II.4.3.1 Wasserstandsmessungen

Auf der Hamburger Delegationsstrecke werden derzeit sechs Schreibpegel betrieben (U.F. Blankenese, Seemannshöft, St. Pauli, Schöpfstelle, Harburg und Bunthaus). Drei davon werden gemäß Planfeststellungsbeschluss im Rahmen des Beweissicherungsverfahrens herangezogen; dabei handelt es sich um die in der nachfolgenden Tabelle II. 4.3.1-1 aufgeführten Pegel:

Tab. II.4.3.1-1: Wasserstandsmessungen im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke

Pegelname	Pegel-Nr.	Ort (Elbe-km)	In Betrieb (Schreibpegel) seit	Auswertungen Tideparameter	Bemerkungen
U.F. Blankenese	59520651	634,8 re	1959	- Tidescheitelwerte - Tidemittelwerte - Flutdauer - Ebbedauer - Häufigkeitszahlen - Dauerzahlen	-
St. Pauli	59520505	623,1 re	1863	-
Bunthaus	59520200	609,8 li	1887	-

Die Pegel wurden im hier betrachteten Zeitraum ohne zeitliche Unterbrechungen und gemäß der gültigen Pegelvorschrift betrieben und ausgewertet. Die Lage der Pegel zeigt die nachfolgende Abbildung II.4.3.1-1. Die nächsten stromauf bzw. stromab gelegenen Pegel, die im Zuge der Beweissicherung eingesetzt werden, sind Over (km 605,3, Pegel des WSA Lauenburg) bzw. Cranz (km 634,4, Pegel des WSA Hamburg).

Abb. II.4.3.1-1: Positionen der Beweissicherungspegel im Amtsbereich von Strom- und Hafenbau

Die Entwicklung der Wasserstände

Im Folgenden wird die jüngere Entwicklung der Wasserstände an den drei Beweissicherungspegeln der Delegationsstrecke anhand einiger Abbildungen kurz skizziert. Dies soll an dieser Stelle in erster Linie der Veranschaulichung und Verdeutlichung des hydrologischen Ist-Zustandes dienen. Die Errechnung der maßnahmebedingten Änderungen der Wasserstände gemäß der im Planfeststellungsbeschluss genannten Methodik soll im Kapitel V beschrieben werden.

Entwicklung des jährlichen MThw, MTnw und MThb

Die Abbildungen II.4.3.1-3 bis II.4.3.1-5 zeigen die Entwicklung des jährlichen mittleren Tidehoch- und Tideniedrigwassers sowie des Tidehubs an den Pegeln Blankenese, St. Pauli und Bunthaus seit 1985. Zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Wasserstände vom Oberwasserzufluss, die insbesondere am Pegel Bunthaus deutlich zu erkennen ist, wurden in den Graphiken jeweils auch die Jahresmittelwerte des Oberwasserzuflusses Neu Darchau (in m³/s) berücksichtigt.

Kennzeichnend für die Wasserstandsentwicklung in diesem Zeitraum ist ein leichtes Ansteigen des Tidehochwassers und ein deutlicheres Absinken des Tideniedrigwassers an allen drei Pegeln.

Das zusätzlich in Abb. II.4.3.1-6 dargestellte Absinken des MTnw, das sich übrigens nicht nur auf die Delegationsstrecke beschränkt, ist insofern bemerkenswert, als dass in diesem Zeitraum keine nennenswerten anthropogenen Eingriffe stattgefunden haben, die für diese Entwicklung verantwortlich sein könnten. Erste Erklärungsansätze für dieses Phänomen, die umfängliche morphologische Umlagerungsvorgänge im Außenelbegebiet (vor allem im Bereich der Medemrinne) als Ursache ansehen (Strom- und Hafenbau, Wasser- und Schifffahrtsamt Hamburg 1996) scheinen sich nach jüngsten Erkenntnissen zu bestätigen. Es wird von Bedeutung sein, diese Entwicklungen und deren Folgen im Zuge des Beweissicherungsverfahrens zu berücksichtigen und zu bewerten.

Eine Verstärkung dieses Trends in den letzten Jahren ist allerdings nicht erkennbar. Erwähnenswert ist vielmehr das leichte Ansteigen des Niedrigwassers in 1999 - obwohl in diesem Jahr die Hauptarbeiten zur Fahrrinnenanpassung stattgefunden haben und folglich - gemäß UVU - Prognose - eher ein weiteres Absinken zu erwarten gewesen wäre. Voreilige Rückschlüsse sind hier aber keinesfalls angebracht. Die zukünftigen rechnerischen Ermittlungen der tatsächlichen ausbaubedingten Änderungen der Wasserstände (vgl. Kapitel V) werden Klarheit bringen, ob und inwieweit die recht hohen 1999er Werte eventuell auch auf den vergleichsweise hohen Oberwasserzufluss im Frühjahr dieses Jahres zurückzuführen sind.

Abb. II.4.3.1-3: MThw Bunthaus, St. Pauli und Blankenese seit 1985

Abb. II.4.3.1-4: MTnw Bunthaus, St. Pauli und Blankenese seit 1985

Abb. II.4.3.1-5: MThb Bunthaus, St. Pauli und Blankenese seit 1985

Abb. II.4.3.1-6: Entwicklung des MTnw auf der Delegationsstrecke

Das mittlere Tidemittelwasser (MTmw) wird für die Pegel der Delegationsstrecke routinemäßig erst seit 1995 erfasst. Auf eine Darstellung soll aufgrund der kurzen Zeitreihe in diesem Bericht verzichtet werden.

Entwicklung des monatlichen MThw, MTnw und MThb sowie des HThw

Die Abbildungen II.4.3.1-7 bis II.4.3.1-9 zeigen für die drei Beweissicherungs-Pegel der Delegationsstrecke die monatlichen Mittelwerte des Tidehoch- und Niedrigwassers, die monatlichen Mittel des Oberwasserzuflusses Neu Darchau sowie zusätzlich das jährliche HThw ab dem gewässerkundlichen Jahr 1997.

Auch anhand der bislang vorliegenden monatlichen Mittelwerte lassen sich keine Ausbauwirkungen ausmachen. Auch in diesem Falle sollen die vorliegenden Werte allerdings noch nicht überbewertet werden. Die Errechnung der maßnahmebedingten Änderungen der Wasserstände gemäß der im Planfeststellungsbeschluss genannten Methodik soll im Kapitel V beschrieben werden.

Abb. II.4.3.1-7: Monatliches MThw, MTnw sowie jährliches HThw Blankenese

Abb. II.4.3.1-8: Monatliches MThw, MTnw sowie jährliches HThw St. Pauli

Abb. II.4.3.1-9: Monatliches MThw, MTnw sowie jährliches HThw Bunthaus

Eintrittshäufigkeiten von Wasserständen

Bei den Eintrittshäufigkeiten von Wasserständen sind im Rahmen der Beweissicherung vor allem die Sturmflutwasserstände zu betrachten. Gemäß Planfeststellungsbeschluss sind diesbezüglich für ausgewählte Pegel (hier: St. Pauli) die Eintrittshäufigkeiten von Sturmflutwasserständen nach DIN 4049 mit der Jahresreihe 1956 bis 1995 zu vergleichen.

Es ist bereits an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass die Auswahl der Jahresreihe 1956/95 als Grundlage für die Ermittlung von (möglichen) Änderungen der Sturmfluthäufigkeit - zumindest was den Pegel St. Pauli anbelangt - als problematisch zu bezeichnen ist. In den Zeitraum 1956 bis 1995 fallen eine Reihe großer Baumaßnahmen in und an der Elbe, die die Charakteristik von Sturmfluten im inneren Elbeästuar markant und nachhaltig verändert haben. Neben dem Ausbau der Elbe auf KN - 13,5 m sind hier die Deichbaumaßnahmen an der Elbe hervorzuheben, die maßgeblich zu einer Erhöhung der Sturmflutscheitel beigetragen haben (vgl. SIEFERT & HAVNØ 1989, GÖNNERT & FERK 1996). Die Jahresreihe 1956/95 spiegelt die heutigen Wasserstandsverhältnisse im Hinblick auf die Überschreitungshäufigkeiten also nur bedingt wider.

Die Überschreitungshäufigkeiten von Tidehochwassern am Pegel St. Pauli für diese Jahresreihe 1956/95 sind in Abbildung II.4.3.1-10 dargestellt. Ergänzend dazu sind auch die Jahresreihen 1956/75 sowie 1976/95 abgebildet, um die eingetretenen Veränderungen der Hochwasserscheitel in diesem Zeitraum zu verdeutlichen.

Abb. II.4.3.1-10: Mittlere jährliche Überschreitungshäufigkeiten am Pegel St. Pauli für die Jahresreihe 1956/95 sowie für die Reihen 1956/75 und 1976/95

Die Erhöhung der Sturmflutscheitel in diesem Zeitraum ist anhand Abb. II.4.3.1-10 deutlich erkennbar: Im Zeitraum 1976/95 wurde z. B. der Wasserstand 350 cm NN im Mittel dreimal so häufig erreicht oder überschritten wie 1956/75, die Höhe 420 cm NN gar fünfmal so häufig. Dieser Sachverhalt wird bei einer späteren Ermittlung bzw. Bewertung möglicher zukünftiger Änderungen (Kapitel V und VI dieses Berichts) zu berücksichtigen sein.

Auf Grundlage der Jahresreihe 1956/95 ergeben sich gemäß DIN 4049 jedenfalls folgende Grenzhöhen für Sturmfluten am Pegel St. Pauli (vgl. Abb. II.4.3.1-10):

"Leichte Sturmflut":

(Eintrittshäufigkeit nach DIN 4049: 0,5 bis 10 x pro Jahr): 326 cm NN

"Schwere Sturmflut":

(Eintrittshäufigkeit nach DIN 4049: 0,05 bis 0,5 x pro Jahr): 485 cm NN

"Sehr schwere Sturmflut":

(Eintrittshäufigkeit nach DIN 4049: < 0,05 x pro Jahr): 605 cm NN

Diese Grenzhöhen sollen für das weitere Beweissicherungsverfahren im Hinblick auf die Änderung der Sturmfluthäufigkeiten als "Grundrelation" herangezogen werden.

Zum Vergleich:

Nach der Definition des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) gelten - bezogen auf den Pegel St. Pauli - folgende Grenzwerte:

- "Sturmflut" (= 1,5 bis 2,5 m über MThw) 350 bis 450 cm NN

- "Schwere Sturmflut" (= 2,5 bis 3,5 m über MThw) 450 bis 550 cm NN

- "Sehr schwere Sturmflut" (= über 3,5 m über MThw) über 550 cm NN

Betrachtet man die gewässerkundlichen Jahre 1996 bis 1998 ergibt sich hinsichtlich der definierten Grenzwerte folgendes Bild für die Wasserstandsverhältnisse am Pegel St. Pauli:

Der Wasserstand 326 cm NN (als Grenzhöhe für "leichte Sturmflut") wurde in diesen drei ausgesprochen sturmflutarmen Jahren insgesamt 29 mal überschritten. Das entspricht einer mittleren jährlichen Häufigkeit von 9,67 und damit im Wesentlichen der in Abbildung II.4.3.1-10 dargestellten Verteilung für die Jahre 1956/95. Die Grenzhöhen von 485 bzw. 605 cm NN (als Definitionen für "schwere" bzw. "sehr schwere Sturmflut") wurden in den gewässerkundlichen Jahren 1996, 1997 und 1998 am Pegel St. Pauli nicht erreicht.

Entwicklung der Flut- und Ebbedauern

Gemäß Planfeststellungsbeschluss sind im Rahmen der Beweissicherung auch die Flut- und Ebbedauern der jeweiligen Pegelstandorte zu betrachten. In der nachfolgenden Abb. II.4.3.1-11 ist daher für die drei Beweissicherungspegel der Delegationsstrecke die zeitliche Entwicklung dieser Kenngrößen auf der Basis monatlicher Mittelwerte ab November 1996 dargestellt. Kennzeichnend und augenfällig ist die hohe Abhängigkeit der Flut- und Ebbedauern vom Oberwasserzufluss: Bei hohem Oberwasserzufluss verkürzt sich die Flutdauer (T_F), während die Ebbedauer (T_E) im entsprechenden Maße zunimmt und umgekehrt. In der UVU zur Fahrrinnenanpassung wurden für diesen Elbabschnitt ausbaubedingte Zunahmen der Flutdauern um weniger als 2 Minuten und entsprechende Abnahmen der Ebbedauern prognostiziert. Anhand der bis zum jetzigen Zeitpunkt vorliegenden Daten ist eine derartige Änderung bislang nicht erkennbar.

Abb. II.4.3.1-11: Monatsmittel der Flut- und Ebbedauern Bunthaus, St. Pauli und Blankenese sowie des Oberwasserzuflusses Neu Darchau

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