III Kurzbeschreibung und Bewertung der ausbaubedingten Wirkungen der Fahr-rinnenanpassung 1999/2000

III Kurzbeschreibung und Bewertung der ausbaubedingten Wirkungen der Fahr-rinnenanpassung 1999/2000

Aufgabe der Beweissicherungsuntersuchungen ist es festzustellen, ob die in der UVU prognostizierten Auswirkungen der letzten Fahrrinnenanpassung, die in den Jahren 1997 - 2000 (Hauptarbeiten: 1999) durchgeführt wurde, überschritten werden. Generell ist dabei zu berücksichtigen, dass die Naturparameter (im Text z. T. auch Kenngrößen genannt) natürlicherweise Entwicklungen unterliegen, die entweder mehr oder minder stark ausgeprägte periodische oder aperiodische Schwankungen oder einen langfristigen Trend, wie z. B. die Wasserstände, zeigen. Eine Auswirkung durch die Fahrrinnenanpassung wäre also in diesen Fällen nur dann gegeben, wenn sich diese Schwankungen und Trends zeitlich wie räumlich grundlegend verändern würden. Damit wird neben dem statischen Ist-Zustand der UVU, wie er sich kurz vor dem Ausbau darstellt, auch einem „dynamischen Ist-Zustand“ Rechnung getragen, der die langfristige Entwicklung berücksichtigt.

III.1 Ausbaubedingte Wirkungen auf die Wasserstände

III.1.1 Ziel und Umfang der Wasserstandsuntersuchungen

Der Wasserstand ist einer der wichtigsten Parameter der Beweissicherung. Er reagiert erfahrungsgemäß unmittelbar auf einen Fahrrinnenausbau. Das Ausmaß der Wasserstandsänderungen ist zugleich ein wichtiger Indikator für die Intensität der ökologischen Folgen einer Ausbaumaßnahme. Große Wasserstandsänderungen gehen einher mit Veränderungen der weiteren hydrologischen Parameter (z. B. Strömungen), die wiederum gemeinsam auf die Ufertopografie, ufernahe Biotope und weitere Schutzgüter wirken. Im Umkehrschluss kann also angenommen werden, dass geringfügige Wasserstandsänderungen kaum zu nennenswerten Beeinträchtigungen der Umwelt führen. Da die Hauptausbaumaßnahmen zur Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenelbe in den Jahren 1998 bis 2000 durchgeführt wurden, lassen sich eventuelle Ausbauwirkungen anhand der bis dato vorliegenden Wasserstandswerte feststellen.
Die Anordnungen des PFB zur Beweissicherung legen sowohl den Umfang der Wasserstandsuntersuchungen als auch ihre räumliche und zeitliche Dichte fest. Darüber hinaus sind die Auswertemethoden vorgeschrieben und Schwellenwerte benannt, bei deren Überschreitung Maßnahmen zu erfolgen haben. Die Schwellenwerte geben laut PFB an, „in welchem Maße die Ergebnisse der Beweissicherungsmessungen von den Werten der UVU-Prognose abweichen dürfen“.
Die Untersuchungen der Wasserstände umfassen insgesamt 20 Pegel direkt an der Tideelbe sowie weitere 13 Nebenflusspegel. Die folgende Übersicht zeigt die Standorte der Tideelbepegel an der Elbe.

Abb. III.1.1-1: Ausgewählte Tidepegel im Untersuchungsgebiet (rote Markierungen)

Folgende Untersuchungen sind mit den Wasserstandsdaten und den daraus abgeleiteten Kenngrößen durchzuführen:

1. Erhebung der Wasserstandsdaten als vollständige Ganglinie und Ableitung gängiger Tidekennwerte nach Pegelvorschrift.
2. Ermittlung der ausbaubedingten Veränderungen der mittleren Tidekenngrößen: MTnw, MThw und des MThb im gesamten Tideästuar und den Nebenflüssen.
3. Ableitung der monatlichen Scheiteländerungen aus den vorgenannten Untersuchungen, die als Frühindikator zur Anzeige möglicher Sockelinstabilitäten herangezogen werden sollen.
4. rmittlung von Überschreitungshäufigkeiten definierter Grenzwerte zur Kennzeichnung unterschiedlicher Schweregrade von Sturmflutereignissen.
5. ntersuchung ausbaubedingter Veränderungen der Sturmflutscheitelhöhen auf Basis der Stauwerte.

Schließlich steht am Ende dieser Auswertungen die Überprüfung der Ergebnisse auf Einhaltung oder Überschreitung der jeweils zu Punkt 2 bzw. 5 definierten Schwellenwerte. Hinsichtlich der mittleren Tidescheitelwasserstände werden zur Definition der Schwellenwerte die Prognosen der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) herangezogen.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit beschränkt sich die rechnerische Ermittlung der ausbaubedingten Wasserstandsänderungen in diesem Bericht zunächst auf die Pegel an der Elbe. Eine gesonderte Betrachtung der Nebenflussentwicklung wird in Abschnitt III.1.4 vorgenommen.

III.1.2 Mittlere Scheitelwasserstände der Elbe

Parameter	Prognose der UVU	Eingetretene Ausbauwirkung	Wirkung geht über die UVU-Prognose hinaus
Mittleres Tidehochwasser	Steigt an allen Pegeln	Fällt an allen Pegeln	nein
Mittleres Tideniedrigwasser	Fällt an allen Pegeln	Fällt wie prognostiziert	an drei vom 20 Pegel ist eine Überschreitung errechnet worden

Das gemäß den Auflagen zum Planfeststellungsbeschluss anzuwendende Verfahren zur Ermittlung der „ausbaubedingten Änderungen der mittleren Scheitelwasserstände“, welches auch schon bei vorangegangenen Ausbaumaßnahmen sowohl an Unter- und Außenelbe (-13,5 m KN-Ausbau) als auch bei verschiedenen Vertiefungen der Unter- und Außenweser angewendet wurde, basiert auf einem Ansatz nach NIEMEYER (1995). Im ersten Schritt des Verfahrens wird die Doppelsummenanalyse durch­geführt. Diese wird von NIEMEYER zur Bestimmung sogenannter „unbeeinflusster“ Zeiträume auf die Scheitelwasserstände der Revierpegel angewendet. Dabei schränkt NIEMEYER die Anwendbarkeit der Doppelsummenanalyse auf die Revierpegel unter­halb Kollmars mit der Aussage ein: „Oberhalb dieser Station [Kollmar] führe der Einfluss des Oberwasserabflusses zu keinen brauchbaren Ergebnissen“.
Wie die vergangenen Beweissicherungsberichte (2005, 2006) zeigen, verlief die Auswertung der Wasserstandsdaten bisher nicht ohne Diskussionen. Referenzzeiträume wurden ermittelt und mit dem NIEMEYER-Verfahren ausgewertet. Dabei stellte sich heraus, dass diese Referenzzeiträume (z. B. 11.93 - 10.96) trendbehaftet und somit für Aussagen über ausbaubedingte Veränderungen der Tidewasserstände ungeeignet sind. In Kenntnis dieser Problematik hat die niedersächsische Einvernehmensbehörde (Niemeyer) dem TdV einen Referenzzeitraum vorgeschlagen (10.96 - 11.99), der für die meisten Pegel trendfrei Ergebnisse errechnen lässt.
Grundgedanke des NIEMEYER-Verfahrens ist, die Wasserstände, die sich ohne den Fahrrinnenausbau eingestellt hätten, zu ermitteln, und diese mit den tatsächlich eingetretenen Wasserständen zu vergleichen. Die Differenz zwischen berechneten und eingetretenen Wasserständen wird auf den Ausbau zurückgeführt. Zur Berechnung der ohne Ausbau eingetretenen Wasserstände wird ein empirisch-deterministisches Modell (siehe unten) angewendet. Die Regressionskoeffizienten werden für einen Referenzzeitraum für jeden Revierpegel ermittelt. Somit wird das Tideniedrigwasser an einem Revierpegel aus dem Tideniedrigwasser und dem Tidehub an einem Referenzpegel (hier Helgoland) sowie dem Oberwasserabfluss, gemessen in Neu Darchau, berechnet. Analog wird mit den Daten für das Tidehochwasser verfahren.
Als unbeeinflusster Referenzpegel für die natürliche Entwicklung der mittleren Scheitelwasserstände soll der Pegel Helgoland die von jeglichen Ausbaumaßnahmen im Ästuar unbeeinflussten Verhältnisse in der Nordsee repräsentieren. In Abbildung III.1.2-1 ist daher auch die langfristige Entwicklung der Wasserstände am Pegel Helgoland dargestellt. Die abschnittsweise Auftragung der linearen Trends zeigt, dass insbesondere seit Beginn der 1980er Jahre ein beschleunigtes Ansteigen der Scheitelwerte zu beobachten ist.

Abb. III.1.2-1: Entwicklung der Wasserstände am Pegel Helgoland (wasserwirtschaftliches Jahresmittel)

Erwartungsgemäß weist die Entwicklung der Wasserstände im Elbeästuar aufgrund der natürlichen Verformung der Tidewelle und der Wirkung anthropogener Maßnahmen über die vergangenen 100 Jahre betrachtet wesentlich größere Veränderungen auf als der Pegel Helgoland. Im Stromspaltungsgebiet spiegelt sich die Überlagerung der externen natürlichen Einflüsse (Entwicklung der Wasserstände in der Nordsee, Variabilität des Oberwasserabflusses) mit den anthropogenen Eingriffen unterschiedlichster Art wider. Diese hat in den vergangenen 100 Jahren zu einer Veränderung des Tidehubs am Pegel St. Pauli von ca. 200 cm geführt.

Abb. III.1.2-2: Entwicklung der Wasserstände am Pegel St. Pauli

Wie bereits in der Theorie erläutert, werden im NIEMEYER-Verfahren die über eine Regression errechneten Wasserstände den gemessenen Wasserständen gegenübergestellt. Das Verfahren wird im Weiteren mithilfe von Diagrammen dargelegt. In einem ersten Schritt sind diese Werte in einem Scatterdiagramm (Abbildung III.1.2-3) beispielhaft für die MTnw - Werte am Pegel Bunthaus aufgetragen; ein Punkt repräsentiert jeweils ein Monatsmittel mit dem berechneten Wert als x-Koordinate und dem gemessenen als y-Koordinate. In grün sind die Daten zu sehen, die in die Regression eingeflossen sind, während die roten die Werte sind, die sich für den Zeitraum nach der Fahrrinnenanpassung errechnen lassen. Die blau gestrichelte Diagonale zeigt die Gerade an, auf der die berechneten Werte den gemessenen Werten entsprechen, also den Mittelwert der Regression. Die Standardabweichung für die Werte des Regressionszeitraums beträgt 4,2 cm. Darüber hinaus ist eine parallel verlaufende, orange gestrichelte Diagonale eingezeichnet. Diese zeigt an, inwieweit die berechneten Werte nach Ausbau im Mittel von den gemessenen abweichen. In diesem Beispiel beträgt die Abweichung ‑6,9 cm, die als relative Absenkung des MTnw gegenüber dem Zustand vor dem Eingriff zu interpretieren ist.

Abb. III.1.2-3: Scatterdiagramm „errechnet und gemessen“ für die TNW-Werte am Pegel Bunthaus

Da aus dem Scatterdiagramm nicht abzulesen ist, ob über die beiden betrachteten Zeiträume ein Trend bei der Entwicklung der Wasserstände stattfand, werden die oben gezeigten Daten als Differenzen zu der Diagonalen über die Zeit dargestellt. Aus dieser zeitdiskreten Auftragung kann die Veränderung gegenüber dem Zustand vor der Fahrrinnenanpassung wesentlich anschaulicher widergespiegelt werden und zudem können direkt die monatlichen Scheiteländerungen zur Frühindikation möglicher Sockelinstabilitäten abgeleitet werden.

Abb. III.1.2-4: Ganglinie der Differenzen zwischen berechneten und gemessenen Tnw-Monatsmittelwerten am Pegel Bunthaus

Das Diagramm zeigt die Monatsmittelwerte der Differenz gemessen / berechnet mit dem gleitenden Mittel über 12 Monate ebenfalls für das Tnw am Pegel Bunthaus. Zusätzlich sind für den Zeitraum nach dem Ausbau die UVU-Prognosen (Abbildung III.1.2-4) als roter und gelber Balken eingezeichnet.
Ausschlaggebend für die Erfüllung der Auflagen des PFB sind die 5-jährigen Mittelwerte, die 2005 zum ersten Mal gebildet werden konnten (2000 - 2004). Das 5-jährige Mittel ist als blauer Balken in die Grafik eingetragen und entspricht dem bereits erwähnten Mittelwert im Scatterdiagramm. Im aufgezeigten Beispiel in Abbildung III.1.2-4 mit berechneten und gemessenen Tnw-Monatsmittelwerten am Pegel Bunthaus liegt das 5‑jährige Mittel bei -7,0 cm und somit innerhalb der „worst-case-Prognose“ von -8,1 cm.
Die Ergebnisse für alle untersuchten Pegel für MThw sowie MTnw sind auf der DVD-1 dokumentiert und sind zusammengefasst in der folgenden Abbildung III.1.2-5 zu sehen.
Die Abbildung zeigt, dass entgegen der Prognosen das MThw an allen untersuchten Pegeln gefallen ist (blauer Balken). Das MTnw ist zwar, wie qualitativ prognostiziert, an allen Pegeln gefallen, jedoch ist der jeweilige Abfall an den Pegeln über den Verlauf der Tideelbe sehr uneinheitlich und physikalisch im Rahmen der Beweissicherung nicht zu erklären. Der erwartete Verlauf der Umhüllenden ist nicht eingetreten, was hauptsächlich daran liegt, dass an den Pegeln zwischen Brunsbüttel und Stadersand das MTnw geringer als erwartet gefallen ist.
Es ist in der Abbildung III.1.2-5 zu erkennen, dass es einzig drei geringe Überschreitungen der BAW-Prognosen (Pegel Cuxhaven in der Außenelbe und die Pegel Over und Zollenspieker nahe des Wehres Geesthacht) gibt. Aufgrund ihrer Kürze sind die Zeitreihen empfindlich gegenüber kurzfristigen Änderungen, so dass erst nach Vorliegen längerer Datenreihen eine Aussage über mögliche ausbaubedingte Einflüsse auf diese Pegel vorgenommen werde kann.

Abb. III.1.2-5: Ergebnisse des NIEMEYER Verfahren für den Regressionszeitraum 11/96-10/99

III.1.3 Auswirkungen auf Sturmflutwasserstände der Elbe

Parameter	Prognose der UVU	Eingetretene Ausbauwirkung	Wirkung geht über die UVU-Prognose hinaus
Sturmflutwasserstände Eintrittshäufigkeiten	Grundrelation 1956/ 1995	keine	keine
Änderung der Stauwerte	Anstieg des Sturmflutscheitels um max. 2,5 cm	keine	keine

III.1.3.1 Eintrittshäufigkeiten von Sturmflutwasserständen nach DIN 4049 an der Elbe

Gemäß PFB sind im Zuge der Beweissicherung für die Pegel (Helgoland, Cuxhaven, Brunsbüttel, Kollmar, Schulau, St. Pauli und Zollenspieker) die Eintrittshäufigkeiten von Sturmflutwasserständen nach DIN 4049 mit der Jahresreihe 1956 bis 1995 zu vergleichen. Nach DIN 4049 werden Sturmfluten nach der statistisch ermittelten durchschnittlichen Eintrittshäufigkeit der Höhe ihrer Scheitelwasserstände gekennzeichnet. Danach tritt

• eine "leichte" Sturmflut durchschnittlich 0,5 bis 10 Mal pro Jahr,
• eine "schwere" Sturmflut durchschnittlich 0,05 bis 0,5 Mal pro Jahr und
• eine "sehr schwere" Sturmflut durchschnittlich seltener als 0,05 Mal pro Jahr

auf.
Abweichend von den Untersuchungen der letzten Jahre wurde das Verfahren zur Untersuchung der Sturmfluthäufigkeiten angepasst. Das bisherige Verfahren beruht im Wesentlichen auf Grundlage der DIN 4049. Zunächst wurde der Bezugszeitraum (BZ) festgelegt. Dieser sollte vor dem Beginn des Fahrrinnenausbaus liegen, um einen Zeitraum ohne dessen Einfluss als Grundlage zu haben. Außerdem sollte die in der DIN 4049 geforderte Mindestlänge der Beobachtungsreihe von 25 Jahren erfüllt sein. Um eine gute statistische Verwertbarkeit zu erreichen, wurde die Länge der Beobachtungsreihe von 25 auf 40 Jahre ausgeweitet. 40 Jahre entsprechen genau der doppelten Länge des größten Wiederkehrintervalls bei den festgelegten Eintrittshäufigkeiten, weil eine sehr schwere Sturmflut als ein Ereignis definiert ist, das 0,05-mal pro Jahr oder 1-mal in 20 Jahren auftreten kann. Der Bezugszeitraum zur Ermittlung der Grenzwerte wurde dann schließlich auf die Jahre 1956 bis 1995 festgelegt. Es wurde mit dem hydrologischen Jahr gearbeitet.
In einem zweiten Schritt wurden die Scheitelwasserstände jeder der oben genannten Pegelstationen, bezogen auf Pegelnull (PN), in einer Häufigkeitsverteilung dargestellt. Die Scheitelwasserstände der Jahre 1956 bis 1995 wurden dafür in Klassen im Abstand von je 10 cm eingeordnet. Für die Klassen wurde die Eintrittshäufigkeit in einem Jahr ermittelt, indem zunächst die Summe der einzelnen Klasse durch die Gesamtjahre des BZ geteilt wurde. Die Eintrittshäufigkeit der Klassen pro Jahr wurde dann in die Überschreitungshäufigkeit umgerechnet, indem zu dem Ergebnis einer Klasse alle Werte der darüber liegenden Klassen addiert wurden. Die resultierenden Überschreitungshäufigkeiten der Klassen wurden als Summenkurve mit logarithmischer Skala dargestellt. Von der Summenkurve wurden dann direkt die Thw PN Werte bei den vorgegebenen Häufigkeiten der DIN 4049 abgelesen. Die Thw, die genau 10-mal pro Jahr, 0,5-mal pro Jahr bzw. 0,05-mal pro Jahr eingetreten waren, wurden als Grenzwerte festgelegt.
Mit Hilfe der für jeden Pegel festgelegten Grenzwerte in Thw PN wurden dann die Scheitelwasserstände der wasserwirtschaftlichen Jahre 1996 bis 2006 auf die Eintrittshäufigkeit von leichten, schweren und sehr schweren Sturmfluten untersucht. Die festgelegten Grenzwerte, die Ergebnisse der Jahre 1996 bis 2006 und die durchschnittliche Überschreitungshäufigkeit leichter, schwerer und sehr schwerer Sturmfluten an den einzelnen Pegeln wurden in einer Tabelle festgehalten und in den Berichten zur Beweissicherung veröffentlicht.
Um zu gewährleisten, dass tatsächlich nur Ereignisse, denen ein hoher Stau zugrunde liegt, als Sturmflut ausgewiesen werden, wird im Folgenden ein verändertes Verfahren zur Untersuchung der Sturmfluthäufigkeiten auf Anregung des Niedersächsischen Landesbetriebes für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) vorgestellt. Die Berechnung von Stau erfolgt durch Abzug des MThw vom eingetretenen Thw PN. Die Differenz ist der Stau. In diesem sind, trotz seiner Benennung, noch unterschiedliche Einflüsse, wie Fernwellen und an einigen Pegeln der Oberwasserabfluss enthalten.
Auch in dem neuen Verfahren beinhaltet der Bezugszeitraum weiterhin die Jahre 1956 bis 1996. Der Trend in der Entwicklung der Wasserstände wird durch die Umrechnung in Stau sowohl für die Jahre des Bezugszeitraums berücksichtigt, als auch dann bei den Auswertungen für die darauf folgenden Jahre 1996 bis 2006.
Die Berechnung des Staus erfolgt für den gesamten Zeitraum mit einem über die Einzeltiden gleitenden MThw, das über alle Scheitelwerte aus 5 Jahren zuvor gemittelt wird. Die Staugrenzwerte werden mit den Stauwerten aus dem BZ für alle sieben Pegelstationen neu ermittelt. Dies wird in der Darstellung als Summenkurve vorgenommen. Die Grenzwerte werden von der berechneten exponentiellen Funktion der Summenkurve abgelesen.
Die Anzahl der mit dem neuen Stau-Verfahren ermittelten Sturmfluten ist insgesamt niedriger. Besonders bei den leichten, aber auch bei den schweren Sturmfluten ist dies zu erkennen, obwohl im untersuchten Zeitraum auch mit dem Thw-Verfahren nur wenige schwere Sturmfluten ausgewiesen wurden.
Die auf Basis der Zeitreihe 1956/95 ermittelten Grenzhöhen für "leichte", "schwere" und "sehr schwere" Sturmfluten sind für die oben genannten Pegel in Tabelle III.1.3-1 aufgeführt. Dort finden sich auch die Überschreitungen der ermittelten Grenzhöhen für die wasserwirtschaftlichen Jahre ab 1996.
"Sehr schwere" Sturmfluten sind demnach seit 1996 an keinem Pegel zu verzeichnen gewesen. Die zeitliche Verteilung "schwerer" Sturmfluten ist an den zu betrachtenden Pegeln ausgesprochen ähnlich: 1996, 1997, 1998, 2001 und 2003 waren an keinem Messort "schwere" Sturmfluten zu verzeichnen, in 2000 eine und in 2002 zwei, während im Jahr 1999 in Helgoland, Cuxhaven, Brunsbüttel und Kollmar die entsprechenden Grenzhöhen ebenfalls einmal, in Schulau, St. Pauli und Zollenspieker dagegen zweimal erreicht oder überschritten wurden.
Die Entwicklung "leichter" Sturmfluten seit 1996 ist etwas differenzierter zu betrachten und wird daher in Abbildung III.1.3-1 zusätzlich veranschaulicht.
Hierbei sei anzumerken, dass die große Anzahl der Eintrittshäufigkeiten im Jahr 2006 am Pegel Zollenspieker auf das hohe Oberwasser im Frühjahr dieses Jahres zurückzuführen ist.

Abb. III.1.3-1: Anzahl „leichter“ Sturmfluten nach DIN 4049 (Basis: Zeitreihe 1956/95) an den Pegeln Helgoland, Cuxhaven, Brunsbüt-tel, Kollmar, Schulau, St. Pauli und Zollenspieker seit 1996

Tab. III.1.3-1: Eintrittshäufigkeiten von Sturmflutwasserständen nach DIN 4049 (Basis: Jahresreihe 1956 bis 1995) für die Pegel Helgo-land, Cuxhaven, Brunsbüttel, Kollmar, Schulau, St. Pauli und Zollenspieker ab 1996

		Grenzhöhe [cm Stau]:	1956/ 1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	Mittel 96/06:
Zollenspieker	Sehr schwer	384	0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0
	Schwer	282	0,5	0	0	0	1	2	0	1	0	0	0	0	0,4
	Leicht	149	10	2	8	9	7	6	6	9	2	6	13	13	7,4
St. Pauli	Sehr schwer	417	0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0
	Schwer	298	0,5	0	0	0	1	2	0	1	0	0	0	0	0,4
	Leicht	141	10	2	8	10	7	6	6	11	0	6	13	3	6,5
Schulau	Sehr schwer	409	0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0
	Schwer	290	0,5	0	0	0	1	2	0	1	0	0	0	0	0,4
	Leicht	135	10	2	9	11	7	7	6	13	1	7	13	3	7,2
Kollmar	Sehr schwer	391	0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0
	schwer	278	0,5	0	0	0	1	2	0	1	0	0	0	0	0,4
	Leicht	131	10	2	8	11	6	7	6	12	0	7	13	3	6,8
Brunsbüttel	Sehr schwer		0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0
	Schwer		0,5
	Leicht		10	2
Cuxhaven	Sehr schwer	350	0,05	0	0	0	0	0	0	0	2	0	0	0	0,0
	Schwer	252	0,5	0	0	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0,2
	Leicht	123	10	2	6	10	5	6	5	6	1	7	12	3	5,7
Helgoland	Sehr Schwer*	262	0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,0
	Schwer*	192	0,5	0	0	0	1	2	0	0	0	0	0	0	0,3
	Leicht*	102	10	2	4	6	2	5	5	4	0	6	9	3	4,2

* bezogen auf das Helgoländer Pegelnull vor 2000

III.1.3.2 Ermittlung ausbaubedingter Änderungen von Stauwerten nach NIEMEYER (1997) an der Elbe

Bei diesem Verfahren soll in ähnlicher Weise wie bei dem NIEMEYER (1995)-Verfahren die Veränderung der so genannten Stauwerte während einer Sturmflut nach dem Ausbau untersucht und quantifiziert werden. Als Stau versteht sich hier die Differenz zwischen dem eingetretenen und einem mittleren Hochwasserscheitel, also eine Akkumulation von im wesentlichen Windstau sowie astronomischen Einwirkungen, Fernwellen und sonstigen externen Einflussgrößen. Auch hier geht der Grundgedanke davon aus, dass eine nach dem Eingriff ggf. beobachtete Abweichung von der funktionalen Approximation, die für einen im PFB nicht näher definierten Zeitraum vor dem Ausbau aufgestellt wird, einzig und allein dem Ausbau zuzuschreiben ist.
Grundsätzlich ist neben der mangelnden Berücksichtigung natürlicher Ursachen, die für Änderungen im Sturmflutverlauf verantwortlich gemacht werden müssen, eine gewisse Abhängigkeit vom Eintreten statistischer Zufallsgrößen (Sturmflutwasserstände) im Untersuchungszeitraum zu bemängeln. Erst bei Vorliegen einer ausreichenden Grundgesamtheit wird eine empirische Beziehung unempfindlich gegenüber einzelnen Ausreißern. Bis diese Grundgesamtheit in ausreichendem Maße vorliegt (statistische Tests können dabei Auskunft über den Vertrauensbereich einer verfügbaren Datenbasis geben), können viele Jahre ohne nennenswerte Sturmflutereignisse ins Land gehen, wie die jüngste Vergangenheit gezeigt hat. Je länger die zu betrachtende Maßnahme zurückliegt, desto schwieriger wird aber auch eine eindeutige ursächliche Zuordnung einer sich möglicherweise abzeichnenden Veränderung.
Ohne die hierzu durchgeführten Auswertungen schon als abgeschlossen bezeichnen zu wollen, sollen im Folgenden die angesprochenen Problempunkte am Beispiel der Stauentwicklung für den Pegel St. Pauli vorgestellt werden.

Die Beziehung zwischen den Stauwerten an einem vom Oberwasserabfluss beein­flussten Revierpegel und dem externen unbeeinflussten Referenzpegel ist um einen Term zur Berücksichtigung des Oberwassereinflusses zu erweitern. In sehr guter Nä­herung kann dieser Einfluss, wie auch jahrzehntelange Erfahrungen mit dem Sturm­flutvorhersageverfahren WADI III gezeigt haben, durch einen linearen Term beschrieben werden. Damit kann der Stau an einem Pegel der dem Einfluss des Oberwassers unterliegt, durch die Funktion:

näherungsweise beschrieben werden, wobei

einen mittleren Oberwasserabfluss der vergangenen 2 bis 6 Tage darstellt. Diese Mittelung ist sinnvoll, weil die oberwasserbedingte Wasserstandshebung an einem Pegel im Tiderevier nicht vom aktuellen Wert in Neu Darchau abhängig ist. Dieser erreicht z. B. Hamburg erst rd. 2 Tage später.
Wenn im Zuge der Erläuterungen zu den nachfolgenden Darstellungen von oberwasserabflussnormierten Stauwerten am Pegel St. Pauli gesprochen wird, dann ist damit die Differenz STRP ‑ bRP · QND gemeint. Zur Veranschaulichung der effektiven Streubreite und Kontrolle der Funktionsgüte des Steigungskoeffizienten ist

diese Form der Darstellung am besten geeignet.
Für die in Abbildung III.1.1.1.3-4 (links) aufgetragenen 103 Ereignisse im Zeitraum von 11/1989 bis 04/1999 mit Stauwerten am Referenzpegel Cuxhaven von > 115 cm ergibt die durchgeführte Regressionsanalyse für bRP einen Wert von 0,01 oder 10 cm/ 1000 m³, der auch dem im WADI III verwendeten Wert entspricht. Der mittlere Fehler der Streuung beträgt 17 cm.
In der Abbildung III.1.1.1.3-4 (rechts) sind zusätzlich die Ereignisse nach der Fahrrinnenanpassung für den Zeitraum 11/99 bis 10/05 dargestellt. In diesen Zeitraum fielen weitere 48 Ereignisse mit Stauwerten > 115 cm am Referenzpegel Cuxhaven. Da bei diesen Darstellungen der Oberwassereinfluss bereits herausgerechnet ist, wird die Höhe des mittleren Abflusses am Pegel Neu Darchau durch die Größe der Symbole repräsentiert, um mögliche systematische Auffälligkeiten ggf. leichter identifizieren zu können.

Abb. III.1.3-2: Beziehung zwischen dem Stau am Pegel Cuxhaven und St. Pauli vor und nach dem Ausbau

Die Regressionsgerade für die Ereignisse nach dem Ausbau liegt etwas unterhalb der für die Daten vor dem Ausbau, d. h. der funktionale Zusammenhang zwischen dem Stau in St. Pauli und Cuxhaven hat sich gegenüber dem Zeitraum vor dem Ausbau verändert. Tendenziell gibt es bei einem größeren Stau in Cuxhaven nunmehr einen geringeren Stau in Hamburg-St. Pauli. Diese Tendenz ist jedoch sehr gering und kann aufgrund eines Einzelereignisses zustande gekommen sein.
Damit zeigt auch diese Auswertung, dass auf Basis der bisherigen 65 eingetretenen Sturmflutereignisse nach der Fahrrinnenanpassung 1999/2000 statistisch keine negativen Änderungen der Stauwerte zu beobachten sind.

III.1.4 Wasserstandsentwicklung in den Nebenflüssen

Die ausbaubedingten Veränderungen der Wasserstandsverhältnisse in der Elbe setzen sich abgeschwächt auch in die Nebenflüsse hinein fort. Je nach Lage und Gestalt des Nebenflusses wirkt sich die Veränderung der Tidedynamik unterschiedlich deutlich aus. Darüber hinaus weisen die Nebenflüsse hinsichtlich der Tidedynamik unterschiedliche Charakteristiken auf, da der Tideeinfluss in der Ilmenau, Este, Schwinge und Oste "künstlich" durch Bauwerke (Wehre) mit entsprechenden Reflexionswirkungen begrenzt ist, in der Lühe, Pinnau, Krückau und Stör hingegen nicht.
Die meisten Nebenflüsse sind durch eine starke Gezeitendynamik im Mündungsbereich und stromauf durch abnehmende Wassertiefen geprägt. Die Wassertiefen nehmen zum Beispiel in Ilmenau, Este, Lühe, Pinnau und Krückau oberhalb der Einmündung in die Elbe kontinuierlich auf Werte von rund 1 bis 2 m unter MTnw ab, sodass die von der Elbe einschwingende Tide durch Reibungseinflüsse eine deutliche Dämpfung stromauf erfährt. Diese Reibungseinflüsse wirken in der Niedrigwasserphase aufgrund der dann geringen Wassertiefen in besonders intensiver Weise. Wie in der UVU beschrieben, wirken sich die ausbaubedingten Niedrigwasserabsenkungen der Tideelbe an den Mündungen der Elbnebenflüsse in vollem Maße aus, klingen jedoch stromauf deutlich ab. Das Tidehochwasser setzt sich dagegen nahezu in voller Größe stromauf bis zur Tidegrenze durch.

Tab. III.1.4-1: UVU-Prognose der ausbaubedingten Veränderungen der Tidewasserstände in den Elbenebenflüssen

Nebenfluss	Bereich	D Thw [cm]		D Tnw [cm]
			"worst case"		"worst case"
Ilmenau	Ilmenau-Sperrwerk	+3 bis +4	+4	-2 bis -3	-6
	Luhemündung			- 1 bis -2	-3
	Schleuse Fahrenholz			0	0
Este	Mündung	+4	+5	-5 bis -6	-10
	Moorende			-1	-2
	Buxtehude			-1	-2
Lühe	Mündung	+ 4	+5	-5	-9
	Straßenbrücke Steinkirchen	+ 4	+5	±1	±2
	Horneburg	+ 3	+4	+1	+1
	Daudieck (Aue)	0	0	0	0
Schwinge *)	Mündung	+3	+4	-4	-7
	Straßenbrücke Klappbrücke
	Stade			-2	-4
Ruthenstrom *)	Mündung	+2	+4	-4	-6
Wischhafener Süderelbe *)	Mündung	+1	+2	-3	-4
Oste	Mündung	0	0	-1	-2
	Hechthausen			0	0
Wedeler Au *)	Mündung	+4		-3 bis -5
Pinnau	Mündung	+ 3	+4	-3	-7
	Uetersen	+ 3	+4	0 bis +1	±1
	Pinneberg	+ 2	+3
	Wulfmühle	0	0	0	0
Krückau	Mündung	+3 bis +4	+4	-3	-6
	BWStr - km 3,0			0	-1
	Straßenbrücke B 5	+ 3	+3	0	0
	Straßenbrücke BAB 23	0	0
Stör	Mündung	+1	+2	-3	-4
	Breitenburg			0	0
	Rensing

*) Wasserstandsmessungen sind in der Schwinge, dem Ruthenstrom, der Wischhafener Süderelbe, der Wedeler Au, dem Barnkruger Loch sowie dem Gauensieker Schleusenfleth mit der Krautsander Binnenelbe im Rahmen der Beweissicherung gem. Planfeststellungsbeschluss nicht vorgesehen.

Da in der UVU, Materialband I, Bd.2 (Zusammenfassung) prognostiziert wurde, dass die maximalen Veränderungen zwischen den Werten an der Este und der Oste liegen, wurden die Wasserstandsentwicklungen an diesen Pegeln für die Zeit vor und nach dem Ausbau ausgewertet. Die Ergebnisse sind auf der DVD-1 dokumentiert.

III.1.4.1 Auswertung der Wasserstände in den Nebenflüssen nach dem Niemeyer ’95 Verfahren

Tab. III.1.4.1-1 Zusammenfassung der Ergebnisse der Nebenflussauswertungen

Nebenfluss	Bereich	D Thw [cm]		D Tnw [cm]
		2000-2004	2006-2010	2000-2004	2006-2010
Oste	Hechthausen	-1,1	-2,5	-2,7	+3,6
Ilmenau	Fahrenholz	-0,9	+2,9	-5,4	-9,8
Este	Buxtehude	Nicht auswertbar wegen zu häufiger Beeinflussung durch Sperrwerkschließungen
Lühe	Horneburg	Nicht auswertbar wegen Versandung Pegel Horneburg

Die Untersuchungen erheben -im Gegensatz zu denen in der Tideelbe- keine Anspruch auf konkrete Quantifizierung ausbaubedingter Änderungen. Dazu wäre auch -wie qualitativ angeführt- eine Erweiterung des Ansatzes um lokale Oberwasserwirkungen in den Nebenflüssen und gegebenenfalls Eisbildung erforderlich. Ziel des demgegenüber vereinfachten methodischen Vorgehens ist die Klärung, ob die Änderungen der Scheitel in den Nebenflüssen in der Tendenz denen in der Tideelbe entsprechen.

III.1.4.1.1 Oste

Analog zu den Auswertungen für die Tideelbe (vgl. III.1.2.) werden für diese Untersuchung die Daten eines Binnenpegels auf die ausbaubedingten Änderungen untersucht. Für die Oste ist dies der Pegel Hechthausen, der als innerer Revierpegel zur Verfügung steht. Als unbeeinflusster Referenzpegel wird auch bei dieser Berechnung der Pegel Helgoland angesehen. Der Oberwasserabfluss wird vom Pegel Neu Darchau verwendet. Als Referenzzeitraum vor dem Ausbau werden die Monate 11/1996 - 09.1999 verwendet. Der Oktober 1999 wird nicht mit berücksichtigt, da keine Scheitelwerte für den Pegel Hechthausen vorliegen.
Ein Problem bei der Datenaufbereitung besteht darin, dass diejenigen Tidescheitelwerte nicht mit berücksichtigt werden dürfen, die während Sturmfluten auftraten oder wenn das Sperrwerk in Belum aus anderen Gründen geschlossen war, da zu erwarten ist, dass eine Sperrwerksschließung die Wasserstände des Binnenpegels beeinflusst. Die Sperrwerksschließzeiten ab 1999 wurden vom WSA Cuxhaven digital zur Verfügung gestellt. Für den Zeitraum davor können für die Filterung der Tidehochwasserscheitel Sperrwerksschließungen immer dann angenommen werden, wenn der Außenwasserstand am Pegel Belum über die Kote von +750 cm PN angestiegen ist oder aber über die Kote von 700 cmPN, wenn gleichzeitig am Binnenpegel Hechthausen der Wasserstand um mehr als 50 cm niedriger auftrat. Mit dieser Annahme können die Tidehochwasserdaten auch vor der Einführung eines digitalen Sperrwerks-Logbuchs weitestgehend von den Sperrwerksschließungen während der Sturmfluten bereinigt werden.
Nach dem Bereinigen der Datenreihen sowohl des Revier- als auch des Referenzpegels von den durch Sperrwerksschließungen betroffenen Scheitelwerten wurden aus den restlichen Werten Monatsmittelwerte berechnet und die multiple Regression mit den so gewonnenen 35 Werten des Referenzzeitraums durchgeführt.
Extreme Ausreißer resultieren trotz vorausgegangener Filterung der Sturmflutereignisse insbesondere in den Monaten Januar 1997 sowie Januar/Februar 2010. Eine intensivere Analyse der möglichen Ursachen zeigt innerhalb dieser Monate zusammenhängende Perioden von mehreren Tagen, in denen das Tidehochwasser am Pegel Hechthausen auch bei mittleren Verhältnissen deutlich unterhalb des Thw am Pegel Belum verbleibt. Gleichzeitig kann eine deutliche Verlängerung der Thw-Laufzeit von im Mittel etwa 2 Stunden auf 3-4 Stunden beobachtet werden. Ein Blick auf die meteorologischen Randbedingungen zeigt für diese Perioden extrem niedrige Temperaturen von unter -10°C auf, die vermutlich zu einer Eisbedeckung der Oste geführt hat, was in den Pegelaufzeichnungen leider nicht verzeichnet ist. Über die ungewöhnliche Laufzeitverlängerung lassen sich die beeinflussten Zeiten aber relativ scharf abgrenzen und ebenso herausfiltern. Durch die Filterung der beeinflussten Thw-Scheitel konnte die ursprüngliche Streuung der Differenzen „gemessen-berechnet“ deutlich reduziert werden mit einer Standardabweichung von 5,4 cm. Der Mittelwert der Differenzen zwischen Beobachtung und statistischem Modell über den Gesamtzeitraum nach Ausbau beträgt -1,8 cm und der Mittelwert der letzten fünf Jahre -2,5 cm.

Abb. III.1.4.1.1-1: Ergebnisse Thw Hechthausen

Das Ergebnis der Auswertungen für das Thw Oste ist in der Abb. III.1.4.1.1-1 dargestellt.
Im Gegensatz zu den Hochwasserscheiteln lässt sich eine mögliche Beeinflussung der Tideniedrigwasserstände durch die Sperrwerksschließungen bei einer vorausgegangenen Sturmflut für die Zeit vor Einführung des digitalen Logbuchs nicht durch Kriterien auf Basis des Wasserstandes erkennen. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass der Einfluss des fluvialen Abflusses der Oste nach ausgiebigen Regenfällen auf die Tideniedrigwasserstände auf Grund des geringeren Fließquerschnitts hier deutlich größer ist als bei den Thw-Scheiteln. Somit sind die etwas größeren Streuungen der Monatsmittelwerte leicht erklärbar (Abb. III.1.4.1.1-2). Der Mittelwert der Differenz zwischen Beobachtung und statistischem Modell über den Zeitraum der ersten fünf Jahre nach Ausbau beträgt bei den zuvor gesagten Einschränkungen -2,7 cm und der Mittelwert der letzten 5 Jahre +3,6 cm. Im Mittel über den Gesamtzeitraum nach Ausbau beträgt die Differenz -0,1 cm.

Abb. III.1.4.1.1-2: Ergebnisse Tnw Hechthausen

III.1.4.1.2 Ilmenau

Der Referenzpegel für die Ilmenau ist Fahrenholz. Ansonsten werden die übrigen Daten (Helgoland, Neu Darchau) wie gehabt verwendet. Da die Sperrwerkschließungen ausschließlich vom NLWKN handschriftlich ins Schleusenbuch eingetragen werden, wurden diejenigen Scheitelwerte nicht mit in die Monatsmittelwerte genommen, bei denen der Außenwasserstand während des Hochwassers den Sperrwerksschließwasserstand von 800 cmPN überschritt. Da diese Kote am Außenpegel Ilmenau nicht nur bei Sturmfluten sondern auch schon bei Hochwassern der Elbe mit einem Abfluss von 1.500 bis 2.000 m³/s überschritten wird, werden durch diesen Filter deutlich mehr Ereignisse gefiltert als bei der Oste. Im Referenzzeitraum beträgt die gefilterte Quote ca. 7% bei den Tidehochwässern. Die Regression im Referenzzeitraum wurde für den Zeitraum 10/1996 – 08/1999 durchgeführt, da für den Pegel Fahrenholz zwischen 09/1999 und 01/2000 keine Daten vorliegen.

Auch hier sind bei der Auswertung der Tidehochwässer große Schwankungen zu erkennen (s. Abb. III.1.4.1.2-1). Der Mittelwert der Differenzen zwischen Beobachtung und statistischem Modell über den Gesamtzeitraum nach Ausbau beträgt 1 cm, der der letzten fünf Jahre 2,9 cm. Innerhalb der ersten fünf Jahre nach Ausbau waren es noch ‑0,9 cm.

Abb. III.1.4.1.2-1: Ergebnisse Thw Fahrenholz

Für das Tideniedrigwasser wurde die Auswertung ebenso durchgeführt. Hier ist festzustellen, dass die Schwankungsbreite der Differenzwerte viel weiter liegt und zwar zwischen +30 cm und -50 cm (s. Abb. III.1.4.1.2-2). Der Mittelwert der Differenzen zwischen Beobachtung und statistischem Modell über den Gesamtzeitraum nach Ausbau beträgt hier -8,5 cm und der der letzten 5 Jahre -9,8 cm.
Man muss dazu aber anmerken, dass die Filterung möglicher Beeinflussung durch Sperrwerksschließungen für die Tideniedrigwässer alleine über das Wasserstandsniveau am Außenpegel sicher nicht hinreichend genau ist, deshalb wurde über zusätzliche Annahmen wie Niederschläge, Eisbildung und scheinbar auch gelegentliche Niedrigwasserstauhaltungen weiter gefiltert. Möglicherweise führen diese vielfältigen, vom Verfahren nicht erfassten Randbedingungen zu stärkeren Streuungen in der Ergebnisdarstellung.

Abb. III.1.4.1.2-2: Ergebnisse Tnw Fahrenholz

III.1.4.1.3 Este

Der Wasserstand der Este wird zum einen durch das oben bereits erwähnte Wehr und dessen Reflexionseigenschaften beeinflusst, zum anderen durch den Betrieb von zwei Sperrwerken: dem inneren und dem äußeren Estesperrwerk. Das äußere Estesperrwerk wird ab Außenwasserständen von 2,60 mNN geschlossen (Beginn Schließvorgang ab ca. 2,40 mNN). Das innere Estesperrwerk soll verhindern, dass die Estedeiche der zweiten Deichlinie zwischen Buxtehude und dem Inneren Este-Sperrwerk durch Sturmfluten oder das Zusammentreffen hoher Oberwasserzuflüsse mit ungünstigen Tiden überflutet werden. Es befindet sich ca. 800 m oberhalb des bekannteren äußeren Este-Sperrwerks und wird ca. 3 mal häufiger geschlossen.
Digitale Wasserstandsaufzeichnungen liegen für den Pegel Buxtehude ab Nov. 1997 vor und in diesen Aufzeichnungen ist vermerkt, welche Scheitelwasserstände von Schließungen des inneren Sperrwerkes oder des Wehres beeinflusst sind. In dem Zeitraum Nov. 1997 bis Oktober 1999 (also dem digital vorliegenden Referenzzeitraum) sind ca. 27% der Tidehochwasserscheitelwerte für diese Auswertungen nicht zu verwenden (in einigen Monaten sind bis zu 65% der Werte beeinflusst). Hinzu kommen, wie bei den anderen Nebenflüssen auch, weitere beeinflusste Wasserstände durch andere meteorologische Ereignisse.
So muss zusammenfassend festgestellt werden, dass keine ausreichende Datengrundlage vorhanden ist, um qualitativ abgesicherte Ergebnisse berechnen zu können.

III.1.4.1.4 Lühe

An der Lühe muss leider festgestellt werden, dass der Pegel Horneburg in der Vergangenheit stark von Versandungen betroffen war und dass verlässliche Daten erst wieder ab 2008 zur Verfügung gestellt werden. Somit liegen keine Daten für den Referenzzeitraum und große Teile des Zeitraums nach Ausbau vor. Somit sind für die Lühe keine Auswertungen möglich.

III.2 Ausbaubedingte Wirkungen auf Strömungen und Durchflüsse

Parameter	Prognose der UVU	Eingetretene Ausbauwirkung	Wirkung geht über die UVU-Prognose hinaus
Strömungsgeschwindigkeit Hauptelbe	in der Fahrrinne Erhöhung um 0 bis 3 cm/s, vereinzelt 5 cm/s; seitlich der Fahrrinne Geschwindigkeitsabnahmen von 0 bis 3 cm/s (UVU Textband S. 9.1 - 5)	Trend an Dauermessstationen: teilweise Zu-, teilweise Abnahmen; hierbei Überlagerung von Ausbau- und anderen (lokalen) Einwirkungen	nein
Strömungsgeschwindigkeit Nebenflüsse	leichte Erhöhungen aufgrund von Tidehubverstärkungen	messbare ausbaubedingte Änderungen sind nicht erkennbar	nein
Durchflüsse Querprofile (D1 bis D4)	-	keine ausbaubedingten Veränderungen erkennbar	-

In der UVU zur letzten Fahrrinnenanpassung wurde ermittelt, dass sich die Strömungsgeschwindigkeiten in der Elbe durch den Fahrrinnenausbau nur geringfügig ändern werden. Prognostiziert wurden ausbaubedingte Änderungen in der Größenordnung von 0 bis 3 cm/s, an einzelnen besonderen Stellen bis zu 5 cm/s. Für die Hauptrinne der Elbe wurden überwiegend Geschwindigkeitszunahmen, für die Seitenbereiche Abnahmen vorhergesagt. Grundsätzlich lassen sich aus den nachfolgend vorgestellten Messergebnissen Trends der Entwicklung der Strömungsgeschwindigkeit ermitteln. Ein rechnerisches Herausfiltern möglicher ausbaubedingter Änderungen ist jedoch aufgrund der hohen zeitlichen und räumlichen Variabilität der Einflussfaktoren nicht möglich. Erschwerend kommt hinzu, dass Vergleichsdaten aus den Jahren vor der Baumaßnahme (1997/1998) nur in geringem Umfang vorliegen.
Festhalten lässt sich, dass die bislang ausgewerteten Messergebnisse der Beweissicherung - bei natürlich auftretenden starken Schwankungen - teilweise Zunahmen, teilweise Abnahmen der Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen, wobei sich Ausbau- und andere (lokale) Einflüsse überlagern. Hinweise darauf, dass die in der UVU prognostizierten ausbaubedingten Änderungen der Strömungsgeschwindigkeiten übertroffen werden, lassen sich aus den Messdaten nicht ableiten.
Alle Ergebnisdarstellungen zu den Strömungsuntersuchungen sind auf der beiliegenden DVD-1 enthalten bzw. über die INTERNET-Adresse www.portal-tideelbe.de verfügbar.

III.2.1 Strömungsmessungen in der Hauptelbe

In der Hauptelbe werden gemäß PFB Dauerströmungsmessungen an der Stationen LZ1 bis LZ5 (WSA Cuxhaven), D1 bis D4 (WSA Hamburg) sowie in Bunthaus und Nienstedten/Teufelsbrück (HPA) durchgeführt. An den Stationen LZ1 sowie D1 bis D4 werden zudem einmal jährlich über eine Tide Querprofilmessungen durchgeführt, aus denen ein horizontales Strömungsprofil ermittelt werden kann. Die Lage der zumeist am Rand der Hauptrinne liegenden Messstationen und der Querprofile ist in Abbildung III.2.1-1 dargestellt.

Abb. III.2.1-1: Dauerströmungsmessstationen (Übersicht)

III.2.1.1 Dauermessungen

Die Strömungsmessungen an den Stationen LZ1 bis LZ5 (WSA Cuxhaven) erfolgen bisher zum Teil mit mechanischen und zum Teil mit akustischen Messverfahren. Die Daten werden über je ein Gerät in einer Höhe von 2,5 m über der Gewässersohle erfasst. Aufgrund von Versandungen und Erosionen der Messstationen LZ2, LZ4, LZ4b und LZ5 ist eine Fortführung der Beweissicherungsmessungen über 2008 hinaus an diesen Stellen nicht mehr möglich.
An den Stationen D1 bis D4 sowie Bunthaus und Nienstedten / Teufelsbrück erfolgt die Messung bereits jetzt ausschließlich mittels akustischer Verfahren. Die Messstellen D1 bis D4 verfügen über zwei Messgeräte je Lotrechte (50 cm unter dem aktuellem Wasserspiegel und ca. 100 cm über Sohle). Im Gegensatz zu den Punktmessungen der WSÄ misst HPA die Fließgeschwindigkeit in einer Ebene des Querschnittes. Die Messebene liegt in Bunthaus auf einer Höhe von ca. ‑2,78 m NHN (Sohlhöhe ‑6,00 m NHN) und in Teufelsbrück auf ca. ‑4,60 m NHN (Sohlhöhe ‑17,50 m NHN).
Zur Beurteilung der Entwicklung der Strömungsgeschwindigkeiten werden für alle genannten Stationen Zeitreihen der mittleren und maximalen Geschwindigkeiten je Halbtide (vMW, vmax) geführt. Als Beispiel zeigt Abbildung III.2.1.1-1 die Zeitreihen vMW für das Messgerät an der Station LZ3 sowie zugehörige Trendlinien (Ermittlung mittels linearer Regression).

Abb. III.2.1.1-1: Zeitreihe der mittleren Geschwindigkeit vMW je Halbtide für die Station LZ3 (1997-2006)

Die wesentlichen Charakteristika aller Zeitreihen sowie die ermittelten Trends für die mittleren und maximalen Strömungsgeschwindigkeiten sind in Tabelle III.2.1.1-1a -d aufgeführt (die Angaben zu den Stationen D1 bis D4 beziehen sich auf die oberflächennahen Messgeräte). Die in Tabelle III.2.1.1-1 aufgeführten Steigungen zu den Trendlinien entsprechen dem Quotienten Strömungsgeschwindigkeitsänderung [cm/s] zu Messjahr [a]. Die Streuungen verdeutlichen die hohen Unsicherheiten, mit denen die ermittelten Trends behaftet sind.
Bei den im Außenelbebereich liegenden Stationen LZ2 bis LZ5 lässt die Datenanalyse Ab- bzw. Zunahmen erkennen, deren Ursache vorrangig in der natürlichen Sedimentdynamik im Mündungstrichter zu suchen sein dürfte (Wechselwirkungen zwischen Strömungen und Gewässerbettänderungen). An der Station LZ1 hingegen kann auf einen Einfluss der Fahrrinnenanpassung geschlossen werden. Flut- und Ebbestrom scheinen sich auf die tiefe Rinne zu konzentrieren. Dadurch nehmen die Strömungen im südlichen Seitenbereich, in dem sich die Messposition befindet, ab.
Die mittleren Flutstromgeschwindigkeiten vMW bewegen sich um Mittelwerte (Zeitraum 1997 bis 2004/2005) von 50,8 cm/s bis 80,7 cm/s, die mittleren Ebbestromgeschwindigkeiten liegen im Bereich 30,7 cm/s bis 76,8 cm/s.
Für D1 bis D4 ist an allen Messpositionen eine Zunahme der Flutstromgeschwindigkeit sowie an den Stationen D2 und D3 gleichzeitig auch eine Zunahme der Ebbestromgeschwindigkeit zu beobachten. Eine ursächliche Deutung der Veränderung ist aus den Daten nicht möglich. Bei D1 zeigt sich eine Abnahme der mittleren und maximalen Ebbestromgeschwindigkeit, bei D4 ein Stagnieren der mittleren und eine Abnahme der maximalen Ebbestromgeschwindigkeiten. Für D1 sind als Ursachen dieser Entwicklung die Baumaßnahmen zur DASA-Erweiterung (Teilverfüllung des Mühlenberger Lochs) sowie zur Schaffung von Süßwasserwattflächen auf dem Hahnöfer Sand (Ausgleichsmaßnahme der DASA-Erweiterung) zu nennen. An der Messposition D4 dürften die geringfügigen Abnahmen der maximalen Ebbestromgeschwindigkeiten auf Änderungen der Geschwindigkeitshöhen über den Querschnitt bzw. Verlagerung des Ebbestromstriches zurückzuführen sein (siehe nachfolgende Erläuterungen zu den Querprofilmessungen).
Die mittleren Flutstromgeschwindigkeiten vMW bewegen sich um Mittelwerte (Zeitraum 1998 bis 2005) von 72,8 cm/s bis 88,4 cm/s, die mittleren Ebbestromgeschwindigkeiten liegen im Bereich 51,6 cm/s bis 92,3 cm/s.

Die Messstationen Bunthaus/Norderelbe und Bunthaus/Süderelbe liegen nur ca. 25 km vom Wehr Geesthacht entfernt und sind daher stark vom Oberwasserabfluss beeinflusst. Die Ebbe- und Flutstromdauern sind ebenso von der Oberwassermenge abhängig wie die Strömungsgeschwindigkeiten. So bildet sich während hoher Abflüsse kein Flutstrom aus. Es ist kaum möglich, Veränderungen dieser Parameter aufgrund des Fahrrinnenausbaus festzustellen. Für die Station Teufelsbrück liegen nur wenige Daten vor, da diese langfristig wegen Umbaumaßnahmen und Havarien ausgefallen war. Eine sinnvolle Auswertung ist zum jetzigen Zeitpunkt nicht möglich, entsprechend finden sich keine Angaben in den Tabellen III.2.1.1-1a, -b und -c.

Tab. III.2.1.1-1a: Entwicklung der Strömungsgeschwindigkeit an den Dauermessstationen LZ4, LZ4b und LZ5

Station	LZ5	LZ4b	LZ4
Elbe-km	745,1	731,4	731,1
Zeitraum	1997 bis 2004	1997 bis 8/2006	1997 bis 2006
Charakteristika der Zeitreihen vMW
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	50,8	62,2	61,6
Streuung der Werte vMW 3)	10,4	7,3	6,9
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	30,7	76,8	61,2
Streuung der Werte vMW 3)	3,7	9,9	7,7
Trend mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	kein Trend	kein Trend
Ebbeströmung	Abnahme	kein Trend	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-1,46	+0,26	-0,22
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,91	+0,29	-1,39
Charakteristika der Zeitreihen vmax
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	95,4	103,1	110,7
Streuung der Werte vmax 3)	23,9	13,0	11,8
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	48,3	122,7	95,0
Streuung der Werte vmax 3)	5,7	15,1	12,0
Trend maximale Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Zunahme	Zunahme
Ebbeströmung	Abnahme	Zunahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-1,97	+1,20	+0,99
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-1,24	+1,86	-1,24

1)      Mittelwert aus allen Werten pro Halbtide vMW im untersuchten Zeitraum
2)      Mittelwert aus allen Werten pro Halbtide vmax im untersuchten Zeitraum
3)      Mittlere Abweichung von den ermittelten Trendlinien (lin. Regression)

Tab. III.2.1.1-1b: Entwicklung der Strömungsgeschwindigkeit an den Dauermessstationen LZ1, LZ2 und LZ3

Station	LZ3	LZ2	LZ1
Elbe-km	718,2	708,9	693,6
Zeitraum	1997 bis 8/2006	1997 bis 8/2006	1997 bis 2006
Charakteristika der Zeitreihen vMW
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	57,1	79,2	60,0
Streuung der Werte vMW 3)	5,7	11,3	8,1
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	61,6	64,3	51,8
Streuung der Werte vMW 3)	8,0	10,0	4,9
Trend mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Abnahme	Abnahme
Ebbeströmung	kein Trend	Abnahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-1,64	-4,53	-1,13
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,44	-2,59	-1,72
Charakteristika der Zeitreihen vmax
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	91,7	140,4	99,2
Streuung der Werte vmax 3)	9,4	21,8	16,4
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	101,2	105,9	76,2
Streuung der Werte vmax 3)	14,3	19,7	8,8
Trend maximale Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Abnahme	Abnahme
Ebbeströmung	kein Trend	Abnahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-2,66	-6,79	-1,61
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	+0,03	-3,10	-2,19

1)      Mittelwert aus allen Werten pro Halbtide vMW im untersuchten Zeitraum
2)      Mittelwert aus allen Werten pro Halbtide vmax im untersuchten Zeitraum
3)      Mittlere Abweichung von den ermittelten Trendlinien (lin. Regression)

Tab. III.2.1.1-1c: Entwicklung der Strömungsgeschwindigkeit an den Dauermessstationen D1, D2, D3 und D4

Station	D4 (oberfl.)	D3 (oberfl.)	D2 (oberfl.)	D1 (oberfl.)
Elbe-km	676,5	664,7	651,3	643,0
Zeitraum	1998 bis 2006	1998 bis 2006	1998 bis 2006	1998 bis 2006
Charakteristika der Zeitreihen vMW
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	81,3	88,6	81,1	73,1
Streuung der Werte vMW 3)	7,7	7,8	7,5	6,1
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	91,7	91,7	77,4	51,4
Streuung der Werte vMW 3)	7,2	7,0	6,6	5,3
Trend mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Zunahme	Zunahme	Zunahme	Zunahme
Ebbeströmung	Abnahme	Zunahme	Zunahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	+1,42	+0,91	+1,09	+0,77
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,55	+1,02	+0,55	-1,72
Charakteristika der Zeitreihen vmax
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	129,4	132,7	126,7	120,6
Streuung der Werte vmax 3)	10,2	10,9	11,2	11,9
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	125,6	126,6	117,6	76,7
Streuung der Werte vmax 3)	9,1	8,7	11,4	6,1
Trend maximale Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Zunahme	Zunahme	Zunahme	Zunahme
Ebbeströmung	Abnahme	Zunahme	Zunahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	+1,02	+1,13	+1,61	+1,68
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-1,39	+1,50	+0,51	-0,47

1)      Mittelwert aus allen Werten pro Halbtide vMW im untersuchten Zeitraum
2)      Mittelwert aus allen Werten pro Halbtide vmax im untersuchten Zeitraum
3)      Mittlere Abweichung von den ermittelten Trendlinien (lin. Regression)

Tab. III.2.1.1-1d: Entwicklung der Strömungsgeschwindigkeit an den Dauermessstationen Bunthaus und Nienstedten

Station	Bunthaus/ Norderelbe	Bunthaus/ Süderelbe	Nienstedten/ Teufelsbrück
Elbe-km	609,2	609,2	630,7.
Zeitraum	2000 bis 2006	2000 bis 2006	2004 bis 2006
Charakteristika der Zeitreihen vMW
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	39,7	48,3	61,9
Streuung der Werte vMW 3)	9,2	12,3	6,1
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	70,1	85,6	65,6
Streuung der Werte vMW 3)	5,4	5,4	4,7
Trend mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Zunahme	Zunahme	Abnahme
Ebbeströmung	Abnahme	Zunahme	kein Trend
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	+0,69	+1,64	-1,02
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,44	+0,40	+0,07
Charakteristika der Zeitreihen vmax
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	54,7	65,4	110,1
Streuung der Werte vmax 3)	11,7	15,0	10,0
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	85,1	103,8	95,8
Streuung der Werte vmax 3)	8,9	7,8	5,7
Trend maximale Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Zunahme	Zunahme	Abnahme
Ebbeströmung	Abnahme	kein Trend	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	+1,02	+2,34	-3,69
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,73	+0,25	-1,71

1)      Mittelwert aus allen Werten pro Halbtide vMW im untersuchten Zeitraum
2)      Mittelwert aus allen Werten pro Halbtide vmax im untersuchten Zeitraum
3)      Mittlere Abweichung von den ermittelten Trendlinien (lin. Regression)

III.2.1.2 Querprofilmessungen

Die nach Planfeststellungsbeschluss einmal jährlich durchzuführenden Querprofilmessungen wurden an den Stationen D1 bis D4 (WSA Hamburg) bis einschließlich 2005 mittels einer Vielzahl von Messgeräten vorgenommen. Hierbei wurden über eine Tide an mehreren Positionen im Querprofil je nach Wassertiefe und Lage bis zu 4 Messgeräte in einer Lotrechten angeordnet. Zeitgleich erfolgte die Aufnahme eines aktuellen Querprofils durch Peilung. Abbildungen zur Messgeräteanordnung in den einzelnen Querprofilen finden sich auf der DVD-1. Ein Problem der beschriebenen Querprofilmessungen war, dass aufgrund von Schiffsverkehr zeitweise Messgeräte entfernt werden mussten. Hierdurch entstanden Lücken in der Messreihe. Außerdem ist das Messverfahren wegen Mess- und Lageungenauigkeiten der Geräte sowie Wasserstandsschwankungen fehlerbehaftet. Seit 2006 werden daher die Querprofilmessungen mittels ADCP-Geräten (moving boat) durchgeführt.
Ziel der Querprofilmessungen ist die Gewinnung zusätzlicher Informationen bezüglich der Veränderungen der Strömung an der jeweiligen Dauermessstation. Unter anderem können die Repräsentativität der Dauermesswerte überprüft und Verlagerungen des Stromstrichs über mehrjährige Zeiträume festgestellt werden.

III.2.2 Strömungsmessungen in Nebenelben

Neben den Messungen in der Hauptelbe sind gemäß Planfeststellungsbeschluss einmal jährlich die Strömungsgeschwindigkeiten im Wischhafener Fahrwasser, in der Pagensander Nebenelbe sowie in der Hahnöfer Nebenelbe zu erfassen. Die Messungen erfolgen über einen Spring-Nipp-Zyklus und sind den Querprofilmessungen in der Haupt­elbe zugeordnet. (Die Lage der einzelnen Messpositionen ist auf den Abbildungen zu den Messungen bei D1, D2 und D4 auf der DVD-1 dargestellt.) Wie bei den Messungen in der Hauptelbe wird zeitgleich ein aktuelles Querprofil gepeilt.
Aufgrund des eingeschränkten Messzeitraumes von 14 Tagen pro Jahr und großen Schwankungsbreiten wird voraussichtlich keine Aussage zu ausbaubedingten Trendentwicklungen gemacht werden können.

III.2.3 Strömungsmessungen in den Nebenflüssen

In den Nebenflüssen Pinnau, Krückau, Este, Lühe sowie Wischhafener Fahrwasser sind nach Planfeststellungsbeschluss einmal jährlich Längsprofilmessungen durchzuführen, in denen über eine Tide an vier Messorten die Strömungsgeschwindigkeiten erfasst werden soll. Die im Zeitraum 1998 bis 2007 gemessenen mittleren sowie maximalen Ebbe- und Flutstromgeschwindigkeiten sind auf der beiliegenden DVD-1 in grafischer Form dokumentiert.
Die Messungen zeigen über die Flussverläufe für die verschiedenen Jahre zum Teil ein sehr ähnliches Muster, das jedoch keinerlei Trend aufweist oder signifikante Änderungen zeigt. Es ist davon auszugehen, dass auch durch weitere Messungen kein Erkenntnisgewinn hinsichtlich ausbaubedingter Wirkungen auf die Strömungsverhältnisse erzielt werden wird.

III.2.4 Durchflüsse

III.2.4.1 Oberwasserabfluss bei Neu Darchau

Der Oberwasserabfluss ist für die hydrologischen Verhältnisse in der Tideelbe von ausschlaggebender Bedeutung. Sein Einfluss nimmt nach See hin ab. Eine Zäsur bildet dabei das Hamburger Stromspaltungsgebiet, da ab hier aufgrund der größeren Tiefen und Breiten der Elbe die Oberwasserdominanz der Strömung verschwindet. Neben den hydrologischen Parametern sind aber das Schwebstoffregime, die Salzgehaltsverteilung und das Sauerstoffregime vom Oberwasser direkt betroffen. Bei einer Interpretation von Messergebnissen ist somit stets die Oberwassermenge mit zu beachten. Die Heterogenität des Oberwassers zeigt Abbildung III.2.4.1-1 für den Zeitraum vor, während und nach dem Ausbau bis heute.
Im Rahmen der Beweissicherung werden die täglichen Abflussdaten am Pegel Neu Darchau (Elbe-km 536,4) seit 1874 dokumentiert. Sie sind auf der DVD-1 dargestellt sowie über die INTERNET-Adresse www.portal-tideelbe.de verfügbar.

Abb. III.2.4.1-1: Oberwassermengen bei Neu Darchau (01/1977 bis 01/2008)

III.2.4.2 Durchflüsse Hauptelbe (LZ1, D1 bis D4) und Nebenelben

Aus den Querprofilströmungsmessungen in der Hauptelbe (vgl. III.2.1), den Strömungsmessungen in den Nebenelben (vgl. III.2.2) sowie den in Ergänzung zu diesen durchgeführten Querprofilpeilungen lassen sich Durchflussmengen pro Tide ermitteln. Eine entsprechende Erfassung wird in den Anordnungen 3.2.1.2 zum Planfeststellungsbeschluss gefordert.
Die DVD-1 enthält grafische Darstellungen zu den in den Bereichen „Hauptelbe bei D1 / Hahnöfer Nebenelbe (Hanskalbsand)“, „Hauptelbe bei D2 / Lühesander Süderelbe“ „Hauptelbe bei D3 / Pagensander Nebenelbe / Schwarztonnensand“ und „Hauptelbe bei D4 / Glücksstädter Nebenelbe (Rhinplatte) / Wischhafener Fahrwasser“ ermittelten Durchflüssen sowie Durchflussverhältnissen von Hauptelbe zu Nebenelbe.
Für die Hauptelbe wurden mittlere Durchflüsse Qm je Halbtide zwischen 5.097 m³/s (D1, Flut, 10.03.99) und 18.813 m³/s (D4, Flut, 18.06.02) ermittelt. Aufgrund der Asymmetrie der Tidewelle (verkürzte Flutdauer) sind die mittleren Durchflüsse in der Ebbephase trotz der geringeren Querschnittsfläche oft kleiner als die für die Flutphase ermittelten. Wie zu erwarten, ist die über die gesamte Tidedauer betrachtete Differenz Durchfluss Ebbe/Flut QE - QF aber zumeist positiv. Gravierende Veränderungen der Durchflussverhältnisse Hauptelbe/Nebenelbe(n) oder andere, ggf. auch ausbaubedingte Veränderungen sind nicht erkennbar.
Den ermittelten Mengen liegen Messungen aus lediglich einer Tide pro Jahr zugrunde. Beim Vergleich der Jahre zueinander ist daher zu bedenken, dass meist unterschiedliche äußere Bedingungen vorliegen (Einflussfaktoren u. a. astronomische Verhältnisse, Oberwasserzufluss, Windeinflüsse etc.), die zielgerichtete Untersuchungen und Vergleiche fast unmöglich machen.

III.3 Ausbaubedingte Wirkungen auf die Leitfähigkeit (Salzgehalt)

Parameter	Prognose der UVU	Eingetretene Ausbauwirkung	Wirkung geht über die UVU-Prognose hinaus
Leitfähigkeit - (Messungen an den Dauermessstationen)	Anstieg um - 0,02 ‰ (Wedel) - 0,05 ‰ (Stadersand) - 0,1 ‰ (Glückstadt) Abnahme - <1 ‰ (seewärts von Brunsbüttel)	Keine Ausbauwirkung erkennbar	nein
Salzgehalt - (Schöpfproben Pegel Krautsand und Stör-Sperrwerk)		Keine Ausbauwirkung erkennbar	nein

Die Brackwasserzone der Unterelbe, in welcher sich das einlaufende salzreiche Nordseewasser mit dem Oberwasser zu einem Gemisch mit einem Salzgehalt von etwa 1 ‰ bis 10 ‰ vermischt, hat eine Ausdehnung von rund 20 bis 30 km. Die jeweilige Lage der Brackwasserzone wird von der Größe und Dauer des Oberwasserabflusses, der Stärke der einschwingenden Tide (einschließlich des Windeinflusses) sowie von der Tidephase bestimmt. Sie unterliegt großen Schwankungen, die u. a. durch einen Tideweg von etwa 15 bis 20 km pro Ebbe und Flut beeinflusst werden. Eine feste Lage, aufgrund eines Gleichgewichts der Transportströme, kann ausgeschlossen werden. In Zeiten mit anhaltend niedrigem Oberwasserabfluss verlagert sich die Brackwasserzone langsam stromauf. Bei einem deutlichen Anstieg des Oberwasserabflusses kann die Brackwasserzone hingegen innerhalb weniger Tage deutlich stromab verschoben werden.
Die Prognose der hydronumerischen Modellrechnungen hat ergeben, dass sich durch den Fahrrinnenausbau die obere Grenze der Brackwasserzone geringfügig um ca. 500 m stromauf verschieben würde. Die prognostizierte Zunahme der Salzgehalte sollte demnach im Mittel bei Wedel etwa 0,02 ‰, bei Stadersand 0,05 ‰ und bei Glückstadt rund 0,1 ‰ betragen. Angesichts der sehr großen natürlichen räumlichen und zeitlichen Variabilitäten der Salzgehalte im Elbeästuar und der niedrigen Prognosewerte ist ein Nachweis dieser Prognosen durch in situ-Messungen kaum möglich. Dies insbesondere auch deshalb, weil die Wasserstandsänderungen erheblich geringer ausgefallen sind als prognostiziert.
In den Jahren 1997 bis 2001 sind verschiedene Salzgehalts- und Leitfähigkeitsmessstellen eingerichtet worden, deren genaue Lage in Abbildung III.3-1 verzeichnet ist.

Abb. III.3 -1: Messpositionen der Leitfähigkeits-/Salzgehaltsmessungen

Die Auswertungen der Leitfähigkeitsdaten ist in Tabelle III.3-1 zusammenfassend dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.

Tab. III.3-1: Messungen von Leitfähigkeit / Salzgehalt bis Ende 2008

Messortname	Ort (Elbe-km)	Betriebszeiten	Art der Messung	Auswertungen	Bemerkungen
LZ1 Krummendeich	693,6	Abflussjahr 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008	Dauermessung mit 5-Minuten-Mittelwerten	Ganglinie mit 5-Minuten-Mittelwerten für eine mittlere Tide; Statistik	Umrechnung in Salzgehalte
LZ2 Neufeld-Reede-West	708,9
LZ3 Altenbrucher Bogen	718,2
LZ4 Spitzsand	731,1
LZ4b Steinriff	731,4
LZ5 Scharhörn	745,1
Cuxhaven Alte Liebe	724,5
Brunsbüttel Mole 4	696,5
Rhinplate Nord, D4	676,5	seit 24.11.1997 *)	Dauermessung mit 5-Minuten-Mittelwerten	Ganglinie mit 5-Minuten-Mittelwerten; Werte zum Zeitpunkt Ke/Kf
Pagensand Nord, D3	664,7
Lühesand West, D2	651,3
Westspitze Hanskalbsand, D1	643,0
Brücke Geversdorf	Oste	seit 5.7.2001	Dauermessung	Ganglinie mit 5 - 10-Minuten-Werten
Stör-Sperrwerk	Stör 50,17	1 x wöchentlich bei Thw seit 1977	Schöpfproben	Laboranalysen seit 1977	Salzgehaltsermittlung mittels Titration
Krautsand	Elbe 671,7	1 x alle 14 Tage bei Thw seit 1977	Schöpfproben	Laboranalysen seit 1977

III.3.1 Dauermessungen

Am Rande des Hauptstroms werden parallel zu den Strömungsmessungen Dauermessungen der Leitfähigkeit durchgeführt. Gemäß Planfeststellungsbeschluss werden zusätzliche Messungen am Ufer und in der Oste vorgenommen, und zwar

• in Cuxhaven an der „Alten Liebe“
• in Brunsbüttel am Messpfahl an der Mole 4
• in der Oste an der Brücke Geversdorf.

Exemplarisch für alle Dauermessstationen zeigt Abbildung III.3.1-1 die Salzgehaltswerte im Monats- und Jahresmittel für die Station „Alte Liebe“ in Cuxhaven über den gesamten Auswertezeitraum seit 1977.
Auf der beiliegenden DVD-1 finden sich Ergebnisdarstellungen aller Dauermessstationen.

Abb. III.3.1-1: Entwicklung des Salzgehaltes an der „Alten Liebe“, Cuxhaven seit 1977 (Bauphase 1.1.98 - 31.12.99)

Die bisher vorliegenden Leitfähigkeitsdaten lassen aufgrund der vorgenannten Auswerteproblematik keinerlei Rückschlüsse auf eine Veränderung bestehender Trends durch den Fahrrinnenausbau zu.

III.3.2 Einzelmessungen Chloridgehalts (Schöpfproben)

In Fortsetzung der Messungen zum Beweissicherungsprogramm für den 13,5 m-Fahrrinnenausbau werden Leitfähigkeitsmessungen und Analysen des Chloridgehaltes am Pegel Krautsand und am Stör-Sperrwerk für die Beweissicherung zum Fahrrinnenausbau ´99/´00 durchgeführt. Somit liegen Ergebnisse der vierzehntägigen Einzelproben, die bei Thw genommen werden, seit 1977 vor. In den beiden nachfolgenden Graphiken III.3.2-1 und -2 ist die Bauphase der Fahrrinnenanpassung 99/00 als grauer Balken dargestellt.

Abb.III.3.2-1: Entwicklung des Chloridgehaltes am Pegel Krautsand seit 1977 (Bauphase (grauer Balken) 1.1.98 – 31.12.99)

Abb. III.3.2-2: Entwicklung des Chloridgehaltes am Stör-Sperrwerk seit 1977 (Bauphase (grauer Balken) 1.1.98 – 31.12.99)

In Abbildung III.3.2-1 ist die Entwicklung des Chloridgehaltes am Pegel Krautsand seit 1977 dargestellt. Die Spitzenwerte sind auf Sturmfluten oder geringes Oberwasser zurückzuführen. Niedrige Werte der Chloridgehalte treten hingegen bei längerfristigen Ostwindlagen oder hohem Oberwasser auf. Da die Proben zum Zeitpunkt des Thw entnommen wurden, zeigen die Ergebnisse den höchsten Chloridgehalt der jeweiligen Tide am Entnahmeort. Abbildung III.3.2-2 zeigt entsprechend die Entwicklung des Chloridgehaltes am Stör-Sperrwerk.
Die Entwicklung des Chloridgehaltes weist im Beobachtungszeitraum an beiden Messstellen keine erkennbare Beeinflussung durch die Fahrrinnenanpassung auf.

III.4 Ausbaubedingte Wirkungen auf die Sauerstoffverteilung auf Basis der Daten der ARGE Elbe

Parameter	Prognose der UVU	Eingetretene Ausbauwirkung	Wirkung geht über die UVU-Prognose hinaus
Sauerstoffgehalte und Sauerstoffverteilung	nicht-signifikante Konzentrations­änderungen	nicht abzugrenzen gegenüber Veränderung der stofflichen Belastung aus der Mittelelbe	nicht zu ermitteln

Die Sauerstoffentwicklung wird im Planfeststellungsbeschluss als nicht beweissicherungsfähig eingestuft. Gleichwohl soll gemäß Planfeststellungsbeschluss der TdV die Daten der ARGE Elbe übernehmen und deren Entwicklung mit den Prognosen der UVU vergleichen.
Für den Zeitraum nach 1997 kann die Tendenz einer Abnahme der Sauerstoffgehalte in der Tideelbe beobachtet werden. Dies kann ursächlich durch die im gleichen Zeitraum angestiegene Belastung der Tideelbe mit Sauerstoff zehrenden Stoffen (lebende und abgestorbene Algenbiomasse) aus der Mittelelbe erklärt werden. Inwieweit die beobachtete Tendenz zusätzlich durch den Ausbau beeinflusst ist, kann aus dem derzeit vorliegenden Datenmaterial nicht abgeleitet werden. Daher kann auch die in der UVU getroffene Aussage „Von den vorhergesagten nicht-signifikanten Konzentrationsänderungen aller gelösten Stoffe ist ebenfalls keine Beeinträchtigung zu erwarten“ zurzeit weder bestätigt noch widerlegt werden. Somit sind signifikante Wirkungen der Ausbaumaßnahme auf das Sauerstoffregime nicht zu ermitteln.

III.4.1 Entwicklung der Sauerstoffgehalte

Zur Analyse der räumlichen und zeitlichen Ausdehnung der Sauerstoffverteilung in der Unterelbe werden die Längsprofilmessungen der ARGE-Elbe statistisch ausgewertet. Die statistische Datenanalyse (ANOVA mit Turkey-HSD Test) der Werte aus den Sommermonaten Mai bis September der Jahre 1990 bis 2006 zeigt, dass es nach 1990 zunächst zu einer Verbesserung der Sauerstoffverhältnisse in der Unterelbe gekommen ist (Abbildung III.4.1-1). Diese positive Entwicklung bis zum Jahr 1996 hat sich jedoch nach 1997 wieder umgekehrt und die Sauerstoffmittelwerte sind bis zum Jahr 2003 wieder rückläufig. Im anschließenden Zeitraum 2004 bis 2006 wurden wieder ansteigende Mittelwerte beobachtet. Insgesamt lassen sich die Jahre 1994 bis 1996 und 2006 als Jahre mit den höchsten mittleren Sauerstoffgehalten in der Unterelbe abgrenzen. Der Zeitraum 1997 bis 2005 weist demgegenüber Sauerstoffgehalte auf, wie sie in den Jahren 1991 bis 1993 vorlagen.

Abb. III.4.1-1: Sommermittelwerte des Sauerstoffgehaltes im Hauptstrom der Tideelbe (km 586 - 757) in den Jahren 1990 – 2006 (Bauphase 1.1.98-31.12.99)

(auf Basis der monatlichen ARGE-Elbe-Hubschrauberbefliegungen). Boxplots mit arithmetrischem Mittelwert. Der obere und untere Rand der Boxen markieren das 75 und 25 Perzentil, die Balken die Minimum- und Maximumwerte. Die Kreise weisen Ausreißer aus, die mehr als 1,5 Boxengrößen vom Rand der Box entfernt sind. Unterschiedliche Farben kennzeichnen signifikant unterschiedliche Sauerstoffgehalte (ANOVA post-hoc Test Turkey-HSD, p < 0,05)

Beim Vergleich der Sommermittelwerte der einzelnen Untersuchungsgebiete UG1 bis UG7 ist zu erkennen, dass Unterschiede zwischen den Jahren 1990 bis 1993 vor Ausbau (Ist-Zustand der UVU) und den Vergleichszeiträumen 2000 bis 2003 und 2004 bis 2006 nach Ausbau bestehen (Tabelle III.4.1‑1).

Tab. III.4.1-1: Vergleich der Sommer-Mittelwerte (April - September) des Sauerstoffgehalts in den einzelnen Elbabschnitten.

Elbeabschnitt (UG)	km	Sommerwerte 1990 bis 1993 mg O2/l	Sommerwerte 2000 bis 2003 mg O2/l	Sommerwerte 2004 bis 2006 mg O2/l
1	586 - 610	9,1	10,8	11,0
2	610 - 632	6,3	7,2	8,3
3	632 - 650	5,2	5,3	6,0
4	650 - 677	6,1	6,1	6,4
5	677 - 704	7,8	7,5	7,9
6	704 - 727	8,3	7,7	8,1
7	727 - 758	8,8	8,2	8,5

Die Werte basieren auf den Messungen im Hauptstrom der Tideelbe während der Längsprofilbeprobungen der ARGE-Elbe 1990 bis 2006.

Die stärksten Änderungen treten mit einer Erhöhung der Sauerstoffgehalte um 1,7 mg/l und 1,9 mg/l im UG1 auf, also im durch die Mittelelbe am stärksten beeinflussten Bereich der Tideelbe. Hierfür dürfte die im Vergleich zum Zeitraum 1990 bis 1993 deutlich angestiegene Primärproduktion bzw. Bildung von Algenbiomasse in der Mittelelbe und der damit verbundene biogene Sauerstoffeintrag ursächlich sein (Abbildung III.4.1-2). Besonders deutlich wird diese Entwicklung auch an den sehr hohen Sauerstoffgehalten bei Elbe-km 585,5, der zur Mittelelbe am nächsten gelegenen Messstelle.
Der im Vergleich zu den Bedingungen im Zeitraum 1990 bis 1993 verstärkte biogene Sauerstoffeintrag bewirkt auch noch im UG2 einen um 0,9 mg/l erhöhten mittleren Sauerstoffgehalt für den Zeitraum 2000 bis 2003 und einen um 2,0 mg/l erhöhten Gehalt für den Zeitraum 2004 bis 2006 (Tabelle III.4.1‑1).
UG3 und UG4 mit den geringsten mittleren Sauerstoffgehalten aller Abschnitte zeigten im Vergleich zu den Sommermittelwerten des Zeitraums 2000 bis 2003 keine bzw. nur sehr geringe Unterschiede, während im Vergleichszeitraum 2004 bis 2006 in diesem Abschnitten um 0,4 bis 0,8 mg/l höhere O2‑Gehalte gemessen wurden.
In UG 6 und UG7 traten im Sommer Abnahmen des mittleren Sauerstoffgehaltes um 0,3 bis 0,6 mg/l im Zeitraum 2000 bis 2003 bzw. 0,2 bis 0,3 mg/l im Zeitraum 2004 bis 2006 auf. Dieser Rückgang dürfte teilweise auf die erhöhte Sauerstoffzehrung als Folge der zugenommen Sekundärbelastung der Tideelbe mit organisch abbaubarer Algenfracht der Mittelelbe zurückzuführen sein. Hinzu kommen für den Zeitraum 2000 bis 2003 die Auswirkungen des August-Hochwassers 2002, das zu extrem geringen Sauerstoffgehalten in den UGs führte (siehe auch Abbildung III.1.4.1‑3).

Abb. III.4.1-2: Chlorophyllkonzentration in der Elbe in Schnackenburg (km 474) im Zeitraum von 1993 bis 2006

Die räumliche Ausdehnung des „Sauerstofftals“ in der Tideelbe kann mit Hilfe der Längsprofilmessungen im Juli bzw. August der Jahre 1996 bis 2006 beschrieben werden (Abbildung III.4.1-3). Dabei sind Sauerstoffgehalte unter 6 mg O2/l innerhalb eines Bereiches von Elbe-km 610 bis Elbe-km 670 zu beobachten. Im Juli 2001 und im August 2004 wurden die niedrigsten Werte aller dargestellten Messkampagnen registriert; dabei traten oberflächennah Sauerstoffgehalte unter 3 mg/l auf. Das Längsprofil des Sauerstoffs während des Hochwassers im August 2002 (26.08.02) stellte eine extreme Situation dar. Zu diesem Zeitpunkt wies die gesamte Tideelbe ab Wehr Geesthacht bis km 710 geringe Sauerstoffgehalte von nur 2,3 - 4,3 mg O2/l auf.

Abb. III.4.1-3: Längsprofile des Sauerstoffgehaltes in der Tideelbe im Juli bzw. August der Jahre 1996 bis 2006 (auf Basis der monatli-chen ARGE-Elbe-Hubschrauberbefliegungen)

III.4.2 Sauerstoffgehalte in der Hahnöfer Nebenelbe

Die Entwicklung der Sauerstoffgehalte in den Nebenelben der Tideelbe ist von hoher ökologischer Bedeutung, da die randlichen Gewässerbereiche wichtige Lebensräume für Tiere, das Phyto­plankton und das Phytobenthos darstellen. Die hohe ökologische Wertigkeit ist gerade durch die im Vergleich zum Hauptstrom günstigeren Sauerstoffgehalte begründet. Vergleichende Messungen zwischen Hauptstrom und Nebenelbe werden in der Hahnöfer Nebenelbe und weiteren Nebenelben (u.a. der Lühesander NE, der Pagensander NE und der Glückstädter NE)  durchgeführt.
Seit 1996 bis 1999 ist in der Hahnöfer Nebenelbe bereits eine deutliche Abnahme der sommerlichen Sauerstoffgehalte zu beob­achten (Abbildung III.4.2‑1). Von 1999 bis 2003 traten in der Nebenelbe im Sommer regelmäßig Sauerstoffgehalte nahe 4 mg/l auf, während in den Jahren 2005 und 2006 die Sauerstoffwerte wieder über 5 mg/l lagen.
Von 1996 bis 1999 wurden in den Sommermonaten deutlich positive Differenzen im Sauerstoffgehalt mit Werten > 4 mg/l zwischen Nebenelbe und Hauptstrom gemessen. Diese Differenzen haben in den Jahren 2000 bis 2006 abgenommen und betragen seither nur noch rund 2 bis 3 mg/l. Die Daten zeigen jedoch, dass gerade bei sehr geringen Sauerstoffgehalten im Hauptstrom, die Nebenelbe als sauerstoffreicheres Rückzugsgebiet für Tiere zur Verfügung steht, und damit weiterhin von hoher Bedeutung ist.
Die schlechten sommerlichen Sauerstoffverhältnissse in der Nebenelbe von 1999 bis 2004 fallen in den Zeitraum, in dem auch die Baumaßnahmen: Fahrrinnenanpassung (´98/´99), Aufschüttung und Polderung des Airbus-Geländes im Mühlenberger Loch (´01/´02) sowie die Baggerung der Ausgleichsrinne (´02/´03) stattfanden. Inwieweit anteilig diese, oder die generelle Entwicklung der Nährstoffverhältnisse in der Tideelbe und damit zusammenhängende Limitierungen des Phytoplanktons in der Hahnöfer Nebenelbe, hierzu einen wesentlichen Beitrag geleistet haben, kann nicht ermittelt werden.

Abb. III.4.2-1: Sauerstoffgehalte in der Hahnöfer Nebenelbe und im Hauptstrom der Tideelbe (km 641) von 1996 bis 2006 (auf Basis der monatlichen ARGE-Elbe-Hubschrauberbefliegungen). Bauphase (grauer Balken): 1.1.1998 bis 31.12.1999

III.5 Ausbaubedingte Wirkungen auf die Topografie

Gebiet / Ort *)	Prognosen der UVU für die einzelnen Gebiete	Eingetretene Ausbauswirkung	Wirkung geht über die UVU - Prognose bzw. die Schwellenwerte hinaus
UG 1	keine	keine	nein
UG 2	keine	Vertiefungen sind relativ stabil in den Ausbaubereichen	nein
UG 3	keine	Vertiefungen sind stabil in den Ausbaubereichen. Ein morphologischer Nachlauf ist nicht erkennbar.	nein
UG 4	keine	Vertiefungen sind stabil in den Ausbaubereichen. Ein morphologischer Nachlauf ist nicht erkennbar.	nein
UG 5	keine	Vertiefungen sind stabil in den Ausbaubereichen. Ein morphologischer Nachlauf ist nicht erkennbar. Die Verflachung der Nebenelbe Wischhafener Fahrwasser von 2002 auf 2003 ist bedingt durch lokale Entwicklungen. Seit 2003 hat sich keine weitere Verflachung eingestellt	nein
UG 6	keine	Vertiefungen sind stabil in den Ausbaubereichen. Ein morphologischer Nachlauf ist nicht erkennbar.	nein
Baggergut­ablagerungs­flächen (BAF)	BAF bleiben stabil und führen zur Konzentration der Strömung auf die Fahrrinne	Wie prognostiziert	nein
Hafenbereiche	keine	Aussagen, inwieweit die Entwicklung der Verschlickungsraten auf die Baumaßnahme 99/00 zurückzuführen sind, lassen die verfügbaren Datenbestände nicht zu.	---
Neben­gewässer (Nebenelben)	Keine Änderungen bestehender Trends	Nicht erkennbar	nein
Nebenflüsse	Leichte Erhöhung der Tidedynamik	Nicht erkennbar	nein
Schichten­unter­suchungen	keine	Absenkung der Elbsohle nach Ausbau im Bereich der Rhinplate mit anschließender Sta­bilisierung auf neuem Niveau.	Bezogen auf die Vergleichstopografien 2001/1.Hj. und die Modelltopografie Z1 werden die Schwellwerte teilweise überschritten, jedoch ohne einen Trend dabei zu zeigen.

*)            Die Bereiche der Untersuchungsgebiete (UG) zeigt Abbildung III.5.1-1

Die Topografie ist ein Primärparameter der Beweissicherung, da er direkt durch die Baumaßnahmen betroffen ist. Insgesamt wurden in der UVU zur Fahrrinnenanpassung keine gravierenden Veränderungen der topografischen Verhältnisse prognostiziert, was angesichts des Umfanges der baulichen Maßnahmen, die nur bereichsweise Veränderungen der Fahrrinnentiefen und -breiten betrafen und des vergleichsweise geringen Ausmaßes der vorhergesagten maßnahmebedingten Änderungen der Tidedynamik auch nicht verwundert. Zentraler Untersuchungsinhalt ist die Entwicklung der flächenmäßigen Verteilung der topografischen Strukturelemente Vorland, Watt sowie Flach- und Tiefwasser. Im Planfeststellungsbeschluss wurde hierzu folgendes festgelegt:
„Es wird als Schwellenwert eine Veränderung der Verteilung von Watt, Flach- und Tiefwasser um jeweils > 10 % im Untersuchungsgebiet zwischen Geesthacht und Brunsbüttel (nach Ausbau) als Folge des Ausbaus festgelegt, es sei denn, die Datenlage gestattet auch eine Genauigkeit von > 5 %. Hinsichtlich der Vorlandbereiche (MThw - Deichoberkante) wird die Veränderungsschwelle auf > 5 % im Untersuchungsgebiet zwischen Geesthacht und Brunsbüttel sowie dem Neufelder Watt und der Zufahrt zum Hafen Neufeld (nach Ausbau) festgelegt. Zu den Schwellenwerten gelten folgende Gesichtspunkte:
Die Veränderungen zu den Flächenverteilungen von Vorland, Watt, Flach- und Tiefwasser werden gebietsorientiert vorgenommen. Dabei werden als Gebiete die Untersuchungsbereiche der Umweltverträglichkeitsstudie vorgeschlagen.
Die Untersuchungen werden im 2., 6. und 10 Jahr nach Ausbauende vorgenommen.“
Die angegebenen Schwellenwerte werden auch im siebten Jahr nach Ausbauende nicht überschritten, wie die Ausführungen zu den einzelnen Untersuchungsgebieten (UG) nachfolgend zeigen. Die Ergebnisse der Beweissicherungsuntersuchungen zeigen ausgesprochen geringfügige Schwankungen der Verteilung der definierten Struktureinheiten. Ein klarer Entwicklungstrend ist nicht auszumachen. Trotz der großen Morphodynamik der Unter- und Außenelbe bleibt die generelle prozentuale Verteilung der topografischen Einheiten ausgesprochen stabil. Daran hat augenscheinlich auch der jüngste Fahrrinnenausbau nichts geändert. Die Ergebnisse der Untersuchungen der topografischen Änderungen in den Untersuchungsabschnitten UG 1 bis UG 6 lassen keine ausbaubedingten Änderungen erkennen.

III.5.1 Entwicklung der Verteilungen der topografischen Einheiten in den Untersuchungsgebieten UG 1 bis UG 6 von Geesthacht bis Brunsbüttel

Die Verteilung der unterschiedlichen topografischen Einheiten Vorland, Watt, Flach- und Tiefwasser wird für die verschiedenen UG der Beweissicherung im Einzelnen dokumentiert. Diese UG und ihre Nummerierungen orientieren sich an den Unterteilungen, die für die UVU vorgenommen wurden. Ihre Einteilung basiert auf den unterschiedlichen Milieubedingungen für die Tier- und Pflanzenwelt. Die unterschiedlichen Charakterisierungen der UG sind in der nachfolgenden Tabelle III.5.1-1 zusammengestellt. Die Abbildung III.5.1-1 zeigt die UG-Abschnitte, für die in den nachfolgenden Kapiteln die Verteilungen von Vorland, Watt, Flach- und Tiefwasser dargestellt werden. Eine umfangreiche Dokumentation der einzelnen Ergebnisse der topografischen Untersuchungen ist auf der DVD-1 vorhanden.
Überschreitungen der Schwellenwerte, wie sie im PF-Beschluss angegeben werden, werden in keinem UG erreicht.

Abb. III.5.1-1: Einzeluntersuchungsgebiete (UG) und Amtsbereiche des Gesamtgebietes der Beweissicherung

Tab. III.5.1-1: Untersuchungsabschnitte (UG) der UVU zur Fahrrinnenanpassung der Unter- und Außenelbe

UG	Lage		Strom-km (A)	Charakterisierung		Nebenelben	Nebenflüsse mit Tideeinfluss
				Hydrografie/Morphologie	Salinität
1	obere Tideelbe	Wehr Geesthacht bis Bunthaus Spitze	586 - 610	Überlagerung von Oberwasserzufluss und Gezeitenbewegung Strömungsgeschwindigkeiten abhängig vom Verhältnis Oberwasserzufluss/Gezeitenbewe­gung	limnisch Salzgehalt < 0,5 ‰		Ilmenau, Luhe
2	Hamburger Stromspaltungs­gebiet	Bunthaus Spitze bis Nienstedten	610 - 632	Aufspaltung in Norder- und Süderelbe große Verweilzeiten der Wasserkörper geringe spezifische Oberfläche (geringe Wasseroberfläche bei großem Wasservolumen) intensive anthropogene Überprägung durch Hafennutzung	limnisch Salzgehalt < 0,5 ‰
3	mittlere Tide­elbe	Nien­stedten bis Lühesand-Nord	632 - 650	Wasserstände und Strömungen im Wesentlichen von der Gezeitenbewegung geprägt Verweilzeit der Wasserkörper abhängig von der Höhe des Oberwasserzuflusses geringe spezifische Oberfläche	limnisch Salzgehalt < 0,5 ‰	Hahnöfer Neben­elbe, Lühesander Süderelbe, Hetlinger Binnen­elbe	Lühe, Este, Wedeler Au
4	mittlere Tide­elbe	Lühesand-Nord bis zur Stör­mündung	650 - 677	zunehmende Aufweitung des Stroms Wasserstände und Strömungen im Wesentlichen von der Gezeitenbewegung geprägt Verweilzeit der Wasserkörper abhängig von der Höhe des Oberwasserzuflusses geringe spezifische Oberfläche	Brackwassereinfluss bei geringen Oberwasserzuflüssen (bis maximal Lühesand-Nord nachgewiesen) limnisch bis mixo-oligohalin durchschnittlicher Salzgehalt: < 0,5 ‰ (limnisch) maximale Salzgehalte: 0,5 - 5 ‰ (oligohalin)	Haseldorfer Binnenelbe, Bützflether Sü­derelbe, Ruthenstrom, Pagensander Nebenelbe, Wischhafener Süderelbe, Glückstädter Nebenelbe	Schwinge, Pinnau, Krückau
5	untere Tide­elbe	Störmündung bis zur Ostemündung	677 - 704	Aufweitung des Mündungsgebietes auf eine Breite von ca. 5 km zentraler Bereich der Trübungszone	Brackwasserzone: stark schwankende Salzgehalte durch die Vermischung von Fluss- und Salzwasser mixo-mesohalin (brackisch) Salzgehalt: > 5 - 18 ‰ (mesohalin)	Wischhafener Fahrwasser, Freiburger Hafenpriel	Stör
6	untere Tide­elbe	Ostemündung bis Cuxhaven	704 - 727	weiter Ästuar-Trichter mit Sanden und Watten tiefe Hauptstromrinne, flache Randgebiete	Brackwasserzone: stark schwankende Salzgehalte durch die Vermischung von Fluss- und Salzwasser mixo-mesohalin bis euhalin maximale Salzgehalte: > 18 - 50 ‰ (euhalin)	Neufelder Rinne	Oste
7	Außen­elbe	Cuxhaven Kugelbake bis Scharhörn	727 - 756	Übergang des Ästuars in die Nordsee Vorherrschen von Bedingungen des marinen Milieus	mixo-mesohalin bis polyhalin durchschnittlicher Salzgehalt: > 18 ‰ - 30 ‰ (euhalin) maximale Salzgehalte: > 30 ‰ (polyhalin)

III.5.1.1 Untersuchungsgebiet 1 (Geesthacht bis Bunthaus)

Das UG 1 hat eine Fläche von 19,8 km². Dies entspricht 2,3 % des gesamten Beweissi­cherungsgebietes (ohne Nebenflüsse). Die nachfolgende Abbildung III.1.2.1.1.2.1‑1 zeigt, dass obwohl die Änderungen der Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG, in dem keine Ausbaumaßnahmen durchgeführt wurden, flächenmäßig gering sind, es relativ große prozentuale Änderungen im Vergleich zu den anderen UG gibt. Dies begründet sich aus der kleinen Fläche im Vergleich zu den anderen UG. Als Entwick­lung ist in dieser Verteilung eine Zunahme der Flachwassergebiete um jährlich ca. 0,6 % seit 1998 zu erkennen. Wie lange dieser Trend anhalten wird, bleibt abzuwarten.

Abb. III.5.1.1-1 Verteilung der Flächenanteile im UG 1 des Beweissicherungsgebietes 1998 - 2006

III.5.1.2 Untersuchungsgebiet 2 (Bunthaus bis Hamburg-Nienstedten)

Das UG 2 ist das kleinste UG mit einer Fläche von 15,7 km². Dies entspricht 1,9 % des gesamten Beweissicherungsgebietes (ohne Nebenflüsse). Die nachfolgende Abbildung III.1.2.1.1.2.1‑2 zeigt, dass die Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG noch geringer sind, als die im UG 1. Sie schwanken im Mittel um rund 1,5 %. Die geringen Schwankungen erklären sich aus dem großen Anteil der Hafenflächen so­wie den befestigten Ufern, die keine natürlichen Entwicklungen zulassen. Die Zunahme des Bereichs Tiefwasser I (zulasten von Tiefwasser II) ist bedingt durch die Restarbeiten zur Fahrrinnenanpassung 1999/2000 sowie der Erstellung weiterer Liegeplätze für tiefgehende Schiffe im Hamburger Hafen. Die Ursache für den Rückgang des Watts seit 2004 um ca. 2 % zugunsten der anderen Bereiche konnte bislang nicht geklärt werden.

Abb. III.5.1.2-1: Verteilung der Flächenanteile im UG 2 des Beweissicherungsgebietes 1998 - 2006

III.5.1.3 Untersuchungsgebiet 3 (Hamburg-Nienstedten bis Hetlingen)

Das UG 3 hat eine Fläche von 40,8 km² Fläche. Dies entspricht 4,8 % des gesamten Beweissicherungsgebietes (ohne Nebenflüsse). Die nachfolgende Abbildung III.1.2.1.1.2.1‑3 zeigt, dass die Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG trotz der durchgeführten Ausbaumaßnahmen geringer sind als im UG 1. Sie erreichen maximale Differenzen von rund 2 %.
Die Baumaßnahmen im Mühlenberger Loch zur DASA-Erweiterung spiegeln sich in einer Abnahme des Watts in 2002 und einer Zunahme des Vorlandes wider. Die Herstellung der Ausgleichsrinne in der Hahnöfer Nebenelbe/Mühlenberger Loch, die in 2003 endgültig fertig gestellt werden konnte, zeigt ab diesem Zeitpunkt eine deutliche Zunahme der Anteile am Tiefwasser II-Bereich. Die sich dann einstellende Minderung des Anteils korrespondiert mit der Versandung der Rinne.

Abb. III.5.1.3-1: Verteilung der Flächenanteile im UG 3 des Beweissicherungsgebietes 1997 - 2006

(Die Abnahme der Watt- und Flachwassergebiete und die Zunahme des Vorlandes ab 2002 beruht auf der Aufspülung des DASA-Geländes im Mühlenberger Loch)

III.5.1.4 Untersuchungsgebiet 4 (Hetlingen bis Stör)

Das UG 4 hat eine Fläche von 95,5 km². Dies entspricht 11,3 % des gesamten Beweissicherungsgebietes (ohne Nebenflüsse). Es ähnelt damit dem UG 5, hat jedoch einen geringeren Anteil an Tiefwasserbereichen <‑10 m u. KN. Die nachfolgende Abbildung III.1.2.1.1.2.1‑4 zeigt, dass die prozentualen Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG, trotz der durchgeführten Ausbaumaßnahmen, gering sind. Sie schwanken im Mittel um 1,5 %. Erkennbar in diesem Gebiet ist eine augen­scheinliche Zunahme des Flachwasseranteils seit 1995, der aber ab 2002 stagniert.

Abb. III.5.1.4-1: Verteilung der Flächenanteile im UG 4 des Beweissicherungsgebietes 1995 - 2006

III.5.1.5 Untersuchungsgebiet 5 (Stör bis Ostemündung)

Das UG 5 hat eine Fläche von 104,7 km². Dies entspricht 12,3 % des gesamten Beweissicherungsgebietes (ohne Nebenflüsse). Es ähnelt damit dem UG 4, hat jedoch einen größeren Anteil an Tiefwasserbereichen <‑10 m u. KN. Die nachfolgende Abbildung III.1.2.1.1.2.1‑5 zeigt, dass die Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG um bis zu 3 % schwanken.

Abb. III.5.1.5-1: Verteilung der Flächenanteile im UG 5 des Beweissicherungsgebietes 1995 - 2006

III.5.1.6 Untersuchungsgebiet 6 (Ostemündung bis Cuxhaven)

Das UG 6 hat eine Fläche von 284,6 km². Dies entspricht 33,5 % des gesamten Beweissicherungsgebietes (ohne Nebenflüsse). Es ähnelt in der Flächenzusammensetzung dem UG 7. Beide UG zusammen bilden den äußeren Ästuarbereich. Die nachfolgende Abbildung III.1.2.1.1.2.1‑6 zeigt, dass die Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG um bis zu maximal 4 % (Watt) schwanken. Die Abnahme der Wattbereiche seit 1999 kommt ab 2002 zum Stillstand. Ob es sich dabei tatsächlich um Trends handelt, oder aber um Messtoleranzen bleibt offen. Der Zuwachs im Vorland seit 2002 resultiert wahrscheinlich aus der zu diesem Zeitpunkt vorgenommenen verbesserten Vermessung des Bereichs durch die Laserscanningaufnahme.

Abb. III.5.1.6-1: Verteilung der Flächenanteile im UG 6 des Beweissicherungsgebietes 1995 - 2006

III.5.1.7 Untersuchungsgebiet 7 (Ostemündung bis Cuxhaven)

Das UG 7 hat eine Fläche von 287,3 km². Dies entspricht 33,9 % des gesamten Beweissicherungsgebietes (ohne Nebenflüsse). Es ähnelt in der Flächenzusammensetzung dem UG 6. Beide UG zusammen bilden den äußeren Ästuarbereich. Die nachfolgende Abbildung III.1.2.1.1.2.1‑7 zeigt, dass die Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG um bis zu 3 % schwanken. Ein sich verringernder Trend im Untersuchungszeitraum zeigt sich in der Abnahme der topografischen Einheit Vorland. Ein direkter Zusammenhang zu Entwicklungen in anderen Bereichen ist aber nicht ersichtlich. Es ist auch nicht auszuschließen, dass messtechnische Toleranzen zu den Ergebnissen vor 2002 geführt haben.

Abb. III.5.1.7-1: Verteilung der Flächenanteile im UG 7 des Beweissicherungsgebietes 1995 - 2006

III.5.2 Baggergutablagerungsflächen (BAF)

Die Erstellung der BAF wurde Ende 2000 abgeschlossen. Wirkungen der BAF auf die Morphodynamik in der Umgebung zeigen sich in einer Verminderung der Sedimentation im Fahrwasser der Elbe (insbesondere im Bereich der Rhinplate), wie dies auch in der UVU prognostiziert wurde. Die Morphologien der BAF selbst sind außer der von Scheelenkuhlen stabil und weisen keine größeren Entwicklungen auf, die zu Eingriffen Anlass geben würden.
In die BAF Scheelenkuhlen mussten nach ihrer Erstellung im Jahre 2000 bis 2004 ca. 760.000 m³ Baggergut nachträglich eingespült werden, um ihren Bestand zu wahren, da die BAF im Bereich des Prallhanges der Elbe liegt und daher erheblichen Strömungen ausgesetzt ist. Seit 2004 bis heute wurden keine wesentlichen Einspülungen mehr vorgenommen. Die Auswertungen der Digitalen Geländemodelle (DGM) zeigen für diesen Zeitraum eine Erosion um 250.000 m³ Material aus der BAF an. Wann die Erosionstendenz zum Abschluss kommen wird, kann derzeit nicht gesagt werden.

III.5.3 Hafenbereiche

Die Verschlickung der Hafenzufahrten und Häfen ist ein Phänomen, dass in den Nebengewässern und Nebenflüssen der Elbe seit den 70er Jahren durch den 13,5 m-Ausbau, verbunden mit den Sperrwerksbauten und den Eindeichungen, verstärkt auftritt. Eine erhebliche Zunahme dieser Entwicklung durch die Fahrrinnenanpassung 1999/2000 ist auf Grundlage der bestehenden Datenbasis nicht erkennbar. Die meisten Häfen werden in irgendeiner Weise, z.B. durch eggen, spülen oder baggern künstlich auf Tiefe gehalten. Die Auswertungen der topografischen Aufnahmen sind auf der beiliegenden DVD-1 dokumentiert. Auf der DVD-2 sind zusätzlich in einer Datenbank sämtliche bekannten Informationen zu den Häfen verfügbar. Dies schließt auch Informationen zur Verschlickung ein.

III.5.4 Nebengewässer (Nebenelben)

Die vorliegenden Ergebnisse sind auf der DVD-1 dokumentiert. Die Besonderheiten der Entwicklung des Systems Hahnöfer Nebenelbe / Mühlenberger Loch, verbunden mit der Ausgleichsrinne und der DASA-Erweiterung werden gesondert im Kapitel V.2.1 behandelt.

III.5.5 Schichtenuntersuchungen des Sockel- und Rampenbereichs der Fahrrinne

Bei der Anpassung der Fahrrinne von Unter- und Außenelbe für Containerschiffe mit einem Tiefgang von 13,5 m wurde erstmals eine Vertiefungsvariante verwirklicht, bei der die Fahrrinnensohle zwischen Hamburg und der Nordsee nicht durchgehend auf einheitliche Tiefe gebaggert wurde (s. Abb. III.5.5-1): Am oberen Ende der Ausbaustrecke wurde auf 15,30 m unter Kartennull (KN) vertieft. Von Elbe-km 632 (Nienstedten) bis Elbe-km 648 (Lühesand) erfolgte ein „rampenartiger“ Anstieg der Fahr­rinne zum sogenannten „Sockelbereich“. Zwischen Elbe-km 648 bis Elbe-km 713,2 (Otterndorf) erstreckt sich dieser Sockel auf etwa 65 km Länge mit einer Solltiefe von 14,40 m unter Kartennull (KN). Unterhalb von Elbe-km 713,2 (Otterndorf) erfolgte ein „rampenartiger“ Abstieg von 14,40 m unter Kartennull (KN) auf 15,20 m unter Kartennull (KN) am unteren Ende der Ausbaustrecke bei Elbe-km 747,9.

Abb. III.5.5-1: Darstellung der Sollsohle vor und nach der Fahrrinnenanpassung

Der Planfeststellungsbeschluss vom 22.02.1999 ordnet in Abschnitt II unter Punkt 3.2.1.3 Beweissicherungsmaßnahmen zur Feststellung der Sockelstabilität an. Eine detaillierte Beschreibung der Auswertemethodik wird im Anhang X.1 gegeben.    
Der „Sockel“ mindert nach Aussage der Bundesanstalt für Wasserbau die hydrologischen Folgewirkungen (und damit auch ökologischen Folgewirkungen) der Maßnahme. Um den nachteiligen Entwicklungen, die ein Abtrag des Sockels befürchten lässt, rechtzeitig begegnen zu können, ist der TdV verpflichtet, 2-mal jährlich Peilungen innerhalb und 50 m außerhalb des Tonnenstrichs durchzuführen. Über die Peildaten ist für die Abschnitte 1 bis 8  (s. Abb. III.5.5-1) das Teilvolumen von 1m-Schicht­dicken zu ermitteln und deren Veränderung zum Nachweis der Sockelstabilität zu erfassen.

Abb. III.5.5-2: Unterteilung des Untersuchungsgebiets in Teilbereiche (Sockelstabilität = Abschnitt 1 bis 8, Rampenstabilität = Abschnitt 9 bis 12)

Zum Nachweis der Rampenstabilität (Abschnitt 9 bis 12, s. Abb. III.5.5-2) sind Verkehrssicherungspeilungen auszuwerten. Diese finden 2-mal jährlich innerhalb des Tonnenstrichs statt. Festlegungen, wie beim Nachweis  der Rampenstabilität vorzugehen ist, bestehen im Planfeststellungsbeschluss nicht. Bei der Auswertung der Peildaten wird identisch zur Sockelstabilität vorgegangen:
Die Auswertung der Peildaten erfolgt abschnittsweise mit Hilfe digitaler Geländemodelle. Die Geländemodelle bilden den Bereich innerhalb bis max. 50 m außerhalb des Tonnenstrichs ab. Die Lage der Tonnen ist von Abschnitt zu Abschnitt verschieden. Für die Lage der Tonnen wird oberhalb des Nord-Ostsee-Kanals (NOK) eine Wassertiefe von 7,5 m unter LAT und unterhalb des NOK eine Tiefe von 9,5 m unter LAT angestrebt.
Die Ermittlung der Teilvolumen beginnt ab einer Tiefe (bei 10 m unter KN), ab der Boden vorhanden ist, bis zu einer Tiefe (bis 30 m unter KN), in der kein Wasser mehr vorhanden ist (s. Abb. III.5.5-3). Mit dem DGM wird das (zur Erreichung eines Tiefenhorizonts) abzutragende Bodenvolumen errechnet. Das Volumen der 1m - Schichten ergibt sich aus der Differenz der Abtragsvolumen zweier benachbarter Höhenschichten.
Die Ermittlung der (absoluten und prozentualen) Teilvolumenänderung erfolgt abschnitts- und schichtenweise durch Abgleich mit den Teilvolumen aus festgelegten Referenzzeiträumen. Referenzzeitraum ist in Abstimmung mit der Bund-Länder-Arbeitsgruppe-Beweis­sicherung-Elbe­aus­­bau (BLAGBSEA) zum einen der fiktive, für die UVU-Prognose angenommene Ausbauzustand „UVU-Z1-Modelltopo­grafie“, zum anderen der faktische, nach Fertigstellung des Aus­baus tatsächlich angetroffene Zustand „1. Halbjahr 2001“.

Abb. III.5.5-3: Unterteilung des Wasser- und Erdkörpers in 1m - Schichten

Das Ergebnis der Peildatenauswertung ist für alle Abschnitte auf der DVD 1 zum Bericht dokumentiert.
Basis für die Prognose der ausbaubedingten Änderungen war die „UVU-Z1-Modelltopografie“. Bei dieser handelt es sich um einen von der Bundesanstalt für Wasserbau für die Prognose der ausbaubedingten Änderungen angenommenen Zustand der Unter- und Außenelbe nach Ausbau der Fahrrinne. Signifikante Abweichungen von diesem Zustand sind so zu interpretieren, dass die Auswirkungen des Ausbaus über- bzw. unterschätzt worden sind. Die Ausbaufolgen sind zu gering eingeschätzt worden, wenn durch die Modelltopografie das Wasservolumen unterschätzt und damit das Bodenvolumen überschätzt worden ist. Das bedeutet, dass das Modell einen kleineren Durchflussquerschnitt vorsieht als nach dem Ausbau tatsächlich vorhanden ist. Im Modell ist „zu viel Boden“.
Im Planfeststellungsbeschluss ist die Bewertung der Untersuchungen zur Sockelstabilität geregelt. Bei einer Änderung des Teilvolumens von mehr als 15 % ist der TdV verpflichtet, durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch Materialzufuhr, zu kompensieren. Im Fall einer kontinuierlichen Erosion des Sockels sind vom TdV Vorschläge für geeignete Gegenmaßnahmen zu erarbeiten und den Planfeststellungs- und Einvernehmensbehörden zur Entscheidung vorzulegen. Der Schwellenwert von 15% gilt nicht für die Betrachtung der Rampenstabilität. Diese Ergebnisse werden daher nicht im Bericht aufgeführt, sind jedoch auf der beiliegenden DVD zusammengestellt.
Zum Nachweis der Sockelstabilität wurde die Volumenänderung von 1m - Schichtdicken erfasst, sofern die Schichten nach Fertigstellung des Ausbaus (im 1. Halbjahr 2001) ein Mindestvolumen von 1% des Gesamtvolumens aufwiesen. Durch diese Festlegung wird sichergestellt, dass die bei der Auswertung festgestellten Überschreitungen des Schwellenwertes auch mit einer signifikanten Veränderung des Gesamtvolumens einhergehen. Nur in diesem Fall ist anzunehmen, dass die Auswirkungen des Ausbaus unterschätzt worden sind und eine weitergehende Betrachtung notwendig ist.
Die Signifikanz einer Schwellen­wertüberschreitung steigt mit dem Volumenanteil der 1m-Schicht am Gesamtvolumen. Allgemein ist anzunehmen, dass eine Schwellenwertüberschreitung in tiefen und übertiefen Schichten mit einer Unterschätzung der Ausbaufolgen verbunden ist. Wesentlich hierbei ist, dass es sich um eine beständige Überschreitung des Schwellenwertes handelt. Das Volumen der 1m - Schichten in den flacheren Bereichen ist vergleichsweise gering (siehe Abb. III.5.5-4). Bei Überschreitung des Schwellenwertes ist zu prüfen, ob weitere Indizien für eine Unterschätzung der Ausbaufolgen vorliegen.

Abb. III.5.5-4: Aufteilung des Gesamtvolumens über die Schichten im 1. Halbjahr 2001

Abb. III.5.5-5 verdeutlicht, welche der 1 m - Schichten in den Abschnitten 1 bis 8 das geforderte Mindestvolumen von 1 % am Gesamtvolumen aufgewiesen haben. Diese sind in der Abbildung „grün“ gekennzeichnet worden. 1m - Schichten, die das Mindestvolumen nicht erreicht haben („rot“ ), sind für die Auswertung zusammen als eine Schicht betrachtet und deren Änderung in Bezug zur „UVU-Z1-Modell­topografie“ ermittelt worden.

Abb. III.5.5-5: Aufteilung des Gesamtvolumens über die Schichten im 1. Halbjahr 2001 (Volumenanteil von mehr als 1% = grün, weni-ger als 1 % = rot)

1m-Schicht zwischen den Tiefenlinien (bezogen auf KN)	…	16-15	15-14	14-13	13-12	12-11	11-10	<10
Abschnitt 1 (km 632 – 648)
Abschnitt 2 (km 648 – 660)
Abschnitt 3 (km 660 – 676)
Abschnitt 4 (km 676 – 688)
Abschnitt 5 (km 688 – 698)
Abschnitt 6 (km 698 – 705)
Abschnitt 7 (km 705 – 708)
Abschnitt 8 (km 708 – 717)

Aus der Abb. III.5.5-6 gehen alle Schichten der Abschnitte 1 bis 8 hervor, bei denen eine Volumenabweichung von mehr als 15 % zur „UVU-Z1-Modelltopografie“ festgestellt worden ist. Der dabei gewählte Farbcode verdeutlicht, in welcher Tiefenschicht Schwellenwertüberschreitungen stattgefunden haben.

Abb. III.5.5-6: Prozentuale Abnahme des Bodenvolumens je Abschnitt und Schicht bei Überschreitung des Schwellenwertes von 15 % (Referenzzustand: UVU-Z1-Modelltopographie)

Die flacheren Bereiche, bis zu einer Tiefe von 13 m unter KN, sind durch die Farbe „grün“ gekennzeichnet worden. Für den übertiefen Bereich ist die Farbe „blau“ gewählt worden. Der Bereich von 13 m bis 20 m unter KN ist durch Signalfarben von magenta bis gelb gekennzeichnet. Dieser Bereich schließt den Eingriffsbereich der Fahrrinnenanpassung ein. Im Sockelbereich wurde von 13,5 unter KN auf 14,4 m unter KN vertieft (siehe Abb. III.5.5-1).
Aus der Betrachtung der zeitlichen Entwicklung von Halbjahr zu Halbjahr (bis zum 2. Halbjahr 2006) wird deutlich, dass der Schwellenwert von 15 % ausschließlich in Abschnitt 4 kontinuierlich überschritten wird. Die Überschreitung ist in der Schicht „oberhalb von 10 m unter KN“ aufgetreten. Die größte Abweichung betrug 34 % und trat im 1. Halbjahr 2003 auf. Seit dieser Zeit sind keine Verluste mehr zu verzeichnen. Es hat ein Wechsel zwischen Auf- und Abtrag stattgefunden. Im 1. Halbjahr 2006 betrugen die Verluste nur noch 20 %, im 2. Halbjahr 2006 bereits wieder 32 %.   
Welche Volumenverluste tatsächlich nach Abschluss der Ausbauarbeiten aufgetreten sind, soll durch den Abgleich mit dem im 1. Halbjahr 2001 angetroffenen Zustand geklärt werden. Im Unterschied zur „UVU-Z1-Modell­topografie“ handelt es sich bei diesem Referenzzustand nicht um einen fiktiven, sondern um einen vermessenen Elbzustand. Die Darstellungsweise entspricht der vorangegangenen Auswertung. In der Abb. III.5.5-7 sind alle Schichten eines Abschnittes mit Volumenänderungen von mehr als 15 % dargestellt.
Über den Vergleich beider Abbildungen wird deutlich, dass das Bodenvolumen der 1 m - Schichten in der Modelltopografie sowohl über- als auch unterschätzt worden ist.
Betrachtet man den in Abb. III.5.5-6 auffälligen Abschnitt 4, so treten im Vergleich mit dem tatsächlich vermessenen Ausbauzustand deutlich wenige Überschreitungen auf. Das Bodenvolumen in der flacheren Schicht „oberhalb von 10 m unter KN“ wurde im Modell überschätzt. Das heißt, es wurde „zu viel Boden“ angenommen. Wie die Überschreitungen insgesamt zu bewerten sind, wird nachfolgend durch weitere Betrachtungen erläutert.

In Abschnitt 8 treten im Vergleich mit dem tatsächlich vermessenen Ausbauzustand kontinuierlich Überschreitungen auf (siehe Abb. III.5.5-7). Das Bodenvolumen „oberhalb von 12 m unter KN“ wurde in der Modelltopografie unterschätzt. Im Modell war „zu wenig Boden“ vorhanden. Da eine Unterschätzung des Bodenvolumens im Modell dazu führt, dass die Ausbaufolgen überschätzt werden, haben die aus Abb. III.5.5-7 hervorgehenden beständigen Überschreitungen des Schwellen­wertes keine Relevanz für die zu klärende Frage der Sockelstabilität, sofern die Überschreitungen nicht auch aus der Abb. III.5.5-6 hervorgehen. Abb. III.5.5-6 bestätigt die beständige Überschreitung des Schwellenwertes in Abschnitt 8 nicht. Der Schwellenwert ist einmalig im 2. Halbjahr 2005 in der Schicht zwischen 11 m und 12 m unter KN überschritten worden. Eine Unterschätzung der Ausbaufolgen kann demgemäß ausgeschlossen werden.

Abb. III.5.5-7: Prozentuale Abnahme des Bodenvolumens je Abschnitt und Schicht bei Überschreitung des Schwellenwertes von 15 % (Referenzzustand: Ausbauzustand, 1. Halbjahr 2001)

Der Frage, wie die aus Abb. III.5.5-6 ersichtlichen, beständigen Überschreitungen in Abschnitt 4 im Hinblick auf die Stabilität des Sockels zu bewerten sind, soll im Weiteren nachgegangen werden.
Abb. III.5.5-8 zeigt die Entwicklung der Teilvolumen in diesem Abschnitt im Vergleich zur Modelltopografie.

Abb. III.5.5-8: Entwicklung der Teilvolumen im Abschnitt 4 (Elbe-km 676-688)

Bei näherer Betrachtung wird deutlich, dass die in gelb dargestellte „UVU-Z1-Modelltopografie“ oberhalb von 10 m unter KN „zu viel Boden“, im Bereich zwischen 14 und 20 m unter KN gleichzeitig jedoch „zu wenig“ Boden vorsieht. 
Schaut man sich die aus Abb.9 hervorgehende Entwicklung des Gesamtvolumens des Abschnittes 4 über die Zeit an, so lässt sich feststellen, dass das Gesamtvolumen nahezu über den gesamten Betrachtungszeitraum über dem Prognoseansatz liegt. Die bereits getroffene Aussage, dass die Ausbaufolgen überschätzt worden sind, wird dadurch grundsätzlich untermauert.

Abb. III.5.5-9: Entwicklung des Gesamtvolumens im Abschnitt 4 (Elbe-km 676-688)

Die ab dem 2. Halbjahr 2006 festgestellte Unterschreitung dagegen kann vernachlässigt werden, da diese weniger als 1% beträgt.

Fazit der Untersuchung:
Die morphologischen Veränderungen bewegen sich im Rahmen der Prognose. Zu einer signifikanten Abweichung (Überschreitung des Schwellenwertes von 15 %) von der UVU-Z1-Modell­topografie ist es ausschließlich in Abschnitt 4 in der Schicht oberhalb von 10 m unter KN gekommen. Eine Unterschätzung der Ausbaufolgen kann ausgeschlossen werden.

III.5.6 Nebenflüsse

Die Entwicklungen der Nebenflüsse auf der niedersächsischen Elbseite werden im Anhang 2 (Kapitel X.2), die auf der schleswig-holsteinischen Elbseite im Anhang 3 (Kapitel X.3) beschrieben. Die vollständig vorliegenden Ergebnisse sind auf der beiliegenden DVD-1 im Bereich Ergebnispräsentationen unter „Profile der Nebenfüsse“ dokumentiert.

III.6 Ausbaubedingte Wirkungen auf die terrestrischen Biotope

Pflanzen / Biotope	Prognose der UVU	Eingetretene Entwicklung	Wirkung geht über die UVU-Prognose hinaus
Röhrichte und Uferstaudenfluren (regelbasiert gefiltert)	Flächen verringern sich um ca. 64 ha	Flächen verringern sich um ca. 2,3 ha	nein
Weidenauwald und Weidengebüsch (regelbasiert gefiltert)	Flächen verringern sich um ca. 27,6 ha	Flächen nehmen um ca. 3,3 ha zu	nein
Transekt Eschschallen	Rückgang der Bestände	Zunahme der geschlossenen Röhrichtfront. Die Entwicklung in den vorgelagerten Röhrichtinseln ist von Jahr zu Jahr unterschiedlich.	nein
Transekt Heuckenloch	Rückgang der Bestände	Keine eindeutigen Trends der Bestandsentwicklungen	nein
Transekt Overhaken	Rückgang der Bestände	Röhricht breitet sich aus	nein
Transekt Ilmenau	Rückgang der Bestände	Keine eindeutigen Trends der Bestandsentwicklungen	nein

Gemäß Planfeststellungsbeschluss (Abschnitt 3.2.2.2) sind die Untersuchungen einzustellen, wenn sich nach der ersten Erhebung nach 2 Jahren herausstellt, dass die Flächenverluste geringer sind, als in der UVU prognostiziert wurde. Da dies nach 2 Jahren Untersuchung zwar für das Gesamtgebiet angegeben werden konnte, jedoch die Verhältnisse im Einzelnen Schwankungen unterlagen, wurden zusätzliche Transektuntersuchungen durchgeführt. Diese erhärteten jedoch die zuvor gewonnenen Untersuchungsergebnisse, so dass keine weiteren Untersuchungen im Rahmen der BS mehr erforderlich sind.

 

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