Projekt - Banter See in Wilhelmshaven

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1 Ingenieurbüro Dr.-Ing. Manzenrieder und Partner Küsteningenieurwesen Naturmessung Beweissicherung Hafenplanung Genehmigungsverfahren Umweltmanagement Hydrologie Wasserbau Projekt - Banter See in Wilhelmshaven 7. Projekttermin 27. Juni 2011 Einwohnerversammlung Wilhelmshaven 3. Projekttermin Projekttermin Projekttermin Projekttermin Projekttermin Projekttermin

2 Banter See Ergebnisvorstellung Historische Entwicklung Rechtlicher Rahmen Kernproblem Algenblüte (Massenwachstum von CB*) Auswertung und lösungsorientierte Berichtsbewertung Ergebnisse der Freistrahlanlage Erschließung und Auswertung zusätzlicher Unterlagen Handlungsoptionen Banter See (Sanierung, Restaurierung) Entwicklung eines Messprogramms (Dauermessungen) Handlungsempfehlungen * Cyanobakterien 1/33

3 Banter See Historische Entwicklung Zustand etwa bis 1905 (amtliche Seekarte) Seekarte /33

4 Banter See Historische Entwicklung Süderweiterung Wilhelmshaven (Hafenbau) Seekarte /33

5 Banter See - Historische Entwicklung 1945 und (Quelle: WSA Whv) 4/33

6 Banter See Rechtlicher Rahmen EG-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL 2005) Mit einem Salzgehalt von ca. 10 stellt der Banter See als ungeschichteter Brackwassersee ein in Niedersachsen seltenes Biotop mit charakteristisch verringerter Artenzahl dar. Der Banter See weist mesotrophe Verhältnisse auf, die durch toxische Cyanobakterienblüten gekennzeichnet sind (s. G. Petri, 1992). Die Zielerreichung des guten ökologischen Potenzials ist derzeit unklar. 5/33

7 Banter See Kernproblem Massenwachstum Cyanobakterien Ursache Primäre Wirkung Sekundäre Wirkung Hoher Nährstoffgehalt Hauptursache Phosphat (PO 4 -P) Massenwachstum Cyanobakterien Toxine (Gifte) Gesundheitsgefährdung absterbende Biomasse Sauerstoffmangel Akineten (Überdauerungszellen) Badeverbot Geruchsbildung, Fischsterben Quelle für nächste Algenblüte 6/33

8 Banter See - Untersuchungsberichte Auswertung und lösungsorientierte Berichtsbewertung Anzahl: Berichtserstellung: Seiten: 1597 Text: 807 Anhang: 790 Planung 1976 (Öffnung Grodendamm) 26% Jade Hochschule, FH OOW 4% Institut Dr. Nowak (Angebot) 1% NLWKN 1% ICBM, Terramare, Uni. Ol, Prof. Dr. Liebezeit, Jugend Forscht 49% Senckenberg Institut 8% Sonstige 11% Autorengruppen: 7/33

9 Banter See Strategie der Aus-/Bewertung der Untersuchungsberichte Fachliche Sortierung Erschließung zusätzlicher Unterlagen/Kenntnisse Durchsicht Übersichtstabellen Kurzfassungen Systematisierung der Ergebnisse Korrelation der Analysenergebnisse Ursachen- /Quellenermittlung Einsatz Freistrahlanlage im Banter See - Bewertung Aufzeigen von Defiziten Vorschläge für ergänzende Bestandsaufnahmen Handlungsoptionen Funktionale Prüfung Handlungsempfehlungen mit Zeitbezug 8/33

10 Banter See - aktuelle Daten Luftbild 2009 Grodendamm Großer Hafen [m] Volumen: 10,8 Millionen m 3 Fläche: 1,08 km² größte/mittlere Wassertiefe: ca. 22/10 m mittlerer Salzgehalt: rd / 00 (1977), rd. 6 0 / 00 (2011) Volumen der Weichschicht: 1,6 Millionen m³ (Stand: ) Quelle: NLPV 9/33

11 Banter See - Querschnitt Einflussfaktoren und Quellen für die CB-Blüte Watt Seedeich Banter See ca. NN +7,4 m HHThw NN +5,9 m Ems-Jade- Kanal MThw NN +1,8 m MTnw NN -2,0 m ca. NN +3,2 m Künstlicher Auftrag Schluff NN +0,9 bis 1,2 m Sand Einflussfaktoren: Nährstoffe (P, N) Temperatur Sauerstoff Licht Trübung Salinität ph Hydrologie Meteorologie Phosphor (P) -Import: Diffuse und punktuelle Einleiter - Kleingärten - Gewerbe - Gräben (Rynschlot) - Schafsbeweidung - Fütterung - Regenwasser Rücklösung aus Sediment Remineralisierung Altlasten Grundwasser 10/33

12 Banter See Kernproblem ansteigender Phosphatgehalt im geschlossenen System PO 4 -P-Import Nährstoffeintrag (C, P, N) Remineralisierung C, P, N bioverfügbar O 2 Verbrauch Absterbende Biomasse WASSER Zooplankton Photosynthese O 2 -Bildung Phytoplankton Kein EXPORT Rücklösung Remineralisierung Akineten SEDIMENT 11/33

13 Bewertung der Berichte und Informationen Zusammenfassung der Hauptergebnisse Toxische Algenblüten durch Cyanobakterien seit 1990 Haupteinflussfaktor: hoher Phosphat (PO 4 -P) - Gehalt im Wasser hoher rücklösbarer Phosphat-Gehalt im Sediment (~3mal höher) Variable Phosphat-Konzentrationen im Wasser (im Jahresgang) durch Auf- und Abbau von Biomasse Kritische Werte für Phosphat im Wasser: Massenentwicklungen von Algen: µg PO 4 -P/l Max. Keimung von Nodularia spumigena Akineten (Überlebenszellen): 27,9 µg PO 4 -P/l 1991 /1992 Abnahme der Phosphatgehalte (Ringkanalistaion) seit 2004 Zunahme der Phosphat-Gehalte im Wasser seit 2008 Einsatz Freistrahlanlage Keine signifikante Wirkung der Freistrahlanlage erkennbar (weiterhin ausgeprägte Algenblüte) Grodendamm - Verminderung der Durchlässigkeit über die Jahre 12/33

14 Ergebnisse Freistrahlanlage im Banter See Station A Ziel: Sauerstoffeintrag Tiefenwasserbelüftung Aufhebung T C-/O 2 -Schichtung Station B Betrieb Anlagen (2 KW): 2008: Station A 2009/2010/2011: Station A+B Quelle: IMP : Sauerstoffgehalt: kein Unterschied zw. Station A (aktiv) und B (inaktiv) : - Zunahme des Phosphat-Gehaltes - keine durchgängige Aufhebung der Sauerstoff-Schichtung - bereichsweise Aufhebung der Temperatur-Schichtung - Erhöhung der Wassertemperatur im Tiefenwasser > 15 C aktiviert Akineten und CB-Wachstum (Risikopotential) - Zunahme der Trübung - Reduzierung von Aalbestand und Seegrasgrenze (ext. Hinweis) weiterhin jährliche CB-Blüten mit längerem Vorkommen 2011 höchste Zellzahlen seit Beginn der Messung (Zitat: Vortrag ) Für spürbare Wirksamkeit mehr Anlagen und/oder höhere Leistung Minimal invasive Wirkung (Zitat: Vortrag ) 13/33

15 Handlungsoptionen Banter See Gesamtschau Reduzierung von Einleitungen Verdünnung (Öffnung des Banter Sees) Banter See (10,8 Mio m 3 ) WASSER Tiefenwasserbelüftung (Freistrahlanlage) - kein Effekt - Wasserumwälzung (Pumpen) - ungeeignet - bis zu 50% gebundener P rücklösbar (ca. 3-fache Menge wie im Wasser) SEDIMENT Sedimententnahme (Entsorgungsproblem) - ungeeignet - Chemische Phosphatbindung (Bentophos) Chemische Phosphatbindung (Ca, Al, Fe-Verbindungen) - ungeeignet - Sedimentüberdeckung (Materialquelle) - ungeeignet - 14/33

16 Handlungsoptionen Banter See 0-4 Maßnahme + - Nullvariante kostengünstig Kernproblem mit progressiver Tendenz Reduzierung Einleiter kurzfristige Maßnahme Kosten/Nutzen-Analyse (Phosphatfrachten ermitteln) Bentophos Einseitige Öffnung (Grodendamm) Zweiseitige Öffnung (Grodendamm + Jadebusen) kurzfristige Maßnahme Referenzen langsamer Wasseraustausch (ggf. mit Wehr) schneller Wasseraustausch (ggf. mit Wehr) Nutzung Tideenergie Investitionskosten Folgekosten (Nachbehandlung) mittelfristige Maßnahme Investitionskosten Betriebskosten langfristige Maßnahme hohe Investitionskosten Betriebskosten Tideabhängigkeit 15/33

17 Handlungsoption Banter See 1 von 4 Reduzierung von Einleitungen [m] Quelle Luftbild: NLPV Bewertung weiterhin empfehlenswert (mit Kosten/Nutzen-Abwägung) diffuse/punktuelle Einleiter (u.a. Gewerbe, Fütterung, Schafsbeweidung, Altlasten) bisher nur Phosphat-Konzentrationen und keine Phosphat-Mengen bestimmt Grundwasser als Nährstoffquelle bisher nicht berücksichtigt 16/33

18 Handlungsoption Banter See - 2 von 4 Chemische Phosphatbindung (Bentophos ) Chemische P-Elimination durch Bindung an La 3+ -Ionen mit Bentophos [m] Quelle Luftbild: NLPV Bewertung stabile chemische Lanthan-Phosphat-Bindung Sauerstoff und ph-unabhängig Dosierung basiert auf jahreszeitlich maximalen PO 4 -P Gehalten temporäre Lösung Nachdosierung wahrscheinlich erforderlich regionale Referenzen nur in Süßwasserseen (Banter See Brackwasser, Volumen deutlich größer) Eliminierung der Akineten ( Samen ) nicht gewährleistet Voruntersuchungen erforderlich (Unbedenklichkeit, Menge, etc.) 17/33

19 Handlungsoption Banter See - 2 von 4 Chemische Phosphatbindung (Bentophos ) Watt Seedeich Banter See Grodendamm HHThw MThw Bentophos MTnw PO La 3+ PO 4 3- PO 4 3- PO 4 3- PO 4 3- PO 4 3- LaPO 4 LaPO 4 LaPO 4 PO 4 3- vorhandenes Weichsediment Lantan-Phosphat / Bentophos Überhöhte schematische Darstellung! 18/33

20 Handlungsoptionen Banter See - 2 von 4 Einsatz von Bentophos - Referenzbeispiel Eichbaumsee Quelle: Nowak Brief an IMP vom /33

21 Handlungsoption Banter See - 3 von 4 Einseitige Öffnung Einseitige Öffnung des Banter Sees Grodendamm [m] Quelle Luftbild: NLPV Bewertung Reduzierung des Phosphatgehaltes durch Wasseraustausch (Verdünnung) sukzessiver Austrag von Phosphaten und Akineten ( Samen ) bessere Sauerstoffversorgung Erhöhung des Salzgehaltes Schutz gegen Öleinträge Bedarfsprüfung für beweglichen Verschluss (Tor, Wehr) Brückenbauwerk 20/33

22 mittlere Tiefe ca. 10 m Handlungsoption Banter See 3 von 4 Einseitige Öffnung 0,1 km 2,6 km 4,9 km HHThw Großer Hafen Schleuse HHThw MThw MThw MTnw Watt Seedeich Banter See Grodendamm Pressluftsperre MTnw Überhöhte schematische Darstellung! 21/33

23 mittlere Tiefe ca. 10 m Handlungsoption 3 von 4 Einseitige Öffnung mit beweglicher Wehrkonstruktion 0,1 km 2,6 km 4,9 km Watt Seedeich Banter See Grodendamm HHThw Großer Hafen Schleuse HHThw MThw MThw MTnw MTnw Überhöhte schematische Darstellung! 22/33

24 Handlungsoption Banter See 4 von 4 Zweiseitige Öffnung mit beweglicher Wehrkonstruktion Zweiseitige Öffnung des Banter Sees (Wasseraustausch) Großer Hafen Jade [m] Quelle Luftbild: NLPV Bewertung Zufuhr salzhaltigen Wassers aus dem Jadebusen gute Durchströmung, bessere Sauerstoffversorgung höhere Salinität (Umstellung der ökologischen Verhältnisse) schneller Phosphataustrag aus dem Wasser über den Großen Hafen in die Jade sukzessiver Austrag Phosphat aus dem Sediment kontrollierter Übergang (bewegliches Wehr) zum Großen Hafen (Vermeidung des Eintrags wassergefährdender Stoffe und Nährstoffe) 23/33

25 mittlere Tiefe ca. 10 m Handlungsoption 4 von 4 Zweiseitige Öffnung mit beweglicher Wehrkonstruktion 0,1 km 2,6 km 4,9 km Watt Seedeich Banter See Grodendamm HHThw Großer Hafen Schleuse HHThw MThw MThw MTnw MTnw 24/33

26 Handlungsoption 4 von 4 Nutzbare Tideenergie Tidehochwasserstand [cmpn] Unterschreitungstiden Pegel Wilhelmshaven, A.V. IM + P Zeitreihe: 1989/98 HHThw = 590 cm [cmnn] Erneuerbare Energie (nutzbar) MThw = NN ,79 mcm aus: Gewässerkundl. Jahrbuch 1998 (2000) Anzahl der Unterschreitungstiden/Jahr 25/33

27 Gegenüberstellung der Handlungsoptionenoptionen Bentophos und Öffnung Banter See Ziel Handlungsoption 2 von 4 (Bentophos ) Reduzierung Phosphat-Gehalt durch chemische Bindung Umsetzung Kurzfristig Mittelfristig Voruntersuchung Phosphat-Menge, - Dosierungsmenge Bentophos - kurzfristige Maßnahme - stabile chem. Bindung des Phosphats - keine Veränderung des Salzgehaltes - toxisch wahrscheinlich unbedenklich - evtl. Nachbehandlungsbedarf - Akineten bleiben im System - Einfluss Grundwasser unbekannt - Wirkung der Senken - Regionalerfahrung nur im Süßwasser - Potentielle Störung durch Grundwasser bei Sturmflutwasserständen Handlungsoption 3 von 4 (Öffnung Banter See) Reduzierung Phosphat-Gehalt durch Wasseraustausch Phosphat-Konzentrationen im Jahresgang im Banter See / Hafenbecken / Jade - bessere Wasserdynamik - Erhöhung des Salzgehaltes - Austrag der oberen Wasserschicht - Austrag der Akineten - Nutzung erneuerbarer Energie (Tide) - höherer Salzgehalt (Ökologische Umgestaltung) - Potentielle Belastung durch Unfälle - Problemstellungen bei erhöhten Phosphat- Gehalt in den Hafengewässern und /oder in der Jade 26/33

28 Ergänzende Bestandsaufnahme Seevermessung (Fächerecholot-Peilung) vom [m] NN [m] >MThw MThw >-24 5 NN [m] 0 Hafenwasserstand +1,10 m /33

29 Banter See Gestern, Heute, Morgen Watt Hafenbecken Brackwassersee Planungen Öffnung Grodendamm Beginn Freistrahlanlage Beginn Freistrahlanlage Langfristig Kurzfristig Handlungsoptionen 1990 erste Algenblüte Mittelfristig /33

30 Kurzfristiger Handlungsansatz (2 von 4) - Bentophos - Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Fachliche Absicherung Formale Absicherung Wirtschaftliche Absicherung Erstinvestition Unterhaltungskosten Wiederholungsintervall Reaktionsmöglichkeiten Erfolgsvoraussetzung Umweltverträglichkeit Belastungspotential Wirksamkeit Nachhaltigkeit Unsicherheiten (Störpotential) Nutzungssicherung Rechtlicher Rahmen Genehmigung Mittelfreigabe Objektive Erfolgsbewertung Akzeptanz Projektkontrolle und Dokumentation 29/33

31 Mittelfristiger Handlungsansatz (3 von 4) - Öffnung Grodendamm - Stufe 3 Formale Absicherung Stufe 2 Wirtschaftliche Absicherung Stufe 1 Fachliche Absicherung Stufe 0 Langfristige Entwicklungsperspektive Gewerbe/Industrie Naherholung Freizeitgewässer Wasserrahmenrichtlinie Genehmigungsverfahren Nutzungsvorgaben Nutzungshirarchie Betroffenheiten 30/33

32 Langfristiger Handlungsansatz (4 von 4) - Zusätzliche Öffnung zum Jadebusen (Tideabhängig) - Stufe 3 Formale Absicherung Stufe 2 Wirtschaftliche Absicherung Stufe 1 Fachliche Absicherung Stufe 0 Langfristige Entwicklungsperspektive Schwerkraftlösung Deichsicherheit Leistungsfähigkeit Sedimenthaushalt Salzgehalt Verfügbarkeit 31/33

33 Banter See im Wahlkampf 32/33

34 Banter See im Wahlkampf Banter See 33/33

35 Projekt - Banter See in Wilhelmshaven Vielen Dank für Ihr Vertrauen und die Aufmerksamkeit!