Hydraulische Wirksamkeit von Halligdeckwerken

Auf den Halligen Nordstrandischmoor, Langeneß, Oland, Gröde, Hooge und der Hamburger Hallig sind Verstärkungen der Deckwerke durchzuführen. Es ist geplant, die Verstärkungen im Wesentlichen mit polyurethanverklammertem Granitschotter durchzuführen. Um dieses innovative System, mit dem der LKN in den letzten Jahren gute Erfahrungen gemacht hat, auch weiterhin verwenden zu können, war es erforderlich eine entsprechende küstenschutzrechtliche Genehmigung nach §77 LWG zu erlangen. Diese wurde am 13.12.2011 beantragt. Die Genehmigung wurde unter Auflagen erteilt. Die Auflagen verpflichten den Genehmigungsinhaber bis zum Ende des Jahres 2014 wissenschaftliche Ergebnisse bzgl. der Durchströmbarkeit und des Sedimentrückhalts von polyurethanverklammertem Granitschotter darzulegen.

Halligdeckwerke, auch Halligraustreifen oder Halligigel genannt, bestehen aus linienförmigen Schotterschüttungen am seeseitigen Halligsockel und dienen der Minderung der seegangs- und strömungsbedingten Erosion des Halliglandes. Die Bauform dieser Bauwerke ähnelt einem Schüttsteinwellenbrecher. Aufgabe dieses Bauwerkes ist die Seegangs- und Strömungsenergie auf dem Halligland bei (Sturmflut-)Wasserständen zu mindern, ohne jedoch das Überströmen des Halliglands und den damit einhergehenden Sedimenteintrag auf die Hallig zu unterbinden. Zu diesem Zweck werden Halligdeckwerke durchlässig gestaltet und müssen eine ausreichende Durchströmbarkeit aufweisen.

Kenntnisse über die Durchströmbarkeit sowie über zahlenmäßig definierte Durchlässigkeitsbeiwerte (ii.) von Halligdeckwerken in Abhängigkeit von den gewählten Baumaterialien liegen derzeit nicht vor. Neben der Durchströmbarkeit muss das Schutzbauwerk auch ausreichend dimensioniert und ausgebildet sein, um der Wellenenergie standzuhalten und die Gebrauchstauglichkeit zu gewährleisten. Um bei Schüttsteindeckwerken mit Schottermaterial das Einzelsteingewicht in eine Flächenlast zu überführen, werden Halligdeckwerke i.d.R. in verklammerter oder teilvergossener Bauweise ausgeführt. Auch über den Einfluss der Art der Verklammerung bzw. des Vergusses auf das Durchströmverhalten (die Durchlässigkeit (iii.)) liegen derzeit keine Erkenntnisse vor.

Da das Schutzbauwerk mit seinem Porenraum (i.) für das einströmende, mit Sediment angereicherte Wasser ein Hindernis darstellt, ist ohne nähere Untersuchungen nicht auszuschließen, dass Sediment im Bauwerk zurückgehalten wirdwird. Hierzu (Sedimentrückhalt (iv.)) sowie zur Frage wie und ob ggf. zurückgehaltenes Material bei Flut und entsprechend ablaufendem Wasser rückgelöst wird (Sedimentrücklösung (v.)) liegen Kenntnisse derzeit nicht vor.

Im Fokus der Untersuchungen stehen PU – verklammerte Deckwerke,  Schottergestein aus Granit der Körnung 30-60 mm wird vor dem Ausbringen und der Ausbildung des Halligdeckwerks mit Polyurethan ummantelt. Nach dem Einbau und dem Aushärtevorgang entsteht eine flächige Korn-zu-Korn Verklammerung unter Beibehaltung des offenporigen Gefüges zwischen den Einzelsteinen. Vor allem bei sedimentreichem Wasser besteht die Gefahr, dass das des Polyurethans durch die Scheuerwirkung des Sediments örtlich abgetragen wird. Hierdurch wird die Verklammerungswirkung aufgehoben. Um die langfristige Stabilität der Verklammerung prognostizieren zu können, sind Kenntnisse über die Abrasionsprozesse (vi.) in Abhängigkeit vom Sedimentgehalt inder Wassersäule und von den Strömungsgeschwindigkeiten sowie über die „Halbwertszeit“ der Polyurethanschicht nötig.

Ein Regelwerk zur funktionellen Bemessung polyurethanverklammerter Halligdeckwerke gibt es derzeit ebenfalls nicht. Da die Bauwerke jedoch die Funktion von Wellenbrechern erfüllen, wäre die Übernahme der hierzu bestehenden Bemessungsansätze (z.B. d´Angremond) sinnvoll. Um diese Ansätze jedoch entsprechend verwenden zu können, ist die Kenntnis des Transmissionsverhaltens des Bauwerks sowie die Definition eines Transmissionskoeffizienten (vii.) nötig.