mini|Das Peilschiff Greif misst die Wassertiefen der Unterelbe
mini|Der schlickbeladene Hopperbagger Geopotes15 läuft täglich elbabwärts Richtung Nordsee
Als Elbvertiefung wird eine Serie von neun Fahrrinnenvergrößerungen der Unterelbe zwischen der Elbmündung und dem Hamburger Hafen bezeichnet. Die etwa 100 Kilometer lange Fahrrinne erhielt sukzessive eine immer größere Breite und die Mindesttiefe erhöhte sich von ursprünglich 3 Meter auf über 17 Meter. Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV); TV-Sendung W wie Wissen Um die neunte und letzte Elbvertiefung wurde fast zwei Jahrzehnte lang juristisch gerungen,BVerwG 7 A 15.12Hamburger Abendblatt, 24. Juli 2014, S. 1, 2, 21 bevor sie am 24. Januar 2022 abgeschlossen wurde.
Ursachen mini|Gestiegene Erosion der Elbsedimente an der Ostemündung; die verbliebene Sandbank wird von Seehunden genutzt
Natürliche Fließgewässer und Fahrrinnen unterscheiden sich grundlegend: ein natürliches Flussbett ist dynamisch und verändert sich ständig, während eine Fahrrinne statisch hinsichtlich Lage und Sohltiefe ist. Jede der vergangenen Elbvertiefungen verstärkten die ohnehin starken Strömungen und Gezeiten der Unterelbe und verursachte in immer größerem Umfang Erosion und Sedimentation. Dadurch entstehen immerwährend neue Ablagerungen von Sedimenten mit zunehmenden Barrenbildungen und Untiefen. In der Fahrrinne werden diese ununterbrochen per Echolotmessungen aufgespürt und anschließend mittels immer umfangreicherer Unterhaltungsbaggerungen beseitigt.
Ursprünglich war die Unterelbe bei Hamburg Anfang des 19. Jahrhunderts nur gut drei Meter tief, zwischenzeitlich waren es im Frühjahr 2022 mindestens 15,9 Meter unter Seekartennull.Projektbüro Fahrrinnenanpassung Unterelbe, Dimension Fahrrinne. kuestendaten.de Allerdings zeichnet sich ab, dass mit der neunten Elbvertiefung die Erosion derart gesteigert wurde, dass im Oktober 2022 die Unterhaltungsbaggerungen technisch nicht mehr möglich waren und die Sohltiefe von fast 16 Metern aufgegeben werden muss. Seitdem können Schiffe mit einem Tiefgang von 14,5 Metern den Hamburger Hafen nicht mehr anlaufen.Schlickproblem nach Elbvertiefung größer als bislang bekannt. NDR, 8. Oktober 2022; abgerufen am 11. Dezember 2022
Geographische Voraussetzungen Die Unterelbe fließt durch ihr eiszeitliches Urstromtal. Ihr Mündungsbereich ist tideabhängig, wodurch die Unterelbe nicht nur ein Flussdelta, sondern auch ein Ästuar bildete. Der Einfluss der Gezeiten endet seit 1960 bei der Staustufe Geesthacht (Baubeginn 1957) bei Stromkilometer 586. Vor den Eingriffen des Menschen verlief ab hier die Elbe in zahlreichen verzweigten und mäandrierenden Flussarmen durch weites Marschland, im Norden begrenzt durch einen Geesthöhenzug, der sich (bei der Alstermündung in Hamburg unterbrochen) bis nach Wedel zieht. Im Stromspaltungsgebiet, zwischen den Flussarmen Dove Elbe, Gose Elbe, Norder- und Süderelbe, Reiherstieg und Köhlbrand und den Zuflüssen Bille und Alster entstanden im Gezeitenstau fruchtbare Marschinseln, sogenannte Werder, die durch Sturmfluten und Sedimentation ihre Lage, Form und Landmasse beständig veränderten. Dabei teilte sich der Hauptstrom der Elbe an der Bunthäuser Spitze, dem südöstlichen Ende der heutigen Elbinsel Wilhelmsburg, in Norder- und Süderelbe und lief nach fünfzehn Kilometern beim ehemaligen Mühlenberger Loch wieder zusammen. Ab Blankenese öffnete sich der Mündungsbereich auf 1,5 km Breite, verlief bis Brunsbüttel mit einer durchschnittlichen Breite von 2,5 km und weitete sich bei Cuxhaven, Stromkilometer 726, auf den 18 km breiten Trichter. Ab hier strömte der Fluss, nun Außenelbe genannt, weitere 20 km durch das Wattenmeer der Nordsee.
Der Tidenhub in der Unterelbe ist durch die Trichterform der Unterelbe deutlich höher als an der Nordsee. Schon vor der neunten Elbvertiefung betrug der Mittlere Tidenhub bei der – tief im Binnenland gelegenen – Staustufe Geesthacht 2,31 m, beim Pegel Hamburg-St. Pauli 3,64 m, in Stadersand 3,30 m und bei Brunsbüttel 2,79 m. In der Nordsee, etwa vor Helgoland, liegt er dagegen bei nur 2,40 m. Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie. Durch die Gezeiten wechselt die Fließrichtung und -geschwindigkeit der Unterelbe zweimal täglich. Benötigt ein Quantum Wasser in der Oberelbe für eine Strecke von 100 Kilometern ein bis zwei Tage, sind es in der Unterelbe für die gleiche Strecke bis zu siebzig Tage, da es durch die Tide immerfort vor- und zurückgespült wird. Das mit der Flut einströmende salzige Nordseewasser mischt sich dabei mit dem Süßwasser des Flusses. Dieser Brackwasserbereich reichte vor der Elbvertiefung allenfalls bis Glückstadt, nach der neunten Elbvertiefung erreicht das Brackwasser Hamburg.
Der Gezeitenstrom formte früher durch Erosion und Sedimentation einen strukturell vielfältigen, wandlungsfähigen Mündungstrichter mit vielen Inseln, Sandbänken und Nebenrinnen; Jahrzehntelang wurden die ausgebaggerten Sedimente zu zahlreichen, großteils befestigten Elbinseln aufgeschüttet.
Historische Voraussetzungen Der Hafen Der Hamburger Hafen liegt im Stromspaltungsgebiet der Tideelbe. Er hat sich seit dem 9. Jahrhundert von einem Flusshafen an einem Arm der Bille zu einem großen Seehafen entwickelt, mit einer verwaltungsrechtlichen Ausdehnung von Oortkaten (bei Stromkilometer 609) bis zum Leuchtturm Tinsdal (Stromkilometer 641). Begleitet war diese Entwicklung seit dem 12. Jahrhundert mit zahlreichen Eindeichungen, wasserbaulichen Maßnahmen und erheblichen Eingriffen in die Flussläufe einerseits und Landverlusten insbesondere durch Sturmfluten sowie Versandungen durch Sedimentation andererseits.
Entwicklung der Schiffsgröße mini|Schiffsverkehr auf der Elbe in Hamburg
Lange Zeit war nur der Tiefgang der Schiffe von Belang. Seit etwa 1968 – damals begann auch die Containerisierung des Stückgutverkehrs – hat die Größe der eingesetzten Schiffe stark zugenommen. Dies ist ökologisch vorteilhaft (ein Schiff mit doppelt so großer Ladekapazität braucht bei weitem nicht das Doppelte an Kraftstoff) und ökonomisch vorteilhaft (Kraftstoff ist seit der ersten Ölkrise 1973/74 tendenziell immer teurer geworden; ein großes Schiff hat kaum mehr Besatzung als ein mittelgroßes).
Es hat sich eingebürgert, Containerschiffe in Generationen einzuteilen.
+ Containerschiffsgenerationen Generation Jahr Länge Breite Tiefgang TEU 1. bis 1968 180 m 25 m 9,0 m 500–800 2. ab 1969 225 m 30,5 m 11,5 m 1500 3. ab 1972 275 m 32 m 12,5 m 3000 4. ab 1987 287 m 39 m 13,5 m 4500 5. ab 1997 325 m 41 m 14,1 m 5500 6. ab 1999 345 m 43 m 14,5 m über 8000 7. ab 2006 398 m 56 m 16,0 m über 14.000
Die Größe der 1968 gebauten Containerschiffe war die Maßeinheit für ein Schiff der 1. Generation. 1969 erschien mit der Encounter Bay das erste Schiff der 2. Generation, die fast alle eine maximale Schiffsbreite von 30,5 m aufweisen, das heißt, an Deck können maximal zwölf Container nebeneinander gestaut werden. Lange Zeit lag die Obergrenze der Abmessungen von Containerschiffen bei 275 m Länge und 32,3 m Breite, damit sie den Panamakanal durchfahren konnten („3. Generation“). Seit etwa 1988 werden die Schiffe, die nicht nur die größte Breite der Panamakanalschleusen ausnutzen, sondern auch deren maximale Länge von 294 Metern, als Panamax bezeichnet. Für größere Schiffstypen mit mehr als 32,3 Meter Breite ist der Name Post-Panamax gebräuchlich. Die Schiffe über 7000 TEU werden als Super-Post-Panamax- oder Post-Panamax-Plus-Schiffe bezeichnet, die über 11.000 TEU als New Panamax.Christoph Papsch: Dicker Pott. In: Deutsche Seeschifffahrt, Heft 7–8/2011, S. 22–33, Verband Deutscher Reeder e. V., Hamburg 2011, .
Die Odense-Werft realisierte von September 2006 bis 2008 acht Schiffe der Emma-Mærsk-Klasse. Dieser Schiffstyp kann dank seiner Breite von 56,4 Metern 22 Container nebeneinander auf Deck laden, ist 397 m lang und hat einen Maximaltiefgang von 16,0 m axsliner.com; abgerufen am 14. April 2024. und 15.500 TEU Kapazität. Auch die CMA CGM Marco Polo hat einen Maximaltiefgang von 16,0 m; die Triple-E-Klasse einen von 15,50 m.
Schiffe dieser Länge brauchen in Biegungen der Elbe genügend Platz; für den Begegnungsverkehr gibt es Vorschriften. Neben der Tiefe der Elbfahrrinne ist heute auch ihre Breite ein wichtiges Kriterium.
Eindeichungen Mit der Besiedlung der Niederelblandschaft und der Nutzbarmachung der fruchtbaren, aber hochwassergefährdeten Marschlande begannen ab dem 11. Jahrhundert die Maßnahmen im Umgang mit dem Wasser, die Sicherung von Wohnstätten durch erhöhte Wurten und insbesondere der Deichbau, sowohl gegen die vom Fluss kommenden Gezeiten, wie auch binnenwärts gegen die tideabhängigen Nebenflüsse und ablaufenden Wasser der Geest. Auch die Flussinseln im Stromspaltungsgebiet wurden mehrfach eingedeicht, von Sturmfluten zerrissen und erneut angelegt. So entstand z. B. der heutige Stadtteil Hamburg-Wilhelmsburg zwischen dem 17. und 19. Jahrhundert aus der Zusammendeichung einer Vielzahl kleiner Inseln. Ein anderes Beispiel ist die im Mittelalter begonnene Eindeichung des Kehdinger Lands, starke Uferabbrüche in Südkehdingen führten zur Rückdeichung und Aufgabe ganzer Ortschaften, in Nordkehdingen hingegen verbreiterte sich die Landfläche durch anhaltende Aufschlickungen um mehrere tausend Hektar und wurde im 19. Jahrhundert zunächst mit Sommerdeichen, im 20. Jahrhundert mit einem Landesschutzdeich gesichert.Norbert Fischer: Nordsee – Deich – Sturmflut n-fischer.de, Artikel um 2003–2016, abgerufen am 6. Dezember 2009
Wasserbaumaßnahmen mini|Karte der Niederelbe von Nicolaes Visscher, nach 1681
Bereits die Verlegung der Billemündung bis zur Alster im Jahr 1258, heute nachvollziehbar im Verlauf des Oberhafens, diente der Zuführung von Wasser in den Hamburger Hafen. Mit der Abdeichung der Gose Elbe 1344 beim heutigen Kiebitzbrack in Kirchwerder und der Dove Elbe 1437 südlich von Altengamme konnte die Schiffbarkeit der Norderelbe und damit die Erreichbarkeit des Hafens erhöht werden. Der Durchstich der Elbinsel Grasbrook, von 1549 bis 1604, der 1568 vorgenommene Durchstich des Spadenländer Busch und 1874 der Durchstich zwischen Peute und Kaltehofe, führten die Norderelbe näher an die Stadt heran, dienten der Begradigung des Schifffahrtswegs und der Erhöhung der Fließgeschwindigkeit. Buhnen und Leitdämme wurden für den Uferschutz und die Sicherung des Fahrwassers gebaut. Auch der Leitdamm vor Cuxhaven in der Außenelbe dient der Sicherung des Fahrwassers. Parallel wurde im gesamten Unterelbebereich der Schutz gegen Sturmfluten durch Eindeichungen und Verkürzungen der Deichlinie sowie nach der Sturmflut 1962 durch Deicherhöhungen und Absperrungen von Nebenflüssen durch Sturmflutsperrwerke intensiviert, um auf diesem Wege das auflaufende Wasser unter Kontrolle zu halten.
Politische Ansprüche Der Aufstieg des Hamburger Hafens (100 Kilometer von der Elbmündung entfernt) wurde begleitet durch die wiederholte politische Durchsetzung des Anspruchs auf das Fahrwasser der Niederelbe bis hin zur Nordsee. Als die flussabwärts gelegene Stadt Stade im Jahr 1259 vom Bremer Erzbischof Hildebold das Stapelrecht erhalten hatte und von passierenden Händlern forderte, dass sie ihre Waren für die Dauer von drei Wasserzeiten, also eineinhalb Tage lang, innerhalb der Stadt anbieten sollten, legte Hamburg eine Urkunde mit einem älteren Privileg vor. Demnach hatte Kaiser Barbarossa der Stadt am 7. Mai 1189 einen Freibrief ausgestellt, der ihr die Zollfreiheit bis zum Meer garantierte. Heute ist nachgewiesen, dass es sich bei dieser Urkunde um eine Fälschung aus Mitte des 13. Jahrhunderts handelt.Arnold Kludas, Dieter Maass, Susanne Sabisch: Hafen Hamburg. Die Geschichte des Hamburger Freihafens von den Anfängen bis zur Gegenwart, Hamburg 1988, S. 9