A.1.12 Sonderuntersuchungen
Die Anordnungen im PF-Beschluss sehen für einige Parameter besondere Untersuchungen vor. Soweit es sich dabei um einmalige Untersuchungen handelt, wurden diese bereits in den Vorjahren durchgeführt und ihre Ergebnisse im ersten Beweissicherungsbericht und im Internet veröffentlicht. Die Gutachten zu diesen Untersuchungen sind auf der CD 2 (Materialien) diesem Bericht beigefügt. Es handelt sich um folgende Untersuchungen:
- Einfluss der Verklappung auf der Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth auf das Kernkraftwerk Stade (PF-Beschluss Nr. 3.2.1.5a, S. 40)
- Statistische Analyse zur Ermittlung der Anzahl notwendiger Parallelproben bei den Makrozoobenthosuntersuchungen (PF-Beschluss Nr. 3.2.2.1a, S. 42)
- Einfluss der Baggerarbeiten (Baggerung und Verklappung) auf die Schwebstoff- und Sauerstoffverteilungen im Umfeld der Arbeiten (PF-Beschluss Nr. 3.2.1.5a, S. 40)
- Test einer automatischen Biotoptypenklassifizierung als Grundlage für künftige Kartierungen im Rahmen der Beweissicherung (PF-Beschluss Nr. 3.2.2.2, S. 45)
Die Bewertung der Untersuchungen hinsichtlich ihrer ausbaubedingten Wirkungen sind im zusammenfassenden Kapitel IV des Textbandes aufgeführt.
Die aktuellen Ergebnisse derjenigen Sonder-Untersuchungsprogramme, die über einen längeren Zeitraum gemäß PF-Beschluss durchgeführt werden, sind in den nachfolgenden Abschnitten aufgeführt.
A.1.12.1 Untersuchung der Salzgehaltsänderungen an Entnahmestellen von Elbwasser für landwirtschaftliche Zwecke
Messungen an den Schnittstellen zwischen den Gebieten der Entnahmestellen von Beregnungs- und Tränkewasser und der Elbe werden seit Mitte 2001 vorgenommen. Darüber hinaus werden weiterhin bei Hochwasser an verschiedenen Messstellen (Wedel, Krautsand, Wischhafen) Schöpfproben genommen (s. Kapitel III.1.3.1 des Textbandes), die zeigen, dass kurzzeitige Überschreitungen der für die Landwirtschaft akuten Verträglichkeitsgrenze zum ersten und einzigen mal im Erfassungszeitraum 1996-2003 am 15.12.2003 bei Krautsand registriert worden ist, aber ansonsten weder bei Sturmfluten noch bei extrem niedrigen Oberwässern bislang vorgekommen sind. Im Mittel lagen die Werte im gesamten Ästuar bisher weit unterhalb der Verträglichkeitsgrenzen. Abbildung A.1.12.1-1 zeigt die Verhältnisse 1996 - 2003 (Minimum-, Maximum- und Mittelwerte an den Messstationen Wedel, Krautsand und Wischhafen).
Abb. A.1.12.1-1: Salzgehaltsmessergebnisse im Vergleich zu landwirtschaftlichen Verträglichkeitsgrenzen
Die Aufnahme des kontinuierlichen Messbetriebes auf der niedersächsischen Elbseite an den Lokationen
- Brücke Geversdorf,
- Siel Balje,
- Siel Schöneworth,
- Sperrwerk Freiburg (Siel Freiburg),
- Sperrwerk Wischhafen,
- Sperrwerk Ruthenstrom (Siel Ruthenstrom),
- Sperrwerk Abbenfleth,
- Schwingesperrwerk
erfolgt seit Mitte 2001. Über ein Intranet des Unterhaltungsverbandes Kehdingen (im Auftrage des WSA Hamburg) haben demnächst alle betroffenen Landwirte die Möglichkeit, sich vor Entnahme von Beregnungs- oder Tränkewasser über die aktuelle Leitfähigkeitsentwicklung in ihrem Bereich zu unterrichten. Die Lage der Messstellen und das jeweils zugehörige Einzugsgebiet zeigt die nachfolgende Abbildung.
Abb. A.1.12.1-2: Messstellen des Überwachungssystems für die Qualitätskontrolle von Beregungs- und Tränkewasser mit zugehörigen Einzugsgebieten.
Beispielhafte Ergebnisse der Messungen zeigen die nachfolgenden Abbildungen.
Abb. A.1.12.1-3: Leitfähigkeitsmessungen am Sperrwerk Abbenfleth über einen Tag in 2003
Abb. A.1.12.1-4: Leitfähigkeitsmessungen am Schwingesperrwerk über ein Monat in 2003
Abb. A.1.12.1-5: Leitfähigkeitsmessungen am Siel Schöneworth über zwölf Monate in 2003
A.1.12.2 Wellenmessung an der Unterelbe
In letzter Zeit wurde vermehrt ein erhöhter Wellenauflauf durch den Schiffsverkehr auf der Elbe und eine Zunahme der Belastung an Bau- und Deckwerken festgestellt.
Um die Ursachen bzw. Verursacher genauer benennen zu können, wurden Schiffswellenmessungen an der Unterelbe durchgeführt.
Das Ziel des WSA Hamburg ist es, mit dem Messprogramm weitere Erfahrungen und Daten zu gewinnen, um die Reedereien und die Lotsen für den Problembereich zu sensibilisieren, sowie Aufschlüsse darüber zu erhalten, welche Wellensysteme (Primär- und/oder Sekundärwellen) bzw. Schiffspassagen für die Probleme bei Häfen und Deckwerken ursächlich sind.
Der Abschlussbericht zu den Wellenmessungen gibt folgende zusammenfassende Ergebnisse wieder:
Die Wellenmessungen wurden an vier Positionen an der Unterelbe durchgeführt: Wedel, Hetlingen, Stadersand und im Ruthenstrom; die Netto-Messdauer betrug an jeder Position vier Wochen. Für die Messungen wurden zwei Wellenmessgeräte eingesetzt, die nach dem Schwimmerprinzip funktionieren.
Die Messdaten wurden mit einer Taktung von 10 Hz erfasst und kontinuierlich gespeichert. Die Identifizierung von Schiffswellen erfolgte durch entsprechende Filterung der Messzeitreihe. Die Auswertung hatte zum Ziel, für die Größen Absunk, Primärwellenhöhe und Sekundärwellenhöhe jeweils die täglichen Maxima und die wöchentlich 10 höchsten Werte zu ermitteln. Weiterhin sollten diesen Ereignissen die Schiffe (einzeln oder gegebenenfalls auch Schiffsgruppen) zugeordnet werden, die diese Wellen verursacht haben.
Für die Bestimmung der zugehörigen Schiffe wurde auf Daten der Verkehrszentrale zurückgegriffen, so dass neben dem Schiffsnamen auch die Hauptabmessungen (Länge, Breite, aktueller Tiefgang) bekannt waren. Aus den vorliegenden Daten wurde außerdem die Geschwindigkeit des Schiffes zum Zeitpunkt der Passage ermittelt. Da die Wellenerzeugung eines fahrenden Schiffs von der durchs Wasser gefahrenen Geschwindigkeit abhängt, wurde die ermittelte Geschwindigkeit über Grund um die Tideströmung korrigiert. Mangels zeitgleicher Messungen erfolgte diese Korrektur auf der Basis eines BAW-Gutachtens zum Tidegeschehen in der Unterelbe (BAW, 1997) mit einer mittleren, tidephasenabhängigen Strömungsverteilung.
Grundsätzlich muss festgehalten werden, dass es für die Beurteilung von Belastungen, die von schiffserzeugten Wellen ausgehen, sehr auf den Einzelfall ankommt. Die Art und Größe der Schiffswellen hängt neben Schiffsform und -größe stark von der Fahrtgeschwindigkeit im Wasser ab. Die Ausbreitung der langen Schiffswellen hängt im Wesentlichen von der Wassertiefe und bei Seitenarmen auch von deren Querschnitt ab (Beispiel Ruthenstrom); insbesondere bei Häfen können Beckenresonanzen ein Problem darstellen.
Die Beurteilung der vorstehenden, beispielhaft aufgeführten Problemstellungen ist nicht Gegenstand dieser Untersuchung, sie dienen lediglich der Illustration, dass nicht notwendigerweise die höchste Welle auch die größte Belastung im Einzelfall ergibt, sondern dass auch die vorliegenden Messergebnisse einer Interpretation für die Anwendung auf bestimmte Einzelmaßnahmen bedürfen.
Die Messungen zeigen jedoch, dass die Belastung aus Absunk und Primärwellenhöhe vor allem von Schiffen der Panmax-Klasse oder größeren verursacht wird. Insbesondere in Abschnitten, in denen das Fahrwasser in geringer Entfernung zum Ufer verläuft, können aber auch kleinere Schiffe erheblich zur Wellenunruhe beitragen, da sie auf Grund des geringeren Tiefgangs weit am Fahrwasserrand fahren können und dies in Folge ihrer teilweise starken Motorisierung durchaus auch mit hohen Geschwindigkeiten geschieht.
Gerade letzteres ist zusammen mit der Tatsache, dass die kleineren Schiffe näher an ihrer kritischen Rumpfgeschwindigkeit fahren außerdem dafür verantwortlich, dass die Belastung durch Sekundärwellen überwiegend von den kleineren Schiffen verursacht wird.
Im Bereich vor Wedel fahren die Schnellfähren bereits mit ihrer Reisegeschwindigkeit von etwa 30 kn und fallen daher durch ihren großen Anteil an der kurzperiodischen Wellenbelastung im Bereich der Hafeneinfahrt auf. Da alle anderen Schiffe weiter stromab vor Hetlingen schneller fahren und erheblich höhere Wellen verursachen, nimmt dort der Anteil der Wellenbelastung durch die Schnellfähren signifikant ab.
Der vollständige Abschlussbericht ist auf der CD 2 (Materialien) im Verzeichnis "Wellenmessung" vorhanden.