Sandmotor – Gebäude mit Naturlösung zur Verbesserung des Küstenschutzes entlang der Küste von Delfland (Niederlande)

Die Niederlande mit ihrer 350 km langen Küste, neun Millionen Einwohnern, die in den Küstengebieten und weiten Regionen unterhalb des mittleren Meeresspiegels leben, sind dem Risiko von Küstenüberschwemmungen stark ausgesetzt. Die erlebte Erosion der Küste, die sowohl durch natürliche Prozesse als auch durch menschliche Eingriffe im Einzugsgebiet in den letzten Jahrhunderten verursacht wurde, wird durch den derzeitigen und prognostizierten Anstieg des Meeresspiegels verschärft. Ein regionaler Meeresspiegelanstieg von 0,65 bis 1,3 m bis 2100 und von 2 bis 4 m bis 2200, einschließlich der Auswirkungen von Bodensenkungen, sollte nach Ansicht des Delta-Ausschussesbei Entscheidungen mit langfristiger Wirkung zum Schutz vor Überschwemmungen berücksichtigt werden.

Seit den 90er Jahren begann Rijkswaterstaat mit regelmäßigen Interventionen zur Sandernährung, um das Problem der Küstenerosion anzugehen. Als operatives Ziel wurde beschlossen, die Küstenlinie an ihrer Position zu erhalten (Referenz ist die Situation des Jahres 1990). Die jährliche Menge an Sandnahrung wird in den Strategiepapieren auf 12 Mio. m3 festgesetzt. Dies ist der Betrag, der erforderlich ist, um das gesamte niederländische Küstenfundament (das Gebiet zwischen Dünen und der Meerestiefe von –20 m) unter Berücksichtigung des Anstiegs des Meeresspiegels im letzten Jahrhundert (18 cm/Jahrhundert) zu erhalten. Es wird erwartet, dass dieses Volumen in den kommenden Jahrzehnten aufgrund des prognostizierten konstanteren Meeresspiegelanstiegs zunehmen könnte. Traditionelle Sandernährungsoperationen (durch Ablagerung von Sand am Strand) wurden schrittweise durch Unterwasserernährung am Ufer ergänzt, ein viel billigerer Ansatz, bei dem natürliche Kräfte den Sand umverteilen und die Auswirkungen auf die Küstenfunktionen reduzieren konnten.

Um einen noch effizienteren Weg zur Erhaltung der Küste zu untersuchen, entstanden seit 2006 Ideen für eine "Mega-Nährung". Ideen für den Ausbau der Küsten an der Küste Delflands wurden bereits seit den 1970er Jahren vorgeschlagen und erhielten Anfang der 2000er Jahre von der Provinz Südholland einen starken Impuls. Eine 2009 begonnene Planerhebung konzentrierte sich auf die Ablagerung eines riesigen Sandvolumens in einem einzigen Vorgang, so dass Wind, Wellen und Strömungen den Sand entlang der Küste über einen längeren Zeitraum im Vergleich zu traditionellen Ernährungsinitiativen allmählich ausbreiten konnten.

Das Hauptziel der nationalen niederländischen Küstenpolitik ist die nachhaltige Erhaltung der Küstenzone auf verschiedenen Zeit- und Raumskalen:

• Schutz des Hinterlandes vor Hochwasser aus dem Meer durch Aufrechterhaltung eines sicheren Wasserschutzes;
• Aufrechterhaltung der Küstenlinie (mit der Basisküstenlinie als Referenz), Erhaltung aller Küstenfunktionen;
• Erhaltung des Küstenfundaments im Zusammenhang mit dem relativen Anstieg des Meeresspiegels, d. h. Wahrung des Gleichgewichts zwischen dem mittleren Meeresspiegel und den Sedimenthaushalten.

Wie im Bericht über die ersten vier Jahre des Überwachungs- und Evaluierungsprogramms beschrieben, wurden für den Sandmotor die folgenden drei Ziele formuliert:

• Förderung des natürlichen Dünenwachstums und Erhaltung eines breiten Strandes entlang der Delflandküste zwischen Hook of Holland und Scheveningen. Dies wird Küstenschutzfunktionen sowie Vorteile für den Naturschutz und Freizeitaktivitäten bieten.
• Wissensentwicklung und Innovation mit dem Ziel zu bestimmen, inwieweit Küstenpflege und Mehrwert für Freizeit und Natur in Verbindung, auch im Hinblick auf den Meeresspiegelanstieg, erreicht werden können.
• Schaffung eines attraktiven Freizeit- und Naturgebiets an der Delflandküste.

Das Konzept der „Mega-Ernährung“ als dauerhafte Sandquelle, die in einem einzigen Vorgang abgelagert wurde, wurde im Rahmen des Pilotprojekts Sand Motor umgesetzt, das an der Küste von Delfland (Südholland) durchgeführt wurde, wo seit den 1990er Jahren regelmäßige Ernährungsinterventionen durchgeführt wurden, um der Küstenerosion entgegenzuwirken.

Der Sandmotor ist eine innovative Intervention zum Schutz der tief liegenden Küstenzone vor den Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs. Es handelt sich um eine große Ernährung, die 2011 unmittelbar nach einer allgemeinen Verstärkung des Küstengebiets von Delfland durchgeführt wurde. Es handelte sich um 21,5 Millionen Kubikmeter Sand, der zehn Kilometer vor der Küste abgebaut und entlang der Küste abgelagert wurde, um eine hakenförmige Halbinsel von 128 Hektar zu bilden, einschließlich eines Dünensees und einer Lagune. Die Intervention wurde durch zwei Foreshore-Ernährungsoperationen ergänzt, die auf beiden Seiten der Halbinsel durchgeführt wurden.

Diese „Mega-Ernährung“ folgt dem Ansatz „Gebäude mit Natur“. Die Menge des abgelagerten Sandes wirkt als Puffer gegen den Meeresspiegelanstieg. Der Ansatz reduziert die Häufigkeit von Störungen lokaler Ökosysteme, die durch regelmäßige Sandernährungsinterventionen verursacht werden, und bietet gleichzeitig neue Gebiete für die Natur und neue Möglichkeiten für Freizeitaktivitäten.

In seiner ursprünglichen Form ragte der Sandmotor 1 km ins Meer und erstreckte sich entlang 2 km Küste. An vielen Stellen erhebt er sich bis zu 5 Meter über dem mittleren Meeresspiegel. Das endgültige Design des Sandmotors wurde als das konformste mit den drei Hauptzielen ausgewählt, die in der für die Projektdurchführung durchgeführten Umweltverträglichkeitsprüfung festgelegt wurden: Dünenwachstum, Schaffung von mehr Natur- und Freizeiteinrichtungen, Wissensentwicklung.

Seit dem Bau des Sandmotors im Jahr 2011 hat sich der Sand tatsächlich entlang der Küste ausgebreitet, mit Küstenakkretion sowohl im Süden als auch im Norden. Dies führte und führt immer noch zu Veränderungen in der Form des Sandmotors, mit (logisch) der stärksten Entwicklung im ersten Jahr nach dem Bau. Transitorische Entwicklungen des Sandmotors schufen neue morphologische Formen und Landschaften: ein „Sandspieß“, eine Lagune, ein Gezeitenkanal, die Strandebene auf der Südseite des Sandmotors und verschiedene Muster von Sandbänken. Darüber hinaus wurde ein neuer Dünensee mit Entwässerungs- und Überwachungssystem am Fuße des Hakens geschaffen, um sicherzustellen, dass der Sandmotor keine negativen Auswirkungen auf die Grundwasserströme im Solleveld-Trinkwassereinzugsgebiet auf der Landseite hat.

Der Sandmotor wurde nach einer Vereinbarung realisiert, die von der Provinz Südholland, dem Rijkswaterstaat, der Stadt Haag, den Gemeindebehörden von Westland, dem Delfland District Water Control Board und dem South Holland Environmental Federation unterzeichnet wurde. Das Projekt wurde von den Unterzeichnern während der Workshops mitgestaltet, und sein Standort wurde allgemein beschlossen, um negative Auswirkungen auf die beteiligten Interessenträger zu vermeiden. Über die an dem Abkommen beteiligten Parteien hinaus wurde auch die Zivilgesellschaft konsultiert und hatte die Möglichkeit, insbesondere in der Planungsphase Fragen zu stellen und formell Einwände im Rahmen rechtlicher Verfahren zu erheben.

Durch die Sandmotor-Initiative wird der langfristige Schutz der Küste (Primärziel) mit der Erweiterung der Natur (neuer Lebensraum für lokale Flora und Fauna) und neuem Erholungsraum kombiniert, um mehrere Ziele verschiedener Akteure zu erreichen. Dies weckte ein erhebliches nationales und internationales Interesse am Sandmotor. Ecoshape, eine gemeinsame Initiative niederländischer Bagger- und Ingenieurunternehmen, des Wissenssektors und der Regierung, hat zur Verbreitung und Förderung der Sand Motor-Initiative beigetragen und den Ansatz "Building with Nature" hervorgehoben. Neben dem Sandmotor wurden mehrere Forschungsprogramme eingerichtet, darunter NatureCoast mit drei Postdoktoranden und zwölf Doktoranden.

Sandmotor-ähnliche Lösungen werden an mehreren Standorten außerhalb der Niederlande sowohl in Europa (z.B. Schweden, Vereinigtes Königreich, Belgien) als auch anderswo (USA, Mexiko) in Betracht gezogen. Die Durchführung der Intervention erforderte die Verwendung eines wichtigen Volumens an Offshore-Sand (21,5 Millionen Kubikmeter) mit einer Korngröße, die mit den Merkmalen des Lagerstättenstrandes ausreichend vereinbar war. Sandverfügbarkeit ist ein Problem, das bei der Übertragbarkeit der Praxis zu berücksichtigen ist.

Der Sand Motor ist ein einzigartiges Küstengebiet mit Sandflächen, die zweimal täglich bei Flut untergetaucht werden. Nebenwirkungen der Intervention waren die Schaffung neuer Strömungen, die sich aus der dynamischen Natur und der sich verändernden Form der hakenförmigen Halbinsel ergaben und vorübergehende gefährliche Situationen, insbesondere zum Baden, verursachten. Diese könnten durch eine Kombination von Informationen für die Öffentlichkeit, zusätzliche Aufmerksamkeit der Küstenwachen, die durch bathymetrische Erhebungen und eine Smartphone-Anwendung unterstützt wurden, unter Kontrolle gehalten werden.

Das Projekt wurde von der Provinz Südholland und dem Rijkswaterstaat finanziert. Die Kosten der Intervention beliefen sich auf 70 Millionen Euro.

Nach der Intervention wurde ein intensiver Überwachungsaufwand realisiert. Fünf Jahre nach dem Bau des Sandmotors zeigen die Ergebnisse der Überwachungsaktivitäten seinen Beitrag zum Küstenschutz, insbesondere in der Nähe des Sandmotors. Die Küstenlinie am Sandmotor und unmittelbar nach Norden und Süden hat sich verschoben und liegt nun seewärts der Basisküstenlinie. Umfangreiche bisher durchgeführte Forschungen haben gezeigt, dass der durch den Sandmotor entstandene neue Sandschollen neuen Lebensraum für Flora und Fauna bietet, insbesondere in und um den geschützten und flachen Teil der Lagune. Darüber hinaus bietet der Sand Motor eine neue große Fläche, die für Freizeitzwecke genutzt wird, im Einklang mit den Erwartungen der Provinzialbehörde von Südholland. Weitere Vorteile ergeben sich aus dem erworbenen Wissen über das Küstensystem und den Möglichkeiten, diese innovative Intervention zur Stärkung der Küste umzusetzen.

Die projizierte lange Lebensdauer des Sandmotors (ca. 20 Jahre) ist ein klarer Vorteil der Intervention im Vergleich zu traditioneller Sandernährung, die regelmäßige Eingriffe mit einem großen Sandvolumen erfordert, das häufig den Meeresboden stört. Fünf Jahre nach der Intervention gilt Sand Motor in Bezug auf Kosten und Wirkung als realistische Alternative für das Küstenmanagement. Eine vollständige wirtschaftliche Bewertung des innovativen Eingriffs im Vergleich zu herkömmlichen Wartungslösungen ist noch nicht formuliert.

Im Jahr 2008 wurde vom niederländischen Minister für öffentliche Arbeiten und Wasserwirtschaft ein neues Delta-Komitee (nach dem ersten, das zur Bewältigung der katastrophalen Flut von 1953 eingerichtet wurde) mit dem Auftrag beauftragt, eine Vision für den langfristigen Schutz der niederländischen Küste und ihres Hinterlandes zu formulieren. Dieses zweite State Delta Committee legte Vorschläge vor, wie die niederländische Küste und das tiefliegende Hinterland vor den erwarteten Auswirkungen des Klimawandels, einschließlich des Anstiegs des Meeresspiegels und der Küstenüberflutung, geschützt werden können. Diese Empfehlungen, in einer integrierten Vision für die Zukunft, die sich bis 2100 erstreckt, speisten das Delta-Programm für eine klimasichere Niederlande, das weiter in das Delta-Gesetz eingebettet ist. Bauen mit dem Ansatz der Natur, mit Sandnahrung zum Schutz der Küstengebiete der Nordsee vor Überschwemmungen ist Teil der Empfehlungen des Delta-Ausschusses, die mittel- und langfristig befolgt werden sollen.

Die Planungsphase von Sand Motor umfasste das Verfahren der Umweltverträglichkeitsprüfung, um die praktikabelsten und umweltfreundlichsten Alternativen für ein nährstoffbasiertes Küstenmanagement zu ermitteln.

Der Sandmotor wurde zwischen März 2011 und November 2011 gebaut und seit seiner Fertigstellung wurde die Intervention genau überwacht. Eine erste umfassende Bewertung der Funktionsweise des Sandmotors wurde nach fünf Jahren nach seinem Bau (2016) abgeschlossen, und die endgültige Bewertung wird für 2021 erwartet.

Die erwartete Lebensdauer des Sandmotors beträgt mindestens 20 Jahre, in denen erwartet wird, dass Wind, Wellen und Strömungen den Sand entlang der Küste zwischen dem Hook of Holland und Scheveningen ausbreiten. Die vollständige Umverteilung des abgelagerten Sandes wird jedoch sicherlich mehr als 20 Jahre dauern, mit Vorteilen des Sandmotors auch nach den ersten 20 Jahren. Nach den ersten vier Jahren nach dem Bau von Sand Motor zeigten die Überwachungsergebnisse, dass sich 95 % des Sandvolumens immer noch im Lagerstättenbereich befinden, was darauf hindeutet, dass die Lebensdauer des Pilotprojekts länger sein könnte als erwartet.

Marcel Taal
Deltares, Marine and Coastal Management
E-mail: Marcel.Taal@deltares.nl 

Ben Girwar
Province of Holland
E-mail: bs.girwar@pzh.nl 
General e-mail: zandmotor@kustvisiezuidholland.nl

Carola van Gelder-Maas
Rijkswaterstaat
E-mail: carola.van.gelder-maas@rws.nl 

Sand Motor Website, Deltares, Rijkswaterstaat und Provinz Holland