Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt

Gewässerkunde und Ökologie

Gewässerkundliche Messungen dienen der Unterhaltung, dem Betrieb und dem Ausbau bzw. Neubau von Bundeswasserstraßen im Zusammenhang mit der Wasserstraße als Verkehrsweg. Allerdings sind Wasserstraßen mehr als nur Verkehrswege. Sie sind integraler Bestandteil der Natur und auf vielfältige Weise genutzte Lebensadern. Wir nutzen als wissenschaftliches Institut die Bundesanstalt für Gewässerkunde bei der kontinuierlichen Dokumentation des Zustandes der Wasserstraßen. Wir geben kompetente Antworten auf Machbarkeitsfragen und vermitteln zwischen unterschiedlichen Sichtweisen und Interessen. Deshalb gehen Bauwerke an Wasserstraßen, die in die Natur eingreifen, mit umfangreichen Ausgleichsmaßnahmen einher.

Gewässerkunde

Im und am Gewässer werden hydrologische, wasserwirtschaftliche, hydraulische und morphologische Wechselbeziehungen kurz- bzw. langfristig ermittelt. Die Erfassung hydrographischer und ozeanologischer Wirkzusammenhänge spielt dabei speziell an der Nord- und Ostsee, den Küstengewässer und der hohen See eine wesentliche Rolle, da neben Wind und Niederschlägen auch die Gezeiten die Wasserstände und Strömungen beeinflussen. Einbezogen werden neben den eigenen Daten auch von anderen Behörden (Deutscher Wetterdienst) erhobene meteorologische Daten (Niederschläge, Verdunstung, Temperatur, und Wetter), die Angaben des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (Mond- und Sonnenphase /-dauer, Tideeberechnungen) und ökologische Daten von Landes- und Bundesbehörden.

Durch gewässerkundlich geschultes Personal werden vorwiegend folgende Messungen, Auswertungen und Bewertungen durchgeführt und teilweise auf pegel-online der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt:

  • Wasserstände (analog und online-digitale Pegel)
  • Wasserspiegellage längs und quer
  • Abfluss, Durchfluss, Strömungs- und Durchflussgeschwindigkeit
  • Uferlinie bei mittlerem Tidehochwasser/Tideniedrigwasser (HHTHW)/MTNW)
  • Uferlinie bei normalem und extremem Abfluss an Flüssen
  • Uferlinie bei höchsten Sturmfluten im Tidebereich (HHTHW)
  • Querstromgeschwindigkeiten an Kraftwerksein- und -ausläufen
  • Dauerstrommessungen
  • Wellen
  • Wind an eigenen Stationen
  • Schwebstoffe & Trübung
  • Wassertemperatur
  • Salzgehalt im Tidebereich
  • Chemisch und biologische Parameter im Zusammenhang mit Baggergut
  • Vereisung und Wasserstau

Die ständige Verfügbarkeit von genauen Wasserstandsdaten ist wichtig für die Schifffahrt, die unter anderem mit tiefgehenden Containerschiffen und Massengutfrachtern die Elbe befährt. Auch die Vermessung, das Peilwesen, die Baggerei, der Strombau, die Fahrrinnenanpassung einschließlich Beweissicherung und die Verkehrszentralen benötigen Pegeldaten. Kenntnisse über Strömungsverhältnisse, Sedimente und Feststoffhaushalt sind in frei fließenden Gewässern und im Küstenbereich eine notwendige Grundlage für eine Bilanzierung des Materialtransportes und die Ermittlung von Ursachen und Umfang von Erosion und Sedimentation (Morphodynamik). Das Wissen um morphodynamische Prozesse ist wiederrum wesentlich für die wirtschaftliche Unterhaltung der Fahrrinne und die Planung von Strombaumaßnahmen. Zur Bearbeitung dieser Aufgabenstellung kommen elektronische Messgeräte (Spezialecholote, Trübungsmesser, Analysegeräte, Positionierungsgeräte) und Entnahmegeräte für Wasser- und Bodenproben zum Einsatz.

Pegelstationen

Pegellatte Eine in die Ufermauer eingelassen Pegellatte Quelle: WSA Elbe-Nordsee

An mehreren Pegelstationen wird die Wasserstandsentwicklung sowohl an der Elbe, der Eider und deren Nebenflüssen als auch im Elb-Ästuar registriert. Die moderen pegelstationen ermitteln den Wasserstand über Drucksensoren oder Radar. Die Minutenwerte dieser Wasserstandsmessstellen werden in die Amtsgebäude übertragen und dort ausgewertet. In der Wasserstandsdatenauswertung werden die Eingangsdaten plausibilisiert und ggf. korrigiert. Aus den plausibilisierten Daten werden die Hoch- und Niedrigwasserscheitelwerte und ggf. weitere Tidekennwerte rechnerisch ermittelt. Darüber hinaus werden langjährige Kennwerte, sowie mittlere Tidekurven berechnet.

Sturmflutbeobachtung

Die Elbepegel dienen auch der Sturmflutbeobachtung im Rahmen des Sturmflutmeldedienstes. An den Sturmflutsperrwerken (im Zuständigkeitsbereich des Landes Schleswig-Holstein) der Pinnau, Krückau und Stör sind jeweils außen und innen Pegel angebracht, die die genaue Beobachtung der Wasserstandsentwicklung bei Sturmfluten ermöglichen.

Strömungs-, Salzghalt-, Trübungs- & Wasserdruckmessungen

Das WSA Elbe-Nordsee misst diese Strömungen mit modernen Strömungsmessern an fest installierten Langzeitmessstationen und einer wechselnden Zahl von mobilen Stationen. Weiterhin werden die Strömungsverhältnisse im Querschnitt der Elbe vom fahrenden Schiff bestimmt. Zur Beurteilung morphologischer und hydrologischer Entwicklungen in der Elbe und dazugehörigen Nebenflüssen werden Strömungsmessungen über mindestens eine Tide durchgeführt. Unter dem Begriff "Strömungsmessung" ist die Messung der Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsrichtung zu verstehen. Darüber hinaus werden routinemäßig die Wassertemperatur und Leitfähigkeit des Wassers, sowie ggf. die Trübung und der Wasserdruck (/ -tiefe) gemessen. Nach der Messung werden die Daten ausgewertet und in der Datenbank gespeichert. Ein Überblick über die erhobe Daten ist im Küstenportal zu finden.

Das Bild zeigt eine Bojenstatiom zur Messung der Strömung Bojenstation D1 zur dauerhaften Messung von Strömungsparametern Quelle: WSA Elbe-Nordsee

Durchflussberechnung

Aus Strömungsmessungen in fünf Querprofilen der Elbe, den Daten der Gewässervermessung und der Wasserstandsmessungen wird deren Durchfluss berechnet. Der Durchfluss beschreitb das durch die Querschnitte strömende Wasservolumen pro Sekunde. Durch wiederholte Messungen in immer gleichen Querprofilen ermöglicht die Durchflussberechnung eine Beurteilung der morphologischen und hydrologischen Entwicklungen in der Elbe.

Sedimentuntersuchungen

Für die Zwecke wasserbaulicher Anlagen sowie für Ausbau- und Unterhaltungsmaßnahmen sind Untersuchungen des Gewässerbodens (Sediment) erforderlich. Dazu werden je nach Erfordernis Kernsondierungen, Schürf- oder Schöpfproben für weitere Untersuchungen an der Gewässersohle entnommen. Nach der Bodenansprache (grobe Bestimmung der Bodenart und Kornverteilung) an Bord des Messschiffes werden in externen Labors ggf. weitere Analysen wie Sieb- und Schlämmanalyse durchgeführt. Erforderlichenfalls werden die Proben auch auf Schadstoffe und z.B. Sauerstoffzehrung untersucht. In der Tideelbe werden regelmäßig Proben entnommen, deren Auswertung auf dem Küstenportal einsehbar ist.

Das Bild zeigt die Untersuchung einer Bodenprobe nach Entnahme Bodenansprache Quelle: WSA Elbe-Nordsee

Eisbeobachtung

Um Sicherheit und Leichtigkeit der Schifffahrt zu gewährleisten und Schaden von den Anlagen an der Wasserstraße abzuwenden, wird die Eisentwicklung und der Eisgang beobachtet.

Eisgang auf der Elbe Eisgang auf der Elbe Eisgang auf der Elbe Quelle: WSA Elbe-Nordsee

Ökologie

Als Eigentümerin der Bundeswasserstraßen ist die WSV nicht nur für die verkehrliche, sondern auch für die wasserwirtschaftliche und ökologische Unterhaltung der Wasserstraßen zuständig. Bei der Durchführung von Unterhaltungsmaßnahmen sind neben den Anforderungen der EG-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) auch naturschutzfachliche Ziele wie bspw. Natura 2000 (Flora-Fauna-Habitat- und Vogelschutz-Richtlinie) zu beachten. Dazu müssen ökologische und verkehrliche Ziele so weit wie möglich in Einklang gebracht werden. Beispiele einer naturnahen Unterhaltung sowie der Umsetzung der Natura 2000 der Elbe sind im Portal Tideelbe zu finden.

Laubenheim Laubenheim Bundesprogramm Blaues Band Quelle: BMVI

Ökologische Durchgängigkeit

Im Jahr 2000 wurden mit dem Inkrafttreten der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) umfangreiche Neuregelungen für den Gewässerschutz und die Wasserwirtschaft in Europa geschaffen. Ziel der WRRL ist es, dass möglichst viele Fließgewässer, Seen und das Grundwasser innerhalb eines Vierteljahrhunderts einen guten Zustand erreichen.

Zu den erforderlichen Maßnahmen, um das Ziel zu erreichen gehört die Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit in den Flüssen. Fischen und wirbellosen Kleinlebewesen soll die ungehinderte Wanderung stromauf und stromab zwischen ihren typischen Nahrungs-, Laich- und Rückzugslebensräumen ermöglicht werden. Sofern der Rückbau von Querbauwerken nicht möglich ist, werden an den Staustufen Fischaufstiegsanlagen, sogenannte Fischtreppen, errichtet oder kleine Umgehungsgerinne angelegt.

Aus­gleichs- und Er­satz­maß­nah­men

Das Bild zeigt eine  Kompensationsmaßnahme auf der Insel Schwarztonnensand: Tide-Weiden-Auwald Kompensationsmaßnahme der Fahrrinnenanpassung auf der Insel Schwarztonnensand: Tide-Weiden-Auwald Quelle: WSV

Die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung und damit auch das WSA Elbe-Nordsee ist dem Naturschutz verpflichtet. Bei der Planung und Umsetzung von Verkehrsvorhaben wird daher sorgfältig darauf geachtet, so wenig wie möglich in den Naturhaushalt einzugreifen. So kommen die Schonung einzelner Uferabschnitte oder Baumaßnahmen nur auf eine Uferseite in Betracht. Nicht immer kann aber auf einen Eingriff verzichtet werden. Unvermeidbare Eingriffe in Natur und Landschaft werden entsprechend den Naturschutzgesetzen ausgeglichen.

So wurden mit der Fahrinnenanpassung der Elbe umfangreiche Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen beschlossen, die eine gleichartige und räumlich nahe Wiederherstellung der beeinträchtigten Funktionen zum Ziel haben. Ausführliche Informationen finden Sie dazu auf der Website der Fahrrinnenanpassung.

Blaues Band Deutschland

Das ist das Ziel des Bundesprogramms Blaues Band Deutschland, einer gemeinsamen Initiative von Bundesverkehrsministerium und Bundesumweltministerium. Die Renaturierung von Flüssen und Auen schafft Lebensräume für die Tier- und Pflanzenwelt unserer Gewässerlandschaften und setzt neue Akzente für Freizeit und Erholung.