Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes


Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

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Inhalt: Nordschleuse Wanne-Eickel

Ersatz der Nordschleuse Wanne-Eickel am Rhein-Herne-Kanal

Schleusenanlage Wanne-Eickel, Blick vom Unterwasser

Schleusenanlage Wanne-Eickel, Blick vom Unterwasser
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Vorgeschichte und Veranlassung

Mit dem Bau des Rhein-Herne-Kanals (RHK) wurde 1906 begonnen und im Jahr 1914 erfolgte die Fertigstellung. Auf seiner Länge von 45 km überwindet der Kanal einen Höhenunterschied von 36 m. Sieben Kanalstufen mit jeweils zwei Schleusen mit einer Nutzlänge von 165m und 10 m Breite machten den Kanal schiffbar.

Luftbild der ursprünglichen Schleusenanlage Wanne-Eickel mit alter Nord- und Südschleuse

Luftbild der ursprünglichen Schleusenanlage Wanne-Eickel mit alter Nord- und Südschleuse
© Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes

Das beim Bau des Rhein-Herne-Kanals prognostizierte Güteraufkommen wurde bereits frühzeitig überschritten, so dass häufige Verzögerungen im Schiffsverkehr die Folge waren. Die Entwicklungen im Schiffsbau brachten längere und breitere Schiffstypen hervor. Diese modernen Schiffe konnten auf dem RHK mit seinen nur 10 m breiten Schleusen nicht eingesetzt werden.

Um die Leistungsfähigkeit des Kanals zu erhöhen, wurden daher ab Ende der 70er bis in die 90er Jahre die alten Schleusen von vier Kanalstufen durch neue Schleusen mit einer Länge von 190 m und einer Breite von 12 m ersetzt. Zeitgleich wurde schrittweise die Anzahl der Wasserhaltungen auf die heutigen fünf Kanalstufen reduziert. Die Stufen Essen-Dellwig und Herne West wurden zurückgebaut und die Wasserspiegel der Haltungen angepasst.

Einzige Ausnahme bildete die Kanalstufe Wanne-Eickel. Hier wurde nur die Südschleuse ersetzt und 1994 in Betrieb genommen werden. Aus Kostengründen wurde der Neubau der Nordschleuse zurückgestellt. Die Nordkammer wies zur damaligen Zeit den besten baulichen Zustand im Vergleich mit den anderen RHK-Schleusen auf. Sie war in den Jahren 1965 und 1983 durch umfangreiche Sanierungsmaßnahmen anlässlich bergbaubedingter Aufhöhungen ertüchtigt worden. Vorerst konnte sie bei Sperrung der neuen Südschleuse als Ersatzschleuse in Betrieb bleiben.

Luftbild der Schleusenanlage Wanne-Eickel mit neu errichteter Südschleuse

Luftbild der Schleusenanlage Wanne-Eickel mit neu errichteter Südschleuse
© Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes

Außerbetriebnahme der alten Nordschleuse

Nach der letzten Instandhaltungsmaßnahme im Jahre 1983 war die Nordkammer weiteren ungleichmäßigen Senkungen ausgesetzt. Hierdurch bedingt ergaben sich erhebliche Verschiebungen im Bauwerk und Undichtigkeiten an Fugenkonstruktion und Kammerwandbeton. Der Standby-Betrieb der Nordschleuse musste aufgrund mangelnder Gebrauchstauglichkeit zunächst eingestellt werden.

2003 begutachtete die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) die Nordschleuse. Der Inhalt des Gutachtens waren Voruntersuchungen im Hinblick auf die Grundinstandsetzung der Nordschleuse. Die hierbei festgestellten Schäden und Mängel schlossen die Wirtschaftlichkeit einer Ertüchtigung der Schleuse aus. Auch die rechnerische Standsicherheit der Kammerwände konnte nicht nachgewiesen werden. Zudem war die Nordschleuse mit ihrer Kammerbreite von 10 m schon lange nicht mehr für alle Schiffstypen geeignet. Das Gutachten beschied, dass das Bauwerk das Ende seiner Nutzungsdauer erreicht hatte. Daraufhin wurde die Nordkammer endgültig stillgelegt.

Am Rhein-Herne-Kanal ist hierdurch ein Engpass entstanden. An der Schleusenstufe Wanne-Eickel steht mit der Südschleuse nur eine funktionsfähige Schleuse zur Verfügung. Während Sperrungen der Südschleuse aufgrund von betrieblichen Störungen oder planmäßigen Wartungs- und Instandsetzungsmaßnahmen ist der RHK nicht mehr durchgängig schiffbar.

Aktuelle Situation

Der Rhein-Herne-Kanal (RHK) und der nördlicher liegende Wesel-Datteln-Kanal (WDK) sind die West-Ost-Achsen des westdeutschen Kanalnetzes. Sie erschließen das Ruhrgebiet von der Hauptwasserstraße Rhein und sind wichtige Verbindunglieder zwischen den ZARA-Seehäfen (Zeebrügge, Antwerpen, Rotterdam, Amsterdam) und den deutschen Häfen an der Nordsee und dem Ballungsraum Berlin. Der Dortmund-Ems-Kanal (DEK) führt vom RHK und WDK weiter nach Norden bis nach Emden. Der Mittellandkanal (MLK) und den Küstenkanal (KÜK) führt die Verkehre vom DEK in Richtung Osten.

Das westdeutsche Kanalsystem

Das westdeutsche Kanalsystem
© Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Duisburg-Meiderich

Der RHK hat seine besondere Bedeutung in der Erschließung des in seinem Einzugsbereich liegenden Industriegebietes, welches sich durch eine hohe Dichte von öffentlichen Häfen und Werkshäfen mit dementsprechend starkem Ziel- und Quellverkehr auszeichnet.

Der WDK erschließt das nördliche Ruhrgebiet und hat seine besondere Bedeutung als Durchgangswasserstraße zum östlichen Ruhrgebiet. Weiterhin liegt der Chemiepark Marl, einer der größten Chemiestandorte Deutschlands, am WDK. Der Kanal hat insgesamt sechs Schleusenstufen, die jeweils aus einer großen Schleuse (Nutzlänge 222m, Breite 12m, erbaut 1915 - 1930) und einer kleineren Schleuse (Nutzlänge 110m, Breite 12m, erbaut 1966-1970) bestehen.

Der Gesetzentwurf zum Ausbau der Bundeswasserstraßen (2016) sieht für die großen Schleusen des WDK einen vordringlichen Ersatzbedarf vor. Diese Maßnahmen werden den Schiffsverkehr erheblich beeinträchtigen. Die Sperrung einer großen Schleuse würde die Sperrungen des Kanals für moderne übergroße Großmotorschiffe (üGMS, Schiffslänge 135m) zur Folge haben. Für diese Sperrzeit wird ein Teil des Verkehrs vom WDK auf den RHK ausweichen. Durch die nun erhöhte Auslastung des RHK wird die oben beschriebene Engpass-Situation mit nur einer betriebsbereiten Schleuse an der Kanalstufe Wanne-Eickel massiv verschärft. Bei einem Ausfall der Südschleuse Wanne-Eickel ist der RHK nicht mehr durchgängig passierbar. Eine gleichzeitige Erneuerung der großen Schleusen am WDK würde die Verbindung des Ruhrgebietes mit den ZARA Seehäfen deutlich einschränken.

Um die Sicherheit und Leistungsfähigkeit des Schiffsverkehrs im westdeutschen Kanalnetz zu gewährleisten, ist daher der zeitnahe Ersatz der Nordschleuse Wanne-Eickel notwendig.

Planung der neuen Nordschleuse Wanne-Eickel

Variantenuntersuchung

Die ursprünglichen Planungen sahen bereits beim Bau der Südschleuse die spätere Ergänzung der Nordkammer als Zwillingsschleuse vor. Dafür sollte die neue Nordschleuse parallel zur Südschleuse mit einem Achsabstand von 32 m errichtet werden und mit einem Verbindungsbauwerk hydraulisch angeschlossen werden. Als hydraulisches Füllsystem wäre wie bei der Südschleuse ein Sohlensystem mit Umläufen, Längskanälen, Grundläufen und Multiportdüsen in der Sohle des mittleren Kammerbereiches zum Einsatz gekommen. Zwar zeichnet sich dieses System durch seine hohe Leistungsfähigkeit (kurze Schleusungszeiten, geringe Belastung der Schiffe) aus, erfordert jedoch einen aufwendigen Massivbau und ist somit mit sehr hohen Baukosten verbunden. Zu Beginn der konkreten Planungen für den Bau der neuen Nordschleuse wurden diese Vorgaben zunächst weiter verfolgt. Im Zuge der Untersuchungen ergaben sich neue Erkenntnisse und veränderte Rahmenbedingungen, aufgrund derer die ursprüngliche Ausbaulösung in Frage gestellt werden musste und eine Variantenuntersuchung durchgeführt wurde.

Zu dem befasst sich in der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung eine Arbeitsgruppe seit dem Jahr 2010 mit der Standardisierung von Schleusenbauwerken. Diese Planungen waren 2015 soweit fortgeschritten, dass die Ergebnisse in die Variantenuntersuchung einfließen konnten.

Die Untersuchung ergab, dass der Bau einer Standardschleuse im Bereich der vorhandenen alten Nordschleuse mit einem angebundenen Sparbecken aus wirtschaftlicher, bautechnischer sowie ökologischer Sicht die beste Lösung ist. Zudem fallen die notwendigen Maßnahmen zur Anpassung der Vorhäfen der neuen Nordschleuse mit Wahl des alten Standortes deutlich geringer aus.

Die Schleuse selbst verfügt über ein Endsystem und somit einen stark vereinfachten Massivbau. Das Oberhaupt ist mit einem standardisierten Drehsegmenttor ausgerüstet. Die Befüllung der Kammer erfolgt durch die Füllmuschel im Drehsegment. Das Unterhaupt hat ein standardisiertes Stemmtor. Die Entleerung der Kammer erfolgt durch in die Torflügel integrierte Drehsegmente.

Lage, Bauweise und Verschlüsse

Für den Bau der neuen Nordschleuse ist zunächst der Abriss der alten Nordschleuse erforderlich. Die Längsachse der neuen Nordkammer ist gegenüber der alten Kammer nach Süden um ca. 4,50 m versetzt. Die Lage des Unterhauptes bleibt unverändert, während die Lage des Oberhauptes sich aufgrund der größeren Nutzlänge der Schleuse weiter nach Osten in den Bereich des alten Vorhafens im Oberwasser verschiebt. Nördlich der Kammer liegt das Sparbecken.

Lageplan neue Nordschleus

Lageplan neue Nordschleuse
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Die Schleuse wird in Massivbauweise erstellt. Die nutzbare Kammerlänge beträgt 190 m, die Kammerbreite 12,5 m.

Abmessungen der Schleusenkammer

Abmessungen der Schleusenkammer
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Als Verschlüsse in den Häuptern kommen standardisierte Verschlüsse zum Einsatz.Das Oberhaupt wird mit einem Drehsegmenttor ausgestattet.

Oberhaupt, Drehsegment in Staustellung

Oberhaupt, Drehsegment in Staustellung
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Durch die Füllmuschel, eine Einbuchtung im Drehsegment, wird die Schleusenkammer mit Wasser aus dem Oberwasser kontrolliert gefüllt. Das Wasser stürzt vom Boden der Tordurchfahrt in das Tosbecken. Die in die Strömung hineinragenden Störkörper wandeln die kinetische Energie des Wassers in Wärmeenergie um. Durch eine Gitterwand strömt das Füllwasser im Sohlenbereich auf ganzer Kammerbreite beruhigt und in Kammerlängsachse gerichtet in die Kammer ein.

Oberhaupt, Drehsegment in Füllstellung, Beginn der Kammerfüllung

Oberhaupt, Drehsegment in Füllstellung, Beginn der Kammerfüllung
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Das Wasser steigt in der Kammer im Zuge der Befüllung aus dem Oberwasser.

Oberhaupt, Drehsegment in Füllstellung, Kammerwasserpegel nahe Oberwasser

Oberhaupt, Drehsegment in Füllstellung, Kammerwasserpegel nahe Oberwasser
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Kurz vor dem vollständigen Pegelausgleich schwenkt das Drehsegment abwärts in die Sohlennische. In dieser Torstellung können Schiffe ein- oder ausfahren.

Oberhaupt, Drehsegment in geöffneter Stellung

Oberhaupt, Drehsegment in geöffneter Stellung
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Das Unterhaupt erhält ein standardisiertes Stemmtor. Es besteht aus zwei Torflügeln, die kammerwandseitig oben auf Schleusenplanum und unten an der Kammersohle drehbar gelagert sind. In geöffneter Stellung befinden sich die Flügel in zurückspringenden Kammernischen.

Unterhaupt, Stemmtor in geöffneter Stellung

Unterhaupt, Stemmtor in geöffneter Stellung
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Zum Schließen schwenken die Torflügel in Richtung Kammermitte und bilden in geschlossener Stellung einen stumpfen Winkel. Das beim Befüllen der Schleusenkammer ansteigende Wasser stemmt sich gegen die Torflügel. Zum Entleeren der Schleusenkammer verfügt jeder Torflügel knapp oberhalb der Kammersohle über zwei integrierte Drucksegmentschütze. Das Kammerwasser strömt durch diese Öffnungen kontrolliert in das Unterwasser ab.

Unterhaupt, Stemmtor in geschlossener Stellung

Unterhaupt, Stemmtor in geschlossener Stellung
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Das hydraulische System wird durch ein parallel zur Schleusenkammer liegendes Sparbecken ergänzt. Das Becken ist mit einem unterirdischen Kanal am Tosbecken des Oberhauptes mit der Kammer verbunden. Der Verbindungskanal wird mit einem Tiefschütz geöffnet oder verschlossen. Der Betrieb des Sparbeckens gewährleistet eine Wasserersparnis von ca. 33 % und senkt die Betriebskosten der Schleuse. Die Antriebs- und Steuerungstechnik für die Verschlüsse ist dezentral in oberirdischen Betriebsgebäuden jeweils am Ober- und Unterhaupt untergebracht.

Der Schleusungsablauf ist wie folgt:

Talschleusung: Die Schleusenkammer steht auf Oberwasser, die Tore sind geschlossen. Zur Entleerung der Kammer wird das Kammerwasser zunächst bis zum Ausgleich der Wasserspiegel in das Sparbecken abgelassen. Das Schütz im Verbindungskanal wird geschlossen. Das restliche Kammerwasser strömt über die geöffneten Schütze im Stemmtor ins Unterwasser ab.

Bergschleusung: Das Schleusenkammerwasser steht auf Unterwasser, die Tore sind geschlossen. Das Schütz öffnet den Verbindungskanal zum Sparbecken und das Wasser fließt vom Sparbecken bis zum Ausgleich der Wasserspiegel in die Kammer. Anschließend sperrt das Schütz das Sparbecken von der Kammer ab. Das restliche Wasser zur Kammerbefüllung wird dem Oberwasser über die Füllmuschel im Drehsegmenttor entnommen.

Technik der neuen Schleusen

Kenndaten der neuen Standard Nordschleuse
Fallhöhe 8,40 m
Nutzbare Kammerlänge 190 m
Nutzbare Kammerbreite 12,50 m
Mindestwassertiefe 4,00 m
Gesamtlänge des Bauwerkes inkl. Häupter 239,05 m
Länge des Sparbeckens ca. 187,60 m
Breite des Sparbeckens ca. 18,60 m

Die vorhandene Betriebsbrücke vor dem Unterhaupt der alten Nordschleuse wird durch eine neue Betriebsbrücke auf dem Unterhaupt der neuen Nordschleuse ersetzt. Des Weiteren sind Start- und Warteplätze im Oberwasser mit einer Länge von ca. 195 m am nördlichen Ufer als Kombination aus Dalben und Spundwandbauweise und im Unterwasser mit einer Länge von ca. 195m nördlich der neuen Nordschleuse geplant. Weitere Hinweise zu der Technik von Standardschleusen finden Sie unter folgendem Link: http://www.wna-datteln.wsv.de/projekt_wna/dek_nordstrecke/Planung/Die_neuen_Schleusen/index.html

Zurzeit werden die Unterlagen für die Einleitung des Planfeststellungsverfahrens erarbeitet. Die Erstellung einer Umweltverträglichkeitsstudie, des landespflegerischen Begleitplans und weitere Gutachten wurden in Auftrag gegeben und in Kürze fertiggestellt.

Blick auf die Südschleuse vom Unterwasser

Blick auf die Südschleuse vom Unterwasser
© Wasserstraßen-Neubauamt Datteln

Bei der Planung und den Bauausführungen ist darauf zu achten, dass es mögliche Munitionsfunde der Weltkriege geben könnte. Das Ruhrgebiet mit seinen Wasserstraßen war während des Zweiten Weltkrieges Bombenziel der Alliierten. In diesem Zusammenhang war bereits für die Baugrundaufschlussbohrungen eine aufwendige Kampfmittelsondierung erforderlich. Im Zuge der Bauabwicklung werden im Baufeld weitere Untersuchungen notwendig werden.

Das Planfeststellungsverfahren wird voraussichtlich Ende 2018 eingeleitet. Nach zügiger und erfolgreicher Planfeststellung ist der Baubeginn nach jetzigem Planungsstand für das Jahr 2023 vorgesehen. Die Inbetriebnahme der neuen Nordschleuse kann dann 2027 erfolgen.