Dimitris Dermentzoglou, Doktorand im Küsteningenieurwesen, untersucht, ob Salzwiesen als natürliche Lösung für den Küstenschutz dienen können. Aus diesem Grund ahmt er die Vegetation von Salzwiesen im Waterlab der TU Delft nach. Er hofft, dass seine Forschung zu einer nachhaltigeren Alternative zum wiederholten Deichbau führen wird.
Wellen wandern von einem Ende zum anderen durch einen fünfzig Meter langen Wasserkanal. Auf halber Höhe der Rinne wandern die Wellen über und durch Grashalme aus Gummi. Die wogenden Wellen lassen die Klingen hin und her tanzen. Ein paar Meter weiter unten in der Wasserrinne brechen die Wellen an einem sanft geneigten Holzbrett.
Dimitris Dermentzoglou untersucht anhand der Gerinne, ob eine Salzwiese einen wirksamen Küstenschutz bieten kann. „Salzwiesenvegetation kann während eines schweren Sturms einen Teil der Wellenenergie absorbieren und dadurch die Höhe der eintreffenden Wellen verringern, sodass es weniger wahrscheinlich ist, dass sie den Deich überragen“, sagt er. „Aber Salzwiesen werden bei der Gestaltung des Küstenschutzes derzeit überhaupt nicht berücksichtigt.“ Seine Forschung könnte das ändern.
Lebende Deiche
Seine Forschung ist Teil von „Living Dikes“: einem mehrjährigen, multidisziplinären Forschungsprojekt zu naturbasierten Alternativen zu „harten“ Deichen. Lebende Deiche sind grüne Deiche mit einer Salzwiese am Meer, die möglicherweise eine wichtige Rolle beim künftigen Küstenschutz spielen. Dermentzoglou erklärt: „Ein Anstieg des Meeresspiegels verringert die Wirksamkeit herkömmlicher ‚harter Deiche‘ erheblich.“ Das bedeutet, dass sie erhöht werden müssen. Alle paar Jahrzehnte müssen auch die verwendeten unnatürlichen Materialien wie Asphalt ersetzt werden.“
Dermentzoglou erklärt, dass Salzwiesen die Lösung sein könnten. „Wenn ausreichend Sediment vorhanden ist, können Salzwiesen mit steigendem Meeresspiegel wachsen.“ Salzwiesen sind Landstriche am Meeresufer von Deichen, die gelegentlich überflutet werden. Pflanzen wie Cordgras gedeihen unter diesen Bedingungen und speichern im Laufe der Zeit Sedimente, wodurch die Salzwiese angehoben wird. „Aber es fehlen konkrete Daten, da die Leistung von Salzwiesen bei extremen Sturmbedingungen noch nicht untersucht wurde.“
Bevor die Wellen die Gummiglasblätter erreichen, passieren sie eine künstliche Klippe. Die ständige Erosion führt oft dazu, dass sich am Rande einer Salzwiese eine Klippe bildet. Dies ist der Teil, den Ph.D. Student Jos Muller und Masterstudent Pieter Faber von der Universität Twente konzentrieren sich mit ihrem Versuchsaufbau darauf. Konkret untersuchen sie, wie sich diese Klippe auf die lokale Hydrodynamik auswirkt. Sobald die Wellen die schwarze Gummivegetation passiert haben, erreichen sie das Holzbrett. Hier misst der Masterstudent Stijn Lakerveld (TU Delft) mit einer Kamera, wie weit und hoch die Wellen auf dem Deich reichen.
50.000 Grashalme aus Gummi
Für ihre Experimente im Gerinne, um zu messen, wie gut die Vegetation die Wellenenergie reduzieren kann, mussten Dermentzoglou und seine Kollegen lange Halme aus Schnurgras im Maßstab 1:10 herstellen. „Unsere erste Herausforderung bestand darin, ein geeignetes Material zu finden, wofür ich ChatGPT konsultierte“, sagt er. „Um die Wellendämpfung genau nachzuahmen, war es sehr wichtig, dass die Flexibilität und Bewegung der Klingen denen echter Pflanzen entspricht.“ Umfangreiche Tests ergaben Neopren, eine Art Gummi. „Es ist ein Material, das häufig in Neoprenanzügen verwendet wird“, sagt er. Um das verkleinerte Modell der Salzwiese zu bauen, benötigte er dann 50.000 Gummischaufeln mit einer Länge von genau neun Zentimetern. Aber wo bekommt man sie?
Der Labortechniker Pieter van der Gaag entwickelte eine Lösung, die den manuellen Arbeitsaufwand erheblich reduzierte. Dermentzoglou sagt: „Unsere Techniker sind sehr erfinderisch und haben uns bei der Lösung vieler unserer Probleme geholfen.“ Mithilfe eines Holzrahmens in Form eines Abakus (Zählrahmens) ohne farbige Perlen konnten sie zwanzig Gummirollen nebeneinander aufhängen. Durch das gleichzeitige Ausrollen von bis zu zwei Holzlatten im Abstand von genau neun Zentimetern konnte er zwanzig Stränge auf einmal abschneiden.
Um die 50.000 Stränge einzeln an der Matte zu befestigen, wandte er sich an alle Doktoranden. Studierende der Fakultät. „Rund 20 Kollegen kamen vorbei, um zu helfen“, sagt Dermentzoglou. „Das machte es auf jeden Fall viel weniger stressig.“ Nach vier langen Tagen waren alle 50.000 „Kordgrashalme“ auf der Matte festgeklebt. „Ich fühlte mich sehr erleichtert und erfüllt, als es fertig war.“
Wildes Wasser
Nachdem der Versuchsaufbau abgeschlossen war, war es an der Zeit, den Wellengenerator an der Vorderseite der Gerinne einzuschalten und sturmähnliche Wellen zu erzeugen. Auf einem Computerbildschirm beobachten die Forscher die Datenerfassung in Echtzeit – mit einer wellenförmigen Linie auf dem Bildschirm, die genau der Form der Wellen entspricht, die sich durch den Glastank bewegen.
Das Wasser im Gerinne ist extrem weiß. „Wir fügen dem Wasser winzige, hohle Glaskugeln hinzu, um sein Reflexionsvermögen zu erhöhen“, erklärt Dermentzoglou. Ein Laserscanner hoch oben auf einem Holzgerüst – ebenfalls von den Labortechnikern gebaut – sendet Laserstrahlen in den darunter liegenden Tank. Die Wasseroberfläche reflektiert die Strahlen und ermöglicht so die Verfolgung der Wasseroberfläche.
Dermentzoglou forscht gerne in der Wasserrinne, die er auch für seine Masterarbeit nutzte. „Es macht viel Spaß, ich liebe es“, sagt er. „Man kann viel Theorie über Wellenhydrodynamik lesen, aber hier kann man die Physik der realen Welt sehen.“
Dermentzoglou möchte auch das Salzwiesen-Experiment mit kürzeren Grashalmen wiederholen. Wird er eine weitere Matte von Grund auf herstellen? „Nein. Vielleicht kann ich sie mit einem Rasenmäher schneiden“, sagt er.