Entstehung von Kaskaden unter Berücksichtigung von ungewöhnlichen Regenfällen und anhaltenden Dürreperioden

Entstehung von Kaskaden unter Berücksichtigung von ungewöhnlichen Regenfällen und anhaltenden Dürreperioden

DREVO Climate Adaptive Cascade System (CACS)

Konzept

Der Klimawandel führt zu zwei gegensätzlichen, aber miteinander verbundenen Phänomenen:

zunehmend längere Dürreperioden;

kurze, extreme Schauer von hoher Intensität.

Herkömmliche Wasserrückhaltebecken sind typischerweise entweder für einen durchschnittlichen ganzjährigen Abfluss oder für den Hochwasserschutz ausgelegt. Im heutigen Klima ist dies unzureichend.

DREVO Climate Adaptive Cascade System (CACS)betrachtet die Kaskade nicht als separate Struktur, sondern als adaptives Netzwerk verteilter Elemente, das gleichzeitig Folgendes leisten kann:

Wasser in Trockenperioden so viel wie möglich sparen;

auch extreme Regenfälle sicher überstehen;

Erosion verhindern;

die Nährstoffversorgung der Quellen erhalten;

Boden und Vegetation wiederherstellen.

Das Hauptprinzip:

Jeder Tropfen muss mehrere Wege haben: Er kann zurückgehalten, absorbiert, von der Vegetation genutzt oder sicher aus dem Gebiet entfernt werden.

1. Doppelte Betriebsart von Kaskaden

Jedes Element ist für zwei unterschiedliche Szenarien konzipiert.

Dürremodus

Hauptaufgaben:

maximale Infiltration;

Verringerung der Verdunstung;

Ansammlung von Feuchtigkeit im Boden;

Nährstoffversorgung der Wurzelzone;

Unterstützung der Darmflora.

Arbeitsabläufe:

langsames Sickern;

Füllung der Bodenporen;

Ansammlung von Feuchtigkeit in Biokohle und organischer Substanz;

Wiederauffüllung des Grundwasserspiegels.

Abnormaler Starkregenmodus

Hauptaufgaben:

Akzeptiere den Fluss schnell;

Wassergeschwindigkeit verringern;

den Fluss zwischen den Elementen verteilen;

Energiekonzentration beseitigen;

Hangzerstörung verhindern.

2. Das Prinzip der verteilten Speicherung

Anstelle eines großen Reservoirs entstehen Tausende kleiner Elemente.

Jeder von ihnen ist dazu fähig:

Nimm eine kleine Menge Wasser;

Gib es nach und nach weiter;

Die volle Funktionalität wird nach der Entleerung wiederhergestellt.

Vorteile:

keine zentrale Fehlerquelle;

die Folgen lokaler Zerstörung minimieren;

einfache Reparatur;

hohe Skalierbarkeit.

3. Kaskadenhierarchie

Erste Ebene

Oberflächenmikrorauheit:

Steine;

Moose;

Flechten;

Laubdecke;

Mikrovertiefungen.

Die ersten Millimeter Niederschlag verspäten sich.

Zweite Ebene

Mikrokaskade:

Steinreihen;

Halbmonde;

Landetaschen;

kleine Terrassen.

Sie funktionieren bei normalen Regenfällen.

Dritte Ebene

Infiltrationsbecken.

Sie werden von mehreren Mikrokaskaden mit Wasser versorgt.

Vierte Ebene

Konturvertiefungen.

Den Fluss entlang horizontaler Linien umverteilen.

Fünfte Ebene

Hauptentwässerungsbecken.

Sie funktionieren nur bei starkem Regen.

Sechste Stufe

Notrufkanäle.

Wird ausschließlich bei extremen Regenfällen verwendet.

4. Das Prinzip des „Kaskadenüberlaufs“

Jedes Element hat:

Arbeitsvolumen;

Reservevolumen;

sicherer Überlauf.

Wenn das Wasser die Struktur füllt, zerstört es diese nicht, sondern fließt automatisch in die nächste Ebene.

Kein Element sollte als Damm wirken.

5. Arbeiten während der Dürre

Während der Trockenzeit ist das System:

hält die Feuchtigkeit im Boden;

verringert die Verdunstung;

unterstützt Mykorrhiza;

nährt tiefe Wurzeln;

speist nach und nach die Quellen.

Zusätzliche Elemente:

Laubdecke;

Biokohle;

Holzreste;

Moosgemeinschaften;

Schattenspendende Sträucher.

6. Arbeiten bei ungewöhnlichen Regenfällen

Bei einem extremen Regenereignis durchläuft das System mehrere Phasen.

Phase 1

Der Niederschlag wird von den Pflanzenkronen aufgefangen.

Phase 2

Ein Teil des Wassers wird von Moosen, Laubstreu und Mikrorelief zurückgehalten.

Phase 3

Die Mikrokaskaden sind gefüllt.

Stufe 4

Überschüssiges Wasser fließt in die Versickerungsbecken.

Stufe 5

Nachdem die Schalen gefüllt sind, fließt das Wasser durch breite Überläufe in die Vertiefungen.

Stufe 6

Erst wenn das Auslegungsvolumen überschritten wird, wird der Durchfluss in Notkanäle umgeleitet.

7. Schutz vor Zerstörung

Jeder Überlauf muss Folgendes sein:

breit;

seicht;

mit Steinen und Vegetation verstärkt;

Entwickelt für extreme Durchflussmengen.

Es ist verboten, enge Rohre als einzige Ableitungsmöglichkeit für Wasser zu verwenden: Sie verstopfen leicht und führen zu einem konzentrierten Wasserfluss.

8. Biologische Kaskaden

Jede Kaskade umfasst mehrere Funktionszonen.

Oberteil

Trockenresistente Pflanzen.

Mittelteil

Sträucher.

Unterteil

Feuchtigkeitsliebende Kräuter.

Überlauf

Pflanzen mit hoher Toleranz gegenüber periodischen Überschwemmungen.

Diese Verteilung verringert die Schäden an der Vegetation bei schwankendem Wasserstand.

9. Arbeiten mit Schnee

Cascades werden auch im Winter genutzt.

Funktionen:

Schneefang;

Verringerung des Windtransports;

allmähliches Schmelzen;

Verteilung des Schmelzwassers;

Verringerung des Risikos von Eisströmen.

10. Arbeiten mit Sedimenten

Bei Starkregen muss das System Folgendes beibehalten:

Boden;

organische Produkte;

Samen;

Holzreste.

Zu diesem Zweck wird Folgendes bereitgestellt:

Sedimentfallen;

Steinfilter;

Pflanzenbarrieren.

Das angesammelte Material bildet die Grundlage für die Bildung einer neuen fruchtbaren Schicht.

11. Wasserfälle und Quellen

Durch die Verlangsamung des Oberflächenabflusses wird die Wahrscheinlichkeit der Versickerung und damit der Grundwasserneubildung erhöht.

Unter günstigen geologischen Bedingungen kann dies zur Stabilisierung oder Wiederherstellung des Quellflusses beitragen. Das Ausmaß des Effekts hängt jedoch von der Gesteinsstruktur und Hydrogeologie des jeweiligen Massivs ab und erfordert daher lokale Untersuchungen.

12. Adaptive Steuerung

Die Living Mountain Observatory überwacht:

Bodenfeuchtigkeit;

Wasserstand;

Durchflussrate;

Temperatur;

Niederschlagsintensität;

Windgeschwindigkeit;

Zustand der Vegetation.

Auf Grundlage dieser DatenDigitaler Zwilling des GebirgesVorhersagen:

Überlaufwahrscheinlichkeit;

Reinigungsbedarf;

Erosionsgefahr;

Änderung der Bandbreite;

Wasserspeichereffizienz.

13. Das Prinzip der Reservierung

Jedes Element ist mit einer Reserve ausgelegt.

Es wird empfohlen, Folgendes bereitzustellen:

Arbeitsvolumen;

Reservevolumen;

Notrufvolumen.

Dies erhöht die Widerstandsfähigkeit des Systems gegenüber Ereignissen, die die Auslegungsgrenzen überschreiten.

14. Selbstheilung

Nachdem der Regen aufgehört hat, sollte die Kaskade Folgendes bewirken:

die Grundstruktur beibehalten;

Wasser schnell freisetzen;

den Großteil des Bodens enthalten;

für den weiteren Gebrauch geeignet bleiben;

benötigen nur minimale Reparaturen.

Falls erforderlich, werden nur einzelne lokale Elemente ersetzt.

15. Integration mit anderen DREVO-Systemen

Cascades arbeiten in Verbindung mit:

DREVO Bergschwamm— Ansammlung und Verteilung von Feuchtigkeit;

Bergquellen-Wiederherstellung— Wiederherstellung der Quellwasserversorgung;

DREVO Wolken- und Nebelsystem— Verringerung der Verdunstung und Erhaltung des Mikroklimas;

Bergwaldkorridore— Bildung stabiler Pflanzengemeinschaften;

Lebende Bergsternwarte— kontinuierliche Überwachung;

Digitaler Zwilling des Gebirges— digitale Modellierung und Steuerung;

TREVO AeroSense Drohne- Kartierung, Erosionsschutz und Nachsturminspektion.

16. Implementierungsphasen

Phase 1

Analyse von Wassereinzugsgebieten und Extremniederschlagsszenarien.

Phase 2

Erstellung eines digitalen Höhenmodells und Berechnung der Abflusswege.

Phase 3

Entwurf eines Netzwerks von Kaskaden unterschiedlicher Ebenen.

Stufe 4

Einrichtung eines Pilotstandorts.

Stufe 5

Überwachung des Systems über mehrere Jahreszeiten hinweg, einschließlich Perioden mit Dürre und Starkregen.

Stufe 6

Anpassung des Projekts und Ausweitung auf das gesamte Einzugsgebiet.

Hauptvorteile

Verringerung des Oberflächenabflusses;

Verringerung der Erosion;

erhöhte Infiltration;

Erhöhung der Bodenfeuchtigkeit;

Federhalterung;

Verringerung des Risikos von Überschwemmungen hangabwärts;

Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Vegetation gegenüber Trockenheit;

Verringerung der Brandgefahr;

Wiederherstellung der biologischen Vielfalt;

Modulares Design mit hoher Wartungsfreundlichkeit.

Abschluss

DREVO Klimaadaptives KaskadensystemWasser wird nicht als Bedrohung oder als separate Ressource betrachtet, sondern als kontinuierlicher Kreislauf. Das System ist so konzipiert, dass es unter zwei gegensätzlichen Klimabedingungen – anhaltender Dürre und extremen Regenfällen – gleichermaßen effektiv funktioniert.

Ein verteiltes Netzwerk von Kaskaden, adaptives Management und die Integration in natürliche Prozesse schaffen eine widerstandsfähige Berglandschaft, die in der Lage ist, Wasser zu speichern, den Boden zu schützen und die Ökosystemfunktionen auch angesichts zunehmender Klimainstabilität aufrechtzuerhalten.