Для берегов многих водоёмов и водотоков характерна водная эрозия. Это процесс вымывания частичек грунта под действием течения: грунт размокает и теряет связность, и его отдельные песчинки легко отрываются и увлекаются потоком, переносясь в места с более плавным течением, где они оседают на дно. Связность - это характеристика грунта, определяющая, насколько хорошо он слипается в грудки или насколько он рыхлый.
Эрозия может "красть" у берега несколько метров, а то и десятков метров в год, уменьшая площадь прибрежной территории. Для борьбы с эти явлением применяется укрепление берегов габионами, шпунтами или подпорными стенками.
Существуют несколько факторов, повышающих интенсивность водной эрозии. Сильнее всего это явление провоцируется высокой скоростью течения или волнами (от ветра, если акватория широка, или от проходящих судов). Согласно известной пословице, вода камень точит. И если массы воды круглосуточно на скорости обрушиваются на почву на берегу, то грунту сложно долго удержаться на месте.
Второй значимый фактор - крутизна склона. Крутой берег не только со временем осыпается под действием гравитации, но и страдает от дождей. Дождевые капли, падая на землю, выбивают отдельные песчинки, которые затем с потоком дождевой воды переносятся вниз по склону. По этой же причине укрепление откосов насыпей под автодороги всегда совмещается с эффективной системой отведения дождевой воды.
Третий фактор - слабый несвязный грунт. Даже если склон не сильно крут, и течение плавное, такой грунт всё равно будет вымываться.
Проблема размывания берегов очень актуальна для гористой местности. Там часто можно встретить реки, которые текут по ложу, устеленному крупными камнями. Вода спокойно протекает между ними, но не набирает большую скорость и контактирует с небольшой частью поверхности грунта. Этот метод был успешно опробован и используется в берегоукреплении габионами.
Габионы - это стальные сетчатые короба прямоугольной формы, наполненные крупным камнем. Фактически габионы представляют собой большие кирпичи (шириной 1м, высотой 0,5-1м и длиной до 6м), которые укладываются друг на друга слоями по принципу кирпичной кладки с перевязкой. Ввиду своего большого веса (только один "кирпичик" весит от 1 до 15тонн) габионы спокойно выдерживают большие механические нагрузки, и опасность того, что подпорная стенка обвалится под напором грунта, очень невысока. А если устанавливать ряды габионов друг на друга каскадно, со смещением (или применять террасирование участка), то с их помощью можно фиксировать крутые уклоны вплоть до 70-75 градусов и практически без ограничений по высоте.
Задача любого берегоукрепления - минимизировать контакт грунта с водой. Фактически конструкции укрепления берега являются плотным забором, с одной стороны которого находится вода, а с другой - берег. Этот забор должен соответствовать нескольким требованиям:
- иметь возможность выдержать вес грунта, который находится только по одну его сторону из-за перепада высот между берегом и водой;
- быть изготовленным из материала, устойчивого к длительному пребыванию в воде, в том числе и при замерзании водоёма
- иметь по возможности хорошую водонепроницаемость (но это не критичное требование)
- быть достаточно крепким, чтобы противостоять механическим повреждениям - случайным ударам, царапинам
Берегоукрепление из бетона является самым надёжным и долговечным, и в то же время крепким. В отличие от других методов, он позволяет устраивать вертикальные подпорные стены высотой в несколько метров. При том, что шпунты из ПВХ или дубового бруса не могут возвышаться над поверхностью воды более чем на 1,5 метра. Однако бетон выглядит не самым эстетичным образом. К тому же, в климате, где зимой температура составтяет около нуля, он каждый проходит много циклов заморозки-разморозки, что постепенно разрушает материал. Это происходит потому, что вода в порах водонасыщенного бетона при замерзании, как известно, расширяется, и разрушает связи между частицами бетона.
