Barrier Dikes prevent North Sea Flooding and recover large land surfaces

Allgemeine Beschreibung der Barrierendeiche

Die jetzigen Deiche sind das Ergebnis jahrhunderte-langer Erfahrungen. Die relativ flachen Neigungswinkel sollen die Wellenenergie reduzieren. Durch die Bauweise und die Bepflanzung soll Langzeitstabilität erreicht und Erosion reduziert werden. Allerdings benötigen die herkömmlichen Deiche durch die kleinen Neigungswinkel und grosse Breite enorme Landoberflächen, zum Teil bis zu 100m. Zusätzlich stellt die durch steigende Meereshöhe und heftiger werdende Stürme erforderliche Erhöhung der Deiche grosse Anforderungen, die sehr grosse finanzielle Mittel beanspruchen.

Die neuen Deiche folgen dem Prinzip der Reflektion an der vertikalen Wand. Senkrechte Barrieren ragen aus dem Meer, wobei die Aktion der Meereswellen auf die vergleichsweise kleine aus dem Meer herausragende Oberfläche konzentriert wird. Diese Oberfläche wird weiter reduziert, wenn durch Sturm der Meeresspiegel ansteigt.
Eine wichtige Komponente des neuen Deiches besteht aus den transportablen Parapets, die oben an die senkrechte Barriere angehängt werden und die die aus dem Meer herausragende Barrieren-Oberfläche gegen die Einwirkung der Wellen schützen und die durch ihre Form das «Overtopping» verhindern.
Diese Parapets bestehen aus Spezialbeton mit erosionsfesten Oberflächen, zum Beispiel aus V4A-Stahl, oder sie bestehen aus festen V4A-Stahlkörpern, die mit verfestigtem Sand oder anderen Materialien gefüllt sind.

Eine oben auf der Barriere verlaufende Strasse dient dem Transport der Parapets, deren Kontrolle und Überwachung und deren Austausch, wenn die äussere Stahlwand nach vielen (>100?) Jahren beschädigt ist.
Ein besonderer Vorteil der neuen vertikalen Deiche besteht in deren einfachen Erhöhungsmöglichkeit durch Fertigelemente, die auf der oberen Deichstrasse transportiert und oben aufgesetzt werden. Dabei werden wiederum nachfolgend die Parapets oben eingehängt.
Die Strasse dient neben der Transport- und Kontroll-Funktion auch dem Tourismus, wobei durch lokale Fahrbahnerhöhungen der Ausblick auf Meer und Landschaft erleichtert wird.
Durch die vertikale Anordnung der neuen Deiche werden grosse Landoberflächen frei. Die Figur zeigt die geplante Deicherhöhung Bremen und dessen Landbedarf im Vergleich zum vorgeschlagenen Barrierendeich (rechts auf der Seite des Meeres).

Die vertikale Barriere und deren neue Bautechnologien sowie die transportablen Parapets sind patentiert.

Neue Barrierendeiche: Planung für einen Deich-Test von 10 bis 50km Länge

Neue Architektur- / Bau-Technologien / Aufbau der Neuen Deiche
Skizze, Konstruktions-Zeichnungen
Double-Pontoon Technology
Deiche vor der Küstenlinie, das heisst im Meer für Landgewinn, starten von der Küste aus am besten mit der Double-Pontoon-Technology
Zylinder-Transport Technology
Für Barrierendeich parallel zur Küstenlinie

Bauphasen:

Produktion der Barrierendeich-Container und der Parapets in der Werft.
Einrichten des Sturmwellen-Schutzstahlnetzes auf dem Meer vor der Baustelle.
Herstellen der provisorischen Baustrasse auf der Meeresseite des alten Deiches.
Rammen der Stahlrohre/-Profile auf der Küstenseite des vorgesehenen Barrierendeiches in den Boden/Sand.
Baggern (Dredging) des Grabens für den Barrierendeich-Container..
Transport des Barrierendeich-Containers (flach auf dem Wasser) und Absenken in den Graben (mit Raupenkran senkrecht).
Rammen der Stahlrohre/Profile meerseitig in den Meeresboden.
Mechanische Verbindung der Stahlrohre/Profile mit dem Barrierendeich-Container (beidseitig, mit Abstandhalter).
Füllen des Deichzylinders mit Steinen und periodisch mit speziellem Flüssigbeton.
Bau der Top-Deich-Betonstrasse (mit Stahlrohr/Profil für spätere Deicherhöhung und zum Anhängen der Parapets) auf dem Barrierendeich-Container mit Schutzmauern auf beiden Seiten.
Abtragung des alten Deiches und Erstellung der landseitigen Verstärkung des Barrierendeiches.
Transport und Anhängen der Parapets.

Prinzip und Vorteile der Barrierendeiche

Die Energie der Sturmwellen wird nicht wie üblich durch die schwach ansteigende Höhe der Erd-Sand-Deiche sukzessiv abgebaut, sondern wird an einer senkrechten Barriere reflektiert. Dies bedingt

Grosse mechanische Stabilität der Barriere mit dessen Dicke, Konstruktion und Standfestigkeit im Boden, der oft aus Sand und Schlick besteht. Der Druck einer starken Tsunami-Impulswelle wurde zu 7 Tonnen pro m2 berechnet [1].
Position und Stabilität werden landseitig durch eine steile Böschung verstärkt.
Erosion und Korrosion wird durch Materialwahl und durch den transportablen Parapet weitgehend verhindert. Reparaturen der Barrierendeiche werden frühestens nach etwa 100 Jahren erwartet.
Je nach Sandtransport auf der Meeres-Seite kann der vertikale Charakter der Barrierendeiche durch gelegentliches Baggern erhalten bleiben.
Die kompakte Bauweise erlaubt kurze Bauzeit.
Die durch Klimawandel erforderliche spätere Erhöhung der Barrierendeiche ist einfach und effizient.
Die Durchlässigkeit für Meerwasser ist vernachlässigbar, so dass die Salzkontamination in den Marschen abgebaut werden kann.
Der Verbrauch an Sand und Kleie ist gering im Vergleich zu konventionellen Deichen.
Die Gestehungskosten der Barrierendeiche liegen in der Grössenordnung der Kosten für konventionelle Deiche (4 bis max. 9 Mio. Euro pro km).
Der Landgewinn ist enorm: für 1’100km Nordseeküste entspricht dies 11’000 Hektar oder 1.4 Mrd. Euro bzw. 1.3 Mio Euro pro km Barrierendeich.
Ausserdem können die Halligen gerettet und voll nutzbar erhalten werden.

Weitere Vorteile der Barrierendeiche sind

Tourismus: Fahrräder und Elektrobus auf der Top-Betonstrasse.
Nutzung der stabilen Strukturen für Windenergie-Anlagen.
Nutzung der stabilen Strukturen für Kommunikation-Sendemasten.

[1] H. Elsafti, H. Oumeraci and H. J. Scheel: Hydrodynamic Efficiency and Loading of a Tsunami-Flooding Barrier (TFB),
Coastal Engineering 2016, 1 – 12. General Protection Engineering GmbH 5/2019