Der Masterplan Ems 2050

Das Ems Ästuar im Nordwesten Deutschlands, an der Grenze zu den Niederlanden, wurde in der Vergangenheit mehrfach vertieft um die Wirtschaftlichkeit der angrenzenden Häfen, Emden und Leer, sowie der Meyer-Werft in Papenburg zu gewährleisten. Infolge der in der Vergangenheit durchgeführten Vertiefungen und Begradigungen des Flusses hat sich das Strömungsmuster stark verändert: auf eine kürzere Flutströmung folgt eine schwächere, aber längere Ebbströmung (Herrling & Niemeyer, 2008). Dies führte zu einer massiven Ansammlung von feinen Sedimenten in Form von Flüssigschlick in der Unterems (Winterwerp, 1999). Flüssigschlick ist heute vorwiegend in den Sommermonaten auf einer Strecke von 20 km von Terborg bis Papenburg mit einer Schichtdicke von mehreren Metern vorzufinden (Oberrecht et al., 2016). Die Akkumulation von Flüssigschlick in der Wassersäule hat einen bedeutenden Einfluss auf den ökologischen Zustand des Ästuars, da mehr Sauerstoff innerhalb der Flüssigschlick-Schicht verbraucht werden kann als in der freien Wassersäule. Dies führt, insbesondere in den Sommermonaten, zu Defiziten im Sauerstoffhaushalt.

Basierend auf dem sich verschlechterten Zustand des Ems Ästuars wurde 2014 der Masterplan Ems 2050 ins Leben gerufen. Dieser wird u.a. an verschiedenen Stellen im NLWKN umgesetzt und sieht verschiedene Maßnahmen vor zur Verbesserung des ökologischen Zustandes der Unterems, der Verbesserung ästuartypischer Lebensräume und des Schutzes der Vögel und ihrer Lebensräume bei gleichzeitiger Erhaltung der Ems als leistungsfähige Bundeswasserstraße.

Die Forschungsstelle Küste hat hierzu ein numerisches Modell entwickelt, das erstmals in der Lage ist, die grundlegende Hydro- und Morphodynamik des Ems Ästuars unter Berücksichtigung der Flüssigschlickdynamik realitätsnah zu berechnen (Abb. 1). Flüssigschlick ist eine Suspension kohäsiver Sedimente (bestehend aus Ton, Schluff und organischen Bestandteilen), die im hochkonzentrierten Bereich ein grundsätzlich anderes Fließverhalten als reines Wasser annehmen.

Begleitend wird das Verhalten des Flüssigschlicks in der Ems mit Hilfe eines aufwändigen zielgerichteten Monitorings und weiterer Messkampagnen erfasst. Der neuartige numerische Ansatz erlaubt a priori Abschätzungen zu geplanten Maßnahmen des Masterplan Ems 2050, z.B. der flexiblen Tidesteuerung. Es wird zur Vorbereitung und Optimierung des Tidesteuerungsbetriebes eingesetzt.

Weitere Informationen zum Masterplan Ems 2050, können der Projektseite im Internet entnommen werden: www.masterplan-ems.info

Die flexible Tidesteuerung

Die durch Bund und Land gemeinsam entwickelte Maßnahme basiert auf der Beeinflussung der großräumigen Tidedynamik im Emsästuar durch gezielte Steuerung des Durchflussquerschnitts im Emssperrwerk. Hierzu werden für einen Teil des Gezeitenzyklus einzelne Sperrwerksöffnungen durch Absenken der Hubtore (Binnenschifffahrtsöffnung und Nebenöffnungen) oder Anheben des Drehsegmentschützes der Hauptschifffahrtsöffnung verkleinert oder ganz verschlossen (Abb. 2).

Die Forschungsstelle Küste nutzt hier das neu entwickelte numerische Modellverfahren zur Konkretisierung und Optimierung möglicher Steuerungsvarianten in Hinblick auf die Räumwirkung von Flüssigschlickansammlungen in der Unterems. Hierbei wird durch enge Abstimmung mit den zuständigen Arbeitsgruppen des Masterplan-Lenkungsgremiums die Einbeziehung weiterer Nutzungsansprüche an das Gewässer sichergestellt (z. B. Verkehrsverträglichkeit).

Literatur:

Herrling, G. & Niemeyer, H. (2008). Comparison of the hydrodynamic regime of 1937 and 2005 in the Ems-Dollard estuary by appling mathematical modeling. Norderney: NLWKN - Forschungsstelle Küste.

Oberrecht, D., Franz, B. & Wurpts, A. (2016). Hydro- und morphodynamische Auswirkung eines Tidesteuerungsbetriebs mit dem Emssperrwerk. Analyse im Rahmen der Machbarkeitsstudie zum Masterplan Ems 2050. Norderney: NLWKN – Forschungsstelle Küste.

Winterwerp, J. (1999). On the dynamics of high-concentrated mud suspensions.