Wie das Emssperrwerk die größten Schiffe der Meyer Werft zur Nordsee bringt
223 Mio. €, 1760 t Stahl und ein Fluss voller Herausforderungen: Die Geschichte und Technik des Emssperrwerks.
Das Emssperrwerk verbindet Küstenschutz, Schiffbau und Umweltmanagement. So entstand das Großbauwerk an der Ems.
Foto: picture alliance / imageBROKER | Werner Wulf
Das Emssperrwerk bei Gandersum zählt zu den größten Wasserbauwerken Deutschlands. Es schützt die Region vor Sturmfluten, ermöglicht die Überführung großer Kreuzfahrtschiffe der Meyer Werft und übernimmt inzwischen eine weitere Aufgabe: Es soll helfen, die ökologische Situation der Ems zu verbessern. Seine Entstehung war von politischen Debatten, Gerichtsverfahren und anspruchsvollen Bauarbeiten geprägt. Mehr als 20 Jahre nach der Inbetriebnahme entwickelt sich das Bauwerk zunehmend zu einem aktiven Steuerungsinstrument für den Fluss.
Inhaltsverzeichnis
- Ohne das Sperrwerk wären viele Kreuzfahrtschiffe zu groß für die Ems
- Als die Ems für die Schiffe zu klein wurde
- Ein Großprojekt vor Gericht
- Schwieriger Baugrund im Tidegebiet
- 50.000 Kubikmeter Beton für die Ems
- Das Herzstück wiegt 1760 t
- Schutz vor Sturmfluten
- Aufstau für Kreuzfahrtschiffe
- Die Ems kämpft mit einem Schlickproblem
- Vom Sperrwerk zur Schlickbremse
- Ein Bauwerk mit drei Aufgaben
Ohne das Sperrwerk wären viele Kreuzfahrtschiffe zu groß für die Ems
Ohne das Emssperrwerk bei Gandersum würden zahlreiche Kreuzfahrtschiffe der Meyer Werft Papenburg die Nordsee kaum erreichen. Der Grund ist einfach: Die Unterems ist für die riesigen Neubauten eigentlich zu flach. Dennoch passieren regelmäßig Schiffe mit mehreren hundert Metern Länge den Fluss auf ihrem Weg zur offenen See.
Möglich macht das ein Bauwerk, das Küstenschutz, Schifffahrt und inzwischen sogar Umweltmanagement miteinander verbindet. Mehr als zwei Jahrzehnte nach seiner Inbetriebnahme zählt das Emssperrwerk zu den ungewöhnlichsten Wasserbauprojekten Deutschlands.
Die Anlage befindet sich rund 32 km oberhalb der Emsmündung zwischen Gandersum und Nendorp. Mit einer Länge von 476 m überspannt sie die Unterems und schließt gemeinsam mit den Anschlussdeichen eine frühere Lücke im Deichsystem. Damit schützt sie weite Teile der Emsmarschen und das angeschlossene Leda-Jümme-Gebiet vor Sturmfluten. Doch die Geschichte des Sperrwerks beginnt nicht mit dem Küstenschutz, sondern mit dem Schiffbau.
Als die Ems für die Schiffe zu klein wurde
Mitte der 1990er-Jahre standen Politik und Wasserbau vor einem Problem. Die Meyer Werft baute immer größere Kreuzfahrtschiffe. Die Unterems konnte mit dieser Entwicklung kaum Schritt halten.
Der Tidefluss war nie dafür ausgelegt worden, schwimmende Hotels mit mehr als 300 m Länge und Tiefgängen von über 8 m aufzunehmen. Das Land Niedersachsen musste deshalb entscheiden, ob die Ems weiter vertieft oder ein alternatives Konzept entwickelt werden sollte. Die Wahl fiel auf ein Sperrwerk.
Statt den Fluss immer weiter auszubaggern, sollte künftig bei Bedarf der Wasserstand angehoben werden. Gleichzeitig ließ sich damit der Sturmflutschutz entlang der Unterems verbessern.
1997 begannen die konkreten Planungen. Die damals veranschlagten Kosten lagen bei rund 353 Mio. DM. Nach mehreren Jahren Bauzeit wurde die Anlage 2002 fertiggestellt. Die Gesamtkosten beliefen sich schließlich auf rund 223,6 Mio. €.
Ein Großprojekt vor Gericht
Der Bau verlief keineswegs reibungslos. Schon kurz nach dem ersten Rammschlag im September 1998 stoppten Gerichte die Arbeiten. Naturschutzverbände hatten Klage gegen das Vorhaben eingereicht.
Im Mittelpunkt stand die Frage, ob sich die Küstenschutzfunktion rechtlich von der Nutzung für Schiffsüberführungen trennen lässt. Die Richter sahen beide Aufgaben zunächst als technisch untrennbar miteinander verbunden an und verhängten einen Baustopp.
Erst im Herbst 1999 durften die Arbeiten wieder aufgenommen werden. Die juristischen Auseinandersetzungen zogen sich noch Jahre hin. Erst 2006 kam es zu einem Vergleich zwischen dem Land Niedersachsen und dem BUND. Daraus entstand der sogenannte Emsfonds, mit dem bis heute ökologische Projekte entlang der Ems finanziert werden.
Schwieriger Baugrund im Tidegebiet
Für die Ingenieurinnen und Ingenieure begann die eigentliche Herausforderung jedoch unter der Wasseroberfläche.Das Emsästuar besteht aus weichen Schlick-, Ton- und Sandschichten. Solche Böden reagieren empfindlich auf Belastungen und können sich über lange Zeiträume setzen. Für ein mehrere hundert Meter langes Wasserbauwerk sind das schwierige Voraussetzungen.
Die Planenden entschieden sich deshalb für eine aufwendige Tiefgründung. Stahl- und Schleuderbetonpfähle leiten die Lasten des Sperrwerks in tragfähige Bodenschichten mehr als 40 m unter dem Flussbett ab.
Unter den Strompfeilern entstand ein regelrechter Pfahlwald. Allein einer der Hauptpfeiler ruht auf 151 Pfählen. Erst diese Konstruktion gewährleistet die langfristige Standsicherheit des Bauwerks.
Wie präzise die geotechnischen Berechnungen waren, zeigte sich erst nach der Fertigstellung. Die Pfeiler setzten sich in den ersten Betriebsjahren um rund zwei Zentimeter – nahezu exakt der Wert, den die Ingenieurinnen und Ingenieure zuvor prognostiziert hatten.
50.000 Kubikmeter Beton für die Ems
Auch die Bauausführung war anspruchsvoll. Für das Sperrwerk wurden rund 50.000 m³ Beton verarbeitet. Damit die Versorgung der Baustelle jederzeit gesichert war, entstand vor Ort eine eigene Betonmischanlage.
Die Fundamente und Pfeiler wurden innerhalb großer Spundwandkästen hergestellt. Diese Bereiche konnten trockengelegt werden, sodass die Arbeiten unter kontrollierten Bedingungen abliefen.
Die Bauwerkswände erreichen teilweise deutlich mehr als einen Meter Stärke. Sie müssen dauerhaft hohen Wasserdruck, Wellenschlag, Strömungskräfte und wechselnde Belastungen aufnehmen.
Bemerkenswert ist außerdem die Konstruktion des Massivbaus. Auf klassische Dehnungsfugen wurde weitgehend verzichtet. Stattdessen sorgt eine starke Bewehrung dafür, dass mögliche Risse kontrolliert bleiben und die Dauerhaftigkeit des Bauwerks gewährleistet wird.
Das Herzstück wiegt 1760 t
Das technische Zentrum des Sperrwerks ist die Hauptschifffahrtsöffnung. Sie besitzt eine lichte Breite von 60 m und wird von einem 1760 t schweren Drehsegmenttor verschlossen. Seine Konstruktion orientiert sich am Themse-Sperrwerk in London.
Im geöffneten Zustand verschwindet das gewaltige Stahltor vollständig in einer Betonmulde auf dem Grund der Ems. Kreuzfahrtschiffe fahren dann praktisch über das Tor hinweg. Erst wenn Sturmfluten drohen oder ein Aufstau erforderlich wird, hebt die Hydraulik die Konstruktion aus ihrer Mulde.
Damit die Antriebe nicht das gesamte Eigengewicht bewegen müssen, besitzt das Tor integrierte Auftriebskörper. Sie reduzieren die erforderlichen Kräfte erheblich und erleichtern den Betrieb.
Neben der Hauptschifffahrtsöffnung verfügt das Bauwerk über eine weitere Öffnung für die Binnenschifffahrt sowie fünf zusätzliche Nebenöffnungen mit Hubtoren. Zusammen sorgen sie dafür, dass der Flussquerschnitt im Normalbetrieb nahezu ungehindert durchströmt werden kann.
Schutz vor Sturmfluten
Die wichtigste Aufgabe des Sperrwerks bleibt der Küstenschutz. Drohen schwere Sturmfluten aus der Nordsee, werden die Tore geschlossen. Dadurch schützt die Anlage die Emsmarschen und das Leda-Jümme-Gebiet vor extremen Wasserständen.
Seit der Inbetriebnahme musste das Sperrwerk bereits mehrfach eingesetzt werden. Besonders aufschlussreich war die Allerheiligenflut 2006.
Damals zeigte sich, dass die Wasserstände im Bereich Emden stärker anstiegen als ursprünglich berechnet. Ursache war eine Reflexion der Sturmflutwelle am geschlossenen Sperrwerk. Die Beobachtungen führten später zu einer Verfeinerung der hydrodynamischen Modelle.
Aufstau für Kreuzfahrtschiffe
Bekannt wurde das Emssperrwerk jedoch vor allem durch die Überführungen der Meyer-Schiffe. Damit große Kreuzfahrtschiffe Papenburg verlassen können, wird das Sperrwerk geschlossen und die auflaufende Flut zurückgehalten. Dadurch steigt der Wasserstand stromaufwärts an.
Im Winter darf die Ems dabei auf bis zu NHN +2,70 m aufgestaut werden. Im Sommer gelten niedrigere Grenzwerte, um Brutgebiete und empfindliche Lebensräume im Deichvorland zu schützen.
Die Überführungen sind aufwendig geplant und unterliegen strengen Umweltauflagen. Für die Nutzung des Sperrwerks entrichtet die Meyer Werft entsprechende Gebühren an das Land Niedersachsen.
Die Ems kämpft mit einem Schlickproblem
Heute steht das Bauwerk vor einer weiteren Herausforderung. Die Unterems gehört zu den am stärksten veränderten Tideflüssen Deutschlands. Durch frühere Flussvertiefungen haben sich die Strömungsverhältnisse deutlich verändert.
Bei jeder Flut gelangen große Mengen Sediment aus der Nordsee flussaufwärts. Die Ebbe ist vielerorts zu schwach geworden, um diese Schlickmengen wieder zurückzutransportieren. Die Folgen sind hohe Schwebstoffkonzentrationen, Sauerstoffmangel und ökologische Probleme.
Vom Sperrwerk zur Schlickbremse
Im Rahmen des Masterplans Ems 2050 soll das Sperrwerk deshalb künftig noch stärker als wasserbauliches Steuerungsinstrument genutzt werden.
Bei der sogenannten flexiblen Tidesteuerung werden die Tore während ausgewählter Tidephasen geschlossen. Die Strömung kommt vorübergehend zur Ruhe, Schwebstoffe können absinken und die Energie der folgenden Flut wird reduziert. Ziel ist es, den Eintrag von Sedimenten in die Ems zu verringern und die Gewässerqualität langfristig zu verbessern.
Ein Bauwerk mit drei Aufgaben
Als das Emssperrwerk Anfang der 2000er-Jahre entstand, sollte es vor allem zwei Probleme lösen: Sturmfluten abwehren und die Überführung großer Schiffe ermöglichen. Heute hat sich sein Aufgabenprofil deutlich erweitert.
Die Anlage schützt weiterhin das Hinterland vor hohen Wasserständen. Sie sorgt dafür, dass die größten Produkte der Meyer Werft die Nordsee erreichen. Gleichzeitig soll sie helfen, die ökologische Situation der Ems zu verbessern.
Kaum ein anderes Wasserbauwerk in Deutschland vereint Spezialtiefbau, Stahlwasserbau, Küstenschutz, Schifffahrt und Gewässerökologie in vergleichbarer Weise. Gerade deshalb bleibt das Emssperrwerk auch mehr als zwei Jahrzehnte nach seiner Fertigstellung ein spannendes Beispiel dafür, wie sich die Aufgaben großer Infrastrukturprojekte im Laufe der Zeit verändern können.
Emssperrwerk Gandersum: Technische Kennzahlen
- Standort: Unterems bei Gandersum, Stromkilometer 32,2
- Funktion: Sturmflutschutz, Schiffsüberführungen, flexible Tidesteuerung
- Baulänge: 476 m
- Anzahl der Durchflussöffnungen: 7
- Hauptschifffahrtsöffnung: 60 m lichte Weite
- Drehsegmenttor: ca. 1760 t schwer
- Binnenschifffahrtsöffnung: 50 m lichte Weite
- Tiefgründung: Pfähle bis rund 40 m Tiefe
- Betonmenge: ca. 50.000 m³
- Baukosten: ca. 223,6 Mio. €
- Fertigstellung: 2002
- Maximaler Aufstau: bis NHN +2,70 m im Winterbetrieb
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