III Kurzbeschreibung und Bewertung der ausbaubedingten Wirkungen der Fahrrinnenanpassung 1999/2000

Aufgabe der BS-Untersuchungen ist es festzustellen, ob die in der UVU prognostizierten Auswirkungen der letzten Fahrrinnenanpassung, die in den Jahren 1997 bis 2000 (Hauptarbeiten: 1999) durchgeführt wurde, überschritten wurden. 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 würde neben dem statischen Ist-Zustand der Parameter der UVU, den sie kurz vor dem Ausbau haben, auch einem „dynamischen Ist-Zustand“ Rechnung getragen, der die langfristige Entwicklung berücksichtigen würde. Aufgrund des derzeitigen „Standes der Technik“ wird jedoch der Dynamische Ist-Zustand nur selten verwendet.

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. Ermittlung von Überschreitungshäufigkeiten definierter Grenzwerte zur Kennzeichnung unterschiedlicher Schweregrade von Sturmflutereignissen.
5. Untersuchung 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 11 Pegeln, steigt an 6 Pegeln	nein
Mittleres Tideniedrigwasser	Fällt an allen Pegeln	Fällt an 15 Pegeln, steigt an 2 Pegeln	an vier von 17 Pegeln 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 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 ‑6,4 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 Bunt-haus

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 aktuellen 5-jährigen Mittelwerte. Das 5-jährige Mittel (2006-2010) ist als blauer Balken in die Grafik eingetragen und entspricht dem bereits erwähnten Mittelwert im Scatterdiagramm, nur gilt dieses für den gesamten Zeitraum nach Ausbauende. Im aufgezeigten Beispiel in Abbildung III.1.2-4 mit berechneten und gemessenen Tnw-Monatsmittelwerten am Pegel Bunthaus liegt das 5‑jährige Mittel bei -5,5 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 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 vier geringe Überschreitungen der BAW-Prognosen (Pegel Cuxhaven in der Außenelbe und die Pegel St. Pauli, Over und Zollenspieker nahe des Wehres Geesthacht) gibt.

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

III.1.3 Auswirkungen auf Sturmflutwasserst ände der Elbe

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

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

Gemäß PF-Beschluss sind im Zuge der BS 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 Klassen 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 2010 auf die Eintrittshäufigkeit von leichten, schweren und sehr schweren Sturmfluten untersucht. Die festgelegten Grenzwerte, die Ergebnisse der Jahre 1996 bis 2010 und die durchschnittliche Überschreitungshäufigkeit leichter, schwerer und sehr schwerer Sturmfluten an den einzelnen Pegeln wurden in einer Tabelle festgehalten und in den Berichten zur BS 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 2010.
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.1.3.1-1 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 und 2008 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.1.3.1-1 zusätzlich veranschaulicht.
Hierbei sei anzumerken, dass die große Anzahl der Eintrittshäufigkeiten im Jahr 2006 am Pegel Zollenspieker auf das hohe Oberwasser im Frühjahr 2006 zurückzuführen ist.

Abb. III.1.3.1-1: Anzahl „leichter“ Sturmfluten nach DIN 4049 (Basis: Zeitreihe 1956/95) an den Pegeln Helgoland, Cuxhaven, Brunsbüttel, Kollmar, Schulau, St.Pauli und Zollenspieker seit 1996

Tab. III.1.3.1-1: Eintrittshäufigkeiten von Sturmflutwasserständen nach DIN 4049 (Basis: Jahresreihe 1956 bis 1995) für die Pegel Helgoland, Cuxhaven, Brunsbüttel, Kollmar, Schulau, St.Pauli und Zollenspieker ab 1996; be-zogen auf wasserwirtschaftliche Jahre

* bezogen auf das Helgoländer Pegelnull vor 2000

Die Tabelle wurde aktualisiert. Bisher waren die Überschreitungshäufigkeiten einer Grenzhöhe aufgetragen, nun sind es die Eintrittshäufigkeiten einer jeweiligen Klasse.

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 PF-Beschluss 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 rund 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.1.3.2-1 (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.1.3.2-1 (rechts) sind zusätzlich die Ereignisse nach der Fahrrinnenanpassung für den Zeitraum 11/1999 bis 12/2010 dargestellt. In diesen Zeitraum fielen weitere 72 Ereignisse mit Stauwerten > 115 cm am Referenzpegel Cuxhaven.

Abb. III.1.3.2-1: 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 oberhalb 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 verhältnismäßig größeren Stau in 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 72 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 Nie-meyer ’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 seit 1998 Dauerströmungsmessungen an den Stationen D1 bis D4 (WSA Hamburg) sowie seit 2000/2004 in Bunthaus und Nienstedten/Teufels-brück (HPA) durchgeführt (Stand: Juli 2011). Weiterhin wurden in der Vergangenheit beginnend in 1997 folgende Messstationen im Amtsbereich des WSA Cuxhaven betrieben: LZ5 (bis Mitte 2005); LZ2, LZ3 und LZ4b (bis Mitte 2006); LZ1 und LZ4 (bis Mitte 2009). Die Messungen mussten aufgrund zur geringer Wassertiefen (Versandung im Bereich der Messpfähle) bzw. an der Station LZ4b aufgrund zu großer Wassertiefe (Standsicherheitsgefährdung des Messpfahls) eingestellt werden.
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. Im Amtsbereich Cuxhaven (LZ1) erfolgt dies seit 1998, im Amtsbereich Hamburg (D1 bis D4) seit 2006 mit einem ADCP-Gerät (moving boat - Methode). Vor 2006 wurden die jährlichen Querprofilmessungen an D1 bis D4 mit einer Vielzahl von (Punkt-)Messgeräten durchgeführt.
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) erfolgten zum Teil mit mechanischen und zuletzt zum Teil mit akustischen Messverfahren. Die Daten wurden über je ein Gerät in einer Höhe von 2,5 m über der Gewässersohle erfasst.
An den Stationen D1 bis D4 sowie Bunthaus und Nienstedten / Teufelsbrück erfolgen die Messungen seit Beginn fast ausschließlich mittels akustischer Verfahren. Die Messstellen D1 bis D4 verfügen über zwei Messgeräte je Lotrechte (50 cm unter dem aktuellen 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 bzw. wurden 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 oberflächennahe Messgerät an der Station D2 sowie zugehörige Trendlinien (Ermittlung mittels linearer Regression). Für den Amtsbereich Cuxhaven wurde alternativ hierzu ein Vergleich der mittleren Strömungsverhältnisse anhand repräsentativer („mittlerer“) Tiden vorgenommen. Grundlage dieses „Einzeltidenverfahrens“ ist der Gewässerkundliche Bericht Nr. 2/2003 des WSA Cuxhaven „Besonderheiten von Langzeitströmungsmessungen und Einzeltiden“ (HANSEN, 2003; vgl. DVD Materialien).
Beim Einzeltidenverfahren werden zunächst Tiden bestimmt, deren Wasserstandsverläufe dem mittleren Wasserstandsverlauf im zu betrachtenden Jahr nahe kommen. Oder anders ausgedrückt: Es werden „typische“ 1-Tiden-Zeitreihen eines Jahres ausgewählt, die den zugehörigen mittleren Wasserstandsverlauf des Jahres charakterisieren. Da die einlaufende Tide in der Nordsee die Hauptursache für die Strömungen in der Elbe ist, kann erwartet werden, dass eine mittlere Tidewelle auch mittlere Strömungsverhältnisse „produziert“. Vorteil der Einzeltidenauswertung ist, dass eine Filterung der Gesamtdaten erfolgt. Bei der Ermittlung von Trendlinien werden nicht mehr die stark variierenden Strömungsmittelwerte aller Halbtiden angesetzt, sondern die Mittelwerte ausgewählter repräsentativer Einzeltiden.

Abb. III.2.1.1-1: Zeitreihe der mittleren Geschwindigkeit vMW je Halbtide für die Station D2 (1998-2010)

Da die Auswertungen für den Amtsbereich Cuxhaven im Ergebnis (vgl. Darstellung auf der beiliegenden DVD bzw. unter www.portal-tideelbe.de ) zeigen, dass die Zeitreihen der mittleren Geschwindigkeiten aller Halbtiden und die Zeitreihen der mittleren Geschwindigkeiten ausgewählter repräsentativer Halbtiden vergleichbare Trendentwicklungen aufweisen, erfolgt nachfolgend eine ausschließliche Betrachtung der Zeitreihen für alle Halbtiden, wobei für diese Betrachtung für den vorliegenden Bericht eine tabellarische Form gewählt wurde. Wesentlich für die Entscheidung, sich auf die Zeitreihen aller Halbtiden zu fokussieren, war die Annahme, dass die Anwendung des Einzeltidenverfahrens weiter stromauf aufgrund der zunehmenden Bedeutung von Flachwassertiden und Reflexion sowie schließlich des Oberwassereinflusses zunehmend schwieriger ist.
Bei der Trendbetrachtung für die Zeitreihen wird in Kauf genommen, dass hier eine starke Vereinfachung erfolgt. Erwartungsgemäß deuten die Korrelationskoeffizienten der linearen Regressionen auf einen nicht-linearen Zusammenhang und mehrere Einflussfaktoren hin. Eine weitergehende mathematische Beschreibung ist aber – insbesondere aufgrund der (klein- wie großräumigen) morphologischen Einflüsse – schwerlich möglich. Aus wissenschaftlicher Sicht mag das Vorgehen unbefriedigend sein, es ist jedoch zielführend im Hinblick auf die Überprüfung der UVU-Prognose im Sinne der Beweissicherung.
Die wesentlichen Charakteristika der Zeitreihen (alle Halbtiden) sowie die ermittelten Trends für die mittleren und maximalen Strömungsgeschwindigkeiten sind in den Tabellen III.2.1.1-1a bis III.2.1.1-1d zusammengefasst (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 sollen in der tabellarischen Übersicht die hohen Unsicherheiten verdeutlichen, mit denen die ermittelten Trends behaftet sind. Ergänzend sei auf die verfügbaren graphischen Darstellungen auf der DVD bzw. unter www.portal-tideelbe.de verwiesen.
Bei den im Außenelbebereich liegenden Stationen LZ1 bis LZ5 lässt die Datenanalyse mit Ausnahme von LZ4b durchgängig Abnahmen erkennen, deren Ursache vorrangig in der natürlichen Sedimentdynamik im Mündungstrichter bzw. lokalen morphologische Veränderungen zu suchen sein dürfte (Wechselwirkungen zwischen Strömungen und Gewässerbettänderungen; lokale Versandungen im Bereich der Messpositionen). Die Messposition LZ4b musste – wie bereits eingangs erwähnt – aufgrund zu großer Wassertiefen (Standsicherheitsgewährdung des Messpfahls) aufgegeben werden. Entsprechend erklären sich auch die Geschwindigkeitszunahmen.
Die mittleren Flutstromgeschwindigkeiten vMW bewegen sich um Mittelwerte von 50,6 cm/s bis 79,2 cm/s, die mittleren Ebbestromgeschwindigkeiten liegen im Bereich 30,6 cm/s bis 76,8 cm/s.

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 bis5/2005	1997 bis 8/2006	1997 bis 5/2009
Charakteristika der Zeitreihen vMW
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	50,6	62,2	59,8
Streuung der Werte vMW 3)	10,2	7,3	8,3
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	30,6	76,8	58,6
Streuung der Werte vMW 3)	3,7	9,9	8,1
Trend mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Zunahme	Abnahme
Ebbeströmung	Abnahme	Zunahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-1,46	+0,26	-0,80
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,88	+0,29	-1,61
Charakteristika der Zeitreihen vmax
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	95,4	103,1	108,3
Streuung der Werte vmax 3)	23,7	13,0	17,2
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	48,3	122,7	92,7
Streuung der Werte vmax 3)	6,0	15,1	13,5
Trend maximale Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Zunahme	Abnahme
Ebbeströmung	Abnahme	Zunahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-1,8	+1,2	-0,6
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-1,0	+1,9	-1,3

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 8/2009
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	8,3
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	61,6	64,3	51,0
Streuung der Werte vMW 3)	8,0	10,0	4,9
Trend mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Abnahme	Abnahme
Ebbeströmung	Abnahme	Abnahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-1,6	-4,5	-0,6
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,4	-2,6	-1,1
Charakteristika der Zeitreihen vmax
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	91,7	140,4	99,6
Streuung der Werte vmax 3)	9,4	21,8	16,3
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	101,2	105,9	75,7
Streuung der Werte vmax 3)	14,3	19,7	9,1
Trend maximale Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Abnahme	Abnahme
Ebbeströmung	kein Trend	Abnahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-2,7	-6,8	-0,6
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	+0,03	-3,1	-1,2

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)

Für die Stationen D1 bis D4 ist – verglichen mit den Stationen LZ1 bis LZ5 im Außenelbe­bereich – von einer geringeren „morphologischen Dynamik“ auszugehen. Eine Ausnahme stellt die Messposition D4 dar, wo aufgrund der Errichtung der Baggergutablagerungsflächen Krautsand Nord und Süd sowie Veränderungen im Bereich Brammer Bank / vorgelagerter Gewässerabschnitt Richtung Fahrrinne / Wischhafener Fahrwasser von Stromstrichver­lagerungen für Ebbe und Flut auszugehen ist. Auch sind für die Messposition D1 Verlagerungen des Stromstrichs bei Ebbe sowie Verringerungen der Ebbestromgeschwindigkeiten aufgrund der Entwicklungen im Bereich Mühlenberger Loch / Hahnöfer Nebenelbe (u.a. DASA-Erweiterung und zugehörige Ausgleichsmaßnahmen Hahnöfer Sand) sowie der Errichtung des Sedimentfangs Wedel in 2008 anzunehmen.
Für alle übrigen Messungen (D3, D2, D1 – Flutströmung) wurden in den begleitenden Querprofil­messungen (vgl. hierzu auch nachfolgenden Abschnitt) keine signifikanten Stromstrich­verlagerungen beobachtet. Die Datenanalyse ergibt für diese Stationen Zunahmen, die sich im Rahmen der UVU-Prognose bewegen, bzw. keine signifikanten Trends (Anmerkung: Trendentwicklungen mit Steigungen ≤ 0,1 cm/(s·a) wurden als „kein Trend“ gewertet). Die mittleren Flutstromgeschwindigkeiten vMW bewegen sich um Mittelwerte (Zeitraum 1998 bis 2010) von 71,9 cm/s bis 87,3 cm/s, die mittleren Ebbestromgeschwindigkeiten liegen im Bereich 49,6 cm/s bis 90,9 cm/s.

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 2010	1998 bis 2010	1998 bis 2010	1998 bis 2010
Charakteristika der Zeitreihen vMW
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	85,2	87,3	79,5	71,9
Streuung der Werte vMW 3)	7,8	8,1	7,5	6,4
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	86,1	90,9	76,5	49,6
Streuung der Werte vMW 3)	7,0	7,6	6,9	5,4
Trend mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Zunahme	kein Trend	Zunahme	kein Trend
Ebbeströmung	Abnahme	Zunahme	kein Trend	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	+1,4	-0,1	+0,3	+0,1
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,3	+0,3	+0,02	-1,0
Charakteristika der Zeitreihen vmax
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	130,7	132,0	125,4	119,6
Streuung der Werte vmax 3)	10,3	11,8	12,1	12,6
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	124,4	127,4	115,7	76,2
Streuung der Werte vmax 3)	9,2	9,7	11,0	5,9
Trend maximale Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Zunahme	kein Trend	Zunahme	kein Trend
Ebbeströmung	Abnahme	Zunahme	Abnahme	Abnahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	+0,8	+0,1	+0,2	+0,1
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	-0,8	+0,7	-0,4	-0,3

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)

Im Vergleich zu vorherigen Beweissicherungsberichten (d.h. kürzeren Zeitreihen) weisen die Zeitreihen 1998 bis 2010 geringere Steigungen in den Trendlinien auf. Nicht nur für D1 bis D4 sind seit 2007 im Mittel geringere Strömungsgeschwindigkeiten erfasst worden, sondern auch für die Langzeitmessstationen im Amtsbereich des WSA Cuxhaven (LZ1, LZ4). Grund hierfür könnten u.a. eine geringere Sturmfluthäufigkeit gegenüber den Vorjahren sowie höhere Oberwasserabflüsse sein. Möglich sind auch Einflüsse der Nodaltide. In diesem Zusammenhang sei nochmals auf die starke Streuung in den Zeitreihen hingewiesen und an die eingangs getätigte Aussage erinnert, dass ein „rechnerisches Herausfiltern möglicher ausbaubedingter Änderungen […] aufgrund der hohen zeitlichen und räumlichen Variabilität der Einflussfaktoren“ nicht möglich ist.

Tab. III.2.1.1-1d: Entwicklung der Strömungsgeschwindigkeit an den Dauermessstationen Bunthaus Nord, Süd und Nienstedten / Teufelsbrück/

Station	Bunthaus/ Norderelbe	Bunthaus/ Süderelbe	Nienstedten / Teufelsbrück 4)
Elbe-km	609,2	609,2	630,7
Zeitraum	2000 bis 2010	2000 bis 2010	2000 bis 2010
Charakteristika der Zeitreihen vMW			Die Datenmenge ist für eine Analyse der Entwicklung des Beweissicherungszeitraumes nicht ausreichen.
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	38,1	46,9
Streuung der Werte vMW 3)	9,8	13,7
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vMW, Zeitraum 1)	70,4	87,6
Streuung der Werte vMW 3)	5,4	5,6
Trend mittlere Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Kein Trend
Ebbeströmung	Kein Trend	Zunahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-0,4	-0,02
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	+0,02	0,5
Charakteristika der Zeitreihen vmax
Flutströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	52,7	64,4
Streuung der Werte vmax 3)	12,5	18,0
Ebbeströmung [cm/s]
Mittelwert vmax, Zeitraum 2)	86,3	107,0
Streuung der Werte vmax 3)	9,5	7,6
Trend maximale Strömungsgeschwindigkeit
Flutströmung	Abnahme	Zunahme
Ebbeströmung	Zunahme	Zunahme
Steigung Trendlinie Flutströmung [cm/(s·a)]	-0,5	0,00
Steigung Trendlinie Ebbeströmung [cm/(s·a)]	+0,3	+0,7

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)
4) Datenmenge reicht nur bis 2008, daher ist eine Auswertung der Entwicklung von 2000 bis 2010 nicht möglich

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 nicht möglich, Veränderungen dieser Parameter aufgrund des Fahrrinnenausbaus festzustellen.
Weiterhin liegen für die Stationen Bunthaus/Süderelbe und Nienstedten/Teufelsbrück  nur wenige Daten vor, da diese langfristig wegen Umbaumaßnahmen und Havarien ausgefallen waren. So liegen für die Station Nienstedten/Teufelsbrück  kontinuierliche Daten nur von 2004 bis 2008 vor (seit 2009 liegen aufgrund von Geräteausfällen nur lückenhafte Datenbestände vor) und für Bunthaus/Süderelbe fehlen die Datenbestände für die Jahre 2003 und 2004.

III.2.1.2 Querprofilmessungen

Wie bereits zu Beginn dieses Kapitels erwähnt, wurden die nach PFB einmal jährlich durchzuführenden Querprofilmessungen 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 und Darstellungen zu den Messergebnissen 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 die Querprofilmessungen bei D1 bis D4 daher mittels ADCP-Geräten (moving boat) durchgeführt. Bei LZ1 wurde die Querprofilmessung seit Beginn mit dem ADCP-Verfahren 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. Gleichzeitig werden aus den Messungen Durchflussmengen gemäß den Anordnungen 3.2.1.2 zum PFB ermittelt (vgl. Erläuterungen im nachfolgenden Abschnitt „Durchflüsse“).
Hinsichtlich der Repräsentativität der Dauermessstellen D1 bis D3 lässt sich festhalten, dass, bezogen auf den gesamten Querschnitt, bei D1 (Prallhangsituation) die höchsten und bei D2 und D3 recht hohe Flutstromgeschwindigkeiten erfasst werden (Ausbildung des Stromstrichs bei maximalen Geschwindigkeiten und/oder über weite Zeiträume der Halbtide im Nahfeld der Dauermessstationen). Beim Ebbestrom liegt der Stromstrich bei D2 nahezu über die gesamte Halbtide im Bereich der Messstation („Lage im Stromstrich“), bei D3 werden wiederum nahezu maximale Ebbestromgeschwindigkeiten erfasst („Lage im Nahfeld“). Lediglich für D1 ist festzuhalten, dass der „Ebbe-Stromstrich“ sich über die nahezu gesamte Halbtide auf der anderen Uferseite ausbildet.
Da gleichzeitig keine signifikanten Stromstrichverlagerungen beobachtet wurden, kann festgehalten werden, dass D2 und D3 für die Ebbe- und Flutströmung und D1 für die Flutströmung an Messpositionen verankert wurden, die geeignet sind, um die UVU-Prognose zu Strömungsgeschwindigkeitserhöhungen zu überprüfen. Über den 13-jährigen Messzeitraum lassen sich aus der Trendanalyse (vgl. Tabelle III.2.1.1-1c) maximale mittlere Geschwindigkeitszunahmen von 3,9 cm/s (Flutstrom D2, Ebbestrom D3) ermitteln, die übrigen Zunahmen sind ≤ 1,3 cm/s (Flutstrom D1, Ebbestrom D2, Flutstrom D3).

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 kann keine Aussage zu ausbaubedingten Trendentwicklungen gemacht werden.

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 2010 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 immer geringer wird. 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 dargestellt sowie über die Internet-Adresse www.portal-tideelbe.de verfügbar.

Abb. III.2.4.1-1: Oberwassermengen bei Neu Darchau (01/1977 bis 07/2011)

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 5.059 m³/s (D1, Flut, 10.03.99) und 16.439 m³/s (D4, Ebbe, 09.05.00) ermittelt. Aufgrund der Asymmetrie der Tidewelle (verkürzte Flutdauer) sind die mittleren Durchflüsse in der Ebbephase zumeist 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 Leitf ähigkeit (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 15 ‰ 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 bei 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 wird. 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 nicht möglich. Dies insbesondere auch deshalb, da die Wasserstandsänderungen geringer ausgefallen sind als prognostiziert. In den Jahren 1997 bis 2001 sind trotzdem gemäß PF-Beschlusss verschiedene Salzgehalts- und Leitfähigkeitsmessstellen eingerichtet worden, deren genaue Lage in Abbildung III.3-1 verzeichnet ist.

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

Die Auswertungen der Leitfähigkeits- und Salzgehaltsdaten sind in Tabelle III.3-1 zusammengefasst dargestellt.

Tab. III.3-1: Messungen von Leitfähigkeit und Salzgehalt bis Ende 2010.

Messortname	Ort (Elbe-km)	Betriebszeiten	Art der Messung	Auswertungen	Bemerkungen
LZ1 Krummendeich	693,6	Seit 1997	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 1998	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 und Leitfähigkeitsmessung
Krautsand	Elbe 671,7	1 x alle 14 Tage bei Thw seit 1977	Schöpfproben	Laboranalysen seit 1977

III.3.1 Dauermessungen der Leitf ähigkeit

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. Die in der Abbildung dargestellten Trends zeigen die Salzgehaltsentwicklungen vor und nach dem Ausbau. Auf der beiliegenden DVD finden sich Ergebnisdarstellungen aller Dauermessstationen.

Abb. III.3.1-1: Entwicklung des Salzgehaltes an der „Alten Liebe“, Cuxhaven seit 1977 (grauer Balken = ca. Baupha-se)

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

III.3.2 Einzelmessungen des Chloridgehalts (Sch öpfproben)

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)

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

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 an. Abbildung III.3.2-2 zeigt entsprechend die Entwicklung des Chloridgehaltes am Stör-Sperrwerk.

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.
Die Betrachtung der zeitlichen Entwicklung der Sauerstoffgehalte zeigt, dass es seit 1990 zu Veränderungen der Sauerstoffverhältnisse in der Unterelbe gekommen ist. Nachdem in den Jahren 1994 – 1996 nach der Wiedervereinigung und den damit verbundenen verringerten Belastungen im Einzugsgebiet der Mittelelbe die mittleren Sauerstoffgehalte in der Tideelbe angestiegen waren, haben sie sich in den anschließenden Jahren nach 1997 wieder verringert. Der Zeitraum 1997 bis 2008 weist statistisch gesehen Sauerstoffgehalte auf, wie sie in den Jahren 1991 – 1993 vorlagen. Eine Ausnahme ist das Jahr 2006, das wieder günstigere Sauerstoffverhältnisse und in etwa vergleichbare Bedingungen wie die Jahre 1994 bis 1996 aufweist.
Die grundlegende Ursache für die Ausprägung des „Sauerstofftals“ in der Unterelbe ist im gegenwärtigen Zustand die seit Beginn der 90er Jahre angestiegene und heutzutage hohe Belastung mit lebender und abgestorbener Algenbiomasse aus der Mittelelbe. Der mikrobielle Abbau dieser pflanzlichen Biomasse im Bereich des Hamburger Hafens verbraucht Sauerstoff und hat dadurch die sogenannte Sekundärbelastung in der Unterelbe ansteigen lassen. Abflussarme Zeiten im Sommerhalbjahr bzw. in der Vegetationsperiode für Algen führen dazu, dass bei langen Aufenthaltszeiten und hohen Wassertemperaturen unterhalb des Hamburger Hafens regelmäßig sehr geringe Sauerstoffgehalte auftreten. Insbesondere in den Jahren 1996 bis 2000 sind die Algenbiomassen in der Mittelelbe und damit die das Sauerstoffloch in der Tideelbe verursachenden organischen Substanzen deutlich angestiegen. Somit kann nicht von einer gleichen Zufuhr an organischem Material in den Zeiträumen vor bzw. nach den erfolgten Ausbaumaßnahmen ausgegangen werden. Auch das Jahr 2006 belegt diesen Zusammenhang. Hier traten vergleichsweise günstige Sauerstoffverhältnisse in der Tideelbe auf und gleichzeitig war eine geringere Belastung aus der Mittelelbe, d.h. geringere Algenbiomassen, zu beobachten
Inwieweit die beobachteten Entwicklungen des Sauerstoffgehaltes in der Tideelbe zusätzlich durch den Ausbau beeinflusst sind, 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 zeitlichen Entwicklung der Sauerstoffgehalte in der Unterelbe werden die Längsprofilmessungen der ARGE-Elbe statistisch ausgewertet. Die statistische Datenanalyse der Werte aus den Sommermonaten Mai bis September der Jahre 1990 bis 2010 zeigt, dass es nach 1990 zunächst zu einer Verbesserung der Sauerstoffverhältnisse in der Unterelbe gekommen ist (Abb. III.4.1-1). Die positive Entwicklung bis zum Jahr 1996 hat sich jedoch nach 1997 wieder umgekehrt und die Sauerstoffmittelwerte sind bis zum Jahr 2003 wieder rückläufig gewesen. Im anschließenden Zeitraum 2004 bis 2006 konnten wieder ansteigende Mittelwerte beobachtet werden. Insgesamt lassen sich die Jahre 1994 – 1996 und 2006 als die Jahre mit den höchsten mittleren Sauerstoffgehalten in der Unterelbe abgrenzen. Die übrigen Jahre im Zeitraum 1997 bis 2009 weisen demgegenüber mittlere Sauerstoffgehalte auf, wie sie auch in den Jahren 1991 – 1993 vorlagen.

Abb. III.4.1-1: Sommermittelwerte des Sauerstoffgehaltes im Hauptstrom der Tideelbe (km 586 - 757) in den Jahren 1990 – 2010 (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 basieren auf folgender Klassifizierung der arithmertischen Sommerjahresmttelwerte                 mg O2/l Rot        :   < 7,0 Orange   :   < 7,5 Grün      :   < 8,0 Blau       :   > 8,0

Beim Vergleich der Sommermittelwerte der einzelnen Untersuchungsgebiete UG1 bis UG7 ist zu erkennen, dass Unterschiede zwischen den Jahren 1990-1993 vor Ausbau (= Ist-Zustand der UVU) und den Vergleichszeiträumen 2000 – 2003, 2004 - 2007 und 2008 - 2010 nach Ausbau bestehen (Tab. III.4.1-1).

Tab. III.4.1-1: Vergleich der Sommermittelwerte (Mail – September) des Sauerstoffgehalts in den einzelnen UG. Die Werte basieren auf den Messungen im Hauptstrom der Tideelbe während der Längsprofilbeprobungen der ARGE-Elbe 1990-2010.

Elbabschnitt	km	Sommerwerte 1990-93 mg O2/l	Sommerwerte 2000-03 mg O2/l	Sommerwerte 2004-07 mg O2/l	Sommerwerte 2008-10 mg O2/l
1	586 - 609	9,1	10,8	10,9	11,8
2	610 - 631	6,3	7,2	7,9	7,9
3	632 – 650	5,2	5,3	5,7	5,7
4	651 – 676	6,1	6,1	6,4	6,6
5	677 - 704	7,8	7,5	7,8	7,7
6	705 - 727	8,3	7,7	8,0	7,9
7	728 - 758	8,8	8,2	8,5	8,7

Die stärksten Änderungen mit einer Erhöhung der Sauerstoffgehalte um 1,7 mg/l bis 2,7 mg/l sind im UG1 festzustellen; also im durch die Mittelelbe am stärksten beeinflussten Bereich der Tideelbe. Hierfür dürfte die im Vergleich zum Zeitraum 1990 –1993 deutlich angestiegene Primärproduktion bzw. Bildung von Algenbiomasse in der Mittelelbe und der damit verbundene biogene Sauerstoffeintrag ursächlich sein (Abb. III.4.1-2). Besonders deutlich wird diese Entwicklung auch an den sehr hohen Sauerstoffgehalten bei Elbe-km 586, der zur Mittelelbe am nächsten gelegenen Messstelle (Abb. III.4.1-3).
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 (Tab. III.4.1-1).
Die UG 3 und 4 mit den geringsten mittleren Sauerstoffgehalten aller Abschnitte zeigten nach Ausbau (die drei Zeiträume nach 2000) im Vergleich zu den Sommermittelwerten des Zeitraums 1990 - 1993 keine bzw. nur geringe Zunahmen der Sauerstoffwerte (≤ 0,5 mg/l) auf. In den Elbabschnitten V-VII traten gegenüber dem Vergleichzeitraum 1990-1993 überwiegend geringe Abnahmen der mittleren Sauerstoffgehalte um 0,1 – 0,6 mg/l auf. Auch dieser leichte Rückgang dürfte teilweise auf die erhöhte Sauerstoffzehrung als Folge der zugenommenen organischen Belastung (bedingt durch Zunahme der Algenfracht in der Mittelelbe) in der Tideelbe zurückzuführen sein. Hinzu kommen für den Zeitraum 2000 - 2003 die Auswirkungen des August-Hochwassers des Jahres 2002, das zu extrem geringen Sauerstoffgehalten in den UG 4 - 6 führte (Abb. III.4.1-3).

Abb. III.4.1-2: Chlorophyllkonzentration in der Elbe in Schnackenburg (km 474) im Zeitraum von 1993 bis 2009

Die räumliche Ausdehnung des "Sauerstofftals" in der Tideelbe kann mit Hilfe der Längsprofilmessungen der Monate Juni, Juli und August der Jahre 1996 bis 2010 beschrieben werden (Abb. III.4.1-3). Dabei sind in der Regel Sauerstoffgehalte unter 6 mg O2/l innerhalb eines Bereiches von Elbe-km 620 bis Elbe-km 670 zu beobachten. Im Juli 2001, August 2004, Juni 2007 und Juli 2009 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 (26.08.2002) zeigt eine extreme Situation. Zu diesem Zeitpunkt weist die gesamte Tideelbe ab dem 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 2010 (auf Basis der monatlichen 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 und das Phytoplankton und Phytobenthos darstellen. Die hohe ökologische Wertigkeit ist gerade durch die im Vergleich zum Hauptstrom günstigeren Sauerstoffgehalte begründet. Vergleichende Messungen zwischen Hauptstrom und Nebenelbe (NE) werden in der Hahnöfer NE und weiteren Nebenelben (u.a. der Lühesander NE, der Pagensander NE und der Glückstädter NE)  durchgeführt.
In der Hahnöfer NE war bereits vor der Ausbaumaßnahme im Zeitraum von 1996 bis 1999 eine deutliche Abnahme der sommerlichen Sauerstoffgehalte zu beobachten (Abb. III.4.2-1). Ab 1999 bis 2009 traten in der Hahnöfer NE im Sommer regelmäßig Sauerstoffgehalte nahe 4 mg/l auf. Allerdings zeigten die Einzelmessungen der Jahre 2005, 2006 2008 und 2010 verbesserte Bedingungen mit Sauerstoffwerten immer über 5 mg/l an. Bis 1999 konnten deutlich positive Differenzen im Sauerstoffgehalt (über 4 mg/l) zwischen Nebenelbe und Hauptstrom gemessen werden. Diese Unterschiede haben in den Jahren 2000 bis 2009 abgenommen und die jährlichen maximalen Differenzen erreichten nur noch 1,8 bis 3,1 mg/l. Die Daten zeigen aber auch, dass gerade bei sehr geringen Sauerstoffgehalten im Hauptstrom die Hahnöfer NE noch immer als sauerstoffreicheres Rückzugsgebiet für Tiere zur Verfügung steht.
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 (2002/03) stattfanden. Inwieweit anteilig diese, oder die generelle Entwicklung der Nährstoffverhältnisse in der Tideelbe und damit zusammenhängende Limitierungen des Phytoplanktons in der Hahnöfer NE, hierzu einen wesentlichen Beitrag geleistet haben, kann nicht abschließend ermittelt werden.

Abb. III.4.2-1: Sauerstoffgehalte in der Hahnöfer Nebenelbe und im Hauptstrom der Tideelbe (km 641) von 1996 bis 2010 (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
UG 7 **)	keine	keine	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
**)            Das UG 7 bedarf gemäß der Anordnungen im PF-Beschluss eigentlich keiner BS-Untersuchung  

Die Topografie ist ein Primärparameter der BS, 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 PF-Beschluss wurde dazu 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 zehnten Jahr nach Ausbauende nicht überschritten, wie die Ausführungen zu den einzelnen UG nachfolgend zeigen. Die Ergebnisse der BS-Untersuchungen 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 die Fahrrinnenanpassung ´99/´00 nichts geändert. Die Ergebnisse der Untersuchungen der topografischen Änderungen in den UG 1 bis UG 6 lassen keine ausbaubedingten Änderungen erkennen.

III.5.1 Entwicklung der Verteilungen der topografischen Einheiten in den UG 1 bis 7 (Geesthacht bis See)

Die Verteilung der unterschiedlichen topografischen Einheiten Vorland, Watt, Flach- und Tiefwasser wird für die verschiedenen UG der BS 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.

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)

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 vorhanden. Überschreitungen der Schwellenwerte, wie sie im PF-Beschluss angegeben werden, werden in keinem UG erreicht, wie die Tabelle III.5.1-2 für die Untersuchungen im 2., 6. und 10. Jahr nach Ausbau zeigt. Lediglich bei einer Betrachtung jährlicher Daten wird für das Watt ein Schwankungswert von 5,1% erreicht. Hinsichtlich der Vorlandbereiche (MThw bis Deichoberkante) wird die Veränderungsschwelle von >5% in keinem UG zwischen Geesthacht und Brunsbüttel erreicht (siehe Tab. III.5.1-2).

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

Tab. III.5.1-2: Schwankungsbreiten der verschiedenen topographischen Einheiten für die UG im Vergleich der jährlichen Untersuchungen 2000 bis 2010 zu denen der Untersuchungen im 2., 6. und 10. Jahr nach Aus-bau.

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.5.1.1-1 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. Signifikante Entwick­lungen sind in den Verteilungen nicht gegeben.

Abb. III.5.1.1-1 Verteilungen der Flächenanteile im UG 1 des BS-Gebietes in der Zeit von 1998 - 2010

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 BS-Gebietes (ohne Nebenflüsse). Die nachfolgende Abbildung III.5.1.2 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 sprunghaften Rückgang des Watts ab 2004 um ca. 1,7 % konnte bislang nicht geklärt werden.

Abb. III.5.1.2-1: Verteilungen der Flächenanteile im UG 2 des BS-Gebietes in der Zeit von 1998 - 2010

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 BS-Gebietes (ohne Nebenflüsse). Die nachfolgende Abbildung III.5.1.3-1 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 lassen eine Abnahme des Watts in 2002 und einer Zunahme des Vorlandes erkennen. Die Herstellung der Ausgleichsrinne in der Hahnöfer Nebenelbe und dem 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 in den Folgejahren anschließend einstellende Minderung des Anteils korrespondiert mit der Versandung der Rinne.

Abb. III.5.1.3-1: Verteilungen der Flächenanteile im UG 3 des BS-Gebietes in der Zeit von 1998 - 2010

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 BS-Gebietes (ohne Nebenflüsse). Es ähnelt damit dem UG 5, hat jedoch einen geringeren Anteil an Tiefwasserbereichen <‑10 m u. KN (Tiefwasser I). Die nachfolgende Abbildung III.5.1.4-1 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: Verteilungen der Flächenanteile im UG 4 des BS-Gebietes in der Zeit von 1998 - 2010

III.5.1.5 Untersuchungsgebiet 5 (St ör bis Ostemündung)

Das UG 5 hat eine Fläche von 104,7 km². Dies entspricht 12,3 % des gesamten BS-Gebietes (ohne Nebenflüsse). Es ähnelt damit dem UG 4, hat jedoch einen größeren Anteil an Tiefwasserbereichen <‑10 m u. KN (Tiefwasser I).  Die nachfolgende Abbildung III.5.1.5-1 zeigt, dass die Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG um bis zu 3 % schwanken.

Abb. III.5.1.5-1: Verteilungen der Flächenanteile im UG 5 des BS-Gebietes in der Zeit von 1998 - 2010

III.5.1.6 Untersuchungsgebiet 6 (Ostem ündung bis Cuxhaven)

Das UG 6 hat eine Fläche von 284,6 km². Dies entspricht 33,5 % des gesamten BS-Gebietes (ohne Nebenflüsse). Es ähnelt in der Flächenzusammensetzung dem UG 7. Beide UG zusammen bilden den äußeren Ästuarbereich. Die nachfolgende Abbildung III.5.1.6-1 zeigt, dass die Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG um bis zu maximal 4 % (Watt) schwanken. Die Abnahme der Wattbereiche seit 1999 kommt auch bis dato nicht zum Stillstand. Die sprunghaften Veränderungen im Vorland und Watt in 2002 resultieren wahrscheinlich aus der zu diesem Zeitpunkt vorgenommenen verbesserten Vermessung des Bereichs mit Hilfe der Laserscanningtechnologie.

Abb. III.5.1.6-1: Verteilungen der Flächenanteile im UG 6 des BS-Gebietes in der Zeit von 1998 - 2010

III.5.1.7 Untersuchungsgebiet 7 (Cuxhaven bis See)

Das UG 7 hat eine Fläche von 287,3 km². Dies entspricht 33,9 % des gesamten BS-Gebietes (ohne Nebenflüsse). Es ähnelt in der Flächenzusammensetzung dem UG 6. Beide UG zusammen bilden den äußeren Ästuarbereich. Die nachfolgende Abbildung III.5.1.7-1 zeigt, dass die Flächenanteile der verschiedenen Tiefenstufen in diesem UG um bis zu 3 % schwanken. Über den Untersuchungszeitraum von 12 Jahren sind keine Entwicklungstrends erkennbar.

Abb. III.5.1.7-1: Verteilungen der Flächenanteile im UG 7 des BS-Gebietes in der Zeit von 1998 - 2010

III.5.2 Baggergutablagerungsfl ächen (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 Topographien der BAF selbst sind außer der von Scheelenkuhlen stabil und weisen keine größeren Entwicklungen auf, die zu Eingriffen Anlass geben würden. Ein sich seit 2002 entwickelnder Kolk an der Randschwelle der BAF Krautsand-Süd wurde im September durch Stärkung der Randschelle 2009 gesichert und zeigt seither keine weitere Entwicklung.
In die BAF Scheelenkuhlen musste 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 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.
Die topographischen und mengenmäßigen Entwicklungen aller BAF sind auf der beiliegenden DVD im Kapitel „Topographie II“ dokumentiert. 

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 jährlichen topografischen Aufnahmen sind auf der beiliegenden DVD dokumentiert. Die dargestellten Entwicklungen sind durch die anthropogenen Maßnahmen überprägt und zeigen daher meist keine Entwicklungen auf, die durch natürliche Maßnahmen oder die Vertiefung der Elbe herühren. Im Internet auf der Webseite www.portal-tideelbe.de sind zusätzlich sämtliche bekannten Informationen zu den Häfen über das Kartentool verfügbar. Dies schließt auch Informationen zur Verschlickung ein.

III.5.4 Nebenelben (NE)

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

Bei der Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenelbe wurden unterschiedliche Fahr­rinnentiefen hergestellt, die im Kapitel II.1 beschrieben werden. Die Solltiefen der Fahrrinne schwanken zwischen 14,40 m unter Kartennull (KN) im zentralen Abschnitt der Unterelbe zwischen Lühesand und Otterndorf (Sockelbereich) und 15,30m bzw. 15,20m unter KN an den Enden der Ausbaustrecke (Rampenbereiche). Insbesondere dem Sockelbereich der Elbe wurde im Zuge des Genehmigungsverfahrens besondere Aufmerksamkeit zuteil, da von Dritten Befürchtungen bezüglich der dauerhaften Stabilität dieses nur vergleichsweise gering vertieften Fahrrinnenabschnitts geäußert wurden. Für den Fall einer sukzessiven Erosion des Sockels wurden größere Strömungs- und Wasserstandsänderungen befürchtet. Daher gilt es im Zuge des Beweissicherungsverfahrens die Stabilität des Sockels zu kontrollieren.
Die Ergebnisse der Stabilitätsüberprüfung werden nachfolgend beschrieben. Die dafür angewendete Methodik wird auf der beiliegenden DVD-1 im Verzeichnis Materialien detailliert beschrieben. Im Planfeststellungsbeschluss vom 22.02.1999 wurde angeordnet, dass der TdV zweimal jährlich Peilungen innerhalb und bis 50 m außerhalb des Tonnenstrichs durchzuführen hat. Über die Peildaten ist für die Abschnitte 1 bis 8 (Abb. III.5.5-1) das Teilvolumen von 1m - Schicht­dicken zu ermitteln und deren Veränderung zum Nachweis der Sockelstabilität zu er­fassen.

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

Zum Nachweis der Rampenstabilität (Abschnitte 9 bis 12) sind Verkehrssicherungspeilungen auszuwerten. Diese finden zweimal jährlich innerhalb des Tonnenstrichs statt. Bei der Auswertung der Peildaten wird einheitlich vorgegangen:

1. Die Auswertung der Peildaten erfolgt abschnittsweise mit Hilfe von digitalen Geländemodellen (DGM). Die DGMs 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 NOK eine Wassertiefe von 7,5 m unter LAT und unterhalb des NOK eine Tiefe von 9,5 m unter LAT angestrebt.
2. Mit Hilfe der DGMs wird das (zur Erreichung eines Tiefenhorizonts) abzutragende Bodenvolumen errechnet. Die Ermittlung von Teilvolumen beginnt ab einer Tiefe von 10 m unter KN bis zu einer Tiefe von 30 m unter KN. Das Teilvolumen der 1 m -Schichten ergibt sich aus der Differenz der Abtragsvolumen zweier benachbarter Höhenschichten. Der Bereich oberhalb von 10 m unter KN wird als eine Schicht (ohne Tiefendifferenzierung) betrachtet.
3. Die Ermittlung der (absoluten und prozentualen) Teilvolumenänderung erfolgt abschnitts- und schichtenweise. In Abstimmung mit der BLAGBSEA werden als Referenz die Z1-Modelltopo­grafie und der nach Fertigstellung des Aus­baus ange­troffene Zustand im 1. Halbjahr 2001 verwandt.

Abb. III.5.5-2: Unterteilung des Wasser- und Erdkörpers in 1m-Schichten

Das Ergebnis der Peildatenauswertung ist auf der DVD-1 zum Bericht dokumentiert. Der BS-Bericht fasst die Ergebnisse der Abschnitte 1 bis 8 zusammen. Für diese Abschnitte schreibt der Planfeststellungsbeschluss vor, dass Änderungen des Teilvolumens der 1m-Schichten von mehr als 15% durch geeignete Maßnahmen, wie z.B. durch Materialzufuhr, zu kompensieren sind. Im Fall einer kontinuierlichen Erosion des Sockels sind vom TdV Vorschläge für geeignete Gegenmaßnahmen zu erarbeiten und den Planfeststellungs- und Einvernehmensbehörden zur Entscheidung vorzulegen.
Bei einer Änderung des Teilvolumens von weniger als 15 % ist anzunehmen, dass der Sockel stabil ist. Der Nachweis der Sockelstabilität ist auf 1m - Schichten, die nach Fertigstellung des Ausbaus (im 1. Halbjahr 2001) ein Volumen von mindestens 1% des Gesamtvolumens aufwiesen, beschränkt. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Überschreitung des Schwellenwertes auch mit einer signifikanten Veränderung des Gesamtvolumens einhergeht. Nur in diesem Fall ist anzunehmen, dass die Auswirkungen des Ausbaus unterschätzt worden sind.   
Abbildung III.5.5-3 verdeutlicht, welche der 1m - Schichten in den Abschnitten 1 bis 8 das geforderte Mindestvolumen von 1% des Gesamtvolumens aufgewiesen haben. 1m - Schichten, die das Mindestvolumen nicht erreicht haben, sind rot gekennzeichnet. Rot gekennzeichnete Schichten werden bewertet, indem sie zu einer Schicht zusammengeführt werden. Der Bezugshorizont, ab dem Teilvolumenänderungen von 1 m - Schichtdicke ermittelt werden, wird zu diesem Zweck herabgesetzt; bei Abschnitt 5 beispielsweise von 10 m unter KN auf 14 m unter KN.

Abb. III.5.5-3: Volumenanteil der 1m-Schichten am Gesamtvolumen (Volumenanteil von mehr als 1% = grün, weniger 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)

Die Ermittlung der Teilvolumenänderung erfolgt, wie gehabt, abschnitts- und schichtenweise. In Abstimmung mit der BLAGBSEA werden als Referenz die Z1-Modelltopo­grafie und der nach Fertigstellung des Aus­baus ange­troffene Zustand im 1. Halbjahr 2001 verwandt.
Bei der Z1-Modell­topografie handelt sich um einen von der BAW-DH 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. Unterschätzt worden sind die Ausbaufolgen, wenn im Modell ein kleinerer Durchflussquerschnitt als nach dem Ausbau tatsächlich vorhanden untersucht worden ist. Das bedeutet, im Modell ist „zu viel Boden“ bzw. nach dem Ausbau im Gerinne „zu wenig Boden“ vorhanden.
Bei Überschreitung des Schwellenwertes von 15 % ist zu prüfen, ob Indizien, wie z.B. Überschreitung der Prognosen bei den hydrologischen Parametern, für eine Unterschätzung der Ausbaufolgen vorliegen. Demgemäß gehen aus der Abbildung III.5.5-4 nur die Schichten der Abschnitte 1 bis 8 hervor, bei denen eine Volumenabnahme von mehr als 15% zur Z1-Modell­topografie festgestellt worden ist.
Der Farbcode verdeutlicht, in welcher 1m-Tiefenschicht der Schwellenwert von 15 % überschritten wird. Die vergleichsweise flacheren Bereiche, bis zu einer Tiefe von 13 m unter KN, sind durch die Farbe „grün“ gekennzeichnet worden. Für den übertiefen Bereich wurde die Farbe „blau“ gewählt. Der maßgebliche Bereich von 13 m bis 20 m unter KN wird über Signalfarben von magenta bis gelb gekennzeichnet. Dieser Bereich schließt den Eingriffsbereich der Fahrrinnenanpassung ein. Im Sockelbereich wurde von 13,5 m unter KN auf 14,4 m unter KN vertieft.
Über die Zeitachse ist die Entwicklung ablesbar. Zu einer wiederholten Überschreitung des Schwellenwertes ist es in den Abschnitten 3, 4 und 8 gekommen:

• Im Abschnitt 3 ist es mit dem 2. Halbjahr 2010 erstmals zu einer wiederholten Überschreitung des Schwellenwertes gekommen. Der Schwellenwert von 15 % ist im 1. und 2. Halbjahr 2010 in der Schicht zwischen 14 m und 15 m unter KN als auch in der sich anschließenden Schicht zwischen 15 m und 16 m unter KN überschritten worden. Die Verluste betrugen im Maximum 17 %.
• In Abschnitt 4 ist der Schwellenwert von 15% bereits mit der Fertigstellung des Ausbaus im 1. Halbjahr 2001 überschritten worden. Die Überschreitung ist oberhalb von 10 m unter KN aufgetreten und betrug 16 %. Bis zum 1. Halbjahr 2003 nahmen die Verluste bis auf 34% zu. Seit dieser Zeit ist es zu keinen Bodenverlusten mehr gekommen. Es hat ein beständiger Wechsel zwischen Bodenauf- und Bodenabtrag stattgefunden. Vom 1. Halbjahr 2005 bis zum 2. Halbjahr 2005 sind die Verluste von 33 % auf 24 % zurückgegangen. Zum 1. Halbjahr 2006 ist es zu einem Auftrag an Boden gekommen. Die Volumenverluste sind auf 20% zurückgegangen, im 2. Halbjahr 2006 betrugen sie bereits wieder 32 %. Zum 1.Halbjahr 2007 sind die Verluste auf 25 % zurückgegangen. Seit dieser Zeit sind geringfügige Veränderungen in der Größenordnung von maximal 3 % aufgetreten. Im 2. Halbjahr 2010 betrug die Abweichung zur Z1-Modelltopografie 27%.
• Im Abschnitt 8 wird seit dem 1. Halbjahr 2007 der Schwellenwert von 15 % beständig im Bodenkörper oberhalb von 12 m unter KN überschritten. Die Volumenverluste sind von 17 % im 1. Halbjahr 2007 bis auf 48 % im 1. Halbjahr 2009 angestiegen. Seit dem 1. Halbjahr 2009 kommt es darüber hinaus zu einer beständigen Überschreitung des Schwellenwertes in der angrenzenden 1 m - Schicht zwischen 12 und 13 m unter KN. Die Abweichung zur Z1-Modelltopografie betrug im 1. Halbjahr 2009 23 %. Seit dem 1. Halbjahr 2009 ist die Entwicklung rückläufig. Es sind schwache Volumenzuwächse zu verzeichnen. Bis zum Abschluss der Untersuchungen im 2. Halbjahr 2010 ist der Verlust oberhalb von 12 m unter KN auf 27 % und in der 1m - Schicht zwischen 12 und 13 m unter KN auf 17 % zurückgegangen.

Abb. III.5.5-4: Prozentuale Abnahme des Bodenvolumens je Abschnitt und Schicht bei Überschreitung des Schwel-lenwertes von 15% (Referenzzustand: Z1-Modelltopographie)

Welche Volumenverluste tatsächlich nach Abschluss der Ausbauarbeiten aufgetreten sind, soll nachfolgend durch Abgleich mit dem im 1. Halbjahr 2001 angetroffenen Zustand geklärt werden. Im Unterschied zur Z1-Modell­topografie handelt es sich bei diesem Referenzzustand nicht um einen fiktiven, sondern um einen vermessenen Zustand. Es ist der mit der BLAGBSEA abgestimmte Zustand nach Fertigstellung des Aus­baus. Volumenverluste gegenüber diesem Zustand, die den Schwellenwert von 15% übersteigen, gehen aus der Abbildung III.5.5-5 hervor. Die Darstellungsweise entspricht der vorangegangenen Abbildung II.5.5-4.

Abb. III.5.5-5: Prozentuale Abnahme des Bodenvolumens je Abschnitt und Schicht bei Überschreitung des Schwel-lenwertes von 15% (Referenzzustand: Ausbauzustand 1. Halbjahr 2001).

Über den Vergleich der Abbildungen III.5.5-4 und III.5.5-5 wird deutlich, dass das Bodenvolumen der 1m-Schichten in der Modelltopografie sowohl über- als auch unterschätzt worden ist.
Betrachtet man die in Abbildung III.5.5-4 auffälligen Abschnitte ist festzustellen:

• Im Abschnitt 3 ist es zu keiner Überschreitung des Schwellenwertes gekommen. Das Bodenvolumen der 1m-Schichten zwischen 14 und 16 m unter KN ist im Modell überschätzt worden, was auf eine Unterschätzung der Ausbaufolgen hindeutet. Wie diese Unterschätzung insgesamt zu bewerten ist, wird nachfolgend durch weitere Betrachtungen erläutert.
• Bei Abschnitt 4 kommt es beim Abgleich mit dem tatsächlich vermessenen Ausbauzustand zu keiner beständigen Überschreitung des Schwellenwertes. Das Bodenvolumen der Schicht oberhalb von 10 m unter KN wurde im Modell überschätzt. Es ist im Modell „zu viel Boden“ vorhanden gewesen, was auf eine Unterschätzung der Ausbaufolgen hindeutet. Wie diese Unterschätzung insgesamt zu bewerten ist, wird nachfolgend durch weitere Betrachtungen erläutert.
• Für den Abschnitt 8 lässt sich aus der Abbildung III.5.5-5 ablesen, dass das Bodenvolumen in der Z1-Modelltopografie unterschätzt worden ist. Im Modell war „zu wenig Boden“ vorhanden. Tatsächlich ist es in diesem Elbabschnitt seit Ausbau der Fahrrinne zu Bodenverlusten gekommen. Da eine Unterschätzung des Bodenvolumens im Modell dazu führt, dass die Ausbaufolgen überschätzt werden, haben die aus Abbildung III.5.5-5 hervorgehenden beständigen Überschreitungen des Schwellen­wertes keine Relevanz für die zu klärende Frage der Sockelstabilität. Erst mit der aus Abbildung III.5.5-4 hervorgehenden beständigen Überschreitung des Schwellenwertes im 1. Halbjahr 2007 muss davon ausgegangen werden, dass eine Unterschätzung der Ausbaufolgen vorliegt.

Der Frage, wie die aus Abbildung III.5.5-4 ersichtlichen, beständigen Überschreitungen im Hinblick auf die Stabilität des Sockels zu bewerten sind, wird im Weiteren nachgegangen. 
Für den Abschnitt 3 lassen sich die Ergebnisse aus der Betrachtung der Teilvolumenänderungen wie folgt zusammenfassen:

• Der Schwellenwert von 15 % ist erstmals wiederholt im 2. Halbjahr 2010 in der Schicht zwischen 14 m und 15 m unter KN als auch in der sich anschließenden Schicht zwischen 15 m und 16 m unter KN überschritten worden. Die Verluste betrugen im Maximum 17 %.
• Beim Vergleich mit dem tatsächlich vermessenen Ausbauzustand wird deutlich, dass das Bodenvolumen der Schichten im Modell überschätzt worden ist. Aus der Abbildung III.5.5-5 geht keine Überschreitung des Schwellenwertes hervor.

Abbildung III.5.5-6 stellt die Entwicklung der Teilvolumen in Abschnitt 3 der Z1-Modell­topografie gegenüber. Aus der Abbildung wird deutlich, dass die gelb dargestellte Z1-Modelltopografie in tieferen Schichten „zu wenig“ Boden vorsieht.

Abb. III.5.5-6: Entwicklung der Teilvolumen in Abschnitt 3 (Elbe-km 660 - 676)

Aus der  Abbildung III.5.5-7 geht die Entwicklung des Gesamtvolumens pro Stromkilometer über die Zeit hervor. Das Gesamtvolumen/km unterschreitet bereits nach Fertigstellung des Ausbaus (1. Halbjahr 2001) den Prognoseansatz. Die Unterschreitung beträgt weniger als 1%.
Schaut man sich die Entwicklung des Gesamtvolumens pro Stromkilometer an, so lässt sich feststellen, dass das Gesamtvolumen/km nach Fertigstellung des Ausbaus bis zum Jahr 2007 in der Regel überschritten und nur vereinzelt unterschritten worden ist. Zeitweise ist der Prognoseansatz überschritten worden. Seit dem Jahr 2007 besteht ein deutlicher Trend zur Abnahme des  Gesamtvolumens. Die Unterschreitung beträgt mittlerweile 2 %.

Abb. III.5.5-7: Entwicklung des Gesamtvolumens/km im Abschnitt 3 (Elbe-km 660 -676)

Die Entwicklung der Teilvolumenänderung in den 1 m - Schichten geht aus der Abbildung    III.5.5-8 hervor. Bodenverluste von mehr als 15 % traten im Bereich zwischen 14 m und 16 m unter KN auf. Dieser Bereich befindet sich unterhalb der heutigen Sollsohle mit einer Solltiefe von 14,4 m unter KN. Aus den Daten lässt sich ein deutlicher Trend zur Aufweitung des Querschnittes mit dem Jahr 2007 ableiten. In den angrenzenden flacheren Bereichen besteht dieser Trend bereits seit mit dem Jahr 2006.

Abb. III.5.5-8: Entwicklung der Teilvolumenänderungen gegenüber der Z1-Modelltopografie im Abschnitt 3

Aus der Abbildung III.5.5-9 geht die Entwicklung von 2001 zu 2010 hervor. Die Abbildung verdeutlicht, dass es insgesamt zu keiner flächigen Vertiefung der Rinne gekommen ist. Im Bereich der Rhinplate auf Höhe der im Zuge des Fahrrinnenausbaus errichteten Unterwasserablagerungsstelle erscheint die Fahrrinne stabil. Stromauf, im Bereich Pagensand scheint es zu einem verstärkten Aufwachsen der Riffel bei gleichzeitiger Vertiefung der Täler gekommen zu sein. Die größten Veränderungen sind außerhalb der Fahrrinne aufgetreten. Besonders auffällig ist der Verlust südlich der Fahrrinne auf Höhe der Nordspitze Pagensand (siehe "Abschnitt 3b"), wo sich ein Kolk ausgebildet hat. Nördlich der Fahrrinne sind Volumenzuwächse zu verzeichnen. Zu vermuten ist, dass diese auf die Umlagerungen von Baggergut zurückgehen.
Bis zum Jahr 2006 sind im Bereich Pagensand jährlich mehr als 1 Mio. m³ Baggergut verbracht worden. Im Jahr 2005 waren es 2,8 Mio. m³, in den Jahren 2006 und 2007 nur noch ca. 0,6 Mio. m³. In den letzten Jahren ist kaum noch (max. 180.000 m³) bzw. gar kein Sediment mehr bei Pagensand verbracht worden. Das Baggergut wird nunmehr weiter Unterstrom umgelagert, um den Stromauftransport von Sedimenten zu unterbinden.
Es ist anzunehmen, dass der in den Jahren 2006/2007 einsetzende Trend der verstärkten Querschnittsaufweitung im Abschnitt 3 mit der veränderten Unterhaltungsstrategie im Zusammenhang steht.

Abb. III.5.5-9: Differenzplan der Topografien von 2001 und 2010 im Abschnitt 3

Für den Abschnitt 4 lassen sich die Ergebnisse aus der Betrachtung der Teilvolumenänderungen wie folgt zusammenfassen:

• Der Schwellenwert von 15% ist bereits mit der Fertigstellung des Ausbaus im 1. Halbjahr 2001 überschritten worden. Die Überschreitung ist oberhalb von 10 m unter KN aufgetreten und betrug zum Abschluss der Untersuchungen (2.Halbjahr 2010) 27 %.
• Beim Vergleich mit dem tatsächlich vermessenen Ausbauzustand wird deutlich, dass das Bodenvolumen der Schicht oberhalb von 10 m unter KN im Modell überschätzt worden ist.

Abbildung III.5.5-10 stellt die Entwicklung der Teilvolumen in Abschnitt 4 der Z1-Modell­topografie gegenüber. Aus der Abbildung wird deutlich, dass die gelb dargestellte Z1-Modelltopografie oberhalb von 10 m unter KN „zu viel Boden“, in tieferen Schichten gleichzeitig jedoch „zu wenig“ Boden vorsieht.

Abb. III.5.5-10: Entwicklung der Teilvolumen in Abschnitt 4 (Elbe-km 676-688)

Aus der Abbildung III.5.5-11 geht die Entwicklung des Gesamtvolumens pro Stromkilometer über die Zeit hervor. Das Gesamtvolumen/km übersteigt nach Fertigstellung des Ausbaus den Prognoseansatz, was für eine Überschätzung der Ausbaufolgen spricht.
Schaut man sich die Entwicklung des Gesamtvolumens pro Stromkilometer an, so lässt sich feststellen, dass das Gesamtvolumen/km bis zum 2. Halbjahr 2006 über dem Prognoseansatz liegt. Seit dem 2. Halbjahr 2006 ist es wiederholt zu einer Unterschreitung des Prognoseansatzes gekommen. Die Unterschreitung betrug jeweils weniger als 1%.

Abb. III.5.5-11: Entwicklung des Gesamtvolumens/km im Abschnitt 4 (Elbe-km 676-688)

Die Entwicklung der Teilvolumenänderung in den 1 m - Schichten geht aus der Abbildung III.5.5-12 hervor. Bodenverluste von mehr als 15 % traten ausschließlich im Bereich oberhalb von 10 m unter KN auf. In der Regel liegt das Volumen der 1 m - Schichten oberhalb bzw. im Bereich der Prognose. Ein deutlicher Trend zur Aufweitung des Querschnittes im Abschnitt 4 lässt sich aus den Daten nicht ableiten. Eine Unterschätzung der Ausbaufolgen ist damit weitestgehend ausgeschlossen.

Abb. III.5.5-12: Entwicklung der Teilvolumenänderungen gegenüber der Z1-Modelltopografie im Abschnitt 4

Für den Abschnitt 8 lassen sich die Ergebnisse aus der Betrachtung der Teilvolumenänderungen wie folgt zusammenfassen:

• Im Abschnitt 8 wird seit dem 1. Halbjahr 2007 der Schwellenwert von 15 % beständig im Bodenkörper oberhalb von 12 m unter KN überschritten. Seit dem 1. Halbjahr 2009 kommt es darüber hinaus zu einer beständigen Überschreitung des Schwellenwertes in der angrenzenden 1 m - Schicht zwischen 12 und 13 m unter KN. Die Abweichung zur Z1-Modelltopografie betrug zum Abschluss der Untersuchungen (im 2. Halbjahr 2010) 27 % oberhalb von 12 m unter KN und in der angrenzenden 1m - Schicht zwischen 12 und 13 m unter KN 17 %.
• Für den Abschnitt 8 lässt sich aus der Abbildung III.5.5-5 ablesen, dass das Bodenvolumen in der Z1-Modelltopografie unterschätzt worden ist. Im Modell war „zu wenig Boden“ vorhanden. Tatsächlich ist es in diesem Elbabschnitt seit Ausbau der Fahrrinne zu Bodenverlusten gekommen.

Abbildung III.5.5-13 stellt die Entwicklung der Teilvolumen in Abschnitt 8 der Z1-Modell­topografie gegenüber. Aus der Abbildung wird deutlich, dass sich der Querschnitt aufgeweitet hat. In den flacheren Bereichen wird die Prognose unterschritten, in tieferen Bereichen wird die Prognose noch überschritten.

Abb. III.5.5-13: Entwicklung der Teilvolumen in Abschnitt 8 (Elbe-km 708 - 717)

Aus der Abbildung III.5.5-14 geht die Entwicklung des Gesamtvolumens pro Stromkilometer über die Zeit hervor. Das Gesamtvolumen/km übersteigt nach Fertigstellung des Ausbaus den Prognoseansatz, was für eine Überschätzung der Ausbaufolgen spricht.
Schaut man sich die Entwicklung des Gesamtvolumens pro Stromkilometer an, so lässt sich feststellen, dass das Gesamtvolumen/km bis zum Abschluss der Untersuchungen (im 2. Halbjahr 2010) über dem Prognoseansatz liegt. Eine Unterschätzung der Ausbaufolgen ist damit weitestgehend ausgeschlossen.

Abb. III.5.5-14: Entwicklung des Gesamtvolumens/km im Abschnitt 8 (Elbe-km 608 - 717)

Fazit der Untersuchung
Zu Bodenverlusten von mehr als 15 % ist es wiederholt in den Abschnitt 3, 4 und 8 gekommen.
In den Abschnitten 4 und 8 ist der Schwellenwert von 15 % in den flacheren Bereichen oberhalb der Sollsohle überschritten worden. Die Unterschreitung des Gesamtvolumens pro Stromkilometer beträgt bei Abschnitt 4 weniger als 1 %. In Abschnitt 8 liegt keine Unterschreitung vor. Eine Unterschätzung der Ausbaufolgen ist damit weitestgehend ausgeschlossen. Zumal Indizien, die für einen Funktionsverlust des Sockels sprechen, wie eine klare Überschreitung der Prognosen bei den BS - Parametern Tidehub und Strömung, fehlen.
Abschnitt 3 nimmt eine Sonderstellung ein. In Abschnitt 3 wurde der Schwellenwert erstmals im Jahr 2010 überschritten. Das Gesamtvolumen pro Stromkilometer nimmt indes kontinuierlich seit Anbeginn der Untersuchungen, seit dem Jahr 2007 verstärkt ab. Der Verlust beträgt zum Abschluss der Untersuchungen im 2. Halbjahr 2010 etwas mehr als 2 %. Zur durchgehenden Erosion des Sockels ist es nicht gekommen. Erosions- und Sedimentationsbereiche wechseln sich ab, was darauf hindeutet, dass es innerhalb des Abschnittes zu einer stärkeren Ausprägung von Sohlstrukturen (Riffelbildung) gekommen ist. Die veränderte Unterhaltungsstrategie der WSV, die auf eine Unterbindung des residuellen Strom­auftransportes von umgelagerten Sedimenten abzielt, scheint mit der Verstärkung des Trends im Jahr 2007 im Zusammenhang zu stehen.

III.5.6 Nebenfl üsse

Auf der DVD-1 im Ordner \DVD-Materialien\Nebenflussentwicklungen\ werden die topographischen Entwicklungen der Nebenflüsse auf der schleswig-holsteinischen Elbseite der Tideelbe beschrieben. Grundlage der Beschreibungen sind die Querschnittsmessungen, die seit 2002 regelmäßig durchgeführt werden und die auf der DVD-1 in den Ergebnispräsentationen unter „Profile der Nebenflüsse“ dokumentiert sind. Analog zu den Beschreibungen der schleswig-holsteinischen Nebenflüsse folgt nachfolgend die Beschreibung für die niedersächsischen Nebenflüsse der Tideelbe.

III.5.6.1 Nebenfl üsse auf der niedersächsischen Elbseite

Der Planfeststellungsbeschluss für die „Anpassung der Fahrrinne der Unter- und Außen­elbe an die Containerschifffahrt“ vom 22.02.1999 beinhaltet im Abschnitt III.8 Schutzauf­lagen, die einen Ausgleich nachteiliger Auswirkungen der Baumaßnahme auf Rechte Dritter festschreiben. Ziffer 8 besagt dazu:

„8. Nebengewässer und Außentiefs
Falls es infolge des Ausbaues zu nachteiligen Querschnittsveränderungen der Nebengewässer (Landes- und Verbandsgewässer) kommt, hat der TdV die ausbaubedingten Mehrkosten der Gewässerunterhaltung zu übernehmen. Zur Ermittlung des Verursacheranteils hat der TdV die Veränderungen der Gewässerabmessungen anhand repräsentativer Querschnittsflächen bzw. die Entwicklung der Unterhaltungsaufwendungen der Länder bzw. der Verbände heranzuziehen….“

Der vorliegende Bericht beschreibt die Querschnittsentwicklungen in den niedersächsischen Nebenflüssen Ilmenau, Este, Lühe, Schwinge, Bützflether Süderelbe, Barnkruger Loch, Gauensieker Süderelbe, Ruthenstrom, Wischhafener Süderelbe, Freiburger Hafenpriel und Oste. Den Untersuchungsumfang auf niedersächsischer Seite verdeutlicht die Abbildung III.5.6.1-1. Die Untersuchungsergebnisse sind im Internet unter http://www.portaltideelbe.de dokumentiert.

Abb. III.5.6.1 1: Übersicht der Nebenflüsse der Tideelbe auf der niedersächsischen Elbseite, die im Rahmen der Be-weissicherung zur Fahrrinnenanpassung von 1999 untersucht wurden.

Für die Feststellung, ob es in den niedersächsischen Nebenflüssen zu ausbaubedingten Veränderungen der Topographie gekommen ist, wurde im Planfeststellungsbeschluss angeordnet, dass im 2., 6. und 10. Jahr nach Ausbauende Querschnittsvermessungen in 100 m-Abständen durchzuführen sind.
Da davon auszugehen war, dass die vorgegebenen Erfassungszeiten für eine Diskussion ausbaubedingter Veränderungen nicht ausreichen, hat sich der TdV mit Zustimmung der BLAGBSEA dazu entschlossen, in den Jahren zwischen den angeordneten Erfassungszeiten ergänzend ein reduziertes Vermessungsprogramm durchzuführen. Hierbei handelte es sich um:

• Querschnittsmessungen im Abstand von 0,5 km auf den ersten 5 km ab der Mündung der Nebenflüsse.
• Querschnittsmessungen in 1 km Abstand die nächsten 5 km stromauf und
• Querschnittsmessungen von dort dann in 5 km Abständen bis zur Tidegrenze der Nebenflüsse.

Für die Wischhafener Süderelbe wurde in der Schutzauflage III.8 folgende gesonderte Festlegung getroffen:

„Im Fall der Wischhafener Süderelbe sind als Beweissicherungsgrundlage die Hauptquerschnitte der „Beweissicherung Vordeichung Krautsand“ (Landeskilometer 5.000, 6.000, 7.000, 8.000, 9.000, 10.000) heranzuziehen."

III.5.6.1.1 Ilmenau

In der Ilmenau wurden von 2003 bis 2010 regelmäßig 23 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.1-1).  Für den Vergleich der Querschnittsflächen mit Bezugsjahr 1994 können 22 Profile von BWaStr-Km 17,583 bis 27,588 herangezogen werden. Von 1995 bis 2002 liegen keine Messdaten vor. Die Ergebnisse werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.1-1     Übersicht der gemessenen Querprofile (einzelne Querprofile auf der DVD )
• Abb. III.5.6.1.1-2     Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.1-3     Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen
• Abb. III.5.6.1.1-4     Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen (reduzierte Profil­anzahl)

Abb. III.5.6.1.1 1: Übersicht der in der Ilmenau gemessenen Querprofile.

Für die Ilmenau liegt kein Ist-Zustand (Messung kurz vor der Baumaßnahme) vor. Somit kann auch keine Aussage hinsichtlich der Wirkung der Ausbaumaßnahme auf die Topographie der Ilmenau getroffen werden.
Da sich jedoch seit 1994 kein Entwicklungstrend zeigt, sondern die Messungen vielmehr wechselnde Zustände wiedergeben, kann ggf. nur mit weiteren Untersuchungen die Entwicklungsrichtung der Topographie der Ilmenau erfasst werden. Eine Aussage hinsichtlich einer ausbaubedingten Wirkung der Baumaßnahme 1999 / 2000 wäre allerdings auch dann nicht möglich. 

Abb. III.5.6.1.1 2: Längsschnitte verschiedener Jahre der Ilmenau; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten.

Abb. III.5.6.1.1 3: Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen der Ilmenau in Bezug zum Zustand 1994.

Warum die Querschnittsentwicklungen bei Kilometer 17,688 und 18,289 signifikant andere Dynamiken zeigen, als alle anderen Querschnittsentwicklungen kann nicht erklärt werden.

Abb. III.5.6.1.1 4: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Ilmenau.

III.5.6.1.2 Este

In der Este wurden von 2002 bis 2010 regelmäßig 24 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.2-1). Zum Vergleich mit dem Bezugsjahr 1997 können nur 5 Profile von BWaStr-Km 2,207 bis 7,219 herangezogen werden, da auswertbare Messungen vor 2002 nur in deutlich verringertem Umfang vorliegen (Auswertungen des Profils bei km 5,220 liegen aufgrund des Baus einer Spundwand ab 2008 nicht vor).  
Als  weitere Problematik beim Vergleich der Querschnittsflächen zeigt sich die Baggertätigkeit, die unter anderem an den stabilen Querschnitten stromauf beteiligt ist. Die Baggerungen erfolgten zuletzt 2006 mit einem Wasserinjektionsgerät im Mündungsbereich. Ob auch Baggerungen Dritter durchgeführt wurden ist nicht bekannt. Die Ergebnisse werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.2-1   Übersicht der gemessenen Querprofile (einzelne Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.2-2   Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.2-3   Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen
• Abb. III.5.6.1.2-4   Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen

Abb. III.5.6.1.2 1: Übersicht der in der Este gemessenen Querprofile.

Die Schwankung des Längsschnitts der Este ist gering, wie Abbildung III.5.6.1.2-2 zeigt. Ein Trend seit Vorliegen der Messungen im Jahre 1997 ist nicht erkennbar.

Abb. III.5.6.1.2 2 Längsschnitte verschiedener Jahre der Este; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeil-ten Querschnitten

Abbildung III.5.6.1.2-3 zeigt eine tendenzielle Abnahme der Querschnittsflächen seit 1997 um wenige Prozente. Aufgrund der sehr geringen Entwicklungsrichtung wären jedoch langfristige Vermessungen und Peilungen erforderlich um diese Aussage zu stützen. Eine Aussage, warum die Querschnittsentwicklungen bei Kilometer 2,207 und 4,724 zeitweise andere Dynamiken zeigen, als die anderen Querschnittsentwicklungen, lassen die vorliegenden Daten nicht zu.

Abb. III.5.6.1.2 3: Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen der Este in Bezug zum Zustand 1997 (Ist-Zustand der Beweis¬sicherung für die Profilaufnahmen).

Abb. III.5.6.1.2 4: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Este. (Profil bei km 5.220 in 2008 bis 2010 nicht ausgewertet –Spundwand -).

III.5.6.1.3 Lühe

In der Lühe wurden von 2002 bis 2010 regelmäßig 28 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.3-1). Für den Vergleich der Querschnittsflächen zum Bezugsjahr 1997, können 8 Profile von BWaStr-Km 1,002 bis 9,986 herangezogen werden, da auswertbare Messungen vor 2002 nur in deutlich verringertem Umfang vorliegen.
Der Vergleich der Querschnittsflächen wird zudem beeinflusst durch  die Baggertätigkeiten, die unter anderem wohl auch zu den stabilen Verhältnissen stromauf beigetragen haben. Die nahezu jährlichen, mit einem Wasserinjektionsgerät durchgeführten Unterhaltungsbaggerungen, erfolgten im Mündungsbereich. Ob auch Baggerungen Dritter durchgeführt wurden ist nicht bekannt.

Die Ergebnisse werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.3-1     Übersicht der gemessenen Querprofile (einzelne Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.3-2     Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.3-3     Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen
• Abb. III.5.6.1.3-4     Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen

Abb. III.5.6.1.3 1: Übersicht der in der Lühe gemessenen Querprofile.

Die Längsschnittsentwicklungen (Abb. III.5.6.1.3-2), wie Querschnittsentwicklungen (Abb. III.5.6.1.3-3 und Abb. III.5.6.1.3-4) lassen keinen Entwicklungstrend erkennen. Aufgrund der mangelhaften Datenlage der Querschnittmessungen lassen sich auch keine abschließend gesicherten Aussagen treffen.
Die Querschnittsentwicklungen (Abb. III.5.6.1.3-4) bei Kilometer 1,002 und 6.495 zeigen signifikant andere Dynamiken als die anderen Querschnitte. Hier könnten die Größen der betrachteten Querschnitte ggf. eine Rolle spielen, da diese, im Vergleich zu den anderen Querschnitten, nur geringe Flächen aufweisen.

Abb. III.5.6.1.3 2: Längsschnitte verschiedener Jahre der Lühe; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeil-ten Querschnitten.

Abb. III.5.6.1.3 3: Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen der Lühe in Bezug zum Zustand 1997 (Ist-Zustand der Beweissicherung für die Profilaufnahmen).

Abb. III.5.6.1.3 4: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Lühe.

III.5.6.1.4 Schwinge

In der Schwinge wurden auf Basis verwertbarer Querpeilungen aus 1997 und 1999 siebzehn Querschnitte festgelegt und zwischen 2001 und 2010 vermessen (s. Abb. III.5.6.1.4-1). Die Messungen wurden teilweise als Querpeilungen und teilweise als Fächerlotpeilungen ausgeführt. Aus 1997 können drei Profile verwendet werden (s. Abb. III.5.6.1.4-3).
Die Messdaten in der Schwinge sind häufig nur in der Rinne und weniger bis zum Gewässerrand erfasst worden. Eine grafische Extrapolation zu vorhandenen Altmessungen zum Zweck der Flächenermittlung wurde daher nicht durchgeführt. Ein Grund für den Datenmangel in den Randbereichen ist die Umstellung des Messverfahrens auf Fächerlotpeilung. Prinzipiell erlauben diese flächenhaft erhobenen Daten einen wesentlich besseren Einblick in die Gewässermorphologie. Die ab 2004 im Regiebetrieb eingesetzten Fahrzeuge des Wasser- und Schifffahrtsamtes Hamburgs waren aufgrund ihrer Größe kaum in der Lage, Daten bis in flache Randbereiche hinein fehlerfrei aufzunehmen (s. Abb. III.5.6.1.4-6 bis III.5.6.1.4-8).
Eine weitere Problematik beim Vergleich der Querschnittsflächen ist die Baggertätigkeit. Die jährlichen Unterhaltungsbaggerungen mit einem Wasserinjektionsgerät erfolgten von 1999 bis 2003 von der Wendestelle bis zur im Mündung. Danach, ab 2005, alle zwei Jahre vom Stader Hafen bis zur Mündung. Bei Bedarf wird im Mündungsbereich auch häufiger gebaggert. Ob auch Baggerungen Dritter durchgeführt wurden ist nicht bekannt. Somit ist eine ungestörte Auswertung hinsichtlich ausbaubedingter Veränderungen nicht möglich.
Die Ergebnisse werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.4-1   Übersicht der gemessenen Querprofile (einzelne Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.4-2   Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert  in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.4-3   Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen
• Abb. III.5.6.1.4-4   Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen BWaStr-Km 0,597 bis 2,353
• Abb. III.5.6.1.4-5                 Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen BWaStr-Km 2,815 bis 4,432
• Abb. III.5.6.1.4-6 bis -8       Auszug aus 17 vorhandenen Querschnittsdarstellungen, hier bei km  1,013, 2,017 und 4,432

Abb. III.5.6.1.4 1: Übersicht der in der Schwinge gemessenen Querprofile.

Abb. III.5.6.1.4 2: Längsschnitte verschiedener Jahre der Schwinge (Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten).

Abb. III.5.6.1.4 3: Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen der Schwinge in Bezug zum Zustand 1997 (Ist-Zustand der Beweis¬sicherung für die Profilaufnahmen).

Abb. III.5.6.1.4 4: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Schwinge für die Kilometer 0,597 bis 2,353 (Grauer Balken = Bauphase der Fahrrinnenanpassung der Elbe: 1999 bis 2000).

Abb. III.5.6.1.4 5: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Schwinge für die Kilometer 2,815 bis 4,432 353 (Bauphase der Fahrrinnenanpassung der Elbe: 1999 bis 2000)

Abb. III.5.6.1.4 6: Querprofil Schwinge-km 1.013, Darstellung aller verfügbaren Messungen (5-fach überhöht).

Abb. III.5.6.1.4 7: Querprofil Schwinge km 2.017, Darstellung aller verfügbaren Messungen (5-fach überhöht).

Abb. III.5.6.1.4 8: Querprofil Schwinge km 4.432, Darstellung aller verfügbaren Messungen (5-fach überhöht).

III.5.6.1.5 Bützflether Süderelbe

In der Bützflether Süderelbe wurden von 2002 bis 2010 regelmäßig 18 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.5-1). Vor der Fahrrinnenanpassung der Elbe 1999 gibt es keine Messdaten. Eine weitere Problematik beim Vergleich von Querschnittsflächen in der Bützflether Süderelbe ist die Baggertätigkeit, die unter anderem wohl auch zu den stabilen Verhältnissen stromauf führt. Zwischen 2000 und 2003 erfolgten Baggerungen mit einem Wasserinjektionsgerät im Mündungsbereich. Baggerungen des Bützflether Hafens wurden mehrere Male im Jahr von Dritten durchgeführt. Ob weitere Baggerungen Dritter erfolgten ist nicht bekannt. Die Ergebnisse werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.5-1     Übersicht der gemessenen Querprofile (Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.5-2     Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.5-3     Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen BWaStr-km 1,562 bis 2,407
• Abb. III.5.6.1.5-4     Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen BWaStr-km 2,473 bis 3,189

Abb. III.5.6.1.5 1: Übersicht der in der der Bützflether Süderelbe gemessenen Querprofile.

Für die Bützflether Süderelbe liegt kein Ist-Zustand (Messung kurz vor der Baumaßnahme) vor. Somit kann auch keine Aussage hinsichtlich der Wirkung der Ausbaumaßnahme auf die Topographie der Ilmenau getroffen werden. Eine tendenzielle Entwicklung der Sohle zeigt die Abbildung des Längsschnitts (Abb. III.5.6.1.5-2)  nicht.

Abb. III.5.6.1.5 2: Längsschnitte verschiedener Jahre der Bützflether Süderelbe; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten.

Abb. III.5.6.1.5 3: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Bützflether Süderelbe für die BWaStr-km 1,562 bis 2,407.(Bauphase der Fahrrinnenanpassung der Elbe 01.01.1998 - 31.12.2000).

Abb. III.5.6.1.5 4: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Bützflether Süderelbe für die BWaStr-km 2,473 bis 3,189. (Bauphase der Fahrrinnenanpassung der Elbe 01.01.1998 - 31.12.2000).

III.5.6.1.6 Barnkruger Loch

Im Barnkruger Loch wurden von 2002 bis 2010 regelmäßig 12 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.6-1). Vor der Fahrrinnenanpassung der Elbe 1999 gibt es keine Messdaten. Im Rahmen der Vorbereitung der Kohärenzmaßnahme „Barnkruger Loch“ der „Fahrrinnenanpassung für 14,5m tiefgehende Containerschiffe“ von 1999 wurde ein Sohlniveau des Barnkruger Hafens auf MTnw –1 m  und im Bereich der Mündung auf -2 m hergestellt.
Die Ergebnisse der Messungen werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.6-1     Übersicht der gemessenen Querprofile (Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.6-2     Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.6-3     Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen BWaStr-km 1,633 bis 2,658

Die folgende Abbildung III.5.6.1.6-1 zeigt eine topographische Übersichtskarte des Barnkruger Loch mit den gemessenen Querprofilen bezeichnet nach Strom-Kilometern.

Abb. III.5.6.1.6 1: Übersichtskarte des Barnkruger Loch mit den gemessenen Querprofilen.

Für das Barnkruger Loch liegt kein Ist-Zustand (Messung kurz vor der Baumaßnahme) vor. Somit kann auch keine Aussage hinsichtlich der Wirkung der Ausbaumaßnahme auf die Topographie des Barnkruger Lochs getroffen werden. Eine tendenzielle Entwicklung der Sohle zeigt die Abbildung des Längsschnitts (Abb. III.5.6.1.6-2)  nicht.

Abb. III.5.6.1.6 2: Längsschnitte verschiedener Jahre des Barnkruger Lochs; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten.

Abb. III.5.6.1.6 3: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen des Barnkruger Loch (Bauphase 01.01.1998 - 31.12.2000).

III.5.6.1.7 Gauensieker Schleusenfleth

Im Gauensieker Schleusenfleth wurden von 2002 bis 2010 regelmäßig 10 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.7-1). Vor der Fahrrinnenanpassung der Elbe 1999 sind auswertbare Messdaten von 7 Querschnitten vorhanden. Die Ergebnisse der Messungen werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.7-1     Übersicht der gemessenen Querprofile (Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.7-2     Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.7-3     Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen
• Abb. III.5.6.1.7-4     Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen Strom-km 0,414 bis 1,882

Die folgende Abbildung III.5.6.1.7-1 zeigt eine topographische Übersichtskarte des Gauensieker Schleusenfleths mit den gemessenen Querprofilen bezeichnet nach Strom-Kilometern.

Abb. III.5.6.1.7 1: Übersichtskarte des Gauensieker Schleusenfleth mit den gemessenen Querprofilen.

Abb. III.5.6.1.7 2: Längsschnitte verschiedener Jahre des Gauensieker Schleusenfleths ; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten.

Abb. III.5.6.1.7 3: Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen des Gauensieker Schleusenfleth in Bezug zum Zustand 1997 (Ist-Zustand der Beweissicherung für die Profilaufnahmen).

Abb. III.5.6.1.7 4: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen des Gauensieker Schleusenfleth (Bauphase 01.01.1998 bis 31.12.2000).

III.5.6.1.8 Ruthenstrom

Im Ruthenstrom wurden von 2002 bis 2010 regelmäßig 16 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.8-1). Für den Vergleich der Querschnittsflächen zum Bezugsjahr 1997, können jedoch nur 6 Profile (BWaStr-Kilometer 0,786 bis 2,988) herangezogen werden. Auswertbare Messungen vor 2002 liegen in deutlich verringertem Umfang vor. Gleichfalls liegen keine auswertbaren Daten im Bereich zwischen dem Sperrwerk und der Mündung in die Elbe für 2006 vor.
Eine Problematik beim Vergleich der Querschnittsflächen ist die Baggertätigkeit, die unter anderem zu den stabilen Querschnittsverhältnissen stromauf führt. Die jährlichen Baggerungen erfolgten von 1998 bis 2007 im Mündungsbereich in die Elbe und nach Umstellung der Baggerstrategie in 2008 vom Sperrwerk bis zur Mündung. Im Gegensatz zur Unterhaltungsbaggerung mit einem Wasserinjektionsgerät wurde 2001/02 der Ruthenstrom an der Mündung in die Elbe von Km 5.5 bis 6.0 mit einem Greifer ausgebaut. Ob auch Baggerungen Dritter durchgeführt wurden ist nicht bekannt.
Die Ergebnisse werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.8-1     Übersicht der gemessenen Querprofile (einzelne Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.8-2     Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.8-3     Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen
• Abb. III.5.6.1.8-4     Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen

Abb. III.5.6.1.8 1: Übersicht der im Ruthenstrom gemessenen Querprofile.

Die Längsschnittsentwicklung, wie sie Abbildung III.5.6.1.8-2 zeigt, lässt keine Trends hinsichtlich einer Entwicklungsrichtung erkennen. Dies gilt insbesondere für die Vergleichs­jahre 2002, 2006 und 2010.
Der Vergleich der prozentualen (Abb. III.5.6.1.8-3) wie absoluten (Abb. III.5.6.1.8-4) Querschnittsflächen zeigt, dass sich die meisten Flächenänderungen seit 1997 in einem Bereich von ca. ±20% bewegen.
2008 wurde die Baggerstrategie umgestellt. Seitdem wird der gesamte Bereich von der Mündung in die Elbe bis zum Sperrwerk geräumt, während zuvor vorwiegend nur im Mündungsbereich gebaggert wurde. Dies korreliert mit der Entwicklung in allen Querprofilen und hat wohl auch zur Flächenzunahme und Vertiefung der Sohle in 2010 geführt. Ein direkt belastbarer Vergleich zwischen Ist- und Ausbauzustand ist aufgrund der mäßigen Datenlage nicht möglich.
Warum die Querschnittsentwicklung bei Kilometer 0,786 eine signifikant größere Dynamik zeigt, als die anderen Querschnittsentwicklungen, kann möglicherweise an der Größe des betrachteten Querschnitts liegen, der im Vergleich zu den anderen Querschnitten klein ist.

Abb. III.5.6.1.8 2: Längsschnitte verschiedener Jahre des Ruthenstroms; Datengrundlage ist die jeweils tiefste Stelle in den gepeilten Querschnitten.

Abb. III.5.6.1.8 3: Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen des Ruthenstroms in Bezug zum Zustand 1997 (Ist-Zustand der Beweissicherung für die Profilaufnahmen).

Abb. III.5.6.1.8 4: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen des Ruthenstroms.

III.5.6.1.9 Wischhafener S üderelbe

In der Wischhafener Süderelbe wurden zwischen Drochtersen und Wischhafen von 2000 bis 2010 regelmäßig 14 Querprofile durch das WSA Hamburg vermessen. Eine Übersicht zur Lage der Querprofile liefert Abb. III.5.6.1.9-1.

Abb. III.5.6.1.9 1 Übersicht der in der Wischhafener Süderelbe gemessenen Querprofile mit Angaben der Bundeswas-serstraßenkilometer und Landeskilometern (LK)

Die Abb. III.5.6.1.9-1 und die nachfolgende Auflistung verdeutlichen, welche 6 Querschnitte den im Planfeststellungsbeschluss benannten Hauptquerschnitten der „Beweissicherung Vordeichung Krautsand“ auf den Landeskilometern 5 bis 10 entsprechen.

• Der BWaStr-km 2,551 entspricht dem LK 5 
• Der BWaStr-km 3,548 entspricht dem LK 6 
• Der BWaStr-km 4,541 entspricht dem LK 7 
• Der BWaStr-km 5,515 entspricht dem LK 8 
• Der BWaStr-km 6,546 entspricht dem LK 9 
• Der BWaStr-km 7,548 entspricht dem LK 10 

Die Querschnitte auf den Landeskilometern 5 bis 10 sind seit Anfang der 80er Jahre bis 2001 vom NLWKN bzw. dessen Vorgängerbehörden quartalsweise mit Stangenpeilung vermessen worden. Seit dem Jahr 2000 wurden diese Querschnitte parallel und seit dem Jahr 2002 ausschließlich vom WSA Hamburg vermessen. Die Messungen sind im Gewässerbett zunächst mit Stangenpeilung und ab Mai 2003 mit Echolotung ausgeführt worden. Landseitig kamen satellitengestützte Messverfahren zum Einsatz.
Die Messergebnisse sind auf der DVD zur Beweissicherung dokumentiert. In die Auswertungen eingeflossen sind darüber hinaus Querschnittsauswertungen des NLWKN bei den LK 5 bis LK 10 für die Jahre 1984 bis 1990 aus der Beweissicherung für die Maßnahme „Vordeichung Krautsand“. Die Ergebnisse des NLWKN ergänzen die Auswertungen des WSA Hamburgs, insbesondere für den Zeitraum vor der Fahrrinnenanpassung 1999/2000 und sollen so vergleichende Betrachtungen auf einer gesicherten Datenbasis ermöglichen.
Die vom NLWKN bereitgestellten zusätzlichen Querschnitte zwischen den Querschnitten bei LK 6 bzw. LK 7 konnten zur Analyse der Entwicklung der Querschnittsflächen nach der Fahrrinnenanpassung ´99/´00 nicht herangezogen werden, da in diesem Bereich keine Profilmessungen im Rahmen der Beweissicherung festgelegt wurden. Sie waren jedoch für eine Darstellung der Längsentwicklung auf Basis der maximal vermessenen Sohltiefen im Zeitraum 1932 bis 1993 nutzbar.
Die Abbildung III.5.6.1.9-2 spiegelt die Entwicklung der Sohllage der Wischhafener Süderelbe seit 1932 wieder. Abgebildet ist die jeweils tiefste Stelle eines Querschnittes. Aus dieser Darstellung wird zunächst deutlich, dass es große Veränderungen in den Sohltiefen im Zeitraum seit Beginn der Vermessungen in den 1930er Jahren bis Ende der 1980er Jahre gab (s. Pfeil).

Abb. III.5.6.1.9 2: Längsschnitte von 1932 bis 2010 in der Wischhafener Süderelbe auf LK 5 bis LK 10; Datengrund¬lage ist die jeweils tiefste Stelle in den gepeilten Querschnitten; Daten des WSA und des NLWKN

Zwischen dem Hafen Wischhafen und dem Sperrwerk zeigt die Abbildung stark wechselnde Tiefen, welche wesentlich auf Unterhaltungsbaggerungen des WSA Hamburg zurückzuführen sind. Das WSA Hamburg hat im Jahr 1991 den alten Fährweg durch das Krautsander Watt für den Fährverkehr wieder hergestellt. Seit dieser Zeit werden mehrmals im Jahr Baggerungen im Mündungsbereich der Wischhafener Süderelbe und des Durchstichs (Fahrrinne südlich der Brammer Bank) zur Gewährleistung der Erreichbarkeit des Fähranlegers bei BWaStr-km 10,4 vorgenommen (siehe Abb. III.5.6.1.9-3). Binnenseitig des Sperrwerks bis zum Hafen Wischhafen erfolgen seit 1995 ein- bis zweimal im Jahr Baggerungen mittels Wasserinjektion.
Außerhalb des Zuständigkeitsbereiches des WSA Hamburg werden, wie bei Vermessungen auf dem Querschnitt bei LK 5 vereinzelt festgestellt wurde, ebenfalls Pflegemaßnahmen durchgeführt. Genauere Informationen zu Art und Umfang dieser Maßnahmen liegen allerdings nicht vor.

Abb. III.5.6.1.9 3: Luftbild des Mündungsbereichs der Wischhafener Süderelbe zwischen Hafen Wischhafen und der Elbe (2010)

Die nachfolgende Betrachtung zum Einfluss der Fahrrinnenanpassung von 1999/2000 auf die Entwicklung der Wischhafener Süderelbe wird auf den Hauptquerschnitten der „Beweissicherung Vordeichung Krautsand“ auf den Landeskilometern 5 bis 10 vorgenommen. Nur an diesen Querschnitten sind Messungen aus der Zeit vor der Fahrrinnenanpassung 99/00 vorhanden. Die Baumaßnahme ist in den Jahren 1999 und 2000 umgesetzt worden. Als Referenz für den Zustand vor der Fahrrinnenanpassung 99/00 werden im Zuge der weiteren Betrachtungen die Messungen des NLWKN  vor 1999 herangezogen.
Für den Vergleich der Querschnittsentwicklungen untereinander sind die Auswertungen mit einer festen Bezugshöhe durchgeführt worden. Als Bezugshöhen wurden das MThw aus dem Jahr 1997 (+ 1.57 m über NHN) und NHN (+0.00 m über NHN) verwandt. Der Einfluss der jährlich auftretenden MTHW im Zeitraum 1984 bis 2010 auf die Berechnung der Querschnittsflächen wurde zusätzlich geprüft. Die sich ergebenen Änderungen waren im Vergleich zur Anwendung des MTHW von 1997 jedoch unerheblich.
Die Abbildung III.5.6.1.9-4 zeigt zunächst die Entwicklung der Querschnittsflächen unterhalb von MThw (+ 1.57 m über NHN) im Zeitraum von 1984 bis 2010. Die Querschnittsflächen sind aus Messungen des NLWKN und Messungen des WSA Hamburg ermittelt worden. In den Jahren 2000 und 2001 erfolgte die Vermessung der Querschnitte im Abstand von wenigen Monaten sowohl durch NLWKN als auch vom WSA Hamburg. Dargestellt ist jeweils die größte Querschnittsfläche eines Jahres.

Abb. III.5.6.1.9 4: Zusammenfassung der Entwicklung der Querschnittsflächen auf den Landeskilometern (L_Km) 5 - 10 der Wischhafener Süderelbe von 1984 – 2010 (unter MThw = NHN +1,57m und z. T. bis 1993 unter MTHW = NHN +1.59m); Daten des WSA und des NLWKN.

Die Abbildung III.5.6.1.9-4 bestätigt die deutliche Verringerung der Querschnittsflächen auf allen Landeskilometern seit 1984 bis Anfang der 1990er Jahre. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Änderungen von Querschnittsflächen innerhalb einer ± 10 %-Bandbreite als nicht signifikant angesehen werden, sind bis Ende der 1990er Jahre alle Querschnitte als nahezu stabil anzusehen.
Von 1998 zu 2000 kommt es bei allen LK mit Ausnahme des Querschnittes bei LK 5 zu einer Verringerung der Querschnittsflächen.
Betrachtet man den Gesamtzeitraum nach der Fahrrinnenanpassung von 2000 bis 2010, so lässt sich Folgendes festhalten:
Bei den LK 10 bis 8 nehmen die Querschnitte weiter ab, wobei sich diese Entwicklung ab 2007 abzuschwächen scheint.
Bei den LK 7 bis 5 dagegen sind die Querschnitte stabil.
In nachfolgender Abbildung III.5.6.1.9-5 sind die prozentualen Änderungen der Querschnittsflächen zunächst für den Zeitraum 1984 bis 2010 dargestellt.

Abb. III.5.6.1.9 5: Entwicklung der Querprofile der Landeskilometer 5-10 der Wischhafener Süderelbe von 1984 – 2010

Alle ermittelten Querschnittsflächen aus dem Jahr 1984 wurden dafür auf 100 % gesetzt, alle nachfolgenden Werte beziehen sich auf diesen Ausgangswert.  Auch aus dieser Abbildung wird deutlich, dass die größten prozentualen Veränderungen im Betrachtungszeitraum zwischen 1984 und 1992 stattfanden.
So nahm der Querschnitt bei LK 10 z.B. um ca. 20 % ab, bei LK 8 um 40 % und bei LK 6 um 53 %.
Betrachtet man den Zeitraum zwischen 1992 und 1998, so bewegen sich die Änderungen an allen Querschnitten innerhalb der Bandbreite von ±10%.   Zwischen 1998 und 2000 liegt die prozentuale Änderung z.T. über der 10%-Schwelle, danach bewegen sich die Änderungen wieder innerhalb des 10 %-Bereiches.
In dieser Betrachtung bleibt zunächst die relative Änderung der Querschnittsflächen unberücksichtigt.
Nachfolgend wird deshalb die prozentuale Entwicklung der Querschnittsänderungen speziell für den Zeitraum nach der Fahrrinnenanpassung 1999/2000 dargestellt: 
Abbildung III.5.6.1.9-6 zeigt die relative Veränderung der Querschnittsflächen seit 2000 im Vergleich zum Zustand vor der Fahrrinnenanpassung 1999/2000 (Ist- Zustand). Wie beschrieben, waren die Querschnitte im Zeitraum 1992 bis 1998 weitestgehend stabil. Daher wurde für die Festlegung des Ist-Zustandes an jedem Querschnitt der Mittelwert für den Zeitraum 92-98 errechnet und auf 100% gesetzt.

Abb. III.5.6.1.9 6: Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen bezogen auf den Ist-Zustand vor der Fahrrinnenan-passung 1999/2000

Die Abbildung verdeutlicht die Abnahme der Querschnittsflächen an allen untersuchten Landeskilometern vom Ist-Zustand (vor der Fahrrinnenanpassung) zum Jahr 2000 zwischen 12 % (LK 10) und ca. 24 % (LK 7 und 8 ). Einzig die Änderung bei Querschnitt LK 5 liegt unterhalb der 10%-Schwelle.
In Abbildung III.5.6.1.9-7 zeigt beispielhaft die Entwicklung an einem Querschnitt  (LK 8) im Zeitraum von 1990 bis 2010.

Abb. III.5.6.1.9 7: Entwicklung der Querprofile auf Landeskilometer 8 der Wischhafener Süderelbe von 1990 – 2010

Betrachtet man die Entwicklung der Querschnittsflächen unterhalb von NHN im Betrachtungszeitraum zwischen 1984 und 2010, so ergibt sich folgendes Bild:

Abb. III.5.6.1.9 8: Zusammenfassung der Entwicklung der Querschnittsflächen auf den Landeskilometern (L_Km) 5 - 10 der Wischhafener Süderelbe von 1984 – 2010 (unter NHN +0,00m); Daten des WSA und des NLWKN

Fasst man die Ergebnisse zusammen, bleibt zur Entwicklung der Wischhafener Süderelbe festzuhalten:

• Die Verschlickung der Wischhafener Süderelbe ist ein längerfristiger Prozess, der Anfang der 1990er Jahre in ein neues morphodynamisches Gleichgewicht mit stabilen Querschnitten zwischen LK 10 und LK 5 mündete.
• Bis Ende der 1990er Jahre weisen die Messdaten stabile Querschnitte unter MThw (= NHN + 1,57 m) bei den Querschnitten auf den LK 5 bis 10 aus.
• Zwischen den Jahren 1998 und 2000 ist es an allen Querschnitten zu einer Abnahme der Querschnittsflächen unter MThw (= NHN + 1,57 m) gekommen.
• Ab dem Jahr 2000 weisen die Messdaten an den LK 8 bis 10 auf ein Fortschreiten der Querschnittabnahmen unter MThw (= NHN + 1,57 m) hin. Im Gewässerabschnitt zwischen LK 5 bis 7 sind die Querschnitte unterhalb von MThw seit dem Jahr 2000 stabil.
• Zwischen 2007 und 2010 sind alle Querschnitte unterhalb von MThw (= NHN + 1,57 m) wieder stabil, möglicherweise hat sich auf dem erreichten Niveau ein neues Gleichgewicht analog zu den Verhältnissen vor 1998 ausgebildet.

Die Entwicklung der Querschnittsflächen an den untersuchten Landeskilometern 5 bis 10 erfährt eine Veränderung, die in einem zeitlichen Zusammenhang mit der Fahrrinnen­anpassung der Tideelbe von 1999/2000 steht. Daraus kann allerdings kein konkreter Ursachennachweis im physikalischen Sinne herbeigeführt werden, wenngleich sie als Indiz für deren Wirkung angesehen werden kann. Für die nachfolgenden Veränderungen ist dieselbe Kausalität zwar möglich - und zumindest anteilig anzunehmen - aber keinesfalls allein aus der Querschnittsentwicklung zwingend nachweisbar. Von daher kann mit den Mitteln der Beweissicherung keine genaue Quantifizierung der durch die Fahrrinnenanpassung verursachten Querschnittsabnahmen erfolgen.

III.5.6.1.10 Freiburger Hafenpriel

Im Freiburger Hafenpriel wurden von 2002 bis 2010 regelmäßig 10 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.10-1). Für den Vergleich der Querschnittsflächen zum Bezugsjahr 1997, kann nur ein Profil (BWaStr-Kilometer 0,796) herangezogen werden. Auswertbare Messungen vor 2002 liegen in deutlich verringertem Umfang vor. Die Ergebnisse werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.10-1   Übersicht der gemessenen Querprofile (einzelne Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.10-2   Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.10-3   Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen
• Abb. III.5.6.1.10-4   Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen (BWaStr-Km 0,083 – 2,116)

Die folgende Abbildung III.5.6.1.10-1 zeigt eine topographische Übersichtskarte des Freiburger Hafenpriels mit den gemessenen Querprofilen bezeichnet nach Strom-Kilometern.

Abb. III.5.6.1.10 1: Übersichtskarte des Freiburger Hafenpriels mit den gemessenen Querprofilen.

Abb. III.5.6.1.10 2: Längsschnitte verschiedener Jahre vom Freiburger Hafenpriel; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten.

Abb. III.5.6.1.10 3: Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen der Oste in Bezug zum Zustand 1997 (Ist-Zustand der Beweissicherung für die Profilaufnahmen).

Abb. III.5.6.1.10 4: Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen des Freiburger Hafenpriels (Bauphase 01.01.1998 bis 31.12.2000).

III.5.6.1.11 Oste

In der Oste wurden von 2005 bis 2010 regelmäßig 27 Querprofile gemessen (s. Abb. III.5.6.1.11-1). Für den Vergleich der Querschnittsflächen zum Jahr 1999, können 25 Profile (BWaStr-Kilometer 9,984 bis 69,391) herangezogen werden. Weitere vergleichbare Messungen vor 1999 liegen nicht vor. Die Ergebnisse werden in den folgenden Abbildungen dargestellt:

• Abb. III.5.6.1.11-1   Übersicht der gemessenen Querprofile (einzelne Querprofile auf der DVD)
• Abb. III.5.6.1.11-2   Längsschnitte verschiedener Jahre; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten
• Abb. III.5.6.1.11-3   Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen
• Abb. III.5.6.1.11-4   Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen (BWaStr-km 9,984 bis 34,948)
• Abb. III.5.6.1.11-5   Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen (BWaStr-km 44,961 bis 62,887)
• Abb. III.5.6.1.11-6   Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen (BWaStr-km  63,886 bis 69,391)

Die folgende Abbildung III.5.6.1.11-1 zeigt eine topographische Übersichtskarte der Oste mit den gemessenen Querprofilen bezeichnet nach Strom-Kilometern. Bis zum 30. Juni 2010 war die Oste vom Mühlenwehr in der Bremervörde (Abb. III.5.6.1.11-1) bis zur Mündung eine Bundeswasserstraße.

Abb. III.5.6.1.11 1: Übersichtskarte der Oste mit den gemessenen Querprofilen.

Abb. III.5.6.1.11 2 Längsschnitte verschiedener Jahre in der Oste; Datengrundlage ist der jeweils tiefste Wert in den gepeilten Querschnitten

Abb. III.5.6.1.11 3 Prozentuale Entwicklung der Querschnittsflächen der Oste in Bezug zum Zustand 1999 (Ist-Zustand der Beweissicherung für die Profilaufnahmen).

Abb. III.5.6.1.11 4 Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Oste, Fluss-Km 9,984 bis 34,948 (Bauphase 01.01.1998 bis 31.12.2000)

Abb. III.5.6.1.11 5 Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Oste, Fluss-Km 44,961 bis 62,887 (Bauphase 01.01.1998 bis 31.12.2000)

Abb. III.5.6.1.11 6 Absolute Entwicklung der Querschnittsflächen der Oste, Fluss-Km 63,886 bis 69,391 (Bauphase 01.01.1998 bis 31.12.2000)

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 (2 Jahre nach Ausbau) 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 die zuvor gewonnenen Ergebnisse, so dass keine weiteren Untersuchungen im Rahmen der Beweissicherung mehr erforderlich sind.

 

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