M AEBEL beschränkt sich auf die oberflächlichen Prozesse der Bodenerosion (Oberflächenerosion), die im Wesentlichen durch Wasser, zum Teil auch durch Wind verursacht werden. Diese Prozesse beziehen sich auf den obersten Bodenhorizont. Erosionsformen wie Rutschungen, Fließvorgänge oder Stürze können durch die Empfehlungen dieses Merkblattes nicht bzw. nicht unmittelbar verhindert werden.

Erstmals steht in Europa mit M AEBEL ein umfassender Leitfaden für die Auswahl und die Anwendung verschiedenster Erosionsschutzprodukte und -systeme zur Anwendung an Böschungen und in temporär wasserführenden Entwässerungseinrichtungen zur Verfügung.

Überblick über die Inhalte des Merkblattes M AEBEL

Das Merkblatt gibt Hinweise für Planung, Bau, Unterhaltung und Sanierung eines funktionsgerechten Erosionsschutzes mit standortgerechter Begrünung bei Anwendung von Erosionsschutzprodukten und Begrünungshilfen aus natürlichen und synthetischen Materialien sowie für Maßnahmen, bei denen keine Begrünung vorgesehen ist. Es bietet Planenden und Ausführenden Entscheidungshilfen für die Auswahl der technisch richtigen und wirtschaftlichsten Bauweisen zur Erzielung eines schnell wirksamen und nachhaltigen Erosionsschutzes. Es definiert harmonisierte Begriffe für die Produkt- und Systemtypen sowie die Verfahren und Hilfsstoffe im Zusammenhang mit Erosionsschutz und Begrünungshilfen.

Die derzeit bekannten in Erosionsschutzprodukten eingesetzten Materialien werden insbesondere bezüglich der relevanten Eigenschaften (biologische Abbaubarkeit bzw. Beständigkeit, Einflüsse auf Begrünung usw.) vorgestellt. Die natürlichen Grundstoffe sind vielfältig, beispielsweise Kokos, Jute, Heu, Stroh, Sisal, Seegras, Schilf/Miscanthus, Bambus, Schafwolle, Flachs, Hanf, Holz, Holzwolle oder Zellulose. Die synthetischen Produkte bestehen etwa aus PP, PA, AR, PE und PET. Darauf basierend werden Aufbau und Funktion der verschiedenen Systeme sowie die Anforderungen an Bau- und Hilfsstoffe definiert.

Neben den Erosionsschutzprodukten und -systemen selbst werden auch die speziellen Anforderungen an Böden, Bodenmaterialien und Substrate sowie vegetationstechnische Anforderungen (Rohboden und Baugrund; Oberboden; Bodenmaterialien und Substrate; Verfüllstoffe; Vegetation; Begrünungshilfen; Bodenverbesserungsstoffe und Dünger) erläutert.

Ein zentraler Baustein des Merkblattes ist eine tabellarische Entscheidungshilfe zur Auswahl geeigneter Produkte und Systeme für den Erosionsschutz unter den verschiedensten Randbedingungen, ergänzt durch Einbau- und Begrünungsempfehlungen sowie Fallbeispiele. Zudem werden Hinweise zu Auswahl, Verarbeitung, Ausschreibung und Vertragsgestaltung gegeben.

Zur Unterstützung der Bauvorbereitung und Bauausführung enthält das Merkblatt Checklisten, um die jeweils wichtigen Handlungen oder Entscheidungen in Erinnerung zu rufen. Zu den wesentlichen Arbeitsschritten von der Bauvorbereitung bis zur Bauausführung werden Hinweise auf die jeweils zu beachtenden Punkte gegeben. Abschließend werden erforderliche Prüfverfahren bezüglich Produktauswahl und Qualitätskontrolle diskutiert. Die 58-seitige Anlage enthält Produktbilder, eine Tabelle mit zusätzlichen Auswahlkriterien, Vorlagen für Leistungsbeschreibungen und Checklisten, Prüfverfahren, die nicht bereits anderweitig genormt sind sowie Fallbeispiele.

M AEBEL behandelt nicht die weit über eine Erosionserscheinung hinausgehenden Instabilitäten der Böschungen wie zum Beispiel Böschungsrutschungen, (hydraulische) Grundbrüche oder ähnliches, bei denen erdstatische Kräfte wirken, die nicht mehr durch oberflächennah eingebaute Erosionsschutzprodukte und/oder die Durchwurzelung der obersten Bodenschicht fixiert werden können. Nicht behandelt werden weiterhin Maßnahmen zum reinen Winderosionsschutz (z.B. Silt fences), dauerhaft wasserführende Systeme und Systeme, bei denen bewusst die Begrünung verhindert werden soll. Begrünungshilfen, die nicht im Zusammenhang mit Erosionsschutzprodukten beziehungsweise -systemen stehen, sind ebenfalls nicht Inhalt dieses Merkblattes.

Erosionsschutzprodukte

Erosionsschutzprodukte sollen den Boden vor wasser- oder windinduzierter Bodenerosion schützen. Dazu ist in der Regel die Bedeckung der Oberfläche erforderlich. Soll der Oberflächenerosionsschutz dauerhaft von Vegetation übernommen werden, wird ein Produkt nur so lange benötigt, bis die Vegetation etabliert ist. Kann der Schutz nicht dauerhaft durch die Vegetation übernommen werden (beispielsweise Extremstandorte, extreme Einwirkungen, besonders steile Böschungen), können permanent wirkende Produkte erforderlich werden.

Für den Oberflächenerosionsschutz werden in Anlehnung an den Entwurf der DIN EN 17097 von 2017 folgende Produkttypen definiert (hier teilweise in gekürzter Form wiedergegeben):

(GTX-NW - Geotextile nonwoven) entstehen durch die Verfestigung von Vliesen (Faserhaufwerk) […]. Hierbei können synthetische Fasern, natürliche Fasern oder Mischungen eingesetzt werden (Bild 3).

(GTX-W - Geotextile woven) sind Flächengebilde aus sich rechtwinklig kreuzenden Fäden zweier Fadensysteme, Kette und Schuss. Die für den Erosionsschutz eingesetzten Gewebe bestehen in der Regel aus Kokos-, Jute-, Sisal- oder Flachsfasern und besitzen zumeist Öffnungsweiten > 5 Millimeter (Bild 4). […] Für die Anwendung auf unbegrünten Böschungen können auch synthetische Bändchengewebe mit Öffnungsweiten < 0,2 Millimeter eingesetzt werden.

(GTX-K - Geotextile knitted) ist der Oberbegriff für Flächengebilde, die aus einem oder mehreren Fadensystemen bestehen, die schleifenförmig miteinander verbunden (vermascht) sind oder aus einem oder mehreren geradlinig verlaufenden Fadensystemen bestehen und durch ein weiteres Fadensystem miteinander verbunden werden […].

Produkte im Sinne M AEBEL sind die aus bestimmten Materialien bestehenden Produkttypen und deren Kombinationen. Dies sind z.B. eine Erosionsschutzmatte aus Kokosfasern mit Trägernetz, ein Gewebe aus Jute, eine Begrünungsmatte aus Stroh und Kokos mit integrier­tem Saatgut oder eine Geomatte kombiniert mit einem Geogitter und ggf. natürlicher oder synthetischer Faserfüllung. Ein umfassendes Bildarchiv findet sich in Anlage A von M AEBEL.

Aufbau und Funktionsweise von Erosionsschutzsystemen

Zunächst ist projektspezifisch zu prüfen, ob ein technischer Erosionsschutz (Erosionsschutzprodukt) überhaupt erforderlich ist. Bei Böschungen, deren Bodenoberfläche von Beginn an allein durch Vegetation gegen Erosion geschützt werden kann (bzw. durch eine Anspritzbegrünung), ist bei vorhandenen Bodenschichtungen (z.B. Vegetationstragschicht auf einer Rohbodenböschung) mindestens eine erdbauliche Verzahnung der Schichten beim Einbau zu berücksichtigen (Bild 9), um ein Abrutschen der obersten Bodenschicht zu verhindern (Standardlösung bei flacheren Böschungen).

Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass eine technische Erosionsschutzkomponente mindestens temporär erforderlich ist, woraus sich eine Systemwirkung ergibt. Ein Erosionsschutzsystem besteht aus einem Erosionsschutzprodukt, dem Fixierungselement, dem angrenzenden Boden und ggf. einem Verfüllstoff sowie der für den Erosionsschutz gewünschten Vegetation. Die verschiedenen Systeme schützen die Bodenoberfläche vor Erosion.

Bild 10 bis 12 zeigen die verschiedenen Erosionsschutzsysteme für die Anwendung auf Flächen und Böschungen inklusive deren Fixierung. Das jeweils gezeigte Erosionsschutzprodukt steht stellvertretend für Produkte im Sinne vom M AEBEL (inkl. Begrünungs- und Vegetationsmatten).

Die Elemente des Erosionsschutzsystems besitzen verschiedene Funktionen und Funktionsdauern und werden je nach Anwendungsfall unterschiedlich kombiniert. Die Funktionsdauer des Erosionsschutzsystems ist auf den Anwendungsfall abzustimmen. In der Regel ist bei einer Begrünung von einer dauerhaften Funktion des Systems auszugehen. Dies kann durch ein dauerhaftes Produkt oder ein temporäres Produkt mit anschließender Übernahme des Erosionsschutzes durch die Vegetation sichergestellt werden.

Die Funktionsdauer der technischen Komponente (Erosionsschutzprodukt) ist diesbezüglich separat zu bewerten. Dazu wird sie in vier Klassen eingeteilt, um material- und anwendungsbezogene Gegebenheiten zu berücksichtigen.

Die Klassifizierung der Funktionsdauer dient zunächst der Unterscheidung der Produkte für unterschiedliche Anwendungszwecke. Im Einbauzustand ist die Funktionsdauer darüber hinaus unter anderem von den Bodeneigenschaften und der Bodenfeuchte abhängig. Zudem ist es entscheidend, ob ein Erosionsschutzprodukt übererdet wird oder lediglich auf die Oberfläche aufgelegt wird. Bei Verbundstoffen bzw. Erosionsschutzmatten aus mehreren Materialien ist zu prüfen, ob die Komponente mit der geringsten Funktionsdauer maßgebend wird.

Anwendungen

In Kapitel 6 des M AEBEL werden die verschiedenen Anwendungsbereiche erläutert. Eine gut verwurzelte Vegetation ist in der Regel der beste Oberflächenerosionsschutz. Im Normalfall haben die Erosionsschutzprodukte (technische Komponente) nach Etablierung der Vegetation ihre Aufgabe erfüllt und können bzw. sollen biologisch abgebaut werden, um die Entwicklung der Wurzeln (biologische Komponente) nicht zu behindern. Andererseits gibt es auch Fälle, in denen die technische Erosionsschutzkomponente dauerhaft wirken muss.

Im M AEBEL werden zwei Anwendungskategorien unterschieden: Die Anwendung auf Flächen und Böschungen (vorwiegend trocken und durch Niederschläge beansprucht) sowie die Anwendung in periodisch wasserführenden Entwässerungseinrichtungen des Straßenbaus. Für beide Bereiche werden Hinweise zur Auswahl und zum Einbau des jeweiligen Erosionsschutzsystems gegeben. In den Abschnitten 6.3 bis 6.5 im M AEBEL werden darüber hinaus Begrünungshilfen und Erosionsschutz auf temporären Bodenmieten erläutert sowie Empfehlungen für gerutschte Böschungen gegeben.

Erosionsschutz auf Flächen und Böschungen

Dieser Abschnitt erläutert für den Erosionsschutz auf Flächen und Böschungen Anwendungsbeispiele für Erosionsschutzmatte (GBL - Geoblanket), Begrünungsmatte, Vege­tationsmatte; Geomatte (GMA), Vliesstoff (GTX-NW), Gewebe (GTX-W), Böschungsband, Geozelle (GCE) und Faschine. Bild 13 zeigt stellvertretend für Faschinen ein Anwendungsfoto.

Periodisch wasserführende Entwässerungseinrichtungen

Der Abschnitt erläutert ausführlich für periodisch wasserführende Entwässerungseinrichtungen Anwendungsbeispiele für Begrünungsmatten, Vegetationsmatten, Walzen (GRO), Steinwalzen und Steinmatratzen. Über die allgemeinen Angaben hinaus richtet sich die Auswahl der Erosionsschutzprodukte bzw. -systeme hier auch nach der höchsten hydraulischen Beanspruchung, die periodisch in der Entwässerungseinrichtung auftreten kann. Dazu werden vier von der auftretenden Fließgeschwindigkeit abhängige hydraulische Belastungsstufen definiert, in welche die einzelnen Produkte/Bauweisen eingeordnet werden (zulässige hydraulische Belastungsstufe):

Entscheidungshilfen für die Auswahl geeigneter Erosionsschutzsysteme

Die Entscheidungshilfen zur Auswahl geeigneter Erosionsschutzprodukte und -systeme sind ein zentrales Element des Merkblattes. Sie dienen der systematischen Vorgehensweise bei der Planung von Erosionsschutzmaßahmen und bedienen sich dazu wesentlicher Kategorien und Einflussfaktoren. In diesen Entscheidungshilfen sind die Erfahrungen des Arbeitskreises zur praktischen Umsetzung zusammengefasst.

Basis der Entscheidungshilfen sind zwei Auswahlverfahren für

Anhand wesentlicher Projektrandbedingungen lässt sich die große Menge an verfügbaren Erosionsschutzmaßnahmen auf diese Weise schnell auf eine überschaubare Anzahl empfohlener Systeme eingrenzen. Die jeweilige Auswahl von Produkten und Systemen entspricht den Empfehlungen des Arbeitskreises. Darüber hinaus sind auch im Hinblick auf die Weiterentwicklung der Produktpalette und die Verwendung alternativer Rohstoffe weitere Produktarten zulässig, sofern deren Eignung durch die Hersteller mit einem nachvollziehbaren Verfahren (vgl. Kapitel Prüfverfahren) nachgewiesen wurde. Bei allen Erosionsschutzmaßnahmen ist darauf zu achten, dass die zu schützenden Erdbau­werke sowohl mit als auch ohne den Erosionsschutz standsicher sind.

Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass eine gewünschte Begrünung nicht durch die technische Erosionsschutzkomponente beeinträchtigt werden darf. Dies ist beispielsweise durch einen zu großen Durchwuchswiderstand bei auf das Saatgut aufgelegten Matten oder wachstumshemmenden Hilfsstoffen denkbar. In der Regel unterstützt das Produkt jedoch die Begrünung z.B. durch Verhinderung der Saatgutverlagerung oder Reduktion der Verdunstung. Zusätzlich bieten bestimmte Produkte eine spezielle Unterstützung für die Begrünung (Begrünungshilfe) z.B. durch die Wasserspeicherkapazität, die Wirkung als Mulchschicht, zusätzliche Substrate oder Dünger.

Entscheidungshilfe für Flächen und Böschungen

Auf Grundlage dieser Informationen ergibt sich eine Empfehlung von durchschnittlich drei, im Einzelfall bis zu sieben verschiedenen Erosionsschutzprodukten oder -systemen. Um eine Vorzugsvariante aus diesen Empfehlungen auszuwählen, wird eine Kriterientabelle, die hier nicht aufgeführt ist, mit weiteren Informationen herangezogen.

Die Funktionsdauer (vgl. Definition in Kapitel 4) wird hierfür noch genauer untersetzt. Es wird insbesondere unterschieden, ob eine Begrünung geplant ist (Funktionsdauer auf Basis von Vegetationsperioden und Ansaatzeitpunkt) oder nicht (Funktionsdauer auf Basis der Einsatzdauer in Jahren).

Im Zusammenhang mit „Bodenoberfläche und Begrünung“ wird unterschieden zwischen Böschungen aus Rohboden und Böschungen mit Oberbodenandeckung sowie, ob die Böschung begrünt oder unbegrünt hergestellt werden soll. „Unbegrünt“ wird im Rahmen dieses Merkblattes so verstanden, dass eine Begrünung nicht vorgesehen ist und eine möglicherweise selbst aufkeimende Begrünung nicht in die Überlegungen zur Wirkung des Erosionsschutzes einbezogen wird. Eine Oberbodenandeckung wird nur im Zusammenhang mit einer geplanten Begrünung berücksichtigt. Bei steilen Böschungen mit n < 1,5 und Oberboden muss zusätzlich zum oberflächlichen Erosionsschutz auch das Abrutschen des aufgebrachten Oberbodens auf der Rohbodenböschung berücksichtigt werden (vgl. Bild 12). Die Entscheidungshilfe enthält hierzu entsprechende Angaben.

Zusätzliche Kriterien für die projektspezifische Beurteilung der Produkt- bzw. Systemempfehlungen sind in einer Kriterientabelle in Anlage C / M AEBEL zusammengestellt. Kriterien sind z.B. die Ausführungsdauer für Verlegung und Fixierung (Spalte B); Biologische Abbaubarkeit (D); Beständigkeit gegen Schädlingsbefall (E); Durchwuchsfähigkeit (L); Bepflanzbarkeit (M); oder Pflegefreundlichkeit (O). Die Bewertung dieser 14 Kriterien für die unterschiedlichsten Erosionsschutzprodukte/-systeme folgt dem deutschen Schulnotensystem (1…6). Diese Kriterientabelle mit den Einzelbewertungen stellt zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Merkblattes einen ersten Arbeitsstand dar, der nach Rückmeldung durch die Nutzer des Merkblattes fortgeschrieben werden soll. Darüber hinaus können im Einzelfall weitere Kriterien eine Rolle spielen, die bislang nur aufgelistet aber noch nicht bewertet wurden.

Tabellen zur Auswahl der Produkttypen - Entscheidungshilfen

Für das Auswahlschema nach Tabelle 1 finden sich im M AEBEL einzelne Tabellen (die Entscheidungshilfen) mit den Empfehlungen des Arbeitskreises. Tabelle 2 zeigt einen Ausschnitt der vollständigen Tabelle für die Randbedingung „Funktionsdauer temporär mittelfristig“ und „Rohboden begrünt“. Wie zu erkennen, werden nun weitere Randbedingungen abgefragt: Böschungsneigung und Erosionsgefährdung ergeben die Kategorie (z.B. Bezeichnung 2.1a). In den nächsten Spalten sind die vom Arbeitskreis empfohlenen Produkttypen für die gewählten Randbedingungen (ohne Priorisierung) sowie kurze Erläuterungen zu finden. Es folgen vier Spalten mit Verweiskürzeln: Verweis auf die aus Sicht des Arbeitskreises für diese Kategorie relevanten Spalten der Kriterientabelle (wichtige zusätzliche Informationen, Anlage C im M AEBEL); Verweis auf passende Produktbilder (Anlage A M AEBEL); Verweis auf passende Anwendungsbeispiele aus M AEBEL Kapitel 6; sowie Verweis auf relevante Fallbeispiele (Anlage B im M AEBEL).

Beispiel:

Ein Beispiel soll das Vorgehen unter Verwendung der Entscheidungshilfe verdeutlichen. Die technische Erosionsschutzkomponente soll temporär mittelfristig wirken (ca. 2 Jahre bzw. 2 Vegetationsperioden, vgl. Abschnitt 4), der erosionsgefährdete Rohboden soll begrünt werden, die Böschung soll mit der Regelböschungsneigung von 1:1,5 hergestellt werden.

Entscheidungshilfe periodisch wasserführende Entwässerungseinrichtungen

Die Entscheidungshilfe für periodisch wasserführende Anlagen ist angelehnt an die Bauwerkskategorien der REwS (FGSV 539). Im Ergebnis werden Empfehlungen für Ergänzungen bzw. Alternativen zu den in der REwS vorgeschlagenen Bauweisen gegeben. Die Entscheidungshilfe bezieht sich dabei auf eine Auswahl an Bauwerken der REwS, für die alternative Erosionsschutzsysteme regelmäßig sinnvoll anwendbar sind (Tabelle 3). Für weitere Informationen zu dieser Entscheidungshilfe wird auf M AEBEL verwiesen.

Prüfverfahren

M AEBEL definiert Prüfverfahren für Erosionsschutzprodukte. Im Zusammenhang mit der Begrünung sind lediglich Qualitätsbestimmungen formuliert, die auch für den Erosionsschutz zu beachten sind. Die Ausführungen im M AEBEL gelten selbstverständlich nur bis zur Einführung bzw. Aktualisierung entsprechender europäischer Normen.

Erläutert werden für Erosionsschutzsysteme/-produkte die Prüfverfahren Dicke; Höhe; Masse pro Flächeneinheit; Zugfestigkeit und Dehnung bei Höchstbelastung; Festigkeit produktinterner Verbindungen von Geozellen und Geoverbundstoffen; Dickenänderung unter Dauerlast; Rückstellvermögen; Flexibilität; Verhalten bei niedrigen und hohen Temperaturen; Öffnungsdurchmesser und charakteristische Öffnungsweite; Erdfüllungsrate; Lichtdurchlässigkeit; Wasserdurchlässigkeit normal zur Ebene; Wasserableitvermögen in der Ebene; Wasserrückhaltevermögen; Brandverhalten / Beständigkeit gegen Feuer; Schwelverhalten; Mikrobiologische Beständigkeit; Witterungsbeständigkeit; Durchwurzelung; Beregnungssimulation; Überströmungssimulation; Pflanzenwachstum inkl. Durchwuchsverhalten; Freisetzen gefährlicher Substanzen sowie Umweltunbedenklichkeit / Umweltverträglichkeit. Sieben dieser Prüfverfahren werden zudem in Anlage F / M AEBEL ausführlich erläutert, z.T. wurden diese Prüfverfahren im Rahmen des Ausschusses entwickelt bzw. weiterentwickelt.

Ausblick

Im Arbeitskreis Ak 5.4.1 „Erosionsschutz und Begrünungshilfen“ der FGSV wird bereits die Überarbeitung des Merkblatts vorbereitet. Zum einen sollen Erfahrungen aus der Nutzung des M AEBEL in der Praxis gesammelt werden und bei Bedarf einfließen, insbesondere auch bezüglich der Kriterientabelle in Anlage C. Hier sind die Unternehmen des GaLaBaus gefragt. Zum anderen gibt es eine stetige Weiterentwicklung von Erosionsschutzprodukten (z.B. biologisch abbaubare Geotextilien) sowie der Umweltanforderungen an Bauprodukte, denen Rechnung getragen werden soll. Zunächst ist jedoch die Erarbeitung sogenannter „Technischer Lieferbedingungen“ für Erosionsschutzprodukte in Anlehnung an die TL Geok E-StB 19 geplant.