A.1.12.2 Wellenmessung an der Unterelbe
In letzter Zeit wurde vermehrt ein erhöhter Wellenauflauf durch den Schiffsverkehr auf der Elbe und eine Zunahme der Belastung an Bau- und Deckwerken festgestellt.
Um die Ursachen bzw. Verursacher genauer benennen zu können, wurden Schiffswellenmessungen an der Unterelbe durchgeführt.
Das Ziel des WSA Hamburg ist es , mit dem Messprogramm weitere Erfahrungen und Daten zu gewinnen, um die Reedereien und die Lotsen für den Problembereich zu sensibilisieren, sowie Aufschlüsse darüber zu erhalten, welche Wellensysteme (Primär- und/oder Sekundärwellen) bzw. Schiffspassagen für die Probleme bei Häfen und Deckwerken ursächlich sind.
Der Abschlussbericht des Ingenieurbüros gibt folgende zusammenfassende Ergebnisse wieder.
Die Wellenmessungen wurden an vier Positionen an der Unterelbe durchgeführt: Wedel, Hetlingen, Stadersand und im Ruthenstrom; die Netto-Messdauer betrug an jeder Position vier Wochen. Für die Messungen wurden zwei Wellenmessgeräte eingesetzt, die nach dem Schwimmerprinzip funktionieren.
Die Messdaten wurden mit einer Taktung von 10 Hz erfasst und kontinuierlich gespeichert. Die Identifizierung von Schiffswellen erfolgte durch entsprechende Filterung der Messzeitreihe. Die Auswertung hatte zum Ziel, für die Größen Absunk, Primärwellenhöhe und Sekundärwellenhöhe jeweils die täglichen Maxima und die wöchentlich 10 höchsten Werte zu ermitteln. Weiterhin sollten diesen Ereignissen die Schiffe (einzeln oder gegebenenfalls auch Schiffsgruppen) zugeordnet werden, die diese Wellen verursacht haben.
Für die Bestimmung der zugehörigen Schiffe wurde auf Daten der Verkehrszentrale zurückgegriffen, so dass neben dem Schiffsnamen auch die Hauptabmessungen (Länge, Breite, aktueller Tiefgang) bekannt waren. Aus den vorliegenden Daten wurde außerdem die Geschwindigkeit des Schiffes zum Zeitpunkt der Passage ermittelt. Da die Wellenerzeugung eines fahrenden Schiffs von der durchs Wasser gefahrenen Geschwindigkeit abhängt, wurde die ermittelte Geschwindigkeit über Grund um die Tideströmung korrigiert. Mangels zeitgleicher Messungen erfolgte diese Korrektur auf der Basis eines BAW-Gutachtens zum Tidegeschehen in der Unterelbe (BAW, 1997) mit einer mittleren, tidephasenabhängigen Strömungsverteilung.
Grundsätzlich muss festgehalten werden, dass es für die Beurteilung von Belastungen, die von schiffserzeugten Wellen ausgehen, sehr auf den Einzelfall ankommt. Die Art und Größe der Schiffswellen hängt neben Schiffsform und -größe stark von der Fahrtgeschwindigkeit im Wasser ab. Die Ausbreitung der langen Schiffswellen hängt im Wesentlichen von der Wassertiefe und bei Seitenarmen auch von deren Querschnitt ab (Beispiel Ruthenstrom); insbesondere bei Häfen können Beckenresonanzen ein Problem darstellen.
Die Beurteilung der vorstehenden, beispielhaft aufgeführten Problemstellungen ist nicht Gegenstand dieser Untersuchung, sie dienen lediglich der Illustration, dass nicht notwendigerweise die höchste Welle auch die größte Belastung im Einzelfall ergibt, sondern dass auch die vorliegenden Messergebnisse einer Interpretation für die Anwendung auf bestimmte Einzelmaßnahmen bedürfen.
Die Messungen zeigen jedoch, dass die Belastung aus Absunk und Primärwellenhöhe vor allem von Schiffen der Panmax-Klasse oder größeren verursacht wird. Insbesondere in Abschnitten, in denen das Fahrwasser in geringer Entfernung zum Ufer verläuft, können aber auch kleinere Schiffe erheblich zur Wellenunruhe beitragen, da sie auf Grund des geringeren Tiefgangs weit am Fahrwasserrand fahren können und dies in Folge ihrer teilweise starken Motorisierung durchaus auch mit hohen Geschwindigkeiten geschieht.
Gerade letzteres ist zusammen mit der Tatsache, dass die kleineren Schiffe näher an ihrer kritischen Rumpfgeschwindigkeit fahren außerdem dafür verantwortlich, dass die Belastung durch Sekundärwellen überwiegend von den kleineren Schiffen verursacht wird.
Im Bereich vor Wedel fahren die Schnellfähren bereits mit ihrer Reisegeschwindigkeit von etwa 30 kn und fallen daher durch ihren großen Anteil an der kurzperiodischen Wellenbelastung im Bereich der Hafeneinfahrt auf. Da alle anderen Schiffe weiter stromab vor Hetlingen schneller fahren und erheblich höhere Wellen verursachen, nimmt dort der Anteil der Wellenbelastung durch die Schnellfähren signifikant ab.
Den vollständigen Abschlussbericht des Ingenieurbüros finden Sie auf der CD 2 (Materialien) im Verzeichnis "Wellenmessung" vor.