Ökologische Aufwertung von Seedeichsystemen

Erste Planungsempfehlungen für die Praxis mit aktuellen Erkenntnissen aus der Wissenschaft

herausgegeben von: Holger Schüttrumpf, Babette Scheres

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wasser: Ökologie und Bewirtschaftung

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Seedeiche stellen ein wichtiges Element des deutschen Küstenschutzes dar. Bei der Planung und Konstruktion von Seedeichen werden die hydraulischen Belastungen (d. h. Wasserstände und Wellenparameter) sowie die geotechnischen (z. B. Bodenparameter) und lokalen Randbedingungen (z. B. Platzverhältnisse) einbezogen. Umwelt- und naturschutzfachliche Aspekte werden bislang lediglich durch Nutzung lokaler Ressourcen und Minimalisierung des Ressourcenverbrauchs sowie Ausgleichsmaßnahmen berücksichtigt.
Möglichkeiten zur ökologischen Aufwertung des Seedeichsystems stellen (i) natürliche oder naturbasierte Lösungen im Vorland und (ii) eine angepasste Gestaltung des Deichbauwerks selbst dar. Das geplante Werk stellt auf Grundlage aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse erste Empfehlungen für Bemessung, Konstruktion, Monitoring und Unterhaltung ökologisch aufgewerteter Seedeiche zusammen, die eine Steigerung des ökosystemaren Werts unter gleichzeitiger Beachtung der Deichsicherheit ermöglichen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Aufbau und funktionelle Bemessung von Seedeichen – ein Überblick

Zusammenfassung

Für den Sturmflutschutz mit technischen Bauwerken haben sich Seedeiche in Deutschland als wichtigstes Küstenschutzelement bewährt. Bei Seedeichen handelt es sich um küstenparallele Linienbauwerke in Erdbauweise, die durch die lokale Geländeerhöhung eine Barriere zwischen Meer und Hinterland darstellen und somit vor Überflutungen schützen. Seedeiche erfahren, bedingt durch schwankende Wasserspiegel und Seegang, verschiedenen hydraulischen Belastungen und Wellen-Bauwerks-Interaktionen. Der Aufbau eines Seedeichs ist an die hydraulischen Einwirkungen und örtlichen Gegebenheiten gekoppelt. Nationale und internationale Leitfäden und Empfehlungen stehen für die Planung und Ausführung zur Verfügung. In dem vorliegenden Beitrag werden die Belastungen und der Aufbau von Seedeichen sowie Leitfäden und Empfehlungen für die Bemessung zusammenfassend dargestellt. Der Fokus liegt dabei auf den hydraulischen Einwirkungen und der funktionellen Bemessung.

B. Scheres, H. Schüttrumpf

2. Ökosystemare Aspekte an Seedeichsystemen

Zusammenfassung

Die Hauptfunktion von Seedeichen liegt im Sturmflutschutz. Seedeiche sind gleichzeitig jedoch auch Teil eines Ökosystems, das wertvolle Funktionen haben kann. Eine ökologische Aufwertung von Seedeichsystemen kann zum einen durch die Aufwertung von Deichvorland und Küstenökosystemen, zum anderen durch die ökologische Aufwertung des Deichbauwerks selbst erfolgen. Die Deichsicherheit und damit die Küstenschutzfunktion sind dabei jedoch weiterhin zu priorisieren. In dem vorliegenden Beitrag werden grundlegende Definitionen und Rahmenprogramme des naturbasierten Küstenschutzes dargelegt und schließlich, basierend auf den Ergebnissen des Forschungsprojekts EcoDike (FKZ: 03F0757 A–F), ökosystemare Aspekte an Seedeichsystemen und Methoden zur ökologischen Aufwertung diskutiert.

B. Scheres, A. Arns, C. Bisgwa, B. Deutschmann, P. Fröhle, N. Goseberg, A. Graunke, T. K. Hoffmann, H. Hollert, J. Jensen, P. Jordan, K. Keimer, V. Kosmalla, N. Manojlovic, J. Michalzik, S. Molzberger, M. Paul, T. Schlurmann, D. Schürenkamp, F. Soltau, M. Ulm, N. Wrage-Mönnig, H. Schüttrumpf

3. Die Küstenschutzfunktion von Deichvorlandökosystemen

Zusammenfassung

Vegetation auf dem Deichvorland kann zum Küstenschutz beitragen, indem sie die Wellenenergie und somit mögliche Erosionen auf der Deichoberfläche reduziert bzw. dämpft. Für die Berücksichtigung der Vegetation als natürliches Küstenschutzelement muss die wellendämpfende Wirkung praxistauglich quantifiziert werden. Dazu wurde auf Basis empirischer Daten ein Entscheidungsbaum erarbeitet, der über die Eingabe von Wellen-, Vegetations- und Umgebungsparametern eine resultierende Dämpfungsklasse angibt. Die eingeschränkte Datengrundlage, insbesondere im Hinblick auf die Vegetationsparameter, ermöglicht bislang jedoch nur eine approximative Einschätzung des Dämpfungsverhaltens. Aus diesem Grund sollte die Datengrundlage zukünftig durch speziell für die Wellendämpfung relevante, biomechanische Pflanzenparameter erweitert werden. Erst hierdurch kann die hydrodynamische Wirksamkeit von Vegetation im Küstenschutz robust abgeschätzt werden.

F. Soltau, K. Keimer, V. Kosmalla, D. Schürenkamp, M. Ulm, A. Arns, N. Goseberg, J. Jensen

4. Die Deichbegrünung unter ökologischen Gesichtspunkten

Zusammenfassung

Die Vegetation soll den Deichkörper schützen, ähnlich einer Haut. Dazu ist es notwendig, dass die Vegetation verschiedenste Anforderungen an den ober- und unterirdischen Wuchs und bezüglich der Anpassung an Standort und Nutzung erfüllt. Darüber hinaus sind Deiche aber auch Lebensräume für Pflanzen und Tiere. Aufgrund ihrer Länge und Verbindung von Naturräumen kommt ihnen hier eine besondere Bedeutung zu. In verschiedenen Studien wurde gezeigt, dass artenreiche Grasnarben besser mit Umweltänderungen wie Trockenstress umgehen können und Bodenerosion reduzieren. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus ökologischer und agrarischer Forschung zusammengestellt und auf Deichvegetationen angewendet. Ziel ist es, Impulse und Handlungsempfehlungen für das Design und die Anlage artenreicherer Grasnarben auf Deichen zu geben.

N. Wrage-Mönnig, C. Bisgwa, A. Graunke

5. Die Rolle der Deichvegetation aus Ingenieursicht

Zusammenfassung

Zum Schutz der Seedeichoberfläche gegen Erosion wird bei niedrigen bis moderaten hydraulischen Belastungen im Allgemeinen der Einsatz und die Unterhaltung einer Grasdeckschicht empfohlen. Der erhöhte Widerstand der Grasdeckschicht im Vergleich zu einer reinen Kleideckschicht wird im Wesentlichen durch das Wurzelwerk in Verbindung mit dem anstehenden Untergrund erzielt. Zur Gewährleistung der Deichsicherheit und Sicherstellung der Deichfunktion werden diverse ingenieurbiologische Anforderungen an die Deichgrasnarbe gestellt, um eine dauerhaft erosionsresistente Deckschicht sicherzustellen. Auf Grundlage des aktuellen Stands des Wissens und neuester Forschungsergebnisse aus dem Projekt EcoDike (Förderkennzeichen: 03F0757 A–F) wird im vorliegenden Beitrag die Rolle der Deichvegetation aus Ingenieursicht diskutiert. Im Fokus stehen dabei die Funktion der Deichvegetation zur Deichverstärkung, ihr Erosionswiderstand gegen hydraulische Belastungen und Einflüsse auf die Vegetationsentwicklung.

B. Scheres, J. Michalzik, T. K. Hoffmann, M. Paul, H. Schüttrumpf, T. Schlurmann

6. Geotextilien in Seedeichen – Ökotoxikologische Aspekte

Zusammenfassung

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit ökotoxikologischen Fragestellungen bezüglich ökologisch vertretbaren („grünen“) Deichdeckwerken. Beleuchtet wird dabei die derzeitige Praxis für die Bewertung der im Wasserbau- und Bauwesen allgemein eingesetzten Materialien. Besonderer Fokus liegt auf den Umweltauswirkungen, welche durch den Einsatz von Geotextilien im Bauwesen auftreten können. Aus diesem Grund wurde eine eigene Studie durchgeführt, welche die Aufgabe hatte, die im Projekt EcoDike zu Versuchszwecken eingesetzten Geotextilien mittels Auslaugprüfung und unter der Verwendung empfohlener state-of-the-art-Biotests bezüglich ihres potenziellen Schädigungspotenzials zu bewerten. Die Ergebnisse werden dabei mit Kenntnissen aus der Literatur verglichen. Die daraus resultierenden Anforderungen und Strategien für den zukünftigen Einsatz von Geotextilien im Wasserbau werden aufgezeigt.

B. Deutschmann, H. Hollert

7. Unterhaltung ökologisch aufgewerteter Seedeiche

Zusammenfassung

Zunächst wird der Status Quo der Unterhaltungsstrategien und der Unterhaltungsprozesse in den Küstenländern, die für den Hochwasserschutz an der Küste und für den Küstenschutz zuständig sind, dargestellt. Außerdem werden mittels einer Analyse des Risikos bzw. der Versagenswahrscheinlichkeiten von Deichen mit Bezug zur Unterhaltung und Instandhaltung mögliche Schwachstellen einzelner Elemente von Deichen herausgestellt. Hierbei wird die Qualität der Grasnarbe als wesentliches Kriterium für die Sicherheit von Deichen identifiziert. Darauf aufbauend wird ein risikobasierter Ansatz zur Bewertung der Sicherheit von Deichen und zur Deichunterhaltung erarbeitet, der unterstützt durch in situ Tests zur Verbesserung der Objektivierung der Bewertung des Zustands von Deichen beiträgt. Wesentliche Aspekte der in situ Tests sind die Qualität der Grasnarbe, die Scherfestigkeit sowie die Erosionsstabilität der Grasnarbe.

P. Jordan, N. Manojlovic, P. Fröhle

Backmatter

Titel: Ökologische Aufwertung von Seedeichsystemen
herausgegeben von: Holger Schüttrumpf
Babette Scheres
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-31507-8
Print ISBN: 978-3-658-31506-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-31507-8