ECODIKE

Grüne Seedeiche und Deckwerke zum Küstenschutz

Leitung Prof. Dr.-Ing. habil. Nils Goseberg
Bearbeitung Dr.-Ing. David Schürenkamp
  Dr.-Ing. Agnieszka Strusinska-Correia
Förderung Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit 01.10.2016 - 30.09.2019
Projektpartner Forschungsinstitut Wasser und Umwelt (FWU), Universität Siegen
  Ludwig-Franzius Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen (LuFI)
  Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH)
  Institut für Umweltforschung (IUF), RWTH Aachen
  Grünland und Futterbauwissenschaften, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Universität Rostock (UR)

Kurzbeschreibung

1. Motivation und Zielsetzung

Abb. 1: Organisationsstruktur der Teilprojekte und Arbeitsprogramme

Deckwerke und Deiche entlang der deutschen Küstenlinie werden gemäß den allgemein anerkannten Anforderungen an einen sicheren Sturmflutschutz geplant, entworfen und gebaut. Ökologische Aspekte werden bei diesem Prozess nicht oder nicht ausreichend beachtet. Aus diesem Grund wurde ein BMBF-Forschungsprojekt mit dem Namen "Umweltfreundliche Küstendeiche und Deckwerke zum Küstenschutz (ECODIKE)" eingeleitet, um die Umweltfreundlichkeit von Deichen und Deckwerken systematisch zu betrachten und zu verbessern, während die bestehenden Sicherheitsstandards eingehalten oder möglicherweise verbessert werden. Das ECODIKE Projekt wird ein erster Schritt zu einer grünen Küsteninfrastruktur und ihrer Anwendung im deutschen Küstengebiet. In diesem Rahmen wurden Seedeiche als erste Küstenschutzbauwerke in Betracht gezogen, da diese die wichtigsten Küstenschutzbauten in Deutschland darstellen. Später soll dieses Konzept auf Dünen, Sandvorspülungen, Buhnen, Lahnungen, Deckwerke, Hafenmolen und andere Küstenbauwerke übertragen und angewendet werden.
Um diese Ziele zu erreichen sind folgende sechs Teilprojekte (TP) geplant: Analyse von hydro- und morphodynamischen Prozessen (TP1) und ihrer Interaktion mit dem Ökosystem von Küstendeichen (TP2), der Entwicklung von umweltfreundlichen Deichen (TP3), die Überwachung (TP4) und Instandhaltung dieser Strukturen (TP5) sowie letztlich Empfehlungen für die praktische Anwendungen (TP6) (Fig.1). Das Leichtweiß-Institut für Wasserbau (LWI) leitet das Teilprojekt 3 (TP3) mit dem Namen "ECODIKE-Structure". Die Hauptziele von TP3 sind die Entwicklung und das Testen innovativer, naturbasierter und wirtschaftlicher Lösungen, um die Sicherheit von Deichen gegen Wellenüberlauf zu erhöhen. Die erwarteten Lösungen sollen dazu beitragen Entwurfsrichtlinien für grüne Küstendeiche und Deckwerke im Rahmen von TP6, in welches das Leichtweiß-Institut für Wasserbau als Partner involviert ist, zu finden.

2. Arbeitsprogramm und Methodik

Um die von Teilprojekt 3 "ECODIKE-Structure" angestrebten Ziele zu erreichen, wird eine Einteilung in folgende vier Arbeitspakete (AP) vorgenommen:

  • AP3-1: Analyse des derzeitigen Wissensstands und der bisherigen Konzepte

    Die bisherigen Konzepte für die Erhöhung der Sicherheit gegen Deichbruch und die verschiedenen Typen von Küstendeichen und Deckwerken sowie weitere Lösungen zur Verbesserung der Sicherheit weden systematisch zusammengestellt und analysiert. Ein besonderes Augenmerk wird auf multifunktionale natürliche Lösungen gelegt, welche sich leicht an den Klimawandel anpassen lassen. In dieser Auflistung und Analyse werden die potentiell besten Lösungen für bereits existierende und neue Küstendeiche/Deckwerke berücksichtigt. Weiterhin wird eine klare Abgrenzung zwischen (i) Konzepten/Lösungen zur Reduzierung der Wellenbelastung auf den Deich und (ii) Konzepten/Lösungen zur Erhöhung der Widerstände der einzelnen Bestandteile des gesamten Deichs gegen Wellenüberlauf getroffen.
  • AP3-2: Ermittlung der ökologische/toxikologische Auswirkungen

    Die potentiell besten Lösungen, die vorläufig aufgrund der Ergebnisse in AP3-1 ausgewählt wurden, werden noch einmal in Hinblick auf ihre ökologische und toxikologische Relevanz als Quelle von Verunreinigungen, die mit verschiedenen Strömungsprozessen interagieren, überprüft.
  • AP3-3: Entwicklung und Laborversuchen neuer grüner Küstendeich-/ Deckwerkkonzepte

    Es werden neue Konzepte für grüne Küstendeiche/Deckwerke entwickelt. Die potentiell besten und ausgewählten Konzepte werden in kleinmaßstäblichen Modellexperimenten auf ihre hydraulische Wirksamkeit und strukturelle Integrität unter Wellen- und Strömungsangriff getestet.
  • AP3-4: Richtlinien für den Entwurf grüner Küstendeiche/Deckwerke

    Neue Entwurfsrichtlinien für grüne Küstendeiche und Deckwerke werden entwickelt, wobei unter anderem Wellenbelastung, Wellenauflauf, Wellenüberlauf, Überströmung einschließlich Formeln für die Stabilität gegen Wellenbelastung berücksichtigt werden.

Zusätzlich zu TP3 ist das LWI in TP6 involviert. In Teilprojekt 6, basierend auf TP1 bis 5, werden abschließende Empfehlungen zum Entwurf, Einsatz, Beobachtung und Instandhaltung von grünen Küstendeichen und Deckwerken sowie für Kostenschätzungen der Konstruktion, die Überwachung und Instandhaltungsstrategien von grünen und konventionellen Küstendeichen getroffen. Schließlich werden die Empfehlungen an drei ausgewählten Untersuchungsgebieten (Wattenmeer: Norddeich, Insel: Pellworm, Ostsee: Fischland-Darss-Zingst) exemplarisch ausgeführt, um die Annahme und Nutzung in der Praxis zu gewährleisten. Empfehlungen und erste Anwendungen werden in einem Online-Handbuch für grüne Küstendeiche zugänglich sein.

Danksagung

Das Projekt "Ecological friendly coastal dikes and Revetments for Coastal Protection (ECODIKE)" wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert.

Projektpartner

Das Projekt wird in Kooperation mit vier weiteren Instituten, dem Forschungsinstitut Wasser und Umwelt (FWU), Universität Siegen, dem Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau, Ästuar- und Küsteningenieurwesen (LuFI), dem Institut für Umweltforschung, RWTH Aachen (IUF), dem Institut für Wasserbau, Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH), sowie Grünland und Futterbauwissenschaften Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Universität Rostock (UR), unter Leitung des Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, RWTH Aachen (IWW) durchgeführt.

Referenzen

Spalding, M.D.; Ruffo, S.; Lacambra, C.; Meliane, I.; Hale, L.Z.; Shepard, C.C.; Beck, M.W. (2014): The role of ecosystems in coastal protection: adapting to climate change and coastal hazards. Ocean and Coastal Management 90, pp. 50-57.

Sutton-Grier, A.E.; Wowk, K.; Bamford, H. (2015): Future of our coasts: the potential for natural and hybrid infrastructure to enhance the resilience of our coastal communities, economies and ecosystems. Environmental Science and Policy 51, pp. 137-148.

Vuik, V.; Jonkman, S.N.; Borsje, B.W.; Suzuki, T. (2016): Nature-based flood protection: the efficiency of vegetated foreshores for reducing wave loads on coastal dikes. Coastal Engineering 116, pp. 42-56.

van Loon-Steensma, J.M.; Schelfhout, H.A.; Vellinga, P. (2014): Green adaptation by innovative dike concepts along the Dutch Wadden Sea coast. Environmental Science and Policy 44, pp. 108-125.