EKOLOŠKI INŽENJERING - NEKE PRIMJENE U ZAŠTITI TLA I VODA

Mirko Bušić, dipl.ing.građ.

Werkos

Mario Stinčević, dipl.ing.građ.

Werkos e_mail: werkos@werkos.com

Mr. Amer Džindo, dipl.ing.geol.

Werkos e_mail: werkos@bih.net.ba

SAŽETAK Tlo i voda su izvor života i preduvjet opstanka svake države, stoga odnosu prema tlu i vodi u inženjerskoj praksi moramo posvetiti posebnu pažnju. Inženjerski objekti u obujmu trenutno okupiraju manje od 1% plodnog tla Bosne i Hercegovine, ali to tlo je na žalost uglavnom trajno izgubljeno. Utjecaji zahvata na okolno područje kao i na vode ovise o vrstama zahvata i načinu njihova korištenja. Izgradnjom cestovne komponente prometnog koridora Vc direktno se uzurpira cca 1500 ha različitih tala, a svojom pozicijom i načinom korištenja direktno i indirektno negativno utječe na tlo i vode u okruženju. Kako trasa Vc koridora uglavnom prati vodotoke bitno je povećan rizik od negativnog utjecaja inženjerskih zahvata na prirodni okoliš. Ekološkim inženjeringom, odnosno raznim inženjerskim projektima, možemo bitno umanjiti mogućnost nastanka štete na okolišu . Ključne riječi: Tlo, voda ,okoliš, degradacija,erozija, nasipi, usjeci, zaštita okoliša, ekoinženjering, biolagune, sintetski brtveni slojevi, sintetske vlaknate structure.

TLO I VODA KAO DIO OKOLIŠA Tlo je kompleksna tvorevina, bitno mu je svojstvo plodnost, vrlo sporo nastaje (cca 1mm /1000 godina), ali djelovanjem čovjeka u moguće ga je trajno izgubiti u vrlo kratkom roku. Uloga tla kao temeljnog sustava može biti: -gradilišna -sirovinska -prizvodna -filtarsko-puferska -biotopska -transformacijska (pretvorba tvari) -regulatorska (količina tvari) Čovjek intezivno koristi tlo kao proizvodni medij, a u inženjerskoj praksi kao izvor sirovina i kao gradilište.Pri tome malo vodi računa o utjecaju vlastitih postupaka na ostale funkcije tla. Iz navedenih funkcija tla jasna je velika važnost tla za čovjekov okoliš. Zbog toga čovjek mora stalno voditi računa o slijedećim posebnostima tla: 1.Tlo je prirodno-povijesna tvorevina , dakle uglavnom neobnovljiv prirodni resurs 2.Narušavanjem akosustava dolazi do većeg ili manjeg oštećenja ili čak uništenja tla 3.Kao nastavak procesa pod točkom 2. Dolazi do poremećaja u vodnom režimu okoliša, a poremećaj u vodnom režimu može dovesti do potpunog uništenja tla , a time i čovjekova opstanka na nekom području. Voda je kritična i sveobuhvatna materija koja presudno odlučuje o opstanku ne samo čovjeka već i samog okoliša. Voda je nedjeljivi partner tlu, bez vode tlo je beznačajna materija. Temeljna vrijednost područja, kojim prolazi cestovni koridor Vc, očigledno je tlo i vodni potencijali područja Prema navedenom zaštita tla i voda ključan je zahtjev koji se postavlja pred voditelje projekta izgradnje svih vidova prometnog koridora Vc. UTJECAJ CESTOVNOG KORIDORA Vc NA DEGRADACIJA TLA Degradaciju tla može se podijeliti na: 1.Degradacija tla kao fizički gubitak-prestavlja uklanjanje ili premještanje tla sa mjesta nastanka 2.Degradacija tla kao gubitak kakvoće –gubitak funkcija tla usljed kemijskih, fizikalnih ili bioloških djelovanja Izgradnjom cestovnog koridora fizički će se uništiti cca 1500 ha relativno plodnog tla. Od te količine moguće je ponovno rekonstruirati prirodno tlo gotovo u polovici spomenute površine. Zbog prirode

prometnice navedene površine su u svakom slučaju nepovratno izgubljene za dotadašnji način korištenja. Nisam dovoljno upoznat sa zakonskom regulativom koja bi trebala određivati način postupanja sa tlom na području inženjerskih zahvata, ali dosadašnja iskustva pružaju vrlo lošu sliku o odnosu učesnika pri zahvatima u prirodnom okolišu. UTJECAJ CESTOVNOG KORIDORA Vc NA VODE Prostornim planovima županija, kantona ili općina, kroz koje prolazi cestovni prometni koridor, naznačene su (ili bi trebale biti) smjernice kojima se utvrđuju postupci zaštite voda koje moraju provesti svi odgovorni pri izgradnji prometnice. To se poglavito odnosi na:

1. Utvrđivanje pozicija vodonosnog područja u odnosu na trasu prometnice i utvrđivanje načina zaštite i praćenja stanja

2. Utvrđivanje pozicije vodozaštitnog područja manjih crpilišta pitke vode, utvrđivanje načina zaštite i praćenja stanja

3. Utvrđivanje poplavnih područja i međuzavisnosti poplavnih područja i prometnice

4. Utvrđivanje hidroloških osobitosti svih vodotoka na trasi cestovne prometnice, (Bosne i Neretve uglavnom , ali i ostalih manje izloženih vodotoka duž cijele trase), sagledavanje međusobne ovisnosti vodostaja i prometnih građevina .

Sve navedene aktivnosti provode se temeljno zbog sprečavanja zagađenja voda i vodotoka kao posljedica izgradnje i korištenja cestovnog prometnog koridora . EKOLOŠKI INŽENJERING KAO BITNI ISKORAK U ZAŠTITI PRIRODNOG OKOLIŠA Filozofija ekološkog inženjeringa (ekoinženjering) sastoji se u promicanju inženjerskih građevina koje po izgledu i funkciji bolje odgovaraju prirodnom krajobrazu i svim ekosustavima koji se mogu naći na trasi građevine. Temeljni razlika inženjeringa i ekoinženjeringa je u u iniciranju i vođenju procesa. Kod klasičnog inženjeringa većinom procesa upravlja čovjek, dešavaju se na tehničkim strukturama stvorenim od strane čovjeka, a uglavnom se pokreću dostavljenom energijom. Nasuprot tome kod ekoinženjeringa pokušava se koristiti svi dostupni prirodni procesi koji mogu adekvatno rješiti projektni zahtjev. Energija procesa uglavnom je prirodna kao što su sunčeva energija, gravitacija, vjetar, biljke, životinje itd.

Bitno je naglasiti da ne moraju svi procesi biti prirodno vođeni da bi se neki postupak prozvao ekoinženjerski. Bitne odrednice ekoinženjeringa (po Barettu): Ciljevi projekta Višestruka dobit Korist za ekosustav Visoki značaj Građevine Uglavnom prirodne Izvori energije Sunce, biljke, životinje Prijenos materije Gravitacija,

mikrobiološki procesi, konvekcija

Procesi Prirodni, autoregulirajući

Klima i okoliš Značajna Vijek trajanja projekta Uglavnom dugotrajni Izvedba Promjenjivo(kont-

nekont) Robusnost Cijena izvedbe I održavanja

Niska

Potrebe za zemljištem Visoka Po samoj definiciji ekoinženjering je mješavina dviju vrlo različitih disciplina koje se moraju podupirati da bi dale odlične rezultate. Premda ekoinženjering ima značajnija iskustva na projektima obrade otpada, otpadnih voda, obrade voda zagađenih agrotehničkim tretmanima, stabilizacije obala, obnavljanje priobalja, postoje i ekoinženjerski procesi koji se mogu koristiti kod izgradnje cestovnog koridora Vc . Izgradnjom prometnice pojavljuju se različiti procesi koji uništavaju prirodni krajobraz i pripadajuće ekosustave. U te procese možemo ubrojiti fizičko uništenje tla, eroziju tla, buku, prašinu različitog sastava, otpadne tvari i tekućine kao posljedica korištenja prometnice. U ovo možemo ubrojiti i razne ekološki rizične incidente koje realno možemo očekivati na prometnici. U osnovi, najpogubniji uticaj za čovjeka imaju procesi koji bitno negativno utječu na tlo i vode u području prometnice. Kao primjer ekoinženjerskog zahvata na zaštiti tla pobliže ćemo obraditi zaštita pokosa usjeka ili nasipa ponovnim vraćanje ranije skinutog plodnog tla uz upotrebu sintetičkih materijala. 1.ZAŠTITA TLA KAO DIO SANACIJE POKOSA USJEKA I NASIPA OSNOVNE SMJERNICE Građenjem cesta otvaraju se nasipi i usjeci koje treba sanirati zbog sigurnosti korisnika ceste, smanjenja negativnog utjecaja na prirodni okoliš i zbog uklapanja spomenutog zahvata u prihvatljiv krajolik.

Usjeke i nasipe treba izvesti tako da se zadovolje slijedeći uvjeti: • Globalna stabilnost usjeka/ nasipa • Lokalna stabilnost usjeka/ nasipa • Površinska zaštita od erozije Zadovoljenje navedenih uvjeta ima za cilj slijedeće: • Sigurnost prometnice i korisnika prometnice • Zaštita okoliša • Dovođenje devastiranog terena u krajobrazno

prihvatljiv izgled. Izvedbenim projektom utvrđeni su parametri izvedbe prometnice kojima se zadovoljava globalna i lokalna stabilnost pokosa, stoga se u ovom razmatranju ograničavamo samo na površinsku zaštitu pokosa od erozije. Ekoinženjerski pristup rješenju erozije predviđa zatravljivanje pokosa autohtonim travama , biljem i grmljem koje će prirodnim slijedom zaštititi hranjivi površinski sloj tla od erozije. Zbog nepogodnog sastava zemljišta nije lako obaviti ozelenjavanje , jer nasipi su obično kameniti s malo zemlje, a usjeci zadiru u matični supstrat u kojem gotovo ništa ne raste. Zato sadnji treba prethoditi nasipavanje zemljišta (uglavnom je to lako izvedivo i prihvatljivo samo po nasipima) u sloju od najmanje 20 cm. Nasuto tlo treba dodatno zaštititi od erozije sintetičkim trodimenzionalnim strukturama od PP PA ili PE vlakana (MAT strukture) ili prekrivačima od biološki razgradivog materijala(BIOMAC). Na tako pripremljeni nasip moguće je zasaditi različito autohtono grmlje ,a moguća je i sjetva određenih vrsta trava (sl.1.).

Slika 1. Odabir sastava nasipne zemlje, vrste bilja i trava pa do odabira kalendarskih rokova za izvedbu, isključivo treba prepustiti hortikulturnim stručnjacima. Posebno treba obratiti pažnju na mogućnosti tla da zadrži minimalnu potrebnu količinu vode za autonomni biološki razvoj bilja i trava. Svakako treba računati na troškove “podrške” razvoju biljnog pokrova po pokosima u prvoj fazi

(koja ne bi trebala trajati manje od godine dana), pod “podrškom” se porazumjeva zalijevanje, prihranjivanje i sl. U nastavku je obrađeno rekultiviranje pokosa nanošenjem plodnog tla uz pomoć MAT struktura (navedena uputstva uglavnom vrijede i za biorazgradive pokrivače(BIOMAC) od slame ili kokosa). POSTAVA TRODIMENZIONALNIH STRUKTURA ZA ZAŠTITU OD EROZIJE-MAT 1.OPIS MATERIJALA Zbog konkretnog prikaza materijala, za primjer MAT trodimenzionalnihstruktura odabrali smo Werkos MAT 23.0020 (sl. 2.). Werkos MAT 23.0020 je polipropilenska (PP) trodimenzionalna vlaknasta struktura sa slijedećim karakteristikama: Sirovina: PP Debljina: 20 mm Težina: 530 g/m2

UV stabiliziran Dimenzije role: 2 x 25 m Koristi se za zaštitu od erozije, te armiranje humusnog sloja i osiguranje razvoja vegetecije. Za vrijeme instalacije, role se režu na potrebnu dužinu.

Slika2.. Trodimenzionalna struktura -MAT 2.ZAŠTITA POKOSA USJEKA OD LOKALNIH UTJECAJA Zaštita pokosa usjeka bitno ovisi o kvaliteti izvođenja radova iskopa i čišćenju pokosa nakon izvođenja. Ovisno o projektiranom nagibu pokosa, sastavu tla te stabilnosti pokosa, primjenjuju se različite vrste zaštite. Trodimenzionalne strukture-MAT se primjenjuju na blagim pokosima (1:1 i blažim) gdje stabilnost pokosa nije ugrožena, ali postoji opasnost od erozije i nužno je zatravljivanje .

3.POSTAVLJANJE MAT-a Budući MAT ima funkciju zaštite od erozije, njegova primjena omogućava dovoljno vremena za ozeljenjavanje pokosa jer je vegetacija prvoklasna zaštita od erozije. Kako bi MAT uistinu vršio funkciju zaštite od erozije i omogućio ozeljenjavanje, nužna je dobra adhezivnost s podlogom. Stoga podloga na koju se postavlja MAT mora biti kompaktna i ravna s maksimalnim odstupanjem 5-10 cm. Mat treba odmatati po nagibu u smjeru namotavanja role. Razmotavanje se uglavnom vrši s krune pokosa prema dolje (sl. 3.). Role materijala se poslažu uzdužno po nasipu, te se nakon fiksiranja na kruni (Poglavlje 4. ), odmotavaju prema dolje. Nakon spuštenih 3-4 role, pristupa se spajanju po pokosu (Poglavlje 5.).

Slika 3. Spuštanje rola po pokosu 4. SIDRENJE NA KRUNI Sidrenje se vrši u kanalu dimenzija cca 0,30x0,30 m na stabilnoj udaljenosti od ruba pokosa koji se zapuni iskopanim materijalom (sl. 4.). Kako bi se spriječila erozija uzrokovana oborinskom vodom po pokosu, potrebno je izvesti obodne kanale za prikupljanje vode na kruni nasipa. 5.SPAJANJE NA POKOSU Kako bi se ostvarila bolja prionljivost MAT-a po pokosu nužno je vršiti lokalno pričvršćenja za podlogu klinovima, izrađenih od različitog materijala, na odgovarajućem rasteru (sl.4.).

6.UZDUŽNO SPAJANJE MAT-a Budući se Mat postavlja na blažim pokosima, spajanje se vrši na način da se role MAT-a preklapaju 15-20 cm i učvršćuju za podlogu klinovima “U” profila, na odgovarajućem razmaku. 7.SIDRENJE NA DNU Ukoliko je postavljen zahtjev za sidrenjem na dnu, ono se vrši na sličan način kao i na kruni (sl. 4.) U nekim slučajevima, dovoljno je pričvrstiti Mat s klinovima “U” profila.

Slika 4. Sidrenje na kruni i dnu 8.ZATRAVLJIVANJE Pokose zaštićene s Mat-om, nužno je zatraviti, jer je vegetacija trajna zaštita od erozije, a omogućava idealno uklapanje u okoliš. Zatravljivanje se može vršiti zajedno sa humusiranjem ili naknadno hidrosjetvom. Kod zatravljivanja humusiranjem humus se pomiješa sa sjemenom autohtonih biljaka i nanosi u sloju cca 10-20mm, i izravnava se ravnalicom, kako bi humus ispunio vlaknastu strukturu MAT-a. Nakon nanošenja humusa, pokos je potrebno zaljevati i prihranjivati kroz cijelu godinu ( ovisno o klimi).

Osim humusiranjem, zatravljivanje se vrši i hidrosjetvom, uz adekvatnu njegu nakon zatravljivanja. Oba postupka zatravljivanja treba prepustiti specijaliziranim tvrtkama za tu vrstu poslova, koje propisuju recepturu smjese , vrše poslove hidrosjetve odnosno humuziranja, a nakon toga utvrđuju potrebnu zaštitu i njegu pokosa nakon zatravljivanja. Potrebno je što više koristiti auhtotone sorte biljnog materijala kako bi se u potpunosti zaštitio ekosustav na području izvedbe prometnice. Drugi primjer ekoinženjeringa koji se može primjeniti pri izvedbi i korištenju cestovnog prometnog koridora Vc istaknuli bi izvedbe zaštite tla i voda od incidentnih situacija prilikom korištenja prometnice, kao i izvedbu laguna za prikupljanje otpadnih materija putem zatvorenog sistema odvodnje.

UGRADNJA BRTVENOG SLOJA ZA INCIDENTNA ZAGAĐENJA U VODOZAŠTITNIM PODRUČJIMA

UVOD Ekološki zahtjevi na zaštitu tla, voda i zraka postaju nezaobilazni dio svakog projekta, te se u skladu s tim zahtjevima razvijaju adekvatni materijali, koji svojim sastavom i karakteristikama osiguravaju adekvatnu zaštitu.

Jedna vrsta takvih materijala su geomembrane za vodozaštitna područja - materijali za zaštitu podzemnih voda na hidrološki propusnom tlu.

Uobičajeni zahtjev za izradu nasipnog sloja od zemljanog materijala za zaštitu podzemnih voda je koeficijent propusnosti k ≤ 10-4 cm/s, debljine 40-50 cm, što omogućava vršenje sanacije ugroženog terena u slučaju akcidentne situacije u adekvatnom vremenu (npr.48 sati). Budući da je izvedba nasipnog sloja materijala adekvatne vodonepropusnosti (glina) na terenu često otežana nedostatkom materijala, velikim transportnim udaljenostima kao i samom tehnologijom ugradnje, kao zamjenski materijal za glinu, koristi se geomembrana za vodozaštitna područja.

Geomembrana za vodozaštitna područja ima odlična svojstva nepropusnosti i vrlo jednostavno se postavlja. Osim toga, ima jako dobru kemijsku otpornost na naftu i naftne derivate, kiseline, lužine i soli, ne trune, otporna je na mikroorganizme i ekološki je neutralna.

Na ovaj način kombinirano ekološko inženjerski pristup daje dobre rezultate. geomembrana kvalitetno preuzima funkciju brtvenog sloja, a dodatni nasipni sloj tla omogućit će formiranje prirodnog krajobraza uz kolnik prometnice. TEHNIČKE KARAKTERISTIKE MATERIJALA WERKOS GMB 33.0161 – 33.0325 Geomembrana 33.0161, 33.0225 i 33.0325 je kompozit proizveden iz polipropilenskih (PP) vlakana, termički obrađen te premazan slojem tekućeg polipropilena (PP). Role se međusobno spajaju na preklop, obostrano ljepljivim nepropusnim trakama, varenjem i drugim metodama. Koristi se za zaštitu bankina i pokosa nasipa usjeka od izljeva na hidrološki propusnom tlu (umjesto sloja gline). UGRADNJA MATERIJALA Geomembrana se ugrađuje na ravnu zbijenu podlogu, očišćenu od većeg kamenja, korijenja i drugog, što može oštetiti geomembranu. Geomembrana se kroji na odgovarajuću širinu, odnosno odgovarajuće dimenzije predviđenog prodora. Prodori moraju biti obrađeni na način da se osigura nepropusnost. U praksi se prodori obrađuju na način da se geomembrana nepropusnim spojem pričvrsti za cijev, stup i slično. Detalji samog spoja rješavaju se od slučaja do slučaja. Ukoliko se spoj izvodi lijepljenjem nepropusnom butil trakom, površina na koju se lijepi traka mora biti očišćena od svih nečistoća, kako bi se osiguralo lijepljenje cijelom dužinom. Na prodorima stupova, potrebno je ostaviti određenu širinu geomembrane(10-15 cm) kako u podnožju, tako i na samom stupu, da bi mjesto proboja, odnosno kontakta sa tlom bilo bolje izolirano. Kao dodatno osiguranje, na tim mjestima se može koristiti i bentonitni prah. U razdjelnom pojasu autoceste, kao i na bankinama, geomembrana se može sidriti i u asfalt. Ukoliko je predviđena sadnja grmlja i ostalog bilja dubokog korijenja, treba predvidjeti odgovarajuću debljinu humusnog sloja iznad geomembrane, kako ne bi došlo do proboja geomembrane rastom korijenja. Ukoliko je geomembrana već postavljenja, a sadnju sadnica nije moguće izbjeći, geomembrana se može probušiti ili izrezati na mjestu sadnje, te se to mjesto može zaštiti posipom bentonitnog praha. Ukoliko je podloga, odnosno nasip, od kamena ili miješanog materijala gdje postoji opasnost od proboja materijala, materijal se zaštićuje netkanim zaštitnim geotekstilom.

3.IZVEDBA BIOLOŠKIH PREČISTAČA ZA OBRADU OTPADNIH VODA OPĆENITO

Prikupljanje otpadnih voda u zatvorenom sistemu odvodnje sa kolničke konstrukcije već je uobičajen postupak kod izvedbe prometnica višeg značaja. Tehničkim postupkom odvajaju se i prikupljaju otrovne materije sa prometnice. Ekoinženjerijski pristup obradi otpadnih voda sastoji se u izvedbi sistema prikupljanja I obrade otpadnih voda od prometnice pa do ispuštanja u prirodu sa procesima koji bi u što većoj mjeri trebali biti prirodno vođeni, objekti bi trebali biti što više u skladu sa postojećim krajobrazom. Biolaguna u ovom procesu prestavlja umjetno stvorenu ‘ močvaru’ u kojoj se uz pomoć gravitacije, akvatičnih biljaka vrši “oporavak” zagađenih voda prije ispuštanja u prirodne vodotoke. Položaj biolagune može se vrlo kvalitetno uklopiti u postojeći krajobraz, ne postoji ograničenje u obliku lagune, za biolagunu mogu se koristiti kanali, depresije, pozajmišta materijala uz prometnicu. Na ovaj način kombinirano ekološko inženjerski pristup daje dobre rezultate. geomembrana kvalitetno preuzima funkciju brtvenog sloja, a dodatni nasipni sloj filtarskog sloja sa akvatičnim biljem omogućit će kvalitetnu obradu otpadnih voda i formiranje prirodnog krajobraza uz kolnik prometnice. ZAKLJUČAK Zaštita prirodnih resursa, u prvom redu tla i voda, kod inženjerskih zahvata pri izgradnji cestovnog prometnog koridora Vc treba biti bitni dio svakog izvedbenog projekta. Temeljni pristup kod svih intervencija u prirodni krajobraz treba biti ekološko-inženjerski, odnosno pokušati što više projektnih zadataka riješiti na način da se što manje dira i ugrožava prirodni okoliš, a kod sanacije korititi prirodne procese i materijale koji će najbolje odgovarati postojećem krajobrazu i njemu pripadajućem ekosustavu. To na žalost do sada nije bio slučaj, a rezultati su vidljivi svuda oko nas. Ovim kratkim prikazom moguće korelacije tehničke zaštite pokosa i zaštite tla i voda, odnosno okoliša pokušavamo približiti pojam ekološkog inženjeringa, kao bitnog načina postupanja u inženjerskoj praksi koje poduzeće Werkos iz Osijeka promiče već dugi niz godina.

POPIS LITERATURE 1. J. Martinović: Tloznanstvo u zaštiti okoliša,

dio glava 2. 4. 5. i 8. 2. J. Martinović: Tla u Hrvatskoj, dio poglavlja

2. i 3. 3. R. Agostini, P. Mazzalai, A. Papetti:

Hexagonal wire mesh for rock-fall and slope protection

4. Werkos:tehnička uputstva za ugradnju

geosintetika 5. Ognjen Bonacci: Ekohidrologija