Das Projekt Fahrrinnenanpassung 2019

Bedarf und Planung

Der Ausbaubedarf und die technische Planung der Ausbaumaßnahmen wurden im Genehmigungsantrag in den Unterlagen Bedarfsbegründung und Vorhabensbeschreibung detailliert dargelegt  Antragsunterlagen. Ihre wesentlichen Aussagen werden hier zusammengefasst. Am Anfang steht eine Darstellung der heutigen Fahrrinnenverhältnisse. Im Anschluss werden die Containerschiffsgrößen im heutigen und künftigen Schiffsverkehr analysiert und hieraus eine bedarfsdeckende Zielgröße für die Anpassung der Fahrrinne abgeleitet.

Derzeitige Verkehrsverhältnisse

Heute können Containerschiffe tideunabhängig, d.h. zu jeder Zeit von und nach Hamburg verkehren, wenn sie einen  Salzwassertiefgang von 12,50 m nicht überschreiten. Schiffe mit größeren Tiefgängen können Hamburg bei mittleren Tideverhältnissen nur tideabhängig erreichen und verlassen. In Abhängigkeit von den Tidewasserständen steht den auslaufenden Schiffen pro Tide ein bestimmtes Startfenster um Tideniedrigwasser zur Verfügung. Tideabhängig auslaufende Schiffe können mit einem Salzwassertiefgang von maximal 13,50 m verkehren. Je nach Schiffsgröße betragen die Startfenster dann zwischen 30 und 80 Minuten. Tideabhängig einkommend sind unter Ausnutzung der einlaufenden Tide Tiefgänge bis maximal 14,80 m möglich.

Für außergewöhnlich große Schiffe mit einer Länge über 330 m oder einer Breite über 45,00 m gelten – in Abhängigkeit der jeweiligen Größe – reduzierte Höchsttiefgänge.

In dem nur 300 m breiten Fahrrinnenabschnitt zwischen der Störkurve und der Landesgrenze Hamburgs bei Tinsdal besteht ein Begegnungs- und Überholverbot für Fahrzeuge mit addierten Schiffsbreiten von 90 m und mehr, sofern beide Fahrzeuge aufgrund ihres Tiefgangs auf die tiefe Rinne angewiesen sind.

Tidewelle

Die Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenelbe ist ein Gemeinschaftsprojekt der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung und der Hamburg Port Authority  unter Beteiligung der Bundesanstalten für Wasserbau und Gewässerkunde.

Schiffsgrößenentwicklung/ Tiefgänge

Der Seetransport von Containern ist umso wirtschaftlicher, je mehr Einheiten auf demselben Schiff transportiert werden – je geringer also die Transport-Stückkosten sind. Dies führt zu einer hohen Stellplatzauslastung, die mit hohen tatsächlichen Tiefgängen verbunden ist.

Dieselbe ökonomische Gesetzmäßigkeit veranlasst den Einsatz immer größerer Schiffseinheiten. Die Anzahl großer Containerschiffe mit hohen Konstruktionstiefgängen hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen.

Im Segment der zwischen Ostasien und der europäischen  Nordrange bzw. Hamburg eingesetzten Containerschiffe hat sich die Anzahl der Schiffe mit einem Konstruktionstiefgang über 12,50 m besonders deutlich erhöht. Noch stärker stieg die Zahl der Schiffe mit Konstruktionstiefgängen über 13,50 m. Die Anzahl der Schiffsankünfte im Hamburger Hafen ist noch deutlich höher als die Anzahl der eingesetzten Schiffe, da die Containerschiffe den Hamburger Hafen in ihren Rundläufen mehrmals pro Jahr anlaufen.

So gab es bereits zu Beginn der Ausbauplanung einen gewichtigen Anteil von Schiffen, die Hamburg nur innerhalb zeitlicher Grenzen und/ oder mit Ladungsbeschränkungen anlaufen konnten. Der Bemessung der Fahrrinnenanpassung wurde demzufolge mit 14,50 m ein Maximaltiefgang zugrundegelegt, der als realer Gebrauchstiefgang von den heute und künftig verkehrenden Großcontainerschiffen genutzt wird.

Als Bemessungsschiff für den geplanten Ausbau der Fahrrinne diente daher ein Schiff mit einem Tiefgang von 14,50 m, einer Breite von 46 m und einer Länge von 350 m. Damit orientierte man sich genau an diesem besonders dynamisch wachsenden Größensegment der Weltcontainerflotte.

Angesichts der beschriebenen Entwicklung von Schiffsgrößen und Stellplatzkapazitäen stellt sich natürlich die Frage, ob das ausgewählte Bemessungsschiff eine nachhaltige Planung erlaubt bzw. ob das Schiffswachstum möglicherweise wieder über dessen Abmessungen hinausführt. Tatsächlich gibt es heute schon Containerschiffe, die größer sind.

Die Abmessungen der Containerschiffe haben sich deutlich vergrößert. Diese Schiffeinheiten unterscheiden sich vom Bemessungsschiff eher in der Länge und in der Breite, nicht aber im Tiefgang. Das Bemessungsschiff wird deshalb auf absehbare Zeit die Grundlagen für einen ökonomisch und ökologisch sinnvollen Fahrrinnenausbau bestimmen.

Die Schiffgrößenentwicklung seit 1980 belegt eindrucksvoll die Notwendigkeit der Fahrrinnenanpassung.

 

Dimensionierung der neuen Fahrrinne

Die Aufgabe der Ausbauplanung bestand darin, eine der dargestellten Schiffsgrößenentwicklung entsprechende, d.h. bedarfsdeckende Dimension der Fahrrinne zu entwerfen. Dabei war dem Hochwasserschutz absoluter Vorrang einzuräumen. Und es war generell der Grundsatz der Verhältnismäßigkeit zu beachten und der ausbaubedingten Eingriff in das Flusssystem Elbe aus hydrologischen, ökologischen und volkswirtschaftlichen Gründen so gering wie möglich zu gestalten. Eingriffsminimierungen können vor allem durch die Beschränkung der größeren Tiefgänge auf eine tideabhängige Fahrt auf der Flutwelle und die Eingrenzung des Zeitfensters für diese tideabhängige Fahrt erreicht werden.

Der geplanten Fahrrinnenanpassung wurden vor diesem Hintergrund die folgenden Ausbauziele vorgegeben:

  • Künftig sollen Containerschiffe mit max. Tiefgängen von 14,50 m den Hafen voll abgeladen bedienen können. Da aber eine 100%ige Auslastung nicht der Regelfall sein wird, ist in diesen Fällen ein tideabhängiger Verkehr zumutbar.
  • Die Länge des hierfür zur Verfügung stehenden Startfensters wurde so bemessen, dass pro Tide von den drei großen Terminalbereichen im Hamburger Hafen (Waltershof, Altenwerder und Mittlerer Freihafen) jeweils ein Containerschiff mit einem Tiefgang von 14,50 m abfahren kann. Dieses Startfenster dauert 2 Stunden.
  • Eine tideunabhängige Fahrt soll Tiefgängen bis zu 13,50 m ermöglicht werden (entspricht etwa einer 93%igen Tiefgangsauslastung des Bemessungsschiffes). Damit wird die überwiegende Mehrzahl der künftig eingesetzten Containerschiffe in der Lage sein, bei einer wirtschaftlich attraktiven Auslastung Hamburg jederzeit bedienen zu können.

Ausbautiefen

Vertieft wird abschnittweise nach Bedarf auf einer insgesamt knapp 136 km langen Fahrstrecke. Sie reicht von der Außenelbe bis zum Containerterminal Altenwerder bzw. zum Mittleren Freihafen.

Für die Ermittlung der künftig erforderlichen Fahrrinnentiefen auf dieser Strecke bilden die oben genannten Ziel-Tiefgänge die Grundlage. Da es sich bei diesen Werten um die Ruhetiefgänge im Salzwasser handelt, sind noch eine Reihe weiterer Größen zu berücksichtigen, die bei der Revierfahrt eines Schiffes eine Rolle spielen: nutzbarer Wasserstand, Dichteänderung, Squat, Krängung, Netto-Kielfreiheit, Ungenauigkeit der Wasserstandsvorhersage und der Tiefenmessung, Seegang und Peilungenauigkeit.

Anhand der vorgestellten Größen sind die notwendigen Ausbautiefen ermittelt worden. Sie liegen zwischen NN -16,70 m am  BAB-Elbtunnel und NN -19,00 m vor Cuxhaven.

Längsschnitt Fahrrinnenanpassung

Ausbaubreiten

Aufgrund der zunehmenden Schiffsdimensionen wurden in der Ausbauplanung die Fahrrinnenbreiten bereichsweise angepasst.

Von der Außenelbe stromaufwärts bis zur Kurve vor der Störmündung bleibt die heute vorhandene  Regelbreite von 400 m unverändert. Von der Störkurve bis zur Lühekurve wird die Regelbreite von 300 auf 320 m vergrößert. Durch diese Verbreiterung um 20 m werden Begegnungen der Bemessungsschiffe untereinander möglich (addierte Schiffsbreite: 92 m).

Im Hamburger Streckenbereich wird die Regelbreite der Fahrrinne ebenfalls vergrößert. Unverändert bleiben die Fahrrinnenbreiten im Bereich des BAB-Elbtunnels und stromauf davon in der Norderelbe und im Köhlbrand.

Durch die beschriebene Anpassung der Fahrrinnenbreiten ist zunächst gewährleistet, dass es künftig Begegnungen zwischen Großcontainerschiffen in der Dimension des Bemessungsschiffes geben kann. Zu berücksichtigen sind allerdings auch die mit großen Tiefgängen tideabhängig einlaufenden Massengutschiffe. Die Schiffsbreiten liegen hier in der Regel deutlich über der Breite des Bemessungsschiffes. Deshalb ist vorgesehen, für die Begegnung tideabhängig einlaufender Massengutschiffe mit tideabhängig auslaufenden Containerschiffen sowie für die Begegnung von tideabhängig verkehrenden Containerschiffen zwischen dem Ausgang der Lühekurve und Blankenese eine Begegnungsstrecke einzurichten. Für diese Begegnungsstrecke ist die Fahrrinnenbreite im Mittel mit 385 m ausgelegt. Die Begegnungsstrecke liegt innerhalb des Abschnitts, in dem sich tideabhängig verkehrende Massengut- und Containerschiffe mit Maximaltiefgang zwangsläufig begegnen müssen, und sie erfüllt gleichzeitig die nautische Forderung nach einer möglichst langen, geraden Strecke.

Faktoren der Solltiefenberechnung

Nutzbarer Wasserstand: Tideunabhängig fahrende Schiffe passieren in der Regel einmal ein „Niedrigwassertal“. Dies kann dann höher als die Mittlere Tide liegen, aber auch niedriger (Mindertide). Für die Solltiefenberechnung wurde ein Niedrigwasserstand angesetzt, der bei 80% aller Tiden gewährleistet ist.

Dichteänderung: Schiffe tauchen im Frischwasser tiefer ein als im Salzwasser. In der tidebeeinflussten Elbe ändern sich die Mischungsverhältnisse von Frisch- und Salzwasser je nach Standort.

Squat: Dieser Wert gibt an, in welchem Umfang das Bemessungsschiff während der Fahrt infolge der von ihm verursachten Verdrängungsströmung zusätzlich in das Wasser eintaucht.

Krängung: Dies ist das Maß des bei einer Seitenneigung infolge Windes oder Kurvenfahrt vergrößerten Tiefgangs.

Netto-Kielfreiheit: Hiermit ist die sprichwörtliche „Handbreit Wasser unterm Kiel“ gemeint.

Ungenauigkeiten der Wasserstandsvorhersage: Differenz zwischen vorhergesagtem und tatsächlichem Wasserstand.

Ungenauigkeiten der Tiefgangsmessung: Differenz zwischen dem angegebenen und dem tatsächlichen Tiefgang des Schiffes.

Seegang: Tiefertauchen des Schiffes infolge Wellendynamik.

Peilungenauigkeit: Differenz zwischen der gepeilten und der tatsächlichen Tiefe der Fahrrinne.