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Fallstudien

Sand Motor – Bau einer Naturlösung zur Verbesserung des Küstenschutzes entlang der Küste Delflands (Niederlande)

Sand Motor – Bau einer Naturlösung zur Verbesserung des Küstenschutzes entlang der Küste Delflands (Niederlande)

Der Sand Motor ist ein „Mega-Nourishment“ an der Delflandküste (Nordseeküste Südholland, Niederlande) als innovatives Pilotprojekt zur Erprobung der Erhöhung der regelmäßigen Sandernährung entlang der niederländischen Küste, durchgeführt von Rijkswaterstaat (niederländisches Ministerium für Infrastruktur und Wasserwirtschaft). Das regelmäßige Programm zielt auf den Erhalt der Küste und den Schutz vor Überschwemmungen ab. Der Sand Motor hat auch den Zweck, (vorübergehend) Raum für Freizeitaktivitäten und Naturentwicklung zu schaffen sowie ein besseres Verständnis des Verhaltens des Küstensystems zu erlangen. Diese vielfältigen Zwecke machen es zu einem Beispiel für eine Building with Nature (BwN)-Lösung, die natürliche Prozesse nutzt, um multifunktionale Zwecke im Küstenmanagement zu erfüllen.

Die Intervention beinhaltete eine riesige Menge an Sand, die vor der Küste abgebaut und in einer einzigen Operation entlang der Küste abgelagert wurden, um eine hakenförmige Halbinsel zu bilden. Durch die Nutzung natürlicher Prozesse, um den Sand im Laufe der Zeit umzuverteilen, ist der Sandmotor ein Puffer gegen den Meeresspiegelanstieg, der auch die Auswirkungen von Sturmfluten und Küstenüberflutungen mildert. Die Intervention entspricht der Menge an regelmäßiger Sandernährung in der Region für zwanzig Jahre. Dies bedeutet, dass bis auf mögliche außergewöhnliche Situationen während dieser Zeit und wahrscheinlich noch länger keine zusätzliche Nahrung erforderlich ist.

Die erste vollständige Bewertung der Funktionsweise dieser Lösung wurde 2016 nach den ersten vier Jahren des Monitorings formuliert, was auf Erfolg im Küstenschutz insbesondere in der Nähe des Sandmotors hindeutet. Es wurde ein neuer Lebensraum für die lokale Flora und Fauna geschaffen und eine neue große Sandschaufel bietet neue Möglichkeiten für Freizeitaktivitäten, die den ursprünglichen Erwartungen entsprechen.

Beschreibung der Fallstudien

Herausforderungen

Die Niederlande mit ihrer 350 km langen Küste, neun Millionen Einwohnern in den Küstengebieten und weiten Regionen unterhalb des mittleren Meeresspiegels, sind stark dem Risiko von Überschwemmungen an der Küste ausgesetzt. Die erfahrene Erosion der Küste, die sowohl durch natürliche Prozesse als auch durch menschliche Eingriffe verursacht wurde, die in den letzten Jahrhunderten im Einzugsgebiet durchgeführt wurden, wird durch den aktuellen und prognostizierten Anstieg des Meeresspiegels verschärft. Ein regionaler Meeresspiegelanstieg von 0,65 auf 1,3 m bis 2100 und 2 bis 4 m bis 2200, einschließlich der Auswirkungen der Bodensenkung, sollte nach Ansicht des Delta-AusschussesbeiEntscheidungen mit langfristigen Auswirkungen auf den Schutz vor Überschwemmungen berücksichtigt werden.

Seit den 90er Jahren begann Rijkswaterstaat, um sich dem Problem der Küstenerosion zu stellen, regelmäßige Sandernährungsinterventionen. Als operatives Ziel wurde beschlossen, die Küstenlinie an ihrer Position zu erhalten (Referenz ist die Situation des Jahres 1990). Das jährliche Volumen der Sandernährung wird in politischen Dokumenten auf 12 Millionen m3 festgelegt. Dies ist der Betrag, der benötigt wird, um die gesamte niederländische Küstengrundlage (das Gebiet zwischen Dünen und der Meerestiefe von – 20 m) zu erhalten, wobei der Anstieg des Meeresspiegels im letzten Jahrhundert (18 cm/Jahrhundert) zu berücksichtigen ist. Es wird erwartet, dass dieses Volumen in den kommenden Jahrzehnten aufgrund des prognostizierten beständigeren Meeresspiegelanstiegs steigen könnte. Traditionelle Sandernährungsoperationen (durch Ablagerung von Sand am Strand) wurden schrittweise durch Unterwasserernährung am vorderen Ufer ergänzt, ein viel billigerer Ansatz, der natürliche Kräfte ermöglicht, den Sand umzuverteilen und die Auswirkungen auf die Küstenfunktionen zu reduzieren.

Um eine noch effizientere Art der Erhaltung der Küste zu untersuchen, sind seit 2006 Ideen einer „Meganourishment“ entstanden. Ideen für die Küstenerweiterung an der Delfland-Küste wurden bereits seit den 1970er Jahren vorgeschlagen und bekamen Anfang der 2000er Jahre von der Provinz Südholland einen starken Impuls. Eine 2009 gestartete Planumfrage konzentrierte sich auf eine Ablagerung eines riesigen Sandvolumens in einer einzigen Operation, die es ermöglichte, dass Wind, Wellen und Strömungen den Sand über einen längeren Zeitraum im Vergleich zu traditionellen Ernährungsinitiativen schrittweise entlang der Küste ausbreiten.

Ziele

Das Hauptziel der niederländischen nationalen Küstenpolitik ist die nachhaltige Erhaltung der Küstenzone auf verschiedenen Ebenen von Zeit und Raum:

  • Schutz des Hinterlandes vor Überschwemmungen aus dem Meer durch Aufrechterhaltung einer sicheren Wasserabwehr;
  • Aufrechterhaltung der Küstenlinie (mit der Basisküste als Referenz), Erhaltung aller Küstenfunktionen;
  • Aufrechterhaltung der Küstengrundlage im Rahmen des relativen Meeresspiegelanstiegs, d. h. die Wahrung des Gleichgewichts zwischen dem mittleren Meeresspiegel und den Sedimentbudgets.

Wie im Bericht über die ersten vier Jahre des Monitoring- 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 sowohl Küstenschutzfunktionen als auch Vorteile für den Naturschutz und die Freizeitgestaltung bieten.
  • Wissensentwicklung und Innovation mit dem Ziel zu bestimmen, inwieweit Küstenpflege und Mehrwert für Freizeit und Natur in Verbindung gebracht werden können, auch im Hinblick auf den Anstieg des Meeresspiegels.
  • Schaffung eines ansprechenden Freizeit- und Naturgebiets an der Delflandküste.
In diesem Fall umgesetzte Anpassungsoptionen
Lösungen

Das Konzept der „Meganourishment“ als langanhaltende Sandquelle, die in einer einzigen Operation abgelagert wird, 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 Küstenerosion zu kontrastieren.

Der Sand Motor ist eine innovative Maßnahme, um tief liegende Küstengebiete vor Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs zu schützen. Es ist eine große Nahrung, die 2011 unmittelbar nach einer allgemeinen Verstärkung des Delfland-Küstengebiets durchgeführt wurde. Es umfasste 21,5 Millionen Kubikmeter Sand, der zehn Kilometer vor der Küste abgebaut und entlang der Küste abgelagert wurde, um eine hakenförmige Halbinsel von 128 ha zu bilden, einschließlich eines Dünensees und einer Lagune. Die Intervention wurde durch zwei Vorküsten-Ernährungsoperationen ergänzt, die auf beiden Seiten der Halbinsel durchgeführt wurden.

Diese „Meganourishment“ folgt dem Ansatz „Building with Nature“. Die Menge des abgelagerten Sandes wirkt als Puffer gegen den Meeresspiegelanstieg. Der Ansatz reduziert die Häufigkeit von Störungen lokaler Ökosysteme, die durch regelmäßige Sandernährungsmaßnahmen verursacht werden, und bietet gleichzeitig neue Gebiete für die Natur und neue Möglichkeiten für Freizeitaktivitäten.

In seiner ursprünglichen Form ragte der Sand Motor 1 km ins Meer und erstreckte sich über 2 km Küste. An vielen Orten steigt er bis zu 5 Meter über dem mittleren Meeresspiegel an. Der endgültige Entwurf des Sandmotors wurde als dasjenige ausgewählt, das den drei Hauptzielen entspricht, 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, wobei sich die Küstenansammlung sowohl im Süden als auch im Norden ausbreitet. 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 an der Basis des Hakens ein neuer Dünensee mit Entwässerungs- und Überwachungssystem geschaffen, der sicherstellt, dass der Sandmotor keine negativen Auswirkungen auf die Grundwasserströme im Trinkwassereinzugsgebiet auf der Landseite hat.

Relevanz

Der Fall wurde als Maßnahme zur Anpassung an den Klimawandel entwickelt, umgesetzt und teilweise finanziert.

Zusätzliche Details

Stakeholderbeteiligung

Der Sand Motor wurde nach einer Vereinbarung von der Provinz Südholland, Rijkswaterstaat, der Stadt Den Haag, den Stadtverwaltungen von Westland, dem Delfland District Water Control Board und der South Holland Environmental Federation unterzeichnet. Das Projekt wurde von den Unterzeichnern während der Workshops mitgestaltet, und sein Standort wurde allgemein beschlossen, um negative Auswirkungen auf die beteiligten Akteure zu vermeiden. Neben den am Abkommen beteiligten Parteien wurde auch die Zivilgesellschaft konsultiert und hatte insbesondere während der Planungsphase die Möglichkeit, Fragen zu stellen und formell zu widersprechen.

Erfolgsfaktoren und Hemmnisse

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 erzeugte ein erhebliches nationales und internationales Interesse am Sandmotor. EcoShape, eine gemeinsame Anstrengung von niederländischen Bagger- und Ingenieurunternehmen, dem Wissenssektor und der Regierung, hat zur Verbreitung und Förderung der Sandmotor-Initiative beigetragen und ihren Ansatz „Building with Nature“ hervorgehoben. Neben dem Sand Motor 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 an anderen Orten (USA, Mexiko) in Betracht gezogen. Die Durchführung der Intervention erforderte die Verwendung eines bedeutenden Volumens von Offshore-Sand (21,5 Millionen Kubikmeter) mit einer Korngröße, die mit den Eigenschaften des Strandbereichs der Lagerstätte ausreichend kompatibel 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 getaucht werden. Nebenwirkungen der Intervention waren die Schaffung neuer Strömungen, die sich aus der dynamischen Natur und der sich verändernden Form der hakenförmigen Halbinsel ergaben, was vor allem zum Baden vorübergehend gefährliche Situationen schaffte. 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.

Kosten und Nutzen

Das Projekt wurde von der Provinz Südholland und dem Rijkswaterstaat finanziert; die Kosten für die Intervention betrugen 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 Küste am Sand Motor und unmittelbar nach Norden und Süden hat sich bewegt und befindet sich jetzt seewärts von der Basisküste. Umfangreiche Forschungen haben gezeigt, dass die neue Sandschwärme, die durch den Sandmotor geschaffen wurde, einen 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 an, die im Einklang mit den Erwartungen der Provinzbehörde Südholland für Freizeitzwecke genutzt wird. Weitere Vorteile sind die erworbenen Kenntnisse über das Küstensystem und die Möglichkeiten, diese innovative Maßnahme zur Stärkung der Küste umzusetzen.

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

Im Jahr 2008 wurde ein neues Delta-Komitee (nach dem ersten, das zur Bewältigung der katastrophalen Flut von 1953 eingerichtet wurde) vom niederländischen Sekretär für öffentliche Arbeiten und Wasserwirtschaft in Auftrag gegeben, mit dem Auftrag, eine Vision für den langfristigen Schutz der niederländischen Küste und ihres Hinterlandes zu formulieren. Dieser zweite Staat Delta Ausschuss gab Vorschläge, wie die niederländische Küste und das tief liegende Hinterland vor den erwarteten Auswirkungen des Klimawandels, einschließlich des Anstiegs des Meeresspiegels und der Überschwemmungen an der Küste, geschützt werden können. Diese Empfehlungen, in einer integrierten Vision für die Zukunft bis 2100, fütterten das Delta-Programm für ein klimasicheres Niederlande, das weiter in das Delta-Gesetz eingebettet ist. Das Bauen mit naturnahem Ansatz mit Sandfutter zum Schutz der Nordseeküstengebiete vor Überschwemmungen ist Teil der Empfehlungen des Delta-Ausschusses, die mittel- und langfristig zu befolgen sind.

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

Umsetzungszeitraum

Der Sand Motor 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 dem Bau (2016) abgeschlossen und die endgültige Bewertung für 2021 erwartet.

Lebensdauer

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 den Vorteilen des Sandmotors auch nach den ersten 20 Jahren. Nach den ersten vier Jahren nach dem Bau von Sandmotor deuteten die Überwachungsergebnisse darauf hin, dass sich 95 % des Sandvolumens noch im Lagergebiet befinden, was darauf hindeutet, dass die Lebensdauer des Pilotprojekts länger sein könnte als erwartet.

Referenzinformationen

Kontakt

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 

Referenz

Sand Motor website, Deltares, Rijkswaterstaat and Province of Holland

Veröffentlicht in Climate-ADAPT Nov 22 2022   -   Zuletzt aktualisiert in Climate-ADAPT Mar 05 2024


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