Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt

3. BESCHREIBUNG DES VORHABENS.

In diesem Kapitel werden die wichtigsten ingenieurtechnischen Merkmale der geplanten Fahrrinnenanpassung beschrieben. Die folgenden Ausführungen stellen im wesentlichen eine Zusammenfassung der vom WSA Hamburg und dem Amt Strom- und Hafenbau erstellten Unterlagen zur Beschreibung des Vorhabens dar. Hierbei handelt es sich um

den Erläuterungsbericht, Teil C1 "Beschreibung des Vorhabens für die Bundesstrecke" (WSA HAMBURG 1997) und

den Erläuterungsbericht, Teil C2 "Beschreibung des Vorhabens für die Hamburger Delegationsstrecke" (AMT STROM- UND HAFENBAU 1997). Beide Erläuterungsberichte wurden im Verlauf des Verfahrens mehrfach unter Berücksichtigung von ersten Ergebnissen der UVU aktualisiert. Zuletzt ergaben sich im ersten Quartal des Jahres 1997 neue Erkenntnisse über die Verbringung des bindigen Ausbaubaggerguts (Stichwort Aufspülung Pagensand und Alternative Brammer Bank). Diese neuen Erkenntnisse sind bereits in den o.g. Erläuterungsberichten, nicht aber in dieser UVS berücksichtigt. Die Prüfung und Bewertung der Umwelteffekte der geänderten Planung erfolgt in dem Ergänzungsband zu dieser UVS (vgl. Kap. 0). Neben den Erläuterungsberichten beziehen sich die Ausführungen in diesem Kapitel auf das Hamburger Informationspapier zur Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenelbe (AMT STROM- UND HAFENBAU 1993) und den Vorschlag über den voraussichtlichen Untersuchungsrahmen der Umweltverträglichkeitsuntersuchung nach § 5 UVPG (PLANUNGSGRUPPE ÖKOLOGIE + UMWELT 1993). Ziel des Vorhabens ist es, die Bedingungen sowohl für die tideabhängige als auch die tideunabhängige Schiffahrt zu verbessern. So soll Containerschiffen mit einem Tiefgang¹⁾ von 13,8 m die Abfahrt von Hamburg in Abhängigkeit von bestimmten Tideverhältnissen ermöglicht werden²⁾ . Tideabhängig bedeutet, daß Schiffe mit dem o.g. Tiefgang innerhalb eines Zeitraumes vom Eintritt des Tideniedrigwassers bei Seemannshöft bis 2 Stunden nach Tideniedrigwasser (bei Seemannshöft) den Hamburger Hafen verlassen können (das sog. Start- oder Abfahrtsfenster). Darüber hinaus sollen Containerschiffe mit einem Tiefgang bis 12,8 m unabhängig von der jeweiligen Tidephase ohne Einschränkungen auf der Elbe verkehren³⁾ können. Zur Zeit ist ein tideunabhängiger Verkehr nur bei Schiffen mit einem Tiefgang von maximal 12,0 m möglich. 3.1. Darstellung der Maßnahme. Die Ausbaustrecke reicht von der Außenelbe bei km 745 A (km 748 N) bis zum Wendekreis am Lotsenhöft bei km 624,4 A in der Norderelbe (mittlerer Freihafen) sowie bis zur nördlichen Begrenzung des Schiffswendekreises unterhalb des geplanten Containerterminals in Altenwerder bei km 621,8 A in der Süderelbe (Köhlbrand). Die wesentlichen Merkmale der geplanten Fahrrinnenanpassung sind in stark generalisierter Form in der Karte 3 - 1 dargestellt. Während die grau markierten Bereiche die für den Ausbau abzubaggernden Flächen wiedergeben, sollen die kreisförmigen Symbole auf kleinflächige Baggerungen hinweisen. Eine differenziertere Darstellung der abzubaggernden Flächen im Bereich der Revierstrecke findet sich in der Anlage zur Vorhabensbeschreibung des WSA Hamburg (WSA HAMBURG 1997). In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß aufgrund der Dynamik der Elbsohle und durch Unterhaltungsbaggerei Änderungen der Sohltopographie und damit auch der abzubaggernden Flächen bis zur tatsächlichen Ausführung der Baggerungen möglich sind. 3.1.1. Ausbautiefen Die zukünftigen Ausbautiefen ergeben sich aus dem Ziel des Vorhabens, die Bedingungen für die tideabhängig auslaufende und die tideunabhängige Schiffahrt in dem zuvor formulierten Umfang zu verbessern. Der Bezugshorizont für die Tiefenangaben ist das Kartennull (KN), das dem örtlichen mittleren Tideniedrigwasser (MTnw) entspricht und für längere Streckenabschnitte generalisiert wurde. In den letzten Jahrzehnten kam es aufgrund unterschiedlicher Eingriffe in den Unterelberaum (z.B. Vertiefungen der Fahrrinne, Sandentnahmen) zu einem Absinken der Niedrigwasserstände, was wiederum mehrfache Anpassungen des KN erforderlich machte. Tabelle 3 - verdeutlicht für den Hamburger Strombereich die Veränderungen des KN im Bezug zum Normalnull (NN) in den letzten Jahrzehnten. Tab. 3 - 1: Veränderung des KN bezogen auf NN im seeschifftiefen Bereich der Delegationsstrecke (AMT STROM- UND HAFENBAU 1995a)
 

Bereich	Höhe KN in m unter NN
	vor 1967	ab 1967	ab 1978	ab 1988
Norderelbe - Köhlbrand - Süder- elbe - Unterelbe bis km 632 A	0,7	0,8	1,0	1,4
Unterelbe ab km 632 A bis Ende der Delegationsstrecke	0,8	0,9	1,1	1,4

Derzeit liegt das Kartennull im Bereich zwischen Hamburg und St. Margarethen bei 1,4 m unter NN. Unterhalb von St. Margarethen nimmt die Differenz zwischen KN und NN zu und beträgt in der Außenelbe beim Großen Vogelsand 1,78 m. In Tabelle 3 - werden den auf KN bezogenen Tiefenangaben die entsprechenden, auf das NN bezogenen Werte gegenübergestellt. Im Gegensatz zu vorangegangenen Ausbaumaßnahmen (11-m-, 12-m- und 13,5-m-Ausbau), bei denen die Fahrrinne durchgehend vertieft wurde, sollen Unter- und Außenelbe diesmal in verschiedenen Abschnitten unterschiedlich ausgebaut werden. Das charakteristische Merkmal der geplanten Fahrrinnenanpassung ist der sogenannte "Sockel", ein im Vergleich zu anderen Bereichen der Ausbaustrecke weniger stark vertiefter Abschnitt zwischen Lühesand und Otterndorf. Die Planungen sehen in den zur Ausbaustrecke gehörenden Abschnitten der Hamburger Delegationsstrecke⁴⁾ eine Vertiefung der Fahrrinne auf KN 15,3 m bis Nienstedten (km 632 A) vor. Zwischen Nienstedten und Lühesand (km 648 N) erfolgt ein "rampenartiger" Anstieg der Sohle zum Sockel mit einer Solltiefe von KN -14,9 m am Ende der Delegationsstrecke bei km 638,9 A. Zwischen Lühesand und Otterndorf (km 713,2 N) erstreckt sich der Sockel mit einer zukünftigen Solltiefe von KN 14,4 m. Wenngleich der Sockelbereich zwischen Lühesand und Otterndorf eine auf KN bezogen konstante Ausbautiefe von -14,4 m aufweist, nimmt aufgrund des elbabwärts abnehmenden KN die auf NN bezogene Tiefe von -15,8 m auf -16,1 m zu (vgl. Tab. 3 - sowie Abb. 3 - und 3 - ). Zwischen Otterndorf und Scharhörn (km 747,9 N) soll die Sohle wiederum rampenartig von KN -14,4 m auf die für den letzten Abschnitt der Ausbaustrecke unterhalb von Scharhörn geplante Solltiefe von KN -15,2 m abfallen (vgl. Abb. 3 - ). Bei den Tiefenangaben handelt es sich um die zukünftigen Solltiefen, d.h. um die für die Schiffahrt vorzuhaltenden Mindesttiefen. Diesen Solltiefen sind ein Vorratsmaß für die Baggerung von 0,3 m sowie eine Baggertoleranz von ± 0,2 m hinzuzurechnen, d.h. die tatsächliche Ausbaubaggertiefe wird sich zwischen der Solltiefe zuzüglich 0,1 m im Minimum und zuzüglich 0,5 m im Maximum bewegen. Tab. 3 - 2: Geplante Ausbautiefen
 

Ausbau-Teilstrecke	Bemerkung	Solltiefe		maximale Ausbaubaggertiefe1
		KN	NN	KN	NN
Hamburger Delegationsstrecke bis Nienstedtenkm 624,4 A (Norderelbe) /km 621,8 A (Köhlbrand)bis km 632 A		-15,3 m	-16,7 m	-15,8 m	- 17,2 m
Nienstedten bis Lühesandkm 632 N bis km 648 N	Anstieg der Sohle zum Sockel	-15,3 m bis-14,4 m	-16,7 m bis-15,8 m	-15,8 m bis-14,9 m	- 17,2 m bis-16,3 m
		bis St. Margarethen entspricht KN = NN -1,4 m
Lühesand bis Otterndorfkm 648 N bis km 713,2 N	Sockel	-14,4 m	-15,8 m bis-16,1 m	-14,9 m	- 16,3 m bis-16,6 m
		bei gleichbleibendem KN nimmt die auf NN bezogene Tiefe elbabwärts zu
Otterndorf bis Außenelbekm 713,2 N bis km 747,9 N	Abfall der Sohle unterhalb vonOtterndorf	-14,4 m bis-15,2 m	-16,1 m bis-17,0 m	-14,9 m bis -15,7 m	-16,6 m bis-17,5 m
		bei Scharhörn ist KN = NN -1,8 m
Erläuterungen: km 632A        Strom-km km 648 N   Fahrrinnen-km 1 maximale Ausbaubaggertiefe = Solltiefe + Vorratsmaß für die Baggerung + Baggertoleranz

Abb. 3 - 1: Generalisierte Darstellung der geplanten Ausbautiefen unter KN

Abb. 3 - 2: Längsschnitt der Sollsohle bezogen auf KN h:.

Abb. 3 - 3: Längsschnitt der Sollsohle bezogen auf NN

In Sohlbereichen mit Riffelbildung⁵⁾ hängt die maximale Baggertiefe von der speziellen Arbeitstechnik eines Hopperbaggers ab (vgl. Kap. ). Hopperbagger ziehen ihre Schleppköpfe während des Baggervorgangs gleichmäßig über die Sohle, was in Riffelstrecken eine durchgehende Niveauabsenkung sowohl der Kuppen als auch der Täler zur Folge hat. Ragen eine oder mehrere Kuppen einer Riffelgruppe in die Fahrrinne hinein, so hängt die maximale Baggertiefe von der höchsten Kuppe ab. Ragt diese z.B. 0,9 m in die Fahrrinne hinein, so werden Kuppen und Täler der gesamten Riffelformation unter Berücksichtigung der Baggertoleranz und des Vorratsmaßes für die Baggerung um 1,4 m vertieft (vgl. Abb. 3 - 4). Dieses Vorgehen trifft nicht für tiefe Kolke oder tiefe Bereiche mit großen Riffeln zu. Abb. 3 - 4: Schematische Darstellung der Baggerung von Riffelstrecken  

Die Unter- und Außenelbe weist schon heute bereichsweise Tiefen auf, die die geplanten Ausbautiefen z.T. deutlich überschreiten. Neben den in fast allen Ästuaren natürlicherweise vorhandenen Übertiefen gibt es in der Unterelbe Abschnitte, wo die Übertiefen eine indirekte Folge der anthropogenen Eingriffe im Zuge der Unterhaltungsbaggerungen sind (z.B. aufgrund der zuvor beschriebenen Absenkung von Riffeltälern bei der Baggerung von Riffelstrecken). Durch den nach einer Vertiefung der Sohle ausgelösten "morphologischen Nachlauf"⁶⁾ passen sich vor allem in Baggerbereichen mit Riffelformationen die tieferen Bereiche der Sohle an die neue Mindesttiefe der Kuppen an, d.h. nach dem Eingriff stellt sich die alte morphologische Struktur auf einem insgesamt niedrigeren Niveau ein. 3.1.2. Ausbaubreiten Die Fahrrinnenbreite soll nach den Planungen im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke bereichsweise um bis zu 20 m reduziert werden, ohne bereits vorhandene örtliche Verbreiterungen (z.B. zwischen km 630 A und 632 A) zu verändern (vgl. Abb. 3 -5).   Abb. 3 - 5: Heutige und geplante Fahrrinnenbreiten im Bereich der Delegationsstrecke

Im Zuständigkeitsbereich der Wasser- und Schiffahrtsämter Hamburg und Cuxhaven, im folgenden Revierstrecke genannt, sind zwischen Schulau (km 642 N) und dem Bereich bei der Rhinplatte Süd (km 671 N) vor allem Neutrassierungen und Verbreiterungen der Kurven vorgesehen. Von Wedel bis Pagensand soll für die geraden Fahrrinnenbereiche eine Verbreiterung von 250 auf 300 m erfolgen, entsprechend sollen die Kurven auf bis zu 400 m aufgeweitet werden. Die Kurve bei der Störmündung (ca. km 690 N) wird neu trassiert und von derzeit ungefähr 370 m auf maximal 440 m verbreitert, um die Ausweichmöglichkeiten sich begegnender Schiffe zu verbessern. Für den Streckenabschnitt ab der Mittelrinne (km 735 N bis 748 N) ist eine Reduzierung der Rinnenbreite von z.Zt. 500 m auf zukünftig 400 m geplant. Im Zuge der Baggerarbeiten zur geplanten Fahrrinnenanpassung ist ferner eine Abflachung der Kurve am Leitdamm Kugelbake vorgesehen. Diese Maßnahme ist auch unabhängig von der Fahrrinnenanpassung (Vertiefung) erforderlich (WSA HAMBURG 1996). Die im Bereich der zukünftigen Trasse vorgesehenen Vertiefungen sind jedoch Bestandteil der geplanten Fahrrinnenanpassung. Durch die Abflachung der Kurve im Bereich der Mittelrinne (km 735 N bis km 748 N) wird die Fahrrinne näher an die gestreckte Linienführung des Leitdamms Kugelbake herangeführt, wobei die Kurvenbreite gleichzeitig von 500 m auf 400 m reduziert wird. Ziel dieser Maßnahme ist die langfristige Stabilisierung des Außenelbe-Rinnensystems und die Minimierung der Unterhaltungsbaggerei in der Mittelrinne. Abb. 3 - 6: Heutige und geplante Fahrrinnenbreiten im Bereich der Revierstrecke

3.2. Technische und betriebliche Merkmale des Vorhabens In Tabelle 3 -3 am Ende dieses Kapitels sind die wesentlichen Merkmale des Vorhabens hinsichtlich der in den verschiedenen Abschnitten voraussichtlich anfallenden Baggermengen sowie hinsichtlich des gebaggerten Materials und der eingesetzten Geräte zusammengefaßt. 3.2.1. Baggermengen Die voraussichtlichen Ausbaubaggermengen betragen insgesamt rd. 26,5 Mio. m³, wovon ca. 4,2 Mio. m³ in der Hamburger Delegationsstrecke anfallen (vgl. Tab. 3 - ). Die Zahlen spiegeln die ungefähre Größenordnung des voraussichtlich anfallenden Materials wider und können sich bis zur Realisierung der Maßnahme noch ändern. Diese Rechenunsicherheit resultiert aus der Morphodynamik, die sich auf die Struktur der Elbsohle auswirkt. Aufgrund der ständigen Materialbewegungen lassen sich die langfristigen Veränderungen der Sohltopographie unter Berücksichtigung der aktuellen Unterhaltungsbaggerungen somit nur abschätzen. Für die Hamburger Delegationsstrecke ermittelte das Amt Strom- und Hafenbau die Ausbaubaggermengen auf Grundlage der topographischen Unterlagen aus den Jahren 1994/1995. Die Baggermengenberechnung des Amtes Strom- und Hafenbau basiert auf folgenden Grundannahmen:
 

1.	Die Baggerungen beschränken sich auf die Sohle in der vorgesehenen Breite.
2.	Die vorsorgliche Mehrbaggerung8) an der Sohle beträgt maximal 0,5 m.
3.	Die Baggerungen erfolgen nur in Bereichen, wo die künftige Solltiefe (ohne Mehrbaggerung) unterschritten wird.
4.	Alle Baggermengen werden im "m3 Profilmaß" angegeben (vgl. Fußnote 7 ).

Die vom WSA Hamburg errechneten Ausbaubaggermengen basieren auf den topographischen Informationen der Jahreshauptpeilung 1994. Aufgrund der Dynamik der Gewässersohle kann die Sohlstruktur bei Baubeginn verändert sein. Folglich können die berechneten Ausbaubaggermengen z.T. deutlich von den in Tabelle 3 - 3 genannten abweichen, obwohl die Mengen bereits einen Zuschlag von 5% beinhalten (5%-Varianz). Der gewählte Rechenansatz trennt die Ausbaumengen von den Unterhaltungsbaggermengen, die auch ohne den geplanten Ausbau gebaggert werden müssen. Hierbei wurde folgendermaßen vorgegangen:
 

1.	Die jeweiligen Randüberbaggerung der vorgesehenen Fahrrinnenbreite beträgt 10 m (Ortsungenauigkeit und Vorratsmaß).
2.	Die Baggertoleranz und das Vorratsmaß betragen maximal 0,5 m.
3.	Die Baggerungen erfolgen nur in Bereichen, wo die künftige Solltiefe (ohne Mehrbaggerung) unterschritten wird.
4.	Für die Lockerung des Sohlmaterials beim Baggern wird ein Auflockerungsmaß von 15% berücksichtigt.

3.2.2. Material Bei den Baggerungen im Rahmen der Fahrrinnenanpassung werden sowohl im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke als auch im Bereich der Revierstrecke überwiegend Fein- bis Grobsande mit unterschiedlich hohen Schluff- und/oder Kiesanteilen anfallen. Fein- und Grobsande treten vor allem in den Großriffelstrecken auf, die die Sohle der Fahrrinne zwischen Köhlbrandmündung und Außenelbe in weiten Bereichen prägen. Die Großriffelstrecken werden in größeren Abständen durch Sedimentationsstellen unterbrochen, wie z.B. bei Juelssand, der Rhinplatte und dem Osteriff. In diesen Bereichen, die sich durch eine fast ebene und relativ glatte Oberfläche auszeichnen, überdecken feinsandige Schluffe oder stark schluffhaltige Feinsande die tiefer unter der Oberfläche anstehenden gröberen Sande. Geschiebemergel und steiniges Moränenmaterial sowie tonig-schluffige Materialien werden hauptsächlich im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke vorkommen. In der Ausbaustrecke der Wasser- und Schiffahrtsämter wurde dieses Material bei früheren Vertiefungen bereits abgebaggert und fällt bei dem geplanten Ausbau voraussichtlich nur noch örtlich an. Schließlich können im Zuge von Verbreiterungen lokale Kleivorkommen in jenen Fahrrinnenbereichen angeschnitten werden, wo die Kleideckschichten bei den vorausgegangenen Ausbaumaßnahmen noch nicht abgebaggert wurden. Unter diesen nicht sehr mächtigen Deckschichten stehen Sande mit zum Teil schluffigen und kiesigen Beimengungen an. 3.2.3. Geräteeinsatz Zur Realisierung der Fahrrinnenanpassung kommen in Abhängigkeit von dem zu baggernden Material und der Wirtschaftlichkeit unterschiedliche Geräte zum Einsatz. Die Baggerung von bindigen, schwer lösbaren Bodenarten wie Ton, und Geschiebemergel oder dem möglicherweise an den Fahrrinnenrändern vorkommenden festgelagerten Klei erfordert den Einsatz von Eimerkettenbaggern. Der an sechs Ankerdrähten fixierte Bagger schält den Boden mittels einer Eimerleiter eben ab und stellt auf diese Art eine klare nach Tiefe und Breite genau kontrollierbare Sohle her. Das aufgenommene Material wird über seitliche Schüttrinnen in neben dem Bagger liegende Klappschuten verladen, die das Baggergut zu den Klappstellen transportieren (vgl. Abb. 3 - 7 und 3 - 8). Der Vorteil des Eimerkettenbaggers liegt in der Baggermethode, mit der eine ebene Sohle in einer verhältnismäßig exakten Tiefe hergestellt werden kann. Die Nachteile des Eimerkettenbaggers sind im wesentlichen seine im Vergleich zum Hopperbagger geringere Leistung und Wirtschaftlichkeit sowie die Tatsache, daß der Bagger zusammen mit der seitlich liegenden Klappschute ein großes, nur schwer manövrierbares Objekt in der Fahrrinne darstellt, das u.U. die Schiffahrt behindert. In Riffelstrecken baggert er systembedingt ebenfalls eine ebene Sohle, die sich nach etwa 4 Wochen in ihre alte Form, aber auf tieferem Niveau, zurückbildet. Dies macht einen Zuschlag für die Baggertiefe von der halben Riffelhöhe nötig, damit die sich neu bildenden Kopfhöhen der Kämme nicht über die Solltiefe hinauswachsen. Im Bereich der Hamburger Delgationsstrecke sollen die Eimerkettenbagger an 5 Tagen in der Woche für jeweils 13 Stunden (von 7 bis 20 Uhr) eingesetzt werden. Im Interesse einer beschleunigten Fertigstellung der neuen Fahrrinne sollen nach Möglichkeit zwei Bagger parallel arbeiten, wobei der Abstand zwischen den Baggern aus Gründen der Schiffssicherheit 2 bis 3 km beträgt. Im Amtsbereich der WSÄ werden Eimerkettenbagger außerhalb lärmempfindlicher Ortslagen von montags 6 h bis freitags 17 h betrieben.   Abb. 3 - 7: Eimerkettenbagger  

Abb. 3 - 8 Prinzipskizze der Arbeitsweise eines Eimerkettenbaggers

Sande mit Schluff- und Kiesanteilen sowie bindige Sedimente wie feinsandiger Schluff werden mit Hopperbaggern (Schleppkopfsaugbagger, vgl. Abb. 3 - ) entnommen, die sich im Vergleich zu den Eimerkettenbaggern durch eine höhere Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit sowie eine größere Beweglichkeit im Verkehrsgeschehen auszeichnen. Hopperbagger lassen sich in ihrer Arbeitsweise mit Staubsaugern vergleichen, die mit nachschleppenden, seitlich an Rohrleitungen geführten Saugköpfen Boden im Boden-Wasser-Gemisch aufsaugen. Dieses Boden-Wasser-Gemisch wird über die Rohrleitungen in den Laderaum gespült, wobei das Wasser einschließlich des noch suspendierten Feinmaterials im Verlauf des Ladevorgangs (Dauer i.d.R. ca. 1 h) seitlich über die Laderaumkante abgeleitet wird. Nach dem Baggern transportiert der Hopper das Baggergut zur Verklappstelle, wo das Material wieder dem Strom zugeführt wird. In Abhängigkeit von der Verklapptechnik lassen sich Splithopper (vertikale Teilung des Laderaumes zum Klappen), Hopper mit Bodenschiebern und Hopper mit Bodenventilen oder -klappen unterscheiden. Da Hopperbagger ihren Schleppkopf i.d.R. gleichmäßig über die Sohle bewegen, verursachen sie eine flächendeckende Vertiefung der gebaggerten Bereiche. In Riffelstrecken hat diese Baggertechnik also eine gleichmäßige Niveauabsenkung sowohl der Kuppen als auch der Täler zur Folge (vgl. Abb. 3 - 10). Hopperbagger sind i.d.R. rund um die Uhr, d.h. an 7 Tagen in der Woche für jeweils 24 Stunden im Einsatz, wobei die Arbeitszeiten vom Baggerunternehmer weitgehend unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten organisiert werden.   Abb. 3 - 9: Hopperbagger  

Abb. 3 - 10: Prinzipskizze der Arbeitsweise eines Hopperbaggers

3.3. Unterbringung des Baggergutes Das bei dem weiteren Ausbau und der Unterhaltung anfallende Baggergut wird größtenteils in der Unter- und Außenelbe selbst umgelagert, wobei die Rückgabe des gebaggerten Materials in möglichst kurzer Entfernung zur Baggerstelle in Übertiefen oder Seitenräumen des Stromes erfolgen soll. Eine landseitige Unterbringung von Baggergut ist vorwiegend für Feinstsedimente (Klei und stark schluffhaltige Feinsande) geplant, die auf dem Spülfeld Pagensand oder alternativ der Brammerbank untergebracht werden sollen. Teile des sandigen Baggergutes aus der Hamburger Delegationsstrecke, die sich für Bauzwecke eignen, sind für Ufervorspülungen vorgesehen. Der bei der geplanten Fahrrinnenanpassung im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke anfallende Sand (ca. 3,6 Mio. m³ Profilmaß bzw. 4,14 Mio. m³ Schutenmaß) soll folgendermaßen verwendet werden:

90% des anfallenden Sandes werden für diverse Baumaßnahmen im Bereich des Hamburger Hafens, z.B. Hafenbeckenverfüllungen und Flächenaufhöhungen, verwendet.

Die restlichen 10% werden für Strandvorspülungen genutzt. Der eiszeitliche Geschiebemergel soll in einer speziell dafür herzustellenden Klappgrube untergebracht werden. Diese Mergelklappgrube ist nördlich des Mühlenberger Lochs im unmittelbaren Bereich des südlichen Fahrrinnenrandes zwischen km 632,5 A und km 634,5 A geplant. Die Grube wird in einem Abschnitt angelegt, wo sie die Zufahrt zur Este nicht beeinträchtigt (vgl. Abb. 3 -11). Die Planungen sehen zunächst die Baggerung von 1 Mio. m³ Sand zur Herstellung der Grube und die Verbringung des gebaggerten Sandes nach dem oben beschriebenen Konzept vor. Anschließend soll die Grube mit dem in der Delegationsstrecke anfallenden Geschiebemergel (600.000 m³ Profilmaß bzw. 690.000 m³ Laderaummaß) verfüllt werden. Die Differenz zwischen der Entnahmemenge von 1.000.000 m³ und der Verfüllmenge von 690.000 m³ erklärt sich einerseits aus generellen Unsicherheiten bei der Berechnung der Baggermengen, die eine Schwankung der ermittelten Mengen von ± 10% bedingen. Andererseits ist zu bedenken, daß zwischen Baggerung und Verfüllung der Klappgrube immer eine gewisse Zeitspanne verbleibt, in der es zu Eintreibungen von Material kommt, die das Fassungsvermögen der Grube reduzieren. Nach der Verklappung erfolgt vermutlich innerhalb eines Jahres die Abdeckung des Mergels durch das natürliche morphologische Geschehen. Der Eintrag von Schwebstoffen in das Mühlenberger Loch soll durch die Abstimmung der Verklappungen auf bestimmte Tidephasen reduziert werden.   Tab. 3 - 3: Zusammenfassende Darstellung der wesentlichen Merkmale der Fahrrinnenanpassung
 

Amtsbereich	Ausbau-Teilstrecke1	Baggermenge2 (m3)	Art des Materials	Geräte- einsatz	Verbringungskonzept
Strom- und Hafenbau Hamburg	Köhlbrand 621,8A bis 624,4A	1.350.000	Fein- bis Grobsand	HB	Sand: - ca. 90% für diverse Baumaßnahmen im Bereich des Hamburger Hafens (z.B. Hafenbeckenverfüllungen und Flächenaufhöhungen) - ca. 10% als Vorspülungen der Strände in den Bereichen: Othmarschen / Nienstedten / Blankenese, Schweinsand / Neßsand, Bullenhausen und Heuckenlock. Ton und Mergel: - Verbringung in Klappgrube nördlich des Mühlenberger Lochs
	624,4A bis 625,0A	100.000 120.000	Fein- bis Grobsand Ton und Mergel	HB EKB
	625,0A bis 627,9A	120.000 90.000	Fein- bis Grobsand Ton und Mergel	HB EKB
	627,9A bis 630,7A	340.000 180.000	Fein- bis Grobsand Ton und Mergel	HB EKB
	630,7A bis 633,6A	580.000 180.000	Fein- bis Grobsand Ton und Mergel	HB EKB
	633,6A bis 636,4A	70.000 30.000	Fein- bis Grobsand Ton und Mergel	HB EKB
	636,4A bis 638,9A	40.000	Fein- bis Grobsand	HB
	Klappgrube 632,5A bis 634,5A	1.000.000	Fein- bis Grobsand	HB
	Summe	4.200.000
WSA Hamburg	Wedel 638,9N bis 641N	211.000	Mittel- und Grobsand mit Kies und möglicherweise Geschiebemergel	HB EKB	Sande mit geringen Schluffbeimengungen und Kiesanteilen: - Verklappung in Baggergutablagerungsfläche "Twielenfleth" - mögliche Restmengen: Baggergutablagerungsfläche "Krautsand" Klei, feinsandiger Schluff und stark schluffiger Feinsand: - Aufspülen auf Pagensand bzw. der Brammer Bank Geschiebemergel: - Verklappung bei Hanskalbsand oder der Hettlinger Schanze
	Wedel 641N bis 643N	353.000	Mittel- und Grobsand mit Kies	HB
	Wedeler Au 643N bis 644N	465.000	schluffiger Feinsand bis Feinkies und feinsandiger Schluff
	Lühesand 644N bis 646N	388.000	Fein- bis Grobsand mit Kies
	Lühesand 646N bis 651N	1.051.000	Fein- bis Grobsand mit Kies	HB	Sande mit geringen Schluffbeimengungen und Kiesanteilen: - Verklappung in Baggergutablagerungsfläche "Krautsand" Klei, feinsandiger Schluff und stark schluffiger Feinsand: - Aufspülen auf Pagensand bzw. der Brammer Bank
	Juelssand 651N bis 654N	1.471.000	feinsandiger Schluff und schluffiger Feinsand
	Stadersand 654N bis 658N	181.000	Fein- bis Grobsand mit Kies- und Schluffbeimengungen
	Pagensand 658N bis 662N	1.119.000	Fein- bis Grobsand und feinsandiger Schluff
	Pagensand 662N bis 666N	235.000	Fein- bis Grobsand mit Kies- und Schluffbeimengungen
	Steindeich 666N bis 669N	63.000	Fein- bis Grobsand mit Kies- und Schluffbeimengungen	HB	Sande mit geringen Schluffbeimengungen und Kiesanteilen: - Verklappung in Baggergutablagerungsfläche "Hollerwettern - Scheelenkuhlen" Klei, feinsandiger Schluff und stark schluffiger Feinsand: - Aufspülen auf Pagensand bzw. der Brammer Bank
	Rhinplatte 669N bis 676N	2.348.000	Fein- bis Mittelsand feinsandiger Schluff
	Brokdorf 676N bis 689N	410.000	Mittelsand mit Kies- und Schluffbeimengungen
	Summe	8.295.000
WSA Cuxhaven	Brunsbüttel 689N bis 697N	2.324.000	Fein- und Mittelsand mit Grobsand- und Schluffbeimengungen	HB	- Verklappung bei km 690 A und 706 A (Klappbereiche der Unterhaltungsbaggerei )
	Osteriff 697N bis 708N	3.375.000	Fein- bis Grobsand und feinsandiger Schluff
	Medemgrund 708N bis 716N	912.000	Fein- und Mittelsand mit Grobsand und Schluffbeimengungen	HB	- Verklappung bei km 711 A, km 714 A und 733 A (Klappbereiche der Unterhaltungsbaggerei)
	Altenbruch 716N bis 723N	823.000	Fein- bis Grobsand mit Kies- und Schluffbeimengungen
	Cuxhaven 723N bis 729N	7.000	Fein- bis Grobsand mit Kies- und Schluffbeimengungen
	Leitdamm Kugelbake 729N bis 734N	227.000	Fein- und Mittelsand mit Grobsand- und Schluffbeimengungen Geschiebemergel	HB EKB	- Verklappung bei km 733 A, km 737 A und 741 A (Klappbereiche der Unterhaltungsbaggerei) - Kolke am Leitdamm Kugelbake
	östl. Mittelrinne 734N bis 738N	3.546.000	Fein- und Mittelsand mit Grobsand- und Schluffbeimengungen	HB	- Verklappung bei km 733 A, km 737 A und 741 A (Klappbereiche der Unterhaltungsbaggerei)
	westl. Mittelrinne 738N bis 748N	2.801.000
	Summe:	14.015.000
	Gesamtsumme:	26.510.000
Erläuterungen: 1 Angabe der Strom-km (A) bzw. der Fahrrinnen-km (N).     HB Hopperbagger     EKB Eimerkettenbagger 2 Bei Strom- und Hafenbau Angabe des Profilmaßes. Bei den Wasser- und Schiffahrtsämtern Angabe der Ausbaubaggermenge zuzüglich 5% Varianz als Laderaummaß (= Profilmaß + 15%).

    Abb. 3 - 11: Mergelklappgrube nördlich des Mühlenberger Lochs

In der Ausbaustrecke des WSA Hamburg von km 638,9 A bis km 689 A sollen alle Sande mit geringen Schluffbeimengungen und Kiesanteilen in mehreren ufernahen "Baggergutablagerungsflächen" untergebracht werden. Die Unterbringung der Sande vor Twielenfleth, vor Krautsand (von der Ruthenstrommündung bis zum Krautsander Watt) und vor Brokdorf zwischen Hollerwettern und Scheelenkuhlen ist zwischen der 3-m-Tiefenlinie und der 6-m- bis 7-m-Tiefenlinie vorgesehen (vgl. Kap.3.4 ). Der möglicherweise in den Verbreiterungsbereichen vorhandene Klei und der bei den Baggerstellen "Juelssand" und "Rhinplatte" vorkommende feinsandige Schluff sollen auf zwei neu einzurichtenden Teilflächen des Spülfelds Pagensand aufgespült werden (vgl. Abb. 3 - 12 und 3 - 14). Der festgelagerte Klei geht beim Baggern aufgrund seines hohen Wassergehaltes in einen mehr oder weniger flüssigen feinsandigen Schluff über (Tixotropie) und kann in diesem Zustand mit Hilfe eines Schutensaugers über eine Leitung auf den vorgesehenen Flächen aufgespült werden. Die Aufspülung wird eine Gesamtfläche von ca. 39 ha (einschließlich der Spülfelddämme) in Anspruch nehmen, wobei zwischen den beiden Teilflächen ein ca. 10 ha großes, nicht überspültes Teilstück verbleiben soll. In diesem Teilstück ist jedoch eine Neutrassierung des Grabensystems geplant. Als Alternative zum beschriebenen Spülfeld Pagensand käme eine großflächige Aufspülung auf der Brammer Bank in Frage. In diesem Fall soll das bindige Baggergut auf einer Fläche von insgesamt ca. 250 ha bis auf eine Höhe von KN +4,5 m aufgespült werden. Dadurch entstünde in der Elbe eine neue Insel, die in ihrer Größe etwa mit der Rhinplatte vergleichbar wäre (vgl. Abb. 3 - 13).   Abb. 3 - 12: Spülfeld Pagensand  

Abb. 3 - 13: Alternative Aufspülmöglichkeit "Brammer Bank"

Abb. 3 - 14: Längsschnitt Spülfeld Pagensand (Lage der Schnitte vgl. Abb. 3 - 12)

Das Baggergut aus dem Amtsbereich des WSA Cuxhaven (km 689 A bis km 748 A) wird in sieben Klappstellen untergebracht, die bereits heute für die Verklappung von Unterhaltungsbaggergut genutzt werden (vgl. Abb. 3 15 und 3 - 16). Die Verklappung des gebaggerten Materials soll in diesen Bereichen die Strömungsenergie und dadurch die Erosion reduzieren.   Abb. 3 - 15: Klappstellen im Amtsbereich des WSA Cuxhaven (I)  

Abb. 3 - 16: Klappstellen im Amtsbereich des WSA Cuxhaven (II)

Geschiebemergel fällt im Bereich des WSA Hamburg vermutlich nicht an, da dieses Material bereits während der beiden letzten Vertiefungen aus der Fahrrinne weitgehend entfernt wurde. Möglicherweise verbleiben nach der Sandbaggerung mit Hoppern noch Geschiebemergelreste im Sollprofil, die mit dem Eimerkettenbagger gebaggert und in den folgenden Bereichen verklappt werden sollen:

  in einem Ablösekolk südlich der Westspitze der Insel Hanskalbsand im Eingang zur Hahnöfer Nebenelbe und

  in einem ufernahen Streifen an der Hetlinger Schanze zur Sicherung des dortigen Prallhanges. Sollte darüber hinaus in der Außenelbe bei km 733,4 N noch steiniges Material anfallen, dann wird dieses Material in Kolken am Leitdamm Kugelbake verklappt. Diese Verfahrensweise soll dazu beitragen, die Standsicherheit des Leitdamms Kugelbake langfristig zu gewährleisten.   Tab. 3 - 4: Übersicht der Baggergutverbringungsstellen
 

Verbringungsstelle	Bezeichnung	Lage Fahrrinnen-km (N)	Flächengröße [ha]	Material	Bemerkungen
Klappgrube	Mühlenberger Loch	632,5 - 634,5	30	Ton und Mergel
Klappstellen	Hanskalbsand	643,0 - 643,5	3	Geschiebemergel
	Hetlinger Schanze	649,0 - 650,5	14	Geschiebemergel
	km 690	689,5 - 691,0	15	Sande mit geringen Schluffbeimengungen	Klappstelle der Unterhaltungsbaggerei
	km 706	706,0 - 708,0	33	Sande mit geringen Schluffbeimengungen	Klappstelle der Unterhaltungsbaggerei
	km 711	710,5 - 711,5	47	Sande mit geringen Schluffbeimengungen	Klappstelle der Unterhaltungsbaggerei
	km 714	714,0 - 715,5	17	Sande mit geringen Schluffbeimengungen	Klappstelle der Unterhaltungsbaggerei
	km 733	734,5 - 735,5	32	Sande mit geringen Schluffbeimengungen	Klappstelle der Unterhaltungsbaggerei
	km 737	738,0 - 740,5	113	Sande mit geringen Schluffbeimengungen	Klappstelle der Unterhaltungsbaggerei
	km 741	742,0 - 744,0	102	Sande mit geringen Schluffbeimengungen	Klappstelle der Unterhaltungsbaggerei
Baggergutablagerungsflächen mit baulicher Sicherung	Twielenfleth	652,0 - 653,0	33	Sande mit geringen Schluffbeimengungen
	Krautsand	670,5 - 674,0	88	Sande mit geringen Schluffbeimengungen
	Hollerwettern - Scheelenkuhlen	681,5 - 688,5	106	Sande mit geringen Schluffbeimengungen
Spülfelder	Pagensand	661,5 - 663,0	39	Klei, feinsandiger Schluff und stark schluffiger Feinsand
	Brammer Bank	676,5 - 679,8	249	Klei, feinsandiger Schluff und stark schluffiger Feinsand	Alternative Aufspülmöglichkeit

3.4. Strombaumaßnahmen Unter "Strombaumaßnahmen" sind generell bauliche Maßnahmen zu verstehen, die der Flußregelung durch Verbesserung der Wasserstands- und Strömungsverhältnisse dienen. Für den Bereich der Hamburger Delegationsstrecke sehen die Planungen keine festen Strombauwerke vor. Allerdings sollen im Rahmen der Maßnahme und nach Abschluß der Vertiefungen sogenannte "weiche Strombau-Aktivitäten" durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich um die zuvor beschriebenen Sandvorspülungen, die zur Sicherung der Strände in den Bereichen

Othmarschen/Nienstedten/Blankenese,

Schweinsand/Neßsand,

Bullenhausen und

Heuckenlock beitragen sollen. Nach den bisherigen Erfahrungen des Amtes Strom- und Hafenbau müssen die Strandvorspülungen alle 3 bis 5 Jahre wiederholt werden. Im Zuständigkeitsbereich der Wasser- und Schiffahrtsämter Hamburg und Cuxhaven sollen die Einrichtung der ufernah gelegenen "Baggergutablagerungsflächen" vor Twielenfleth, Krautsand sowie zwischen Hollerwettern und Scheelenkuhlen das lokale Strömungsregime optimieren und somit strombauliche Funktionen erfüllen. Jeweils eine Fuß- und zwei seitliche Randsicherungen sollen gewährleisten, daß das sandige Baggergut im Bereich der Ablagerungsfläche verbleibt und nicht mit dem Tidestrom verfrachtet wird. Die seitlichen Randsicherungen (Randschwellen) bestehen an der Basis aus einem Sinkstück aus Faschinen. Hierbei handelt es sich um Bündel aus nicht sperrigem Reisig, die kreuzweise zu einer Matte zusammengebunden sind. Diese Faschinenmatte wird schwimmend zur Einbaustelle gebracht und durch das Aufbringen von Geröll oder Schüttsteinen abgesenkt. Wegen der unter Lufteinfluß erhöhten Verrottungsgefahr des Reisigs werden Sinkstücke nur im dauerhaft überfluteten Bereich eingebaut. In dem aufgrund des Tidenhubs durch wechselnde Wasserstände auch trockenfallenden Bereich ersetzt eine Filterunterlage aus Textil mit Mineralabdeckung die Sinkstücke. Die Fußsicherungen bestehen wiederum aus einem Sinkstückdamm aus Faschinen. Infolge der Einsandung beim Einbringen des Baggergutes entsteht ein homogener Damm, bestehend aus "bewehrter Erde" (vgl. Abb. 3 - 17 und 3 -18 ).   Abb. 3 - 17: Baggergutablagerungsfläche "Krautsand"

Abb. 3 - 18: Prinzipskizzen der Rand- und Fußsicherungen (Lage der Schnitte vgl. Abb. 3 - 17)

Bei Juelssand befindet sich eine der derzeit markantesten Baggerstellen im Amtsbereich des WSA Hamburg, an der in den vergangenen Jahren umfangreiche Unterhaltungsbaggerungen erforderlich waren (1 bis 2 Mio. m³ Baggergut/Jahr). Die Einrichtung der Baggergutablagerungsfläche vor Twielenfleth soll den Flut- und Ebbstrom stärker bündeln und auf die Fahrrinne lenken, so daß von einer Reduzierung der Sedimentation an dieser Unterhaltungsbaggerstelle ausgegangen wird.   Abb. 3 - 19: Baggergutablagerungsfläche "Twielenfleth"

Ein weiterer durch sehr starke Sedimentation und infolgedessen intensive Unterhaltungsbaggerungen gekennzeichneter Bereich liegt bei der Rhinplatte (km 670,4 N bis 675,5 N). Grundsätzlich soll hier der schon beschriebene Einbau von Baggergut vor Krautsand und zwischen Hollerwettern und Scheelenkuhlen eine Abnahme der Sedimentation bewirken. Durch die Verbringung von Baggergut am Ufer vor Krautsand soll der Flutstrom zur Hauptrinne hin verlagert werden, so daß sich die Strömung leicht verstärkt und die Sedimentation abnimmt. Zwischen Hollerwettern und Scheelenkuhlen dient der Einbau von Baggergut (vgl. Abb. 3 - ) einer Ablenkung der Flut- und Ebbströme vom schleswig-holsteinischen Ufer, um so die Durchströmung der Hauptrinne und der Nebenrinnen am niedersächsischen Ufer wieder zu verstärken. Bei Verwirklichung der Spülfeldvariante "Brammer Bank" kann ein vollständiger Anschluß der Nebenrinnen an das Tidegeschehen durch ein einmaliges Ausbaggern des Wischhafener Fahrwassers unterstützt werden. Das hierbei anfallende Baggergut soll dann als Spüldamm-Material auf der Brammer Bank verwendet werden. Abb. 3 - 20: Baggergutablagerungsfläche "Hollerwettern-Scheelenkuhlen"

3.5 Zeitlicher Ablauf der Baumaßnahme Die gesamte Baumaßnahme einschließlich der Baggergutunterbringung wird sich über einen Zeitraum von maximal 30 Monaten erstrecken. Im Bereich der Delegationsstrecke soll der genannte Ausbau innerhalb von rund 9 Monaten erfolgen, wobei möglichst frühzeitig Verbesserungen für die Containerschiffahrt erzielt werden sollen. Nach Angaben des Amtes Strom- und Hafenbau läßt sich dies am besten für die tideunabhängige Fahrt umsetzen, indem die Delegationsstrecke zunächst auf KN -14,4 m (Höhe des Sockels) und anschließend auf die jeweils vorgesehene Solltiefe vertieft wird. Der Bereich der Mergelstrecke (Einsatz von Eimerkettenbaggern), also das nördliche Drittel der Fahrrinne der Norder- und Unterelbe, soll in einem Arbeitsschritt auf die geplante Solltiefe ausgebaut werden. Nach Angaben des WSA Hamburg erstreckt sich der Ausbau der Revierstrecke vermutlich über einen Zeitraum von 24 Monaten. Die Ausführungszeit umfaßt auch eventuell anfallende Restarbeiten, wie z.B. das Entfernen schwerlösbarer Böden mit Eimerkettenbaggern oder der erneute Einsatz von Hopperbaggern in Bereichen mit schnellem Sedimenteintrieb. Fußnoten : 1.)Alle Tiefgangsangaben gelten für mittlere Tideverhältnisse und beziehen sich auf den Tiefgang in Frisch-(Süß-)wasser. 2.) Die Planungen basieren auf der Annahme, daß Großcontainerschiffe im Europa-Fernost-Verkehr zukünftig überwiegend folgende Abmessungen aufweisen werden:
 

- maximaler Tiefgang in Frischwasser	: 13,8 m
- Gesamtlänge	: bis 300 m
- Gesamtbreite	: 32,3 m

Den Berechnungen der erforderlichen Ausbautiefen und -breiten liegt ein Schiff mit diesen Abmessungen, das sogenannte Bemessungsschiff, zugrunde 3.)In dem Vorschlag über den voraussichtlichen Untersuchungsrahmen der UVU nach § 5 UVPG war noch ein Tiefgang von 12,3 m für die tideunabhängige Schiffahrt vorgesehen. 4.) Die Hamburger Delegationsstrecke ist der Abschnitt der Tideelbe zwischen Strom-km 607,5 A und 638,9 A. In diesem Bereich hat der Bund die Verwaltung der Bundeswasserstraße Elbe an die Freie und Hansestadt Hamburg übertragen (delegiert). 5.) Bei Riffelformationen handelt es sich um Transportkörper, die sich nur bei locker gelagertem Sohlmaterial bilden (Mittelsand bis Mittelkies). Die Kammhöhe beträgt in der Regel 2 bis 3 m und der Kammabstand 40 bis 80 m. In Abhängigkeit von Korngröße und Strömung können örtlich sowohl kleinere als auch größere Riffel auftreten. 6.) Der morphologische Nachlauf umfaßt die nach einer Vertiefung mittelbar stattfindenden Prozesse, die zu einer Anpassung der gesamten Gewässersohle an die durch die Ausbaubaggerung veränderte Tidedynamik des Systems führen. 7.) Alle Baggermengenangaben, die sich auf die Hamburger Delegationsstrecke beziehen, werden im "m3 Profilmaß" angegeben, d.h. sie gehen von der natürlichen, gewachsenen Lagerungsdichte des Bodens an der Sohle aus. Da beim Baggervorgang das Material aufgelockert wird, ist bei den Mengenangaben zwischen dem "Profilmaß" und dem "Laderaummaß" bzw. "Schutenmaß" zu unterscheiden. Der Umrechnungsfaktor zwischen Profilmaß und Laderaummaß, der sogenannte "Auflockerungsfaktor", liegt im Mittel bei 1,15, d.h. das Laderaummaß ist etwa 15% größer als das Profilmaß. Die Baggermengenangaben der Wasser- und Schiffahrtsämter hingegen berücksichtigen diesen Auflockerungsfaktor. 8.) Die vorsorgliche Mehrbaggerung ergibt sich aus der sogenannten "Vorratsbaggerung" von 30 cm unter der Sollsohle (bei WSA HH "Vorratsmaß" genannt) und der "Baggertoleranz" von ± 20 cm. Sie kann somit maximal 50 cm betragen.

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