Zabezpieczenie brzegów morskich i rzek

Zmiany klimatu są realnym zagrożeniem dla gęsto zaludnionych obszarów wybrzeży morskich i rzek. Ludzie przez wieki stawiali struktury chroniące ich przez powodziami i zabezpieczające brzegi przed erozją: falochrony, łamacze fal, wały przeciwpowodziowe, jazy, śluzy, opaski, ostrogi brzegowe, i wiele innych. Dzisiaj te struktury stawiamy przeważnie z energo- i węglo-intensywnych materiałów: żelbetonu (najczęściej), geotekstyliów, stali, siatki drucianej, asfaltu. Jednak ludzie mogą, i robili to w przeszłości, budować działające zabezpieczenia bez konieczności niszczenia środowiska.

Inspiracji warto poszukać w Holandii. Morze zagrażało Niderlandom na długo przed zmianami klimatycznymi. Holendrzy zbudowali swoje państwo częściowo na dnie morza osuszonym przez wiatraki. Wydarty wodzie ląd otoczyli wałami. Wybrzeże Niderlandów to lekkie, drobnopiaszczyste gleby, słabo opierające się falom. Prądy morskie, fale i śruby statków wzburzają dno i mogą doprowadzić do podmywania i usuwania się wałów, nadbrzeży, grobli i przyczółków.

Materace faszynowe

W stojącej, wolno-płynącej lub półsłonej wodzie, ochronie wybrzeży i brzegów rzek może pomóc sadzenie trzcin, jednakże ta metoda nie sprawdza się w słonej wodzie ani nie chroni przez mocnymi falami. Co najmniej 400 lat temu Holendrzy rozwiązali ten problem: wymyślili materace faszynowe. Materac faszynowy składa się z tysięcy (przeważnie wierzbowych) witek. Splata się je razem w solidną konstrukcję i zatapia na dnie kanału, ujścia rzeki czy na dnie rzeki. Materac może częściowo wychodzić na brzeg lub wał.

Materace faszynowe wyplatano przeważnie w formie obszernych prostokątów: najczęściej miały wymiary pomiędzy 20-30 metrami szerokości i do 150 metrów długości (czasem więcej). Te struktury powstawały na lądzie, holowane były na miejsce przeznaczania i zatapiane na dnie przez obciążanie kamieniami i gruzem. Wszystkie prace wykonywano ręcznie. Pobliskie zagajniki odroślowe dostarczały surowca.

Przewidywany czas użytkowania: wieki

Nie do końca wiadomo kiedy właściwie Holendrzy zaczęli używać faszynowych materacy. Najstarszy obraz na jakim można je zobaczyć namalował w 1676 roku Matthias Withoos. Na obrazie widać naprawę grobli. Można napotkać wzmianki o naprawianiu urządzeń hydrotechnicznych łodygami drzew pochodzące już z szesnastego wieku. Wiele z materacy faszynowych spełnia swoją rolę do dziś, pomimo upływu kilku wieków od ich wykonania. Drewno wierzby pod wodą staje się twarde jak kamień i praktycznie się nie rozkłada. Badania przeprowadzone w latach 60. XX w. pokazały, że większość materacy faszynowych zatopionych ponad 100 lat wcześniej – niektóre datuje się na wczesne lata 20. XIX w – jest w stanie nienaruszonym.

Nie wiemy jak wiele faszynowych umocnień wciąż pełni swoje zadanie na dnie holenderskich wód, jednak wiemy, że są praktycznie wszędzie. Większość informacji które mamy pochodzi z okresu poprzedzającego drugą wojnę światową, kiedy to Holendrzy wykorzystywali tą technologią na szeroką skalę.

W 1953 roku Holandię nawiedziła katastrofalna powódź. Z jej przyczyny rozpoczęto Prace Delta, czyli szereg ambitnych projektów inżynieryjnych mających ochronić ląd przez morzem. Materace faszynowe były kluczowym elementem planu. Dla przykładu, pomiędzy rokiem 1960 a 1966, Holendrzy położyli 200 tys. m2 materacy faszynowych w regionie Wadden (grupa wysp na północy Niderlandów). Pomiędzy rokiem 1954 a 1967 w całym kraju zatopiono 1,2 mln m2 faszynowych umocnień.

Wyplatanie materacy faszynowych

Zrobienie materaca faszynowego to rzemiosło polegające przede wszystkim na wiązaniu i wyplataniu. W strefach pływowych Holendrzy wyplatali maty na równiach pływowych, kiedy odpływ odsłaniał ląd. Wskazany był pośpiech. Kiedy przypływ znowu wzbierał, struktura zaczynała unosić się na wodzie – musiała być na tyle solidna, aby się nie rozpaść. Budowa mogła zostać dokończona w czasie kolejnego odpływu, a nawet kiedy pływała po wodzie.

Rzemieślnicy rozpoczynali budowę materacu od splatania witek w pęki nazywane „faszynami” (po niderlandzku „wiepen”). Faszyny miały do 50 m długości, średnicę ok. 30-50 cm i były łączone ze sobą cienkimi witkami. Faszyny stanowiły dolną ramą maty - zasadniczą część całej struktury. Wiązki faszyn układano na krzyż, jedna na drugiej w odstępach jednego metra, zabezpieczając miejsce przecięcie liną i palikiem.

Na wierzchu dolnej ramy kładziono 30-40 centymetrowe „wypełnienie”, czyli dwie warstwy witek, jedna nad drugą. Pomiędzy nimi wkładano warstwę trzciny, co powodowało, że materac nie przepuszczał piasku. Następnie budowano górną ramę (identyczną do dolnej ramy) i kładziono ją na „wypełnienie”. Potem całą konstrukcję przywiązywano do belek. Potrzeba było sześciu ludzi by zbudować 100 m2 maty faszynowej.

Przegrody i ścianki

Następnym krokiem było wyplecenie przegród wewnętrznych i zewnętrznych ścianek pomiędzy słupkami wystającymi z miejsc skrzyżowania się faszyn. Te przegrody i ścianki dodatkowo wzmacniały całą konstrukcję i zapobiegały sturlaniu się balastu z materaca, co mogła się zdarzyć podczas zatapiania konstrukcji. Po zatopieniu przegrody zapobiegały przemieszczaniu przez ruchy wody drobnych kamyków. Co więcej, dzięki tym wzmocnieniom materac faszynowy mógł spełniać swoją rolę nawet ustawiony na mocno pochylonym brzegu, np. na grobli.

Anefo, CC0, dzięki Wikimedia Commons.

Zatapianie materacy faszynowych

Kiedy materac faszynowy został zaholowany na miejsce docelowe i przycumowany, można było go zatopić. Robiono to przez obciążanie konstrukcji kamieniami i gruzem. Tę ciężką pracę wykonywano ręcznie. Robotnicy ustawiali się w rzędach, podając sobie kolejno kamienie o wadze od 10 do 30 kg. Taczkarze dostarczali balast z lądu, lub wysypywali taczki bezpośrednio na materace z pokładów łodzi.

Żeby zatopić na morzu 1 m2 materacu faszynowego potrzeba prawie 200 kg obciążenia. Najwięcej balastu umieszczano przy krawędziach, aby materac się nie przewrócił podczas zatapiania. Kiedy konstrukcja opadła na dno, dokładano jeszcze jedną tonę większych kamieni. Żeby zatopić materac w rzece wystarczyło mniejsze obciążenie – około 120 kg na 1m2 do zatonięcia i 300 kg, aby utrzymać go w miejscu. Więcej kłopotów nastręczało znalezienie odpowiedniej ilości kamieni, niż witek.

Kluczowe było wybranie na prace odpowiedniej pory, ponieważ materace faszynowe mogły być zatapiane jedynie na spokojnym morzu przy słabym prądzie. Starano się jak najlepiej wykorzystać czas niskiej wody (kilka minut pomiędzy odpływem a przypływem, przyp. tłum.), nawet jeśli oznaczało to, że praca będzie odbywać się częściowo nocą.

Nakładania na siebie materacy faszynowych

Umiejscawianie materacy faszynowych we właściwym miejscu było wyzwaniem. Nie łatwo precyzyjnie je zatapiać. Według niektórych źródeł, starano się, aby pomiędzy sąsiednimi materacami było 2-5 metrów odstępu. Unikano nakładania na siebie materacy, ponieważ prąd mógł przewrócić konstrukcję leżącą wyżej.

Gerrit Jan Schiereck, emerytowany profesor inżyniery hydraulicznej i były pracownik Holenderskiego departamentu robót publicznych, ma inne zdanie: „Wbrew temu, co mówią niektóre podręczniki, koniecznie było, aby materace faszynowe częściowo nachodziły na siebie.” ¹

Nie wszystkie materace były budowane na planie prostokąta. Aby wpasować je do istniejących urządzeń, dna rzeki, albo innych nieregularności, materace często przybierały formy trapezów lub nierównobocznych czworokątów. Jednak jeśli się dało, to unikano kształtów z wciętymi narożami.

Pływowe zagajniki odroślowe

Wyrabianie materacy zrobionych z faszyn było uzależnione od istnienia wielkoobszarowych zagajników odroślowych dostarczających surowca. Jak dowiedzieliśmy się ze wcześniejszego artykułu, nasi przodkowie pozyskiwali drewno raczej ogławiając drzewa niż je ścinając. Holenderskie zagajniki odroślowe – „grienden” – wyróżniają się spośród reszty ze względu na ich „mokre” gleby i okazyjne zalewanie przez wysokie poziomy wody i pływy. W przeciwieństwie do innych gatunków drzew wierzba znosi słoną wodę i (tymczasowe) zalewanie. Dzięki temu, zagajniki można było sadzić na gruntach nie nadających się pod uprawę.

W 1915 roku, około 14 tys. ha lasów w Holandii stanowiły nadrzeczne lub pływowe zagajniki - w porównaniu do 85 tys. ha „normalnych” plantacji i 155 tys. ha tradycyjnych lasów. Większość z nich leżała wzdłuż ujść rzek, za groblami, oraz w poprzecinanych rzekami regionach Południowej Holandii i Północnej Brabancji. Największy kompleks zagajników znajdował się w Biesbosch (dzisiaj to teren parku narodowego, przyp. tłum.) W zagajnikach hodowano ponad 200 odmian wierzby. Na wyjałowionych glebach holendrzy sadzili pomiędzy wierzbami olchy, których spadające liście nawoziły glebą, pomagając zagajnikom dłużej pozostać produktywnymi.

Zagajniki odroślowe nierzadzko otaczał wał nie dopuszczający wody do wdarcia się przy normalnych falach. Plantacje były wtedy zalewane tylko podczas zimowych sztormów. Zastawki zapewniały, że woda będzie spływać powoli, pozwalając osadzić się zawieszonym w niej osadom użyźniającym glebę. Zagajniki przecinały rowy odprowadzające stagnującą wodę szkodliwą dla drzew. Robotnicy korzystali z wąskich kanałów do transportu łodziami ściętych witek. Nadrzeczne zagajniki sadzono pomiędzy groblami, a poziom wód gruntowych – zależny od sąsiadujących rzek – określał warunki dla drzew.

Zbiór witek wymagał równie dużo pracy co wyplatanie faszyn. Pielęgnacja drzew odbywała się tylko ręcznie i koncentrowała się głównie w zimowych miesiącach. Pracownicy plantacji ścinali witki kiedy liście opadły i wiązali je we wiązki. Sadzili również nowe drzewa (wsadzając ucięte gałązki w ziemię), oczyszczali rowy i usuwali drewno. Większość robotników pracujących w zagajnikach brało dniówki w porach roku kiedy na roli było niewiele pracy. Kwaterowali się przeważnie w małych chatkach i łódkach na terenie plantacji. ²

Ewolucja w latach 60.

W następstwie katastrofalnych powodzi w latach 50. XX w. Holendrzy zawiązali grupę roboczą, która miała za zadanie opracować metody usprawniające i przyspieszające wytwarzanie materacy faszynowych. Plecenie faszyn - zajęcie zabierające około jedną trzecią całej pracy przy wyrobie materacy - po raz pierwszy spróbowano zmechanizować. „Maszyna faszynowa” – zasilana silnikiem diesla o mocy 2 kM – pojawiła się w roku 1956. Mogła wypleść 10 tysięcy faszyn tygodniowo, wystarczająco dużo do zrobienia 2,300 m2 materacy. Od lat 50. holendrzy zaczęli używać dźwigów i podajników wibracyjnych do przemieszczania gruzu i zaczęli budować nadbrzeża, aby wyplatać materace blisko brzegu na rozległych stokach, dzięki czemu uniezależnili budowę od pływów i lepiej organizowali pracę. Również techniki zatapiania ewoluowały.

Wynalezienie geotekstyliów (jako właściwych barier dla piasku) obniżyło zapotrzebowanie na surowiec z plantacji wierzby i na trzciny. To był kluczowy moment, ponieważ istniejące ówcześnie w kraju zagajniki nie mogły by sprostać zapotrzebowaniu Prac Delta. Holenderskie zalewowe i rzeczne zagajniki odroślowe zaczęły służyć innym celom, a materace faszynowe stały się mało znaczącym odbiorcą surowca. Ważniejsze stało się wyplatanie koszyków i skrzyń, a szczególnie wyrób bednarek (taśm okalających klepki beczki, przyp. tłum.) na beczki na śledzie – ważny holenderski towar eksportowy w tym czasie. Holendrzy wykorzystywali odpady z plecenia bednarek do wyplatania materacy faszynowych. Jednak po pierwszej wojnie światowej żelazne taśmy zaczęły zastępować wiklinowe bednarki. Co więcej, paliwa kopalne ułatwiły osuszanie gruntów, przez co, coraz mniej terenów było dostępnych na zakładanie zagajników odroślowych. Z 14 tys. ha zalewowych i rzecznych zagajników w 1915, zostało tylko 2 tys. w roku 1983.

Tradycyjne materace faszynowe – nie używające geotekstyliów – zniknęły prawie całkowicie. Korzysta się z nich jeszcze w rezerwatach przyrody, jednak zainteresowanie nimi powoli wraca. Produkcja stali, cementu i plastiku emituje dwutlenek węgla i produkuje zanieczyszczenia, kiedy tradycyjne materace faszynowe pochłaniają węgiel z atmosfery i zatrzymują go na dnie mórz i rzek na wieki – bez zanieczyszczeń i paliw kopalnych.

Podziękowania dla Gerrit Jan Schiereck, Bart Schultz, i Alice Essam.

Odniesienia:

De Bruin, Dick, and Bart Schultz. “A simple start with far‐reaching consequences.” Irrigation and Drainage: The journal of the International Commission on Irrigation and Drainage 52.1 (2003): 51-63.

Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop, B. Hakkeling, 1970.

JW van Westen, Ontwerp en uitvoering van zinkwerken, 1969.

Holland’s rijshout, L.G. van Breen, 1920.

J.A.M. Schepers, Een landelijk overzicht van de grienden, 1988

Getijdenbossen, F.W. Rappard, 1971

Rijshout-, riet- en stroconstructies, J.C Visser 1954

Stroomzinken 1967-1968, H.Y. Wenning

De teelt van griend- en teenhout in nederland en het naburige vlaanderen. DWP Wisboom van Giessendam, 1878.

Geschiedenis van de techniek in nederland. De wording van een moderne samenleving. 1800-1890, deel III. H.W. Lintsen, 1993.

Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013. Nationaal Park de Biesbosch, 2014.