Ökosystembasierter Küstenschutz durch Wiederherstellung von Überschwemmungsgebieten
Vollständige Lösung
T-förmige Zäune in den Provinzen Bac Lieu und Soc Trang. Die langgestreckten Elemente schließen die erodierte Lücke im Mangrovenwald, indem sie die verbleibenden Landzungen miteinander verbinden.
Cong Ly, GE Wind
Die Lösung bietet Schutz für die schlammigen Küsten und die in Küstennähe lebenden Menschen vor Überschwemmungen, Sturmfluten und Erosion. Erreicht wird dies durch die Wiederherstellung erodierter Überschwemmungsgebiete als Voraussetzung für die natürliche Regeneration oder Wiederherstellung von Mangrovenwäldern als Elemente eines ökosystembasierten Ansatzes für den Schutz der Küstengebiete. T-förmige, durchlässige Bambuszäune, die mit weichen Reisigbündeln gefüllt sind, können erodierte Überschwemmungsgebiete wirksam wiederherstellen. Diese Lösung funktioniert nur unter bestimmten Randbedingungen und muss standortspezifisch und angemessen sein. Sie wurde für die schlammige Küste des unteren Mekong-Deltas in Vietnam entwickelt und bietet den Menschen, die direkt hinter Deichen leben, Sicherheit.
Letzte Aktualisierung: 17 Jun 2021
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Kontext
Angesprochene Herausforderungen
Entlang der Mangroven-Schlammküsten des Mekong-Deltas beeinträchtigen Erosion, Überschwemmungen und Stürme die Lebensgrundlage und das Leben von Tausenden, oft armen Bauern und Fischern. Sobald die Mangroven, die die Küste schützen, geschädigt oder zerstört sind, erodieren die Wellen die Überschwemmungsgebiete, und dann beginnen die Wellen, den Erddeich zu erodieren. Dies führt zur Deichüberschreitung und schließlich zur Zerstörung des Deichs. Lösungen wie die Verstärkung des Deichs mit Sandsäcken oder Gabionen sind nur vorübergehende Maßnahmen, die die eigentliche Ursache - eine niedrige Überschwemmungsfläche aufgrund von Erosion - nicht beheben. Daher ist eine Lösung erforderlich, die an der Wurzel ansetzt.
Standort
Provinz Soc Trang, Vietnam
Südostasien
Prozess
Zusammenfassung des Prozesses
Die Bausteine bauen aufeinander auf, um eine solide Lösung für die nachhaltige Wiederherstellung von Überschwemmungsgebieten und die Rehabilitierung von Mangrovengürteln und deren Ökosystemleistungen zu erreichen. Die "Numerische Modellierung der Hydro- und Sedimentdynamik" (Baustein 1) bietet eine solide Grundlage für ein umfassendes Verständnis der lokalen Dynamik in dem Gebiet und liefert wichtige Randbedingungen für die Planung und den Bau der Wellenbrecher. Er ist die notwendige Voraussetzung für Baustein 2, die "Planung, Gestaltung und Errichtung geeigneter Wellenbrecher", der die Auswahl geeigneter Standorte für den Bau von T-Zäunen beinhaltet. Die beiden ersten Bausteine tragen somit zur gewünschten Sedimentanreicherung und zur natürlichen Mangrovenregeneration bei. Baustein 3 "Überwachung und Instandhaltung der Wellenbrecher" gewährleistet das ordnungsgemäße Funktionieren der Infrastrukturkomponente selbst, und Baustein 4 "Schutz und Bepflanzung der Mangroven" vervollständigt die Lösung durch den Schutz der natürlichen Mangrovenregeneration und, falls erforderlich, die ergänzende Bepflanzung mit geeigneten Arten. Die Schaffung von Bewusstsein und Eigenverantwortung durch die Einbeziehung aller Beteiligten ist nicht nur für den Erfolg der einzelnen Bausteine, sondern auch für die langfristige Nachhaltigkeit der Lösung entscheidend.
Bauklötze
Numerische Modellierung der Hydro- und Sedimentdynamik
Dieses Instrument dient dem Zweck, die natürlichen Kräfte, die die Küstenlinie formen, zu verstehen und zu projizieren, um die optimale Platzierung und Gestaltung von Wellenbrechern zu planen: Verwendung von verfügbaren Daten und Felddaten (für alle Jahreszeiten) über die küstennahe Bathymetrie (Tiefenprofile), Wellenhöhe, -richtung und -periode, Gezeitenregime und Strömungen, Sedimentzusammensetzung (Meeresboden und Schwebstoffe) und Windmuster, um numerische Modelle zu kalibrieren und zu validieren. Kartierung der Ergebnisse in Bezug auf Wellenklima, Gezeitenregime, Sedimenttransport und Bathymetrie. Nutzung der prognostizierten hydro- und sedimentdynamischen Bedingungen zur Bestimmung der Durchführbarkeit, des besten Designs und der Platzierung von Wellenbrechern.
Ermöglichende Faktoren
- Die Küsten werden von schlammigen Sedimenten (Feinsand, Schlick, Ton) beherrscht.
- Relativ flaches küstennahes Gebiet mit geringem Gefälle im bathymetrischen Profil.
- Ausreichendes Angebot an Schwebstoffen.
- Möglichkeit der Verwendung von T-Zäunen zur Wiederherstellung der ursprünglichen Küstenlinie zwischen bestehenden Landzungen mit Mangrovenbewuchs.
- Historische Aufzeichnungen über das Vorkommen von Mangroven am Standort, um die Durchführbarkeit einer natürlichen Regeneration von Mangroven oder einer Mangrovensanierung zu beurteilen.
Gelernte Lektion
Es hat sich gezeigt, dass küstentechnisches Know-how, spezielle Software und Unterstützung unerlässlich sind. Die Einbeziehung lokaler technischer Abteilungen und zuständiger Behörden sowie eine angemessene Information sind notwendig, um Engagement und langfristige Unterstützung zu gewährleisten. Die Priorisierung von Standorten durch die lokalen Behörden oder aufgrund sozioökonomischer Werte, die mit der Nutzung des Hinterlandes verbunden sind, muss berücksichtigt werden. Die zuständigen Behörden und Partner sollten darauf aufmerksam gemacht werden, dass die Ergebnisse der numerischen Modellierung für andere in dem Gebiet geplante Maßnahmen von Nutzen sein können. Dies kann die Effizienz steigern und wertvolle Synergieeffekte schaffen.
Planung und Bau von Wellenbrechern
Physikalische Modelle bestimmen die optimale Gestaltung der eigentlichen Wellenbrecher. Die Festigkeit der Bambuspfähle wurde bei Feldversuchen mit den Zäunen getestet. Die Informationen zur Haltbarkeit von Bambus stammen aus Erfahrungen mit Bambus in Thailand. Die örtliche Bevölkerung wird über die geplante Maßnahme informiert und in diese einbezogen. Mit technischer Unterstützung bauen die Menschen vor Ort Wellenbrecher, d. h. T-förmige Zäune aus natürlichen Materialien (Bambus). Die durchlässigen T-Zäune hemmen den Sedimenteintrag nicht und schaffen ruhige Wasserbedingungen für die Sedimentablagerung. Die längsseitigen Teile brechen die Wellen, und die querseitigen Elemente fangen Sedimente auf, die in den längsseitigen Strömungen schweben. Die Lücken in den längsseitigen Teilen verbessern bei Flut den Sedimenteintrag in die durch die Zäune geschaffenen Felder, während bei Ebbe der Abfluss durch die Öffnungen beschleunigt wird, wodurch der Prozess der Bodenkonsolidierung auf den Feldern beschleunigt wird.
Ermöglichende Faktoren
Die erfolgreiche Planung und Konstruktion hängt von den Ergebnissen der numerischen Modellierung, den Beobachtungen der Küstenveränderungen, den Aufzeichnungen über die Erosion und der soliden Ausführung des T-Zaunbaus und der Bauüberwachung ab.
Um die Wirksamkeit der Zäune zu gewährleisten, müssen die folgenden Randbedingungen erfüllt sein:
- Schlammige Umgebung; mittlerer Korngrößendurchmesser der obersten Schicht des Schlamms d50 < 0,03 mm
- Signifikante Wellenhöhe Hs < 0,90 m
- Mittlere Wellenperiode Tm < 8 s
- Geringes Gefälle des Wattenmeeres < 1:1000
- Lichte Höhe des Scheitelpunkts der Konstruktion < 1,40 m
Gelernte Lektion
Die Einbeziehung der technischen Abteilungen, der lokalen Behörden und der Bevölkerung in den Planungs-, Entwurfs- und Bauprozess war wichtig, um Akzeptanz, Unterstützung, langfristiges Engagement und Eigenverantwortung sicherzustellen. Die wirksamste Methode zur Wiederherstellung erodierter Ufer ist der Einsatz durchlässiger T-Zäune, die ruhige Wasserbedingungen für die Sedimentablagerung schaffen und die Erosion verringern. Der Bau der T-Zäune muss unter Einhaltung von Qualitätsstandards erfolgen und gut überwacht werden. Dieser kosteneffiziente Ansatz ist nur innerhalb einer bestimmten Reihe von Randbedingungen durchführbar (siehe Grafik unten). Werden diese Grenzkriterien nur in geringem Maße überschritten, müssen Anpassungen wie die Verstärkung des Zauns mit Betonpfählen in Betracht gezogen werden. Werden die Grenzkriterien in hohem Maße überschritten, ist der Einsatz von T-Zäunen nicht möglich. Weitere Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, sind die Lage der Zäune, um die Erosion durch Lee zu minimieren, sowie die Nähe zur Küste und die Dauer der Überflutung, um die Schäden durch Schiffsbohrwürmer zu minimieren. Die Dauer des Untertauchens und die Exposition gegenüber dem Wellengang wirken sich auch auf den Wartungsaufwand aus.
Überwachung und Instandhaltung von Wellenbrechern
Mit einem Überwachungssystem werden die Sedimentablagerungen gemessen und der Zustand der T-Zäune überwacht. Darüber hinaus wird die natürliche Regeneration der Mangroven überwacht. Im ersten Jahr nach dem Bau sollte die Funktionstüchtigkeit der T-Zäune durch monatliche Sichtkontrollen und bei Bedarf durch Wartung sichergestellt werden. Nach einem Jahr sollten Sichtkontrollen und Wartungsarbeiten mindestens nach dem Ende jeder Sturmsaison durchgeführt werden. Darüber hinaus können saisonale GPS-Vermessungen der Uferlinie bei Ebbe genutzt werden, um festzustellen, ob die T-Zäune Auswirkungen auf die Form der nahen Küstenlinie haben. Die natürliche Regeneration der Mangroven wird durch die Erfassung von Art, Größe und Dichte oder durch Fixpunktfotos dokumentiert. Letztere können auch als einfache Alternative für GPS-Uferlinienvermessungen verwendet werden.
Ermöglichende Faktoren
- Know-how und Arbeitskräfte für regelmäßige Erhebungen (Datenerfassung für die Überwachung) und routinemäßige visuelle Baukontrollen.
- Referenzpfähle zur Erfassung des vertikalen Zuwachses an mehreren Transekten.
- Fotos von Fixpunkten sind ein einfach zu verwendendes Instrument zur Überwachung der Mangrovenregeneration und der Veränderungen der Uferlinie.
- Messungen der Sedimentkonsolidierung (Schlammdichte).
- GPS-Vermessungsgeräte und Know-how für die langfristige Überwachung.
Gelernte Lektion
Ein standardisiertes Überwachungssystem für den Zustand der Wellenbrecher, die Anreicherung von Sedimenten und die natürliche Regeneration von Mangroven ist entscheidend für die Messung des langfristigen Erfolgs von T-Zäunen. Der Bedarf an Wartungs- und Reparaturarbeiten kann von Standort zu Standort sehr unterschiedlich sein. Die langfristige Überwachung auf der Grundlage von GPS-Erhebungen muss auch die benachbarten Gebiete einbeziehen, um mögliche negative Auswirkungen der T-Zäune (Abtrift-Erosion) zu entdecken. Sobald die Überschwemmungsgebiete wiederhergestellt sind und ein angemessener Mangrovenbewuchs vorhanden ist, müssen Mangrovenschutzmaßnahmen durchgeführt werden, um die Nachhaltigkeit des Küstenschutzes zu gewährleisten. Sobald der Mangrovenwald vollständig etabliert ist, ist der Bau von Wellenbrechern nicht mehr erforderlich. Dieser Prozess kann mehrere Jahre dauern.
Schutz und Anpflanzung von Mangroven
Bambus-T-Zäune dienen der Wiederherstellung erodierter Überschwemmungsgebiete und des Feinsedimenthaushalts als Voraussetzung für die natürliche Regeneration von Mangrovenwäldern, die dann Teil einer wirksamen Küstenschutzstrategie für das Gebiet sein werden. Nach erfolgreicher Wiederherstellung von Standorten, die für das Wachstum von Mangroven geeignet sind, wird die natürliche Regeneration der Mangroven erfolgen. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, dass die Mangroven vor menschlichen Eingriffen geschützt werden, da sonst der Kreislauf von Degradierung/Zerstörung und teurer Wiederherstellung ununterbrochen fortgesetzt wird (siehe Abbildung unter "Wie wirken die Bausteine bei der Lösung zusammen?"). Dies lässt sich am besten erreichen, indem die örtliche Bevölkerung durch gemeinsames Management in den wirksamen Schutz und die Bewirtschaftung der Mangroven einbezogen wird. Weitere Informationen finden Sie in der Lösung "Ko-Management (gemeinsame Verwaltung) der natürlichen Ressourcen im Küstengebiet". Wenn die natürliche Regenerationsrate unzureichend ist, kann eine zusätzliche Anpflanzung von Mangroven erforderlich sein. In solchen Fällen müssen geeignete Arten an den richtigen Standorten zur richtigen Zeit gepflanzt werden.
Ermöglichende Faktoren
- Die Entscheidungsträger verstehen die Küstenprozesse und die Ökologie der Mangroven. - Alle Beteiligten sind bereit, sich an einer gemeinsamen Verwaltung (Co-Management) der Mangroven zu beteiligen.
Gelernte Lektion
Die gemeinsame Bewirtschaftung (Co-Management) ist ein Ansatz für den nachhaltigen und wirksamen Schutz und die Bewirtschaftung der Mangroven. Er bietet auch der lokalen Bevölkerung eine Lebensgrundlage und trägt zu einer besseren Verwaltung der natürlichen Ressourcen bei. Die Ergebnisse des Festpunkt-Fotomonitorings an der Küste der Provinz Soc Trang (Vietnam) von November 2012 bis Januar 2015 zeigen deutlich die Auswirkungen von T-Zäunen auf die Sedimentation und infolgedessen auf die natürliche Regeneration von Mangroven. Mangrovenförster benötigen ein fundiertes Verständnis der Mangrovenökologie sowie der Küstenprozesse und der Morphodynamik. Der effektivste Weg, Mangroven zu pflanzen, besteht darin, von der Natur zu lernen, d. h. zu imitieren, wie die Natur pflanzt, welche Arten sie pflanzt und wie sie eine Zonierung der Arten schafft. Diese Zonierung führt zu einem optimierten Küstenschutz durch Wellenabschwächung durch oberirdische Wurzelstrukturen zusammen mit der Bodenstabilisierung durch unterirdische Wurzelstrukturen (siehe Abbildung in "Wie wirken die Bausteine in der Lösung zusammen?").
Auswirkungen
Technisch gesehen handelt es sich um eine wirksame Lösung zum Schutz vor Überschwemmungen, Sturmfluten und Erosion sowie zur Erhöhung der biologischen Vielfalt und der Verfügbarkeit von Ökosystemleistungen durch die Wiederherstellung von Überschwemmungsgebieten als Voraussetzung für die Sanierung von Mangroven in Gebieten, in denen die Überschwemmungsgebiete erodiert sind. Mangroven bieten Aufwuchs, Nahrung und Schutz für viele aquatische Arten. Sie sind äußerst produktiv, und bis zu 80 % der küstennahen Fischereifänge weltweit hängen direkt oder indirekt von Mangroven ab. Der Wert von Mangroven wird auf 2.000 bis 9.990 US-Dollar pro Hektar und Jahr geschätzt und zählt damit zu den wirtschaftlich wertvollsten Ökosystemen überhaupt. Mangroven binden bis zu fünfmal mehr Kohlenstoff als tropische Regenwälder. In finanzieller Hinsicht wurden die direkten Kosten für Deichwartung und -reparatur drastisch gesenkt. Die sozioökonomischen Auswirkungen sind die Sicherheit für die Menschen, die direkt hinter dem Deich leben, und die Sicherung des Lebensunterhalts durch die Verbesserung der Kleinfischerei und der Aquakultur.
Begünstigte
Die Menschen, die hinter den Deichen und in überschwemmungsgefährdeten Gebieten leben, Fischer und Aquakulturbauern.
Geschichte
Frau Sà Vọng lebt in der Nähe von Nopol an der Küste der Provinz Soc Trang, solange sie denken kann. Ihre Familie lebte gut vom Sammeln von Feuerholz, vom Fischfang, vom Sammeln von Muscheln und Herzmuscheln im Mangrovenwald und auf dem Watt, um das Einkommen aus ihrem kleinen Fischteich aufzubessern. Viele Menschen benutzten die Straße neben ihrem Haus, um den Mangrovenwald jenseits des Erddeichs zu erreichen, der nach einem großen Sturm vor 20 Jahren errichtet worden war. Im Laufe der Zeit wurde der schmale Weg, der so durch die Mangroven entstand, um das Watt mit seinem Reichtum an aquatischen Ressourcen wie Grundelbrut, Herzmuscheln und Jungkrabben zu erreichen, breiter und konnte von kleinen Fischerbooten genutzt werden. Diese Entwicklung führte zu Erosion. Sie zerstörte im Laufe der Zeit einen 100 m langen Abschnitt des Mangrovenwaldes vor dem Deich. Infolgedessen musste Frau Sà Vọng feststellen, dass in der stürmischen Jahreszeit und bei Flut die Wellen oft den Deich überspülten und Salzwasser ihren kleinen Gemüsegarten und ihr Haus überflutete. Als der Deich zu brechen drohte, gaben die örtlichen Behörden viel Geld aus, um ihn zu erhöhen und seine Front mit Gabionen und Melaleuca-Stangen zu verstärken. Nach den meisten Frühjahrshochwassern musste der Deich erneut repariert werden, wie auf dem Bild aus Vinh Tan (bei Nopol) zu sehen ist. Das GIZ-Projekt "Management natürlicher Ressourcen in der Küstenzone der Provinz Soc Trang" wurde beauftragt, die lokalen Behörden bei der Suche nach besseren Lösungen zu unterstützen. Um die langfristige Lebensfähigkeit zu gewährleisten, wandte das Projekt einen ökosystembasierten Ansatz an, um erodierte Überschwemmungsgebiete durch T-förmige Bambuszäune wiederherzustellen, als Voraussetzung für die anschließende natürliche Regeneration der Mangroven. Im Mai 2012 wurde mit dem Bau der T-Zäune begonnen. Bereits während der Bauarbeiten erzählte Frau Sà Vọng den Projektmitarbeitern, dass sie sehr glücklich sei, da die Wellen den Deich nicht mehr erreichen und ihr Haus nicht mehr von Überschwemmungen oder starkem Wind bedroht ist. Nur ein Jahr nach dem Bau hatten sich hinter den T-Zäunen viele Sedimente angesammelt und begannen sich zu verfestigen, so dass sich wieder Mangroven ansiedeln konnten. An einem nahe gelegenen Standort der T-Zäune wuchsen Avicennia-Setzlinge nur 9 Monate nach Fertigstellung der T-Zäune gut an. Dies ist ein klares Indiz dafür, dass die T-Zäune wieder geeignete Bedingungen für das Wachstum von Mangroven geschaffen haben.
Mitwirkende kontaktieren
Andere Mitwirkende
Dr. Klaus Schmitt
Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH
Dr. Stefan A. Groenewold
Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH
