Einreihige Holzpfahlbuhnen im technischen

Kustenschutz von Mecklenburg-Vorpommern

Von DIETRICH  EISS

Zusammenfassung

In den uber weite Strecken negativen Sedimenthaushalt der mecklenburg-vorpommerschenKasie grefen 900 Stuck Buhnen ein, um eine Sandanreicherung auf Strand und Schorre zu

erwirken und den Ki stenruckgang zu vermindern oder aufzuheben. Ihre funktionelle und

konsrruktive Gestaltung erfuhren die Buhnen in der Regel durch die jeweils vorliegenden, oft

wechselhafren Erfalirungen aus der Praxis.Der Autor versucht fur den haufigsten Typ, fiir die einreihigen Holzpfahlbutinen, mir Hilfe

von 14 Testgebieren eine Analyse vorzunehmen. Parameter wie Buhnenldnge, Buhnenabstand,I<ronenh le, Pfalildurclimesser, Pfahiabstand und Buhnendurchlbssigkeit werden erfaEr und mit

den Bedingungen des jeweiligen Kustenabschnitts (Morphologie, Belastung) in Beziehunggebracht. Einzelheiten der hydro- und sedimentdynamischen Prozesse werden nicht erforscht;starr dessen werden die resultierenden Wirkungen auf die Morphologie gezeigt. Fur alle Testge-biete wird die Verdnderung der Uferlinie vom Jahr des Buhnenbaus (das ukeste untersuchte

Bulmensystem ist aus dem Jatir 1936) bis zur Gegenwart verfolgz. Empfelltungen fur den Entwurfvon einreiliigen Holzpfahlbuhnen werden gegeben.

Summary

Over 900 groynes Gre too*ted 072 the Teaches of tbe Mecklenbeirg-Voypomme*n coast baving a

natural negative sediment balance, in order to generate sand replenishment and to redace or

elimincte coastal recession. The design criteria and constraition details reere essentially based on

practical experience gbicb often differedfrom sitwation to situation.Tbe author attempts en *nalysis of tbe most freqwentl·y Bsed constyuction technique, namely

singie file good piies, based on 14 test cases. The boisic parameten: gyoyne length, sp=cing and

transmissivity, pile spacing, beight and diametey me correlated gitb the local coastal cheracte stics

(morphology, loads). The evaluation involved the composite effect on the moyphology as opposed to

a dftailed investigation of hydrodynamical Gnd sedimentologicelpmcesses. The changes in the coast

line were determined for eacb test case following construction. The oldest strwctupe was built in1936. Design recomendotions we afm given for single file goodpile groynes.

Inhalt

1. Einleitung, Problemstellung............ ....

2. Buhnen an der mecklenburgisch-vorpommerschen Kuste

2.1 Untersuchungsmerhode . . . . . . . . .

2.2 Ermittette funktionelle und konstruktive Parameter .

2.3 Wirkungen..3. Werrung, Ausblick..4. Schnftenverzeichnis .

206

206

208

208

220

223

224

Die Küste, 52 (1991), 205-224

206

1. Einleitung, Problemstellung

Die eini-eihigen Holzpfahlbuhnen gehdren als ins Wasser gerammve, h6lzerne Pfahlreihen

zu den konstruktiv einfachsten Ingenieurbauten. Nicht einfach aber ist fur den entwerfenden

Ingenieur der Umgang mit der Buhnenfunktion. Es klafft bis zum heutigen Tage eine Lucke

zwisclien mit dem Bau verbundenen Et·wartungen und den eingetretenen Ergebnissen bei der

Verbesserung der Sand- und Strandverhiltnisse. Die Wirkungsweise scheint nicht hinreichend

gekldrt; die Buhnenwirkung nach Umfang und Zeit nicht exakt vorhersagbar. STUDEMUND

(1966), der Leiter des fraheren Kustenscliutzamtes iii Graal-Muiitz, charakterisierte in den

60er Jahren die Buhnenproblematik mit der Festsrellung: „Will man gure Buhnenwirkungnachweisen, w hlt man fur den Buhnenbau einen entsprechend geeigneten Kustenabschnitt;will man Wirkungsiosigkeit zeigen, einen entsprechend anderen." Danach ist die Erfullungder Buhnenfunktion an abschnittseigene Verheiltnisse, an die hydro- und sedimentdynamischeSituation mit entsprechenden motphologischen Bedingungen gebunden.

Welche Ansichten Wasserbau- und Kasreningenieure seit mehr als 100 Jahren zum

Einsatz von Buhnen entwickelt haben, gelit aus der vor 30 Jahren erschienenen Publikation

uber Buhnenliteratur von PETERSEN (1961) hervor. Zusammenfassend lautet die Feststellung,daB eine Zaht offener Fragen und daraus resultierend weir voneinander abweichende

Auffassungen zwischen Wirksamkeit und Wirkungslosigkeit von Buhnen die damalige Situa-

tion beherrschien.

Seither gab es eitie Reihe von groBangelegten Untersucliungen zur Bulmenwirkung, zu

denen an der Kuste von Mecklenburg-Vorpommern die Arbeit von KoLP (1966) unter

Verwendung von Farbsand zihlt. Aus den jeweiligen riumlichen und zeidichen Ausschnitten

der komplexen Prozesse die gewunschten Verallgemeinerungen abzuleiten, stdBt naturgemEauf Schwierigkeiten.

Die „Empfehlungen fur die Ausfahrung von Kustenschurzwerken - EAK 1981" bilden

die am weitesten anwendungsorienrierte Zusammenfassung des Erkenntnisstandes; aber auch

sie weisen ausdrucklich daraufhin, daB die .funktionelle Gestaltung nach wie vor pro-

blematisch" ist (STOvER, 1982).Gliedert man die Kuste in Sysreme der Sedimentbilanz und erfalit in diesen wiederum die

Bereiche mil: positivem, ausgeglichenem und negativem Sedimenthaushalt (GuRwELL, WEISS,

ZIELISCH, 1982), so sind es die letzteren, die als Abtragsbereiche an Flachkusten Matinahmen

zur Verbesserung der lokalen Materialbilanz benatigen. Denn Rackgang (z. B. als Reduzie-

rung der Vorlandbreite oder der Diinenmkhtigkeit) schwacht die Leistungsfihigkeit der

Hochwasserschurzanlagen. Das Bilanzsystem ist geprdgt durch die rtiumlich-zeirliche

Gesamtheit der Wirkungen der Einzelereignisse. Schwankungen der Ereignisse verursachen

Schwankungen der Wirkungen, schaffen r- umliche und zeirliclie Anderungen und Differen-

zierungen im Sedimenthaushalt, besonders schmerzlich spikbar in Abtragsbereichen. Mit

Buhnen funktionell und konstrukriv derarrig differenziert und treffend vorzugehen und

entgegenzilwirken ist unm6glicti (WEISS, 1989).

2. Buhnenandermecklenburgisch-vorpommerschen Kaste

Nach PETERSEN (1961) wurden die ersren Buhnen an der Ostsee auf der Insel Ruden im

Jahre 1843 auf Vorschlag von HAGEN gebaur. Fast 150 Jahre spiiter, im Jahre 1990, zilltten 900

Buhnen zum Bestand der Anlagen an der Kuste von Mecklenburg-Vorpommern. Bei einem

mittleren Abstand BA = 74 m sind somit 66,6 km der Kuste mit Buhnen bebaut. Aus Tabelle 1

Die Küste, 52 (1991), 205-224

207

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Die Küste, 52 (1991), 205-224

ist zu entnehmen, da£ sich 87% (783 Stack) der Bullnen an der Flachkaste und 13% (117Stack) an der Steilkuste befinden. Nach der Konstrukrionsart dominiert mit 94,5 % (851Stuck) die einreihige Holzpfahlbuhne. Selten gebaut wurden und werden die doppelreihigenPfahlbuhnen und die Buhnen aus zwei Pfahlreihen mit Stein- und Faschinenauspackung. Die

vorherrschende Stellung der einreihigen Holzpfahlbuhnen fuhrte zur Untersuchung funktio-neller und konstruktiver Parameter ausgefuhrrer Systeme dieses Typs (TIGER u. WEISS, 1986/

1990). Dafar wurden 14 Testgebiete ausgewihlt (Abb. 1), die jeweils aus drei Buhnenfeldern

und vier Buhnen bestelien und reprdsentativ innerhalb der einzelnen Buhnensysteme liegen.Die Untersuchzingeii wurden in den Jahren 1985 bis 1990 durcligefulirt.

2.1 Untersuchungsmethode

Um der vorhandenen Vielfalt der einreihigen Pfahlbuhnen gerecht zu werden, wurden

funf Systeme mit dichten und neun Systeme mit offenen Bullnen ausgewdhlt. Bei den offenen

wurden sechs Systeme der 60er und 70er Jahre und drei der 80er Jahre, die sich ausdracklich

von den Vorgingern abheben, verwendet (Tabellen 2 und 3). Als Standorre der Testsystemewurden Kustenabschnitte mir naturlichen Bedingungen ohne Inhomogenitdten in der Mor-

pho-, Hydro- und Sedimentdynamik, wie z. B. Knick im Uferverlauf, Existenz von markan-

ten Einbauten oder Durchfuhrung von Aufspulungen, angestrebt. Die Untersucliungen solien

auch in Zukunft fortgefulirt werden, wobei einige Testgebiete aufgrund von Aufspulungenaufgegeben und, wenn muglich, durch neue erserzt werden sollen.

Im wesentlichen werden fur die Charakterisierung der Buhnensysteme die Angaben zur

Bauwerks- und Standortgeometrie und deren zeitliche Anderung herangezogen. Die Schorre

ist durch das zwischen Uferlinie und 4-m-Isobathe herrschende Neigungsmal m,t

(tanor = 1:m4) beschrieben. Diese 4-m-Tiefenlinie liegt autierhalb des Hauptbrandungsraumesund dessen starken morpliologischen Anderungen wihrend der Sturmhochwasser. Die Riff-

kdrper bleiben unberucksichtigt. Alle Untersuchungen sind auf Mittelwasser bezogen. Die

Buhnen sind generalisiert rechtwinklig zur Ufertinie angesetzt; vorhandene Abweichungenwerden als vemachldssigbar klein angesehen. Die matigeblichen Parameter der Buhnen sind:

Buhnenldnge (von Uferlinie bis Buhnenkopf) BL, Buhnenabsrand (untereinander) BA, Kro-

nenh6he (iiber Normal) KH, Pfahldurchmesser PD, Pfahlabstand PA und daraus ermirrelt

Durchlissigkeit DU.

Die Buhnenldnge BL bezeichnet somit den in die hydro- und sedimentdynamischenVorgdnge bei mittleren Bedingungen eingreifenden Buhnenreil. Mir den naturlichen, riumlich

und zeitlich wechselnden Kistenverinderungen dndern sich die FunktionSbedingungen jedesBuhnenfeldes. Daher ist es schwer, vergleichende Untersuchungen (14 Testgebiete, Abb. 1)einander zuzuordnen. Im vorliegenden Fall wird versucht, durch die Untersuchungssituation„Bauzeitpunkt der Buhnen" (mit Buhnenldnge BLo) fur alle den gleichen Punkt des EinfluE-

prozesses zu treffen. Die Untersuchungssituation „Me£zeitpunkt" (mit BLJ erfaBt dagegendie einzeinen Testgebiete in muglicherweise sehr unterschiedlichen Entwicklungsphasen.Kontinuierliche Me£daten uber die Bauwerke und den Schorre-Strand-Bereich seit dem

Buhnenbau liegen aber nicht vor.

2.2 Ermittelte funktionelle und konstruktive Parameter

Die Buhnenldnge BL wird in Abhdogigkeit von einer matigebenden Wellenliinge %6 (bei

Windgeschwindigkeit 7 Bft), von dem Schorreneigungsmal m,t und dem Grad der Kustenbe-

208

Die Küste, 52 (1991), 205-224

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Abb. 1: Obersichrskarre zur Lage der Tesrgebiete fur Buhnenuntersuchungen 1985/90

lastung (bei grober Einteilung) in Abb. 2 dargestellt. Bestimmend wirkt die Neigung. Bei

einer maBgebenden Wellenlinge Ab zwischen 25 und 30 m erreichen Bulmen bei mirderem

Belastungsgrad und flachen Neigungen m4 = 80 bis 100 eine Ldnge BL = 50 bis 80 mi bei

steilen Neigungen m4 = 50 bis 60 dagegen BL = 30 bis 50 m. Die Testgebiete zeigen, daE es

zweckmbEig ist, bei der Bestimmung der Buhnenldnge die angestrebte seewdrtige Uferlinien-

verlagerung zu berucksichrigen. Zum Bauzeitpunkt sollen daher die relativen Parameter BLo/

4 uber denen der Wirkungsbedingungen nach erfolgren positiven morpliologischen Anderun-

gen BLJ  liegen. Dies ist beispielsweise bei den Bauten der 80er Jahre (Testgebiete 11 bis 13)ausdracklich der Fall (Abb. 2 oben und unten; Tabelle 2).

Der Buhnenabstand BA steht iii engem Zusammenhang zur Buhnenldnge BL, weshalb

auch der dimensionslose Verhtitniswert BA/BL verwendet wird. Abb. 3 zeigt aber ebenso die

Beziehung von BA zur Durchldssigkeit der Buhne und zur Kastenbelastung. Durch die

morphologischen Ver nderungen sind auch hier die Situationen „Bauzeitpunkt" mit BL  und

„Me£zeirpunkt" mit BL: unterschiedlich, wobei im allgemeinen bei der angestrebten seewdrti-

gen Ufertinienverlagerung BA/BL  > BABL. gilt. Die Testgebiete weisen den Vorzugsbe-reich zwischen BA/BL = 1 bis 2,5 bei DU -> 0 % und BA/BL = 0,8 bis 1,5 bei DU = 35 %

aus. Grole Buhnenabsdnde, die zu BA/EL = 4 fuhren wurden, sind bei Holzpfahlbuhnenselbst bei geringster Durchiassigkeit oder nahezu vollstandiger Dichte (DU -4 0 %) generellnicht im Einsatz. Offenbar ist dann fur einen ausreichenden Eingriff in die hydrodynamischenVorgdnge der Baziwerksquerschnitt zu leicht. Das Testgebiet 1 (Kuhlungsborn) muli hier

ausgenommen werden; es erfdhrt danach einen zusdtzlichen uberprigenden Einfluli.

Mit der traditionellen Einteilung in dichte und offene Buhnen isi die Rolle der Durchlis-

sigkeit DU charakterisiert (Abb. 4). Wihrend dichte Buhnen aber die ganze Buhnenlinge

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Abb. 2: Verhiltnis von Buhnenl nge, ma£gebl. Wellenliinge, Schorreneigung und Kusrenbelasrung beieinreiliigen Holzpfahlbuhnen (BL/lb: oben zurn Bauzeirpunkr; unten zum MeEzeirpunkt)

gleichbleibend geringste Pfahlabstdnde besitzen, zeigt das Konstruktionsschema der offenenBuhnen (Abb. 5) in Richrung See eine gestaffelte Abstandsvergr6Berung. Die gemessenenDurchldssigkeiten (Tabelle 3) entstammen dem AufmaB 1985/90, bei dem stellvertretend furdie Gesamtheit der Pfdhle einer Buhne immer jeder 5. Pfalll und jeder 5. Abstand (5; 10;15; ...; n·5) ab Ufertinie bestimmt wurden. Aulier der Gesamtdurchlassigkeit wurde im

Interesse einer vergleichenden Aussage die Durchl ssigkeit der land- und seeseitigen Buhnen-hdlfte ermittek.

Abb. 4 zeigt, dail seit dem Buhnenbau der Soer Jahre (Testgebiere 11 bis 13) die

Durchlassigkeit stufenlos zwischen 8 % und 45 % verwendet wird. Dies entspricht derVariation der Einsatzbedingungen in der Natur. Die fruhere Praxis, nach der entweder dichte

(DU =8 bis 15%) oder offene Buhnen (DU =35 bis 45 %) eingesetzt wurden und der

Durchidssigkeitsbereich DU = 15 bis 35 % nicht zur Anwendung kam, ist zu Ende. Nach

Meinung des Autors k6nnte die Grenze zwischen dichten und offenen Bullnen (will man die

Begriffe beibehalten) bei DU = 20 % liegen. Die Verwendung von DU > 35 % sollte aber im

allgemeinen nicht bei Standardbuhnen eines Systems, sondern nur bei Buhnensystemabschlus-sen (Aufldsungen) erfolgen. Die nahezu unveranderre Lage der Werte aus den Testgebieten 6,8 und 10 (BA/BL  - BA/BLo) in Abb. 3 deuret auf eine ungenugende Wirkung von Buhnenmit DU > 35 % hin.

Interessant ist im Zusammenhang mit der Durc ldssigkeit die Feststellung, die aus Abb. 2

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Abb. 3: Verh tnis von Buhnenabstand, Buhnenliinge, Durchldssigkeit und Kusvenbelastung bei einreilii-

gen Holzpfallibuhnen (BA/BL: oben zum Bauzeirpunkri unten zum Me£zeitpunkr)

sichtbar wird: Bei sreilen Neigungen (m4 < 65) kommen dichte Buhnen (DU < 20 %), bei

flachen Neigungen (m  > 65) offene Buhnen (DU > 20 %) zum Einsatz.

Beispiele far die Staffelung der Pfahlabstinde und der Durchldssigkeit (laut Projekt) von

offenen Buhnen sowie fur die dabei erreichte Gesamtdurchlissigkeit (DU an ausgefuhrtenBuhnen gemessen) gibt Abb. 5. Die Durchldssigkeit im Bereich der Uferlinie soil klein

gehalten werden (PA. --* 0).Mit einer positiven Wirkung auf den Sandhaushalt im Buhnensystem selbst ist eine

negative im nachbarlichen, unverbauten Kustenbereich verbunden, die sogenannte Lee-

Erosion. Ursache ist die unmittelbar anschlieBend an die letzte Buhne neu angefachteBrandungsstrdmung, die durch die hier wieder unbeeinfluBt gegen das Ufer anlaufenden

Wellen bei schr gem Auftreffwinkel entstelit. Die Str8mung besitzr ein Sedimentrransportverm6gen, welches nach Sittigung tracliter und dalier Sandaufnahme und Abrransport erzeugt.

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Durctiassigkeit DU

Abb. 4: Gemessene Durchlissigkeit von einreihigen Pfahlbuhnen an der Ostseekuste (PA Pfahlabstand;PD Pfal idurchmesser; DU Durclil ssigkeit)

Da diese nicht durch die geringere Sandzufuhr aus dem angrenzenden Buhnenbereich

(vermindertes Transportverm6gen der Strdmung durch BuhneneinfluB) ausgeglichen wird,lierrscht Lee-Erosion mit Sedimentmangel und verstirktem Kustenruckgang, oft auf einer

Linge vom Mehrfachen des Buhnenabstandes BA.

Der Unterbindung oder Verminderung der Lee-Erosion dient daher die gestaffekeAufl6sung des Buhnensystems, bei der schrittweise uber mehrere Buhnenfelder der Einfluil

des Schorreverbaus aufgehoben wird und gleichzeitig die Brandungsstrdmung mit iliren

Wirkungen entsrehz und Feld fur Feld zunimmr. Die Aufldisung ist durch Anderung der

ma£geblichen Buhnenparameter BL, BA und DU, einzein (Abb. 6) oder kombiniert mdglich.Aufgrund von hydrodynamischen Uberlegungen fanden die Verkurzung von BL (Abb. 6a)oder die Vergrd£erung von BA (Abb. 6b), mit m6glicherweise Heranfahrung einer vor den

Buhnenkdpfen laufenden k Ostenparallelen Str6mung oder Schaffung von Einzelbuhnen ohne

Sysremwirkung, im Buhnenbau Mecklenburg-Vorpommerns keine Anwendung. Vielmehr

wird seit Anfang der 70er Jahre die Variation der Durchldssigkeit DU (Abb. 6c, Tabelle 4)

214

11l48

11

6-10

460,6

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Die Küste, 52 (1991), 205-224

215

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1964

1962

1980

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5375

7775

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13 Rist.Heide 16[RS 1981

14 Vitte H 110 1972

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675 1511

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100 249 10

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5 20 25 430

15 20 25 403

4525 2QO 10

5850 2QO 2OD .3 10

1975 1  210 190 10 15

a)Beispiete der abgestuften Pfahlabstande sowie dergemes-senen Gesamidurchiassigkeit

b) Konstruktionsschema

Abb. 5: Staffelung der Durchl ssigkeit bei offenen, einreihigen Pfahlbullnen

praktiziert. Dabei wird nach dichren Standardbuhnen des Systems eine Auflasung uber drei

oder vier Stufen bei Verwendung von kinf oder sechs Buhnen gewdhlr. Bei offenen Standard-

buhnen dagegen werden Aufldsungen mit zwei oder drei Stufen mi  jeweils einer Buhne

eingesetzt. Der Grundgedanke zur Dimensionierung der Pfahlabstdnde PAz = 1,5 · PAZ-1geht auf SCHOMANN (1970) zuruck. Er ist im Beispiel Zempin (Tabelle 4) durchgehendverwirklicht. Die anderen Filie zeigen Abwandlungen.

Schlieillich nocli einige Bemerkungen zur Kronenh6he der Pfahlbuhnen. Aus allen

vorangegangenen Darstellungen geht hervor, dai ein Bulmensystem dann die giinstigstenBedingungen fur einen ausgeglichenen Sedimenthaushalt schafft und die geringste Lee-

Erosion hervorruft, wenn das Sediment aus der dominierenden und der entgegengerichtetenBrandungsstrdmung in m6glicist gleichem Mafie zur Akkumulation gebracht wird. An der

mecklenburgisch-vorpommerschen Ostseekuste erzeugen die hbufigen Sudwest- und West-

winde uber weite Strecken die dominierende Brandungsstrdmung von West nach Ost. Dabei

hemchen Mittelwasser und Wassers€inde mit ein oder zwei Dezimetern darunter. Anders bei

Nord- und Nordostwinden und der entgegengerichteten Brandungsstramung; mit ihr sind

h,Tufig Wasserstdnde mit melireren Dezimetern iiber Normal, bei Einzelereignissen auch mir

mehr als einem Meter aber Normal verbunden. Die Krone der Buhnen muB also aus

funktionellen Grunden die fur Holzpfthle mugliche H6he von 0,5 bis 0,6 m uber Normal

ausschapfen.

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Die Küste, 52 (1991), 205-224

Standard-pstem Auttisurg des

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Auflosung desSystems

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Abb. 6: Gestaffelze Auflasung von Buhnensysremen beim Ubergang in einen naturlichen, unverbautenKastenabschnitt a) Verkurzung von BL, b) Vergrailerung von BA, c) Vergrd£erung von DU

Von den Testgebieten haben das System Dierhagen mit i. M. 0,63 m uber Normal die

gr6Bte und die Systeme Ahrenshoop und Vitte/Hiddensee mit i. M. 0,12 m uber Normal die

geringste Kionenhdhe. Wihrend bei den dlteren Systemen eine miiglicbst grolle Hdhe

angestrebt wurde, fuhrte man in den 60er Jahren als Standardl)8lie 0,2 In uber Normal ein,wofur es nach Ansicht des Autors keine akzeptable Begrundung gab. Erst in den 80er Jahrenwurden wieder Buhnen mit 0,5 m uber Normal gerammt. Die Abbildungen 7 und 8 zeigendas 1936 vor Neuendorf/Hiddensee gerammve Buhnensystem mit der mittleren Kronenh6he

0,51 m uber Normal und einer mittleren Durchldssigkeit von 8,2 %. Anders dagegen das

Bulinensystem Vitte/Hiddensee, was auf den Abb. 9 und 10 sichtbar ist. Die hier abgebilderenBuhnen wurden im Jahre 1972 gebaut, besitzen eine mittlere Kronenh6he von 0,12 m uber

Normal und eine mittlere Durchlissigkeit von 28,5 %.

216

StandIr' ohne Buhnen

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Schemader Lee -Erosion

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Die Küste, 52 (1991), 205-224

217

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Die Küste, 52 (1991), 205-224

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Abb. 7: Buhnensysrem Neuendorf/Hiddensee mit BL, (i. M.) = 47,4 m und BA (i. M.) = 89,3 m; Bau-

jahr 1936 (Foto: D. Weiss; Aug. 1990)

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Abb. 8: Buhnensystem Neuendorf/Hiddensee; dichte, einreihige Pfahlbuhnen aus Holzpfilden mit

begradigten Seiten, mit DU (i. M.) = 8,2 % und KH (i. M.) = 51 cm uber Normal (Foro: D. WE SS;29.8. 1990 bei Wasserstand 5 cm unter Normal

218

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Die Küste, 52 (1991), 205-224

219

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Abb. 9: Buhnensystem Vitte/Hiddensee mir BL, (i. M.) = 62,1 m und BA (i. M.) = 61,1 m; Baujalir 1972

(Foto: D. WEISS; Aug. 1990)

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Abb. 10: Bubnensystem Vitte/Hiddensee; offene, einreihige Holzpfahlbuhnen mit DU (i. M.) = 28,5 %and KH (i.M.) = 12 cm Ober Normal (Foro: D. WEISS; 29. 8. 1990 bei Wasserstand 5 cm unter Normal)

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Die Küste, 52 (1991), 205-224

220

2.3 Wirkungen

Die dargestellten Untersuchungsergebnisse sind nicht in der Lage, den Wirkungsmecha-nismus der Buhnen zu erkliren. Statt dessen wurde der Frage nacligegangen, in welchem

Umfang und uber welche Zeit die errichteten Buhnen die Schorre des Flachwasserbereiches

stabilisieren, ilire Mobilitit einschrinken ktinnen. Erfahrungen uber die Lebensdauer von

Holzpfahibuhnen sind vorhanden. Holzpfdhle mit im Mittel 25 cm Durchmesser werden aus

Standsicherheitsgrunden zwei Drittel der notwendigen Pfahll nge in den Boden gerammt.

Abhdngig von hydro-und sedimentdynamischen Verhiltnissen und der Instandsetzungsarbeiterreichen derartige Buhnen ein Alter von 50 Jahren und mehr (Abb. 7 und 8). Zur Frage nach

dem rdumlichen und zeitlichen Ausmal der Buhnenwirkung sind far 10 Testgebiete mit Hilfe

von uber 200 Einzelprofilen (Wasserlinie bis 4 m Tiefe) aus einem Zeitraum bis zu 40 JallrenBulinenexistenz sogenannte Typusprofile bestimmt worden (Abb. 11). Der Auswer-

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Abb. 11: Fiktive morphologische Profile (Typusprofile) im Bereich von 10 Buhnentestgebieten

tung lag das morphologische Schema nach Abb. 12 (oben) zugrunde. Dabei entstanden die

Typusprofile durch Mittelbildung fur jeweits gleiche morphologische punkte der nach dem

Schema gegliederten Einzelprofile. Zur Kennzeiclinung der Morphodynamik der ufernahen

Schorre wurde die Variation von Uferentfernung (L) und Tiefe (d) des Hauptriffs ermittelt.

Jeweils sind die Extremwerte (gemdE Schema) fur L und d in AbsolutgrdBen (Meter) bestimmt

und dargestellt worden (Abb. 12). Aufierdem wurde das Verhiltnis der Schwankungsbreite(Max-Min) zum „morphologischen Mittelwert" im jeweiligen Tesigebier ausgewiesen. Aus

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Die Küste, 52 (1991), 205-224

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Abb. 12: Verdnderungen der Riffmorphologie im Bereich von 10 Buhnentestgebieten

den Damn der 10 Abschnitte errechnen sich fiir die Ostseekuste von Mecklenburg-Vorpom-mern folgende mittlere Bedingungen zur Riffdynamik:

L = 154 m; Lma, = 113 m; Ln ax

= 203 m sowie

[(Lm,* - Lmij : L] x 100 = 59 %

d = 2,25 m; dmi. = 1,79 m; dmrlx

= 2,78 m sowie

[(dn™* - dmin) :dj x 100 = 46 %

Demgegenuber stehen die mittlere BuhnenlRnge zum Melizeitpunkt, BL, = 48,32 m (Tabelle

2) sowie die einzelnen Buhnenldngen (Abb. 12). Es kann festgestellt werden, dati in einer

Uferentfernung von dem Mehrfachen der Buhnenlinge die Mobilitdt des Hauptriffs als

Kennzeichen der Schorredynamik abl ft.

Offenbar finder die Bauwerkswirkung im wesentlichen innerhalb der Buhnenfelder, also

zwischen Buhnenwurzel und Buhnenkopf, ihren Niederschlag. In Abb. 13 sind die mittleren

Uferlinienveranderungen in den Testgebieten, bezogen auf die Situation zum Zeitpunkt des

Buhnenbaus, aufgefahrt. Verminderung des Ruckgangs, Stabilisierung der Uferlinie oder

Zuwachs und seewirtige Verlagerung der Uferlinie sind die Formen. Je nach dem dumlichen

und zeitlichen AusmaE dieser Wirkungen sind Strandverbreiterung und Sandaufhbhung die

Folge und damit wiederum eine Reduzierung der Belastung von Dune oder Kliff. Damit ist

ein Beispiel fur den engen Zusammenhang zwischen Kasten- und Hochwasserschutz an der

Osiseekuste von Mecklenburg-Vorpommern gegeben.Zur Wertung der Buhnenwirkungen (Abb. 13) sind die hydro- und sedimentdynami-

schen Verhiltnisse der jeweiligen Kustenabschnitte, ihre Stellung innerhalb des Sedimentbi-

lanzsystems, maflgebend. Neuendorf/Hiddensee z. B. hat, bezogen auf die Gesammutienke-

ste der Insel, den Charaliter der Transitstrecke (nach GUR'*ELL, WEISS, ZIELISCH, 1982),

221

11

5 1.

0 0 0

Die Küste, 52 (1991), 205-224

222

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Abb. 13: Mittlere Uferlinienverinderung in 8 Testgebieren bezogen auf das Jahr des Buhnenbaus

weshalb die Buhnen die deutliche seewdrtige Verlagerung von Uferlinien erwirken konnten.Die anderen Abschnitte besitzen einen negativen Sedimenthaushalt und sind langfristig im

Ruckgang begriffen. Bemerkenswert ist dabei die Situation in den Testgebieren Ahrenshoopund VordarE. Hier waren 1937 etwa 100 m lange, dichte Stahlbuhnen (Spundwand-Buhnen)gerammt worden, wonach auch eine deutliche seewirtige Uferlinienverlagerung einsetzte.Wahi-scheinlich aber sorgten die zunehmende Seegangsbelastung infolge der laufenden Schor-

revertiefung im Bereich der Streichlinie und der defekte, luckenhafte Zustand der Stahlbuhnen(Sandschliff, Korrosion) far die Abnahme und schliehlich fur das Ende der Akkumulations-

wirkung. Mitre der 50er Jahre begann die Ruckverlagerung der Uferlinie. Nach der Stahlbuh-nenbeseitigung wurden 1965 die einreihigen offenen Holzpfallibuhnen gerammt, die alter-

dings die eingeserzte Uferlinienruckverlagerung bis landwhrts der Situation wdhrend desStalilbuhnenbaus nicht stoppen konnten.

Die Darstellung der Uferlinienveriinderung, also von Zuwachs und Ruckgang in der Zeit

zeigt einen unterschiedliclien Verlauf in den einzelnen Bullnenfeldern (Abb. 13). Als Gemein-samkeit fallt aber der Zuwaclis in Verbindung mit dem Zeitpunkt des Buluienbaus auf. AlsMaximaiwert fur den Zuwachs wurden mit Hilfe der verfugbaren Registrierungen 37 Meterbestimmt. Der Durchschnittswerr filr die gemessenen Uferlinienverinderungen (alleAbschnitte, gesamte Zeitdauer seit Bau) durch einreihige Holzpfahlbuhnen bei naturlichemSedimenthaushalt liegt bei 7,2 m Zuwachs. Aber es steht der Sedimenthaushalt eines einzelnen

_:20 -

/-30 -

·40

.20 -20-

Die Küste, 52 (1991), 205-224

Abschnitts im engen Zusammenhang mit dem ubergeordneten Bilanzzysrem. Bulmen kdnnen

daher nicht den negativen Sedimentcharakter eines Abschnittes verdndern und dauerhaft den

Ruckgang verhindern.

Leider existieren kaum gesicherte Melidaten, nach denen der Zeitpunkt bestimmt werden

kann, an dem die Uferlinie wieder die Ausgangslage vor dem Buhnenbau erreicht hat. Bei

einer Reihe von Buhnensystemen wurde gerade in den letzten Jahren durch Sandaufsp lungim nachbarlichen Kustenabschnitt (z. B. bei Kulll,ingsbom, Markgrafenheide, Dierhagen,

Ahrenshoop) auch der Sandhaushalt der Buhnenfelder indirekt kunstlich angereichert. Wenn

dadurch auch die Untersuchungen uber die Buhnenwirkung auf die natikliche Morpho- und

Sedimentdynamik gestdrt ist, 1*it sich die Erhi;hung der Lagestabilitdr der .kunstlich"

seewarts verschobenen Uferlinie durch die Buhnen bestatigen.

3. Wertung, Ausblick

An den 40 oder 50 Jahre alien einreihigen Holzpfahlbuhnen, die mit du£erst geringerDurchldssigkeit und grogen Kronenli6hen gebaut wurden, sind bei durchschnittlich negati-vem Sedimenthaushalt Erfolge in der Uferlinienstabilisierung nachweisbar. Gleichzeirig aber

brachte der abrupte Ubergang von den wirkungsvollen Bauten in die unverbauten Nachbarab-

schnitte Probleme der Lee-Erosion, an Flachkustenabschnitten Gefiilirdungen der Hochwas-

sersiclierheit. Buhnensysteme wurden deshalb oft verlingert. Eine Abhilfe sollten offene

Buhnen mit groiler Durchlissigkeit und geringer Kronenh6he, beides uber das ganze Buhnen-

system, schaffen. Dieser in den 60er und 70er Jahren beschrittene Weg hat aufgrund der stark

reduzierten Wirkung ausdruckliche Zweifel an der prinzipiellen Eignung von Buhnen auf-

kommen lessen.

Mit der Entwicklung der in ihrer Durchliissigheit gesreffelten Systemabsclilusse und

durch die als Ergebnis der Untersuchungen vorliegenden Empfehlungen zu Ldnge, Abstand,

Durchldssigkeit und Kronenhdhe der Standardbuhnen eines Systems wade eine vednderte

Situation geschaffen, die prigend fir Neubau und Rekonstruktion der vorhandenen Buhnen

sein kann. Ein Buhnensystem besteht danach aus einem wirkungsvollen Zentrum und aus den

im EinfluB schrittweise zurucktretenden Abschlussen. Eine besondere Werturig dhrt der

uferliniennahe Teil der Standardbuhnen. Kronenhi he und Dichtigkeit sind hier Vorausser-

zung far die wichtigste angestrebte Einflu£nahme, d. h. fur die Sandanreicherung am oberen

Schorrehang und die Stabilisierung oder seewRrtige Verlagerung der Uferlinie. Die iii der

Regel bei steiteren Neigungen und mit geringerer L nge gebauten dichten Buhnen erfullen

diese Bedingungen. Dagegen haben an Kustenabschnirren mit flachen Schorreneigungen die

langen Buhnen gr6Bere Durchldssigkeirswerte, wobei sie seewdrts zunehmen. Hier mu£ in

Uferliniennihe auf ausreichende Dichtigkeit geachtet werden.

Bei den Buhnenbauten der Soer Jah-re wurden auf Anregung des Autors die genannten

Grundsdtze schrittweise eingefuhrt (Testgebiete 11 bis 13 in Abb. 2 (Kronenhahe) und Abb. 5

(PA)). Bei den Matinahmen 1990/91, Neubau wie Rekonstruktion, werden die Empfehlungen

gleichfalls verwirklicht. Dabei gibt das System Warnemunde/West erstmalig Gelegenheit zu

mehridhrigen Beobachtungen der hydro- und morphodynamischen Vorg nge vor, wihrend

und nach dem Buhnenbau.

223

Die Küste, 52 (1991), 205-224

224

4. Schriftenverzeichnis

GURWELL, B. R., WEISS, D. und ZIELISCH, E.. Beitrag zur Charakterisierung von physiographi-schen Einheiven und Bilanzsystemen an Ostseekustenstrecken der DDR. Zeitschrift furgeol. Wissenschaften, 10, Berlin, 1982.

JAGER, B. und WEIss, D.: Untersuchungen zur Wirkungsweise von Bulinen in ausgewdhlrenKastenabscboitten. Teil 1 Testgebiete (Weiss), Teil 2 Kataster (lager). WWD KasteWarnemunde, 1986/1990 (unver6ff. Bericlit).

KoLp, 0.: Untersuchungen fiber die Wirksamkeit von Seebuhnen mit farbigem Sand. Beitrdge zur

Meerest:unde, Berlin, H. 17/18, 1966.PETERSEN, M.*. Das deutsche Schrifttum uber Seebuhnen an sandigen Kusten. Die Kuste, Jg. 9,

1961.

ST6vER, H. P.: Buhnen als Kastenschutz. In: Empfelilungen fur die Ausfuhrung von Kilsten-schutzwerken - EAK 1981. Die Kaste, H. 36, 1981.

STUDEMANN, H.: Pers6nliche Mitteilung, 1966.WEISS, D.: Sicherungsmalinahmen an Flach- und Steilkusren der DDR-Osrseekusce und ihre

Wirkungen. Mitteitungen der Forschungsanselt fur Schiffahrt, Wasser- und Grundbau,54, Berlin 1989.

Die Küste, 52 (1991), 205-224