Bodembescherming met behulp van boomstammen

Om erosie en ontgronding in rivieren te voorkomen kan bodembescherming worden toegepast. Voor stenen als bodembescherming zijn er al twee verbanden bekend tussen de stroomsnelheid waarbij de stenen instabiel worden, ofwel de kritieke stroomsnelheid, en de diameter. Deze twee verbanden zijn door de onderzoekers Izbash en Shields samengesteld. Naast stenen zouden ook boomstammen toegepast kunnen worden als bodembescherming. Dit heeft als voordeel dat de biodiversiteit toeneemt. Boomstammen zijn namelijk een goede leefomgeving voor flora en fauna. Ook zijn boomstammen vaak te vinden in riviergebieden, waardoor minder transport nodig is. Echter zijn de verbanden van Shields en Izbash niet toepasbaar op boomstammen. De boomstammen hebben namelijk een andere vorm en porositeit dan stenen. Om de verbanden tussen de afmetingen van de boomstammen en de kritieke stroomsnelheid te vinden is experimenteel onderzoek gedaan. Met de resultaten uit dit onderzoek is ook de hoofdvraag uit dit eindwerk beantwoord. De hoofdvraag luidt: In hoeverre kunnen boomstammen toegepast worden als bodembescherming om erosie en ontgronding te voorkomen? Voor het onderzoek zijn een aantal proefopstellingen samengesteld, waarbij het effect van een bepaalde variabele op de kritieke stroomsnelheid is onderzocht. De volgende variabelen zijn uiteindelijk onderzocht: aantal lagen, oriëntatie, wel of geen verbindingen en soort doorsnede. Bij elke proefopstelling (ook de niet onderzochte) zijn verbanden afgeleid op basis van Izbash en op basis van Shields, waarbij de kritieke stroomsnelheid een functie is van de afmetingen van de boomstam. Bij beide verbanden is er nog één onbekende over, die na het experimenteel onderzoek bepaald kon worden. Het onderzoek is gedaan met behulp van modelboomstammen in een stroomgoot. Er is gebruik gemaakt van een fotocamera en een stroomsnelheidsmeter. Achteraf kon met behulp van de beeldjes bepaald worden bij welke stroomsnelheid de boomstammen instabiel werden. Vervolgens zijn met deze resultaten de onbekende in de verbanden op basis van Izbash en Shields bepaald. Bij het effect van het aantal lagen op de kritieke stroomsnelheid is gebleken dat één laag boomstammen de hoogste kritieke stroomsnelheid heeft (1,547 m/s, geschaald). Verder is bij het effect van oriëntatie op de kritieke stroomsnelheid gebleken dat de constructie die evenwijdig stond aan de stroomrichting de hoogste kritieke stroomsnelheid heeft (1,547 m/s, geschaald). Daarnaast is bij het effect van het toepassen van wel of geen verbindingen gebleken dat de constructie met touw de hoogste kritieke stroomsnelheid heeft (1,596 m/s, geschaald). Tot slot is bij het effect van de soort doorsnede op de kritieke stroomsnelheid gebleken dat de constructie met de doorsnede met takken en ronde hoeken de hoogste kritieke stroomsnelheid heeft (1,666 m/s, geschaald). Om te concluderen of het mogelijk is om een boomstamconstructie als bodembescherming toe te kunnen passen zijn de gevonden kritieke stroomsnelheden vergeleken met de snelheden in een echte rivier. Voor de vergelijking is de rivier de Waal genomen. De stroomsnelheid in de rivier varieert van 1,0 tot 2,0 m/s. Uit de resultaten is gebleken dat de hoogste gevonden kritieke stroomsnelheid gelijk is aan 1,666 m/s. Hieruit is geconcludeerd dat de boomstammen voor een groot gedeelte van de Waal wel als bodembescherming gebruikt kunnen worden. Voor rivieren met een hogere stroomsnelheid is de aanbeveling om in vervolgonderzoeken een constructie te vinden die een hogere kritieke stroomsnelheid heeft.Civil Engineering and GeosciencesHydraulic EngineeringCTB300