Fachbeiträge

 Tonsee Mittenwalde (1999 Errichtung der Anlagen)

Der Tonsee Mittenwalde – südlich von Berlin im Land Brandenburg gelegen – ist mit eine Fläche von rd. 5,7 ha, größter Längenausdehnung von 350 m und einer größten Breite von rd. 250 m zwar ein relativ kleines Gewässer, hat aber für die Umgebung, besonders als Bade- und Angelgewässer, durchaus seine Bedeutung.

bild1Bedingt durch die mit den Jahren zunehmenden Nährstoffanreicherungen, insbesondere Phosphat- und Stickstoffverbindungen (P und N) zeichnete sich eine Verschlechterung der Wasserbeschaffenheit ab, so dass zur Aufrechterhaltung der Bade- und Angelfreude eine Sanierung des Sees erforderlich wurde. Diese Sanierung erfolgt durch die Methode der Tiefenwasserableitung.
Mit anteiliger Förderung durch das MLUR Brandenburg wurden im Jahr 1999 die erforderlichen Anlagen errichtet.

In Auftrag wurde das Projekt von der Stadt Mittenwalde, vertreten durch das Amt Mittenwalde, gegeben. Dieses übergab die Planung an das Projektierungsbüro Ch. Filipov & O. Hiekel GbR. Die Bauausführung wurde vom Rohr- und Anlagenbau Königs Wusterhausen übernommen. Und so wurde die Anlage im 4. Quartal 1999 errichtet.

 

 

 

Sanierungsprinzip Tiefenwasserableitung:

Bei Gewässern, wie Seen und Talsperren, ab 8 bis 10 m Tiefe erfolgt im Sommer und Winter – hauptsächlich durch Temperaturunterschiede – eine Schichtung, bei der sich die Nährstoffe P und N in der Tiefenschicht (Hypolimnion) anreichern. Besonders in der ausgeprägten Sommerschichtung – auch als Sommerstagnation bezeichnet – wird im Hypolimnion die aus der obersten Schicht (Epilimnion) über die Sprungschicht (Metalimnion) absinkende Algenmasse durch Autolyse und bakteriellen Abbau zersetzt.

Dies führt zur Inanspruchnahme des Sauerstoffvorrates (vorrangig im Hypolimnion), der bei vielen Seen zum Ende der Sommerstagnation aufgebraucht ist. Damit ergeben sich anaerobe Verhältnisse. Bereits zuvor tritt mit zunehmender Sauerstoffverarmung eine verstärkte Rücklösung der Nährstoffe aus dem Sediment – die sogenannte „rasante Eutrophierung“ – ein.

Durch Ableitung des nährstoffreichen Tiefenwassers anstelle des im Regelfall erfolgenden Abflusses (oder Entnahme) vom nährstoffarmem Wasser von der Seeoberfläche während der Sommerstagnation wird diesem Mechanismus gegengesteuert und ein erhöhter Nährstoffexport aus dem See erzielt.

Dieser Anstieg der Nährstoffe P und N aus der unteren Seeschicht wiederum bewirkt durch die jeweils im Herbst einsetzende Durchmischung des gesamten Sees (Vollzirkulation) auch eine Reduzierung des Nährstoffangebotes in der oberen Seeschicht, dem Epilimnion. Das Epilimnion bietet im Sommer durch Luft und Wärme die günstigsten Bedingungen für die im See äußerst unerwünschte Entwicklung der Biomasse, solange auch die Komponenten Phosphat und Stickstoff im Wasser ausreichend vorhanden sind.

Mit der durch die Tiefenwasserableitung erreichte Nährstoffreduzierung werden diese nach dem Gesetz vom Minimum von Justus von Liebig zum Minimumfaktor, begrenzen die Entwicklung der Biomasse und verbessern damit die Wasserqualität des Sees.

 

Planung

Grundlage für die Planung war eine umfangreiche Untersuchung des Sees, durch das Institut für angewandte Gewässerökologie in Brandenburg im Jahreszyklus 1998.

Der im Auftrag des Amtes Mittenwalde gefertigte Bericht vom Oktober 1998, beinhaltet umfangreiche und detaillierte Angaben zu:
Nährstoffverhältnissen
Belastungen / Beschaffenheit
Seevolumen gesamt sowie von den einzelnen Schichtungen
Zu- und Abflüsse u.a.

Daraus resultierten für die technische Auslegung der Anlage ein gewählter und von der Wasserbehörde bestätigter maximaler Abfluß von 5,0 l/s während der Sommerschichtung von April bis September, d.h. während der Sommerschichtung des Tonsees.

 

Ingenieurtechnische Vorbereitung

Das mit der Planung beauftragte Ingenieurbüro Filipov & Hiekel, Rangsdorf, verfügt über rd. 25-jährige Erfahrung bei Planung und Ausführung mobiler und stationärer Tiefenwasserableitungsanlagen (TWA).

Für die speziellen Verhältnisse des Tonsees in Mittenwalde, mit einer allmählichen über ca. 3 – 5 Jahre gehenden Ausdünnung, fiel die Entscheidung zugunsten einer stationären Anlage für die TWA.

Aus den in Fachliteratur und Regelwerken dargelegten verschiedenen technischen Lösungen wurde gewählt:

Installation einer Druckleitung mit freiem Auslauf unterhalb des Seewasserspiegels über ein Absperrbauwerk in einen Ablaufgraben.
Verfahrensvariante der Tiefenwasserableitung

2

Für den Fall, dass zum Ende der Sommerschichtung der Seewasserspiegel so stark sinkt, daß nicht mehr der notwendige Überdruck für einen freien Ablauf (ohne Pumpenbetrieb) möglich ist, wurde zusätzlich ein Heberkopf am Auslaufbauwerk angeordnet, der im Bedarfsfall durch Schieberumstellung und einmaliges Ansaugen die Ableitung von Tiefenwasser weiterhin gewährleistet.

 

montierter Heberkopf vor Einbau am Auslauf des Tonsee

montierter Heberkopf vor Einbau am Auslauf des Tonsee

Da die TWA-Leitung mit insgesamt 172 m Länge vom Seetiefpunkt bis Absperrbauwerk überwiegend auf dem Seegrund ohne Überdeckung aufliegt und nur im unmittelbaren Uferbereich eingegraben werden sollte, kam wegen möglicher Beschädigungen durch Boote, Anker, Reusenstangen usw. nur ein Rohrmaterial mit hoher mechanischer Belastbarkeit in Frage.
Hier fiel die Entscheidung für Rohre aus duktilem Gußeisen nach DIN EN 545, Wanddickenklasse K8 mit längskraftschlüssigen TYTON-TIS-K Verbindungen. Diese Verbindung ist bis 3° abwinkelbar (6 m Baulänge 1° = 10 cm, Mindestradius 115 m) und bei hohen Überdrücken und auch bei Unterdruck dicht.

 

 

 

Bauausführung

Der Auftrag wurde nach Ausschreibung einem Rohrleitungsbauunternehmen aus der Region Königs Wusterhausen erteilt.
Die Ausführung des gesamten Bauvorhabens einschließlich Ablaufgraben und Nebenanlagen erfolgte innerhalb von 3 Wochen im November/Dezember 1999.
Die Einbringung der 172 m langen GGG-Leitung DN 150 wurde nach folgender Verfahrensweise durchgeführt:

bild3

 

Einschwimmen der Gussrohre - landseitig

Einschwimmen der Gussrohre – landseitig

 

Einschwimmen der Gussrohre - seeseitig

Einschwimmen der Gussrohre – seeseitig

Einschwimmen der Gussrohre - Kontrolle unter Wasser

Einschwimmen der Gussrohre – Kontrolle unter Wasser

 

  • Vormontage der Rohrleitung im Uferbereich, aufgeteilt in 5 Einzelstränge
  • Markierung des Seetiefpunktes mit einer Boje
  • Stationierung einer Seilwinde am gegenüberliegenden Seeufer(wegen der relativ geringen Seebreite von rd. 300 m war dies hier gegenüber dem Einsatz eines Zugbootes günstiger)
  • Heranziehen des ersten Teilstranges der GGG DN 150 mittels Winde über ausgelegte Stahlplatten und Rollen bis an den Uferbereich
  • Montage des Einlauftrichters mit Stabilisatoren im Uferbereich
  • Schrittweises Einschwimmen der Rohrstränge und Montage der Schwimmer an der Tiefenwasserleitung. Als Schwimmer wurden PVC-Rohre DN 300 sowie Mini-Pontons aus Stahl verwendet.
  • Nach Positionierung der Rohrleitung mit Einlauftrichter über dem mit Boje gekennzeichneten See-Tiefpunkt erfolgte vom Trichter aus die Abtrennung der Schwimmer von der GGG DN 150, was ein langsames Absinken der TWL bewirkte.
  • Nach Beendigung der Absenkung wurde der landseitige Rohrverschluss (Blindflansch) entfernt. Die mit Pfeifton entweichende Luft war erster Beleg dafür, dass die längskraftschlüssigen Verbindungen den Absenkvorgang unbeschadet überstanden hatten.
  • Durch 2 Taucher erfolgte die Unterwasserkontrolle durch Abschwimmen der gesamten Trasse. Hierbei zeigte sich, daß der Einlauftrichter durch die Stabilisatoren auf Anhieb die richtige Lage hatte und von den Tauchern nicht mehr korrigiert werden brauchte. Auch die Leitung hatte wie geplant in der vorgegebenen günstigsten Trasse mit Abwinkelungen im zuverlässigen Toleranzbereich ohne Probleme dem Seegrund angepaßt, so daß auch hier praktisch keine Veränderungen erforderlich waren.
  • Abschließend erfolgte die Herstellung des Einlaufbauwerkes mit Einbindung der Tiefenwasserleitung. Die Bauabnahme nach § 12 VOB / B erfolgte am 21.12.1999
  • Die Durchführung der Sanierung des Sees mit den im Jahr 1999 errichteten Anlagen erfolgte ab Beginn der Sommerstagnationsphase im Jahr 2000.

 

Schlußbemerkung

Die auch künftige Nutzung des Tonsees vorrangig als Bade- und Angelgewässer wird durch diese See-Sanierungsmaßnahme gewährleistet. Durch die entsprechende Vorbereitung und die Ausführung mit hervorragend geeignetem Material konnte der Kostenplan eingehalten werden. Hervorzuheben und zu danken ist auch für die Unterstützung und das rege Interesse durch:

 

Abbildung: Übergabe

Abbildung: Übergabe

  • das Ministerium für Landwirtschaft, Umweltschutz und Raumordnung, Land Brandenburg
  • das Landesumweltamt Brandenburg
  • die untere Wasserbehörde des Kreises Dahme-Spreewald
  • den Deutschen Anglerverband Ortsgruppe Mittenwalde
  • den Wasser- und Bodenverband Mittenwalde
  • die Märkische Agrargenossenschaft Mittenwalde
  • dem Rohrhersteller