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Dieser Artikel beschreibt die Merkmale, mögliche Auswirkungen und verschiedene Arten von Buhnen, die vom Ufer ins Meer ragen. Buhnen sind Beispiele für harte Küstenschutzstrukturen, die die Küstenlinie vor Küstenerosion schützen sollen. Eine ausführlichere Behandlung der Auswirkungen von Buhnen findet sich in Buhnen als Küstenschutz.

Einführung

Eine Buhne ist ein aktives Bauwerk, das sich vom Ufer ins Meer erstreckt, meist senkrecht oder leicht schräg zur Küstenlinie. Die Hauptfunktion einer Buhne besteht darin, einen Teil des Sediments, das sich in der Brandungszone bewegt (hauptsächlich in Längsrichtung), aufzufangen und festzuhalten.

Wie Experimente gezeigt haben, leiten Buhnen die Energie der Wasserbewegung bei schwachen und mäßigen Wellen teilweise ab, was zu einer Vergrößerung der aufwärtsgerichteten Uferlinie führt. Wenn die Sturmwellen jedoch mehr oder weniger senkrecht auf die Küste treffen, nimmt die Schutzfunktion der Buhnen ab und ein Teil des Strandes wird weggespült (siehe Natürliche Ursachen der Küstenerosion).

Obwohl Buhnen weit verbreitet sind, ist ihre Anwendung als alleinige Küstenschutzmaßnahme wegen der erheblichen leeseitigen Erosion zweifelhaft. Eine Buhnenlösung kann effizient sein, wenn sie in Kombination mit anderen (weichen) Uferschutzmaßnahmen, wie künstlicher Strandaufschüttung oder Uferbefestigung, eingesetzt wird.

Auswirkungen von Buhnen auf die Uferlinie

Die Buhnengestaltung (Grundriss, Länge, Höhe, Querprofil, Neigung) beeinflusst die Auswirkungen auf die Ufermorphologie; die Auswirkungen hängen auch vom Meeresspiegel, dem Wellenklima und dem Sedimentangebot in der Brandungszone ab.

Abbildung 1: Schema der Wechselwirkung von Buhnen, Wellen, Strömungen und Ufer

Der Schutz des Ufers durch eine einzelne Buhne ist meist ineffizient. Daher wird der Uferschutz durch Buhnen in der Regel als Gruppe aus einigen wenigen bis zu mehreren Dutzend Einzelkonstruktionen konzipiert (siehe Buhnen als Uferschutz). Ein Schema zusammenwirkender Buhnen ist in Abbildung 1 dargestellt: Während eine einzelne Buhne Küstenerosion auf der Leeseite des Bauwerks verursacht, verlagert sich die Erosion bei einer Gruppe von Buhnen auf die Leeseite des gesamten Systems. Die Erosion wird auch in der unmittelbaren Umgebung der Bauwerke beobachtet, insbesondere wenn die vorherrschende Wellenrichtung senkrecht zum Ufer verläuft. Wasseransammlungen zwischen den Buhnen führen zu Ausgleichsströmungen entlang der Strukturen, die eine lokale Erosion des Meeresbodens und Sandverluste in die Tiefe verursachen. Bei schweren Stürmen sind die Buhnen im Vergleich zur Breite der Brandungszone „kurz“, und die Erosion findet um sie herum statt. Bei leichtem Wellengang werden die Buhnen „lang“ (Länge vergleichbar mit der Breite der Brandungszone) und begünstigen so die Anhäufung von Treibsand und die Verbreiterung des Strandes. Ein Verlust des Kontakts zwischen Buhne und Ufer sollte vermieden werden. In einem solchen Fall entstehen zwischen der Küstenlinie und der Buhnenwurzel langgestreckte Strömungen. Diese Strömungen führen zur Unterspülung des Strandes.

Merkmale von Buhnen

Abbildung 2 Arten und Formen von Buhnen

Die richtige Wahl der Form, der Abmessungen und des Standorts von Buhnen ist entscheidend für die Wirksamkeit des Uferschutzes. Die Buhnenlänge steht in der Regel im Zusammenhang mit der mittleren Breite der Brandungszone und dem Küstenabstand im Buhnenfeld. Die aktive Länge der Buhne nimmt mit zunehmendem Welleneinfallswinkel zu. Buhnen sind am wirksamsten, wenn sie nicht den gesamten küstenfernen Sedimentstrom abfangen. Zahlreiche Untersuchungen und Beobachtungen legen nahe, dass die seewärtige Ausdehnung von Buhnen 40-50 % der Breite der Sturmbrandungszone nicht überschreiten sollte. Die Wirksamkeit von Buhnen hängt auch von ihrer Durchlässigkeit ab. Buhnen, die entweder strukturell durchlässig sind oder unter Wasser stehen (dauerhaft oder bei hohem Wasserstand), lassen mehr Sediment an der Küste vorbeiziehen als undurchlässige oder hohe Buhnen.

Die Höhe von Buhnen beeinflusst die Menge des küstenfernen Sedimenttransports, der von den Buhnen aufgefangen wird. Ein und dieselbe Buhne kann entweder als aufgetauchtes oder als untergetauchtes Bauwerk fungieren (Abbildung 2a), je nachdem, wie sich der Wasserstand aufgrund von Gezeiten und Sturmfluten verändert. Im Allgemeinen sind Buhnen so konzipiert, dass sie etwa hs=0,5-1,0 m über dem mittleren Meeresspiegel (MSL) liegen. Zu hohe Buhnen führen zu Wellenreflexion und damit zu lokaler Kolkbildung. Was die Form in der Draufsicht betrifft, so können Buhnen gerade, gebogen oder gekrümmt sowie L-, T- oder Y-förmig sein. Die gebräuchlichsten Formen und Typen von Buhnen sind in Abbildung 2 schematisch dargestellt.

Buhnentypen

Baulich unterscheidet man zwischen Holzbuhnen, Spundwandbuhnen, Betonbuhnen, Schüttbuhnen aus Betonblöcken oder Steinen und Buhnen aus sandgefüllten Geobags.

Holzbuhnen

Abbildung 3. Beispiel einer zweireihigen Pfahlbuhne auf der Halbinsel Hel (Ostsee)

Holzbuhnen sind meist ein- oder zweireihige Palisadenbauten. Der Einfluss der T-förmigen Holzpfahlbuhnen auf das Ufer (lokale Erosion auf der Leeseite und Akkumulation auf der Auftriebsseite) ist in Abbildung 3 dargestellt. Einreihige Holzbuhnen sind im Allgemeinen teilweise durchlässige Strukturen; die Durchlässigkeit verringert die leeseitige Erosion und verhindert unerwünschte küstennahe Wasserzirkulationen. Palisadenbuhnen aus Holz sind billig, aber ihre Lebensdauer ist eher kurz.

Stahlbuhnen

Stahlbuhnen bestehen meist aus vertikalen Spundwänden, einfach oder doppelt, mit verschiedenen Profilen, die senkrecht zur Uferlinie angeordnet sind. Es handelt sich um undurchlässige Strukturen. Versuche haben gezeigt, dass Buhnen aus einfachen Spundwänden aufgrund von Korrosion des Materials und Abrieb durch bewegten Sand nicht dauerhaft sind. Außerdem ist die Eisbelastung sehr schädlich und führt zu Instabilität und Versagen der Stahlspundwände. Massive Mischkonstruktionen aus Stahl und Beton sind weitaus stabiler und langlebiger.

Betonbuhnen

Abbildung 4 Betonbuhne, Ukraine (Schwarzes Meer)

Betonbuhnen aus Stahlbetonblöcken gehören zu den stabilsten und langlebigsten Küstenbauwerken. Wegen ihres beträchtlichen Gewichts erfordern die Elemente, aus denen eine solche Buhne besteht, das Vorhandensein geeigneter Bodenverhältnisse und eines entsprechenden Fundaments. Ein Beispiel für eine Buhne aus Stahlbetonelementen ist in Abbildung 4 dargestellt.

Hügelbuhnen und Buhnen aus sandgefüllten Geobags

Hügelbuhnen sind weit verbreitete Küstenschutzbauten. Sie werden entweder als lose Steinwälle oder als Wälle aus verschiedenen Panzereinheiten, z.B. Tetrapoden, gebaut. Diese Buhnen sind häufig Mischkonstruktionen, die im Inneren durch eine Spundwand verstärkt sind. Sie sind massiv, dauerhaft und undurchlässig. Buhnen aus Schotter sind im Vergleich zu Stahl-, Beton- und Holzbuhnen vorteilhaft, da sie die Energie von Wellen und Strömungen besser ableiten.

Buhnen aus gestapelten, mit Sand oder Erde gefüllten Säcken sollten als kurzfristige Schutzmaßnahme in Betracht gezogen werden. Vor allem am Buhnenkopf sind einige zusätzliche Schutzmaßnahmen notwendig. Unter den Säcken sollte ein spezielles Filtertuch verwendet werden, um Setzungen in weichen Böden zu verringern. Diese Art von Buhnen erfordert große Säcke (schwerer als 50 kg), obwohl große Säcke schwieriger zu handhaben sind und an Ort und Stelle befüllt werden müssen.

Beispiele für Querschnitte von Buhnen mit Schotterhügeln und sandgefüllten Säcken sind in Abbildung 2 dargestellt.

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