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Konzept und Erläuterung zu den Schlickspüleinrichtungen an der Seeschleuse Papenburg

1 Schlickspüleinrichtungen

1.1 Allgemeines

Zur Vermeidung bzw. Minimierung des Schlickeintrages in die Schleusenanlage ist folgendes Schlickmanagement vorgesehen:

Schlickverhinderung ("Schlickbremse") durch externe Sprudelanlage am Außenhaupt mit Druckluft und Wasserdruck.
Schlickbeseitigung ("Jetwasser") durch Schlickspüleinrichtungen in den Torkammern unten neben den Toren für die Fahrwege am Außen- und Binnenhaupt.

Die „Schlickbremse“ am Außenhaupt ist nur in Verbindung mit der Schlickspülein- richtung in der Torkammer am Außenhaupt zu betreiben, da beide Anlagen dieselbe Unterwasserpumpe benutzen.

Die Schlickspüleinrichtung am Binnenhaupt ist eine eigenständige Anlage und wird separat betrieben.

1.2 Konzept Luft-Wasser-Sprudelanlage Außenhaupt („Schlickbremse“)

Um den Eintrag von Schlick von außen in die Schleuse möglichst gering zu halten, wird seeseitig am Außenhaupt eine sogenannte "Schlickbremse" installiert. Diese Einrichtung wird mit Druckluft und mit Druckwasser betrieben. Dazu ist ein Kompressor zur Erzeugung von Druckluft und eine Pumpe zur Erzeugung von Druckwasser erforderlich.

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Es werden Verbindungsrohre von der Pumpe und dem Kompressor sowie zwei Düsenrohre seeseitig ca. 0,5 m vor dem Drempel auf die Sohle montiert. Das seeseitige Rohr A wird mit Flachstrahldüsen bestückt und von der Pumpe mit Druckwasser versorgt. Das vor dem Schleusentor liegende Rohr B wird mit vertikal nach oben gerichteten Düsen, die ein Eindringen von Schmutz in das Rohr verhindern, versehen und von dem ölfrei verdichtenden Kompressor mit Druckluft versorgt. Die Druckwasser- als auch die Druckluftleitung sind zum Spülen mit C-Schlauch- Anschlüsse zu versehen. Die Steuerung der Schlickspülanlage kann vom zentralen Steuerstand (Einbindung in die SPS) und der Kompressor auch vor Ort bedient werden.

Funktion der Anlage:

Auflaufendes Wasser Bei auflaufendem Wasser wird das Rohr B von dem Kompressor mit Druckluft versorgt und die im Wasser aufsteigende Luft bildet einen Blasenvorhang ("Schlickbremse"), der den vom Wasser mitgeführten Schlamm auf die Höhe des gesamten Wasserkörpers verteilt und so einer Absetzung bei ruhendem Wasser entgegenwirkt.
Ablaufendes Wasser Bei ablaufendem Wasser wird das Rohr A mit Druckwasser versorgt. Das durch die Flachstrahldüsen gedrückte Wasser erzeugt auf der Sohle eine seewärts gerichtete Strömung von ca. 4 m/s. Diese Strömung wirbelt den Schlamm auf, so dass dieser vom ablaufenden Wasser mit in Richtung See transportiert wird.

Konzeptskizze

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Tidegesteuert ist speicherprogrammiert (Einbindung in die SPS) regelmäßig bei auflaufendem Wasser (vor MTHw) die Druckluftleitung mit Druckluft zu beschicken und bei ablaufendem Wasser (nach MTHw) die Druckwasserleitung zu betreiben.

Unter „regelmäßig“ ist zu Beginn ein Einsatz der Schlickspülanlage bei jeder Tide zu verstehen. Dies kann nachträglich auf Grundlage von gesammelten Erfahrungs- werten entsprechend reduziert werden.

Das Betreiben der Schlickspüleinrichtung in der Torkammer des Außenhauptes ist in den Ablauf einzubinden. Der Betrieb dieser Schlickspüleinrichtung erfolgt in größeren Abständen (zunächst 3-mal pro Woche, nicht bei jeder Tide).

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1.3 Konzept Schlickspülanlage in der Torkammer

Der Schlickeintrag in die Schleuse ist erfahrungsgemäß nicht komplett zu verhindern. Trotz "Schlickbremse" wird sich auf dem Drempel, dem Fahrweg und dem Torkörper Schlick ablagern. Um den negativen Einfluss auf die hydrostatischen Eigenschaften des Tores sowie auf die Belastung der Laufeinrichtungen zu minimieren, wird eine effektive Schlickspülanlage beidseitig entlang der Spundwände auf die Sohle der Torkammern in beiden Häuptern installiert, damit sich der Schlick nicht dauerhaft absetzen und verfestigen kann. Im Durchfahrtsbereich zur Schleusenkammer oder zum Hafen kann dies teilweise mittels durchfahrender Schiffe und durch die Torbewegungen erfolgen.

Die Schlickspülanlage setzt in mehreren Austrittsdüsen den erzeugten Wasserdruck in Geschwindigkeit um (Wasserhochdruck/Jetwasser). Mit dem sich dadurch einstellenden Wasserstrom wird zum einen der Schlick im Bereich der Düsen geräumt und das Wasser in Bewegung gehalten. Der Abfluss des aufgewühlten Schlicks erfolgt in Richtung Schleusenkammer durch die Torkammereinfahrt. Von dort kann dann der Schlickeintrag mit jeder Schleusung Richtung Ems über die Schleusenkammer in die Ems zurückgeleitet werden.

Darüber hinaus kann die Schlickspülanlage auch zum Lenzen der Torkammer im Revisionsfall genutzt werden. Hierzu wird das Schleusentor in die Torkammer eingefahren und die Torkammer mittels Dammtafeln abgesperrt. Es folgt das Auspumpen des in der Torkammer verbliebenen Wassers durch die Schlickspülanlage. Durch Umstellen, Schließen oder Öffnen von entsprechend angeordneten Absperrorganen kann die Wasserführung zur bzw. von der Pumpe so umgeleitet werden, dass die Torkammer entleert und der Wasserstrom direkt in die Schleusenkammer bzw. in den Vorhafen der Ems eingeleitet wird.

Die Spülanlage besteht aus einer Unterwasserpumpe am Außenhaupt bzw. einer am Binnenhaupt zwischen vorhandener und neuer Torkammer angeordneten Pumpe. Diese Pumpe saugt entsprechend ihrer Verwendung Spülwasser aus der Schleusenkammer oder entleert die Torkammer, je nach Einstellung der Absperrorgane im System. Am Außenhaupt ist der Betrieb der Unterwasserpumpe in den Betrieb der „Schlickbremse“ einzubinden.

Das Spülwasser wird über eine Druckleitung in einen Verteiler (Kompressor) geleitet. Dieser ist in dem Antriebsgebäude angeordnet. Von dort wird jede eingerichtete Düse über eine eigene Leitung mit Wasser versorgt. Die Austrittsdüsen zeigen alle in Richtung Torausfahrt und sind in Längsrichtung der Torkammer beidseitig des Schiebetores verteilt. Die Düsen werden so tief angeordnet, dass das Spülgut mit dem Schlick unter dem Tor ausgetragen wird. Sie sind am Ende des Rohrsystems angeflanscht, so dass im Bedarfsfall (Verschleiß, Änderung des Düsenstrahles oder dgl.) die Düse problemlos ausgetauscht werden kann.

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Ebenso werden die Rohrleitungen in transportablen Einheiten ausgeführt und mit Flanschverbindungen zusammengebaut. Die Rohrleitungen werden kraftschlüssig an dem Bauwerk befestigt. Die Anlage kann vor Ort, vom Steuerstand, von Hand oder über die Automatik betrieben werden. Rohrleitungen, Halterungen, Verteiler und zugehörige Bauteile werden feuerverzinkt ausgeführt.

1.4 Schieberstellungen

Alle Schieber am Binnenhaupt manuell.

Schieber 3 und 4 am Außenhaupt elektrifiziert.

Betrrieb „Schlickbremse“: Schieber 1 und 4 auf Schieber 2 und 3 zu nur am AHPT!

Betrieb Schlickspülung: Schieber 1 und 3 auf Schieber 2 und 4 zu

Torkammerentleerung: Schieber 2 und 4 auf Schieber 1 und 3 zu

Betrieb „Schlickbremse“ täglich

Betrieb Schlickspülung 3 mal pro Woche

Torkammerentleerung nur während Revision, sehr selten

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2 Angaben zur Bedienung der Schlickspüleinrichtungen

2.1 Schlickspülanlage am Binnenhaupt

Allgemeines / Randbedingen Die Ansaugleitung der Rohrpumpe ist mit der Ansaugöffnung in der Schleusenkammer auf ca. -1,75 mNHN angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass in der Schleusenkammer immer ein ausreichender Wasserstand vorhanden ist (Minimum bei -1,50 mNHN – niedrigster schleusbarer Wasserstand) und die Schlickspüleinrichtung am Binnenhaupt zeitlich und hinsichtlich Einsatzdauer weitestgehend beliebig betrieben werden kann.

Spültermine Pro Woche jeweils Montag, Mittwoch und Freitag 1x im Rahmen von erforderlichen Torbewegungen

Spülvorgang Die 5 Düsenpaare werden fortlaufend vom Maschinenhaus beginnend zur Torkammereinfahrt nummeriert. Düsenpaar 1 befindet sich unmittelbar vor dem Maschinenhaus, Düsenpaar 5 unmittelbar vor der Torkammereinfahrt

Tor in Offenstellung / in der Torkammer
Düsenpaar 1 für 5 min betreiben
Torkörper ca. 8 m vorfahren
Düsenpaar 2 für 5 min betreiben
Torkörper weitere ca. 8 m vorfahren
Düsenpaar 3 für 5 min betreiben
Torkörper weitere ca. 8 m vorfahren
Düsenpaar 4 für 5 min betreiben
Torkörper in Schließstellung fahren
Düsenpaar 5 für 5 min betreiben
Warten, bis ablaufendes Wasser, dann Torkörper in Torkammer zurückfahren.

Gesamtdauer Spülvorgang ca. 30 min

Spülvorgang kann/sollte nach Auswertung der ersten Erfahrungen angepasst werden.

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2.2 „Schlickbremse“ und Schlickspülanlage am Außenhaupt

2.2.1 Bedienung der Schlickbremse

Allgemeines / Randbedingen Die Unterwasserrohrpumpe ist mit der Achse auf NN -0,62 m angeordnet. Bei Niedrigwasser ist die Pumpe nicht verwendbar, ist aber auch nicht erforderlich. Das Zeitfenster für das Beschicken der Druckwasserleitung fängt unmittelbar nach Tidehochwasser mit Beginn des ablaufenden Wassers an und kann ca. 1 h betragen.

Spültermine Einsatz der Schlickspülanlage zunächst bei jeder Tide. Dies kann nachträglich auf Grundlage von gesammelten Erfahrungswerten entsprechend reduziert werden. Bei Betrieb der Schlickspüleinrichtung in der Torkammer (zunächst 3-mal pro Woche) ist die Schlickspülanlage am Drempel auszusetzen. Es ist kein gleichzeitiger Betrieb möglich! Schieberstellungen siehe 1.4. Die Schieber 3 und 4 sind elektrifiziert, weil sie mindestens 3-mal pro Woche umzustellen sind (Wechsel Schlickbremse / Schlickspülung)!

Auflaufendes Wasser - Druckluftbetrieb Bei auflaufendem Wasser ist das Rohr B von dem Kompressor mit Druckluft zu versorgen zur Bildung eines Blasenvorhangs ("Schlickbremse") Dauer ca. 30 min bis maximal mittleres Tidehochwasser (MTHW).
Ablaufendes Wasser - Druckwasserbetrieb Bei ablaufendem Wasser ist das Rohr A im angegebenen Zeitfenster mit Druckwasser zu versorgen. Das durch die Flachstrahldüsen gedrückte Wasser erzeugt auf der Sohle eine seewärts gerichtete Strömung von ca. 4 m/s.

2.2.2 Bedienung der Schlickspüleinrichtung in der Torkammer

Allgemeines / Randbedingen Die Unterwasserrohrpumpe ist mit der Achse auf NN -0,62 m angeordnet. Sie muss zum Betreiben immer mind. 0,5 m tief im Wasser eingetaucht sein. Ein Spülvorgang ist erst oberhalb eines Wasserstandes von ca. NN +0,50 m möglich. Zeitfenster für den Spülvorgang: ca. 1,5 h vor und 1,5 h nach Tidehochwasser

Spültermine Pro Woche jeweils Montag, Mittwoch und Freitag 1x im o.a. angegebenen Zeitfenster. Nicht gleichzeitig mit dem Betreiben der Schlickspüleinrichtung am Binnenhaupt! Die Schieber sind rechtzeitig entsprechend umzustellen

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Tor in Offenstellung / in der Torkammer
Düsenpaar 1 für 5 min betreiben
Torkörper ca. 8 m vorfahren
Düsenpaar 2 für 5 min betreiben
Torkörper weitere ca. 8 m vorfahren
Düsenpaar 3 für 5 min betreiben
Torkörper weitere ca. 8 m vorfahren
Düsenpaar 4 für 5 min betreiben
Torkörper in Schließstellung fahren
Düsenpaar 5 für 5 min betreiben
Warten, bis ablaufendes Wasser, dann Torkörper in Torkammer zurückfahren.

Gesamtdauer Spülvorgang ca. 30 min

Spülvorgang kann/sollte nach Auswertung der ersten Erfahrungen angepasst werden.

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0.2.3 Konzept Schlickspüleinrichtungen.pdf