Modul F1.200: Mulige tiltak mot erosjon

Denne modulen forutsetter at du har satt deg inn i overordnet informasjon gitt i fase 1: Planlegging av tiltak mot flom og erosjon.

Det finnes ulike metoder for å sikre mot erosjon. Hvilken framgangsmåte som bør velges avhenger av flere forhold, som for eksempel fysiske påkjenninger, tilgang på masser, plassforhold, hydromorfologiske prosesser med mer.

Ved valg av erosjonssikring vil det være viktig å ta hensyn til miljøet i og rundt vassdraget. Ved å ta hensyn til miljøforhold i vassdrag og bruk av naturbaserte løsninger vil miljøskader reduseres samtidig som miljøforhold ved dagens erosjonssikring forbedres og sikkerheten til samfunnet ivaretas. Hovedprinsippet som ligger til grunn ved valg av miljøvennlig erosjonssikring er at mest mulig av den naturlige elvemorfologien skal opprettholdes så langt det lar seg gjøre. Figur 1 viser eksempel på tilbaketrukket erosjonssikring. Plasserer du erosjonssikringen til sidene, gjerne også gravd ned i bakken, er det plass til naturtypiske elvebredder og mer flomvann. Ved sikringstiltak anbefales det å vurdere følgende, gitt i prioritert rekkefølge:

1. Ivareta kantvegetasjon som erosjonssikring. Dette øker stabilitet langs elver og bekker.
2. Bruk gamle sideløp, flomsletter og flomløp for å skape variasjon i miljø og samtidig redusere risiko for erosjon.
3. Plasser sikringen så tilbaketrukket som mulig. Øk overflateruheten, og bruk naturlig elvegrus og rullestein i forkant av sikring. Bra for miljø og bra for sikringsfot!
4. Ta i bruk grove og ru overflater fremfor glatt plastring.
5. Velg bunnstabilisering fremfor bunnplastring. For eksempel kan du bruke naturlige strukturer som steingrupper, djupål og celleterskel som vil redusere fare for bunn- og sideerosjon.

Nedenfor er det listet opp en oversikt over de vanligste typene erosjonssikring. Hver sikringstype beskrives videre i modulen. I tillegg kommer tiltak som kan redusere vannhastigheten slik at behovet for erosjonssikring reduseres eller faller bort. Dette kan for eksempel gjøres ved å øke bredden på elva, trappe ned fallet på bunnen eller å etterlikne naturen med strukturer som er bunnstabiliserende og reduserer energien til vannet. Eksempler på sistnevnte kan være steingrupper, celleterskler og/eller en djupål i elvebunnen.

• Ordna steinlag (sider/bunn) – inkludert fullprofilsikring
• Plastring (sider/bunn)
• Tørrmur (sider)
• Betongkonstruksjoner (sider/bunn)
• Terskler (hovedsakelig bunn)
• Buner (strømavvisere) (sider)
• Gabioner (sider/bunn)
• Trekonstruksjoner
• Jordarmering (sider)
• Trapperenne (bunn)

Noen konstruksjoner egner seg både for sikring av elvesider og bunn, mens andre egner seg bare for en av delene. Du finner en oversikt over mulige tiltak for erosjon, veiledende belastning, fordeler og ulemper i tabell 1 under.

Ordna steinlag egner seg best i vassdrag med moderate eller lave vannhastigheter. Fordelene er at ordna steinlag lett kan gjenskape de variasjonene som et naturlig vassdrag har. Det er mulig å variere bredden, variere helningen, lage utstikkende partier, skjuleplasser for fisk, stier for fiskere, etablere vegetasjon langt ned mot elvestrengen. Sikringslaget består av graderte steinmasser som også ivaretar filterfunksjonen inn mot grunnmassene. Ordna steinlag har en dynamisk stabil opptreden, det vil si at det kan oppstå bevegelser i steinlaget når det blir belastet. Steinlaget er derfor til en viss grad selvreparerende for påvirkningen fra frost, tele og lokal bunnsenkning. Krever god/moderat plass. Normalt varierer lagtykkelsen fra 0,8 m til 2,0 m, avhengig av størrelsen på steinen. Figur 2 og 3 viser eksempler av ordna steinlag.

En mer robust variant av ordna steinlag vil være å plassere et lag med ensgraderte større steiner utenpå det samfengte/graderte steinlaget, et såkalt rauset steinlag. Det legges ikke noen nevneverdig innsats i å ordne steinmassene, eller legge i forband, og steinmassene kan ofte bare være rauset fra toppen av elveskråningen. Figur 4 viser et eksempel av rauset steinlag.

Ordna steinlag brukes ofte som fullprofilsikring, og er spesielt mye brukt for å sikre bekker og raviner i kvikkleireområder. Det er laget egne moduler for fullprofilsikring med bruk av ordna steinlag.

Plastringstiltak motstår høyere vannhastigheter enn ordna steinlag. Plastring krever eget filterlag mot grunnmassene. Ved plastring kan overflaten i overgangen til bunnen bli glatt og lite vennlig for fiskens miljø. Det er derfor viktig at det skapes variasjon ved å plassere større steiner og steingrupper i bunnen og inn mot sidene, se figur 5.

Damplastring med lengdeaksen inn i terrenget

Den sterkeste utgaven av plastring oppnås ved å legge steinene med lengdeaksen innover i bakken. Dette gir en noe uryddig visflate. Overflaten skaper en ruhet som bremser vannet, spesielt i mindre elver og bekker. De kantede steinene legges kant i kant (knas). Formen på steinene er avgjørende for hvor jevn overflate det er mulig å få til. Legges steinen med ytterste flate/punkt til en (tenkt) flate vil det visuelle inntrykket optimaliseres, spesielt sett på avstand. Normalt er sidehelning 1:1,5–2. Figur 6 og 7 viser eksempler av plastring med lengste steinaksen inn i terrenget.

Flatplastring

Flatplastring er en avart av plastring, der den beste visuelle overflaten oppnås ved å legge steinen med største flate ut mot vannet – det vil si korteste akse inn i terrenget. Dette gir en svakere løsning enn hva man ellers kunne oppnådd ved å legge steinen med lengdeaksen innover i bakken. Hvis steinene er store og tilpasses til hverandre slik at "fugene" mellom steinene blir små, vil dette likevel gi en stabil sikring. Normalt er sidehelning 1:2–3. Flatplastring gir en glatt overflate med liten ruhet. Vær oppmerksom på at i mindre elver og bekker kan den glatte overflaten føre til opptil 30 % større hastighet sammenlignet med rue overflater. Dette krever igjen økte steinstørrelser. Figur 8 viser en flatplastring i Steinkjerelva.

Plastring med betongfuging

Ekstra stabilitet oppnås ved å sprøyte fiberbetong i hulrommene mellom steinene. Denne løsningen er lite utprøvd i Norge. Vær oppmerksom på at tele og bevegelser i grunnen kan gi utfordringer på sikt for denne løsningen. Likeså må man passe på at ikke flaten blir så tett at den ikke drenerer bakenforliggende grunnvann. Et eksempel av plastring med betongfuging er vist i figur 9.

Løsningen er mest aktuell som en nødløsning for å reparere skader i plastringen. Plastring med betongfuging blir ikke nærmere beskrevet i sikringshåndboka.

Tørrmur er en støttemur av utsortert kubisk stein, normalt med helning 5:1. Tørrmurer kan dimensjoneres for store vannhastigheter. Fordelen med denne typen erosjonssikring er at muren krever mindre plass enn slakere sideskråninger dekket med ordna steinlag eller plastring. Tørrmur krever eget filterlag mot grunnmassene og spesiell god fundamentering. Figur 10 viser eksempel på tørrmur.

Det må avklares i en tidlig fase hvilke krav som skal stilles til murens dimensjon og utseende. Tilgang på egnet stein kan være avgjørende for dette. I mange sammenhenger stilles det høye krav til utseende, noe som igjen stiller høye krav til form og visflate på mursteinene, og til selve maskinarbeidet med legging av stein. Andre ganger er det viktigste å stable en solid mur, og utseende er mer underordnet. Tilgang på stein og kravet om utseende/visflate påvirker prisen av produktet. En tørrmur blir ofte en kostbar løsning fremfor andre alternativer som plastring og ordna steinlag.

En tørrmur blir ensartet og stram i sin form. Det kan derfor være utfordrende å gjenskape variasjonene som et naturlig vassdrag har, og som skal ivareta forholdene for fisk og øvrig miljø. Det er derfor viktig at det skapes variasjon ved å plassere større steiner og steingrupper i bunnen og inn mot sidene. Se eksempel i figur 10.

Betongmur brukes der belastningen er særlig stor og uoversiktlig, og/eller det er liten plass til å anlegge slakere skråninger. Krever spesiell god fundamentering og dimensjoneres for krefter både fra elva og fra jordtrykk. Dimensjonering av betongmur må gjøres av godkjent konsulent på konstruksjonsteknikk innen fagområdet, og er ikke videre omtalt i egne moduler i sikringshåndboka. Det samme gjelder betongplate som bunnsikring, og terskler bygget i betong. Betongmurer kan kamufleres med stein. Figur 11 viser et eksempel med betongmurer.

Terskelkonstruksjoner er forsterkning av elvebunnen over hele elveprofilet. I noen tilfeller kan terskelen utformes slik at den skaper et basseng på oppstrøms side av terskelen.

Terskler bygges for å stabilisere bunnen, hindre bunnsenkning eller å redusere vannhastigheten over en lengre strekning (oppstrøms terskelen) ved å redusere fallet på strekningen på bekostning av at en kortere strekning får økt fall. Redusert vannhastighet fører til redusert belastning på bunn og sider, og kan ved enkelte forhold være tilstrekkelig tiltak for å redusere erosjon. Terskelen skal da sørge for en stabil elvebunn på den strekningen som får økt fall.

I noen tilfeller bygges det terskler for å skape variasjon i dybde og strømforhold som skal redusere negative virkninger for fisk og miljø i forbindelse med bygging av sikringsanlegg.

Det finnes ulike varianter av terskler. Inndelingen kan gjøres etter formål/utforming eller byggematerialer. De mest vanlige er omtalt nedenfor.

Tradisjonelle løsmasseterskler

Kan bygges både av velgraderte masser i et ordna steinlag eller som en plastring av ensgradert grov stein lagt i forband med filterlag. Både naturlig rund stein og sprengte steinmasser kan være aktuelle byggematerialer. Nedstrøms side bygges normalt med en helning på 1:6 til 1:12. I spesielle tilfeller kan den være både brattere og slakere. Terskler som skal heve vannspeilet oppstrøms, må ofte anlegges med tette masser på oppstrøms side.

Terskelplastringen må føres et stykke nedover eksisterende elvebunn (graves ned – styrtseng) like i forlengelsen av nedstrøms terskelskråning, se eksempel i figur 12. Dette for å beskytte elvebunnen mot erosjon fra de de høye vannhastighetene terskelen gir.

Bratte terskler (Syvdeterskel)

Kan bygges både av stein (tørrmur) og trestokker. Terskelen bygges nærmest som en vertikal vegg og fundamenteres så dypt at det kan dannes en erosjonsgrop (høl) i styrtsonen. Terskelen bygges med bue mot strømmen og med tverrfall som gir mest vassføring på midten, se eksempel i figur 13. Modellforsøk viser at erosjonsgropa ikke blir dypere enn 4 ganger høyden på terskelen. Dybden kan gjøres mindre ved å plastre bunnen av erosjonsgropa i en mindre dybde (behov for grunnere fundamentering av terskelveggen).

Denne terskeltypen ble først bygget av vertikale trestokker som ble rammet ned i elva og hensikten var primært å skape en høl på nedstrøms side som skulle gi en god fiskeplass og gode gytemuligheter i nedstrøms ende av hølen. Siden er terskelen utviklet med godt resultat også av muret stein (se eksempel i figur 13), og brukes også som erosjonsterskler for å avtrappe fallet på en elvestrekning eller for å bygge opp et vannspeil oppstrøms.

Bunnkledninger/slak terskel

For å sikre et naturlig strykparti i elva mot bakovergripende graving (erosjon), kan det legges en plastring direkte på bunnen, eller at den graves ned i bunnen. Løsningen er lik den tradisjonelle løsmasseterskelen, men helningen blir ofte mye slakere (1:50/1:100). Fordelene er at vannhastigheten blir lavere over terskelen enn ved en brattere løsmasseterskel, og dermed reduserte krav til steinstørrelse. Ulempen er at den slake utformingen gir utfordringer med å normalisere vannhastigheten i overgangen mellom terskel og nedstrøms bunn. Vannhastigheten nedover terskelskråningen har en såpass stor horisontal komponent som gir høy energi i en lengre strekning nedstrøms terskelen. Det mest praktiske er å drepe energien ved å nedfelle en liten mur av stein, eventuelt hinder av større steiner, i elvebunnen like nedstrøms terskelen som skal redusere vannhastigheten.

Denne sikringstypen regnes som en variant av den tradisjonelle løsmasseterskelen. Figur 14 viser en slak terskel som eksempel.

Steinbelter

Steinbelter er en lett variant av bunnsikring/slak terskel. Steinbelter er stein lagt i korte striper på tvers av elva, gjerne gravet ned i elvebunnen for ikke å skape erosjon eller oppstuving. Ofte legges det flere belter i serie over en større strekning, og utformes enten som ordna steinlag eller plastring. Bruksområdet kan være å hindre at bunnerosjon, ved store og sjeldne belastninger, får et skadelig omfang. Det aksepteres at elvebunnen kan senke seg noe i mellom beltene, men over en lengre strekning vil beltene gi en "garanti" mot en generell senking av elvebunnen over den aktuelle strekningen. Når bunnen nedenfor steinbeltet senker seg, vil steinbeltet innta en brattere helning og stanse bakovergripende bunngraving. Steinlaget (steinstørrelse og lagtykkelse) dimensjoneres som tradisjonell løsmasseterskel.

Denne sikringstypen regnes som en variant av den tradisjonelle løsmasseterskelen.

Celleterskler

Celleterskel er en variant av tradisjonell løsmasseterskel. Den har en utforming i overflaten som tar et utstrakt hensyn til forholdene for fisken i elva. Plastringen på nedstrøms skråning er utformet som mange små minibasseng/vannceller i forskjellige nivåer, slik at vannet renner mellom cellene i et planlagt mønster.

Denne sikringstypen regnes som en variant av den tradisjonelle løsmasseterskelen. Et eksempel på celleterskel ser du i figur 15.

Betongterskel

Betongterskler egner seg der elvebunnen består av fjell, og der vannføring og hastighet er store, se figur 16. Betongterskler er beskrevet i Vassdragshåndboka, side 341.

Betongterskler må dimensjoneres av godkjent konsulent på konstruksjonsteknikk innen fagområdet, og er ikke videre omtalt i egne moduler i sikringshåndboka.

Treterskel

Egner seg best som miljøelement i mindre elver med liten vannføring. Terskler av tre er ikke spesielt egnet som erosjonssikring og blir ikke videre omtalt i egne moduler i sikringshåndboka.

Betegnelsen buner, strømavvisere og utstikkere brukes i daglig tale litt om hverandre. Felles for betegnelsene er at det er konstruksjoner av stein eller tre som stikker ut fra elvebredden for å skyve strømmen ut fra det belastede området som er utsatt for erosjon, se eksempel i figur 17. Ved å sette slike utstikkere etter hverandre i serie, vil vannhastigheten reduseres mellom dem. Hastigheten reduseres også ved bunnen nærmest elvebredden, og kan således være et tiltak for å unngå bunnsenking som svekker fundamenteringen av en erosjonssikring av elvebredden. Nedstrøms en bune, kan også elvebunnen bygge seg opp igjen som følge av redusert vannhastighet i le av bunen.

Ved planlegging må man avgjøre hvor lange bunene skal være, avstanden mellom dem, retning i forhold til elva og bunens lengdeprofil. Bunen og bunnen rundt må sikres mot lokal erosjon.

I noen tilfeller bygges det buner for å skape variasjon i strømforholdene som skal redusere negative virkninger for fisk og miljø i forbindelse med bygging av sikringsanlegg.

Der det er lite tilgang på tilstrekkelig stor og egnet stein, kan gabioner være hensiktsmessig. Flere leverandører leverer gabionkasser og gabionmadrasser av stålnett, plastnett eller en kombinasjon i forskjellige styrker og med forskjellige grovheter på nettmaskene. Nettkassene fylles med stein med størrelse som er tilpasset nettmaskene slik at de ikke ramler ut av kassen. Hver kasse opptrer da som en egen enhet og kan stables sammen til støttemurer og plastringer som vist i figur 18.

I vassdrag der det er stor belastning fra is kan nettet fort bli skadet og kassen åpner seg og faller sammen.

Tre er et rimelig og miljøvennlig byggemateriale. Levetiden er avhengig av tilgang på fukt og hvor mottakelig treet er for råte. De mest varige løsningene oppnås ved å velge tømmer som er godt "malmet" (mer enn 70 %). Sikring med tre er spesielt egnet der det er vanskelig å komme til med maskiner og transport av stein. De mest aktuelle konstruksjonene for beskyttelse av elvekant er omtalt videre under.

Påler ned i bakken/bunnen

Trestokker graves ned eller rammes ned tett i tett i bunnen langs elvekanten, se figur 19. Eventuelt litt lengre avstand mellom pålene og at de er koblet sammen med horisontale/liggende tømmerstokker tett i tett.

Tømmerkister

Det bygges kasser av tømmerstokker som fylles med stein, se figur 20. Avhengig av belastningen de blir utsatt for fra jordtrykk, bygges de enkel eller dobbel. Også terskler og små dammer kan bygges eller settes sammen av steinfylte tømmerkister.

Faskiner og kvistdammer

En gammel teknikk er å lage steinfylte "pølser" surret inn i kvister, eller kun trestokker og kvister som er sammenvevd til en motstandsdyktig konstruksjon. De kan enten fungere som langsgående beskyttelse av elvebredden, eller bygget som terskler/dammer for å redusere hastigheten på vannet. Figur 21 viser et eksempel av en kvistdam.

Jordarmering egner seg best ved lave vannhastigheter (opptil 1 m/s), og spesielt der adkomst med maskiner er vanskelig. Det finnes flere typer matter og nett – både som er nedbrytbare og som er varige. Den viktigste funksjonen til disse produktene er å armere jorda, spesielt i tilgroingsfasen, slik at vegetasjonen kan feste seg og utvikle røtter. Figur 22 viser et eksempel av kokosmatter.

Jordmarmering blir ikke nærmere beskrevet i sikringshåndboka. Det anbefales å ta kontakt med leverandørene for nærmere anvisninger av sine produkt.

Er mest brukt i bratt terreng, for eksempel vegskråninger, for å sikre mindre bekker mot erosjon. Som navnet sier, så utformes bunnen som en trapp (se figur 23). I Norge brukes oftest blokker av stein med rektangulære flater, tilsvarende blokker som benyttes i tørrmur. Trinnene utformes slik at vannets energi reduseres/drepes for hvert trinn, samtidig som steinblokkene som former trinnet hindrer erosjon. Som byggemateriale kan også gabioner, tre eller betong brukes.

Trapperenne blir ikke nærmere beskrevet i sikringshåndboka i denne omgangen.

Pulg, U. mfl. (2018) Tiltakshåndbok for bedre fysisk vannmiljø: God praksis ved miljøforbedrende tiltak i elver og bekker. NORCE LFI rapport nr. 296. NORCE Bergen. ISSN 1892-8889.