Ściany morskie i pomosty

Ściana morska to konstrukcja wykonana z betonu, muru lub stosów arkuszy. Jest zbudowany równolegle do brzegu na przejściu między plażą a lądem stałym lub wydmą, aby chronić obszar śródlądowy przed działaniem fal i zapobiec erozji wybrzeża. Ściany morskie można łączyć z pomostami w obszarach portowych, aby ustabilizować boki kanałów nawigacyjnych i wlotów pływów oraz uniknąć zamulenia. 

Mury morskie to zazwyczaj masywne konstrukcje zaprojektowane tak, aby były odporne na fale sztormowe. Wysokość ściany morskiej pokryje co najmniej różnicę między poziomem plaży a lądem stałym, chociaż zwykle ściany morskie są budowane wyżej, aby chronić ziemię przed przepełnieniem fal. Mury morskie są również wykorzystywane do stabilizacji erozji klifów i ochrony przybrzeżnych dróg i osiedli. Grzbiet ściany często rozciąga się na pokrytą kamieniem część, która może być wykorzystana do budowy drogi, promenady lub parkingu (zob. na przykład plac tłumiący fale w Ostendzie). Kształt ściany morskiej determinuje jej zdolność do odbijania lub rozpraszania energii fal. Gładkie, pionowe ściany morskie odbijają głównie energię fal w kierunku morza. Mogą one powodować turbulencje i zawieszanie osadów, co jeszcze bardziej zwiększa ryzyko erozji. Pionowe ściany morskie mogą również powodować otwór do czyszczenia u podnóża konstrukcji, co prowadzi do jej niestabilności. Nachylenia i nieregularna powierzchnia konstrukcji ścian morskich mogą poprawić ich wydajność, umożliwiając zerwanie fali, rozpraszanie energii i rozpraszanie kierunku odbicia fali. 

Mury morskie często występują w przypadku wąskich lub stromych plaż, gdzie typowy falochron jest albo zbyt duży, albo nieopłacalny. Są one często stosowane w miejscach, w których dalsza erozja brzegu spowoduje nadmierne uszkodzenia dróg i osiedli przybrzeżnych, zapewniając wysoki stopień ochrony również przed powodzią. Aby zapewnić skuteczność w przypadku powodzi w średnim i długim okresie, w specyfikacjach projektowych należy uwzględnić regionalne i lokalne prognozy dotyczące podnoszenia się poziomu mórz. Należy również rozważyć ewentualny wzrost wysokości fal i sztormowości ze względu na zmianę klimatu, aby zapewnić trwałość i skuteczność konstrukcji w bardziej surowych warunkach klimatycznych. 

Podczas gdy mury morskie chronią infrastrukturę i osiedla w głębi lądu, erozja przed murami morskimi i na przyległych odcinkach wybrzeża będzie nadal rosła, nie rozwiązując przyczyn erozji. Aby przeciwdziałać niedogodnościom związanym z murami morskimi i innymi szarymi środkami ochrony, coraz więcej projektów zaczęło integrować budowę murów morskich i wzmacniać je z rozwiązaniami opartymi na zasobach przyrody w ramach dużych interwencji przybrzeżnych (zob. na przykład rekreacja Saltmarsh poprzez zarządzane dostosowanie na bagnach Hesketh Out). Integracja ta wymaga koordynacji między różnymi szczeblami zarządzania w celu zapewnienia długoterminowej stabilności interwencji w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu. 

Pomost jest konstrukcją zbudowaną w celu ochrony kanału nawigacyjnego lub wlotu pływowego, stabilizującą jedną lub obie strony. Odrzutowce są również stosowane w celu uniknięcia dużych ilości piasku wypełniającego wlot. W ten sposób poprawia się żeglowność kanału lub, w przypadku kanałów pływowych obszarów laguny, zapewnia się wystarczające otwarcie dla odpowiedniej wymiany wody. Do budowy pomostów można zastosować szeroką gamę materiałów, w tym zbroję skalną, beton, czworonogi i stalowe pale. Mokradła (takie jak grojny) są zaprojektowane tak, aby przerywać transport osadów na długich brzegach. W ten sposób mogą powodować gromadzenie się osadów po stronie updrift i erozję po stronie downdrift, ze względu na brak transportowanych osadów. Gromadzenie się piasku po stronie updrift może stworzyć przestrzeń dla działalności lądowej, na przykład dla turystyki i portów. Jednak erozja w dół może prowadzić do poważnych niepowodzeń linii brzegowej. 

Ściany morskie i pomosty są przede wszystkim wdrażane w celu zapewnienia ochrony przed powodziami i burzami cennych osiedli i działalności człowieka, w szczególności zagrożonych. Mogą jednak negatywnie wpływać na przybrzeżny krajobraz i środowisko, a także na naturalną wartość plaży i jej wykorzystanie. Jednocześnie, wykorzystując akumulację piasku w updrift stronie konstrukcji, konstrukcje te mogą być wykorzystywane do sztucznego poszerzania plaży, a tym samym tworzenia dodatkowej przestrzeni dla działalności człowieka. Decyzja o budowie ścian morskich i pomostów musi zatem uwzględniać i równoważyć perspektywy i potrzeby różnych zainteresowanych stron, biorąc pod uwagę zarówno etap wdrażania, jak i etap konserwacji. Konsultacje z zainteresowanymi stronami powinny obejmować władze lokalne, operatorów turystycznych, społeczności nadbrzeżne, organizacje pozarządowe i przybrzeżne instytucje badawcze. 

Te struktury obronne mogą podlegać ocenie oddziaływania na środowisko, w zależności od krajowych przepisów ustawowych i wykonawczych. W przypadku gdy są one wdrażane na obszarach o wysokiej wartości ekologicznej, chronionych na mocy dyrektywy ptasiej i dyrektywy siedliskowej (obszary Natura 2000), zazwyczaj wymagana jest odpowiednia ocena uwzględniająca ich potencjalny wpływ. Oba procesy muszą zapewniać prawo dostępu do informacji i formalnie konsultować się z zainteresowanymi stronami. Podobnie w unijnej dyrektywie powodziowej, ramowej dyrektywie wodnej UE i dyrektywie w sprawie planowania przestrzennego obszarów morskich wezwano do przeprowadzenia procesów udziału społeczeństwa, które mogą obejmować tę typologię projektów. 

Konstrukcję ścian morskich można uznać za użyteczną opcję adaptacji, gdy cennych obszarów przybrzeżnych nie można chronić w inny sposób (np. ze względu na ograniczenia przestrzenne). Chociaż wariant ten zapewnia na szczeblu lokalnym wysoki poziom ochrony przed erozją i powodziami, budzi poważne obawy co do długoterminowej zrównoważoności podejścia ze względu na możliwy wpływ na środowisko. Główne czynniki sukcesu i ograniczające ściany morskie i pomosty omówiono poniżej. 

Czynniki sukcesu 

• Ściana morska zapewnia wysoki stopień ochrony przed powodziami przybrzeżnymi i erozją. 

• Mury morskie mają mniejsze zapotrzebowanie na przestrzeń niż inne zabezpieczenia wybrzeża, takie jak wały. Ściany morskie mogą być podwyższone, aby zmierzyć się z podnoszeniem się poziomu morza, co wymaga jednocześnie poszerzenia fundamentu. 
• Wysoki poziom bezpieczeństwa zapewniany przez ścianę morską może sprzyjać rozwojowi obszarów w głębi lądu. Grzbiet ściany często rozciąga się na pokrytą kamieniem część zapewniającą inne funkcje, np. drogę, promenadę lub miejsca parkingowe. 
• Wystarczająco długie strumienie ograniczają zamulenie kanałów wlotowych lub nawigacyjnych, utrzymując w ten sposób wystarczającą głębokość w kanale. Można je wykorzystać do sztucznego poszerzenia obszaru plaży po stronie updrift, oferując nowe możliwości rozwoju działalności gospodarczej i społecznej na lądzie. 
• Ściany morskie i pomosty są dość powszechnymi i prostymi konstrukcjami szeroko stosowanymi na obszarach przybrzeżnych. Stosowane są na całym świecie od wielu lat. W związku z tym szerokie doświadczenie może wspierać ich prawidłowe projektowanie i budowę, również w celu złagodzenia wpływu na środowisko. 

 Czynniki ograniczające 

• Ściany morskie są strukturami słabo elastycznymi. Na etapie projektowania należy odpowiednio uwzględnić prognozy dotyczące wzrostu poziomu morza i możliwego wzrostu sztormowości, aby zapewnić żywotność takich struktur w obliczu zmiany klimatu. 
• Ze względu na ich położenie prostopadle do brzegu, pomosty mogą zakłócać dryf wzdłuż brzegu (transport osadowy) i powodować erozję w dół. Im dłuższy jest pomost, tym większy wpływ ma na sąsiednie obszary. 
• Mury morskie często zakłócają naturalne procesy, takie jak migracja siedlisk, powodując upośledzenie siedlisk międzypływowych. Efekty te zależą jednak w dużej mierze od głównego kierunku transportu fal i osadów oraz konstrukcji ściany morskiej. Wybór ochrony wybrzeża musi być dokonywany zgodnie z warunkami specyficznymi dla danego miejsca oraz celami podstawowymi i drugorzędnymi (takimi jak ochrona przed falami, stabilizacja dróg, ochrona przestrzeni i możliwości cumowania). Tam, gdzie dostępna jest wystarczająca ilość miejsca i nie ma konfliktu z innymi podstawowymi lub drugorzędnymi celami, często preferowane są środki ekologiczne (takie jak odżywianie plaż i rekultywacja wydm). 
• Ściany często nie zatrzymują erozji przed konstrukcją, ale zapobiegają erozji wydm i zaplecza. Pionowe ściany morskie często odbijają energię fal zamiast ją rozpraszać, co sprawia, że linia brzegowa jest bardziej podatna na erozję. W związku z tym wiele ścian morskich zostało niedawno opracowanych w celu integracji stoków. 
• Gdy ściany morskie są regularnie przewyższane lub gdy ma to miejsce podczas dużych burz, woda może usunąć glebę lub piasek za ścianą i osłabić ją. Nadmiar wody nasyca glebę i zwiększa ciśnienie od strony lądu, co może spowodować załamanie strukturalne. Przy budowie muru należy wziąć pod uwagę poziom podniesienia się poziomu mórz i potencjalne przekroczenie. Ogólnie rzecz biorąc, ciągła erozja może podważyć stopę konstrukcji i zagrozić jej stabilności. 
• Ściany morskie i pomosty mogą mieć negatywny wpływ na ogólny wygląd krajobrazu i mogą zmniejszyć jego atrakcyjność. W związku z tym bardzo ważne jest, aby aspekt projektu był odpowiednio traktowany priorytetowo, również w oparciu o konsultacje z zainteresowanymi stronami. 

Koszty budowy ścian morskich są wysokie. Jednak te konstrukcje zwykle wymagają niskich kosztów konserwacji, jeśli są odpowiednio zaprojektowane. Koszty budowy różnią się w zależności od kształtu konstrukcji ściany morskiej: objętość ściany morskiej zależy od wymaganego poziomu grzebienia, na poziomie fundamentu, obciążenia falą i akceptowalnych stawek overtopping. Koszty ścian morskich różnią się również w zależności od dostępności i bliskości materiałów budowlanych oraz warunków środowiskowych na miejscu. Jeśli projekt ściany morskiej obejmuje dodatkowe udogodnienia, takie jak drogi lub deptaki na szczycie ściany morskiej, koszty w konsekwencji rosną. Koszty te można jednak zrekompensować lepszą integracją z krajobrazem, większą akceptacją społeczną i nowymi możliwościami rekreacyjnymi. 

Zgodnie z szacunkami przedstawionymi przez brytyjską Agencję Środowiska (2015 r.) koszt murów morskich (bez konserwacji) waha się od 700 do 5000 GBP/m (820–6300 EUR/m, w oparciu o podstawę kosztową z 2007 r.). Spodziewane jest duże zróżnicowanie kosztów między projektami ze względu na dużą liczbę wyżej wymienionych czynników, które mają wpływ na różne rodzaje projektów dotyczących ścian morskich. 

Nabrzeża są na ogół raczej prostszymi środkami o oczekiwanym niższym koszcie budowy, podobnym do kosztu grojów i falochronów. Zgodnie z szacunkami przedstawionymi w UNEP-DHI (2016) zakup i transport skał w oparciu o odległość transportu około 50 km może kosztować około 25 USD/tonę (około 21 euro za tonę), podczas gdy koszty umieszczenia wynoszą około 40 USD/tonę (około 34 euro za tonę). 

Konserwację należy rozważyć zarówno na etapie projektowania, jak i przez cały okres eksploatacji konstrukcji. Po burzy, sezonowe lub roczne inspekcje i związane z nimi prace naprawcze są również wymagane w przypadku wszystkich interwencji obrony wybrzeża. 

Budowa obiektów przybrzeżnych w celu złagodzenia erozji i ochrony wód przybrzeżnych „zdolnych do zmiany wybrzeża”, takich jak ściany morskie i pomosty, wchodzi w zakres załącznika II do dyrektywy w sprawie oceny oddziaływania na środowisko (dyrektywa OOŚ) i kolejnych zmian: państwa członkowskie decydują, czy przedsięwzięcia wymienione w załączniku II powinny zostać poddane procedurze OOŚ, czy to w poszczególnych przypadkach, czy pod względem progów i kryteriów. Wymóg ten nie ma jednak wpływu na utrzymanie i odbudowę tych prac. Każde przedsięwzięcie infrastrukturalne, które może mieć znaczący wpływ na obszar Natura 2000, musi podlegać „odpowiedniej ocenie jego skutków dla tego obszaru” w celu ustalenia, czy przedsięwzięcie wpłynie niekorzystnie na integralność tego obszaru. 

Ramowa dyrektywa wodna UE wzywa do dobrego stanu europejskich jednolitych części wód, w tym wód przybrzeżnych. Ochrona wybrzeża może zmienić właściwości hydromorfologiczne wód przybrzeżnych, na przykład pod względem przepływu wody, składu osadów i przemieszczania się. Mogą one zatem prowadzić do pogorszenia stanu ekologicznego. Wszelkie projekty, które tego dokonają, będą musiały spełniać kryteria określone w art. 4 ust. 7 dyrektywy. Unijna dyrektywa powodziowa zapewnia ramy prawne dla działań przeciwpowodziowych i obrony przeciwpowodziowej. Budowa i odbudowa wałów może stanowić część środków w ramach planu zarządzania ryzykiem powodziowym, o przygotowanie którego państwa członkowskie są proszone w celu wdrożenia dyrektywy. Dyrektywa w sprawie planowania przestrzennego obszarów morskich z 2014 r. wymaga uwzględnienia interakcji między lądem a morzem, a także działalności morskiej i przystosowania się do zmiany klimatu. Ściany morskie i pomosty mogą wpływać na te interakcje między lądem a morzem. 

Proste umieszczenie materiału na miejscu może zająć krótki czas (zazwyczaj mniej niż 1 rok). Jednak cały  proces wyboru najlepszego rozwiązania, gromadzenia i analizowania danych dotyczących transportu fal, prądów i osadów, właściwego projektowania infrastruktury i angażowania zainteresowanych stron w proces uczestnictwa z pewnością wymaga więcej czasu (ponad rok w szczególności w przypadku ścian morskich). Czas zależy również od długości odcinka wybrzeża, który ma być chroniony, oraz od wymiaru konstrukcji (długość i wysokość konstrukcji) wymaganej do skuteczności. 

Ściany morskie i pomosty mają zazwyczaj długą oczekiwaną żywotność (zazwyczaj 20–50 lat), zanim konieczna będzie poważna naprawa. Regularne inspekcje ścian morskich w celu wczesnego zidentyfikowania potrzeby drobnych działań naprawczych mogą poprawić żywotność tych konstrukcji.