II.4.3.2 Strömungsmessungen

Gemäß Planfeststellungsbeschluss sind auf der Hamburger Delegationsstrecke drei Dauerströmungsmessanlagen vorgesehen, und zwar in Bunthaus (Norderelbe und Süderelbe) und bei Teufelsbrück/Nienstedten (Unterelbe).

Bis Ende 1998 liegen keine Messdaten vor. Von den beiden Messanlagen Bunthaus Nord und Bunthaus Süd liegen Rohdaten ab September 1999 vor. Die Messanlage Teufelsbrück wurde im Oktober 2000 in Betrieb genommen. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt durch ein physikalisches Messverfahren auf akustischer Basis (sog. Doppler-Effekt) und liefert die mittlere Geschwindigkeit über die Gewässerbreite. Mit dieser Größe und dem wasserstandsabhängigen Profilquerschnitt wird der Durchfluss bestimmt.

Tab. II.4.3.2-1: Strömungsmessungen im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke

Messortbezeichnung	Ort (Elbe-km)	Betriebszeiten	Art der Messung	Auswertungen
Bunthaus / Norderelbe	609,2	(Rohdaten ab September 1999)
Bunthaus / Süderelbe	609,2	(Rohdaten ab September 1999)
Teufelsbrück / Unterelbe	630,7	(Rohdaten ab Oktober 2000)

Die Lage der Messorte der Strömungsmessungen zeigt Abbildung II.4.3.2-1:

Abb. II.4.3.2-1: Messpositionen der Strömungsmessungen im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke

Hinsichtlich der Darstellung der Strömungsverhältnisse im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke kann auf den bei der Bundesanstalt für Wasserbau, Dienststelle Hamburg, entwickelten digitalen Strömungsatlas für das Hamburger Stromspaltungsgebiet (Bundesanstalt für Wasserbau 2000) zurückgegriffen werden. Der Atlas zeigt in einem dichten 25 m - Raster tiefengemittelte Strömungsgeschwindigkeiten und -richtungen für eine gesamte Tide in 15-minütigen Schritten sowie die Mittel- und Maximalwerte abgeleiteter Strömungskenngrößen, und dies jeweils für 9 verschiedene Szenarien des Oberwasserzuflusses und des Wasserstandes. Darüber hinaus ist auch die Ausgabe beliebiger Strömungsquerprofile möglich. Abb. II.4.3.2-2 zeigt ein Beispiel.

In den Abbildungen II.4.3.2-3 und II.4.3.2-4 werden am Beispiel der Messstellen Bunthaus-Norderelbe und -Süderelbe für zwei Zeiträume die gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten den Daten aus dem digitalen Strömungsatlas gegenüber gestellt. Sowohl für die Messposition Norderelbe (Zeitraum: 3./4.5.2000; Q_o etwa 700 m³/s) als auch für die Position Süderelbe (Zeitraum: 1./2.7.2000; Q_o etwa 200 m³/s) zeigt der Vergleich zwischen den in der Natur gemessenen (über den Gewässerquerschnitt gemittelten) und vom Strömungsatlas errechneten Strömungsdaten (drei bzw. vier Positionen im Querschnitt) eine gute Übereinstimmung. Der digitale Atlas bildet somit eine geeignete Grundlage für das Monitoring der Strömungsverhältnisse auf der Hamburger Delegationsstrecke.

Abb. II.4.3.2-2: Strömungsverhältnisse bei Ebbe im Bereich Bunthäuser Spitze. Randbedingungen: Q_o = 700 m³/s, mittlerer Tidehub 
(Quelle: Strömungsatlas Delegationsstrecke)

Abb. II.4.3.2-3: Vergleich von gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten mit Daten aus dem digitalen Strömungsatlas für die Messposition Bunthaus / Norderelbe. Zeitraum: 03./04. Mai 2000; Q_o = etwa 700 m³/s

Abb. II.4.3.2-4: Vergleich von gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten mit Daten aus dem digitalen Strömungsatlas für die Messposition Bunthaus / Süderelbe. Zeitraum: 01./02. Juli 2000; Q_o = etwa 200 m³/s

In den Abbildungen II.4.3.2-5 bis II.4.3.2-8 werden exemplarisch die gemessenen Wasserstands- und Strömungsverhältnisse an der Station Bunthaus-Norderelbe für das gesamte Kalenderjahr 2000 gezeigt. Die deutliche Zunahme der (mit negativem Vorzeichen versehenen) Ebbstromgeschwindigkeiten im März und April spiegelt die hohen Oberwasserabflüsse beim Frühjahrshochwasser wider. Unabhängig davon lassen sich aus dem dargestellten Jahresgang keine signifikanten Trends erkennen, die auf eine (vertiefungsbedingte) Veränderung der Strömungsverhältnisse in diesem Elbanschnitt hindeuten.

Allerdings stellt sich die Ermittlung möglicher (ausbaubedingter) Veränderungen von Strömungen aufgrund der anspruchsvollen Erfassung zuverlässiger und vergleichbarer Strömungsdaten sowie der Vielzahl der Einflussgrößen und der daraus bedingten hohen Varianz der Messungen generell als recht schwierig dar. Auch vor diesem Hintergrund wurde die Strömungen im Beweissicherungsprogramm lediglich als "Sekundärparameter" eingestuft.

In Abbildung II.4.3.2-9 wird der Versuch unternommen, die zeitliche Entwicklung der Strömungsverhältnisse im Hinblick auf mögliche (ausbaubedingte) Veränderungen darzustellen. Für die Jahre 1999 und 2000 wurden für die Messposition Bunthaus-Norderelbe zwei Zeiträume mit nahezu identischen Wasserstandsverläufen und Oberwasserverhältnissen ausgewählt (Zeitraum 1999: 16.08. - 18.08., Zeitraum 2000: 17.08. - 19.08.; Oberwasserzufluss jeweils 300 m³/s). Ein Vergleich der Strömungsverhältnisse für diese Zeiträume ergibt keine Hinweise auf signifikante Veränderungen.

Abb. II.4.3.2-5: Wasserstands- und Strömungsverhältnisse an der Station Bunthaus / Norderelbe im ersten Quartal 2000

Abb. II.4.3.2-6: Wasserstands- und Strömungsverhältnisse an der Station Bunthaus / Norderelbe im zweiten Quartal 2000

Abb. II.4.3.2-7: Wasserstands- und Strömungsverhältnisse an der Station Bunthaus / Norderelbe im dritten Quartal 2000

Abb. II.4.3.2-8: Wasserstands- und Strömungsverhältnisse an der Station Bunthaus / Norderelbe im vierten Quartal 2000

Abb. II.4.3.2-9: Vergleich der Strömungsverhältnisse 1999 und 2000, Messstation Bunthaus/ Norderelbe: Zeitraum 1999: 16.08.99, 15:30 h - 18.08.99 04:50 h (Q_o = 300 m³/s), Zeitraum 2000: 17.08.00 13:40 h - 19.08.00 03:00 h (Q_o = 300 m³/s)

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