Eine Sohlschwelle in der Unterems eine konkrete Idee zur Schlickreduzierung - Dipl. Ing. Wilfried Rodiek (WSD Nordwest)

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1 Eine Sohlschwelle in der Unterems eine konkrete Idee zur Schlickreduzierung - Dipl. Ing. Wilfried Rodiek (WSD Nordwest) Tagung des WWF Die Unterems: Möglichkeiten und Grenzen der Renaturierung am in Emden

2 Wirtschaftliche Lebensader Ems Häfen Eemshaven Delfzijl Eemshaven Delfzijl Emden Leer Emden Papenburg Leer Papenburg

3 Wirtschaftliche Lebensader Ems Werftenstandort Papenburg Eemshaven Emden Emssperrwerk Schiffsüberführungen auf der Ems Papenburg

4 Systemzustand der Tideems Ausbaugeschichte der Unterems 4

5 Zustand der Tideems Das Schlickproblem Hohes natürliches Sedimentaufkommen im Mündungstrichter der Ems Dollart liegt im Zentrum der Brackwasserzone Hohe Schlickbildungsrate Schwebstoffkonzentration im Mündungstrichter der Ems ist deutlich höher als in Weser und Elbe (Faktor 100!) 5

6 Systemzustand der Tideems - Tidedynamik Geringe Räumkraft des Ebbstroms Verkürzung der Flutdauer von See nach Binnen 600 Flutdauer Borkum Flutdauer Borkum Höhe über Pegelnull [cm] Flutast der Tidewelle in Richtung Unterems steiler und kürzer (hohe Flutstromdominanz ) Wenig Oberwasserabfluss 300 Flutdauer Herbrum Flutdauer Herbrum Borkum Fischerbalje Borkum Fischerbaje Herbrum Herbrum :01 22:01 21:01 20:01 19:01 18:01 17:01 16:01 15:01 14:01 13:01 12:01 11:01 10:01 09:01 08:01 07:01 06:01 05:01 04:01 03:01 02:01 01:01 00:01 Zeit 6

7 Systemzustand der Tideems Tideverhältnisse Maximaler Tidehub an der oberen Tidegrenze Quelle: BfG Quelle: BfG Vergleich Tidekennwerte

8 Systemzustand der Tideems Auswirkungen auf den Feststofftransport - Tidebedingte Prozesse tragen weit mehr Sedimente in die Unterems als das Oberwasser - Niedrige und mittlere Oberwasserzuflüsse: in die Unterems eingetragene Sedimente werden weiter stromaufwärts transportiert (tidal pumping) - Hohe Oberwasserzuflüsse: Sedimente werden stromabwärts gespült, verbleiben jedoch in der Tideems (werden nicht in die Nordsee gespült.) Abschätzung: die Unterems importiert im Mittel 3,5 Mio. t/a Analyseergebnisse der Bundesanstalt für Wasserbau Quelle: Vortrag Dr.-Ing. Harro Heyer (BAW) vom 8. Juli

9 Maßnahmen zur Verbesserung Modellsimulation Ist-Zustand Animation 1 Animation 2 (mit Sohlschwelle) 9

10 Folgen für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Hoher Aufwand der WSV bei der Unterhaltungsbaggerung und landseitigen Baggergutunterbingung 10

11 Folgen für die Region Nutzernachteile 11

12 Systemzustand der Tideems Fazit und Konsequenzen Belastung Stakeholder WRRL FFH-RL Naturschutz Nutzungen Stoffhaushalt / Wassergüte Ist-Situation ist sehr kritisch Handlungsbedarf aus ökonomischen und ökologischen Gründen 12

13 Ziele der WSV des Bundes Reduzierung des Unterhaltungsbaggeraufwands über gezielte Maßnahmen zur Minimierung der Verschlickung in der Unterems [ Anmerkung: Mit homöopathischen Ansätzen ist es nicht getan! ]

14 Lösungsansätze der WSV des Bundes Nachhaltige Verminderung des Materialeintrags von der Seeseite in die Unterems und Stärkung des Ebbstroms Dämpfung der Tidedynamik durch Bauwerk zur Querschnittseinschnürung Emssperrwerk Sohlschwelle Leer Weitere Idee: Stärkung des Ebbstroms in der oberen Tidestrecke der Unterems Tidespeicherbecken Papenburg

15 Maßnahmen zur Verbesserung Erwartungen der WSV Wirkung einer Sohlschwelle auf Tidedynamik und Feststoffstransport Deutlicher Anstieg des MTnw Deutliche Verminderung des dominanten flutstromorientierten Materialtransports in die Unterems Weniger Schlickakkumulation Dabei soll das Tideästuar in seiner ökologischen Wertigkeit möglichst verbessert werden. 15

16 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Konzept I

17 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Prinzipskizze Konzept I

18 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Prinzipskizze Konzept II

19 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle im Bereich des Emssperrwerkes Basis der jüngsten Untersuchungen der BAW in Hamburg (BAW-DH stromauf, Richtung Papenburg stromab, Richtung Emden Nebenöffnung 2 geschlossen (für Schleuse) Alle übrigen Öffnungen: Sohlschwelle NN - 1,5m (beweglicher Verschluss in der Hauptschifffahrtsöffnung) 19

20 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Tidehochwasser mnn Wasserstände stromauf vom Sperrwerk: Thw wird um ca. 0,15 m vermindert E5 Meter Herbrum Rhede Weener Leerort Sperrwerk Pogum Knock Papenburg Terborg Emden Emshoern Dukegat Borkum-Fb Eemshvn Borkum-Ss Ist-Zustand niedriger Oberwasserzufluss Ist-Zustand hoher Oberwasserzufluss Plan-Zustand niedriger Oberwasserzufluss Plan-Zustand hoher Oberwasserzufluss Sachstand Untersuchung Sohlschwelle Harro Heyer 08. Juli

21 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Tideniedrigwasser mnn Stromauf vom Sperrwerk: Anstieg Tnw um ca. 1,00 m Abnahme Tidehub um mehr als 1,00 m E5 Herbrum Rhede Weener Leerort Sperrwerk Pogum Knock Papenburg Terborg Emden Emshoern Dukegat Borkum-Fb Eemshvn Borkum-Ss Meter Stromab vom Sperrwerk: Tnw am Sperrwerk ca. 0,25 m niedriger keine Änderung des Tnw ab Dukegat seewärts Ist-Zustand niedriger Oberwasserzufluss Ist-Zustand hoher Oberwasserzufluss Plan-Zustand niedriger Oberwasserzufluss Plan-Zustand hoher Oberwasserzufluss Sachstand Untersuchung Sohlschwelle Harro Heyer 08. Juli

22 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Netto-Schwebstofftransport Die Sohlschwelle kehrt das Systemverhalten um: Resultierender Sedimenttransport über weite Strecken stromab (im Ist Zustand stromauf) stromab E+3 kg stromauf E5 Meter Herbrum Rhede Weener Leerort Sperrwerk Pogum Knock Papenburg Terborg Emden Emshoern Dukegat Borkum-Fb Eemshvn Borkum-Ss Ist-Zustand niedriger Oberwasserzufluss Ist-Zustand hoher Oberwasserzufluss Plan-Zustand niedriger Oberwasserzufluss Plan-Zustand hoher Oberwasserzufluss Sachstand Untersuchung Sohlschwelle Harro Heyer 08. Juli

23 Maßnahmen zur Verbesserung Modellsimulation Sohlschwelle Animation 1 Animation 2 (mit Sohlschwelle) 23

24 Maßnahmen zur Verbesserung Wirkung der Sohlschwelle (allgemein) Hydromorphologische Anpassungsphase in der Unterems: Akkumuliertes Sediment in der Unterems und Nebengewässern kann zunächst zum Teil remobilisiert werden. Anfänglich erhöhte Ablagerungen (geringere Transportkapazität) Baggermengen nehmen in der ersten Anpassungsphase nicht ab Zum Ende der Anpassungsphase: Abnahme der Sedimentmengen in der UE (oberhalb des Sperrwerks) durch kontinuierlichen Netto-Transporte stromab und den Entnahmeeffekt infolge Baggerungen Mittel- und langfristig: Vermindertes Sedimentdargebot reduziert kontinuierlich Baggermengen Unterhalb des Sperrwerks: Zunahme der Baggermengen, weil Flutstromtransport in der Außenems dominant bleibt 24

25 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Wirkungsanalyse Zwischenfazit Sohlschwelle mit Schleuse: technisch machbar Hydromorphologische Wirksamkeit: nachgewiesen Erhebliche Verminderung des Schlicktransports in die Unterems Mittel- und langfristig erheblich geringere Baggermengen 25

26 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Wirkungsanalyse Schiffsverkehr Verlängerung der Reisezeit wegen zusätzlicher Schleusung in Gandersum Schleuse im Emssperrwerk: limitiert nicht den Verkehrsablauf auf der Ems und im DEK Ausreichende Wassertiefen im Vorhafen der Schleuse Herbrum Fazit: Leichtigkeit des Schiffsverkehrs tendenziell beeinträchtigt, aber mit flankierenden baulichen und betrieblichen Maßnahmen hinnehmbar 26

27 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Wirkungsanalyse Siel- und Schöpfwerksbetrieb Geringere natürliche Binnenentwässerung ( Sielzug ) Erhöhter Pumpbetrieb (mehr Energiekosten: ca %) Geringere Verlandung der Außentiefs 27

28 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Wirkungsanalyse Ökologie Qualität der Beurteilung: qualitativ-verbal; grobe Einschätzung Beurteilungs-Methodik Zielsysteme für Ästuare (europäische Naturschutz- und Gewässerschutzrichtlinie: FFH-RL und : WRRL) Definition günstig : = Annäherung an Zielsetzungen ungünstig : = Entfernung von Zielen Quelle: BfG Quelle: BfG 28

29 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Wirkungsanalyse Ökologie Langfristige Wirkungen: + Austrag hoher Feinkornmengen, Reduzierung der Schwebstoffe + Verbesserung der O2-Situation + Verbesserung des Lebensraums für Plankton und Fauna + Zunahme an fahrrinnennahen Flachwasserhabitaten 29

30 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Wirkungsanalyse Ökologie Kurzfristige Wirkungen auf den ökologischen Zustand aufgrund des grundlegend veränderten Systemprozesses nicht sicher einschätzbar Offene Fragen sind:? Wirkung der vermehrten Sedimentation? Größenordnung der Remobilisierung von Sedimenten in den Seitenbereichen? Verhalten der Feinstkornfraktion ( Fluid-mud ) +/- geringere Trübung (+) erhöhte pflanzliche Produktion Zunahme organischen Materials erhöhte Sauerstoffzehrung (- ) sinkt als Sediment ab ( - ) 30

31 Maßnahmen zur Verbesserung Sohlschwelle Wirkungsanalyse Ökologie Ungünstige Auswirkungen - Durchgängigkeit für Sedimente beeintr. - MTnw-Situation mit stauähnlicher Wirkung - Verringerung von Flachwasser- und Wattflächen in Teilbereichen mit Lebensraumverlusten zugunsten von Tiefwasserbereichen Deshalb: Strukturelle Begleitmaßnahmen (Anbindung von Seitenräumen, Revitalisierung von Seitenarmen) Bewegliche Verschlüsse in ausgewählten Öffnungen (HSÖ, BSÖ) zur Gewährleistung der Durchgängigkeit in gewissem Umfang 31

32 Maßnahmen zur Verbesserung Tidespeicherbecken Leer Erwünschte Effekte: Beeinflussung der Tidedynamik Tidespeicherbecken (noch kein verbindlicher Standort) Stärkung des räumwirksamen Ebbstroms durch zusätzliches ebbstromwirksames Tidevolumen

33 Maßnahmen zur Verbesserung Hydraulische Wirkung Tidespeicherbecken Lokale (leichte) Absenkung des Thw Lokale (deutliche) Anhebung des Tnw Erhöhung der Flutdauer geringe Reduzierung der Flutstromgeschwindigkeit geringe Erhöhung der Ebbestromgeschwindigkeit tendenzielle Reduzierung der Schwebstoffgehalte unterstützende Maßnahme

34 Maßnahmen zur Verbesserung Gesamtschau Entscheidung über die Fortsetzung der Planung der Sohlschwelle ( Machbarkeitsstudie mit Nutzen-Kosten-Untersuchung): 2011 Fortsetzung des planungsbegleitenden Dialogs mit den Landräten und Bürgermeistern sowie mit verantwortlichen Vertretern der Umweltverbände Bund, Land und Umweltverbände (BUND, WWF, NABU) verfolgen aus differenzierten Motiven verschiedene Lösungsansätze zur Verbesserung der Schlicksituation in der Unterems. Sie bedürfen der intensiven Kommunikation der daran Beteiligten in Form eines offenen Informations- und Meinungsaustausches. Sie sollten weiter durchgeplant werden und nach Vorliegen hinreichend konkreter Ergebnisse priorisiert und gemeinsam getragen werden. 34

35 Haben Sie Fragen? Wilfried Rodiek WSD Nordwest Schloßplatz Aurich 35