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Aquaretum Zürichsee Das neue Wasserspiel auf dem Zürichsee

Zürichs neu geschaffenes Wasserspiel Aquaretum
Als vor bald zwei Jahren das revisionsbedürftige Wasserspiel Aquaretum beim Hafen Enge seinen Betrieb einstellen musste, beauftragte die Zürich Versicherungs-Gesellschaft AG die Fischer Architekten AG, dem Wahrzeichen der Stadt eine neue Gestalt zu verleihen. Mit einer durch seismische Wellen bewegten Wasserkuppel schuf der Klangkünstler Andres Bosshard einen überzeugenden Entwurf für das neue Wasserspiel, der seither von einem interdisziplinären Team ausgearbeitet wurde. Dort, wo Kunst technische Lösungen fordert, aber auch dort, wo die sichtbare Technik künstlerische Entscheidungen notwendig macht, liegt das Arbeitsfeld der Metallatelier GmbH. Grundlagenforschung an Wasserstrahlen und an zwei funktionierenden Brunnenmodellen ermöglichten es uns, anschauliche Ergebnisse an das Team zu kommunizieren. Wir entwickelten und realisierten besondere Kugeldüsen, erforschten seismische Wellen und formten daraus die Brunnen-Choreografie. Zum Abschluss erarbeiteten wir in großer Runde ein an den Ort angepasstes Lichtkonzept für das Aqaretum.

Seit dem 15. Mai 2019 kann das Wasserspiel von den Züricher Promenaden aus betrachtet werden.
Zwölf gewölbte Wasserstrahlen bilden zwischen Himmel und Wasser über dem Zürichsee eine Kuppel, deren Gestalt und Größe sich stetig wandelt. Die Impulse dafür liefern die Erdschichten der Region durch ihre seismischen Grundschwingungen. So bekommt der Grund der Stadt Zürich eine Stimme, die in schwimmenden und schwingenden Formen in einen Dialog mit dem Betrachter tritt. Sie erzählt wie z.B. die Meereswellen an der Atlantikküste kontinuierlich den Boden erschüttern. Plötzlich, heftig, und manchmal nur wenige Sekunden lang, bildet das Wasserspiel lokale oder weit entfernte Erschütterungen der äußeren Erdkruste ab. Unter diesem Link sehen Sie in der untersten Spalte unser Live-Signal.

Die Wasserstrahlen des Wasserspiels neigen sich paarweise einander zu, bilden dabei von der Seite betrachtet einen gemeinsamen Parabelbogen. Das dreistöckige Kreuzgewölbe aus Wasser entsteht dadurch, dass jeweils vier der zwölf Wasserdüsen synchron betrieben werden. Die unterste Kuppel reagiert am unruhigsten. Die mittlere Kuppel interpretiert einen ähnlichen Bewegungsimpuls, nur etwas gemächlicher. Die oberste Kuppel, die dem Wasserspiel ihre Kontur gibt, ist die ruhigste. Die drei Kuppeln sind sich nie ganz einig, ihre Bewegungen sind immer unerwartet und sie wiederholen sich nicht. Der Charakter der Kuppeln ist unendlich-einmalig und zugleich rätselhaft, wie Baumkronen im Wind. So wird auch das seismisch gesteuerte Brunnenbild ständig von den Seewellen und dem Wind belebt.

Bei Einbruch der Dunkelheit verwandelt sich das Aquaretum in ein Lichtobjekt. In den Kugeldüsen versteckte Taucherleuchten verleihen den Wasserstrahlen im unteren Bereich eine selbstleuchtende Wirkung. In der Höhe werden Strahlen und Gischt zudem durch zwölf Außenleuchten illuminiert. An den wichtigsten Feiertagen erscheint das Aquaretum in einer einzigartigen Färbung. Zu später Stunde stellt das Wasserspiel seinen Betrieb ein.

 

Die Grundarchitektur der Strahlenkuppel
Die Architektur des Wasserspiels lässt sich wohl am besten vom Grundelement des Doppelbogens beschreiben: Zwei seismisch bewegte Wasserstrahlen spielen sich gegenseitig Wasser zu. Zu Beginn bildet sich ein glasklarer, lichtführender, stabiler Wasserbogen, der ab 10m Höhe allmählich aufzubrechen beginnt. Er behält aber bis über den Scheitelpunkt hinaus eine klare Form. Beim Herabfallen löst sich der Wasserstrahl nach und nach in einzelne Wassertropfen auf und erzeugt einen stiebenden Wasserschweif. Ganz in der Nähe des Ortes, wo die Gischt ins Wasser trifft, befindet sich der Ursprung des zweiten Strahls, der das Wasser wieder hinaufschießt. Aus den zwei über Kreuz gestellten Doppelbögen entsteht eine Kreuzkuppel. Drei solcher Kreuzkuppeln schweben übereinander. Die Fundamente der drei Kuppeln stehen - um Kollisionen zu vermeiden- leicht versetzt in den vier Ecken eines Quadrats.


Die dynamische Gestalt des Wasserspiels
Um zwölf ständig von höchst unberechenbaren Naturereignissen erregte Wasserstrahlen in ein ausgewogenes Wasserspiel zu bringen, hat die Metallatelier GmbH ein funktionierendes Modell im Maßstab 1:10 gebaut. Mit kompositorischem, choreografischem und steuerungstechnischem Wissen entwickelte das Künstlerteam eine Bewegungsverwandtschaft zwischen den drei Kuppeln, damit sie sich mit möglichst wenigen Kollisionen eigenständig bewegen können und doch stets die klare Gesamtgestalt des Wasserspiels erhalten bleibt. Parallel zur räumlichen Anpassung wurde die Erfassung und Interpretation des seismischen Signals verfeinert. Bei laufendem Versuchsbetrieb konnten die Charakteristika der Erdbewegungen erkundet werden und in den Steuercomputer zur Bewegung des Wasserspiels eingespeist werden. Der Programmierer Olaf Matthes setzte die künstlerischen Anforderungen mittels MAX MSP in ein fein justierbares Programm um, welches zwischen Seismometer und der BECKHOFF Industriesteuerung für die Pumpen geschaltet ist. Jetzt beginnt das Aquaretum zu leben. Es streckt sich, es duckt sich, es sprüht Wassersterne, die immer dort aufblitzen, wo sich zwei oder drei Wasserstrahlen direkt treffen. Erst durch die Bewegung konnte die Feinjustierung erarbeitet werden: Wie richtet man die Strahlwinkel ein? Wie verdreht man die Kuppeln? Und welche muss die unterste Kuppel sein, wenn man sie mit welchem Signal steuert?

Von der Erdbewegung zur Brunnenchoreografie
Der Schweizerische Erdbebendienst (SED) an der ETH Zürich sendet das Signal der Messstation„ZUR“ in die Brunnenkammer in der Enge. Gemessen wird auf dem Zürichberg mit einem Breitbandseismometer. Einzig der Frequenzbereich unterscheidet die Daten von einem üblichen Audiostream. Dank der hohen Sensibilität des Messgeräts bewegt sich das Aquaretum auch durch feinste Bewegungen der Erde, welche als Bodenunruhe bezeichnet werden. Die Erde ist vergleichbar mit einer riesigen Glocke, schlägt man sie kräftig an, klingt sie bis zur Dauer einer Woche nach. Zur Belebung des Wasserkunstwerks eignen sich die Frequenzen mit einer Wellenlänge zwischen einer Sekunde und einigen Minuten am besten. Das Programm von Olaf Matthes pegelt das Signal ein, filtert, verstärkt und komprimiert es, und gibt es schließlich in drei Umrechnungen an die BECKHOFF Industriesteuerung aus. Die mittlere Kuppel wird durch das Eingangssignal des Sensors bewegt. Dieses Signal visualisiert die Geschwindigkeitsschwankungen der Bewegung der äußeren Erdkruste. Die innere Kuppel hingegen, wird durch die Beschleunigungsschwankungen dieser Bewegung gesteuert. Diese Werte errechnen wir anhand des Eingangssignals. Die ruhigen Bewegungen der äußeren Kuppel schließlich zeigen die Schwankungen des durch die Erdbewegung zurückgelegten Weges. Auch diese Kurve wird aus dem seismischen Eingangssignal abgeleitet. Da die drei Kuppeln zwar mit drei unterschiedlichen Werten, jedoch mit Werten, welchen dieselben Ereignisse zugrunde liegen, gesteuert werden, ist die Charakteristik ihrer Bewegungen zugleich verschieden und verwandt. Es gibt dreiachsige seismische Messsysteme, welche die Erdbewegungen 1. der Nord-Süd-Achse, 2.der Ost-West-Achse und 3. der Vertikalen getrennt messen. Wenn man das Wasserspiel damit steuerte, erschiene es jedoch unharmonisch- so als ob die drei Instrumentalisten eines Trios drei unterschiedliche Stücke zugleich spielten. Für das Aquaretum verwenden wir ein auf der Vertikal-Achse gemessenes Signal der Erdbewegung.


Vom Signal zum Wasserstrahl
Der „ZUR“-Sensor steht in einem ca. 4 Meter tiefen Schacht, direkt in der Molasse des Zürichbergs. Am Schachtgrund wurde ein 40 Zentimeter hohes Betonfundament gegossen. Darauf steht die Breitbandstation mit einem „Streckeisen STS2_Gen3“-Sensor. Dieser sehr hochwertige Sensor kann feinste Bewegungen in einen weiten Frequenzbereich abbilden. Bis zu einer Wellenlänge mit Periode 120 Sekunden nimmt die Empfindlichkeit des Sensors nur wenig ab. Mit weiter steigender Wellenlänge sinkt die Empfindlichkeit des Sensors. In Abhängigkeit zur seismischen Geräuschkulisse können an einem solchen Sensor bei optimaler Filterung sogar die Erdgezeiten abgebildet werden, was einer Wellenlänge mit Periode von 12 Stunden und 24 Minuten entspricht. Wobei die Amplituden der von uns verwendeten Wellen eher im Mikrometerbereich liegen und die Erdgezeiten Bewegungen im Dezimeterbereich verursachen.

Es ist schwer zu sagen, was genau jeweils die Quelle einer Schwingung ist. In dem für das Aquaretum genutzten Frequenzbereich zwischen 0.5 und 0.005 Hz (also eine Periode von 2 bis 200 Sekunden) spielt Wetter und Jahreszeit über dem Atlantik eine große Rolle. Bei sieben Sekunden liegt der sogenannte «Meeresmikroseismische Peak» – das sind Ozeanwellen, die auf Küsten treffen. Deren Stärke ändert sich auch mit dem Wetter. Fernbeben fallen ebenfalls in diesen Bereich, aber auch die Oberflächenwellen von manchen Beben aus der Schweiz sollte man mit Perioden bis zu einigen Sekunden sehen können. Ebenso vermutlich auch Teile des Bahnverkehrs im Tunnel.


Das Erscheinungsbild des Aquaretums
Die 120 cm großen Kugeldüsen aus 8 mm starkem Edelstahl sind die einzig beständig sichtbaren Elemente. Sie dienen als Schwimmkörper für die ca. 30 Tonnen schwere Gesamtkonstruktion, beinhalten die Wasserstrahl-Beruhigung und beherbergen die Wasserstrahl-Innenbeleuchtung. An jeder Ecke des 16m großen Quadrates bilden drei Kugeln ein gleichseitiges Dreieck. Die Eckkugeln erzeugen die höchste Kuppel und zeigen den Weg. Die rechten Kugeln bilden die mittlere Kuppel und zeigen die Geschwindigkeit, die linken Kugeln bewegen sich auf der niedrigsten Ebene und zeigen die Beschleunigung. Die unterste Kuppel reagiert am agilsten. Ihre steigenden und sinkenden Bewegungen folgen der Beschleunigung. Die mittlere Kuppel interpretiert den gleichen Bewegungspuls etwas gemächlicher und verfolgt die Geschwindigkeit. Die oberste Kuppel, die dem Aquaretum ihre Gestalt gibt, ist die ruhigste, sie interpretiert den Weg des seismischen Signals. Bei seismischen Ereignissen erreicht das Wasserspiel eine Höhe von bis zu 30 Metern.

Eine langjährige Zusammenarbeit
Die Geschichte der Zusammenarbeit zwischen dem Klangkünstler Andres Bosshard und David Fuchs von der Metallatelier GmbH reicht bis in das Jahr 1999 zurück. Die Themen waren und sind Wasser, Klang, Wellenbilder, Computersteuerungen im künstlerischen Kontext, für permanente Installationen und Interventionen im öffentlichen Raum. Erkenntnisse aus realisierten Projekten inspirieren gegenseitig bei der Umsetzung aktueller Projekte – eigenständig oder im Team realisiert.

 


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Fakten

Auftraggeber
Zürich Versicherungs-Gesellschaft AG
Gesamtleitung, Koordination, Konzeption
Fischer Architekten AG
Kunst, Konzept
Andres Bosshard
Künstlerisch-technische Umsetzung
Metallatelier GmbH
Fachplaner Wasserspiel
Aqua Transform
BECKHOFF Programmierung seismische Choreografie
Olaf Matthes
Seismischer Support
Schweizerischer Erdbebendienst (SED) ETH Zürich
SIEMENS Programmierung Maschinensteuerung
Insoft Systems AG
Schwimmkonstruktion; Planung & Fertigung
Neuweiler AG
Wasserbau Seemontage
Willi Steubli Ing. AG
Elektrotechnik
Hans K. Schibli AG
Druckbehälterbau - Kugeldüse
B.Beger GmbH
Berechnung - Druckstatik
HFR Ingenieure GmbH
Support vor Ort
Bootsvermietung Enge
Strahlinnenbeleuchtung
Hartenberger Unterwassertechnische Geräte GmbH
Berichterstattung
Klaus W. König