strandsuppletie

Strandsuppletie is een aanpassingstechnologie die voornamelijk wordt gebruikt als reactie op erosie van de kustlijn, hoewel er ook voordelen voor de vermindering van overstromingen kunnen optreden. Het is een soft engineering benadering van kustbescherming waarbij de kunstmatige toevoeging van sediment van geschikte kwaliteit aan een strandgebied met een sedimenttekort. Voeding kan ook worden aangeduid als beach recharge, beach fill, replenishment, re-voeding en beach feeding. De beschrijving van deze technologie is afkomstig uit Linham and Nicholls (2010).

beschrijving

toevoeging van strandmateriaal herbouwt en onderhoudt het strand op een breedte die helpt om bescherming tegen storm te bieden. Deze aanpak wordt vooral gebruikt op zandstranden, maar de term kan ook verwijzen naar voeding met grind of zelfs kasseien. Het doel moet echter zijn om ervoor te zorgen dat voedingsmateriaal compatibel is met het bestaande natuurlijke (of inheemse) strandmateriaal (Reeve et al., 2004). Voeding wordt vaak gebruikt in combinatie met kunstmatige duinvorming.

het voordeel van strandsuppletie komt voort uit het verdwijnen van golfenergie; wanneer golven op een strand lopen en breken, verliezen ze energie. Verschillende strandprofielvormen en gradiënten interageren met golven in verschillende mate. De dwarsdoorsnede van een strand beïnvloedt daarom zijn vermogen om golfenergie te verminderen. Een ‘dissipatief’ strand – een strand dat aanzienlijke golfenergie afvoert – is breed en ondiep, terwijl een ‘reflecterend’ strand – een strand dat inkomende golfenergie zeewaarts weerkaatst-steil en smal is en weinig golfenergiedemping bereikt. De logica achter strandsuppletie is om van een eroderend, reflecterend strand een breder, dissipatief strand te maken, dat de golfenergie demping verhoogt (Frans, 2001).

strandsuppletie helpt niet alleen de inkomende golfenergie af te voeren, maar pakt ook een sedimenttekort aan: de onderliggende oorzaak van erosie. Dit wordt bereikt door het introduceren van grote hoeveelheden strandmateriaal in het kustsedimentbudget uit een externe sedimentbron, ook wel een kredietlocatie genoemd. De term “sedimentbudget” wordt gebruikt om het zorgvuldige evenwicht te beschrijven dat bestaat tussen inkomend en uitgaand sediment. Net als bij een bankrekening ontstaat er, wanneer meer materiaal wordt toegevoegd dan verwijderd, een ophoping en de kust bouwt zeewaarts; omgekeerd, wanneer meer materiaal wordt verwijderd dan gedeponeerd, treedt erosie op (Morton, 2004). Voeding pakt een sedimenttekort aan – de oorzaak van erosie-door grote hoeveelheden strandmateriaal toe te voegen aan het nearshore-systeem. Op zijn beurt kan dit ervoor zorgen dat de kust zeewaarts bouwt.

het is belangrijk op te merken dat strandsuppletie erosie niet tegenhoudt, maar alleen sediment uit een externe bron levert, waarop de erosionaire krachten zullen blijven werken. In deze zin biedt strandsuppletie eerder een offer dan een vaste barrière tegen kusterosie.

aanhoudende erosiale krachten zullen het strand waarschijnlijk terugbrengen naar een toestand waarin hervoeding nodig is. Figuur 1 toont het strandvolume op een gevoed strand in het Verenigd Koninkrijk, na verloop van tijd. Het is te zien dat na verloop van tijd het volume van het strand afneemt als gevolg van natuurlijke erosie. Wanneer het strand tot een kritisch volume wordt gereduceerd, moet opnieuw worden gevoed om schade aan de kustinfrastructuur te voorkomen.

verschillende voedingsmethoden kunnen worden gebruikt, waaronder plaatsing door bagger, vrachtwagens of transportbanden. Zand kan worden geplaatst om een verlenging van de strandbreedte te creëren of als een onderwaterafzetting die onder de normale werking van golven geleidelijk aan aan land wordt verplaatst-dit volgt de huidige praktijk in Nederland (VanKoningsveld et al., 2008). Plaatsing als onderwaterafzetting dient ook om de dissipatie van golfenergie aan te moedigen, waardoor de impact op de kust wordt verminderd (Dean, 2002).

aanvoer van voedingsmateriaal door offshore-baggerwerkzaamheden wordt vaak begunstigd omdat hierdoor grote hoeveelheden materiaal kunnen worden verkregen uit een gebied waar de verwijdering ervan en het vervoer aan de wal redelijkerwijs niet storend zijn voor kustgemeenschappen (Dean, 2002). Tijdens het baggeren wordt sediment uit de zeebodem verwijderd, samen met grote hoeveelheden water. Het mengsel wordt een “slurry” genoemd en de vloeibare eigenschappen ervan maken het mogelijk het aan land te brengen door middel van drijvende of ondergedompelde pijpleidingen of door middel van de “regenboogmethode” (zie Figuur 2).

een alternatief voor offshore-baggerwerkzaamheden is het verwijderen van sediment van strandkwaliteit uit landbronnen. Sediment wordt vervolgens per vrachtwagen vervoerd naar de doellocatie. Slechts een klein percentage van de voedingen wordt op deze manier uitgevoerd en de aanpak is meer geschikt voor kleinere operaties vanwege de meer arbeidsintensieve manier van transport (Dean, 2002).

zodra sediment naar het doelstrand is getransporteerd, moet het op passende wijze worden afgezet. Bij gebruik van offshore baggerlocaties kan sediment als onderwaterafzetting worden gedumpt. Voeding brengt echter vaker sediment aan land. Eenmaal aan land kan het sediment worden herwerkt tot een vlak strand. Desgewenst kunnen ook kunstmatige duinen worden gecreëerd op het landgedeelte van het strand, door het gebruik van bulldozers of andere middelen.

voordelen van de technologie

indien goed uitgevoerd, zijn de voordelen van voeding talrijk en gevarieerd. Het belangrijkste is dat strandsuppletie de schadelijke effecten van kusterosie vermindert door extra sediment te leveren dat voldoet aan de erosiale krachten. Erosie van de kustlijn zal zich blijven voordoen, maar het verbrede en verdiepte Strand zal een buffer vormen om de kustinfrastructuur en andere activa te beschermen tegen de effecten van kusterosie en stormschade.

strandsuppletie is een flexibele oplossing voor kustbeheer, in die zin dat het omkeerbaar is. Dit is zeer gunstig, omdat hierdoor het breedste scala aan opties voor kustbeheer kan worden doorgegeven aan de volgende generatie.

de herverdeling langs de kust van het toegevoegde materiaal zal plaatsvinden door middel van een proces dat bekend staat als Longshore drift, onder invloed van golven, getijden en wind. Longshore drift wordt veroorzaakt door golven die schuin de kust naderen en strandsedimenten met zich meedragen. Wanneer golven terugkeren naar de zee echter, is de beweging altijd loodrecht op de kust. Dit leidt tot een geleidelijke beweging van sediment langs de kust, zoals weergegeven in Figuur 3. Als gevolg van de herverdeling van sediment door drift aan de kust, zal strandvoeding waarschijnlijk een positieve invloed hebben op aangrenzende gebieden die niet direct werden gevoed. Dit kan bredere voordelen opleveren, waaronder verminderde strand-en kliferosie voor de gehele kustcel (een kustcel is een stuk kustlijn waarin sedimentbeweging op zichzelf staat. Sediment binnen één kustcel wordt niet getransporteerd of gedeeld met aangrenzende cellen).

strandsuppletie kan een aanvulling vormen op harde beschermingsmaatregelen zoals zeewanden, die als laatste verdedigingslinie kunnen blijven worden gebruikt. Het bestaan van een breed zandstrand voor dergelijke structuren vermindert sterk de golfenergie die hen bereikt, waardoor extra bescherming wordt geboden.

toevoeging van sediment dat sterk lijkt op het inheemse strandmateriaal zal het natuurlijke landschap van het strand helpen behouden, terwijl het een grotere capaciteit biedt om het hoofd te bieden aan kusterosie en overstromingen. Het natuurlijke uiterlijk van voedingsprojecten betekent ook dat deze regelingen esthetisch zijn.

kusttoerisme is sterk afhankelijk van “zon, zee en zand”. Als gevolg daarvan heeft strandsuppletie het potentieel om recreatie en toerisme te bevorderen door strandverbreding (Nicholls et al., 2007b). Dit kan het reeds bestaande toerisme ten goede komen of toeristen naar het gebied trekken, waardoor de ontwikkeling wordt gestimuleerd.

het is ook mogelijk om ecologische voordelen te bieden door strandvoeding. Er is aangetoond dat schema ‘ s betere broedplaatsen bieden voor zeeschildpadden wanneer ze zijn ontworpen met de behoeften van deze wezens in het achterhoofd (Dean, 2002). Dit kan op zijn beurt het “ecotoerisme” bevorderen, met als gevolg voordelen voor de ontwikkeling.

vandaag de dag is voeding erg populair in ontwikkelde landen, maar is ook toegepast in ontwikkelingslanden, zoals Brazilië (Vera-Cruz, 1972; Elfrink et al., 2008), Nigeria (Sunday & John, 2006), Korea (Kim et al., 2008), Ghana (Nairn et al., 1998) en Maleisië (Brøgger & Jakobsen, 2008). De betrokken technologie en methoden zijn goed ingeburgerd en veel aannemers met ervaring in strandvoeding zijn wereldwijd beschikbaar om dergelijke projecten uit te voeren.

nadelen van de technologie

zoals reeds vermeld, is voeding geen permanente oplossing voor kusterosie. Om de doeltreffendheid van een regeling te behouden, zijn periodieke herhalingsresten of “bijvullen” nodig. Dit vereist regelmatige herinvesteringen, maar kan worden beschouwd als onderhoudskosten, zoals die in verband met hard ontworpen structuren.

zoals bij alle soorten kustbeschermingswerken zal het verminderen van het risico op overstromingen en erosie van de kust resulteren in een groter gevoel van veiligheid. Tot op zekere hoogte is dit wenselijk. Maar zelfs als er beschermende maatregelen worden genomen, blijft het kustgebied vatbaar voor extreme overstromingen en erosie aan de kust en zal het blootgesteld blijven aan natuurrampen met een lange terugkeerperiode. Indien niet zorgvuldig geregeld, kunnen beschermende maatregelen leiden tot een onverstandige ontwikkeling in deze risicovolle gebieden als gevolg van het toegenomen gevoel van veiligheid.

het afzetten van sedimenten op stranden kan een aantal negatieve milieueffecten veroorzaken, waaronder het direct begraven van dieren en organismen die op het strand verblijven, dodelijke of schadelijke doses water troebelheid – vertroebeling veroorzaakt door agitatie van sedimenten – en veranderde sedimentsamenstellingen die van invloed kunnen zijn op de soorten dieren die in het gebied wonen (Dean, 2002). Daarom moeten de projecten worden opgezet met inzicht in en aandacht voor de mogelijke negatieve gevolgen voor het milieu. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan de effecten op belangrijke of zeldzame soorten die in het kustgebied verblijven.

het plaatsen van vulmateriaal op het strand kan de habitat van het strand en de oceaan verstoren, zoals het broeden van vogels en zeeschildpadden, indien de programma ‘ s niet op de juiste wijze zijn ontworpen. Dit is vooral het geval als de zandkorrelgrootte / samenstelling niet overeenkomt met de inheemse strandmaterialen (IOC, 2009).

de toepassing van strandvoeding zal naar verwachting in de toekomst toenemen en als gevolg daarvan kan er een grotere vraag zijn naar sediment van hoge kwaliteit. De beperkte beschikbaarheid van grote aannemers, in combinatie met een toename van de vraag naar voedingsprojecten hebben al geleid tot kostenstijgingen voor voedingsprojecten in Nederland waar het op grote schaal wordt toegepast (Hillen et al., 2010). Deze opwaartse trend zal waarschijnlijk elders in de toekomst worden waargenomen.

financiële vereisten en kosten

Linham et al. (2010) uitgebreid onderzocht de eenheidskosten van strandvoeding. De kosten bleken doorgaans te variëren van 3-15 us$/m3 (op prijsniveau van 2009) wanneer baggerlocaties lokaal beschikbaar zijn (Linham et al., 2010). De belangrijkste determinant van de voedingskosten blijkt de transportafstand van het strandmateriaal te zijn.

de meeste van deze gegevens werden verzameld in de ontwikkelde landen, omdat hier vandaag de dag het grootste deel van de voeding plaatsvindt. In ontwikkelingslanden zullen de kosten in het algemeen naar verwachting vergelijkbaar of mogelijk hoger zijn, vanwege hun minder ontwikkelde kusttechnische industrie.

er zijn grote verschillen in kosten tussen en binnen landen. Dit is een gevolg van de talrijke factoren die hieronder worden beschreven (CIRIA, 1996; Linham et al., 2010):

• Project omvang en als gevolg van schaalvoordelen
• Afstand tussen de bagger-en doel sites
• Aantal ritten tussen bagger site en voeding gebied
• Zeebodem vorm op de lenen site – determinant van de sleephopperzuiger maat die kan worden gebruikt en dus van invloed op het aantal reizen dat gemaakt moet worden
• Laden van materiaal – grover materiaal veroorzaakt meer apparatuur slijtage die is waarschijnlijk om te worden doorgegeven aan klanten door aannemers
• Geschatte materiële schade
• Beschikbaarheid (en grootte) van baggeraars
• mate van blootstelling aan het terrein – bepaalt het type baggerger dat moet worden gebruikt en kan ook de arbeidstijd verkorten wanneer een terrein wordt blootgesteld aan energetische winden en golven
• Getijdenbereik – grote getijdenbereiken leveren tijdsdruk op wanneer baggeraars dicht genoeg bij de kust kunnen komen om materiaal te deponeren. Dit kan invloed hebben op de tijd die nodig is om een project te voltooien
• Third party requirements

betaling aan contractanten is meestal gebaseerd op het Geleverde volume sediment. Dit vereist normaal gesproken dat onderzoeken van de zichtbare en onderwater secties van het strand zowel pre – als post-voeding worden voltooid.

de lopende kosten van monitoring dienen in aanmerking te worden genomen wanneer de totale kosten van voeding in aanmerking worden genomen. De controlekosten zullen waarschijnlijk variëren met de plaatselijke arbeidskosten en als zodanig aanzienlijk kunnen variëren tussen landen (Mason, pers. comm.).

institutionele en organisatorische vereisten

grootschalige strandsuppleties vereisen doorgaans uitgebreide technische studies en gespecialiseerde kennis en uitrusting. Hieronder kunnen baggeraars en pijpleidingen vallen die bij een gespecialiseerde aannemer moeten worden gehuurd. Het is echter ook mogelijk om voeding op kleinere schaal uit te voeren. Sediment van strandkwaliteit kan per vrachtwagen worden overgebracht van landbronnen of van afzettingen naar erosiegebieden. Vanwege het kleinere karakter van deze aanpak en omdat gemakkelijk beschikbare apparatuur kan worden gebruikt, kan voeding per vrachtwagen op lokaal niveau beter uitvoerbaar zijn.

zodra de voeding is uitgevoerd, is permanente strandmonitoring nodig om het voedingssucces te evalueren en te bepalen wanneer er opnieuw voeding nodig is. Met passende opleiding en technologie moet monitoring op lokaal/communautair niveau mogelijk zijn. Voedingsprogramma ‘ s moeten echter in hun geheel worden geëvalueerd, wat de deelname van meerdere gemeenschappen kan vereisen als voeding op grote schaal wordt uitgevoerd.

implementatiebarrières

Strandvoeding vereist dat een geschikte sedimentbron dicht genoeg bij de voedingslocatie wordt geïdentificeerd. Dit zorgt ervoor dat de kosten op een redelijk niveau worden gehouden. Sediment beschikbaarheid is zeer variabel over de hele wereld en geschikte bronnen kunnen niet gemakkelijk worden gevonden. De toenemende populariteit van strandvoeding wereldwijd kan daarom problemen met de beschikbaarheid van sediment veroorzaken naarmate de vraag toeneemt. Dit probleem doet zich al voor op kleine eilandgebieden waar zand vaak grote afstanden wordt afgelegd voor voedingsprojecten.

Strandsuppletie vereist zeer gespecialiseerde uitrusting en kennis, waaronder baggermachines en pijpleidingen, die bij een gespecialiseerde aannemer moeten worden gehuurd. Hillen et al. (2010) hebben gewezen op het beperkte aantal grote contractanten dat beschikbaar is en ook gewezen op de daarmee gepaard gaande kostenstijging als gevolg van de grote vraag. De lokale kenmerken van het terrein zullen ook van invloed zijn op het type en de grootte van de baggerspecie die kan worden gebruikt – dit kan de beschikbaarheid van baggerspecie verder beperken.

het publiek bewust maken van de werking van strandsuppletieprogramma ‘ s kan ook een barrière vormen. Dit is vooral het geval bij gebruik van shoreface voeding of onderwater sediment afzetting. Met behulp van deze technieken zijn de voordelen van voeding misschien niet onmiddellijk merkbaar en tenzij het publiek wordt geïnformeerd over hoe de regeling werkt, kunnen ze twijfelen aan de voordelen van voeding en zich verzetten tegen dergelijke projecten. Het publiek moet er ook van doordrongen worden dat voeding geen permanente oplossing is en dat er opnieuw voeding nodig zal zijn. Als dit niet wordt gecommuniceerd, kan het publiek weer geloven dat de regeling is mislukt en wrok verdere uitgaven aan re-voeding. Dit zal met name het geval zijn wanneer overheidsfinanciering wordt gebruikt om de voedingskosten te dekken.

mogelijkheden voor implementatie

strandsuppletie kan fungeren als een kosteneffectieve verwijderingsoptie voor onderhoudsbaggeren van havens en kanalen. Het gebruik van baggermateriaal bestrijdt ook het potentiële gebrek aan geschikte sedimenten offshore. Bij het gebruik van baggermateriaal moet echter voorzichtig te werk worden gegaan, aangezien dreggen in de haven grote hoeveelheden verontreinigende stoffen kunnen bevatten, die zorgvuldig moeten worden gecontroleerd.

strandsuppletie kan ook worden gebruikt in combinatie met andere aanpassingstechnologieën en kan helpen om de nadelen van deze harde technologieën aan te pakken, waaronder strandverlagende en downdriftsedimenthongering.

als voeding ecologische voordelen oplevert, kan het ook ecotoerisme stimuleren en een inkomstenstroom voor de lokale economie opleveren.

• Brøgger, C. en Jakobsen, P. (2008) Beach suppurishment gecombineerd met SIC vertical drain in Malaysia in McKee Smith, J. (ed.). Coastal Engineering 2008, Hamburg, 31 Aug-5 Sept, 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 4725-4737.CIRIA (Construction Industry Research and Information Association) (1996) Beach Management Manual. CIRIA rapport 153. London: Construction Industry Research and Information Association.
• Dean, R. G. (2002) Beach Nutrition Theory and Practice. Singapore: World Scientific Publishing.
• Elfrink, B., Accetta, D. en Mangor, K. (2008) Shoreline Protection Scheme at Conceicao da Barra, Brasil in McKee Smith, J. (ed.). Coastal Engineering 2008, Hamburg, 31 Aug-5 Sept, 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 2458-2470.French, P. W. (2001) Coastal defences: Processes, Problems and Solutions. London: Routledge.
• Hillen, M. M., Jonkman, S. N., Kaning, W., Kok, M., Geldenhuys, M., Vrijling, J. K. and Stive, M. J. F. (2010) Coastal Defence Cost Estimates. Casestudy van Nederland, New Orleans en Vietnam. Nederland: TU Delft.IOC (2009) Hazard Awareness and Risk Mitigation in Integrated Coastal Area Management (ICAM). Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC) Manual and Guides No. 50, ICAM Dossier No. 5. Parijs: UNESCO.
• Kim, K. H. K., Widayati, A. Y. W. and Yoon, S. J. (2008) Comprehensive approach for beach erosion mitigation in Korea in McKee Smith, J. (ed.). Coastal Engineering 2008, Hamburg, 31 Aug-5 Sept, 2008. Singapore: World Scientific Publishing, 4687-4698.
• Laessing, D. E. (2005) Depth of Closure in Bournemouth. Proefschrift (MSc.), University of Southampton.Linham, M. M., Green, C. H. and Nicholls, R. J. (2010) AVOID Report on the Costs of adaptation to the effects of climate change in the world ‘ s large port cities. AV / WS2 / D1 / R14.Linham, M. and Nicholls, R. J. (2010) Technologies for Climate Change Adaptation: Coastal erosion and flooding. TNA gids serie. UNEP / GEF.
• Morton, R. A. (2004) Physical Agents of Land Loss: Sediment Budget. Reston, VA: USGS.Nairn, R. B., MacIntosh, K. J., Hayes, M. O., Nai, G., Anthonio, S. L. and Valley, W. S. (1998) kusterosie bij Keta Lagoon, Ghana – large scale solution to a large scale problem in Edge, B. L. (ed.). Coastal Engineering 1998, Kopenhagen, 22-26 Juni 1998. Reston, Virginia: ASCE, 3192-3205.
• Nicholls, R. J., Cooper, N. and Townend, I. H. (2007b) The management of coastal flooding and erosion in Thorne, C. R. et al. (EDS.). Toekomstige overstromingsrisico ‘ s en kusterosie. London: Thomas Telford, 392-413.
• Reeve, D., Chadwick, A. and Fleming, C (2004) Coastal Engineering: Processes, Theory and Design Practice. Spon Press.
• Sunday, O. A. and John, T. O. (2006) Lagos shoreline change pattern: 1986-2002. American-Eurasian Journal of Scientific Research, 1 (1), 25-30.Vankoningsveld, M., Mulder, J. P. M., Stive, M. J. F., vandervalk, L. And Vanderweck, A. W. (2008) Living with sea level rise and climate change: A case study of the Netherlands. Journal of Coastal Research, 24 (2), 367-379.Vera-Cruz, D. (1972) Artificial Nourishment at Copacabana Beach. Proceedings 13th Coastal Engineering Conference. New York: ASCE, 141-163.

affiliaties van auteurs

• Matthew M. Linham, School Of Civil Engineering and the Environment, University of Southampton, UK
• Robert J. Nicholls, School of Civil Engineering and the Environment en Tyndall Centre for Climate Change Research, University of Southampton, UK