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Deichsicherheit und Fahrrinnenanpassung
Beeinträchtigungen der Deichsicherheit können sich aus zwei Prozessen heraus ergeben: Einmal durch die Verstärkung der auf den Deich  wirkenden Kräfte und in der Folge seine Überlastung. Zumanderen durch Schäden am Deichbauwerk und den hierdurch bedingten Verlust seiner Schutzfunktion. In den Diskussionen der vergangenen Jahre wurden Fahrrinnenvertiefungen mit einer drohenden Deichüberlastung durch steigende Sturmflutwasserstände in Beziehung gebracht. Eingetretene Deichschäden wurden auf eine Zunahme des Verkehrs besonders großer Schiffe zurückgeführt.


Gefährdung durch höhere Sturmfluten?

Da die Fahrrinnenvertiefungen über die Jahre zu höherenTidehochwasserpegeln und tieferen Tideniedrigwasserpegeln geführt haben, würde – so eine verbreitete Annahme – die weitere Fahrrinnenanpassung auch einen Anstieg der Sturmflutwasserstände verursachen.

Dieser Vermutung ist zunächst entgegenzuhalten, dass sich die Wasserstandsveränderungen beim mittleren Tidehochwasser nicht einfach auf Sturmflutereignisse hochrechnen lassen. Sturmfluten füllen ein Vielfaches des Rauminhalts, den ein normales Hochwasser benötigt. Der bei Sturmfluten überströmte Geländequerschnitt von Deich zu Deich ist viel größer als der des Flussbettes bei normaler Tide. Die Auswirkung der ausbaubedingt geglätteten Fahrrinnensohle – eine schnellere Strömung und dadurch vermehrter Wassertransport – vermindert sich daher bei Sturmfluten. Je höher das Wasser steigt, desto größer der Anteil zusätzlich überströmter Flächen, d.h. desto geringer die von der Maßnahmen an der Fahrrinnensohle ausgehende Wirkung auf die Wasserstandshöhe insgesamt. Für die Erhöhungen der Sturmflutscheitel an der Unterelbe in den letzten Jahrzehnten waren ganz überwiegend Vordeichungen und Absperrungen von Nebenflüssen verantwortlich, weniger die Fahrrinnenanpassungen.

Trotzdem ist natürlich die Frage, wie genau in Art und Ausmaß sich Fahrrinnenanpassungen auf die Sturmflutwasserstände auswirken, wichtig und auch klärungsbedürftig.

Die im Elbe-Ästuar auftretenden Sturmfluten werden durch die Gezeiten, die Zugbahn des Sturmtiefs über der Nordsee und durch die Entwicklung der Windgeschwindigkeit sowie den Oberwasserzufluss aus der Mittelelbe beeinflusst. Für die Höhe und den Verlauf einer Sturmflut ist vor allem der zeitliche Zusammenhang zwischen den Gezeiten und der Windentwicklung über der Nordsee entscheidend. Um belastbare Aussagen über die Wirkung einer weiteren Fahrrinnenanpassung erhalten zu können, muss man von den hydrologischen und meteorologischen Merkmalen konkreter Sturmfluten ausgehen.

Die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) wurde als unabhängige Gutachterin mit entsprechenden Untersuchungen beauftragt. Sie hat alle maßgeblichen Daten der Bemessungssturmflut sowie der historischen Sturmfluten vom 3.1.1976 und 28.1.1994 jeweils auf den heutigen Ist-Zustand der Elbe und auf den geplanten Ausbauzustand projiziert. Diese Modellrechnungen ergaben ein Spektrum verschieden ausgeprägter Sturmflutereignisse, jeweils mit und ohne Fahrrinnenanpassung. Den „schlimmsten Fall“ bildete eine Variante der Bemessungssturmflut mit einem angenommenen extremen Wasserzufluss vom Oberlauf (Oberwasserzufluss) von 4000 m³/sam Pegel Neu Darchau (der Mittelwert liegt hier bei 600–800 m³/s, der höchste jemals gemessene war 3800 m³/s am 7.4.1895). Für alle Szenarien wurden die jeweiligen Sturmflutwasserstände an den Pegelmessorten entlang der Elbe abgebildet.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich durch die Fahrrinnenanpassung die Sturmflutwasserstände zwar an einigen Orten erhöhen, diese Erhöhung aber im Ausmaß ausgesprochen gering ausfällt. Die BAW kommt zusammenfassend zu dem Urteil, dass sich durch die geplante Fahrrinnenanpassung
  • die Sturmflutpegel weniger als  ± 2 cm verändern,
  • die Zeiträume hoher Wasserstände um weniger als ± 5 min verändern,
  • die über die Gesamtbreite des Stroms gemittelten Flut- und Ebbstromgeschwindigkeiten um weniger als ± 10 cm/s verändern.
Diese Ergebnisse führen zu der Bewertung, dass die geplante Fahrrinnenanpassung hochwasserneutral ist. Ihre möglichen sturmflutverstärkenden Effekte sind minimal und z. B. vor dem Hintergrund der viel stärkeren klimabedingten Wasserstandsveränderungen bedeutungslos. Sie werden durch die Sicherheitsmargen der bestehenden und für die Zukunft geplanten Deichsysteme um ein Vielfaches abgedeckt.



 
Quelle: BAW-Gutachten „Ausbaubedingte Änderungen der Sturmflutkenngrößen“


Einige Deichverbände führten in den letzten Jahren aufgetretene Schäden an den Deckwerken und Deichsackungen auf veränderte Wellen- und Strömungsbedingungen zurück, als deren Ursache sie insbesondere die vorherige Fahrrinnenanpassung (1999) vermuteten. Den Wirkungszusammenhang sahen sie einerseits in der Zunahme des Verkehrs von besonders großen Schiffen mit starken Vibrations-, Sog- und Schwelleffekten, andererseits in der verstärkten  Tideströmung und hierdurch verursachten Vorstranderosionen.




Schädigung bestehender Anlagen?

Das Projektbüro Fahrrinnenanpassung ist diesen Vermutungen sorgfältig und umfassend nachgegangen. Es hat wiederum die BAW beauftragt, eine in typischer Weise geschädigte Deichstrecke exemplarisch für die gesamte Unterelbe zu untersuchen und dabei insbesondere die angenommenen Wirkungen auf den Deichkörper messtechnisch zu belegen. Die Untersuchungen fanden entlang des Altenbrucher Bogens bei Otterndorf (Landkreis Cuxhaven) statt, wo große Strömungs- und Seegangsbelastungen auf das Ufer wirken und sich die Fahrrinne in nur geringer Entfernung vom Deckwerk befindet. 

Zudem traten hier in der Vergangenheit Deichsackungen und Deckwerksschäden auf.

Die Ergebnisse waren im Einzelnen:
  • Die beobachteten Deichsackungen hatten ihre Ursache in baulichen Mängeln. Schiffswellen und von Motor und Schrauben ausgehende Schwingungen haben keinerlei Einfluss auf den Deichkörper und seine Standsicherheit
  • Die beobachteten Deckwerksschäden sind überwiegend auf Windwellen zurückzuführen. Allerdings vergrößern tiefere Fahrrinnen in gewissem Umfang die Wellenhöhe. Zudem verstärken sie die Tideströmung der Elbe und ihre erosive Wirkung auf den als Wellenbrecher wirksamen Vorstrand. Im Zusammenwirken dieser beiden Effekte kann es am Deckwerk zu höheren Wellen und damit zu einer stärkeren Belastung kommen. Dies beeinflusst die Bau- und Unterhaltungskosten des Deckwerkes, hat aber keine direkten Auswirkungen auf die Deichsicherheit.



Dämpfung der Tideströmung durch strombauliche Lösungen

Der sich vergrößernde Tidehub in der Elbe und die in der Folge sich verstärkenden Tideströmungen stellen ohne Zweifel Probleme dar, die gelöst werden müssen. Zu diesen Erscheinungen haben neben natürlichen Einflüssen wie dem Meeresspiegelanstieg auch menschliche Maßnahmen beigetragen, neben dem Ausbau der Fahrrinne vor allem die Vorverlegung von Deichlinien in das Fließgewässer hinein oder die Verfüllung von Hafenbecken. Hierdurch wurde dem Tidestrom Raum genommen und Tempo aufgezwungen. Ein Verzicht auf eine weitere Vertiefung würde an dieser Situation kaum etwas ändern. Gleichwohl ist eine nachhaltige Rückführung der Pegel auf frühere Maße wünschenswert, auch im Blick auf eine problemlose Entwässerung des Binnenlandes, die Zugänglichkeit der kleineren Häfen und der Begrenzung der Kosten für Unterhaltsbaggerungen.

Die geeignete Gegenstrategie besteht in umfassenden tidedämpfenden Regulierungsmaßnahmen entlang des gesamten Flusslaufs. Die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes und die HPA haben in Zusammenarbeit mit der BAW hierzu ein integriertes Gesamtkonzept erarbeitet, das bei allen Maßnahmen in und an der Elbe – auch bei der geplanten neuen Fahrrinnenanpassung – zugrunde gelegt und in Gestalt von Teilmaßnahmen umgesetzt wird.