Wassertiefe für die Schiffe im Hamburger Hafen

Damit die Schiffe in den Hamburger Hafen kommen können, brauchen sie genug Wasser unter dem Kiel. Um die Tiefe zu halten, müssen immer wieder frische Ablagerungen (Sedimente) vom Boden der Hafenbecken und Fahrrinnen entfernt werden. Das ist in vielen Häfen der Welt üblich. Die Sedimente werden sowohl vom Fluss aus dem Oberlauf der Elbe als auch bei jeder Flut aus Richtung Nordsee nach Hamburg gespült und setzen sich hier ab.

Mehrere Millionen Tonnen Elbsediment

Um ihrem Auftrag der Wassertiefeninstandhaltung nachzukommen, baggert die HPA jedes Jahr mehrere Millionen Kubikmeter Elbsediment. Der größte Teil des Baggerguts, eine Mischung aus Sand und feinkörnigem Schlick aus der Elbe, kann an andere Stellen im Gewässer umgelagert werden. Ein Teil des feinkörnigen Schlicks enthält allerdings Schwermetalle und organische Schadstoffe, die Hamburg überwiegend aus dem Oberlauf der Elbe erreichen. Sind diese Sedimente zu stark belastet, werden sie von der HPA an Land behandelt und verwertet oder deponiert.

Wie Sedimentation entsteht, wie das Sedimentmanagement der HPA funktioniert und was Hamburg für die Sauberkeit der Elbe leistet, erklären unsere Experten auf den folgenden Seiten.

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System Tideelbe

Die Tide und der Elbestrom pumpen Sedimente nach Hamburg

Die Gezeiten sind in der Tideelbe – dem tideabhängigen Flussabschnitt zwischen dem Wehr in Geesthacht und der Mündung in die Nordsee – deutlich sichtbar. Auch der Hamburger Hafen unterliegt zweimal am Tag dem Wechsel von Ebbe und Flut.

Dabei findet auch unter der Wasseroberfläche eine faszinierende Bewegung statt: In der Tideelbe wirken die Kräfte von Ebbe und Flut wie eine Pumpe. Mit dem kräftigeren Flutstrom wird nicht nur Wasser von der Nordsee in die Elbe gedrückt, sondern auch feines, sandhaltiges Material stromaufwärts transportiert. Der schwächere Ebbstrom bringt nur einen Teil davon wieder hinaus. Dieses Phänomen nennt man „Tidal Pumping”.

Zusätzlich werden feinkörnige Sedimente aus dem Oberlauf der Elbe flussabwärts befördert. Wo die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, lagern sich die Sedimente ab. Das ist besonders in den Hafenbecken und in den strömungsärmeren Bereichen des Flusses der Fall, was zu Beeinträchtigungen des Schiffsverkehrs führen kann.

Wenn die Elbe viel Wasser führt, kann die Kraft des Flusses einen größeren Teil der Sedimente mobilisieren und in die Nordsee spülen. Der sogenannte Oberwasserabfluss ist allerdings starken Schwankungen unterworfen.

Das Phä­no­men „Ti­d­al Pum­ping”

HPA System Elbe

Die Elbe mündet als Ästuar

Das Mündungsgebiet der Tideelbe ist ein Ästuar. Solche durch Ebbe und Flut trichterförmig aufgeweiteten Flussmündungen bilden sich nur an Küsten mit kräftigem Tidegeschehen und verändern sich ständig. Das Ästuar der Tideelbe ist eine hochdynamische Übergangszone zwischen Fluss und Meer – hier sind ständig 200.000 Tonnen Sediment in Bewegung. Weite Teile des Ästuars sind als Lebensraum besonders geschützt. Flussaufwärts entsteht häufig ein Binnendelta wie das stark verzweigte Stromspaltungsgebiet zwischen Mühlenberger Loch und Geesthacht, in dem der Hamburger Hafen entstanden ist.

Wassertiefen & Sedimente

Was bedeutet Sedimentmanagement?

Wie in den meisten Häfen der Welt, müssen auch in Hamburg die Hafenbecken und Fahrrinnen regelmäßig von Sedimenten befreit werden. Sie werden kontinuierlich ausgebaggert, andernfalls könnten die Schiffe bald nicht mehr in den Hafen gelangen.

Sedimentation bedeutet, dass sich Schwebstoffe am Gewässergrund in strömungsberuhigten Zonen absetzen. Die Sedimente im Hamburger Hafen bestehen aus feinkörnigem Schlick und grobkörnigerem Sand.

Die Aufgabe der HPA besteht darin, durch ein ausgeklügeltes Sedimentmanagement die notwendigen Tiefen für die Schifffahrt zu gewährleisten und dabei für eine sichere und umweltgerechte Behandlung des Baggerguts zu sorgen.

Der Großteil des Materials ist unbedenklich und kann an geeigneter Stelle wieder ins Gewässer gegeben werden. Ein kleiner Teil der Sedimente aus dem Oberlauf hat auf seinem Weg nach Hamburg zu viele Schadstoffe gebunden und muss an Land behandelt und sicher entsorgt werden.

Ziel all dieser Maßnahmen ist es, im seit Jahrhunderten bewirtschafteten Kulturraum Elbe einen ausgeglichenen Sedimenthaushalt herzustellen. Dafür müssen die vielfältige Nutzung des Flusses und Anforderungen des Gewässer- und Naturschutzes in Einklang gebracht werden. Langfristig soll die Sedimentmenge auch durch strombauliche Maßnahmen verringert werden. Dazu forscht und arbeitet die HPA intensiv mit ihren Partnern.

HPA Wassertiefe und Sedimente

Ein neues Konzept für das Sedimentmanagement

Innerhalb der Hamburger Landesgrenzen ist die HPA für das Sedimentmanagement zuständig, ab Wedel die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV), eine Behörde des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur. Gemeinsam haben die beiden Partner einen Dialogprozess mit den Nachbarländern, Kreisen und Kommunen entlang der Unterelbe sowie mit Umwelt- und Wirtschaftsverbänden und Elbnutzern für ein neues Sedimentmanagement angestoßen: Das Dialogforum Strombau- und Sedimentmanagement Tideelbe.

Forum Strombau- und Sedimentmanagement Tideelbe

Die gemeinsam erarbeiteten Ergebnisse (PDF) bilden die Grundlage für einen nachhaltigeren Umgang mit Sedimenten. Ziel ist es, dafür zu sorgen, dass weniger Sediment anfällt und sich dessen Belastung noch weiter verringert. Die Einigung über die Verbringung von Sedimenten aus Hamburg in die Nordsee zwischen den Ländern Schleswig-Holstein und Hamburg im Frühjahr 2016 ist ein erster Schritt. Mit Nachdruck wird die HPA mit der Region an weiteren Maßnahmen arbeiten, die zu einer nachhaltigen Reduzierung der Baggermengen führen können. Diese werden in gemeinsamer Planung unter dem Namen „Ästuarpartnerschaft” vorangetrieben.
Hamburg wird auch sein Engagement zur Schadstoffsanierung der Elbe vorantreiben – mit der Behandlung und Deponierung von belasteten Sedimenten an Land und dem Projekt ELSA, das bis hinauf nach Tschechien aktiv ist, um sich für die quellnahe Sanierung von verbleibenden Schadstoffdepots einzusetzen.

Übersichtskarte "Sedimentmanagement Tideelbe"

HPA System Tide
Ausbau Tide HPA

Sedimentmengen dauerhaft reduzieren

Um die Menge der stromaufwärts transportierten Sedimente langfristig zu reduzieren, entwickelt die HPA Maßnahmen, die dafür sorgen, dass der Flutstrom an Energie verliert. Experten sprechen dabei von einer Dämpfung der Tideenergie. Damit werden auch weniger Schwebstoffe Richtung Hamburg gespült.

Solche Maßnahmen können strombauliche Anpassungen im Mündungsbereich der Elbe oder die Schaffung bzw. Wiederanbindung von Flachwasserbereichen sein, die früher bereits unter dem Einfluss der Gezeiten standen. Dort hat das Wasser wieder Raum, sich auszubreiten, sodass der Druck des Flutstroms sinkt. Maßnahmen, die auch großen Nutzen für den Naturschutz, den Hochwasserschutz oder die Freizeitnutzung haben können. Als erstes Pilotprojekt für neuen Flutraum baut die HPA im Osten Wilhelmsburgs zurzeit das neue rund 40 Hektar große Tidegebiet Kreetsand.

Auch strömungstechnisch optimierte Hafenbeckeneinfahrten können einen Beitrag zur Sedimentreduzierung leisten, indem sie verhindern, dass sich Schwebstoffe in strömungsberuhigten oder nautisch besonders kritischen Bereichen übermäßig stark ablagern.

Baggern und Umlagern

Lebenswichtig für den Hafen: Sedimente baggern und umlagern

Die für den Tiefgang der Schiffe notwendigen Wassertiefen in den Hamburger Hafenbecken und Fahrrinnen müssen laufend instand gehalten werden, für die sprichwörtliche Handbreit Wasser unter dem Kiel. Die Experten der HPA nutzen dabei den natürlichen Transport der Strömung: Die Sedimente werden dort, wo sie den Schiffsverkehr behindern, vom Flussboden aufgenommen und andernorts wieder in den Fluss gegeben, wo sie als natürlicher Bestandteil des Systems mit dem Fluss- und Ebbstrom möglichst in Richtung Nordsee treiben können. Das wichtigste Instrument dazu ist die Baggerung der Sedimente auf Basis aktueller Peildaten.

Stellen die HPA-Peilschiffe fest, dass sich an bestimmten Stellen im Hafen zu viel Sediment abgelagert hat und dadurch die Schifffahrt behindert werden kann, entfernen große Spezialschiffe überschüssigen Sand und Schlick vom Grund der Elbe. Diese sogenannte „Unterhaltungsbaggerei” kann man gut vom Elbufer aus beobachten, die besonderen Schiffe, Hopperbagger genannt, sind leicht zu erkennen.

Der Großteil der Sedimente ist sauber genug, dass er sicher an anderer Stelle wieder zurück in den natürlichen Strömungsprozess der Tideelbe gegeben werden kann. Das zeigen umfangreiche Analysen, die vor der Baggerung durchgeführt werden (diese finden Sie in unserem Download-Center). Die sogenannte Umlagerung hat im Sedimentmanagement Priorität, Sedimente sollen möglichst im Gewässer belassen werden. Zum einen aus ökologischen Gründen, da die Sedimente ein natürlicher Bestandteil der Elbe sind, zum anderen ist es auch wirtschaftlicher, als sie an Land zu bringen. Der kleinste Teil des Sediments, der stärker mit Schadstoffen belastet ist, wird schließlich an Land gebracht, aufbereitet und sicher deponiert oder verwertet.

HPA Baggern und Umlagern
ASW

Baggertechnik: So hält die HPA Fahrrinnen und Liegeplätze befahrbar

Der Hopperbagger, auch Laderaumsaugbagger genannt, hat an den Seiten absenkbare Rohre, die bis auf den Gewässergrund reichen. Damit saugt eine Kreiselpumpe ein Gemisch aus Wasser und Sand oder Schlick von der Gewässersohle und pumpt es in den offenen Laderaum (engl. „Hopper“). Ist das Fassungsvermögen von bis zu 15.000 Kubikmetern erreicht, macht der Hopperbagger sich auf den Weg zur Umlagerstelle. Dort wird die Ladung über Bodenklappen wieder ins Gewässer gegeben.

Tonne E3

HPA

Hamburger Baggergut in der Nordsee

Um die Zugänglichkeit zum Hamburger Hafen auch in den Sommermonaten zu gewährleisten, bringt die HPA seit 2005 frisches Sediment zur sogenannten Tonne E3 in die Nordsee. Ziel der Verbringung in die Nordsee ist es, feine Sedimente dauerhaft aus der oberen Tideelbe auszutragen, um das System so nachhaltig von überschüssigem Schlick zu entlasten. Eine Umlagerung der Sedimente auf Hamburger Gebiet (Neßsand)  ist in den Monaten von April bis November aus Gewässerschutzgründen nicht möglich. In dieser Zeit laichen dort geschützte Fischarten und auch die hydrologischen Bedingungen (Sauerstoffgehalte, Strömungen) sind dann meist ungünstig.

Möglich wird die Verbringung von Hamburger Baggergut durch eine Genehmigung Schleswig-Holsteins. Mit der neuen, seit 2016 geltenden Genehmigung können frische Sedimente aus den wichtigsten Hafenbereichen verbracht werden, vorausgesetzt, sie erfüllen die strengen Qualitätsanforderungen. Dazu werden die Sedimente in Hamburg vor der Baggerung beprobt und durch zertifizierte Handelslabore analysiert (Freigabe). Erst wenn bewiesen ist, dass die Sedimente sauber genug sind, dürfen sie in die Nordsee.

Vogelinsel Scharhörn

Die Tonne E3 liegt etwa 25 Kilometer nordwestlich von der Hamburger Vogelinsel Scharhörn, in einem Gebiet in dem in rund 35 Meter Tiefe natürlicherweise feinkörnige Sedimente vorkommen (Schlickfallgebiet). Die Bedingungen vor Ort sind also so gewählt, dass eine große Ähnlichkeit zwischen den natürlichen Sedimenten und dem Baggergut besteht und dass ein Großteil des Baggerguts dort verbleibt.

Lagekarte der Tonne E3

HPA
HPA

Das Qualitätsmonitoring

Um sicherzustellen, dass die Auswirkungen der Verbringung in einem vertretbaren Rahmen bleiben, ist die Genehmigung mit strengen Umweltauflagen verknüpft. Um diese zu kontrollieren, wird ein umfangreiches Monitoring durchgeführt. An insgesamt 148 Punkten auf der Klappstelle und in deren Umfeld werden derzeit zweimal jährlich Proben genommen und hinsichtlich ihrer Schadstoffentwicklung untersucht. Das Qualitätsmonitoring beinhaltet auch umfangreiche Untersuchungen an zahlreichen weiteren Organismen im Verbringgebiet. Zusätzliche Küstenmessstellen geben Sicherheit, dass von dem verbrachten Baggergut nichts an den Küsten und Stränden landet. So wird sichergestellt, dass keine unerwünschten Auswirkungen außerhalb des unmittelbaren Verbringbereichs auftreten.

Landbehandlung und Schadstoffsanierung

Woher kommen die Schadstoffe im Sediment?

Einige der feinkörnigen Sedimente, die mit dem Elbwasser in den Hamburger Hafen kommen, sind stärker mit verschiedenen Schadstoffen belastet. Diese Belastung hat ihren Ursprung in Bergbau, Industrie und Abwassereinleitung im gesamten Einzugsgebiet des Stroms und seiner Nebenflüsse bis hin zur Quelle in Tschechien. Seit der Wiedervereinigung ist die Schadstoffbelastung der Elbsedimente deutlich zurückgegangen, allerdings bleiben auch vergangene Belastungen über Jahre erhalten. Die Sedimente sind sozusagen das Langzeitgedächtnis der Elbe.

HPA Schadstoff Broschüre

Schadstoffquellen und Schadstoffbelastung der Elbe

Doppelte Strategie: Schadstoffquellen sanieren und belastete Sedimente aus dem Fluss holen

Hamburg hat sich zum Ziel gesetzt, die Schadstoffbelastung der Elbe und ihrer Sedimente zu reduzieren. Damit leistet die HPA einen wesentlichen Beitrag zur Entlastung von Elbe und Nordsee.

Um neue Belastungen zu vermeiden, setzen die Experten der HPA auf die Sanierung der Schadstoffquellen (Altlasten) entlang des Elbelaufs direkt vor Ort. Dazu arbeiten sie mit der Flussgebietsgemeinschaft Elbe (FGG), der Internationalen Kommission zum Schutz der Elbe (IKSE) sowie dem Projekt „Schadstoffsanierung Elbsedimente – ELSA” zusammen.

Sedimente, die bereits stärker belastet sind, werden in Hamburg aus dem Flusssystem geholt. Dafür hat die HPA mit hohem finanziellen und wissenschaftlichen Aufwand umweltschonende Technologien für den Umgang mit belastetem Baggergut entwickelt. Zwar kann der größte Teil der regelmäßig aus dem Hamburger Hafen gebaggerten Sedimente an anderer Stelle wieder ins Gewässer gegeben werden, die ca. 20% stärker belasteten Sedimente aber werden an Land gebracht und sicher entsorgt. Sie werden in der METHA-Anlage (Mechanische Trennung von Hafensedimenten) aufbereitet und dann deponiert.

Landbehandlung: Der sichere Umgang mit belastetem Sediment

Belastetes Baggergut wird an Land gebracht und dort weiterbehandelt: Ein Teil wird auf eigens dafür vorgesehene Entwässerungsfelder gebracht, wo es trocknet. Nach einigen Monaten ist das Material ausreichend fest und kann in Baggergutdeponien sicher gelagert werden.
Ähnliches geschieht schneller in der Aufbereitungsanlage METHA. Die Abkürzung steht für „Mechanische Trennung von Hafensediment“. Hier wird das Material so aufbereitet, dass ein Teil der Sedimente verwertet werden kann. So wird der Sand aus dem Sediment herausgetrennt. Der stärker belastete bindige Schlick wird maschinell entwässert und dann entweder als Dichtungsbaustoff auf Schlickdeponien verwertet oder dort deponiert. Zudem wird derzeit geprüft, ob sich das METHA-Material zum Deichbau eignet. Jährlich werden in der METHA mehrere hunderttausend Kubikmeter Sediment behandelt.

Grafik des sicheren Umgangs mit belastetem Sediment

Schlickdeponien in Hamburg

Die HPA übernimmt Verantwortung, belastete Sedimente aus der Elbe zu holen und sicher zu deponieren. Dafür sind heute zwei Deponien auf Hamburger Gebiet in Betrieb: Francop im Westen und Feldhofe im Osten.
Selbst wenn die Schadstoffbelastung der Elbe weiter abnimmt, muss im Hamburger Hafen auch in Zukunft belastetes Sediment gebaggert werden, welches nicht im Gewässer umgelagert werden darf, zum Beispiel bei Baumaßnahmen. Dafür braucht die HPA ausreichende Deponiekapazitäten. In einem ergebnisoffenen Verfahren wurde in Hamburg ein möglicher Ort für eine dritte Baggergutdeponie gesucht. Dabei wurden die bestehenden Entwässerungsfelder in Moorburg-Mitte als der vergleichsweise am besten geeignete Standort ermittelt.

HPA System Tide