые?
  2. Будет ли цементный заполнитель безопасным, чтобы вейкбордисты не поцарапали ноги и не поранились?

Для оценки этих проблем на конечном месте Terminus был установлен участок для испытаний размером 20 х 30 футов. Инсталляция была помещена непосредственно на берегу третьего озера. Уровень воды был увеличен для моделирования реальных условий, насколько это было возможно. Вопросы доступности и безопасности были решены — синтетическая поверхность была не слишком скользкой и не слишком абразивной.

Кроме того, образец участка позволил команде оценить эстетику технологии критериям отбора, о которых было сказано выше. В результате искусственный газон не только показал свою эстетичность по сравнению с традиционными решениями из каменной крошки, щебня и бетона, но и занял видное местоположение в комплексе LakePoint.

Проектирование и строительство

искусственные озера
Три искусственных озера для вейкбординга

После того как конечный материал защиты береговой линии был выбран, началось обновление и установка конструкции в соответствии с графиком строительства.

Из-за трех прудов был организован поэтапный подход к графику строительства. Озеро для спортсменом среднего уровня, расположенное на южной стороне вейк-парка было первым в очереди. После осушения озера и высыхания дна были произведены расчеты высоты берега.

В центре озер номер 2 и 3 были небольшие островки. Установка геосинтетического газона была произведена на внешнюю береговую линию и на берега каждого островка в этих двух прудах.

После того, как обустройство берегов было закончено, начался этап выравнивания и отделки земляного полотна. Размер каждого рулона материала, используемого в этом проекте был 12 х 300 футов. У основания берега система была закреплена анкерами в траншее размером 1 х 1 фут. В верхней части берега искусственный газон был закреплен в траншее размером 6х6 дюймов.

завершение строительства газона
Финальное закрепление искусственного газона

Обе траншеи, верхняя и нижняя, были заполнены бетонным раствором. Швы между дорожками шириной 12 футов перекрыли дорожками шириной от 4 до 6 футов и закрепили высокотемпературной сваркой. Искусственный синтетический материал и подложка из полиэтилена позволили без труда достичь водонепроницаемости и высокой прочности сварного шва между материалами.

Процесс происходил таким образом, что установленный материал заливался цементным раствором в тот же день. Соответствующий участок траншеи бетонировался, чтобы свести к минимуму потенциальные проблемы из-за перемены погоды или внезапного ветра. В среднем процент покрытия площади варьировался в зависимости от погодных условий, но, обычно выходило 10000-20000 квадратных футов в день.

После того, как работы на озере №2 завершились, команда перешла к работе над озером №1, предназначенном для вейкбордистов-новичков. Конфигурация этого озера отличалась от двух других. Вместо овальной формы и наличия в центре острова, это озеро было длинным и узким. Его, примерный размер 90 х 350 футов.

На втором и третьем озере движение вейкбордистов происходит по часовой стрелке . На этом озере движение возможно либо с юга на север, либо с севера на юг, но никак не в обе стороны одновременно. В принципе, лечение береговой линии у всех трех озер одинаковое, хотя глубина первого немного меньше, чем у озер 2 и 3, из-за менее агрессивных мероприятий, осуществляемых на нем.

готовый проект
Готовый проект с видом на Восток. Перешеек между озерами №2 и №3.

В итоге было затрачено около 200 000 квадратных футов материала, на озеро №1 — 20 000 кв.футов, на озеро №2 вместе с островом — 60 000 кв.футов, на озеро №3 с островом — 70 000 кв.футов и 50 000 кв.футов для двух искусственных перешейков между озерами 1 и 3 и озерами 2 и 3. Результатом все остались довольны. Получилась прочная и практичная система защиты, не требующая технического обслуживания, по которой приятно и комфортно ходить босиком.

Вывод

Не смотря на то, что парки с кабельным вейкбордингом достаточно новое явление, с берегоукреплением от волновых атак инженеры в гражданском строительстве сталкиваются уже давно. Исторически сложилось так, что компромиссы были сделаны среди производительности, экономики, эстетики и технического обслуживания в выборе решения для лечения этой распространенной проблемы. The Terminus Wake Park продемонстрировал проект в новую эру, где эти компромиссы больше не нужны.