Sand Motor – budowa z wykorzystaniem rozwiązań przyrodniczych w celu poprawy ochrony wybrzeża wzdłuż wybrzeża Delfland (Niderlandy)

Niderlandy, ze swoją linią brzegową o długości 350 km, 9 mln mieszkańców mieszkających na obszarach przybrzeżnych i rozległych regionach położonych poniżej średniego poziomu morza, są poważnie narażone na ryzyko powodzi przybrzeżnych. Doświadczona erozja wybrzeża, spowodowana zarówno procesami naturalnymi, jak i interwencjami człowieka, przeprowadzanymi w obszarze zlewni w ostatnich stuleciach, jest zaostrzona przez obecny i przewidywany wzrost poziomu morza. Regionalny wzrost poziomu mórz o 0,65–1,3 m do 2100 r. i o 2–4 m do 2200 r., w tym wpływ osiadania ziemi, powinien zostać uwzględniony przez Komitet ds. Deltyprzy podejmowaniu decyzji o długotrwałym wpływie na ochronę przed powodziami.

Od lat 90-tych, aby stawić czoła problemowi erozji wybrzeża, Rijkswaterstaat rozpoczął regularne interwencje żywieniowe piasku. Jako cel operacyjny postanowiono zachować linię brzegową na swoim miejscu (odniesieniem jest sytuacja z 1990 r.). Roczną ilość odżywiania piaskiem określono w dokumentach programowych na 12 mln m3. Jest to kwota niezbędna do zachowania całego holenderskiego fundamentu przybrzeżnego (obszaru między wydmami a głębokością morza –20 m), biorąc pod uwagę tempo wzrostu poziomu morza, które miało miejsce w ubiegłym stuleciu (18 cm/wiek). Oczekuje się, że wielkość ta może wzrosnąć w nadchodzących dziesięcioleciach ze względu na prognozowany bardziej konsekwentny wzrost poziomu mórz. Tradycyjne operacje odżywiania piasku (poprzez osadzanie piasku na plaży) były stopniowo uzupełniane podwodnym odżywianiem na brzegu, znacznie tańszym podejściem pozwalającym siłom naturalnym na redystrybucję piasku i zmniejszenie wpływu na funkcje przybrzeżne.

Aby zbadać jeszcze skuteczniejszy sposób utrzymania wybrzeża, od 2006 r. pojawiły się pomysły na "mega-odżywianie". Pomysły na rozbudowę obszarów przybrzeżnych na wybrzeżu Delfland sugerowano już od lat 70. XX wieku, a prowincja Holandia Południowa nabrała silnego impulsu na początku XXI wieku. Badanie planu rozpoczęte w 2009 r. koncentrowało się na złożeniu ogromnej ilości piasku w jednej operacji, dzięki czemu wiatr, fale i prądy stopniowo rozprzestrzeniają piasek wzdłuż wybrzeża przez dłuższy okres czasu w porównaniu z tradycyjnymi inicjatywami żywieniowymi.

Głównym celem niderlandzkiej krajowej polityki przybrzeżnej jest zrównoważone utrzymanie strefy przybrzeżnej w różnych skalach czasowych i przestrzennych:

• ochrona obszarów w głębi lądu przed powodziami morskimi poprzez utrzymanie bezpiecznej ochrony wód;
• utrzymanie linii brzegowej (z bazową linią brzegową jako punktem odniesienia), z zachowaniem wszystkich funkcji przybrzeżnych;
• Utrzymanie fundamentów przybrzeżnych w kontekście względnego wzrostu poziomu mórz, co oznacza zachowanie równowagi między średnim poziomem mórz a budżetami osadów.

Jak opisano w sprawozdaniu dotyczącym pierwszych czterech lat programu monitorowania i oceny, sformułowano następujące trzy cele dla Sand Motor:

• Zachęcanie do naturalnego wzrostu wydm i zachowanie szerokiej plaży wzdłuż wybrzeża Delfland między Hook of Holland i Scheveningen. Zapewni to funkcje ochrony wybrzeża, a także korzyści dla ochrony przyrody i rekreacji.
• Rozwój wiedzy i innowacji w celu określenia zakresu, w jakim utrzymanie linii brzegowej i wartość dodana dla rekreacji i przyrody mogą być osiągnięte w połączeniu, również w perspektywie wzrostu poziomu morza.
• Stworzenie atrakcyjnego obszaru rekreacyjno-przyrodniczego na wybrzeżu Delfland.

Koncepcja „megaodżywiania” jako długotrwałego źródła piasku, zdeponowanego w ramach jednej operacji, została wdrożona w ramach projektu pilotażowego Sand Motor, realizowanego na wybrzeżu Delfland (Holandia Południowa), gdzie od lat 90. ubiegłego wieku przeprowadzano regularne interwencje żywieniowe w celu przeciwdziałania erozji wybrzeża.

Sand Motor to innowacyjna interwencja mająca na celu ochronę nisko położonej strefy przybrzeżnej przed skutkami wzrostu poziomu morza. Jest to duże pożywienie wykonane w 2011 roku, bezpośrednio po ogólnym wzmocnieniu obszaru przybrzeżnego Delfland. Obejmował on 21,5 mln metrów sześciennych piasku wydobytego dziesięć kilometrów od brzegu i zdeponowanego wzdłuż wybrzeża, tworząc półwysep w kształcie haka o powierzchni 128 ha, w tym jezioro wydmowe i lagunę. Interwencję uzupełniły dwie operacje odżywiania na brzegu prowadzone po obu stronach półwyspu.

To „mega-odżywianie” jest zgodne z podejściem „Building with Nature”. Ilość zdeponowanego piasku działa jak bufor przed podnoszeniem się poziomu morza. Podejście to zmniejsza częstotliwość zakłóceń lokalnych ekosystemów spowodowanych regularnymi interwencjami w zakresie odżywiania piasku, a jednocześnie zapewnia nowe obszary dla przyrody i nowe możliwości rekreacji.

W swoim pierwotnym kształcie Sand Motor wystawał 1 km w morze i rozciągał się wzdłuż 2 km wybrzeża. W wielu miejscach wznosi się do 5 metrów nad średnim poziomem morza. Ostateczny projekt silnika piaskowego został wybrany jako najbardziej zgodny z trzema głównymi celami określonymi w ocenie oddziaływania na środowisko przeprowadzonej na potrzeby realizacji projektu: rozwój wydm, tworzenie większej liczby obiektów przyrodniczych i rekreacyjnych, rozwój wiedzy.

Od czasu budowy Sand Motor w 2011 r. piasek rzeczywiście rozprzestrzenił się wzdłuż wybrzeża, z akrecją przybrzeżną zarówno na południu, jak i na północy. Doprowadziło to i nadal prowadzi do zmian kształtu Sand Motor, z (logicznie) najsilniejszą ewolucją w pierwszym roku po budowie. Przejściowy rozwój Sand Motor stworzył nowe kształty morfologiczne i krajobrazy: „plwa piaskowa”, laguna, kanał pływowy, równina plażowa po południowej stronie Sand Motor i różne wzory brzegów piasku. Ponadto u podstawy haka powstało nowe jezioro wydmowe z systemem odwadniania i monitoringu, zapewniające, że Sand Motor nie będzie miał negatywnego wpływu na przepływy wód gruntowych w zlewni Solleveld po stronie lądowej.

Sand Motor został zrealizowany po podpisaniu umowy przez prowincję Holandia Południowa, Rijkswaterstaat, miasto Haga, władze miejskie Westland, Okręgowy Zarząd Kontroli Wody Delfland i South Holland Environmental Federation. Projekt był współprojektowany przez sygnatariuszy podczas warsztatów, a jego lokalizacja została powszechnie przyjęta, aby uniknąć negatywnego wpływu na zaangażowane zainteresowane strony. Oprócz stron uczestniczących w porozumieniu przeprowadzono również konsultacje ze społeczeństwem obywatelskim, które miało możliwość zadawania pytań i formalnego zgłaszania sprzeciwu w drodze procedur prawnych, zwłaszcza na etapie planowania.

Dzięki Sand Motor Initiative długoterminowa ochrona wybrzeża (podstawowy cel) jest połączona z ekspansją przyrody (nowe siedlisko lokalnej flory i fauny) oraz nową przestrzenią rekreacji, spełniając wiele celów różnych podmiotów. Spowodowało to znaczne zainteresowanie Sand Motor w kraju i za granicą. Ecoshape, wspólny wysiłek holenderskich firm pogłębiarskich i inżynieryjnych, sektora wiedzy i rządu, przyczynił się do rozpowszechniania i promowania inicjatywy Sand Motor, podkreślając jej podejście "Budowanie z naturą". Wraz z Sand Motor utworzono kilka programów badawczych, w tym NatureCoast, z trzema doktoratami i dwunastoma doktorantami.

Rozwiązania podobne do Sand Motor są rozważane w kilku lokalizacjach poza Holandią zarówno w Europie (np. w Szwecji, Wielkiej Brytanii, Belgii), jak i gdzie indziej (w Stanach Zjednoczonych, Meksyku). Realizacja interwencji wymagała wykorzystania znacznej ilości piasku wydobywanego na morzu (21,5 mln metrów sześciennych) o wielkości ziarna, która była w wystarczającym stopniu zgodna z charakterystyką plażowego obszaru złoża. Dostępność piasku jest kwestią, którą należy wziąć pod uwagę przy przenoszeniu praktyki.

Sand Motor to wyjątkowy obszar przybrzeżny, w tym piaszczyste mieszkania, które są zanurzane dwa razy dziennie podczas przypływu. Efektem ubocznym interwencji było stworzenie nowych prądów wynikających z dynamicznego charakteru i zmieniającej się formy półwyspu w kształcie haka, tworząc tymczasowe niebezpieczne sytuacje, szczególnie do kąpieli. Można by je kontrolować dzięki połączeniu informacji przekazywanych opinii publicznej, zwracając szczególną uwagę na straż przybrzeżną, którą wspomagały badania batymetryczne i aplikacja na smartfony.

Projekt został sfinansowany przez prowincję Holandia Południowa i Rijkswaterstaat; koszt interwencji wyniósł 70 mln euro.

Po interwencji podjęto intensywne działania monitorujące. Pięć lat po wybudowaniu Sand Motor wyniki działań monitorujących pokazują jego wkład w ochronę wybrzeża, szczególnie w pobliżu Sand Motor. Linia brzegowa w Sand Motor i natychmiast na północ i południe przesunęła się i obecnie znajduje się w kierunku morza od linii brzegowej bazy. Szeroko zakrojone badania wykazały, że nowa ławica piaskowa stworzona przez Sand Motor oferuje nowe siedlisko dla flory i fauny, szczególnie w osłoniętej i płytkiej części laguny. Ponadto Sand Motor oferuje nowy duży obszar, który jest wykorzystywany do celów rekreacyjnych, zgodnie z oczekiwaniami władz prowincji Holandia Południowa. Inne korzyści odnoszą się do zdobytej wiedzy na temat systemu przybrzeżnego i możliwości wdrożenia tej innowacyjnej interwencji na rzecz wzmocnienia wybrzeża.

Przewidywana długa żywotność silnika piaskowego (około 20 lat) jest wyraźną zaletą interwencji w porównaniu z tradycyjnym pożywieniem piaskiem wymagającym regularnych interwencji z dużą ilością piasku często zakłócającą dno morskie. Pięć lat po interwencji Sand Motor jest uważany za realistyczną alternatywę dla zarządzania strefą przybrzeżną zarówno pod względem kosztów, jak i skutków. Kompletna ocena ekonomiczna innowacyjnej interwencji w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami konserwacyjnymi nie została jeszcze sformułowana.

W 2008 r. holenderski sekretarz robót publicznych i gospodarki wodnej zlecił nowemu komitetowi Delta (po pierwszym ustanowionym w celu zarządzania katastrofalną powodzią z 1953 r.) sformułowanie wizji długoterminowej ochrony niderlandzkiego wybrzeża i jego zaplecza. Ten drugi Państwowy Komitet Delta przedstawił sugestie dotyczące sposobu ochrony niderlandzkiego wybrzeża i nisko położonych obszarów w głębi lądu przed spodziewanymi skutkami zmiany klimatu, w tym podnoszeniem się poziomu morza i powodziami przybrzeżnymi. Zalecenia te, w ramach zintegrowanej wizji na przyszłość obejmującej okres do 2100 r., stanowiły wkład w program Delta na rzecz odpornej na zmianę klimatu Holandii, dodatkowo włączony do ustawy Delta Act. Budowanie w oparciu o podejście oparte na przyrodzie, z wykorzystaniem piasku w celu ochrony obszarów przybrzeżnych Morza Północnego przed powodziami jest częścią zaleceń Komitetu ds. Delty, których należy przestrzegać w perspektywie średnio- i długoterminowej.

Faza planowania Sand Motor obejmowała procedurę oceny oddziaływania na środowisko w celu określenia najbardziej wykonalnych i przyjaznych dla środowiska alternatyw dla zarządzania strefą przybrzeżną opartego na odżywianiu.

Sand Motor został zbudowany w okresie od marca 2011 r. do listopada 2011 r., a od czasu jego zakończenia interwencja była ściśle monitorowana. Pierwsza kompleksowa ocena funkcjonowania Sand Motor została zakończona po pięciu latach od jego budowy (w 2016 r.), a ostateczna ocena jest spodziewana w 2021 r.

Przewidywany okres eksploatacji Sand Motor wynosi co najmniej 20 lat, podczas których oczekuje się, że wiatr, fale i prądy rozprzestrzenią piasek wzdłuż wybrzeża między Hook of Holland i Scheveningen. Jednak pełna redystrybucja zdeponowanego piasku z pewnością potrwa ponad 20 lat, a korzyści z Sand Motor również po pierwszych 20 latach. Po pierwszych czterech latach od budowy Sand Motor wyniki monitorowania wykazały, że 95% objętości piasku nadal znajduje się w obszarze złoża, co sugeruje, że żywotność projektu pilotażowego może być dłuższa niż oczekiwano.

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 

Strona internetowa Sand Motor, Deltares, Rijkswaterstaat i prowincja Holland