Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt

III.1.3   Salzgehalt (Leitfähigkeit) und Temperatur

Die Brackwasserzone der Unterelbe, in welcher sich die einlaufende Tide mit dem Oberwasser zu einem Salzgehalt von etwa 1 ‰ - 10 ‰ mischt, hat eine Ausdehnung von rund 20 - 30 km. Die Lage der Brackwasserzone wird von der Größe und Dauer des Oberwasserabflusses, der Stärke der einschwingenden Tide (einschließlich des Windeinflusses) sowie von der jeweiligen Tidephase bestimmt. Ihre Lage unterliegt großen Schwankungen, die durch einen Tideweg von etwa 15 - 20 km pro Tide beeinflusst werden. Eine feste Lage, aufgrund eines Gleichgewichts der Transportströ­me, kann in der Natur ausgeschlossen werden. In Zeiten mit anhaltend niedrigen Ober­wasserzuflüssen verlagert sich die Brackwasserzone stromauf. Bei einem deutlichen Anstieg des Oberwasserzuflusses wird die Brackwasserzone hingegen innerhalb weniger Tage stromab verschoben.

Die Prognose der hydronumerischen Modellrechnungen hat ergeben, dass sich durch den Fahrrinnenausbau die obere Grenze der Brackwasserzone geringfügig um ca. 500 m stromauf verschieben würde. Die prognostizierte Zunahme der Salzgehalte sollte demnach im Mittel bei Wedel etwa 0,02 ‰, bei Stadersand 0,05 ‰ und bei Glückstadt rund 0,1 ‰ betragen. Angesichts der sehr großen natürlichen räumlichen und zeitlichen Variabilitäten der Salzgehalte im Elbeästuar und der geringen prognostizierten Veränderung ist ein Nachweis dieser Prognosen durch insitu-Messungen kaum möglich. Dies insbesondere auch deshalb, weil die prognostizierten Wasserstandsdaten erheblich geringer eingetreten sind als prognostiziert.

Die vorliegenden Leitfähigkeitsdaten lassen bislang keinerlei Rückschlüsse auf eine Veränderung bestehender Trends durch den jüngsten Fahrrinnenausbau zu. Gleiches gilt auch für die Temperatur. Darstellungen der maximalen Leitfähigkeiten pro Tide bei Flut und die mittleren Salzgehalte pro Halbtide sind auf der beiliegenden DVD-1 (Hydrologie) dokumentiert.

 

III.1.3.1   Salzgehalt (Leitfähigkeit)

Dauermessungen der Leitfähigkeit im Bereich des WSA Cuxhaven

Im Bereich des WSA Cuxhaven werden an den Messstationen LZ 1 - LZ 5 (s. Abbildung III.1.3.1-1) parallel zu den Strömungsmessungen Leitfähigkeitsmessungen vorgenom­men. Die Tabelle A.1.4.1-1 im Anlagenband gibt an, welche Messungen und Auswertungen im Berichtszeitraum durchgeführt wurden.

Die Leitfähigkeitsmessungen erfolgen über zusätzliche Sensoren in den Aanderaa-Strömungsmessgeräten. Die Messgeräte in Cuxhaven und Brunsbüttel sind ebenfalls Aanderaa-Geräte, jedoch ohne Strömungsmesssensoren (s. Abbildung III.1.3.1-1). Die Umrechnungen der Leitfähigkeiten in Salzgehalte erfolgen über die UNESCO-Formeln mit Referenzwerten bei 35 ‰ Salzgehalt und 15° C.

Abb. III.1.3.1-1:            Messpositionen der Strömungs- und Salzgehaltsmessungen im Amtsbereich des WSA Cuxhaven

 

Aus jeder Jahresdatenreihe der oben genannten Messstationen wird - wie bei den Strö­mungsverteilungen - mindestens eine "typische" mittlere 1-Tiden-Zeitreihe (für das ge­wässerkundliche Jahr 2004: 11.04.04 und 18.07.04) ausgewählt (s. Abbildungen A.1.4.1‑1 und -2 im Anlagenband). Die Salzgehaltsparameter sind in Tabelle A.1.4.1-2 im Anlagenband zusammenfassend dargestellt. Ein wichtiges Kriterium bei der Beurteilung von Salzgehalten in der Tideelbe ist der Oberwasserabfluss am Pegel Neu Darchau und - untergeordnet - auch die Abflüsse der Nebenflüsse. Bisher wurde der Parameter 'Ober­wasser Neu Darchau' für 30 Tage vor dem genannten Messzyklus in die Tabelle mit übernommen. Neuere Untersuchungen haben aber nachgewiesen, dass die Durch­mischung mit Süßwasser nach einem Oberwasserereignis am Pegel Neu Darchau sehr viel schneller erfolgt. Deshalb werden für den Tabellenvergleich hier die 7-Tage-Werte übernommen.

Nicht ungewöhnlich ist das höhere Niveau im Salzgehalt in der Auswertung vom 19./20.08.2003, denn wie die Tabelle "Salzgehalte an den Dauermessstationen am 29.03.03 und 19.08.03 und am 11.04.04 und 18.07.04" (s. Anlagenband Tabelle A.1.4.1‑2) zeigt, sind die Oberwasserabflüsse in dem in Frage kommenden Zeitraum deutlich niedriger als im entsprechenden Zeitraum 29./30.03.2003, sodass das salzreichere Wasser sehr viel weiter nach Oberstrom vordringen konnte.

Die Abbildungen A.1.4-1 und -2 im Anlagenband zeigen die Salzgehaltsvariationen an den LZ-Stationen während einer Tide im April und Juli 2004. Die Ergebnisse vom 19.08.03 beschreiben eine extreme Abflusslage mit sehr niedrigem Oberwasser. Im Abflussbereich deutlich unterhalb des mittleren Abflusses von ca. 700 m³/sec machen sich Änderungen der Abflussmenge im Salzgehalt (absolut gesehen) vor allem oberhalb Cuxhaven erheblich stärker bemerkbar als bei mittleren und hohen Abflüssen (s. Vergleich 19.08.03 und 18.07.04). Der Einfluss des Oberwassers ist signifikant und nachweisbar. Ein theoretisch denkbarer Einfluss durch die Fahrrinnenvertiefung geht darin unter.

Gemäß Planfeststellungsbeschluss sind zusätzlich zu den Dauermessungen in der Hauptelbe Messungen am Ufer und in der Oste durchzuführen und zwar:

- in Cuxhaven an der Alten Liebe

- in Brunsbüttel Messpfahl an der Mole 4

- in der Oste an der Brücke Geversdorf

 

Nachfolgend werden die Ergebnisse dieser Messungen dargelegt.

Messstelle Cuxhaven

Die Messstelle Cuxhaven wurde bereits Ende 1976 eingerichtet, sodass eine Zeitreihe mit monatlichen Mittelwerten seit Januar 1977 existiert (s. AbbildungIII.1.3.1-2). In der Grafik sind sowohl die Monatsmittel als auch die Jahresmittel dargestellt. Ein Einfluss durch die Fahrrinnenanpassung kann anhand der Daten nicht festgestellt werden.

Abb. III.1.3.1-2:            Entwicklung des Salzgehaltes an der Alten Liebe Cuxhaven seit 1977

Messstelle Brunsbüttel

Die Messstelle Brunsbüttel wurde 1977 eingerichtet. Das Messgerät ist an einem Messpfahl binnenseitig der Mole 4 installiert. Es liegen monatliche Mittelwerte des Salzgehaltes ab Juni 1977 vor (s. Abbildung III.1.3.1-3).

Auch an dieser Messstelle ist ein Einfluss der Fahrrinnenanpassung nicht erkennbar.

Abb. III.1.3.1-3:            Entwicklung des Salzgehaltes an der Mole 4 Brunsbüttel seit 1977

 

Messstelle Brücke Geversdorf

An der Messstelle Geversdorf in der Oste bei km 64,43 werden neben den Messungen gemäß Planfeststellungsauflagen II.3.2.1.4 auch im Rahmen der Schutzauflagen (s. Kapitel A.1.12.1 im Anlagenband) die Daten der elektrische Leitfähigkeit und Temperatur seit Mitte 2001 verwendet. Die Ergebnisse zeigt Abbildung III.1.3.1-4. Da aus der Zeit vor der Fahrrinnenanpassung 1999/2000 keine Daten vorliegen, ist aus den Ergebnissen seit 2001 keine ausbaubedingte Wirkung abzulesen.

Abb III.1.3.1-4:             Entwicklung der elektrischen Leitfähigkeit in der Oste bei km 64,43 (Brücke Geversdorf) seit 2001

 

Dauermessungen der Leitfähigkeit im Bereich des WSA Hamburg

Im Zusammenhang mit den Strömungsmessungen werden an den Dauermess­positionen D 1 - D 4 (s. Abbildung III.1.3.1-5) auch die Parameter "Elektrische Leitfähigkeit" und "Wassertemperatur" gemessen.

Abb III.1.3.1-5:             Messpositionen der Strömungs- und Salzgehaltsmessungen im Amtsbereich des WSA Hamburg

 

Die Daten werden an der Sohle und an der Oberfläche ermittelt. Die Messeinrichtungen liegen ganzjährig aus; lediglich während der Wintermonate bei Eisgefahr wird die Position geräumt. Die elektrische Leitfähigkeit wird mittels Sensor mit einem Messbereich von ca. 0 - 5 mS/cm ermittelt. Die Mittelwerte und Maximalwerte pro Halbtide der elektrischen Leitfähigkeit sind auf der DVD-1 dargestellt.

Umrechnungen unter Zuhilfenahme der Wassertemperatur zur Ermittlung des Salzgehaltes (NaCl) lassen sich nur mit sehr großer Ungenauigkeit durchführen; die elektrische Leitfähigkeit des Wassers wird durch Industrieeinleitungen und Düngemitteleintrag aus der Landwirtschaft sehr stark beeinflusst. Daraus folgt, dass der Salzgehalt in Promille, bezogen auf NaCl, gegenüber den Wasserproben und Laboranalysen z. T. um den Faktor 2 zu groß angegeben wird.

In den einzelnen Ganglinien der Leitfähigkeit sind keine Veränderungen erkennbar, die auf einen Trend hinweisen (s. DVD-1).

Abb. III.1.3.1-6:            Halbtiden Mittelwerte der Leitfähigkeit während der Ebbe und der Flut an der Station D 3

 

Einzelmessungen des Salzgehaltes (Schöpfproben)

In Fortsetzung der Messungen zum Beweissicherungsprogramm für den Fahrrinnenausbau auf 13,50 m unter KN_alt (KN_alt = NN -1,40) werden Salzgehaltsanalysen für die Probennahmestellen am Pegel Stör-Sperrwerk und am Pegel Krautsand auch für die Beweissicherung zum Fahrrinnenausbau 1999/2000 durchgeführt. Somit liegen Ergebnisse der Einzelproben seit 1977 vor. Die Probennahme erfolgt etwa bei Thw jeweils in einem halb- bis zweiwöchentlichen Rhythmus. In der Tabelle A.1.4.1-1 im Anlagenband ist zusammengefasst, welche Messungen und Auswertungen durchgeführt wurden.

Abb. III.1.3.1-7:            Entwicklung des Salzgehaltes am Pegel Krautsand seit 1977

Abb. III.1.3.1-8:            Entwicklung des Salzgehaltes am Pegel Stör-Sperrwerk seit 1977

 

In Abbildung III.1.3.1.-7 ist die Entwicklung des Salzgehaltes und der Leitfähigkeit am Pegel Krautsand seit 1977 dargestellt. Spitzenwerte sind auf erhöhte Tiden (z. T. Sturmfluten) mit erhöhtem Salzgehalt in die Elbe zurückzuführen. Da die Proben zum Zeitpunkt des Thw entnommen wurden, zeigen die Ergebnisse den höchsten Salzgehalt der Tide. Abbildung III.1.3.1-8 zeigt entsprechend die Entwicklung des Salzgehaltes am Pegel Stör-Sperrwerk.

Die Entwicklung des Salzgehaltes zeigt im Beob­achtungszeitraum an beiden Messstellen keinen Einfluss durch die Fahrrinnenanpassung.

 

Jahreswerte der Leitfähigkeit zwischen Hamburg und Neuwerk

Aus den Daten der Dauermessungen der Leitfähigkeit an den Stationen D 1 - LZ 5 wurden Jahresmittelwerte und Jahresmaximalwerte errechnet. Diese sind in einem Längsver­lauf für die Jahre 1997 - 2004 in den Abbildungen III.1.3.1-9 und ‑10 dargestellt. Es lässt sich keine Veränderung der Leitfähigkeiten, die verbunden wäre mit einer Ver­lagerung der Brackwasserzone erkennen. Deutlich sichtbar ist der große Einfluss des ho­hen Oberwasserabflusses im Jahre 2002. Dieser reduziert die Jahresmittel- und Maxi­malwerte der Leitfähigkeiten an den einzelnen Messstationen deutlich.

Ein Einfluss durch die Fahrrinnenanpassung ist hier nicht ersichtlich.

Abb. III.1.3.1-9:            Jahresmittlelwerte der Leitfähigkeit [mS/cm] im Längsverlauf seit 1997

Abb. III.1.3.1.-10:         Jahresmaximalwerte der Leitfähigkeit [mS/cm] im Längsverlauf seit 1997

 

III.1.3.2   Temperatur

Parallel zu den Strömungs- und Leitfähigkeitsmessungen werden Temperaturmessungen vorgenommen (s. Abbildung III.1.1.2.1-1). Die Messungen dienen u. a. zum Kalibrieren der Leitfähigkeitsmesssensoren.

Die Messung der Temperatur ist nicht Bestandteil der Beweissicherung.

 

nach oben