Wasser Energie Luft 1/2021 by Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband SWV

1-2021

11. März 2021

Räumung des Räblochs

Räumung Räbloch (Foto: © Lauber FST / dmd-productions.ch)

Transport suspendierter Sedimente Erste Wirkungskontrolle nach Schwall-Sunk-Sanierung

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WEL 4-2020

WEL 3-2020

WEL 2-2020

WEL 1-2020

WEL 4-2019

WEL 3-2019

WEL 2-2019

WEL 1-2019

WEL 4-2018

WEL 3-2018

WEL 2-2018

WEL 1-2018

WEL4-2017

WEL 3-2017

WEL 2-2017

WEL 1-2017

Editorial Die Bevölkerung mitnehmen

Andreas Stettler Geschäftsführer SWV, Directeur ASAE

Im Jahr 2011 trat das revidierte Gewässerschutzgesetz in Kraft, welches die Wasserkraftbetreiber verpflichtet und zugleich entschädigt, Massnahmen zur SchwallSunk-Dämpfung, zur Verbesserung des Geschiebe triebs und der Fischwanderung umzusetzen. Bereits fünf Jahre später, Mitte 2016, konnten die KWO das Beruhigungsbecken am Ende der Kraftwerkskaskade zur Glättung des Pegels in der Aare in Betrieb nehmen. Nach zahlreichen Optimierungen an der Steuerung, der Pegelmessstation wie auch am Becken selbst liegen nun die ersten Auswertungen der Wirkungskon trolle vor, und diese sind äusserst erfreulich. So steht im ersten Artikel dieser Ausgabe des WEL, dass an der Hasliaare ähnliche Bestandesdichten von jungen Forellen wie in der hydrologisch naturnahen Lütschine nachgewiesen werden können. Mit anderen Worten: Der Flusslauf unterhalb des grössten Wasserkraft werkes im Berner Oberland lässt sich qualitativ vergleichen mit einem unverbauten Gewässer, welches gemäss der Wassernutzungsstrategie des Kantons

Bern für die Wasserkraftnutzung gesperrt ist. Solche ökologischen Verbesserungen der Wasserkraft sind ein stolzes Zeugnis von fundierter wissenschaftlicher Arbeit und praxisnaher Umsetzung! Beim virtuell durchgeführten Stromkongress im Januar 2021 schilderte Bundesrätin Sommaruga die Wichtigkeit der Erhöhung der Speicherkapazitäten für die Winterversorgung. Dass dies kein Spaziergang sein würde, war ihr auch klar, weshalb sie appellierte, die Bevölkerung auf diese Reise mitzunehmen. Kann der partizipative Prozess, wie er in der Energieregion Knonauer Amt durchgeführt wurde, ein Beispiel dazu sein? Hätte dieser Prozess auch zum Ziel geführt, wenn ein Windpark mit zehn bis 20 Anlagen zur Er höhung des Eigenversorgungsgrads im Zentrum gestanden hätte? Bei der Wasserkraft kennen wir die Argumente der Befürworter, aber auch diejenigen der ablehnenden Kreise. Nun liegt es an uns, den kommunikativen Weg zur Mitnahme der Bevölkerung einzuschlagen.

Impliquer la population En 2011, la Loi révisée sur la protection des eaux est entrée en vigueur. Elle oblige et, dans le même temps, indemnise les exploitants de l’énergie hydraulique à mettre en œuvre des mesures visant à atténuer l’effet d’éclusée, à améliorer le débit de charriage et la migration des poissons. Seulement 5 ans plus tard, à la mi-2016, la KWO a pu mettre en service le bassin de compensation à la sortie de la cascade de la centrale électrique afin de lisser le niveau de l’Aar. Après de nombreuses optimisations du système de contrôle, de la station de mesure de niveau et du bassin luimême, les premières évaluations du contrôle des effets sont maintenant disponibles et elles sont extrêmement satisfaisantes. Le premier article de ce numéro WEL indique que la densité de population des jeunes truites dans l’Hasliaare est similaire à celle de la Lütschine, hydrologiquement quasi-naturelle. En d’autres termes, la qualité du cours d’eau en aval de la plus grande centrale hydroélectrique de l’Oberland bernois peut être comparée à celle d’un cours d’eau libre qui, selon la stratégie d’utilisation des eaux du canton de Berne, est interdite à l’utilisation de l’énergie

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

hydroélectrique. De telles améliorations écologiques dans le domaine de l’énergie hydraulique sont un fier témoignage de travaux scientifiques solides et de mise en œuvre pratique ! Lors du Congrès virtuel de l’électricité en janvier 2021, la conseillère fédérale Sommaruga a décrit l’importance d’augmenter les capacités de stockage pour l’approvisionnement hivernal. Elle était bien consciente que ce ne serait pas une promenade, c’est pourquoi elle a lancé un appel afin d’impliquer la population. Le processus participatif tel qu’il a été mené dans la région énergétique du Knonauer Amt peut-il en être un exemple ? Ce processus aurait-il également permis d’atteindre l’objectif si l’accent avait été mis sur un parc éolien de 10 à 20 turbines afin d’accroître le degré d’autosuffisance ? Dans le cas de l’énergie hydraulique, nous connaissons les arguments des partisans, mais aussi ceux des opposants. Il nous appartient maintenant d’emprunter une approche communicative afin d’impliquer la population.

III

Inhalt 1 / 2021

Die Schwall-Sunk-Sanierung der Hasliaare. Erste Erfahrungen nach Inbetriebnahme und ökologische Wirkungskontrolle

Steffen Schweizer, Lucie Lundsgaard-Hansen, Matthias Meyer, Sandro Schläppi, Benjamin Berger, Jan Baumgartner, Rafael Greter, Peter Büsser, Martin Flück, Kathrin Schwendemann

Der integrierte Planungsansatz als Instrument zur lokalen Umsetzung der Energiewende. Welchen Beitrag könnte dazu das Instrument Energieregion leisten?

Aron Affolter, Matthias Buchecker, Stefanie Müller

Messnetz des Bundes für den Transport suspendierter Sedimente in Fliess gewässern – Geschichte und zukünftige Entwicklung

D. Alessandro Grasso, Carlo Scapozza, Florian R. Storck

Betrieb des Bundes-Messnetzes für den Transport suspendierter Sedimente in Fliessgewässern

D. Alessandro Grasso, Carlo Scapozza, Florian R. Storck

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Inhalt 1 / 2021

Kann die Wasserkraft ihrer Rolle in den Energieperspektiven 2050 + gerecht werden?

Michel Piot

Räbloch – Verklausung und Räumung einer Schlucht im Emmental

Severin Schwab, Patrick Baer, Demian Schneider

pitzenenergie und Systemdienstleistungen S aus dem Kleinwasserkraftwerk: Kleinwasserkraftwerke machen sich flexibel

Benedikt Vogel

Nachrichten 47 Politik 48 Energiewirtschaft 49 Wasserkraftnutzung 54 Gewässerschutz 55 Wasserbau / Hochwasserschutz 56 Veranstaltungen 57 Agenda 57 Publikationen

59 Zeitschriften

63 63

Impressum

Branchen-Adressen

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KOHS-Tagung 2021

Schutzkonzepte und ihre Bauten am Lebensende – was nun? Donnerstag / Freitag, 24. / 25. Juni 2021 Konzepthalle 6, Thun (CH)

kursion KOHS-Tagung mit Ex ec excursion Symposium CIPC av

Symposium CIPC 2021

Concepts de protection et leurs ouvrages en fin de vie – et ensuite ? Jeudi / vendredi, 24 / 25 juin 2021 Konzepthalle 6, Thoune (CH)

Anmeldung | Inscription Anmeldungen bitte über die Webseite www.swv.ch. Die Teilnehmerzahl ist begrenzt. Wir berücksichtigen die Teilnahme in der Reihenfolge der Anmeldungen. Inscriptions par le site web www.swv.ch. Le nombre de participants est limité. Les inscriptions seront considérées par ordre d’arrivée.

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Die Schwall-Sunk-Sanierung der Hasliaare Erste Erfahrungen nach Inbetriebnahme und ökologische Wirkungskontrolle Steffen Schweizer, Lucie Lundsgaard-Hansen, Matthias Meyer, Sandro Schläppi, Benjamin Berger, Jan Baumgartner, Rafael Greter, Peter Büsser, Martin Flück, Kathrin Schwendemann

Zusammenfassung Die Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) betreiben 13 Kraftwerke im Grimsel- und Susten gebiet mit einer jährlichen Stromproduktion von rund 2400 GWh/a. Die Wasserrück gabe in die Hasliaare erfolgt in Innertkirchen und verursacht auf einer Länge von rund 16 km künstliche Abflussschwankungen (Schwall-Sunk). Im Rahmen des Inves titionsprogramms KWO plus wurden als Massnahmen zur Sanierung von SchwallSunk ein Speicherstollen, ein Beruhigungsbecken sowie Instream-Massnahmen in der Schwallstrecke festgelegt und zwischen 2013 und 2016 umgesetzt. Die Definition der Sanierungsmassnahmen und der ökologischen Ziele basierte dabei auf einer äusserst umfassenden ökologischen Defizit- und Ursachenanalyse. Während der Inbetriebnahme zeigte sich, dass beim Ausgleichsbecken noch verschiedene techni sche Anpassungen zur Optimierung der Steuerung nötig gewesen sind. Um die Ziel erreichung der Massnahmen zu prüfen, wird eine Wirkungskontrolle eins, drei, fünf und zehn Jahre nach Abschluss der Massnahme durchgeführt. Die erste Wirkungs kontrolle wurde zwischen 2016 und 2018 durchgeführt. Dabei konnte eine deutliche Verbesserung der gewässerökologischen Situation, insbesondere bei der Verdriftung und der Biomasse von Wirbellosen sowie bei der Produktivität von Fischen, festge stellt werden. Bis auf die Reduktion des Strandungsrisikos konnten alle ökologischen Zielvorgaben hinsichtlich Fische, Makrozoobenthos, Kolmation und Wassertempe ratur erreicht oder teilweise übertroffen werden. Gemäss Einschätzung der Zentralen Leitstelle der KWO werden die mittlerweile umgesetzten Steuerungsoptimierungen dazu führen, dass künftig auch die Vorgaben hinsichtlich Pegelrückgangsraten eingehalten werden können. Im Abschnitt, in welchem zusätzlich zur Schwall-SunkDämpfung noch Instream-Massnahmen erfolgten, konnten ähnliche Bestandsdichten von jungen Forellen wie in der hydrologisch naturnahen Lütschine nachgewiesen werden. Diese erfreuliche Entwicklung ist einerseits auf die Bildung von Jungfisch habitaten bei Sunk- und vor allem auch bei Schwallabfluss zurückzuführen. Anderer seits führen die gedämpften Abflussänderungsraten zu längeren Reaktionszeiten, die die juvenilen Fische für den Habitatswechsel zwischen tiefem und hohem Abfluss nützen können.

1. Einleitung 1.1 Situation Die Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) nutzt verschiedene Zuflüsse im Grimsel- und Sustengebiet für eine bedarfsgerechte Stromproduktion von jährlich 2400 GWh/a. Das zur Erzeugung elektrischer Energie genutzte Wasser wird in Innertkirchen in die Hasliaare zurückgegeben und führt dort zu künstlichen Abflussschwankungen. Die Schwallstrecke in der Hasliaare umfasst eine rund 0,7 km lange Gewässer strecke mit Buhnen, rund die Hälfte dieses Abschnitts wurde mit sog. Instream-Mass nahmen im Jahr 2015 morphologisch auf-

gewertet (Kap. 1.3 und Bild 1). Daran an schliessend fliesst die Hasliaare durch die Aareschlucht (1,9 km) und durch die Kies bankstrecke in Meiringen (1,4 km). Bevor die Hasliaare in den Brienzersee mündet, durchfliesst sie einen 11,5 km langen und stark kanalisierten Abschnitt (Schweizer et al., 2016b). Seit Beginn des neuen Jahrtausends verfolgt die Kraftwerke Oberhasli AG das Investitionsprogramm KWO plus. Teil dieses Ausbauprogramms ist das Projekt «Tandem», bei dem die Ausbauwasser mengen der Kraftwerksstufen Räterichs boden-Handeck und Handeck-Innertkir chen um jeweils 25 m3 /s erhöht wurden

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(Schweizer et al., 2012a). Damit verbunden sind eine Leistungssteigerung von 240 MW sowie eine Erhöhung der Stromproduktion um 70 GWh/a mit der gleichen gesamthaft genutzten Wassermenge wie vor dem Kraftwerksausbau. Die Steigerung der Stromproduktion wird dabei mit dem Bau einer zusätzlichen Druckleitung und einer damit verbundenen Minimierung der Rei bungsverluste erzielt. Grundsätzlich bewirkt die Erhöhung der Ausbauwassermen ge von 70 auf 95 m3 /s (Kraftwerke Innert kirchen 1 und 2) ohne entgegenwirkende Dämpfungsmassnahmen eine Vergrösse rung der ökologischen Beeinträchtigungen durch Schwall und Sunk. Im Rahmen dieses Ausbauprojekts mussten daher Mass nahmen zur Reduktion der Beeinträchti gungen durch Schwall-Sunk gemäss dem revidierten Gewässerschutzgesetz von 2011 umgesetzt werden. 1.2 Schwall-Sunk-Sanierungs massnahme Seit 2008 wurden die ökologischen Aspekte des Ausbauprojekts mit einem intensiven Untersuchungsprogramm analysiert und im Begleitprozess zu KWO plus mit Fach spezialisten, Amtsvertretern sowie Umwelt schutzverbänden detailliert besprochen (Baumann, 2009; Baumann, 2010; Person, 2013; Person et al., 2013; Schweizer et al., 2012a; Schweizer et al., 2013b). Auf Basis dieser Untersuchungen so wie der damals zur Verfügung stehenden Methodik (Vollzugshilfe «Schwall Sunk – Strategische Planung»; Baumann et al., 2012) erfolgten eine Defizit- und Ursachen analyse sowie das daran anschliessende Variantenstudium (Baumann et al., 2012; Schweizer et al., 2013a; Schweizer et al., 2013c; Schweizer et al., 2016b). Als Mass nahme zur Minderung der ökologischen Beeinträchtigungen des künstlichen Ab flussregimes wurde die Errichtung eines 80 000 m3 fassenden Speichervolumens zwischen Turbinenausfluss und Wasser rückgabe festgelegt. Die Realisierung erfolgte in einer Kombination aus Speicher 1

stollen (60 000 m3) und einem Rückhalte becken (20 000 m3). Mit dieser Massnahme kann die Geschwindigkeit der künstlichen Abflussänderungen stark reduziert werden. Damit verbleibt den aquatischen Organis men eine deutlich längere Zeitspanne, um sich auf die neuen hydraulischen Bedingun gen im Gewässer einstellen zu können. Mit diesem Speichervolumen sollen fol gende hydrologische Zielwerte im Winter erreicht werden: • Schwallrate < 0,7 m3s – 1 min – 1 (95 %-Percentil der täglich maximal auftretenden Anstiegsraten) • Sunkrate (bei Aareabfluss < 8,1 m3 /s) > – 0.14 m3s – 1 min – 1 (5 %-Percentil der täglich extremsten Rückgangs raten) Als weitere Randbedingung soll das 5 %Percentil des Sunkabflusses in der Aare bei mindestens 3 m3 /s liegen. Mit der Einhaltung dieser Zielwerte soll einerseits das Strandungsrisiko für Fische erheblich reduziert werden. Andererseits soll die Verdriftung von Wirbellosen damit deutlich gesenkt werden und die dauerbe netzte Fläche bei Sunkabfluss sollte den natürlichen Niedrigwasserbedingungen ent sprechen (natürliches Q347 = 2,4 m3 /s). Für die finanziellen Aufwände der Sanierungs massnahme wurde ein Kostenteiler auf Basis der erwarteten ökologischen Wir kungen definiert. Der Anteil für den Kraft werksausbau wurde der KWO zugewiesen (33 Prozent), während die Sanierung des Zu stands vor Kraftwerkserweiterung auf den Netzzuschlagsfond (67 Prozent) fiel. 1.3 Instream-Massnahmen in der Musterstrecke Neben den Massnahmen zur Verbesserung der hydrologischen Verhältnisse wurden

in der Schwallstrecke oberhalb der Aare schlucht auch morphologische Massnah men auf einer Länge von 300 m im Gewäs ser (sog. Instream-Massnahmen) umge setzt. Die Umsetzung dieser morphologi schen Aufwertung erfolgte als Ersatz für den harten Uferverbau im Bereich des Be ruhigungsbeckens und der Einmündung des Gadmerwassers (Schwellenkorporation Innertkirchenn 2017). Dieser Gewässerab schnitt wird nachfolgend als Musterstrecke bezeichnet. Dabei kamen Belebtsteingruppen, Ha kenbuhnen, Rauhbäume, Wurzelstöcke und Holzverbauungen zum Einsatz (Bild 1). Bei der Planung dieser Instream-Massnahmen wurden die Abflusssituationen bei Sunkund Schwall-Abfluss sowie die Hochwas sersicherheit berücksichtigt. Diese Aspekte wurden von der Fachhochschule Rappers wil im Rahmen von physikalischen Modell versuchen untersucht (Speerli und Schnei der, 2013). Im Winter 2014 / 15 erfolgte die Umsetzung der Massnahmen, daran anschliessend wurden mehrere Wirkungs kontrollen durchgeführt (Kap. 3). 2. Technische Umsetzung und Inbetriebnahme der Sanierungsmassnahme Im Jahr 2013 wurde mit den Bauarbeiten des Speicherstollens und des Beruhigungs beckens begonnen. Bei der baulichen Um setzung mussten verschiedene technische Herausforderungen wie beispielsweise Bau arbeiten im Grundwasser, Einbringen von Spundwänden bei einer hohen Anzahl von grossen Findlingen sowie technisches Neu land bei den Steuerorganen gemeistert werden. Auf Mitte 2016 wurden das Be ruhigungsbecken und der Speicherstollen fertiggestellt.

Bei den umgesetzten Sanierungsmassnah men (regulierbarer Speicherstollen und Be ruhigungsbecken) handelt es sich um eine hochkomplexe Spezialanlage mit diversen technischen Organen, Eingangsgrössen und Randbedingungen zur Steuerung, wie beispielsweise (vgl. Bild 2): a) Zufluss aus dem Kraftwerk Innertkirchen 1 in den Speicherstollen (V = 60 000 m3) b) Retentionszeit im Speicherstollen in Abhängigkeit vom Füllungsgrad des Stollens und des Zuflusses aus dem Kraftwerk Innertkirchen 1 (mehrere Minuten) c) Zufluss aus dem Speicherstollen in das Beruhigungsbecken (V = 20 000 m3), gesteuert mit Segmentschützen (es kann auch Wasser vom Beruhigungs becken in den Stollen fliessen) d) Zufluss aus dem Kraftwerk Innert kirchen 2 in das Beruhigungsbecken e) Wasserstand im Beruhigungsbecken f) Ändernde Strömungsbedingungen im Beruhigungsbecken in Abhängigkeit von den Punkten (c), (d) und (e) sowie den extra eingebrachten Störungs elementen zur Strömungsberuhigung g) Abfluss im Vorfluter (Hasliaare) h) Ausfluss aus dem Beruhigungsbecken in die Hasliaare, gesteuert mit Regulierklappe und Segmentschützen (redundantes System für technischen Ausfall). Die Steuerung hängt dabei direkt von den Punkten (c), (d), (e), (f) und (g) ab. Mit induktiven Durchflussmessungen so wie der Rückrechnung des Durchflusses aus der erzeugten Leistung / Energiemenge lassen sich die Punkte (a) und (d) sehr präzise bestimmen. Aus den Messwerten des laufenden Betriebs sind auch die Re

Bild 1: Illustration der Musterstrecke in der Hasliaare oberhalb der Aareschlucht. 2

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tentionszeiten im Speicherstollen für unter schiedliche Füllgrade und Abflüsse bekannt (b). Nach Inbetriebnahme der Anla ge wurden technische Mängel beim hy draulischen Zylinder des Stollenschützen (c) entdeckt. Bis zur vollständigen Repa ratur dieses technischen Organs musste daher für mehrere Wochen auf eine Regu lierung des Stollens verzichtet werden. Da es sich bei einem der Auslasssteuerungs organe des Beruhigungsbeckens (h) um den gleichen Bautyp des Schützen handelt, war auch für dieses Steuerelement eine vollständige Revision nötig. Damit verbun den war erneut eine mehrere Wochen andauernde Ausserbetriebnahme der Be ckensteuerung. Der Wasserstand im Be cken wird mit einem kontinuierlich auf zeichnenden Pegel gemessen (e). Diese Messung hängt direkt von den Strömungs bedingungen und bei grösseren Zuflüssen auftretenden Wellenbedingungen im Be ruhigungsbecken ab. Im Laufe des Be triebs wurden wiederkehrende Strömungs muster mit hohem Wellengang (f) identifiziert. Die Entstehung dieser Strömungs muster stehen in direktem Zusammenhang zu den Kombinationen aus den Punkten (c), (d), (e) und (h). Mit dem Einbringen von zusätzlichen Störungselementen (Beton würfel mit einem Volumen von mehreren Kubikmetern) konnten diese unerwünsch ten Strömungsmuster mit hohem Wellen gang auf ein aus Sicht Messtechnik tolerier bares Mass minimiert werden. Die hydrologischen Zielwerte in der Hasliaare für Minimalabfluss und Sunkrate (Schweizer et al., 2016a) hängen direkt vom jeweils aktuellen Abfluss in der Schwallstrecke ab (g). Für die Beckensteuerung wurde dafür auf den kantonalen Pegel direkt unterhalb der Aareschlucht zurückgegriffen. Während der Betriebsphase zeigte sich, dass die Abflussmessungen zwischen Produktions daten (a und d), dem Beckenausfluss (h) und diesen Pegeldaten nur unbefriedigend übereinstimmen – die Abflüsse beim Pegel lagen häufig signifikant und systematisch tiefer als bei den oberen beiden Messpunk ten, und eine Versickerung in der Schwall strecke kann für die gemessene Diskre panz ausgeschlossen werden. Nähere Ab klärungen zeigten, dass der kantonale Pegel nicht für Fragestellungen im Niedrig wasserbereich erstellt wurde und daher nur für Abflüsse grösser als 20 m3 /s ausreichend genau geeicht ist. Da eine genaue Kenntnis über den Abfluss in der Schwallstrecke für das Erreichen der hy drologischen Zielwerte (vgl. Kap. 1.2) erforderlich ist, wurde im Sommer 2020 in Zusammenarbeit mit der Photrack AG eine

Bild 2: Schematische Darstellung von Speicherstollen, Beruhigungsbecken und Hasliaare. Bemerkung: Der Abflusspegel Aareschlucht befindet sich ausserhalb der Skizze. Die Buchstaben (a) bis (h) sind im Fliesstext von Kap. 2 erklärt. neue Abflussmessstelle in Innertkirchen (direkt oberhalb der Aareschlucht) einge richtet. Diese wird für alle hinsichtlich der Schwall-Sunk-Sanierung relevanten Ab flussbereiche geeicht. Auch für die Berechnung des Ausflus ses aus dem Beruhigungsbecken (h) sind verschiedene Unsicherheiten zu berücksichtigen, insbesondere hinsichtlich der Punkte (e), (f) und (g). Die Auswertungen des ersten Betriebsjahres zeigten, dass bei der Berechnung des Beckenausflusses häufig grössere Abweichungen zu den relativ genauen Turbinendurchflüssen (a) und (d) auftreten. Insbesondere während Pha sen mit einer geringen Produktion können diese Differenzen zu einem kontinuierlichen und unerwünschten Absinken des Wasser stands im Becken führen. Sinkt der Was serstand unter einen vom Steuerungs algorithmus vorgegebenen Mindestwert, wird der Ausfluss aus dem Becken automatisch reduziert, um ein vollständiges Entleeren des Beckens zu verhindern. In solchen Fällen ist es zu einem abrupten Abflussrückgang in der Hasliaare gekom men. Detaillierte Auswertungen haben gezeigt, dass insbesondere diese Fälle für das Verfehlen der Zielwerte von Sunkrate und Mindestabfluss verantwortlich sind

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(vgl. auch Kap. 4.1). Für eine Verbesserung der Messgenauigkeit des Beckenausflus ses sind Eichmessungen mit vierstündigen stationären Bedingungen bei den Becken zuflüssen (a) und (d) nötig. Entsprechend diesen Erfordernissen erfolgten im Winter 2018 / 19 zusätzliche Eichmessungen (in Ergänzung zu den Eichmessungen, die im Rahmen der Inbetriebnahme durchgeführt wurden). Nach aktuellem Kenntnisstand können mit dem neuen Pegel und den Kor rekturen aus den zusätzlichen Eichmes sungen das Risiko für die oben beschrie benen, unerwünschten Beckenabsenkun gen, minimiert werden und die hydrologi schen Zielwerte (vgl. Kap. 1.2) künftig erreicht werden. 3. Untersuchungskonzept und Methoden Die Zielerreichung der Sanierungsmass nahmen wird im Rahmen einer Wirkungs kontrolle überprüft und von Vertreter*innen der kantonalen Ämter (Fischereiinspekto rat und Amt für Wasser und Abfall), des Bundesamts für Umwelt, der Eawag sowie von weiteren Fachspezialisten begleitet. Die Wirkungskontrolle wird in vier Kam pagnen (nach einem, drei, fünf und zehn 3

Jahren nach Inbetriebnahme der schwalldämpfenden Massnahmen) gemacht. Die erste Kampagne wurde zwischen 2016 und 2018 durchgeführt (vgl. Bild 3). Im Rahmen der Wirkungskontrolle wird einerseits die Einhaltung der festgelegten hydrologischen Kenngrössen und anderer seits der gewässerökologische Zustand anhand der Indikatoren der Vollzugshilfe «Schwall Sunk – Strategische Planung»

(Baumann et al., 2012) beurteilt und mit dem Zustand vor Umsetzung der Massnah me sowie dem prognostizierten Zielzustand verglichen. Bei diesem Vergleich wurde zu dem der prognostizierte Zustand für den theoretischen Fall des Ausbaus ohne Sa nierungsmassnahmen miteinbezogen. Für die Wirkungskontrolle wurden in den verschiedenen Gewässerabschnitten (Buhnen-, Muster-, Kiesbank- und Kanal

Bild 3: Kartographische Darstellung der gewässerökologischen Untersuchungs standorte. Die Messung der Wassertemperatur erfolgte am Pegel Brienzwiler (ausserhalb Kartenausschnitt). Abkürzungen L1, L2, H2-H4 siehe Tabelle 1. 4

strecke) der Hasliaare umfangreiche ökologische Untersuchungen durchgeführt. Zusätzlich zu den Probenahmestellen in der Hasliaare erfolgten auch ökologische Erhebungen in der Lütschine (in einem kanalisierten und in einem morphologisch naturnahen Abschnitt; Bild 3). Aufgrund ihres naturnahen, glazialen Abflussregimes sowie aufgrund ihrer der Hasliaare vergleichbaren Gewässergrösse und der Nähe der beiden Einzugsgebiete eignet sich dieser Fluss sehr gut als Refe renzgewässer. Einzig die morphologisch seitliche Begrenzung von Strasse und Bahnlinie ist nicht natürlich. Um die Be deutung der Morphologie ausreichend berücksichtigen zu können, wurden die ökologischen Erhebungen sowohl im kanalisierten als auch im naturnahen Abschnitt der Lütschine durchgeführt. Die Hasliaare und die Lütschine sind gletschergeprägte Alpenflüsse mit sehr harschen Lebensbedingungen (Gletscher trübung, sehr tiefe Wassertemperaturen, sehr starke Hochwasser- und Geschiebe dynamik) für die aquatischen Organismen. Insbesondere die Atlantische Forelle, als höchste trophische Ebene, muss zudem mit dem natürlicherweise sehr geringen Nahrungsangebot auskommen. In der Voll zugshilfe «Schwall Sunk strategische Pla nung» (Baumann et al., 2012) wurden dagegen die Indikatoren F4 Reproduktion Fische (Bewertung gemäss Schager und Peter, 2004) und F5 Produktivität (Bewer tung gemäss Vuille 1997) für nival gepräg te Flüsse entwickelt und tragen den Ver hältnissen in der Hasliaare und Lütschine nicht ausreichend Rechnung. Daher wurden für diese beiden Indikatoren die Be wertungsklassen angepasst, indem die fischökologischen Verhältnisse von der morphologisch naturnahen Strecke der Lütschine als Referenz für die Definition der Klasse sehr gut herangezogen wurden. Insgesamt erfolgten zwei Befischungs kampagnen in den Jahren 2017 und 2018, bei denen das Vorkommen von Brütlingen, Sömmerlingen und Jungfischen im naturnahen Abschnitt der Lütschine erhoben wurde (vier Befischungskampagnen von Anfang April bis Mitte September 2017 so wie eine Kampagne Mitte Juni 2018). Für die ökologische Wirkungskontrolle erfolgten in der Muster-, Kiesbank- und Kanal strecke (Hasliaare) Befischungen sowie zusätzlich auch in der Kanalstrecke der Lütschine (Tabelle 1). Dabei wurde je Alters stadium (Tabelle 5) und je Gewässerab schnitt mindestens eine Erhebung durchgeführt. Befischt wurden jeweils Gewässer abschnitte von 100 bis 200 m.

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Abschnitt H2 H3 H4 L1 L2

Gewässer Hasliaare Hasliaare Hasliaare Lütschine Lütschine

Morphologie Buhnen- + Instream-Massnahmen (Musterstrecke) Kiesbänke Kanalisiert Naturnah Kanalisiert

Abflussregime Schwall-Sunk Schwall-Sunk Schwall-Sunk Natürlich / naturnah Natürlich / naturnah

Tabelle 1: Gewässerabschnitte der Befischungskampagne. In den Bildern 4 und 5 sind die angepass ten Klasseneinteilungen für die Indikatoren F4 und F5 dargestellt. Die Anpassungen erfolgten in Absprache mit der Begleit gruppe. Wie oben beschrieben, dienten die Befischungsergebnisse des naturnahen Abschnitts der Lütschine als Definition für die Klasse blau. Analog zur Vollzugshilfe «Schwall Sunk Massnahmen» (Tonolla et Klasse

Sehr gut

↩ – 50 %

4. Ergebnisse der Wirkungskontrolle

Anzahl Brütlinge / Hergeleitet (Vor)Sömmerlinge aus Befischungs daten auf 200 m 60

Gut

30 – 59

Mässig

15 – 29

Unbefriedigend

7 – 14

Schlecht

↩ – 50 %

al., 2017) wurden die übrigen Bewertungs stufen festgelegt. Bei jeder Halbierung der Fischdichte (Indikator F4), resp. des Jahres hektarertrags (Indikator F5) erfolgt ein Wechsel in die nächsttiefere Klasse. Im Gegensatz zu den Indikatoren F4 und F5 berücksichtigen die Indikatoren des Makrozoobenthos (B1 Biomasse, B2 IBCH, B3 Längszonation, B4 EPT) bereits die unterschiedlichen Abflussregimes, resp. ziehen auch glazial geprägte Abflussregi mes explizit in die Beurteilung mit ein. Da her erfolgten für diese Indikatoren keine Anpassungen gegenüber der Vollzugshilfe (Baumann et al., 2012). Allerdings wurden auch die Ergebnisse der Beprobungen der Lütschine bei der Interpretation der Wir kungskontrolle im Sinne eines Querver gleichs berücksichtigt.

< 7

Klasse

Anzahl + 1 auf 200 m

Sehr gut

Gut

18 – 34

Mässig

9 – 17

Unbefriedigend

5 – 8

Schlecht

< 5

↩ – 50 % ↩ – 50 % Hergeleitet aus Befischungs daten

↩ – 50 % ↩ – 50 % ↩ – 50 % ↩ – 50 %

Bild 4: Definition der Klassenein teilungen für den Indikator F4 Jung fische für Vorsömmerlinge (0 +) und Juvenile (1 +). Klasse

JHE

Sehr gut

> 40 kg

Gut

20 – 40 kg

Mässig

10 – 20 kg

Unbefriedigend

5 – 10 kg

Schlecht

0 – 5 kg

↩ – 50 % ↩ – 50 % ↩ – 50 % ↩ – 50 %

Bild 5: Klasseneinteilung für den Indikator F5 Produktivität.

4.1 Hydrologische Kennwerte Wie in Kap. 1.2 beschrieben, sollen mit den hydrologischen Zielwerten die Verdriftung und das Strandungsrisiko massgeblich ver ringert werden sowie die dauerbenetzte Fläche bei Sunkabfluss den natürlichen Niedrigwasserbedingungen entsprechen. Als Datengrundlage für die Wirkungskon trolle wurden die Turbinendurchflüsse, der Ausfluss aus dem Beruhigungsbecken so wie die Pegel in der Schwallstrecke verwendet (Bild 3). Die statistische Auswer tung (Percentile) erfolgte auf Tagesextrem werten für die Parameter Schwall- und Sunkrate sowie Sunkabfluss für die Winter perioden 2016 / 17 und 2017 / 18 (zeitliche Auflösung der Abflussdaten 15 Minuten). In den Bildern 6a bis 6c sind jeweils die 5 %-, resp. 95 %-Percentile für diese hydrologischen Kennwerte dargestellt. Sunkabfluss Für die Wintersaisons 2016 / 17 und 2017 / 18 lag das 5%-Percentil (entspricht hydrologisch dem Abfluss Q347) bei 3, resp. knapp 5 m3 /s und somit etwas über dem natürlichen Niedrigwasserabfluss Q347 von 2,4 m3/s. Somit wurde in diesen Winter saisons der Zielwert von einem Mindest abfluss von 3 m3 /s für das 5 %-Percentil

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Bild 6: Statistische Auswertung der Winterabflüsse (20. November bis 10. März für die Wintersaisons 16/17 und 17/18) – 2a = Sunkabfluss, 2b = Schwallrate, 2c = Sunkrate (für den Abflussbereich zwischen 8 und 3 m³/s). Die jeweiligen Zielwerte sind mit einer gestrichelten Linie dargestellt. eingehalten. Allerdings unterschritt der Mi nimalabfluss an wenigen Tagen diesen Ziel wert deutlich. Entsprechende Abklärungen ergaben, dass dies auf fehlerhafte Abfluss messungen beim Beckenausfluss und beim Pegel Aareschlucht (Kap. 2) zurückzufüh ren ist. Nach Einschätzung der Steuerungs spezialisten ist mit den genaueren Abfluss messungen das Einhalten der Zielvorgaben künftig möglich (vgl. auch Kap. 5). Schwallrate Das 95 %-Percentil der 15-minütlichen Er höhungen der Turbinenausflüsse aus den Kraftwerken Innertkirchen 1 und 2 lag in den betrachteten Wintersaisons bei rund 2 m3s – 1 min – 1. Mit den Speicherorganen konnten die 95 %-Percentile der Schwall 5

raten beim Beckenausfluss auf 1,1 (2016 / 17), resp. auf 0,9 m3s – 1 min – 1 (2017 / 18) sehr stark gedämpft werden. Damit konnte der Zielwert für das 95 %-Percentil von 0,7 m3s – 1 min – 1 nicht vollständig erreicht werden. Auch für diesen Schwallkennwert werden von den Steuerungsspezialisten deutliche Verbesserungen mit genaueren Abfluss werten erwartet (Kap. 2). Sunkrate Die Auswertung der Rückgangsraten zeigte, dass für die beiden betrachteten Winter saisons die 5 %-Percentile unterhalb der Turbinen bei – 0,5, resp. bei – 0,7 m3s – 1 min – 1 liegen. Mit den Speicherorganen konnten die entsprechenden Percentilwerte auf rund – 0,25 m3s – 1 min – 1 ebenfalls deutlich reduziert werden. Wie beim Sunkabfluss und bei der Schwallrate wurden damit die Zielvorgaben nicht vollständig erreicht. Auch für die Sunkraten werden genauere Abflusswerte ein Einhalten der Zielvorga ben künftig ermöglichen (Kap. 2). 4.2 Ergebnisse und Bewertung der Indikatoren 4.2.1 Vergleich der Zustände vor und nach Umsetzung der Schwallsanierung In Tabelle 2 werden die Bewertungen für verschiedene Zustände vor und nach Sa nierung dargestellt. Dafür wurde eine Ge samtbetrachtung über alle Abschnitte in der Hasliaare vorgenommen. Aus den Vergleichen der Zustände vor und nach Umsetzung der Sanierung (inkl. Kraftwerkausbau) sind aus ökologischer Sicht folgende zentrale Aspekte zu nennen: • Bei der Massnahmenwahl lag der Fokus vor allem auf den Indikatoren B1, F2 und F5, bei denen eine entscheidende ökologische Verbesserung erwartet wurde. • Bis auf den Indikator F2 konnten die vor der Sanierung prognostizierten Zielwerte für alle Indikatoren erreicht werden. Die mässige Bewertung des Indikators F2 ergibt sich aufgrund des nicht vollständigen Erreichens des Zielwerts für die Sunkraten, welche auf noch bestehende technische Mängel zurückzuführen und mit Verbesse rungen der Beckensteuerung behebbar sind (Kap. 2). • Bei den Indikatoren B1 und F5 konnte eine Verbesserung um eine, resp. um zwei Klassen erreicht werden. • Der Kraftwerksausbau ohne Sanierungsmassnahmen hätte gegenüber der heutigen Situation bei vier Indikatoren (B1, B2, B4, F5) eine Verschlechterung der Bewertung zur Folge gehabt. 6

Indikator

Zustand vor Sanierung

Prognosti Prognosti zierter zierter Zustand mit Zustand mit Ausbau ohne Ausbau und Sanierung Sanierung

Zustand Zustand 1-Jahres1-JahresMonitoring Monitoring ohne für den Instream- Abschnitt mit Massnahmen InstreamMassnahmen

A1 Mindestabfluss K1 Kolmation Q1 Wassertemperatur B1 Biomasse MZB B2 MSK Modul MZB B3 Längen-Zonation MZB B4 EPT F1 MSK Modul Fische F2 Stranden von Fischen* F3 Laichareale Fische F4 Jungfische (Sömmerlinge) F4 Jungfische (1 +) F5 Produktivität Fische Tabelle 2: Bewertung der verschiedenen Indikatoren für die Zustände vor Sanierung und nach Sanierung (1-Jahres-Monitoring) sowie für die vor der Sanierung prognostizierten Zustände. Schwallstrecke Indikator

Buhnen strecke

Muster strecke

Kiesbank strecke

Referenz Kanalstrecke

Lütschine Lütschine naturnah kanalisiert

A1 Mindestabfluss K1 Kolmation Q1 Wassertemperatur B1 Biomasse MZB B2 MSK Modul MZB B3 Längen-Zonation MZB B4 EPT F1 MSK Modul Fische F2 Stranden von Fischen F3 Laichareale Fische F4 Jungfische (Sömmerlinge) F4 Jungfische (1+) F5 Produktivität Fische Tabelle 3: Bewertung der Indikatoren für den Zustand nach Umsetzung der Sanierungsmassnahme. MZB = Makrozoobenthos, MSK = Modulstufenkonzept, EPT = Anzahl an gefundenen Familien von Eintags-, Stein- und Köcherfliegenlarven. Farbenerklärung: Blau = sehr gut, grün = gut, gelb = mässig, orange = unbefriedi gend, rot = schlecht, grau = für diesen Abschnitt nicht erhoben. • Bereits bei der im Vorfeld durchgeführ ten Defizit- und Ursachenanalyse zeigte sich, dass die morphologischen Defizite in der Schwallstrecke keine Verbesserung des Indikators F4 erlauben – unabhängig vom Abfluss regime. Mit den Instream-Massnahmen in der Musterstrecke und den Schwall dämpfungsmassnahmen konnten die morphologischen und hydrologischen Defizite soweit behoben werden, dass für Sömmerlinge und Jungfische sogar eine gute Bewertung erreicht wird.

4.2.2 Vergleich der einzelnen Abschnittsbewertungen Für die verschiedenen Abschnitte in der Schwallstrecke ergibt sich für die überwiegende Mehrheit der Indikatoren ein einheitliches Bild. Kleinere Unterschiede finden sich bei den Indikatoren B3 und F5, die allerdings im Bereich der Methoden unschärfe liegen. Einzig beim Indikator F4 zeigen sich grössere Unterschiede, die auf die morphologischen Aufwertungen zu rückzuführen sind. Mit den Instream-Mass nahmen konnten sich Lebensräume für

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Jungfische ausbilden, die auch bei höheren Abflüssen geeignet sind. Die Dämpfung der Änderungsraten führt offensichtlich zu aus reichenden Reaktionszeiten, die die Söm merlinge und Jungfische benötigen, um ih ren Standort im Gewässer zwischen Sunkund Schwallabfluss wechseln zu können. Der gleiche ökologische, resp. morphologi sche Effekt ist auch beim Quervergleich von kanalisiertem und naturnahem Abschnitt in der Lütschine zu beobachten. 5. Diskussion und Schlussfolgerung der ersten Wirkungskontrolle 5.1 Technische und hydrologische Aspekte Wie in Kap. 2 detailliert beschrieben, handelt es sich bei den Sanierungsmassnahmen um eine hochkomplexe technische Spezial anfertigung, die im Laufe der ersten Be triebsjahre mehrere Anpassungen bei der Steuerung und der baulichen Konfigura tion erforderte. Ohne diese technischen Optimierungen konnten die hydrologischen Zielvorgaben hinsichtlich Änderungsraten nicht vollständig eingehalten werden. Nach aktuellem Stand sind die Optimierungs arbeiten nun abgeschlossen und werden gemäss Steuerungsspezialisten ein Ein halten der hydrologischen Zielwerte künftig erlauben. Entsprechend sollte bei der Umsetzung von anderen Schwallsanie rungsmassnahmen ein Augenmerk auf die Steuerung und auf die Genauigkeit von Abund Durchflussmessungen gelegt werden. 5.2 Ökologische Aspekte Vergleich mit Prognose vor der Sanierung Bereits bei der ersten Wirkungskontrolle wurden in der gesamten Schwallstrecke deutliche ökologische Verbesserungen be obachtet. Die Biomasse des Makrozooben thos (Indikator B1) konnte sich um zwei und die Produktivität der Fische (Indikator F5) um eine Klasse verbessern. Insgesamt konnten die ökologischen Zielwerte, die vor der Um setzung der Schwallsanierung prognostiziert wurden, bis auf den Indikator F2 erfüllt werden. Auch der Indikator F2 (Stranden von Fischen) wird sich nach aktuellem Kenntnisstand mit den technischen Steue rungsoptimierungen künftig um zwei Klas sen auf die Bewertung sehr gut verbessern. Beurteilung abiotische Aspekte und Makrozoobenthos Insgesamt ergibt sich damit eine gute Si tuation bei den abiotischen Indikatoren (alle Klasse gut) sowie ein guter bis sehr guter Zustand hinsichtlich der Bewertung des

Makrozoobenthos, dessen Zusammen setzung in etwa den Verhältnissen in der morphologisch und hydrologisch naturna hen Lütschine entspricht. Fischökologische Aspekte Wird die künftig optimierte Beckensteue rung miteinbezogen, erreichen auch alle fischökologischen Indikatoren die 2012 prognostizierten Zielwerte (Indikatoren F1 bis F4), resp. übertreffen diese sogar (Indi kator F5). Bereits in der Defizit- und Ursa chenanalyse zeigte sich, dass die morpho logischen Defizite in der Schwallstrecke be reits bei einem Abfluss von 20 m3 /s zu ei nem vollständigen Verschwinden der Jung fischhabitate führen und daher keine Ver besserung des Indikators F4 zu erwarten sei, resp. dies nur mit zusätzlichen morpho logischen Aufwertungen zu erreichen wäre. Die im Zuge des Beckenbaus umgesetzten Instream-Massnahmen fokussierten daher auf einer Verbesserung der Lebensbedin gungen für juvenile Fische, resp. der Er richtung von Jungfischhabitaten, die auch bei Schwallabfluss für diese Altersklasse geeignet sind (strömungsberuhigt, relativ geringe Wassertiefe, kiesige Sohle). Bei der Planung musste der Umstand berücksich tigt werden, dass sich zwischen Schwallund Sunkabfluss die geeigneten Stellen für die Jungfische verschieben. Daher muss den juvenilen Forellen zusätzlich auch aus reichend Zeit für diese Standortwechsel gegeben werden. Wie die Ergebnisse der Befischungskampagnen in der Muster strecke zeigen, genügt die Dämpfung der Schwall- und Sunkraten, damit die Jung fische ihre Standorte zwischen niedrigem und hohem Abfluss wechseln können. Letztlich konnten in der Musterstrecke erfreulicherweise – wenn auch etwas überraschend – sogar vergleichbare Jungfisch dichten wie in der naturnahen Lütschine beobachtet werden. Die hohen Bestands dichten in der Restwasserstrecke dürften dabei auch eine Rolle spielen, da sie eine Zuwanderung in die Musterstrecke be günstigen. In Anbetracht der 2-jährigen Befischungsergebnisse wurde der Indika tor F4 für die Musterstrecke mit der Klasse gut bewertet und übertraf somit die Prog nose vor Umsetzung der Massnahmen um drei Klassen. Aus fischökologischer Sicht sind die Verbesserungen der fischökolo gischen Aspekte (F2, F4 und F5) sehr wertvoll und äusserst ermutigend. Gesamtblick Insgesamt zeigen die Ergebnisse der Ein jahres-Wirkungskontrolle eine sehr positive Tendenz und ein Beseitigen der wesentli

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chen Beeinträchtigungen, die auf Schwall und Sunk zurückzuführen sind. Für eine ab schliessende Bewertung der Sanierungs massnahmen müssen zusätzlich die Er gebnisse der künftigen Wirkungskontrollen und die natürlichen Populationsschwan kungen miteinbezogen werden. Im Rück blick traten hinsichtlich der Einjahres-Wir kungskontrolle zwei Herausforderungen auf: 1. Bei der Bewertung musste die Wechselwirkung zwischen Hydro logie und Morphologie angemessen berücksichtigt werden. 2. Die Bewertungsmethodik der Indikatoren F4 Jungfische (Schager & Peter, 2004) und F5 Produktivität Fische (Vuille, 1997) musste den Gegeben heiten eines alpinen Gewässers angepasst werden (vgl. Bild 4 und 5). Für diese Herausforderungen wurden zwei Gewässerabschnitte der hydrologisch unbeeinflussten Lütschine (kanalisiert, resp. naturnahe Morphologie, vgl. Bild 3) als Refe renzgewässer herangezogen. Damit konn ten die o. g. Herausforderungen pragmatisch und fachlich fundiert gelöst werden. 5.3 Morphologische Aspekte Aus wasserbaulicher Sicht haben sich die morphologischen Aufwertungen bewährt: Die Strukturen sind bei Hochwasserereig nissen stabil, es treten keine grossflächi gen Versandungen auf, dank der Belebt steingruppen haben sich neue Pool-RiffelSequenzen im Gerinne etabliert und die Habitatsvielfalt hat deutlich zugenommen (Frei, 2015). Im Spätherbst 2019 erfolgten bei sehr tiefen Abflüssen (infolge Nicht produktion bei den Kraftwerken Innert kirchen 1 und 2) kleinere morphologische Anpassungen in der Musterstrecke, um die Habitatsbedingungen für Jungfische weiter zu verbessern. Als Grundlage für die Detailplanung dienten dabei die Be fischungsergebnisse, die für die verschie denen Buhnenfelder erhoben wurden so wie weitere Abklärungen durch die ZHAW (Döring et al., 2016). 6. Ausblick Die ökologischen Untersuchungen werden in den nächsten Jahren fortgeführt. Vorgesehen sind weitere Wirkungskontrol len, jeweils drei, fünf und zehn Jahre nach Umsetzung der Sanierungsmassnahmen. Aktuell laufen zusätzliche Untersuchun gen im Rahmen einer erweiterten Wirkungs kontrolle (Schweizer et al., 2019), die über die hier beschriebene Wirkungskontrolle hinausgehen. Dabei werden folgende The men detailliert untersucht: 7

• Bestimmung des Zeitpunkts für die Emergenz der Bachforellen aus der Sohle (inklusive Larvengrösse, Vorhandensein des Dottersacks sowie Schwimmstärke; Meyer et al., 2018)

• Strandungsversuche mit Bachforellen larven (Wildfang) in der Hasliaare analog zu den Strandungsversuchen in Lunz (Auer et al., 2014) • Versuche zur Verdriftung von Wirbel losen im Winter, Frühling und Herbst

Aus den Untersuchungsergebnissen der Wirkungskontrollen (allgemein und erwei tert) können wertvolle Erfahrungswerte und Erkenntnisse für künftige Sanierungsfälle gewonnen und abgeleitet werden.

Quellen: Auer S., Fohler N., Zeiringer B., Führer S. & Schmutz S. (2014): Experimentelle Untersuchungen zur Schwall problematik. Drift und Stranden von Äschen und Bachforellen während der ersten Lebensstadien. BOKU, Wien. Baumann P., Kirchhofer A. & Schälchli U. (2012): Sanierung Schwall / Sunk – Strategische Planung. Ein Modul der Vollzugshilfe Renaturierung der Gewässer. Bundesamt für Umwelt, Bern. Döring M., Tonolla D. & Bucher A. (2016): Erfolgskontrolle von strukturellen Aufwertungen an der Musterstrecke Hasliaare. Bericht im Auftrag des Fischereiinspektorats (BE), unveröffentlicht. Frei J. (2015). Erfolgskontrolle einer Gewässerkontrolle für den Lebensraum der Forelle. Bachelorarbeit, ZHAW Departement N, Wädenswil. Baumann P. (2009): Schwall / Sunk in der Hasliaare. Gewässerökologische Untersuchung von Hasliaare und Lütschine. Beurteilung der Schwall Auswirkungen in je zwei Strecken und Szenarien. Bericht von Limnex im Auftrag der KWO, unveröffentlicht. Baumann P. (2010): Schwall / Sunk in der Hasliaare – Anhang. Resultate von zusätzlichen Feldaufnahmen und Auswertungen sowie Zusammenstellung von Rohdaten als Ergänzung zum Bericht von Baumann (2009). Bericht von Limnex im Auftrag der KWO, unveröffentlicht. Baumann P., Schmidlin S., Wächter K., Peter A. & Büsser P. (2012): Schwall-Sunk Bewertung der KWO-Zentralen in Innertkirchen. Bewertung des Ist-Zustands und Varianten zur Bewertung eines zukünftigen Zustands nach Realisierung des Aufbauprojekts KWO plus (mit und ohne Speichervolumen zur S/S-Dämpfung). Bericht von Limnex im Auftrag der KWO, unveröffentlicht. Meyer M., Greter R., Schweizer S., Baumgartner J., Schläppi S. & Büsser P. (2018): Untersuchungen zum Emergenzzeitraum von Salmo trutta in der Hasliaare in 2018. Fachbericht im Auftrag des Bundesamts für Umwelt, unveröffentlicht. Person É. (2013): Impact of Hydropeaking on Fish and

their Habitat. Thèse No 5812 (2013), école polytechnique fédérale de Lausanne. Person E., Bieri M., Peter A. & Schleiss A.J. (2013): Mitigation measures for fish habitat improvement in Alpine rivers affected by hydropower operations. Ecohydrology, 7(2): S. 580–599. Schager E. & Peter A. (2004): Methoden zur Untersuchung und Beurteilung der Fliessgewässer. Fische Stufe F. Mitteilungen zum Gewässerschutz (44), 63S. Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Bern. Schweizer S., Zeh Weissmann H. & Ursin M. (2012a): Der Begleitgruppenprozess zu den Ausbauprojekten und zur Restwassersanierung im Oberhasli. «Wasser Energie Luft» 2012(1): S. 11–17. Schweizer S., Schmidlin S., Tonolla D., Büsser P., Meyer M., Monney J., Schläppi S. & Wächter K. (2013a). Schwall/Sunk-Sanierung in der Hasliaare – Phase 1a: Gewässerökologische Bestandsaufnahme. «Wasser Energie Luft» 2013(3): S. 191–199. Schweizer S., Schmidlin S., Tonolla D., Büsser P., Meyer M., Monney J., Schläppi S., Schneider M., Tuhtan J. & Wächter K.(2013b): Schwall / Sunk Sanierung in der Hasliaare – Phase 1b: Ökologische Bewertung des Ist-Zustands anhand der 12 Indikatoren der aktuellen BAFU-Vollzugshilfe. «Wasser Energie Luft» 2013 (3): S. 200–207. Schweizer S., Schmidlin S., Tonolla D., Büsser P., Maire A., Meyer M., Monney J., Schläppi S., Schneider M., Theiler Q., Tuhtan J. & Wächter K.(2013c): Schwall/ Sunk-Sanierung in der Hasliaare – Phase 2b: Öko logische Bewertung von künftigen Zuständen. «Wasser Energie Luft» 2013(4): S. 277–287. Schweizer S., Grand R., Frei J., Schläppi S., Meyer M., Döring M., Müller W., Flück M., Bettler M. & Herzog B. (2016a) Instream Measures in einer alpinen Schwallstrecke – eine erste Bilanz von der Hasliaare. Ingenieurbiologie 1/16: S. 89–93. Schweizer S., Schmidlin S., Bieri M., Büsser P., Meyer M., Money J., Schläppi S., Schneider M., Tonolla D.,

Tuhtan J. & Wächter K. (2016b): Die erste SchwallSanierung der Schweiz: Die Hasliaare als Fallbeispiel. WasserWirtschaft 2016(1): S. 10–15. Schweizer S., Meyer M., Greter R., Schläppi S., Baumgartner J., Berger B., Lundsgaard-Hansen L., Büsser P. & Flück M. (2019): «Monitoring Plus» – Was können wir aus der Schwallsanierung der Hasliaare lernen? WasserWirtschaft 2019(2–3): S. 12-18. Schwellenkorporation Innertkirchen (2017): Hochwasserschutz Innertkirchen, Einweihung im Oktober 2017, gefunden am 17.11.2020 unter https://www.schwellenkorporation-innertkirchen.ch/ einweihung-hws-info-presse/. Speerli J. & Schneider L. (2013): Modellversuche OptiFlux – Strukturverbesserungen in Talflüssen. Zwischen- und Schlussbericht, gefunden am 17.11.2020 unter https://www.vol.be.ch/vol/de/index/natur/ fischerei/publikationen.html. Tonolla D., Chaix O., Meile T., Zurwerra A., Büsser P., Oppliger S. & Essyad K. (2017): Schwall-Sunk – Mass nahmen. Ein Modul der Vollzugshilfe Renaturierung der Gewässer. Bundesamt für Umwelt, Bern. Vuille T. (1997): Fischereiliches Ertragsvermögen der Patentgewässer im Kanton Bern. Bericht des kantonalen Fischereiinspektorats, Münsingen.

Schlusswort: Für Rückfragen zu den Bewertungen der biologischen Indikatoren können auf Anfrage weitergehende Berichte oder Daten kommentiert herausgegeben werden. Kontakt: Steffen Schweizer Dr. sc. ETHZ Umweltnaturwissenschaften Diplom-Geoökologe Leiter Fachstelle Ökologie KWO Telefon direkt +41 33 982 20 19 Mobile +41 76 491 61 29 sste@kwo.ch

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Der integrierte Planungsansatz als Instrument zur lokalen Umsetzung der Energiewende Welchen Beitrag könnte dazu das Instrument Energieregion leisten? Aron Affolter, Matthias Buchecker, Stefanie Müller

Zusammenfassung Die Mehrheit der Schweizer Bevölkerung steht hinter der Energiewende. Geht es jedoch um die lokale Realisierung von erneuerbaren Energieprojekten, fehlt es oftmals an sozialer Akzeptanz. Studien haben gezeigt, dass dieser Widerstand seinen Ursprung vor allem darin hat, dass der Miteinbezug der Bevölkerung zu spät stattfindet und sich partizipative Verfahren in der Regel auf eine reine Akzeptanzbildung beschränken. Als möglichen Lösungsweg verfolgt der integrierte Planungsansatz deshalb die Idee, die Energiewende auf regionaler Ebene und als Teil der regionalen Entwicklung öffentlich zu thematisieren. Um die Machbarkeit des integrierten Ansatzes vor diesem Hintergrund zu prüfen, wurde in dieser Studie das Potenzial der «Energieregion» als Instrument für eine in tegrierte regionale Entwicklungsplanung untersucht. In der «Energieregion Knonauer Amt» wurden dazu Interviews mit regionalen Stakeholdern geführt. Dabei zeigte sich, dass insbesondere die gemischte Zusammensetzung aus öffentlichen wie auch privaten Akteuren als Stärke gegenüber anderen regionalen Planungsgefässen gesehen wird. Ausserdem wünschen sich die meisten Stakeholder, dass die Energie wende zusammen mit weiteren Themen der Regionalentwicklung im Rahmen eines breitangelegten partizipativen Verfahrens verstärkt diskutiert wird.

1. Lokale Widerstände gegen erneuerbare Energieprojekte rufen nach einem neuen Ansatz Im Jahr 2017 wurde ein totalrevidiertes Energiegesetz durch die Stimmbevölke rung angenommen. Dieses beabsichtigt zusammen mit der nationalen Energie strategie 2050 einen schrittweisen Atom ausstieg sowie eine Steigerung der Ener gieeffizienz und den Ausbau erneuerbarer Energien. Ein Referendum gegen die Ge setzgebung wurde mit 58,2 Prozent abgelehnt. Die Energiestrategie 2050 sieht dabei unter anderem Massnahmen vor, um den Ausbau von Photovoltaikanlagen zu beschleunigen sowie eine Substitution fossiler Energieträger durch Energieeffi zienzmassnahmen zu erreichen (BFE, 2018). Dieser damit verbundene Wechsel von zentraler zu dezentraler Stromerzeugung führt dazu, dass Akteure auf lokaler Ebene stark mit der Umgestaltung des Energie systems konfrontiert werden. Zwar werden Ziele und Massnahmen zur Energie wende auf nationaler und kantonaler Ebe ne definiert, die Umsetzung erfolgt aber auf regionaler, respektive kommunaler Ebene.

Dabei ist in der Schweiz, wie in den meisten europäischen Ländern, zu beobachten, dass zwar die Energiewende allgemein be fürwortet wird, es aber oftmals an sozialer Akzeptanz fehlt, wenn es um die lokale Realisierung von – insbesondere grossskaligen – Energieprojekten geht (Sposato & Hampl, 2018; Sovacool & Ratan, 2012). Wis sen schaftliche Studien haben gezeigt, dass dieser Widerstand gegen erneuerbare Energieprojekte, wie Windparks oder Wasserkraftanlagen, seinen Ursprung vor allem darin hat, dass der Miteinbezug der Bevölkerung zu spät stattfindet und sich partizipative Verfahren in der Regel auf eine reine Akzeptanzbildung beschränken (Knüsel, 2016; Stober et al., 2018; Müller et al., 2020). Dadurch werden Personen, die nicht mit dem Projekt einverstanden sind, entmachtet und neigen eher dazu, eine ab lehnende Haltung zu generieren (DevineWright, 2011). Um diese lokalen Wider stände zu überwinden, bietet sich ein integrierter Planungsansatz an. Dieser entspricht dem Grundgedanken des integrier ten Landschafts- oder Ressourcenmana gements, welches in der neueren Literatur als Schlüsselelement für einen Übergang in

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eine nachhaltigere Zukunft angesehen wird (Ostrom et al., 1999; Pahl-Wostl & Hare, 2004; Mitchell et al., 2015; Tengberg & Valencia, 2018). Der integrierte Planungsansatz verfolgt die Idee, dass die Energiewende auf regionaler Ebene und als Teil der regionalen Entwicklung öffentlich thematisiert wird. Insbesondere sieht er vor, dass Standort fragen im Zusammenhang mit erneuerba ren Energieprojekten partizipativ erarbeitet und in den Kontext der regionalen Entwick lung eingebettet werden, was das Finden von breitabgestützten Lösungen erleichtern soll. Es sollen dabei nicht nur die üblichen regionalen Stakeholder, sondern auch die breite Bevölkerung in die Planung miteinbezogen werden. Anstatt die Partizipation auf bereits ausgearbeitete Einzelprojekte zu beschränken, soll diese die künftige Stoss richtung in der regionalen Landschafts- und Energieplanung umfassend thematisieren und bereits in einer frühen Planungsphase stattfinden, um die Umsetzung der Energie wende in der Region umfassend zu disku tieren. Als geeignetes Fundament für eine Im plementation eines solchen integrierten Planungsansatzes könnte sich die «Ener gieregion», ein bestehendes Instrument des Bundes, erweisen. Die Energieregionen ent springen dem Programm «EnergieSchweiz» (Bild 1). Dieses wurde vom Bundesrat gebil det und zielt auf eine Erhöhung der Energie effizienz und eine Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien ab. Mit dem Teil programm «Energieregionen» sollen Ge meinden durch die optimale Ausnutzung des lokalen Energiepotenzials und durch die Koordinierung der Massnahmen Syner gien nutzen können (EnergieSchweiz, 2017). Es wird dabei eine interkommunale Zusam menarbeit angestrebt, bei der Gemeinden zusammen mit ihren Einwohnern, Unter nehmern und Organisationen gemeinsam energiepolitische Ziele verfolgen. Im Rah men dieser Studie wird die «Energieregion Knonauer Amt» näher beleuchtet und un tersucht, ob das Instrument einen Türöff– ner für das Errichten einer regionalen Ak 9

Bild 1: Die Energieregionen des Programms «EnergieSchweiz». Grün hervorgehoben die «Energieregion Knonauer Amt». Eigene Darstellung. Datenquelle swisstopo. teursplattform sein könnte, um die Energie wende als Teil der regionalen Entwicklung zu fördern. Eine regionale Akteursplattform wird hier verstanden als ein regionaler Ent wicklungsträger, welcher mit seiner «gemischten» Mitgliedschaft, bestehend aus öffentlichen wie auch privaten Akteuren, re gionale Entwicklungsprozesse koordiniert oder strategisch plant (Willi & Pütz, 2018). 2. Die «Energieregion Knonauer Amt» als Fallstudie Ziel der Studie und Methodik Diese Studie ist Teil eines Forschungspro jekts an der Eidgenössischen Forschungs

anstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), welches sich zum Ziel gesetzt hat, die Machbarkeit des integrierten Planungs ansatzes zu prüfen. In mehreren Projekt schritten soll untersucht werden, welche Vorstellungen sowohl die Bevölkerung als auch regionale Stakeholder bezüglich The men der regionalen Entwicklung sowie der Umsetzung der Energiewende haben. Die Erkenntnisse daraus sollen schliesslich als Grundlage für einen späteren, grossangelegten partizipativen Prozess dienen, in dem die regionale Umsetzung der Energie wende im Kontext einer umfassenden Pla nung zur Regionalentwicklung diskutiert wird.

In dieser Studie wurde in einem ersten Projektschritt das Potenzial der Energie region als Instrument für eine integrierte regionale Entwicklungsplanung untersucht. Anhand der «Energieregion Knonauer Amt» wurde dabei geprüft, wie sich die Energie region von anderen regionalen Planungs gefässen unterscheidet, welche Vor- und Nachteile regionale Stakeholder (Personen aus öffentlichen und privaten Bereichen der Region; Gemeinden, Vereine, Verbän de, Unternehmen) in den verschiedenen Planungsgefässen sehen und wie diese für den integralen Ansatz genutzt werden können. Als Datengrundlage für diese Studie dienten Interviews mit verschiedenen regionalen Stakeholdern aus dem Knonauer Amt. Es wurden 17 Interviews mithilfe eines zuvor erstellten Leitfadens über eine Zeit spanne von drei Monaten geführt, dies mit Gemeinderätinnen und Gemeinderäten, Kantonsrätinnen und Kantonsräten, Unter nehmerinnen und Unternehmern so wie Verbands- und Vereinspräsidentinnen und -präsidenten. Die in den Interviews ge sammelten Perspektiven der verschiede nen Stakeholdergruppen dienten schliesslich zur Erstellung eines Fragebogens, der in einer späteren Projektphase erarbeitet werden soll. Dieser soll einerseits an die Bevölkerung des Knonauer Amts, ande rerseits an die zuvor interviewten Stake holder gerichtet sein. In der darauffolgen den Projektphase sollen die gesammelten Daten evaluiert und für einen regionalen, partizipativen Prozess aufbereitet werden.

Bild 2: Geografische Lage des Knonauer Amts zwischen Zürich und Zug. 10

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Das Knonauer Amt – ländliche Region zwischen zwei Metropolitan räumen Das Knonauer Amt liegt südwestlich der Stadt Zürich und ist gleichbedeutend mit dem politischen Bezirk Affoltern. Im Jahr 2019 zählte die Region, welche im Volks mund auch «Säuliamt» genannt wird, rund 55 000 Einwohner (BFS, 2019). Besonders die Nähe zu den beiden Wirtschaftszentren Zürich und Zug (Bild 2) führte in den letzten Jahren zu einem starken Bevölkerungs wachstum. Mit einem Bevölkerungsplus von 1,8 Prozent war das Knonauer Amt im Kanton Zürich 2018 die stärkste Wachs

tumsregion (Kanton Zürich, 2019). Auch der im Jahr 2009 eröffnete Auto bahn abschnitt der A4 im Knonauer Amt (Bild 3) begünstigte die bereits vorherrschende Wachstumsdynamik und führte zu einer Zunahme der Bautätigkeiten und zu einem Bevölkerungswachstum. Trotz dieser Dy namik und der Lage inmitten des Metro politanraums Zürich ist das Knonauer Amt noch immer sehr ländlich geprägt und ver fügt über wertvolle Landschafts- und Na turräume (Bilder 4 und 5). Dadurch nimmt die Region als Wohn- und Erholungsraum in der Achse zwischen Zürich und Zug eine immer bedeutendere Rolle ein. Im regio-

nalen Richtplan wurde dementsprechend festgelegt, dass sich zukünftiges Bevöl kerungswachstum mehrheitlich auf das Regionalzentrum Affoltern am Albis sowie entlang der Gemeinden an der S-Bahnlinie beschränken soll. Folglich werden sich die bereits heute auszumachenden hetero genen Siedlungscharaktere weiter verstärken. Denn in der Region weisen verkehrstechnisch gut erschlossene Gemein den bereits städtische Siedlungsstruktu ren auf (Bild 6), während vor allem im südlichen Teil des Bezirks kleinere Dörfer und Weiler mit ländlichem Charakter daherkommen.

Bild 3: Autobahn A4 bei Mettmenstetten. Foto: Heinz Leuenberger.

Bild 4: Blick vom Uetliberg über das Knonauer Amt. Foto: Frank Brüderli.

Bild 5: Der Türlersee am Fusse der Albiskette. Foto: zvg. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

Bild 6: Blick über das Sied lungsgebiet von Affoltern am Albis. Foto: Johannes Bartels. 3. Die Organisationsstrukturen der «Energieregion Knonauer Amt» Die Standortförderung Knonauer Amt als Ursprung der Energieregion Die Energieregion des Knonauer Amts ent stand 2010 aus der regionalen Standort förderung. Diese fand ihre Anfänge bereits im Jahr 2003 und entsprang aus einer Zukunftsplanung zur Regionalentwicklung. Damals leitete der Gemeindepräsidenten verband des Bezirks – ein Gremium bestehend aus allen Gemeindepräsidentinnen und Gemeindepräsidenten der 14 Gemein den – ein grosses partizipatives Verfahren

zur erwünschten Entwicklung der Region ein. Dies als Reaktion auf die im Jahr 2009 geplante Eröffnung der Autobahn A4. So wohl aus Politik- als auch aus Wirtschafts kreisen wurde gefordert, lenkend gegen eine drohende Zersiedelung einzuwirken. In vier Workshops mit 44 Teilnehmern, darunter Vertreterinnen und Vertreter der Ge meinden sowie von verschiedenen regionalen Organisationen, wurde zu diesem Zweck ein Leitbild erarbeitet. Das Leitbild besteht aus Zielen und Eckwerten zu verschiedensten Themen, wie etwa zum Bevölkerungswachstum, zum Wohnraum angebot oder zur Entwicklung der regiona

len Wirtschaft. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des partizipativen Verfahrens strichen damals heraus, dass die Region unter Wahrung der bestehenden Standort qualitäten – dazu gehört insbesondere die ländliche geprägte Landschaft – weiterent wickelt werden soll. Um diese Vision auch planerisch umzusetzen, wurde 2004 die «Standortförderung Knonauer Amt» in Form einer Koordinationsstelle ins Leben gerufen. Die Absicht der Standortförderung ist es, alle Lebensbereiche – das Wirtschaf ten, das Wohnen, die Gesellschaft und die Umwelt – im Sinne einer nachhaltigen Ent wicklung gleichermassen anzusprechen

Bild 7: Organigramm aus dem Jahr 2016 der Standortförderung Knonauer Amt. Quelle: Standortförderung Knonauer Amt, knonauer-amt.ch. 12

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(GPV, 2003). Das Projekt «Energieregion Knonauer Amt» wurde schliesslich im Jahr 2010 durch Exponenten der Standortför derung sowie auf Begehren der regionalen FDP lanciert. Heute ist die Gruppe, welche sich dem Thema Energieregion annahm, Teil des Forums Energie-Umwelt der Standortförderung. Dieses setzt sich zusammen aus Gemeindevertreterinnen und -vertretern sowie einer Person aus der Geschäftsstelle, aber auch aus mehreren Privatpersonen und Unternehme rinnen und -unternehmern aus der Region. Des Weiteren kamen 2015 drei weitere Fo ren hinzu: Das Forum Wirtschaft-Land wirtschaft, das Forum Freizeit-Tourismus und das Forum Kultur. Gemäss der Ge schäftsleitung der Standortförderung ka men diese Foren aber nie wirklich zum Tragen; ihre Existenz beschränkt sich auf den Eintrag im Organigramm. Wie grenzt sich die Standortförderung ab zu anderen regionalen Planungs gruppen? Die gemischte Zusammensetzung der Ener gieregion aus öffentlichen wie auch privaten Akteuren besteht seit dem Jahr 2015. Damals wurde die Standortförderung, und

damit auch das Forum Energie-Umwelt, in einen Verein umgewandelt. Dies führte zu einer Öffnung für Verbände, Unternehmen und Privatpersonen (Knonauer Amt, 2020). Auch im Vorstand der Standortförderung befinden sich heute sowohl öffentliche als auch private Akteure. Damit unterscheidet sich der Verein von den anderen, mit der Region verbundenen Planungsgefässen (ZPK, RZU, GPV). • Bei der Zürcher Planungsgruppe Knonauer Amt (ZPK) handelt es sich um einen rein öffentlichen Akteur. Die Planungsgruppe entspringt aus einem Auftrag des Planungs- und Bauge setzes des Kantons Zürich und führt die Regionalplanung der 14 ortsansässigen Gemeinden. Die ZPK erstellt etwa den regionalen Richtplan oder verfasst Stellungnahmen zu Vernehmlassungen des Kantons Zürich. Daran beteiligt sind Gemeinderätinnen und Gemeinderäte sowie Hochbauvorsteherinnen und Hochbauvorsteher aus einzelnen Gemeinden, eine mandatierte Regional planerin sowie Delegierte der Re gionalplanung Zürich und Umgebung. • Die Regionalplanung Zürich und Umgebung (RZU) stellt den Dachver

band der sechs Zürcher Planungs gruppen und der Stadt Zürich als Planungsregion dar. Das Planungs gefäss bezweckt die Koordination überkommunaler und überregionaler Planungsaufgaben gemäss Art. 12, Abs. 2 des Planungs- und Bauge setzes des Kantons Zürich und führt Veranstaltungen für einen Infor mations- und Erfahrungsaustausch zwischen ihren Mitgliedern durch. • Der Gemeindepräsidentenverband (GPV) des Knonauer Amts bildet ebenfalls eine Plattform für den Informations-, Meinungs- und Er fahrungsaustausch auf regionaler Ebene. Darin vertreten sind alle Gemeindepräsidentinnen und Gemeindepräsidenten des Bezirks. Diese regionalen Planungsgefässe sind teil weise miteinander vernetzt. So haben De legierte der RZU Einsitz in der ZPK. In der ZPK sind umgekehrt einzelne Mitglieder auch Teil des GPV. Auch in den Foren der Standortförderung sind wiederum verschiedene Personen vertreten, die auch in anderen Planungsgefässen ein Amt einnehmen (Bild 8).

Bild 8: Die regionalen Planungsgruppen im Knonauer Amt und deren Vernetzung. Eigene Darstellung. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

Regionale Energieziele bis 2050 – welche Fördermassnahmen werden verfolgt und wie weit ist man heute? Die 14 Gemeinden des Knonauer Amts haben sich im Rahmen der Energie region zum Ziel gesetzt, bis 2050 mindes tens 80 Prozent des Energiebedarfs der Region mit einheimischer, selbstprodu zierter erneuerbarer Energie zu decken. Dabei sollen 100 Prozent des Wärmebe darfs sowie 20 Prozent des Strombe darfs erneuerbar und regional erzeugt werden (WWF ZH, 2019). Um diese Ziel werte zu erreichen, verfolgt die Energie region verschiedene Aktivitäten. So wur de bereits 2009 eine Studie in Auftrag gegeben, um die Potenziale der verschie denen regionalen Energieträger zu eruieren. In diesem Rahmen wurden auch bereits erste Massnahmen festgelegt, welche die Gemeinden in den darauffol genden Jahren zu verfolgen hatten. Da zu gehörte beispielsweise das Besei tigen von Hemmnissen für energieeffiziente Bauten und erneuerbare Energie anlagen in den kommunalen Bau- und Zonenordnungen oder der Aufbau von Informationskampagnen an die Bevölke rung (econcept, 2010). Seit einigen Jah ren bietet die Energieregion ausserdem Energieberatungen für Gewerbe und Pri vatpersonen an. Interessentinnen und Interessenten werden dabei von Energie fachspezialistinnen und -spezialisten be züglich des Einsatzes erneuerbarer Ener gien sowie Verbesserungsmöglichkei ten der Energieeffizienz in ihrem Betrieb oder Eigenheim beraten. Der grösste Teil der Kosten wird dabei von der Energie region (genauer durch Beiträge der Ge

meinden sowie durch Fördergelder des Bundesamts für Energie und der Stiftung Pro Evolution) übernommen. Des Wei teren werden seit einigen Jahren verschiedene Veranstaltungen zum Thema erneuerbare Energien organisiert. Bei spielsweise die «Tage der Sonne», an denen lokale Gewerbetreibende ihre Pro dukte mit Bezug zum Thema erneuerbare Energie vorstellen und Non-ProfitVereinigungen ihre Tätigkeiten im Be reich von Klima und Nachhaltigkeit prä sentieren. Die Energieregion Knonauer Amt führt regelmässige Monitorings zur Ener giebilanz des Bezirks durch. Dabei zeigten sich beim letzten Monitoring von 2019 bereits grössere Veränderungen gegenüber dem Startjahr 2010. Dem nach werden heute rund 27 Prozent des Strom- und Wärmebedarfs erneuerbar und in der Region produziert. Dies entspricht einer Steigerung von 116 Prozent gegenüber dem Jahr 2010 und macht mehr als das Doppelte des Schweizer Durchschnitts (12 Prozent) aus. Dabei werden 36 Prozent der Wärme- und 7 Prozent der Stromerzeugung mithilfe von erneuerbaren Energien generiert (Ener gieregion Knonauer Amt, 2020). Die Zu nahme bei der erneuerbaren Wärmeer zeugung ist vor allem auf den gestiegenen Einsatz von Erdsonden-Wärmepumpen und Luft-Wärmepumpen von privaten Hauseigentümern zurückzuführen. Wäh renddessen ist fast ausschliesslich der gestiegene Einsatz von Photovoltaikan lagen verantwortlich für den Anstieg der erneuerbaren Stromerzeugung (Energie region Knonauer Amt, 2020).

Pläne für eine Autobahn als Solarkraftwerk Auch wenn in den letzten Jahren der An teil an erneuerbarer und regionaler Strom produktion anstieg, braucht es eine weitere markante Steigerung, um das Ziel von 20 Prozent zu erreichen. Ein Projekt, das massgeblich dazu beitra gen könnte, stellt das sogenannte A4Kraftwerk dar. Energiefachleute aus der Region entwarfen Pläne für eine Über dachung von Teilabschnitten der Auto bahn A4 mit Photovoltaikanlagen. Ge nauer sieht das Überbauungsprojekt vor, die A4 im Knonauer Amt auf insgesamt rund 3,3 Kilometern zu überdachen und damit Energie in der Höhe von mindestens 40 Gigawattstunden im Jahr zu gewinnen. Dies würde 15 Pro zent des geschätzten Strombedarfs von 2050 entsprechen (SSES, 2018). Das Bundesamt für Strassen ASTRA hat erste positive Signale gesendet. Mo mentan beschäftigt sich das Bundesamt mit einem ähnlichen Projekt in Fully (VS). Dort harzte in der Vergangenheit die Um setzung aufgrund von Finanzierungs schwierigkeiten. Im Frühjahr 2020 wurde bekannt, dass das Zuger Solar-Unter nehmen Servipier AG, welches Berech nungen und Modelle sowohl für Fully als auch für das Knonauer Amt erstellt, Mühe hat, einen Investor zu finden (Le Nouvelliste, 2020). Mit einem Start der Umsetzung im Knonauer Amt kann frühestens 2025 gerechnet werden, da die Beteiligten den Baubeginn des Walliser Projekts abwarten (Knonauer Amt, 2019).

Bilder 9 und 10: Fotomodelle zur Überdachung von Teilstrecken der Autobahn A4 mit Solarpanels. Quelle: Servipier AG.

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4. Erkenntnisse aus Interviews mit regionalen Stakeholdern – erkennbares Potenzial für einen integrierten Ansatz Die Standortförderung als «politisch neutrale» Akteursplattform In den Interviews zeigte sich, dass regionale Stakeholder in der Standortförderung gewisse Vorteile gegenüber anderen regio nalen Planungsgruppen sehen. Insbeson dere der Miteinbezug von öffentlichen wie auch privaten Akteuren wird als Stärke ge genüber anderen Gefässen wahrgenom men. Dadurch komme die Standortförde rung politisch neutraler daher als andere regionale Planungsplattformen. So wird die Zürcher Planungsgruppe Knonauer Amt von einzelnen Stakeholdern als Top-downPlanungsinstanz wahrgenommen, die stark von den darin vertretenen Gemeinden gesteuert wird und wenig operativ tätig ist. Der Gemeindepräsidentenverband dage gen müsse sich mit gemeindeinternen All tagsthemen und Detailaufgaben beschäf tigen, wodurch der überregionale, zukunfts gerichtete Blick oftmals verloren gehe. Die Standortförderung, die ursprünglich aus dem Gemeindepräsidentenverband her vorging, wird durch den Miteinbezug von Unternehmen, Verbänden und Vereinen als geeigneteres Gefäss wahrgenommen, um die strategische Steuerung der zukünftigen regionalen Entwicklung an die Hand zu neh men. Denn schliesslich beeinflusse nicht die Politik alleine die Weiterentwicklung der Region, sondern auch private Akteure. Die Energieregion als Zugpferd der Standortförderung Regionale Stakeholder heben den von der Standortförderung vorangetriebenen Mit einbezug von privaten Akteuren beson ders bei Umsetzungsfragen zur Energie wende als positives Merkmal hervor. Es zeigte sich, dass die Energieregion als geeignetes Instrument wahrgenommen wird, um erneuerbare Energien in der Region vor anzubringen. Denn die Energieregion leiste einerseits einen wichtigen Beitrag zur Sensibilisierung der Bevölkerung für die Notwendigkeit der Energiewende; durch gezielte Fördermassnahmen und Informa tionskampagnen stelle sie einen Treiber für eine umweltverträgliche und nachhaltige Entwicklung dar. Andererseits würde im Rahmen der Energieregion aber auch die Vernetzung des regionalen Gewerbes vor angetrieben. In den Interviews verdeutlich te sich, dass die regionalen Stakeholder das Knonauer Amt bereits heute als Vorreiter region im Bereich der erneuerbaren Ener

gien sehen. Besonders für gewerbetrei bende Stakeholder soll sich daraus ein wirtschaftlicher Standortvorteil ergeben, den sie weiter stärken wollen. Es stellte sich heraus, dass die Energieregion dabei vor allem als Vernetzungsinstrument zwischen dem regionalen Gewerbe wahrge nommen wird. Dadurch wird die Energie wende weniger als rein politische Pflicht aufgabe, sondern auch als Innovations treiber und wirtschaftliche Chance wahrgenommen. Dies stärkt die Akzeptanz der Energieregion, aber auch diese der Stand ortförderung im Gesamten als regionaler Entwicklungsträger. Mangelnde Integration von KMU und fehlende Akzeptanz in der breiten Bevölkerung In den Interviews zeigte sich aber auch, dass die Standortförderung durchaus Schwächen aufweist und es Verbesserungspotenzial gibt. Von einigen Stakeholdern wurde bemängelt, dass KMU zu wenig in die Stand ort förderung und damit in das Projekt «Energieregion» integriert sind. In den geführten Interviews wurde erkennbar, dass gerade kleinere Unternehmen zu wenig Nutzen in den Aktivitäten der Standortför derung sehen. Von einigen wird das Gefäss sogar als zu elitär wahrgenommen; ein «abgehobener Geschäftsmännerkreis ohne lokale Verankerung». Der Vorstand der Standortförderung scheint dieses Problem aber erkannt zu haben und hat sich vorgenommen, vermehrt auf Gewerbekreise zuzugehen. Bis anhin gehören die sieben Gewerbevereine des Bezirks mit ihren rund 500 Mitgliedern nicht zu den Mitglie dern der Standortförderung. Jedoch scheint es nun auch von Seite der Gewerbevereine Bestrebungen zu geben, stärker mit der Standortförderung zusammenzuarbeiten. Des Weiteren gaben einige Stakeholder zu bedenken, dass die Energieregion und ihre Aktivitäten zu wenig in der Bevölkerung be kannt sind. Währenddessen Personen aus Politik- und Wirtschaftskreisen durchaus mit dem Projekt vertraut sind und darin einen Nutzen sehen, fehle eine breite Ak zeptanz in der Bevölkerung. Stärkerer Miteinbezug bei weiteren Themen der Regionalentwicklung erwünscht Die meisten Interviewpartner würden es begrüssen, wenn weitere Themen der Re gionalentwicklung verstärkt diskutiert wer den. Als gutes Beispiel dafür wurde oft das neu ins Leben gerufene «Naturnetz Kno nauer Amt» genannt. Das Vernetzungspro jekt hat sich zum Ziel gesetzt, die Biodiver

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sität im Bezirk zu steigern. Dazu sollen Akteure, die mit ihren Handlungen und Raumnutzungen Einfluss auf die Biodiver sität haben, stärker miteinander vernetzt werden. Vorgesehen sind Workshops mit Gemeindeverterterinnen und -vertretern, Landwirtinnen und Landwirten, Werkhof mitarbeiterinnen und -mitarbeitern, Fische rinnen und Fischern, Jägerinnen und Jä gern, Försterinnen und Förstern und Um weltverbänden. In den Interviews machte ein grosser Teil der regionalen Stakeholder klar, dass Work shops auch zur Energiewende und anderen Themen der Regionalentwicklung erwünscht wären. Dies würde garantieren, dass über regionale Themen wie Mobilität nicht nur von Gemeinde- und Kantonsvertreterinnen und -vertretern diskutiert würden, sondern auch andere Akteure ihre Ansichten einbrin gen könnten. Dabei sei aber darauf zu ach ten, dass ein partizipatives Verfahren auf die breite Bevölkerung, namentlich auch auf jün gere Personen, zugeschnitten wird. Ansons ten bestehe die Gefahr, dass immer nur die gleichen Personen mitmachen würden, die bereits gut informiert und vernetzt sind. Viele befürworteten deshalb das im Rahmen des Forschungsprojekts geplante Vorgehen, welches vorsieht, als Nächstes eine schrift liche Umfrage durchzuführen. Damit könne die Haltung der Bevölkerung besser eruiert werden und nebenbei auch generell auf das Projekt aufmerksam gemacht werden. Ein zelne Stakeholder merkten in diesem Sinne auch die Wichtigkeit des regionalen Anzei gers an. Dieser habe eine grosse Leser schaft und präge den regionalen Diskurs stark. Dementsprechend könnte der «Anzei ger Bezirk Affoltern» ein wichtiges Sprach rohr darstellen, um die Bevölkerung auf das Verfahren und die Energiethematik aufmerk sam zu machen. Des Weiteren wurden die Stakeholder zu ihrer Meinung gegenüber der Durchführung eines breitangelegten Workshops zu Themen der Regionalent wicklung befragt. Die meisten würden die se Vorgehensweise ebenfalls befürworten und erachten es als Mehrwert, wenn die Bevölkerung durch eine partizipative Ver anstaltung stärker miteingebunden werden würde. Es sollte aber darauf geachtet werden, dass ein allfälliger Workshop nicht zu politisch und zu abgehoben daherkommt. Das heisst: Anstatt nur öffentliche Akteure sollten auch Vereine und das Gewerbe in die Organisation und die Durchführung mit einbezogen werden. Dementsprechend sprachen sich die meisten Interviewpart nerinnen und -partner dafür aus, dass die Standortförderung eine führende Rolle ein nehmen sollte. 15

Das Fallbeispiel der «Energieregion Kno nauer Amt» hat gezeigt, dass die bereits bestehenden Strukturen eine günstige Aus gangslage für die Förderung der Energie wende im Rahmen einer integrierten regionalen Entwicklungsplanung darstellen. Die Standortförderung mit ihrem Teilpro jekt «Energieregion Knonauer Amt» bildet einen geeigneten Entwicklungsträger, um Standortfragen im Zusammenhang mit erneuerbaren Energieprojekten partizipativ zu erarbeiten und in den Kontext der regio nalen Entwicklung einzubetten. Durch ihre gemischte Zusammensetzung aus öffentlichen wie auch privaten Akteuren stellt sie in gewisser Weise bereits die Grundstruktu ren für eine regionale Akteursplattform dar. Ausserdem unterscheidet sie sich durch diese institutionelle Mischform von anderen regionalen Planungsplattformen, welche mit einer «exklusiven» Mitgliedschaft daher kommen, also sich aus rein öffentlichen Mit gliedern zusammensetzen (i.d.R. Gemein de- und Kantonsvertreter) (Willi & Pütz, 2018). Die Standortförderung wird deshalb von re gionalen Stakeholdern als politisch neutraler wahrgenommen. Dies hat zur Folge, dass ihre Tätigkeiten breit akzeptiert werden.

Die Idee der Standortförderung als regionale Akteursplattform für eine integrierte regionale Entwicklungsplanung bringt aber auch gewisse kritische Punkte mit sich. So würde die Akteursplattform gegenüber an deren regionalen Planungsgefässen, allen voran der RZU und dem ZPK, wohl über ge ringeren politischen Einfluss verfügen, da sie nicht einem öffentlichen Auftrag ent springt. Diese Gefässe sind heute von Ge setzes wegen damit beauftragt, die Regio nal entwicklung des Knonauer Amts zu steuern. Eine Standortförderung, welche sich vermehrt mit Themen der Regional entwicklung auseinandersetzt, würde diese Planungsplattformen gewissermassen kon kurrenzieren. In diesem Sinne ist es wichtig, eine klare Kompetenzverteilung zwischen den Planungsgefässen vorzunehmen (oder möglicherweise ein Zusammengehen zu prüfen), um Überschneidungen und Konkur renzverhalten zu verhindern. Mit Blick auf das Knonauer Amt scheint die integrierte Herangehensweise gerade im Hinblick auf das geplante A4-Solar kraftwerk als sinnvoll. Momentan erhält das Projekt viel Zuspruch, bei der tatsächlichen Umsetzung könnte es aber, wie bei vielen grossen erneuerbaren Energieprojekten, Widerstand von verschiedenen Stakehol

dern sowie aus der Bevölkerung geben. Es bietet sich deshalb an, die verschie denen Interessen der Stakeholder und der Bevölkerung miteinzubeziehen. Dabei ist aber im Sinne des integrierten Ansatzes darauf zu achten, dass der Miteinbezug über das Ziel einer reinen Akzeptanzbil dung hinausgeht. Stattdessen sollte das Projekt durch eine integrierte regionale Ent wicklungsplanung in den regionalen Kon text eingebettet werden, und in einem umfassenden partizipativen Prozess sollten allgemeine Entwicklungsziele der Land schafts- sowie Energieplanung ausgear beitet werden. Das übergeordnete Forschungsprojekt «Integriertes regionales Landschaftsmana gement als Instrument zur Umsetzung der Energiewende» der WSL trifft demnach äusserst günstige Bedingungen an. Bevor ein grösseres partizipatives Verfahren im Sinne einer integrativen Regionalentwick lung gestartet wird, soll nun mittels einer schriftlichen Umfrage, neben der erhobe nen Sicht der Expertinnen und Experten, die Sicht der Bevölkerung auf die zukünf tige Energieplanung im Kontext einer umfassenden Regionalentwicklung erfasst werden.

Quellen: BFE, Bundesamt für Energie (2018): Erstes Mass nahmenpaket, www.bfe.admin.ch/bfe/de/home/politik/ energiestrategie-2050/erstes-massnahmenpaket.html, Stand: 17.11.2020. BFS (2019): Ständige und nichtständige Wohn bevölkerung nach Jahr, Kanton, Bezirk, Gemeinde, Bevölkerungstyp und Geschlecht (Ständige Wohnbevölkerung), Bundesamt für Statistik (BFS). Devine-Wright, P. (2011): Place attachment and public acceptance of renewable energy: A tidal energy case study. Journal of Environmental Psychology 31(4):336–43. Econcept (2010): Grundlagen für eine «Strategie Energie zukunft» im Knonauer Amt. Schlussbericht 18.03.2010. EnergieSchweiz (2017): EnergieSchweiz 2017 – 2020 Detailkonzept. Bern: Bundesamt für Energie (BFE). Energieregion Knonauer Amt (2020): Energiebilanz Knonauer Amt-2010-2019, knonauer-amt.ch/ wp-content/uploads/2020/06/Energiebilanz_ Knonauer_Amt_2010-19.pdf, Stand: 17.11.2020. GPV (2003): Standortförderung Knonauer Amt. Schlussbericht verabschiedet am 11. September 2003. Ernst Basler + Partner AG. Gemeindepräsidentenverband Bezirk Affoltern (GPV). Kanton Zürich (2019): Zürcher Bevölkerung wächst weiter. Medienmitteilung vom 08.2.2019, www.zh.ch/de/newsuebersicht/medienmitteilungen/2019/02/zuercherbevoelkerung-waechst-weiter.html, Stand: 17.11.2020. Knonauer Amt (2020): Über uns, Homepage, knonauer-amt.ch/ueber-uns, Stand: 17.11.2020. Knonauer Amt (2019): Die Autobahn A4 könnte ab 2025 als Kraftwerk genutzt werden, vom 3.12.19, knonauer-amt.ch/ aktuelles/a4-ab-2025-als-kraftwerk, Stand: 17.11.2020.

Knüsel, P. (2016): Übergeordnete Pläne, lokale Skepsis. Wie lassen sich die Ansprüche aus Energieproduktion und Landschaftsschutz verbinden. TEC21 50: 29–32. Le Nouvelliste (2020): Fully: l’autoroute solaire en manque de financement, vom 15.01.2020, www.lenouvelliste.ch/articles/valais/canton/fully-lautoroute-solaire-en-manque-de-financement-894308, Stand: 17.11.2020. Mitchell, B., Bellette, K. & Richardson, S. (2015): Integrated approaches to water and natural resource management in South Australia. International Journal of Water Resources Development 31(4): 718–731. Müller, S., Backhaus, N., & Buchecker, M. (2020): Mapping meaningful places: A tool for participatory siting of wind turbines in Switzerland? Energy Research & Social Science, 69, 101573. Ostrom, E., Burger, J., Field, Ch. B., Norgaard, R.B., & Policansky, D. (1999): Revisiting the commons: local lessons, global challenges. Science, Vol. 284:278–282. Pahl-Wostl, C. & Hare, M. (2004): Processes of social learning in integrated resources management. Journal of Community & Applied Social Psychology, 14:193–206. Sovacool, B. K., & P. L. Ratan (2012): Conceptualizing the acceptance of wind and solar electricity. Renewable & Sustainable Energy Reviews 16(7):5268–79. Sposato, R. G., & N. Hampl. (2018): Worldviews as predictors of wind and solar energy support in Austria: Bridging social acceptance and risk perception research. Energy Research & Social Science 42:237–46. SSES (2018): Autobahn im Säuliamt als Solarkraftwerk. Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie, www.sses.ch/de/autobahn-im-saeuliamt-als-solarkraftwerk, Stand: 17.11.2020.

Stober, D., Buchecker, M., Jongejan, B., Eiter, S., Suškevičs, M., Martinat, S. and I. Kuvac (2018): Participatory planning of renewable energy with a focus on best practice. In: Roth et al. (Eds.), Renewable Energy and Landscape, Berlin, Jovis: 185–199. Tengberg, A. & Valencia, S. (2018): Integrated approaches to natural resources management – Theory and practice. Land Degradation & Development, 29(6), 1845–1857. Willi Y. & Pütz M. (2018): Governance der Regionalentwicklung: Wie Regionen ihr Potenzial nutzen können. Swiss Academies Factsheets 13 (3). WWF ZH (Hrsg.) (2019): Jahresbericht 2019. Energieregion Knonauer Amt.

5. Fazit und Ausblick

Autoren: Aron Affolter Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), Forschungsgruppe Sozialwissenschaftliche Landschaftsforschung seit 1. Dezember 2020: Raumplaner bei Planteam S AG, Luzern – Planungsbüro für Raumplanung, Ortsgestaltung und Geoinformation aron.affolter@planteam.ch Matthias Buchecker Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), Forschungsgruppe Sozialwissenschaftliche Landschaftsforschung matthias.buchecker@wsl.ch Stefanie Müller Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), Forschungsgruppe Sozialwissenschaftliche Landschaftsforschung stefanie.mueller@wsl.ch

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Messnetz des Bundes für den Transport suspendierter Sedimente in Fliess gewässern – Geschichte und zukünftige Entwicklung D. Alessandro Grasso, Carlo Scapozza, Florian R. Storck Zusammenfassung In der Schweiz begann die Überwachung des Sedimenttransports in Flüssen Ende des 19. Jahrhunderts mit den Korrekturen der grossen Flüsse (Kander, Linth, Aare, Rhein). Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die Schätzung des Volumens der von Flüssen transportierten Sedimente durch regelmässige mehrjährige bathymetrische Untersuchungen von Seen durchgeführt. In den 1960er-Jahren begann der Bund mit dem Aufbau eines Überwachungsnetzes für den Transport von Fest stoffen in Flüssen von nationalem Interesse. Dieser Artikel stellt die Rechtsgrund lagen und die Bedeutung der Überwachung von Sedimentflüssen sowie die Vision und Strategie der Abteilung Hydrologie für die nahe Zukunft dar. Résumé En Suisse, la surveillance du transport des sédiments dans les rivières a commencé à la fin du XIXe siècle avec les corrections des grands fleuves (Kander, Linth, Aare, Rhin). Jusqu'au milieu du XXe siècle, l'estimation du volume des sédiments transportés par les rivières était réalisée au moyen de relevés bathymétriques réguliers pluriannuels des lacs. Dans les années 1960, la Confédération a commencé à mettre en place un réseau de surveillance du transport des solides des rivières d'intérêt national. Cet article présente la base juridique de l'importance du suivi des flux de sédiments, ainsi que la vision et la stratégie de la division Hydrologie pour le proche avenir.

1. Einleitung In der Schweiz begann die Überwachung des Sedimenttransports in Flüssen Ende des 19. Jahrhunderts mit den Korrekturen der grossen Flüsse (Kander, Linth, Aare, Rhein). Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die Schätzung des Volumens der von Flüssen transportierten Sedimente durch regelmässige mehrjährige bathymetrische Untersuchungen von Seen durchgeführt. Seit den 1960er-Jahren werden suspendier te Schwebstoffe in Schweizer Flüssen auf nationaler Ebene untersucht. Die Schweb stoffmessung ist Teil hydrologischer und umweltbezogener Beobachtungen und für die Optimierung der Bewirtschaftung (z. B. Schifffahrt) und den Schutz natürlicher und künstlicher Wasserläufe und Stauseen in der Schweiz von entscheidender Bedeutung (z. B. Kolmatierung des Flussbettes, Ver schlammung, Verfüllung und Verlandung). Wichtige Parameter sind neben dem Ab fluss und der Kenntnis des Gewässerpro

files die Trübung, die Konzentration suspen dierter Feststoffe (suspended solids concentration – SSC, bzw. matières en suspen sion MES) sowie die Korngrössenverteilung der Partikel. Die Umweltbeobachtung liefert die Daten und Informationen, die für umweltpolitische Diskussionen und Entscheidun gen erforderlich sind, und ist daher ein wesentlicher Bestandteil der Umwelt- und Ressourcenpolitik. Die langfristige Beob achtung der Umwelt ermöglicht es, den aktuellen und früheren Zustand der hydrologischen Umwelt zu vergleichen, die Um setzung und Wirksamkeit der zum Schutz ergriffenen Massnahmen zu überwachen und frühzeitig neue Probleme zu identifizieren. Im Allgemeinen verbessert die Beobachtung der Umwelt das Verständnis des hydrologischen Systems. Aus langjährigen Zeitreihen lassen sich Trends ermitteln und mit Einschränkungen grobe Abschätzungen für künftige Entwicklungen ableiten. Vor dem Hintergrund des Klima

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wandels und der sich ändernden hydrolo gischen Rahmenbedingungen (BAFU, 2021; National Centre for Climate Services, 2018) könnten auch Veränderungen beim räumlich-zeitlichen Muster des Feststofftrans ports und der transportierten Frachten auftreten. Die Weiterentwicklung des Feststoffmonitorings muss deshalb gerade die Ge biete berücksichtigen, die einem starken Wandel unterliegen, wie etwa die hoch alpinen vom Gletscherrückzug betroffenen Regionen (Mölg et al., under review). 2. Rechtsgrundlage und Strategie Die Mission des Bundesamts für Umwelt (BAFU) bezüglich Schwebstoffmonitoring ergibt sich aus Artikel 12 der Verordnung über die Organisation des Eidgenössischen Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK). Dieser ist in drei Teile gegliedert: 1. Die natürlichen Ressourcen (Boden, Wasser, Wälder, Luft, Klima, Arten vielfalt und Vielfalt der Landschaften) zu schützen und nachhaltig zu nutzen und die ihnen zugefügten Schäden zu reparieren; 2. Den Menschen vor übermässiger Belastung zu schützen (einschliesslich Lärm, Schadorganismen und Schadstoffen, nichtionisierender Strahlung, Abfall, kontaminierten Standorten und schweren Unfällen); 3. Schutz von Menschen und Eigentum von bemerkenswertem Wert vor hydrologischen und geologischen Gefahren, insbesondere vor den Gefahren, die mit Überschwemmungen, Erdbeben, Lawinen, Erdrutschen, verschiedenen Formen von Erosion und Steinschlag verbunden sind. Die Bundesaufgaben im Zusammenhang mit Feststoffen ergeben sich aus der Mission des BAFU und aus den folgenden rechtlichen Grundlagen Für die nachhaltige Bewirtschaftung der Wasserressourcen und den Schutz vor 17

Schadstoffen sind die Erhebung und Ana lyse von Daten zur Wasserqualität und da mit auch zu Schwebstoffen von wesentlicher Bedeutung. Die rechtlichen Rahmenbedingungen für die Überwachung der Sedimente und suspendierten Feststoffe in Fliessgewäs sern und die Kompetenzen des Bundes bzw. des BAFU ergeben sich aus dem Ge wässerschutzgesetz (GSchG) und der Ge wässerschutzverordnung (GSchV), dem Wasserbaugesetz (WBG) und der Verord nung über den Wasserbau (WBV), dem Geoinformationsgesetz (GeoIG) und der Geoinformationsverordnung (GeoIV) und dem Umweltschutzgesetz (USG) (Tabelle 1). Nach teilige Auswirkungen auf Mensch, Umwelt und Güter sollen erkannt und ver mieden werden. Um in diesem Zusam menhang Schutzmassnahmen ergreifen zu können, sind Erfahrung und Kenntnis der Sedimentmengen in Wasserläufen erforderlich. Zudem sollen die Daten der Öffentlichkeit zur Verfügung stehen.

3. Ziele der SchwebstoffMessungen in Flüssen

Gesetzliche Grundlage Gegenstand

Anforderung / behördliche Auflage

GSchG, Art. 39

Sedimente in Seen einbringen

Verboten

GSchG, Art. 40 GSchV, Art. 42

Methoden zur Entfernung Maximale Schwebstoffkonzentration, die im der in Rückhaltebecken Gewässer während der Spülung oder Entleerung angesammelten Sedimente eingehalten werden muss (i.d. Praxis von der Vollzugsbehörde festgelegt)

GSchG, Art. 44 GSchV, Art. 43

Ausbeutung von Kies und Sand in Fliessgewässern

Darf keine Trübung verursachen, die Fischgewässer beeinträchtigen kann

GSchG, Art. 43a

Geschieberegime eines Fliessgewässers

Darf durch Anlagen nicht so verändert werden, dass die einheimische Flora und Fauna und ihre Biotope, das Grundwasserregime und der Schutz vor Wasser ernsthaft geschädigt werden

GSchV, Anhang 1.3.b

Oberflächenwasserqualität

Muss so beschaffen sein, dass die Sedimente keine künstlichen, langlebigen Stoffe enthalten

GSchV, Anhang 1.3.c

Oberflächenwasserqualität

Muss so beschaffen sein, dass Substanzen, die durch menschliche Aktivitäten ins Wasser gelangen und dieses verunreinigen können, sich nicht in Schwebstoffen oder Sedimenten anreichern und keine nachteiligen Auswirkungen auf die Biozönosen oder die Nutzung von Gewässern haben

3.1 Abschätzung der Stabilität, Erosion und der Bodenverluste in Wassereinzugsgebieten Aufgrund des Klimawandels sind die Dürre perioden länger und die Schauer intensiver, die durchschnittliche Jahrestempe ratur steigt (National Centre for Climate Services, 2018). Gletscher und Permafrost, die Faktoren für die Bodenstabilität sind, gehen zurück. Diese Veränderungen führen zu einer Zunahme der Erosionsrate und des Bodenverlusts in den Wassereinzugs gebieten und damit zu einer Zunahme des Sedimenttransports im Wasserlauf. Die Messung von Schwebstoffen ist ein guter Indikator für die Folgen des Klimawandels. 3.2 Vorhersage der Verlandungsdauer schiffbarer Seen Schweizer Seen sind wichtige Wasserstras sen. Sedimente, die von Zuflüssen trans

WBG, Art. 1

Menschen und materielle Güter

Schutz vor den schädlichen Auswirkungen von Wasser, insbesondere vor Überschwemmungen, Erosion und Sedimentation

GeoIG GeoIV

Geodaten

Regelung für schweizweite Verbreitung und Zugänglichkeit

WBV, Art. 20a GeoIV, Art. 11

Geodatenmodell für die Sedimente von Wildbächen

Zuständigkeit des BAFU, das Modell zu erstellen

USG, Art. 44

Untersuchungen zu Umweltbelastungen und Überwachung der Wirksamkeit der nach dem Gesetz getroffenen Massnahmen

Zuständigkeit des Bundes

Tabelle 1: Rechtliche Grundlagen für das Monitoring suspendierter Feststoffe. 18

portiert und in Seen abgelagert werden, behindern langfristig betrachtet die Schiff fahrt. Um diese Wasserstrassen zu schützen, ist es notwendig, das Volumen der von den Flüssen transportierten und im See abgelagerten Sedimente zu messen und möglicherweise Sedimentbaggeraktionen durchzuführen, die Hindernisse für die Schifffahrt beseitigen. 3.3 Bewertung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Flussdeltas in Seen Die Oberfläche und das Volumen der Seen nehmen mit dem Vorrücken der Deltas von Zuflüssen ab. Die Ausbreitungsgeschwin digkeit eines Deltas hängt vom Sediment volumen ab, das vom Zufluss transportiert wird. Die Kenntnis der Sedimentfrachten ist erforderlich, um die zeitliche Entwicklung der Ausbreitung von Deltas abzuschätzen. 3.4 Abschätzung der Kolmatierung des Flussbettes Das Grundwasser kann entweder den Fluss speisen oder selbst durch Flüsse gespiesen werden. Die Kolmatierung des Bettes eines Wasserlaufs behindert jedoch die Interaktion des Gewässers mit dem Grund wasser. Eine kolmatierte Gewässersohle kann zu einem niedrigeren Grundwasser spiegel führen, als dies ohne Kolmatierung der Fall wäre. Zusätzlich verstopft die Kol matierung des Bettes die Zwischenräume des Substrats am Gewässergrund, die für die Reproduktion und das Überleben litho rheophiler Spezies notwendig sind. Die Kolmatierung des Substrats kann zu einer fast vollständigen Sterblichkeit des Laiches und einem Rückgang der Biodiversität füh ren (z. B. Jensen et al., 2009; Bo et al., 2007). Die Korngrösse spielt dabei eine wichtige Rolle, je feiner die Sedimente, desto grösser die Beeinträchtigung. 3.5 Sedimentverschmutzung bewerten Sedimente bilden ein dynamisches und wesentliches Kompartiment in aquatischen Ökosystemen. Sie spielen für viele Tiere und Pflanzen eine wichtige Rolle als Lebens raum oder Nistplatz. Sie weisen jedoch die Eigenschaft auf, Schadstoffe zu absorbie ren und zu adsorbieren, die für Organismen toxisch sein können und wirken somit als Reservoir und sekundäre Quelle für langfristige Kontamination. Die Kenntnis der physiko-chemischen Eigenschaften (z. B. Gehalt an organischem Kohlenstoff, Zu sammensetzung der Tonminerale) und der Schadstoffbelastung von Sedimenten ist daher erforderlich, um die ökologische Inte grität aquatischer Ökosysteme zu schützen.

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3.6 Vorhersage der Auswirkung von suspendierten Feststoffen auf die Biozönose der aquatischen Umwelt Das Vorhandensein fein suspendierter Se dimente im Wasser beeinflusst seine physikalischen Eigenschaften. Die Sonnen strahlen, die ins Wasser gelangen, werden von den Partikeln gestreut und teilweise absorbiert. Dies führt zu einer Verringe rung des Lichteinfalls in die Wasserschicht. Zusätzlich absorbieren die suspendierten Partikel Wärme, was zu einem Anstieg der Wassertemperatur führt. Die Sedimente verursachen eine Abnahme der Photo syntheseaktivität und folglich der Primär produktivität (durch Photosynthese fixierte organische Substanz). Suspendierte Par tikel sind für Wirbellose schädlich und verursachen ein Verstopfen der Filterorgane in den Ernährungssystemen sowie in den Verdauungs- und Atmungsorganen. Ob wohl Fische kurze Expositionen gegenüber hohen Schwebstoffkonzentrationen tolerieren können, führen lange Expositi onen zu einer Veränderung der opercularen Höhle und einer Reizung der Kiemen. Eine hohe Konzentration an Schwebstof fen hemmt zudem die Entwicklung von Eiern und Larven. Eine Übersicht über die Reaktionen von Fischen als Funktion der Trübungsintensität und der Expositions dauer findet sich in Newcombe & Jensen (1996). Neben der Gesamtkonzentration der suspendierten Feststoffe (total suspended solids – TSS) ist es ebenfalls wichtig, die Grössenverteilung der Schweb stoffe zu kennen, da feine Partikel die Was serflora und -fauna mitunter stärker schädigen können als gröbere. Auf der Ebene der aquatischen Biozönosen sind die Aus wirkungen der Trübung auf allen trophi schen Ebenen zu spüren. Eine umfassen de Synthese wurde von Bucher (2002) im Rahmen des nationalen Projekts «Schwei zer Netzwerk Fisch in Reduktion – Fisch netz» durchgeführt. 3.7 Kontrolle der Wasserqualität für den Freizeitgebrauch Ob für Sport oder Entspannung, Gesund heit oder Vergnügen, Wasser bietet ein Gefühl von Vergnügen und Wohlbefinden, das schwer zu vergleichen ist. Wasser in Seen oder Flüssen, das zu Erholungszwe cken verwendet wird, kann jedoch auf grund seiner Belastung mit suspendierten Feststoffen unhygienisch sein. Sedimente sind eine potenzielle Kontaminationsquelle, da feine Sedimente die Eigenschaft haben, potenziell toxische Schadstoffe zu absor bieren. Sportler müssen daher unbedingt

Zugang zu sauberem und gesundem Was ser zum Schwimmen haben. Zum Schutz der öffentlichen Gesundheit ist es daher erforderlich, die Belastung von Sedimenten und suspendierten Feststoffen mit Schad stoffen, die Gesamtkonzentration der suspendierten Feststoffe sowie die Korngrös senverteilung zu ermitteln. 3.8 Stauanlagen vor Verfüllung schützen Rund 57 Porzent des in der Schweiz produ zierten Stroms stammten 2019 aus Wasser kraft (BFE, 2020). Es ist daher wichtig, die Speicherseen für die Stromerzeugung vor Verfüllung zu schützen. Die Sedimentfracht, die von Gewässern transportiert und im Stausee abgelagert wird, verringert das für die Stromerzeugung aus Wasserkraft verfügbare Wasservolumen und damit die Lebensdauer des Reservoirs. Die Kenntnis der Schwebstofffrachten (neben der Ge schiebefracht) ermöglicht es, die im Re servoir abgelagerten Sedimentvolumina und damit die Lebensdauer des Stausees abzuschätzen und nach Lösungen zu suchen, um diese zu verlängern. 3.9 Wasserkraftanlagen und andere technische Anlagen schützen Turbinen in Wasserkraftwerken müssen mit Filtern vor Verschleiss geschützt werden, deren Maschengrösse ebenfalls mittels Schwebstoffmessung bestimmt wird. So sind die Wassereinlässe typischerweise durch Gitter geschützt, die nach Schweb stoffmessungen dimensioniert sind. Hier bei ist es wichtig, nicht nur Konzentratio nen, sondern auch die Korngrössenvertei lung der suspendierten Partikel und deren zeitliche Entwicklung zu kennen. Ähnliche Fragen ergeben sich bei Nutzern von Kühl wasser. 4. Benutzer und Nutzniesser der Daten Die Nutzer der Daten sind in der Regel Uni versitäten, Forschungsinstitute, Bundes verwaltung, Fachabteilungen der Kantone, private Firmen (z. B. Betreiber von Wasser kraftanlagen) und Ingenieurbüros sowie Privatpersonen und Vereine. Die Hauptan wendungsbereiche der Daten sind: Hydro dynamik von Seen, Transport von Nährund Schadstoffen, Transport von Schweb stoffen in alpinen Regionen, Validierung mathematischer Modelle, Validierung neu er Techniken zur Messung des Material transports von Feststoffen, Bodenerosion, Schutz der Fischzucht, Dimensionierung und Spezifikation technischer Anlagen usw.

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5. Schwebstoffmessnetz des Bundes Das Bundesamt für Umwelt hat folgende Kriterien für die Auswahl der Messstatio nen für Schwebstoffe definiert: • Flüsse von nationalem Interesse: – Grosse Flüsse, die durch mehrere Kantone fliessen, oder internationale Fliessgewässer sowie Seen, an welche mehrere Kantone grenzen oder welche die Grenze zu Nach barländern bilden – Flüsse, die im Rahmen grosser historischer Korrektionsprojekte unter massgeblicher Beteiligung des Bundes umgestaltet wurden und deren Langzeitauswirkungen mittels periodischer Vermessung zu beurteilen sind – Flüsse, die im Rahmen grosser aktueller Hochwasserschutzprojekte unter massgeblicher Beteiligung des Bun des umgestaltet werden und deren Auswirkungen mittels der periodischen Vermessung zu beurteilen sind – Flüsse und Seen, entlang welchen ein grosses Schadenspotenzial vorhanden ist – Zuflüsse, deren Transportvermögen für Wasser und Geschiebe bzw. deren Zufuhr (Abfluss, Geschiebe zufuhr) für das übergeordnete Flusssystem eine massgebende Bedeutung haben – Flüsse, an welchen ausgedehnte Auengebiete nationaler Bedeutung vorhanden sind • Messung des Schwebstofftransports in den wichtigsten Seen; • Messung der Feststofffrachten, die die grossen Schweizer Wassereinzugs gebiete verlassen, um den Boden verlust abzuschätzen; • Messung der Auswirkungen des Klima wandels (Rückzug von Gletschern und Permafrost) auf den Erosions- und Sedimenttransportprozess; • Repräsentativität verschiedener Typologien aquatischer Systeme wie Flüsse, Tieflandflüsse, Ströme; • Überwachung des Zustands von Wasserläufen. Operatives Vorgehen und Qualitätsmanagement im Jahr 2020: • Die Repräsentativität der SchwebstoffProbenentnahme in Flüssen zu gewährleisten. • Die Gewährleistung der Probenent nahme (zweiwöchentlich und zusätzlich bei Überschwemmungen). 19

• Die regelmässige Durchführung der Konzentrationsprofile (ein- bis zweimal pro Jahr, Bild 1). Diese dienen zur Kontrolle der Repräsentativität der Stichproben (Grasso et. al, 2012; Grasso et al. 2014).

• Bei Bedarf Installation eines Autosamplers zur kontinuierlichen Probenahme. • Die Verfügbarkeit gemessener und berechneter Abflusswerte. • Die Unabhängigkeit der Qualität der Messdaten von der Messtechnik.

Insgesamt umfasst das Netzwerk 54 MESMessstationen (Tabelle 2), von denen derzeit 13 in Betrieb sind (Tabelle 3). Alle die se 13 Betriebsstationen sind mit mindestens einem Trübungssensor ausgestattet (Bild 2).

Tabelle 2: Liste der nicht mehr in Betrieb befindlichen Schwebstoff-Messstationen mit den Inbetriebnahmezeiten.

Tabelle 3: Liste der aktuellen Schwebstoff-Messstationen mit den Inbetriebszeiten. 20

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Bild 1: Vorrichtung zur Entnahme von Schwebstoffproben.

Bild 2: Standorte der aktuellen Schwebstoff-Messstationen. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

Geplante Weiterentwicklung des Messnetzes Neue Messstationen in den periglazialen Regionen und in Flüssen von nationalem Interesse werden das Messnetz erweitern. Der Klimawandel bringt in vielen Regio nen insbesondere folgende Entwicklungen: • Erhöhung der Temperatur der Gewässer und der Luft, • Intensivere und reichlichere Nieder schläge im Winter, • Frühere Schneeschmelze im Frühjahr, • Erhöhung der Schneegrenzen, Rückzug von Permafrost und Gletschern usw.

Dies führt zu einer erhöhten Bodenerosion und einem erhöhten Sedimenttransport in Fliessgewässern. Die Messstationen in periglazialen Re gionen erlauben die Auswirkung des Rück zugs von Gletschern und Permafrost auf die Bodenstabilität, die Erosion und den Sedimenttransport in Fliessgewässern zu beobachten. Feststoffe, die die Schweiz über den Inn nach Osten und über den Rhein nach Norden verlassen, werden derzeit nicht er fasst. In der Nähe der Grenzen zu Öster reich und Deutschland ist daher geplant, an diesen beiden Flüssen Schwebstoff-

Messstationen in Betrieb zu nehmen. Diese Stationen werden dann die Realisierung von Sedimentbilanzen der Schweiz ermög lichen. Angesichts der Bedeutung der Partikel grössenanalyse suspendierter Feststoffe hat das Bundesamt für Umwelt in Zusam menarbeit mit der ETH Lausanne / TU Wien ein Forschungsprojekt gestartet, um eine Technologie zur kontinuierlichen Abschät zung der Partikelgrösse von Schwebstoffen zu entwickeln. Das Bundes-Schwebstoff messnetz ist eine sich ständig weiterentwi ckelnde Baustelle, um neuen Herausforde rungen wie dem Klimawandel zu begegnen.

Quellen: BAFU (Hrsg.) 2021: Auswirkungen des Klimawandels auf die Schweizer Gewässer. Hydrologie, Gewässer ökologie und Wasserwirtschaft. Bundesamt für Umwelt BAFU, Bern. Umwelt-Wissen Nr. 2101: 134 pp. BFE (2020): Stand der Wasserkraftnutzung in der Schweiz am 31. Dezember 2019. Medienmitteilung vom 04.05.2020, Bundesamt für Energie BFE, Bern. Bo, T., Fenoglio, S., Malacarne, G., Pessino, M., Sgariboldi, F. (2007): Effects of clogging on stream macroinvertebrates: An experimental approach. Limnologica 37 (2): 186–192. Bucher R. (2002): Feinsedimente in schweizerischen Fliessgewässern – Einfluss auf Fischbestände. Fischnetz-Publikation. EAWAG Dübendorf, (Projekt 01/07), 76 pp. Grasso D.A., Bérod D., Hefti D., Jakob A. (2011): Monitorage de la turbidité des cours d’eau Suisse «Wasser Energie Luft» – 103(1):48–52. Grasso, D.A., Bérod, D., Hodel, H. (2012): Messung und Analyse der Verteilung von Schwebstoffkonzentrationen im Querprofil von Fliessgewässern. «Wasser Energie Luft», 104(1):61–65.

Grasso D.A., Bérod D., Hodel H., Jakob A., Lalk P., Spreafico M. (2014): Repräsentativität von Stichproben bezüglich Schwebstoffkonzentration, Erfahrungen der Abteilung Hydrologie bei der Probenahme «Wasser Energie Luft» 106(3):224–230. Jensen, D.W., Steel, E.A., Fullerton, A.H., Pess, G.R. (2009): Impact of Fine Sediment on Egg-To-Fry Survival of Pacific Salmon: A Meta-Analysis of Published Studies. Reviews in Fisheries Science, 17(3):348–359. Mölg, N., Huggel, C., Herold, T., Storck, F.R., Allen, S., Haeberli, W., Schaub, Y., Odermatt, D. (under review): Inventory and genesis of glacial lakes in Switzerland since the Little Ice Age. Earth Surface Processes and Landforms. Newcombe C.P., Jensen J.O.T. (1996): Channel suspended sediment and fisheries: a synthesis for quantitative assessment of risk and impact. North American Journal of Fisheries Management 16:693–727. National Centre for Climate Services (2018): CH2018 – Climate Scenarios for Switzerland, Technical Report, Zurich, 271 pp. Gesetze und Verordnungen: www.admin.ch/gov/de/ start/bundesrecht/systematische-sammlung.html.

Autoren: Dr. D. Alessandro Grasso, Abteilung Hydrologie, Sektion Hydrologische Grundlagen Gewässerzustand, Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, Bundesamt für Umwelt BAFU, alessandro.grasso@bafu.admin.ch Dr. Carlo Scapozza, Abteilung Hydrologie, Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, Bundesamt für Umwelt BAFU, carlo.scapozza@bafu.admin.ch Dr. Florian R. Storck, Abteilung Hydrologie, Sektion Hydrologische Grundlagen Gewässerzustand, Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK, Bundesamt für Umwelt BAFU, florian.storck@bafu.admin.ch

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Betrieb des Bundes-Messnetzes für den Transport suspendierter Sedimente in Fliessgewässern D. Alessandro Grasso, Carlo Scapozza, Florian R. Storck

Zusammenfassung In der Schweiz begann die Überwachung des Sedimenttransports in Flüssen Ende des 19. Jahrhunderts mit den Korrekturen der grossen Flüsse (Kander, Linth, Aare, Rhein). Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die Schätzung des Volumens der von Flüssen transportierten Sedimente durch regelmässige mehrjährige bathymetrische Untersuchungen von Seen durchgeführt. In den 1960er-Jahren begann der Bund mit dem Aufbau eines Überwachungsnetzes für den Transport von Feststoffen in Flüssen von nationalem Interesse. Dieser Artikel erläutert das vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) angewendete Verfahren zur Schätzung der Schwebstofffrachten. Résumé En Suisse, la surveillance du transport des sédiments dans les rivières a commencé à la fin du XIXe siècle avec les corrections des grands fleuves (Kander, Linth, Aare, Rhin). Jusqu'au milieu du XXe siècle, l'estimation du volume des sédiments transportés par les rivières était réalisée au moyen de relevés bathymétriques réguliers pluriannuels des lacs. Dans les années 1960, la Confédération a commencé à mettre en place un réseau de surveillance du transport des solides des rivières d'intérêt national. Cet article explique la procédure utilisée par l’Office fédéral de l’environnement (OFEV) pour estimer les charges de sédiments en suspension sur la base d'un échantillonnage, de mesures en continu du débit et de la turbidité, et de calculs.

1. Einleitung Seit den 1960er-Jahren werden Schweb stoffe in Fliessgewässern schweizweit gemessen. Die Schwebstoffmessung als Teil aspekt des Umweltmonitorings mit Fokus auf hydrologischen Aspekten ist von we sentlicher Bedeutung für die Optimierung der Bewirtschaftung (z. B. Schifffahrt) und des Schutzes der Seen und Fliessgewäs ser sowie der künstlichen Speicher in der Schweiz (z. B. Sohlenkolmatierung, Ver schlammung). Mithilfe des Schwebstoff monitorings lassen sich Herkunft und Ent stehungsursachen von Schwebstoffen so wohl anthropogenen (z. B. durch Ausbeu tung von Material aus Flüssen oder das Spülen von Staubecken) als auch natürli chen Ursprungs nachvollziehen. Das Mo nitoring dient ferner zur Quantifizierung der Auswirkungen von Schwebstoffen auf das jeweilige Gebiet (Abtrag und Verlust von Boden in Einzugsgebieten, Kolmatierung von Flusssohlen) und auf bauliche Anlagen (Wehre, Staubecken, Wasserfassungen

usw.). Nicht zuletzt leisten die Messungen einen unverzichtbaren Beitrag zur Doku mentation der Klimawandelfolgen im Zu sammenhang mit Erosions-, Transportund Ablagerungsprozessen (Modellierung für das Einzugsgebiet). Neben wirtschaftlich / technischen Fragen ist das Schweb stoffmonitoring auch für ökologische und toxikologische Fragestellungen von Be deutung. Schwebstoffe können die Bio zönose sowohl direkt als auch durch assoziierte Schadstoffe beeinträchtigen und auch die menschliche Nutzung von Ge wässern einschränken (Freizeitgebrauch, Brauch- und Trinkwassergewinnung). Die Kenntnis der Schwebstofffrachten ist die Basis für eine Bilanzierung von partikelgebundenen Schadstofffrachten und da mit wichtig für das Verständnis der Verla gerungs- und Transportprozesse solcher Schadstoffe. Informationen zu rechtlichen Grundlagen, Zielen des Monitorings und dem historischen und aktuellen Schweb stoffmessnetz des Bundesamtes für Um welt (BAFU) finden sich in Grasso et al.,

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(2021) in dieser Ausgabe von WEL (Seite 17 – 22). Im Folgenden wird die Methodik für die Ermittlung kontinuierlicher Schweb stofffrachten beschrieben, basierend auf Stichproben, kontinuierlichen Abfluss- und Trübungsmessungen und -berechnungen. 2. Schwebstoffproben 2.1 Manuelle Probenahme Für die manuelle Probenahme stehen zwei Typen von Schwebstoffsammlern zur Ver fügung. • Schwebstoffsammler am Seil: Modelle SGL 1961 und SGLN 1970 (Bild 1a) • Schwebstoffsammler an der Stange: Modelle SGS M266 D/10 und US-DH 48 (Bild 1b)

Bild 1a: Probenahme Schwebstoff sammler am Seil. Foto: A. Grasso.

Bild 1b: Schwebstoffsammler an der Stange. Foto: A. Grasso. 23

2.2 Automatisierte Probenahme Wenn der Abfluss innerhalb kurzer Zeit räume starke Schwankungen aufweist, reichen zwei Stichproben pro Woche zur Quantifizierung des Feststofftransports nicht aus, namentlich bei kleinen Wasser läufen und Bächen. In diesen Fällen ist für das Schwebstoffmonitoring eine zeitlich engmaschigere Beprobung erforderlich. Hier erweist sich der Einsatz einer automatischen Probenahmevorrichtung als äusserst effizient (Bild 1c).

Bild 1c: Automatischer Probenehmer. Foto: A. Grasso.

3. Repräsentativität der Stichproben 3.1 Konzentrationsprofile über den Gewässerquerschnitt Der im jeweiligen Gewässerquerschnitt re präsentativste Entnahmepunkt für Schweb stoffproben wird anhand von Querschnitts beprobungen ermittelt. Das Konzentrationsprofil über den Ge wässerquerschnitt zeigt die Verteilung der Schwebstoffkonzentrationen über die erfasste Querschnittsfläche (Bild 2a). Es ermöglicht die Bestimmung der idealen Mess vertikale und -tiefe, bei denen die wöchent liche Probenahme einen für die Schweb stoffkonzentration repräsentativen Wert liefert (Bild 2b). Da sich die Morphologie des Einzugs gebiets und insbesondere das Profil des Gewässerbetts laufend ändern, muss re gelmässig – mindestens einmal jährlich – anhand eines Schwebstoff-Konzentrati onsprofils über den Gewässerquerschnitt die Repräsentativität des Probenahme punkts überprüft werden.

3.2 Bestimmung der Schwebstoffkonzentration Die Proben werden zur Analyse an das Labor des Eidgenössischen Instituts für Metrologie (METAS) gesandt. Die Analyse erfolgt per Filtrationsmethode. Dazu wird die Probe gewogen und filtriert (Filter mit Porengrösse 0,65 μm). Der Rückstand wird getrocknet und gewogen. Die Kon zen tration errechnet sich aus dem Verhältnis zwischen dem Gewicht des Rückstands und dem Gewicht der Probe und wird in der Einheit mg/kg angegeben. 4. Trübungssonde Der Schwebstofftransport kann indirekt durch Messen der Gewässertrübung erfasst werden. Jede Station ist mit mindestens einer Trübungssonde ausgestattet. Die Trübungsmessung kann optisch oder akustisch erfolgen. Im ersten Fall wird die schwebstoffbedingte Abnahme der Intensität des von der optischen Sonde emittierten Lichtstrahls gemessen. Im zwei ten Fall werden die von den suspendierten

Bild 2: Schwebstoff-Konzentrationsprofil über den Gewässerquerschnitt an der Messstation Rhein-Diepoldsau vom 28. Juli 2010 (oben) und vom 26. Juni 2012 (unten). a) Links: Diagramm der Isokonzentrationskurven in mg/l. b) Rechts: Repräsentativität der Probenkonzentration im Verhältnis zur Konzentration im Querschnittsmittel. 24

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Partikeln reflektierten Schallwellen einer akustischen Sonde gemessen. 4.1 Optische Trübung Die optische Trübungssonde misst die Ab nahme der Wassertransparenz aufgrund der vorhandenen Schwebstoffe, welche anorganischer (Ton, Schluff, Sand), organischer (Humus, Plankton, Algen) oder kolloidaler Art sein können. Diese feinen Partikel werden bei der Erosion von Bö den freigesetzt und werden durch Wasser oder Wind transportiert (oder im Gewässer mobilisiert). Der Prozess ist abhängig von der Topografie, der Bodenstruktur und den Niederschlagsverhältnissen und weist daher hinsichtlich seiner Intensität starke räumliche und saisonale Schwankungen auf. Neben natürlichen Faktoren werden Erosionsprozesse und Feinpartikeleinträge in Gewässer durch bestimmte Aktivitäten des Menschen (Land- und Forstwirtschaft, Sedimententnahme, bauliche Anlagen in Fliessgewässern, Staubeckenspülungen usw.) verstärkt. Einen Beitrag zur Trübung können auch biologische Prozesse oder die Koagulation gelöster Wasserinhalts stoffe liefern. Trübungswerte stellen eine unspezifische Messgrösse für die Schwebstoff konzentration dar. Die Korrelation zwischen Trübung und Schwebstoffkonzentration ist aufgrund der optischen Eigenschaften von Schwebstoffen, z. B. ihres Brechungskoef fizienten, nicht immer linear. Die Trübung kann auf zweierlei Weise gemessen werden (Bild 3). Zum einen kann

Bild 3: Funktionsprinzip der optischen Trübungssonde (oben) und installierte Sonde (unten). Foto: A. Grasso.

die Intensität eines durch eine Probe hindurchtretenden Lichtstrahls gemessen wer den (turbidimetrische Methode); bei der zweiten Methode wird die Streuung eines Lichtstrahls um den Winkel α, bezogen auf den einfallenden Strahl, gemessen. Beträgt der Winkel α 90 ° oder darunter, wird ne phelometrisch gemessen, der gemessene Wert wird in der Einheit NTU (Nephelometric Turbidity Unit) angegeben. Ist der Winkel α grösser als 90 °, erfolgt eine sogenannte Rückstreuungsmessung; der Wert wird in der Masseinheit BSTU (BackScatter Tur bidity Unit) ausgedrückt. 4.2 Akustische Trübung Um die Qualität und die Zuverlässigkeit von Messungen hydrologischer Parameter zu verbessern, erforscht und testet die Ab teilung Hydrologie des BAFU neue Instru mente und Messmethoden. Im Jahr 2016 veranlasste sie zum Schwebstoffmonito ring an der hydrometrischen Station AareBrienzwiler die Installation einer neuen Trü bungssonde auf Basis der ADCP-Technolo gie (Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungs messung). Die Sonde wurde zur besseren Zugänglichkeit auf einem Schlitten montiert (Bild 4). Die akustische Trübungsmessung basiert auf der Eigenschaft suspendierter Partikel, die von einer Schallquelle emittier ten Schallwellen zu streuen. Die akustische Trübung errechnet sich aus dem Ver hältnis zwischen der von den Partikeln pro Entfernungseinheit (Entfernung zur Ultra schallsonde) gestreuten Energie und der

von der Sonde abgegebenen Energie. Sie wird in der Masseinheit m –1 angegeben. Im Gegensatz zu optischen Verfahren weisen akustische Trübungsmessmetho den keine Einschränkungen bei höheren Schwebstoffkonzentrationen auf und sind weniger empfindlich gegen biologische Verschmutzung. Die Messung der akustischen Trübung ist nichtintrusiv und unab hängig von der Partikelfarbe. Sonden zur akustischen Trübungsmes sung liefern Zeitreihen mit besserer zeitlicher und räumlicher Auflösung. Darüber hinaus werden derzeit neue Verfahren zur Verarbeitung akustischer Multifrequenz daten entwickelt, um auch die Grösse der Partikel schätzen zu können.

Bild 4: Hydrologische Station AareBrienzwiler; Messanlage mit zwei op tischen Sonden und einer akustischen Sonde. Foto: D. Lussi, METAS. 4.3 Prüfung und Korrektur von Trübungsdaten Artefaktbedingte Fehler in der Trübungs ganglinie werden mittels visueller Analyse der Datenreihe erkannt und korrigiert. Eben so müssen Lücken in der Trübungsgang

Bild 5: Lücken in der Trübungsganglinie werden auf Basis der Schweb stoffkonzentration in den zweimal wöchentlich entnommenen Proben und der Abflussdaten geschlossen.

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linie geschlossen werden. Können fehlende Werte nicht durch Messwerte einer anderen Trübungssonde ergänzt werden, so sind sie auf Basis der zweimal wöchentlich gemessenen Schwebstoffkonzentrationen und der Abflussdaten (Bild 5) nach folgender Formel zu ermitteln:

Dabei entspricht Tr* der zu ergänzenden Lücke in den Trübungsdaten. c und β sind die Koeffizienten der Regres sions geraden zwischen den Variablen Schwebstoffkonzentration (SSC – suspended solid concentration) und Abfluss:

α (spezifische Trübung) ist das Verhältnis zwischen der während der Probenahme gemessenen Trübung und der Konzentra tion in der Probe. Es wird angenommen, dass die spezifische Trübung zwischen zwei Probenahmen linear variiert:

Lücken in der Trübungsganglinie müssen direkt in der Datenbank ergänzt werden können. 5. Schätzung der Schwebstofffracht Die Schwebstofffracht von Flüssen wird aus den Messwerten von Abfluss und Schwebstoffkonzentration geschätzt. 5.1 Methode der Regressionsgeraden Bis 1999 wurde die jährliche Feststofffracht anhand des Verhältnisses log(C) / log(Q) ge schätzt, der sogenannten Methode der Re gressionsgeraden. Bei dieser Methode er gibt sich jedoch eine Verzerrung, da die aus den mittleren Tagesabflusswerten errech neten Konzentrationen und damit auch die jährliche Feststofffracht unterschätzt werden (Grasso und Jakob, 2003). Die Schwebstofffracht wird anhand der Regressionsgeraden zwischen den logarithmierten Werten der punktuellen Kon zentration und des entsprechenden mittleren Tagesabflusses geschätzt (zwei Pro ben pro Woche: ca. 104 Stichprobenpaare). Die jährliche Feststofffracht entspricht der über alle Tage des Jahres summierten Produkte zwischen dem mittleren Tagesab fluss und der auf Basis der entsprechen den Abflusswerte anhand der Methode der Regressionsgeraden ermittelten Kon zentration. Das durch die Regressionsgerade definierte Verhältnis C/Q ist rein empirisch, 26

da kein physikalischer Zusammenhang zwi schen der punktuellen Schwebstoffkonzen tration im Gewässer und dessen mittlerem Tagesabfluss besteht. Zudem ist der Korre lationskoeffizient zwischen log(C) und log(Q) oft sehr niedrig. Für den niedrigen Korrelationskoeffi zienten zwischen den logarithmierten Wer ten von Konzentration und Abfluss sind mehrere Faktoren verantwortlich. Die wich tigsten sind nachfolgend aufgeführt: • Bei gleichem Abfluss unterscheiden sich die bei ansteigendem Wasser stand gemessenen von den bei sinkendem Wasserstand gemessenen Konzentrationen. • Bei gleichem Abfluss schwankt die Feststoffführung eines Fliessge wässers in Abhängigkeit von der Jahreszeit. • Die Korngrösse der Schwebstoffe ist zeitlichen Schwankungen unterworfen. • Menschliche Aktivitäten können zu erheblichen Schwankungen der Feststofffracht führen. Ferner ist zu berücksichtigen, dass das Ver hältnis log(C)/log(Q) auf punktuellen Kon zentrationswerten und mittleren Tagesab flusswerten basiert. Ein weiteres Problem ist mathematischer Art. Die Berechnung der Konstanten a und b der Regressionsgeraden y = ax + b basiert auf dem logarithmischen Mittel der Konzentration und des Abflusses. Das logarithmische Mittel führt, bezogen auf das arithmetische Mittel, zu einer Unterschät zung. Folglich führt auch die Berechnung von Konzentrationen auf Grundlage von lo garithmischen Werten zu einer Unterschät zung. Um diesen systematischen Fehler

zu reduzieren, wurde von der ehemaligen Landeshydrologie eine Berechnungsme thode entwickelt. Diese basiert auf zwei für den gesamten Satz von log(C)/log(Q)Wertepaaren adjustierten Regressionsge raden (Bild 6). Doch selbst diese Methode führt häufig zu einer Unterschätzung der tatsächlichen Feststofffracht. 5.2 Methode der Abflussdauerkurve Bereits im Jahr 2000 wurde die Methode der Regressionsgeraden durch die Metho de der Abflussdauerkurve ersetzt. Diese er möglicht eine bessere Schätzung der jähr lichen Feststofffracht (Grasso und Jakob, 2003). Die erstmals 1951 von C. R. Miller vorgeschlagene Methode der Abflussdauer kurve wurde an das Schweizer Netzwerk angepasst (Grasso und Jakob, 2003). Diese Methode liefert eine bessere Schätzung der Feststofffracht im Vergleich zur Standardmethode der Regressionsge raden. Konzentrations- und Abflusswerte wer den nach Abflussklassen unterteilt und die jährliche Feststofffracht als Summe der Beiträge der einzelnen Klassen berechnet. Im Vergleich zur Methode der Regressions geraden mit einer Geraden für alle Abflussund Konzentrationswerte (die Methode der Landeshydrologie verwendet zwei Regres sionsgeraden), liefert die Methode der Ab flussdauerkurve eine den Abflussklassen entsprechende Zahl an «Regressionswer ten» (Mittelwert für jede Klasse). Darüber hinaus werden bei dieser Methode die nicht logarithmierten Werte verwendet. Auf diese Weise sind systematische Unterschätzungs fehler ausgeschlossen (Grasso und Jakob, 2003).

Bild 6: Methode zur Schätzung der jährlichen Schwebstofffrachten mit zwei Regressionskurven (Lütschine Gsteig, 1999). «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

Ohne die Korrektur und nur anhand der Stichproben (Bild 8a) würden Trübungs ereignisse übersehen und damit unterschätzt oder überschätzt. Die Schweb stoff-Jahresfracht lässt sich durch Integra tion des Produkts aus Abfluss und Kon zentration ermitteln. Diese Methode ermög licht eine bessere Schätzung der Schweb stofffracht, da die Trübungsmessung die zeitliche Auflösung der Datenreihe für die Schwebstoffkonzentration (Messintervall 10 Minuten) erhöht. 6. Fazit Bild 7: Für jede Schwebstoffprobe wird die spezifische Trübung ts berechnet. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Proben wird ts linear interpoliert und mit der gemessenen Trübung multipliziert, um die entsprechende Schweb stoffkonzentration zu erhalten. 5.3 Verfahren zur Schätzung der Schwebstoffkonzentration anhand von Trübungsmessungen Seit 2013 erfolgt die Schätzung der jährli chen Schwebstofffracht nach der Methode von Grasso et al. (2007). Die Schwebstoff konzentration wird berechnet anhand der Trübungs- und der Schwebstoffmessungen bei zwei Probenahmen pro Woche (Bild 7).

Nach Berechnung der spezifischen Trü bung ts für jede Schwebstoffprobe wird ts linear zwischen zwei aufeinanderfolgen den Proben interpoliert. Durch Korrektur jedes Trübungsmesswertes mit dem Wert der entsprechenden spezifischen Trübung kann eine kontinuierliche Ganglinie der Schwebstoffkonzentration ermittelt werden (Bild 8).

Die Schweiz verfügt über mehr als 50 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der Über wachung suspendierter Feststoffe. Fach stellen von Bund und Kantonen, Hoch schulen, Forschungsinstitute und private Büros verwenden seit eh und je die Daten des Bundesamtes für Umwelt. Die Ergeb nisse des Schwebstoffmonitorings sind die Basis für wirtschaftlich-technische Abwä gungen, aber auch unverzichtbare Grund lage für weiterführende ökologische und ökotoxikologische und humantoxikologi sche Fragestellungen.

Bild 8: a) Vergleich der Ganglinien der Schwebstoffkonzentration von gemessenen Stichproben (oben) und b) der kontinuierlichen Ganglinie, die anhand der Trübungsmesswerte ermittelt wurde (unten). «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

Die Schätzung der Schwebstofffrachten ist ein komplexer Prozess, der mehrere Teil schritte umfasst: • Probeentnahme von Schwebstoffen • Messung der Konzentration sus pendierter Feststoffe

• Messung der Trübung mit optischen und / oder akustischen Verfahren • Abflussmessung • Datenkontrolle, Auswertung und Korrektur • Verfahren zur Berechnung der Schwebstofffrachten

In jedem Teilschritt können Fehlerquellen bei der Schätzung der Schwebstofffrach ten entstehen. Um eine realitätsnahe Schät zung der Schwebstofffrachten zu erhalten, sind daher die Genauigkeit und die Über prüfung der Ergebnisse der verschiedenen Teilschritte von zentraler Bedeutung.

Quellen: Grasso D.A., Jakob A. (2003): Charge de sédiments en suspension. Gas, Wasser und Abwasser (gwa) 2003/12, pp 898-905. Grasso D.A., Jakob A., Spreafico M. (2007): Abschätzung der Schwebstofffrachten mittels zweier Methoden. «Wasser Energie Luft» – 99/3, pp 273–280. Grasso D. A., Bérod D., Hefti D., Jakob A. (2011): Monitorage de la turbidité des cours d’eau Suisse « Wasser Energie Luft » – 103/1, pp 48–52. Grasso D.A., Bérod D., Hodel H., (2012): Messung und Analyse der Verteilung von Schwebstoffkonzentrationen im Querprofil von Fliessgewässern. «Wasser Energie Luft» – 104/1, pp 61–65.

Grasso D.A., Bérod D., Hodel H., Jakob A., Lalk P., Spreafico M. (2014): Repräsentativität von Stichproben bezüglich Schwebstoffkonzentration, Erfahrungen der Abteilung Hydrologie bei der Probenahme «Wasser Energie Luft» – 106/3, pp 224–230. Grasso D.A., Scapozza C., Storck F.R. (2021): Messnetz des Bundes für den Transport suspendierter Sedimente in Fliessgewässern – Geschichte und zukünftige Entwicklung. «Wasser Energie Luft» – 113/1, pp 17– 22. Miller, C,R, (1951): Analysis of flow duration sediment rating curve method of computing sediment yields. US Bureau of Reclamation Report.

Die Wasserwirtschaft befasst sich mit sämtlichen Belangen von Nutzung und Schutz des Wassers sowie Schutz von Menschen und Gütern vor dem Wasser. Der Schweizerische Wasserwirtschaftsverband pflegt im Speziellen die Bereiche Wasserkraft, Hochwasserschutz und Wasserbau.

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Kann die Wasserkraft ihrer Rolle in den Energieperspektiven 2050 + gerecht werden? Michel Piot

Zusammenfassung In den Energieperspektiven 2050 + des Bundes wird das Klimaziel Netto-Null-Emis sionen bis zum Jahr 2050 des Bundesrates abgebildet. Erste Resultate zeigen nun, dass Strom auch mengenmässig zum wichtigsten Energieträger wird und die Wasserkraft weiter an Bedeutung gewinnen sollte. Die aktuell absehbaren wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Signale deuten aber darauf hin, dass sowohl der Erhalt als auch der Zubau der Wasserkraft einen schweren Stand haben.

lerdings sind es absolut dann immer noch 9 TWh. Damit geht die Schweiz trotz der guten technischen Anbindung an Europa erhebliche wirtschaftliche und versor gungstechnische Risiken ein, insbeson dere dann, wenn die umliegenden Länder gerade für die Wintermonate keine genü genden Reserven aufzubauen vermögen.

Energie- und Stromverbrauch Ende letzten Jahres hat das Bundesamt für Energie einen Kurzbericht zu den Ener gieperspektiven 2050 + publiziert. Darin wird modelltechnisch das im August 2019 durch den Bundesrat verabschiedete Klima ziel von Netto-Null-Emissionen bis zum Jahr 2050 abgebildet. Das Referenzsze nario «ZERO Basis» geht von einer «hohen und möglichst frühen Steigerung der Ener gie effizienz sowie von einer deutlichen Elektrifizierung aus». Der Endenergieverbrauch sinkt in diesem Szenario zwischen 2019 und 2050 um 31 Prozent bei einer gleichzeitigen Be völkerungszunahme von 20 Prozent und einem BIP-Wachs tum von 38 Prozent (Bild 1). Aufgrund der deutlichen Elektrifi zierung wird Strom zukünftig auch zum zentralen Energieträger für Wärme und Mobilität, so dass der Landesverbrauch zwischen 2019 und 2050 um 24 Prozent zunimmt.

Bild 1: Entwicklung des Endenergieverbrauchs im Szenario «Weiter wie bisher» und zusätzlich nach Energieträgern im Referenzszenario «ZERO Basis». Daten quelle: Prognos (2020).

Stromangebot Als Folge der in den Modellrechnungen un terstellten Ausserbetriebnahme der Kern kraftwerke nach 50 Jahren zeichnet sich, trotz starkem Ausbau der erneuerbaren Energien, auch auf Jahresbasis zwischenzeitlich eine einheimische Stromlücke ab, die im Winterhalbjahr 2035 bei 15 TWh liegen wird. Bei einem Bruttoverbrauch von 39 TWh entspricht der Importbedarf im Winterhalbjahr somit fast 40 Prozent. Die ser Importanteil kann zwar bis ins Jahr 2050 auf 20 Prozent reduziert werden, al-

Bild 2: Landeserzeugung der Schweiz von Strom im Referenzszenario «ZERO Basis». Datenquelle: Prognos (2020).

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Wasserkraft Wasserkraft spielt in den Energieperspek tiven 2050 + eine noch dominantere Rolle als bisher. Sie soll im Jahr 2050 brutto 45 TWh produzieren; bereinigt um den Ver brauch der Speicherpumpen sind es rund 39 TWh, also gleichviel wie die anderen er neuerbaren Energien zusammen. Deshalb werden optimierte Nutzungsbedingungen unterstellt. Darunter «versteht das BFE Änderungen der bestehenden Rahmen bedingungen, welche einen zusätzlichen, moderaten Ausbau der Wasserkraft ermög lichen, ohne die Vorgaben der Bundesver fassung bezüglich Nachhaltigkeit und Schutz der Umwelt zu verletzen». (BFE, 2019). Die Modellarbeiten zeigen auch, dass künftig zusätzliche Flexibilität notwendig sein wird. Deshalb werden die Pumpspeicherprojekte Grimsel 1E, Grim sel 3 und Lago Bianco in die Modellrech nungen integriert. Als interessante Konse quenz dieses Ausbaus ergibt sich, dass

im Jahr 2050 im Sommer die Pumpspei cherkraftwerke tagsüber Wasser in die Ober becken hochpumpen werden, um nachts Strom vorwiegend in die Nachbar länder Deutschland und Italien zu expor tieren. Die Energieperspektiven 2050 + liefern aber keine Antwort dazu, ob diese Pumpspeicherkraftwerke eine positive Wirt schaftlichkeit erreichen können – das Ge schäftsmodell lässt jedenfalls Zweifel aufkommen, ob die Preisdifferenzen genü gend gross sein werden, um substanziell mehr als den Wirkungsgradverlust zu kom pensieren. Ausblick Gute Gründe, weshalb die Wasserkraft so wohl energie-, leistungs- und flexibilitätsseitig auszubauen ist, gibt es viele. Aus aktueller Warte ist die Erreichbarkeit der Ziele allerdings anzuzweifeln und zwar nicht nur aus wirtschaftlichen, sondern auch aus gesellschaftlichen Gründen.

Die Politik zeigt grundsätzlich ihren Willen, die Wasserkraft mit finanziellen Instrumen ten zu unterstützen, doch Pumpspeicher kraftwerke wurden bisher von sämtlichen Förderinstrumenten explizit ausgeschlos sen, was in Widerspruch zu den Erkennt nissen aus den Energieperspektiven 2050 + steht. Zudem sind in der gesellschaftlichen Debatte um den Ausbau der Wasserkraft kaum Fortschritte ersichtlich. Zwar ist die Nutzung erneuerbarer Energien und ihr Ausbau von nationalem Interesse. Aller dings bekommt man nicht den Eindruck, dass dieser Gesetzesartikel in der Realität angekommen ist, wie als jüngstes Beispiel der Bundesgerichtsentscheid im Zusam menhang mit der geplanten Erhöhung der Staumauer des Grimsel sees zeigt. Es stellt sich deshalb die Frage, wie sinnvoll Abschätzungen zu technischen, ökonomi schen und ökologischen, letztlich also wünschbaren, Potenzialen sind, wenn am Schluss die gesellschaftliche Akzeptanz fehlt.

Bild 3: Lac d’Emosson und Staumauer Vieux Emosson (oben).

Weiterführende Literatur: BFE: Wasserkraftpotenzial der Schweiz – Abschätzung des Ausbaupotenzials der Wasserkraftnutzung im Rahmen der Energiestrategie 2050, 2019. Prognos, Infras, TEP Energy, Ecoplan: Energieperspektiven 2050+ Kurzbericht. Im Auftrag des BFE, 2020.

Autor: Michel Piot Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband michel.piot@swv.ch

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Räbloch – Verklausung und Räumung einer Schlucht im Emmental Severin Schwab, Patrick Baer, Demian Schneider

1. Geografische Lage Zusammenfassung Am 24. Juli 2014 ereignete sich in der Gemeinde Schangnau im Emmental des Kantons Bern ein äusserst seltenes Gewitter. Die lokal sehr intensiven Niederschläge lösten in der Emme und ihren Seitengewässern Hochwasser aus. Infolge von seitlichen Erosionsprozessen sowie Rutschungs- und Hangmurenprozessen wurde in den Einzugsgebieten der Seitenbäche viel Schwemmholz mobilisiert und in die Emme eingetragen. Die sehr hohen Abflussspitzen der Emme führten ausserdem zur teilweisen oder vollständigen Zerstörung von Holzbrücken, die in der Folge von der Emme mitgerissen wurden. Die rund einen Kilometer unterhalb der Schangnauer Gemeindegrenze gelegene Schlucht «Räbloch» ist beidseits von rund 70 m hohen, fast senkrechten Nagelfluhwänden begrenzt und an ihrer schmalsten Stelle nur rund 1,10 m breit. Das in der Emme mittransportierte Material verkeilte sich dort, was zu einer Verklausung mit rund 1 500 m3 Schwemmgut führte. Infolge des dadurch stark reduzierten Fliessquerschnitts wurde die Emme ca. 11 m hoch aufgestaut, was zu einem Rückstau auf einer Länge von rund 1,5 km führte. Die Beurteilung der von der Verklausung ausgehenden Risiken ergab, dass deren Eliminierung notwendig ist. Die Räumung im extrem schwer zugänglichen Gelände wurde in den Jahren 2018 bis 2019 geplant, im Herbst 2019 vorbereitet und von April bis Juli 2020 operativ erfolgreich durchgeführt. Dieses einmalige Vorhaben gelang mithilfe einer 800 m langen Seilbahn, einem direkt in der Schlucht installierten Schienenkran inkl. Greif arm sowie einem Zugang über einen 50 m hohen Gerüstturm.

Bild 1: Lage des Räblochs im Schluchtbereich zwischen den Dörfern Eggiwil und Schangnau (rote Markierung). Datengrundlage: OpenStreetMap. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

Das Räbloch im bernischen Emmental ist ein enger Schluchtbereich der Emme, der sich zwischen den Gemeinden Schangnau im Oberlauf und Eggiwil im Unterlauf gebildet hat. Es liegt rund 1 km unterhalb der Gemeindegrenze von Schangnau auf Ge meindegebiet von Eggiwil (Bild 1). 2. Das Hochwasserereignis vom 24. Juli 2014 in Schangnau 2.1 Niederschlagssituation im Juli 2014 Wie in Geotest AG & Geo7 AG, 2015 beschrieben, war die erste Julihälfte des Jah res 2014 geprägt von häufigen und lokal kräftigen Regenfällen. Gegen Monatsmit te wurden die durchschnittlichen Juli-Nie derschlagssummen in weiten Teilen der Schweiz bereits erreicht oder lokal überschritten. Dies führte zu verbreitet stark vorgesättigten Böden, so auch im Emmen tal. Am 24. Juli 2014 bildeten sich über dem oberen Einzugsgebiet der Emme bereits am Morgen kräftige Gewitterzellen. Diese blieben stationär und führten innert weniger Stunden zu aussergewöhnlich hohen Niederschlagssummen und -intensitäten. In der Region Schangnau fielen innert rund sieben Stunden bis zu 96 mm Niederschlag, wie die Auswertung von CombiPrecip-Daten der MeteoSchweiz (MeteoSchweiz, 2014) zeigte (vgl. Bild 2). 2.2 Abflussgeschehen am 24. Juli 2014 In Kemmeriboden (Gemeinde Schangnau) konnte für den 24. Juli 2014 anhand von Messwerten sowie von Hochwasserspuren im Gelände ein Abfluss der Emme von ca. 240 m3 /s rekonstruiert werden (Geotest AG & Geo7 AG, 2015). Dies entspricht einem spezifischen Abfluss von 4,7 m3 /s km2. Weiter talabwärts nahm der Abfluss auf ca. 300 m3 /s (in Schangnau-Bumbach) bzw. ca. 330 m3/s (Schangnau-Räbe) zu. Im weiter flussabwärts gelegenen Eggiwil (BAFU31

schon mehrfach beobachtet wurde. Beim Ereignis 2014 wurde der Drosselungseffekt durch die sich aufbauende Verklausung noch weiter verstärkt. Aufgrund der hohen Abflussspitzen traten in Schangnau an diversen Stellen entlang der Emme Ausufe rungen infolge ungenügender Abflusska pazität auf. 2.3 Statistische Einordnung des Abflussereignisses vom 24. Juli 2014 Wie in Geotest AG & Geo7 AG, 2015 dar gelegt, wies das Hochwasser vom 24. Juli 2014 gemäss Statistik der Jahreshoch wasser der Station Emme Heidbüel eine Jährlichkeit von ca. 300 Jahren auf. Diese Jährlichkeit ist aber vermutlich zu hoch, da in den letzten Jahren eine Häufung von Hochwasserereignissen festgestellt wurde.

Bild 2: Niederschlagssumme vom 24. Juli 2014 (Zeitraum von 05:01 bis 11:59 Uhr), aus GEOTEST AG & Geo7 AG, 2015. Datenquelle: MeteoSchweiz, 2014. Messstation Heidbühl) wurde mit 310 m3/s ein tieferer Spitzenabfluss als in Schangnau gemessen, obwohl zwischen dem Räb loch und der BAFU-Messstation noch wei

tere Seitengewässer zufliessen. Dies zeigt den deutlichen Drosselungseffekt durch die Engstelle im Räbloch, der auch in der Vergangenheit bei Abflüssen ab ca. 200 m3/s

2.4 Hydraulischer Einfluss des Räblochs und Rückstaueffekte Das Räbloch ist an seiner engsten Stelle nur rund 1,10 m breit. Die Schlucht weist dort somit bereits im nicht verklausten Zustand eine limitierte Abflusskapazität auf (siehe Querprofile in Bild 3). Die am 24. Juli 2014 erfolgte Verklausung führte zu einer zusätzlichen Reduktion der Abfluss kapazität, was in der Emme zu einem Rück stau von rund 260 000 m3 Wasser und folg lich zu einer Seebildung und Überflutungen im Gebiet Räbeli auf Gemeindegebiet von Schangnau führte (Geotest AG & Geo7 AG, 2015). Da die Abflussspuren nur ca. 2 m

Bild 3: Vermessungsdaten aus Laserscan August 2017 mit ausgewählten Querprofilen. 32

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Bild 4: Vermessungsdaten aus Laserscan August 2017 mit Situation und Längsprofil. über dem Hochpunkt der Verklausung la gen, musste der grösste Teil des Wassers unter der Verklausung hindurch fliessen. Es wird davon ausgegangen, dass sich unter der Verklausung zumindest temporär ein markanter Kolk bildete. 3. Geschiebe- und Schwemmguttransport

Ereignisses wurden auf insgesamt 2800 m3 geschätzt. Darin enthalten sind Ablagerun gen entlang der Uferbereiche der Emme, im Kegelbereich des Sädelgrabens, die Verklausung im Räbloch sowie die an den Kraftwerken der Aare unterhalb der Emme mündung entnommenen Schwemmgut mengen.

3.1 Geschiebeeintrag durch die Seitenbäche der Emme Die sehr hohen Niederschlagsintensitäten führten in den Seitenbächen der Emme zu geschiebereichen Hochwassern bis hin zu Murgang-ähnlichen Prozessen. Der Sädel graben beispielsweise lagerte auf seinem Schwemmkegel mindestens 15 000 m3 Fest stoffe ab, beim Gärtelbach wurden diese auf rund 5000 bis 7000 m3 geschätzt und beim Schybegrabe auf rund 3000 m3. Den noch waren die Geschiebeprozesse, auch jene in der Emme, nicht relevant für die Ver klausung im Räbloch. Aus diesem Grund werden sie hier nicht weiter beschrieben. 3.2 Schwemmgut Im Rahmen der Mobilisierung von Ge schiebe durch Rutschungen, Murgänge und Seitenerosionsprozesse wurde in den Seitenbächen der Emme und aus den Uferböschungen der Emme viel Schwemm holz mobilisiert. In Böckli M. et al., 2015 wird gezeigt, dass sich die angefallene Schwemmgutkubatur aus Schwemmholz und Bauholz (Brücken u. a.) sowie anderweitigen Materialien wie Siloballen, Fäs sern oder Gebinden zusammensetzte. Die Schwemmgutablagerungen während des «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

3.3 Verklausungsvolumen und -zusammensetzung im Räbloch Wie in Böckli M. et al., 2015 ausgeführt, wurde das Volumen der Verklausung an der engsten Stelle der Schlucht «Räbloch» auf Basis einer Laser-Vermessung auf rund 1170 bis 1400 m3 (Lockerausmass) geschätzt. Bei einem angenommenen Poren

Bild 5: Abgelagerte Baumstämme am höchsten Punkt der Verklausung im Räbloch. Foto: Feuerwehr Eggiwil.

Bild 6: Blick in die Verklausung im Räbloch mit Frischund Bauholz. Aufgenommen im August 2014. Foto: Feuerwehr Eggiwil. 33

Bild 7: Abgelagertes Schwemmholz und -gut oberhalb des engsten Schluchtbereiches des Räblochs. a) im Sommer 2015 (links) sowie b) im Sommer 2017 (rechts). volumen von ca. 25 % ergibt dies ein Fest volumen im Bereich von ca. 880 bis 1050 m3. Davon wurde ein Anteil von rund 50 Prozent an Bauholz, d. h. primär Holz von Brücken oder Ufer- und Sohlensicherungen abge schätzt. Einen Eindruck der Verklausung geben die Bilder 5 und 6. Die Verklausung nahm ausserdem infolge von zusätzlich angeschwemmtem Material auch in den Folgejahren zu, wie Bild 7 (Stand Verklau sung im Sommer 2015 sowie im Sommer 2017) zeigt. Über den genauen Ablauf der Verklau sungsbildung während des Ereignisses vom 24. Juli 2014 bestehen keine Informa tionen. Es ist deshalb auch nicht bekannt, wie viel Schwemmgut zu Beginn des Er eignisses noch durch das Räbloch transportiert wurde, bevor das bereits verkeilte Schwemmgut den Fliessquerschnitt so stark verklauste, dass kein weiteres Ma terial mehr hindurch transportiert werden konnte. 4. Risikoanalyse und Risikobewertung 4.1 Methodik Im Zuge des Vorprojekts zur Räumung wur de eine umfassende Analyse bezüglich der von der Verklausung im Räbloch ausge henden Risiken durchgeführt. Dabei wurde methodisch unterschieden zwischen quan tifi zierbaren (Sach- und Personen-) Risiken und nur qualitativ beschreibbaren Risiken. 4.2 Quantifizierbare Risiken Als quantifizierbare Risiken wurde die direkte Gefährdung von Menschen und Sach werten durch Überflutungen erfasst. Dieser Aspekt konnte mit den im Naturgefahren management gängigen Methoden einer 34

Risikoanalyse, die auf EconoMe (BAFU, 2019) basieren, berechnet werden. Beim Räbloch standen zwei Szenarien im Vor dergrund: 1. Rückstau im Räbloch mit Seebildung oberhalb der Schlucht sowie 2. ein sukzessives oder plötzliches Durchbrechen der Verklausung mit Bildung einer Flutwelle, die die unterliegenden Gebiete tangiert.

flussabwärts des Räblochs, haben könnte und eine Vielzahl an Gebäuden betroffen wären. Das aus diesem Szenario stammende Risiko wurde mit rund CHF 11 000 pro Jahr quantifiziert und ist damit deutlich kleiner als das Risiko aus dem Szena rio Seebildung.

4.2.1 Szenario Seebildung Die Szenarien einer Seebildung wurden auf grund von Analogieschlüssen aus dem Er eignis 2014 sowie aufgrund von Beobach tungen seit 2014 festgelegt. Letztere zeigten, dass die Emme oberhalb der Räbloch schlucht bereits bei Abflüssen von rund 100 m³/s aufgestaut wird (so beobachtet im Juni 2016). Die berechneten Einstausze narien zeigten, dass eine Seebildung mit Schäden an den bestehenden Gebäuden im Gebiet Räbeli sehr wahrscheinlich (Wie derkehrperiode von einigen Jahren) ist. Deshalb ergab sich für dieses Szenario ein relativ hohes monetäres Risiko von rund CHF 31 000 pro Jahr, obwohl verhältnismässig wenige Gebäude betroffen waren.

4.3 Nicht quantifizierbare Risiken Neben den quantifizierbaren Risiken der beiden oben genannten Szenarien gingen von der Verklausung auch die folgenden Risiken aus, die im Rahmen des Projekts nicht mit den gängigen Methoden der Risikoanalyse im Wasserbau quantifiziert werden konnten: • Potenzielle Gewässerverschmutzung durch vermutete gewässer gefährdende Stoffe (z. B. Ölfässer) in der Verklausung und damit • Gefährdung einer nahen Trinkwasser fassung für die Stadt Bern; • Unbekannte Auswirkungen auf den Geschiebehaushalt der Emme im Bereich eines Auengebietes von nationaler Bedeutung; • Einschränkungen für Tourismus und Freizeitaktivitäten.

4.2.2 Szenario Flutwelle Das Szenario einer potenziellen Flutwelle war in der Bevölkerung der unterliegenden Gemeinden nach dem Hochwasserereig nis von 2014 sehr präsent. Obwohl die Ein tretenswahrscheinlichkeit von den Autoren als extrem gering eingeschätzt wurde (Wie derkehrperiode ca. 1000-jährlich), wurden deren möglichen Auswirkungen mittels ei ner hydrodynamischen 2D-Modellierung untersucht. Die numerischen Berechnun gen zeigten, dass eine Flutwelle Auswir kungen bis zur Ilfismündung, rund 20 km

4.4 Fazit zu den Risiken Da es sich beim Projekt primär um ein Hochwasserschutzprojekt handelte und es auch als solches von Bund und Kanton finanziell unterstützt werden sollte, lag der Fokus bei der Risikobeurteilung auf den quantifizierbaren Risiken. Damit ein Pro jekt subventionsberechtigt ist, muss der erzielte Nutzen die Kosten grundsätzlich überwiegen. Beim vorliegenden Projekt lag der Nutzen in der Verhinderung von Schäden durch eine Flutwelle oder Seebildung und betrug rund CHF 42 000 pro Jahr.

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Aufgrund von verschiedenen Überlegun gen zur Wiederkehrperiode des Ereignis ses von 2014 und zur längerfristigen Si tuation im Einzugsgebiet (z. B. in Bezug auf den Holzvorrat entlang der Gewässer, der möglichen Transportprozesse von Schwemm holz und dem vorhandenen Bauholz) wurde entschieden, die «Lebens dauer» der Räumung auf 100 Jahre festzusetzen. Mit den projektierten Gesamt kosten von CHF 1,20 Mio. ergaben sich so mit jährliche Kosten von rund CHF 24 000. Daraus resultierte ein Verhältnis von Nutzen zu Kosten von 1,8. Insbesondere die potenziell möglichen Gewässerverschmutzungen wurden als gravierende Risiken eingestuft und waren deshalb argumentativ wichtig für die Ent scheidung, dass die Verklausung im Räb loch geräumt werden sollte. Diese Risiken wurden aber in der monetären Bewertung nicht berücksichtigt. 5. Der lange Weg bis zur Räumung 5.1 Problemerfassung und runder Tisch Nach der im Rahmen der lokalen und lö sungsorientierten Ereignisanalyse (LLE) Schangnau-Eggiwil (Geotest AG & Geo7 AG, 2015) durchgeführten Problemerfas sung und ersten Lösungsvorschlägen liess die wasserbaulich für das Räbloch zustän dige Schwellenkorporation Eggiwil durch das beauftragte Planungsbüro erste Stra tegien zur Räumung des Räblochs entwerfen. Im Februar 2016 wurde ein runder Tisch mit allen wichtigen Akteuren einberufen, um die Rahmenbedingungen ei ner Räumung festzulegen und die Anfor derungen der kantonalen Fachstellen so wie denjenigen des Bundes abzuholen. Es zeigte sich, dass insbesondere die Lage des Räblochs in einem Schutzgebiet von nationaler Bedeutung (Eintrag im Bundes inventar der Landschaften und Naturdenk mäler von nationaler Bedeutung BLN) kritisch ist. Falls in einem solchen Schutzge biet bauliche Eingriffe nachweislich notwendig und standortgebunden sind, ha ben sie zwingend so schonend und mini malinvasiv wie möglich zu erfolgen. Zudem wurde der Beizug der Eidgenössischen Natur- und Heimatschutzkommission ENHK verlangt. 5.2 Lösungsansätze und funktionale Ausschreibung Diverse Ansätze zur Räumung des Räb lochs wurden geprüft, aber auch wieder verworfen, wie z. B. ein kontrolliertes Ab brennen des Schwemmgutes, eine Spren

gung der Verklausung oder eine Räumung mit gleichzeitiger Profilerweiterung der Räblochschlucht an ihrer engsten Stelle. Auch die von verschiedenen Stellen verlangten flankierenden Massnahmen wie die Reduktion der künftigen Verklausungs wahrscheinlichkeit, beispielsweise mit ei nem Schwemmholzrückhalt oberhalb der Schlucht, wurden vertieft geprüft, mussten jedoch aufgrund von zu hohen Kosten und zu grossen Auswirkungen auf das Landschaftsbild wieder verworfen werden. Weiter wurde erkannt, dass zur Lö sungsfindung erfahrene Bauunternehmer beigezogen werden müssen, die das Räumungsprojekt mit ihrem Fachwissen mitentwickeln. Aus diesem Grund wurde entschieden, kein klassisches Bauprojekt mit anschliessender Submission auszuarbeiten, sondern eine sogenannte «funktionale Ausschreibung» durchzuführen. Im Vordergrund stand also die vollständige Räumung der Verklausung, während der Weg dahin grundsätzlich frei war – vorausgesetzt, die Entnahmemethode erfolgt unter grösstmöglicher Schonung des Schutz gebiets. Interessierte Bauunternehmungen wurden im Rahmen einer obligatorischen Informationsveranstaltung über den Stand des Wissens zur Verklausung im Räbloch informiert und konnten daraufhin ihre tech nischen Lösungsvorschläge basierend auf detaillierten Vorgaben in der Submission offerieren. Das eigentliche Bauprojekt wur de im Detail erst nach der Zuschlagsver fügung an die Bauunternehmungen – unter Vorbehalt der Bewilligung durch den Kan ton – in enger Zusammenarbeit zwischen dem Planungsbüro und den Bauunterneh mern erarbeitet. 6. Bauprojekt 6.1 Vorbereitungsarbeiten Um hochaufgelöste und belastbare Ver messungsdaten als Basis für das Baupro jekt zur Verfügung zu haben, wurde das Räbloch mittels eines Laserscans mit dem Gerät ZEB-REVO von GeoSLAM im Rah men einer Begehung vermessen. Das Re sultat war eine Punktwolke aus ca. 65 Mio. Datenpunkten, aus der ein 3-dimensionales, virtuelles Modell des Räblochs erstellt werden konnte. Daraus konnten lagegenau an beliebiger Stelle Querprofile extrahiert werden. Mittels der Vermessungsdaten konnte auch die Lage der Verklausung in Bezug zur Schlucht dokumentiert werden. Bild 3 zeigt einige ausgewählte Querprofile und Bild 4 den Grundriss des Räblochs aus dem 3D-Modell sowie das Längen profil.

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6.2 Warnung, Alarmierung und Baustellenüberwachung Zum Schutz der Baustelle vor Hochwasser der Emme wurde ein Warnungs- und Alar mierungskonzept erarbeitet und umge setzt. Dieses beinhaltete zwei Pegelmess stellen, die bei Überschreitung von festgelegten Schwellenwerten automatisch einen Vor- und einen Hauptalarm auslös ten. Während der ganzen Bauzeit ab März 2020 war ausserdem eine automatische Baustellenkamera in der Räblochschlucht im Betrieb, die im 10-Minuten-Rhythmus aktuelle Bilder über das Mobilfunknetz direkt an die Bauleitung und den Unterneh mer übermittelte (Bild 6). Der Betrieb dieser Kamera stellte sich als sehr wertvoll heraus, da damit während hochwasserbedingten Unterbrüchen die Situation vor Ort in Echtzeit überprüft werden konnte. 6.3 Technische Elemente Das detaillierte Bauprojekt (Geotest AG, 2018) wurde im Verlaufe des Jahres 2018 erarbeitet. Bezüglich des technischen Lö sungsvorschlags bestand es aus folgenden Hauptelementen: • 800 m lange Transportseilbahn mit 4 t Traglast vom Jodershubel über die Räblochschlucht bis in die Schaf schwand, beidseits mit je vier Selbst bohrankern (38 mm) 8 m tief verankert. • Gerüstturm mit einer Höhe von rund 50 m zwecks direktem Zustieg in die Schlucht, verankert mit 32 mm Stabankern sowie 15 mm DYWIDAGSpannankern mit ca. 30 cm Länge. • In der Schlucht ca. 9 m über dem Wasserspiegel beidseits in den Nagelfluhwänden verankerte Querträger mit Längsschienen. Die Verankerung erfolgte mit 24 Kübolt-Stabankern mit einem Durchmesser von 32 mm, die ca. 1,5 m tief in den Fels getrieben wurden. Die Bohrlöcher wurden mit einem Handbohrgerät als Kernbohrung mit Durchmesser 50 mm ausgeführt. • Schienenkran Typ Technica (Auer) mit Kurvenfahrwerk, 1,2 bis 1,5 t Zugkraft und Teleskopgreifarm von 15 m Länge. Damit wurde sichergestellt, dass der Kran auch das Holz unter dem Wasserspiegel erreichen kann. • Zustieg zum Schienenkran ab Gerüst turm ca. 9 m über dem Wasserpegel. • 4-t-Bagger, stationiert in der Schlucht oberhalb der Verklausung. • Mulden, die via Transportseilbahn abgeführt werden konnten. • Umschlagplatz auf dem Jodershubel mit 30-m3 -Mulden zwecks Material umschlag, -sortierung und Abtransport. 35

Bild 8: Situation der gesamten Baustelle Räbloch. Quelle: Geotest AG, 2018. Ein Situationsplan der gesamten Baustelle ist in Bild 8 dargestellt. Details zum Um schlagplatz Jodershubel sind in Bild 9 und Details zum zentralen Teil der Baustelle in Bild 10 abgebildet. 36

6.4 Bewilligung und Kosten Die Wasserbaubewilligung wurde der Schwellenkorporation Eggiwil mit Ge samtentscheid des Oberingenieurkreises IV vom 19. März 2019 erteilt. Der Kosten

voranschlag des Gesamtprojekts lag bei CHF 1,20 Mio. Infolge der Einzigartigkeit des Bauvorhabens wurden Risikokosten von rund CHF 65 000 veranschlagt. Die Schwel lenkorporation Eggiwil hat als Bauherrin

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Bild 9: Situation des Umschlagplatzes im Jodershubel. Quelle: GEOTEST AG, 2018.

Bild 10: Situation des zentralen Teils der Baustelle Räbloch mit den wichtigsten Baustellenelementen. Quelle: Geotest AG, 2018. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

Bild 11: Impressionen der Baustelle, a) und b) Installationsplatz Jodershubel mit Transportseilbahn, c) Gerüstturm, d) Schienenkran beim Beladen der Mulden, e) beidseitig verankerte Schienen in der verwundenen Schlucht. die Ausgaben am 10. April 2019 beschlos sen. Die Kantonsbeiträge inkl. denjenigen des Bundes wurden mit Regierungsrats beschluss vom 14. August 2019 zugesi chert. 7. Räumungsphase 7.1 Vorbereitungsarbeiten Die ersten Vorbereitungsarbeiten vor Ort 38

fanden im Oktober 2019 statt. Dazu gehörten die Erstellung eines Installationsund Umschlagplatzes am Ende der Seil bahn, die Installation der Transportseil bahn (Bild 11) sowie Holzereiarbeiten am Schluchtrand. Dass diese Arbeiten bereits im Herbst 2019 erfolgen konnten, entlastete den engen Terminplan im Frühling 2020 für die Hauptphase der Räumung erheblich.

7.2 Hauptphase der Räumung Bereits in der zweiten März-Hälfte 2020 konnte mit der Erstellung der Zugänge und der Bauplätze in der Schlucht begon nen werden. Der Fokus in dieser Installa tionsphase galt der Arbeitssicherheit und damit insbesondere der Reduktion des Steinschlagrisikos. Zu diesem Zweck wurden Abrollnetze entlang der gesamten Schluchtkante oberhalb der Verklausung

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montiert und der Fels in den orographisch linken und rechten Felswänden manuell gereinigt. Weiter wurde die Hochwasser alarmanlage installiert, um ein sicheres Arbeiten am und im Wasser zu ermöglichen. Anschliessend wurde zwecks Zugang zur Schlucht der senkrechte, rund 50 m hohe Gerüstturm erstellt, über den ab der Woche vom 15. April 2020 der Abstieg in die Schlucht ohne Anseilen möglich war (Bild 11). Der elektrisch betriebene Schienen kran bildete das Herzstück der Installatio nen (siehe ebenfalls Bild 11). Die Maschine wurde an längs in der Schlucht verbaute Schienen gehängt und konnte sich somit in der Schlucht vorwärts und rückwärts bewegen. Ab dem 11. Mai 2020 wurde mit der Räumung begonnen. Der Räumungs ablauf verlief ohne grössere Einschränkun gen oder Verzögerungen. Die vorgesehe nen Tagesleistungen von rund 37 m3 aufgelockertem Material konnten gut erreicht werden. Unterbrüche wegen Hochwasser waren mit Ausnahme von einigen wenigen Tagen nicht notwendig. 7.3 Materialzusammensetzung und Entsorgung Aufgrund der Begehungen während der Planungsphase war erwartet worden, dass ein Grossteil des Materials aus ver dreck tem Stamm- und Wurzelholz besteht. Feinmaterial sowie anorganisches Material (Sand, Geschiebe etc.) wurden vor allem im bergwärts liegenden Teil der Verklausung erwartet, da dort eine gewisse Filterwirkung der Verklausung vermutet wurde. Wie sich bei der Räumung herausstell te, fiel der Anteil an anorganischem Ma terial sowie an sehr stark verkleinertem und ansatzweise bereits zersetztem Ma terial deutlich höher aus. Entgegen der Er wartungen waren intakte Stammteile nur im obersten Bereich der Verklausung anzutreffen. Das Material bestand vielmehr zu rund 50 Prozent aus organischem so wie zu 50 Prozent aus anorganischem Ma terial. Das vorgesehene Entsorgungskon zept wurde deshalb laufend angepasst. Der Grossteil des Materials konnte in einer Bodenwaschanlage zur Auftrennung und weiteren Verwertung behandelt werden. Relevante Kubaturen wurden auch in einer Kehrichtverbrennungsanlage umweltge recht entsorgt. Insgesamt wurden während der Räumung 550 t gemischtes Schwemmgut sowie 30 t Altholz und 3,5 t Fremdstoffe und Abfall aus dem Räbloch entfernt.

Bild 12: In der Verklausung abgelagertes Ölfass. 7.4 Gewässergefährdende Stoffe Bereits zu Beginn der Projektierung wurde vermutet, dass sich in der Verklausung Gebinde mit gewässergefährdenden Stof fen (Mineralölprodukte sowie Chemikalien aus Gewerbe und Landwirtschaft) befinden. Diese Stoffe stellten sowohl für das sensible Ökosystem des Räblochs als auch für die flussabwärts gelegene Trink wasserfassung der Stadt Bern (Aeschau / Ramsei, Signau) eine beträchtliche Ge fährdung dar. Die unterliegende Feuer wehr Eggiwil wurde deshalb in die Räu mung miteinbezogen und auf der Bau stelle wurde ein Notfallset zur Schadens begrenzung im Falle eines Zwischenfalls bereitgestellt. Die Bergung der drei vorgefundenen Fässer (ein Beispiel ist in Bild 12 abgebildet) und gut 20 Kanister wurde mit grösstmöglicher Vorsicht angegangen. Die vorgefundenen Gebinde wurden direkt in wasserdichte, doppelwandige Mulden verpackt und zur sachgerechten Entsor gung einer spezialisierten Firma überge ben. Die Kosten für den Umgang mit den gewässergefährdenden Stoffen beliefen sich auf gut CHF 12 000 und wurden voll um fänglich durch den Abfallfonds des Amtes für Wasser und Abfall des Kantons Bern (AWA) getragen. 7.5 Abnahme der Räumung Mitte Juni war die Verklausung im Räbloch praktisch geräumt. Für die Abnahme der Räumung wurde eine wasserdichte, von aussen steuerbare und um 360 ° schwenkbare Bohrlochkamera eingesetzt. Für die Unterwasserinspektion vor Ort wurde sie mit einer eigens konstruierten Befestigung

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zusammen mit zwei Taucherlampen am Greifer des Schienenkrans montiert und so durch die Schlucht gesteuert. Auf diese Weise war es möglich, die Schlucht in ihrer ganzen Länge auch unter Wasser zu dokumentieren. Die Inspektion zeigte in einer Tiefe von rund 8 m noch drei verkeilte Stämme mit Wurzelstöcken. Zu deren Bergung wurden Industrietaucher beigezogen. Damit war die gemäss Aus schreibung verlangte «vollständige Räu mung» erreicht. Direkt nach der Bergung der letzten Stämme wurde mit dem Rück bau der Installationen begonnen. Einzig die Felsanker wurden wie geplant und bewilligt belassen, da deren Entfernung eher mehr Schaden angerichtet hätte als deren Verbleib. Ausserdem könnten sie in den nächsten Jahren wiederverwendet wer den, sollte wider Erwarten eine ähnlich grosse Verklausung auftreten. Bei der abschliessenden Bauabnahme zusammen mit der Bauleitung und ökologischen Bau begleitung konnten keinerlei Mängel festgestellt werden. Es wurde bestätigt, dass das bereits zu Projektbeginn geforderte minimalinvasive Vorgehen vollumfänglich eingehalten wurde. 7.6 Öffentliches Interesse als Herausforderung Bereits während der Planungsphase zeigte sich, dass das öffentliche Interesse an der Räumung der Räblochschlucht gross ist. Das Planungsbüro erarbeitete deshalb im Auftrag der Bauherrschaft bereits vor Baubeginn ein Konzept für die Öffentlich keitsarbeit. Aus Sicherheitsgründen wurde entschieden, keine Baustellenbesichtigun 39

gen für Privatpersonen anzubieten. Statt dessen wurde für die Baustelle eigens eine Webseite erstellt, wo regelmässig über den Baufortschritt berichtet und aktuelle Bilder der Baustelle publiziert wurden. Die Medien wurden regelmässig mit Informa tionen bedient und eine Begehung der Baustelle wurde organisiert. Das Schwei zer Fernsehen berichtete in der Sendung «Schweiz Aktuell» am 19. Mai 2020 live vor Ort über die Arbeiten (SRF, 2020). 8. Schlussfolgerungen Bei der beschriebenen Baustelle und dem angewendeten Räumungsverfahren handelte es sich um ein vermutlich weltweit

Quellen: Böckli M., Rickli C., Badoux A., Rickenmann D, Ruiz Villanueva V., Zurbrügg S., Stoffel M. (2015): Schwemmholzstudie Hochwasser 24. Juli 2014 im oberen Emmental. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL und Universität Bern. Bericht im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt, Abteilung Gefahrenprävention. Bundesamt für Umwelt BAFU (2019): EconoMe 5. Wirkung und Wirtschaftlichkeit von Schutzmassnahmen gegen Naturgefahren. Handbuch / Dokumentation. Bern. GEOTEST AG & Geo7 AG (2015): Schangnau-Eggiwil, lokale, lösungsorientierte Ereignisanalyse (LLE)

einmaliges Vorhaben mit innovativer Lö sungsstrategie. Dank des innovativen Vor gehens seitens der beauftragten Bauunter nehmungen und aller anderen Beteiligten konnte das Vorhaben nicht nur erfolgreich abgeschlossen, sondern auch der Zeit plan und der Kostenvoranschlag konnte eingehalten werden. Das minimalinvasive Vorgehen führte zu keinen relevanten langfristigen Beeinträchtigungen für die Natur vor Ort. Die Risiken, die von der Verklausung ausgingen, sind dank der erfolgreichen Räumung der Schlucht eliminiert. Die Auto ren und alle Projektbeteiligten freuen sich, dass das geräumte Räbloch im Sommer 2020 wieder «der Natur übergeben» werden durfte.

9. Dank

Unwetter 24. Juli 2014. Bericht im Auftrag des Tiefbauamtes des Kantons Bern, Oberingenieurkreis IV. GEOTEST AG (2018): Eggiwil, Räumung Räbloch, Wasserbaubewilligungsdossier. Bericht Nr. 1916024.2a vom 30.11.2018. MeteoSchweiz (2014): CombiPrecip-Daten zum Niederschlagsereignis im oberen Emmental vom 24.7.2014. https://www.srf.ch/play/tv/schweiz-aktuell/video/ schweiz-aktuell-vom-19-05-2020-1900?urn=urn:srf: video:81f5e1b2-3215-40f3-a160-74edaff9b4b7.

Autoren: Severin Schwab GEOTEST AG, Bereich Wassergefahren und Hochwasserschutz, Bernstrasse 165, CH-3052 Zollikofen, severin.schwab@geotest.ch Patrick Baer GEOTEST AG, Bereich Wassergefahren und Hochwasserschutz, Bernstrasse 165, CH-3052 Zollikofen, patrick.baer@geotest.ch Dr. Demian Schneider Tiefbauamt des Kantons Bern, Oberingenieurkreis IV, Dunantstrasse 13, CH-3400 Burgdorf, demian.schneider@be.ch

Der Dank der Autoren geht an die Auftrag ge berin, die federführende Schwellen korporation Eggiwil mit dem Präsidenten Hans Wittwer und Vizepräsidenten Thomas Zürcher sowie die beteiligten Schwellen korporationen Schangnau, Sig nau und Lauperswil. Ein besonderer Dank gilt den Exponenten der Firmen Stoller & Lauber (Frutigen) und Lauber FST GmbH (Frutigen) für ihre exzellenten Arbeiten. Nicht zuletzt sei der zuständigen Projektleiterin seitens des Oberingenieurkreises IV vom Tiefbau amt des Kantons Bern, Maya Bütikofer, für ihren grossen Einsatz zu Gunsten des Pro jekts gedankt.

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Spitzenenergie und Systemdienstleistungen aus dem Kleinwasserkraftwerk

Kleinwasserkraftwerke machen sich flexibel Benedikt Vogel

Zusammenfassung Strom dann produzieren, wenn er gute Erlöse bringt oder zur Stabilisierung des Strom netzes eingesetzt werden kann – das war stets die Geschäftsidee von leistungsfähigen Speicherkraftwerken. Was bisher den Grossen vorbehalten war, wollen kleine Wasserkraftwerke in den Alpen nun nachahmen. Tatsächlich sind auch sie in der Lage, in gewissem Umfang Spitzenenergie und Systemdienstleistungen zur Verfügung zu stellen. Das zeigt ein vom BFE unterstütztes Forschungsprojekt am Kleinwasserkraft werk Gletsch-Oberwald. Das Projekt hat das ökonomische Potenzial eines flexiblen Betriebs untersucht, aber auch Auswirkungen auf die Flussökologie.

Ein flexibler Betrieb steht bei grossen Spei cherkraftwerken seit jeher im Zentrum des Geschäftsmodells. Anders bei Kleinwas serkraftwerken ohne Speichersee: Sie pro duzieren in aller Regel durchgehend Band energie, so wie die Laufwasserkraftwerke an Schweizer Flüssen. Dabei haben auch Kleinwasserkraftwerke mitunter ein Flexi bilitätspotenzial, das sich gezielt nutzen lässt, wie ein Forscherteam nun am Bei spiel des Kraftwerks Gletsch-Oberwald belegt: Das Kraftwerk wurde mit entspre chenden Kompensationsmassnahmen (Re vitalisierung der Rhone) erbaut und produziert seit der Inbetriebnahme Mitte 2018 jährlich rund 41 GWh Strom. Mit zwei Pelton turbinen à 7,5 MW Nennleistung übersteigt die Anlage die Schwelle von 10 MW. Trotz dem wird sie der Kategorie der Kleinwas serkraftwerke zugerechnet, da die Durch schnittsleistung aufgrund der grossen saisonalen Schwankungen bei 4,7 MW liegt. Zwei Speichervolumina

Bild 1: Maschinenraum des Kleinwasserkraftwerks in Oberwald: Die Turbinen mit 2 x 7,5 MW Leistung sind auf die Maximalproduktion im Sommer ausgelegt. Zum Vergleich: Die fünf Windräder, die im Herbst 2020 auf dem Gotthard in Betrieb genommen wurden, haben eine Nennleistung von 5 x 2,35 MW. Foto: FMV. In der Schweiz gibt es über 1000 Klein wasserkraftwerke, jedes mit einer jahresmittleren Bruttoleistung unter 10 MW. Zu sammen beträgt die installierte Leistung stattliche 760 MW. Mit einer Jahrespro duktion von 3400 GWh/Jahr decken sie rund 5 Prozent des Schweizer Stromver brauchs. Gemäss einer BFE-Schätzung aus dem Jahr 2019 lässt sich die Strompro duktion aus Kleinwasserkraft längerfristig um jährlich 110 bis 550 GWh steigern. Um dieses Potenzial zu realisieren, müssen neue Kraftwerke den Anforderungen an Landschaftsschutz und Gewässerökolo gie genügen, und sie müssen – natürlich – wirtschaftlich arbeiten. Letzteres wird be günstigt, wenn sie Strom zu Zeiten produzieren können, in denen er besonders ge winnbringend verkauft werden kann.

Das Kraftwerk Gletsch-Oberwald verstromt hauptsächlich das Wasser des Rhoneglet schers. Da es keinen Speichersee hat, hängt die Produktion direkt von der Er

Bild 2: Diese (nicht massstabsgetreue) Darstellung zeigt die Bereiche, die als Speicher genutzt werden können: das Entsanderbecken und das Druckaufbau becken sowie der obere Teil des Druckstollens. Grafik: SmallFLEX, bearbeitet C. Münch/HES-SO Valais-Wallis.

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Spitzenenergie und Regelleistung Ein interdisziplinäres Forscherteam unter der Leitung der Fachhochschule West schweiz (HES-SO) Valais-Wallis hat nun im Rahmen eines BFE-Forschungsprojekts «SmallFLEX» das Potenzial eines flexiblen Betriebs untersucht. Die Wissenschaftle rinnen und Wissenschaftler führten im No vember 2018 und im Mai 2020 zwei Mess kampagnen durch. Unter Ausschöpfung des verfügbaren Speichervolumens – evaluiert durch das Wasserbaulabor der Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) und das Team der HES-SO Valais-Wallis – Materialermüdung der Peltonturbine begrenzen Bild 3: Blick in die Druckaufbaukammer: Rechts hinten beginnt der Druckstollen, durch den das Wasser zum Kraftwerk gelangt. Die Durchgänge links führen ins Entsanderbecken (Foto aus der Bauzeit). Im Entsanderbecken lagern sich die Sedimente ab, die die Rhone vor allem im Frühjahr in grossen Mengen heranträgt. Foto: FMV.

Bild 4: Die Entsanderkaverne, zur Hälfte entleert. Foto: FMV. giebigkeit des Zuflusses ab. In den Som mermonaten stehen 5000 bis 15 000 l/s als nutzbare Wassermenge zur Verfügung, in den Wintermonaten deutlich weniger als 500 l/s. Um dem stark schwankenden Volu menstrom gerecht zu werden, lassen sich die sechs Düsen jeder Peltonturbine individuell öffnen. So lässt sich die Durchfluss menge des Kraftwerks in der Bandbreite zwischen 145 l/s und 5800 l/s regeln. Nun wäre es allerdings falsch zu glauben, das Kraftwerk könne immer nur so viel Wasser verstromen, wie aktuell zufliesst. Die Anlage verfügt nämlich über zwei Volumina, die sich als Speicher nutzen lassen: einerseits die Entsander-Fels 42

kaverne (inkl. Druckaufbaubecken), die der Reduktion des Feinstoffanteils dient, an dererseits der obere Teil des Druckstollens, der von der Wasserfassung in Gletsch zum Kraftwerk in Oberwald führt (Höhen differenz 288 m). Dank dieser Speicher volumina lässt sich das Kleinwasserkraft werk flexibel betreiben, also zu Zeiten, in denen sich auf dem Strommarkt hoch vergütete Spitzen energie absetzen lässt. Denkbar ist ausserdem, das Speichervo lumen zu nutzen, um gegenüber der nationalen Netzgesellschaft Swissgrid Regel leistung vorzuhalten. Diese wird benötigt, um im Stromnetz Angebot und Nachfrage im Lot zu halten.

Das Team der HES-SO Valais-Wallis hat sich insbesondere mit der Frage be fasst, wie sich eine Verminderung der Fallhöhe auf die Turbine auswirkt. Wenn man einen Teil des Druckstollens als Speicher nutzt, führt das dazu, dass dieser in gewissen Betriebsphasen nicht mehr bis oben mit Wasser gefüllt ist. Das vermindert die kinetische Energie am Turbinenlaufrad. Die Wasserstrahlen treffen mit reduzierter Geschwindigkeit auf die Schaufeln des Turbinenlaufrades und können dort im ungünstigen Fall Vibrationen auslösen. Kraftwerk-Betrei ber wollen Vibrationen vermeiden, weil diese den Wirkungsgrad der Turbine vermindern und die Materialermüdung beschleunigen, was Kosten für Ersatz investitionen verursacht. Die SmallFLEX-Forscher wollten nun wissen, wie stark der Druckstollen entleert werden kann, ohne dass am Tur binenlaufrad Vibrationen auftreten. Sie entleerten den Druckstollen in Versu chen von 287,5 Metern (voller Zustand) bis auf eine Fallhöhe von 185 Metern. Für das Monitoring dieser Versuche wurde unter anderem das von PVE ent wickelte Überwachungssystem Hydro Clone® herangezogen. Die Versuche zeigten, dass unwillkommene Effekte auftreten, wenn der Druckstollen bis auf eine Fallhöhe weniger als 210 Meter ent leert wird (vgl. Grafik 11). Die Forscher der Fachhochschule Westschweiz und des Wasserbaulabors der EPFL führten zudem verschiedene Simulationen durch, mit denen sie untersuchten, wie sich eine Variation der Fallhöhe (zwischen 287,5 und 185 Meter) auf die Strahlqualität und auf das an das Lauf rad übertragene Drehmoment auswirkt.

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Bild 5: Während der ersten Messkampagne im November 2018 wurden elf Produktionsspitzen zwischen 15 Minuten und zwei Stunden realisiert. Diese wurden unter anderem so terminiert, dass der Strom in Perioden mit hohen Marktpreisen (gelbe Kurve) erzeugt wurde. In diesen Zeiträumen generierte das Kraftwerk eine Leistung, die ein Vielfaches der Normalleistung betrug. Blau eingezeichnet zum Vergleich: die Leistung des Kraftwerks ohne Produktionsspitzen. Grafik: SmallFLEX/bearbeitet B. Vogel.

Bild 6: In der zweiten Testkampagne wurde das gesamte identifizierte Speichervolumen für die Produktion von Spitzenenergie genutzt. An zwei Tagen wurden drei Produk tionsspitzen erzeugt, um verschiedene Geschwindigkeiten der Niveauabsenkung und der Befüllung im Druckstollen zu testen und die geringstmögliche Fallhöhe für den sicheren Betrieb der Turbinen zu bewerten. Grafik: SmallFLEX, bearbeitet C. Münch/HES-SO Valais-Wallis. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

Bild 7: Numerische Simulation des Strahls (Fliessrichtung von rechts nach links) am Ausgang des Injektors der Peltonturbine für verschiedene Nadelöffnungen mit einer Fallhöhe von 287 m (links) bzw. 215 m (rechts). Der Einfluss der Fallhöhe auf die Qualität des Strahls ist minimal, doch die Geschwindigkeit nimmt ab. Grafik : J. Decaix, HES-SO Valais-Wallis. 43

wurden 15 Minuten bis gut 3,5 Stunden lange Produktionsmaxima (Schwälle, engl. Hydropeaks) realisiert. In der ersten Mess kampagne wurden allein das Speicher volumen der Entsanderkaverne und der Druckaufbaukammer (2500 m3) genutzt, in der zweiten Messkampagne zusätzlich das oberste Drittel des Druckstollens (6400 m3), womit insgesamt 8900 m3 Speicher volu men zu Verfügung standen. Eine zentrale Erkenntnis der Tests: Das Kraftwerk ist grundsätzlich in der Lage, Spitzenenergie zu produzieren bzw. Re gelleistung gegenüber Swissgrid zur Ver fügung zu stellen. Um dies zu tun, steht ge mäss Berechnungen der FMV (Sitten), Be sitzerin des Wasserkraftwerks, ein nutzba res Speichervolumen von 6180 m3 zur Ver fügung (entspricht ca. 4,0 MWh Strom). Das ist weniger als die theoretisch verfügbaren 8900 m3. Der Grund für diese Einschrän kung: Wenn der Druckstollen bis unter ei ne Fallhöhe von 210 m entleert wird, treten an der Turbine unwillkommene Effekte auf (siehe Textbox). Die FMV wird den Druck stollen im flexiblen Betrieb unter Zurech nung einer Sicherheitsmarge bis maximal

zu einer Fallhöhe von 230 m nutzen. Das entspricht einem Speichervolumen von 6180 m3. Eine zweite Erkenntnis aus den Testläufen: Wenn der Druckstollen nicht mehr ganz gefüllt ist, sinkt auch die Turbi nenleistung, weil die beiden Peltonturbi nen in dieser Situation nicht mehr unter Auslegungsbedingungen (Fallhöhe 288 m) arbeiten, wie die numerischen Simulationen der HES-SO Valais-Wallis und der Power Vision Engineering (PVE) zeigen. Die FMV veranschlagen die maximal erzeugbare Leistung im flexiblen Betrieb auf 2 x 5 MW = 10 MW. «Das sind Grössenordnungen, die es erlauben, interessante Dienstleistungen am Schweizer Strommarkt anzubieten», sagt Projektkoordinatorin Prof. Cécile MünchAlligné, Wasserkraftexpertin der HES-SO Valais-Wallis. Nach Auskunft des Forscher teams sind die Ergebnisse auf 175 Schwei zer Kraftwerke im Leistungsbereich 1 bis 30 MW übertragbar, die ebenfalls mit Pel tonturbinen ausgestattet sind. «Die flexible Produktion könnte auch in Regionen mit vielen Photovoltaikanlagen eingesetzt wer den, um kurzzeitige Einbrüche der Solar

stromproduktion auszugleichen», sagt die Walliser Forscherin. Regelleistung ja, Spitzenenergie nein Das Energieunternehmen FMV wollte im Rahmen des SmallFLEX-Projekts erfahren, welche Nutzungen des Speichervolumens finanziell und betrieblich interessant sind. Im Vordergrund steht für die FMV das Anbieten von Regelleistung: «Dank des Speichers können wir praktisch das gan ze Jahr Regelleistung für das Schweizer Netz von bis zu 1,5 MW vorhalten», sagt Steve Crettenand, der das Projekt für FMV begleitet hat. FMV werde die Regelleistung des Kraftwerks in einen Pool einbringen, an dem mehrere Anbieter von Regelleistung beteiligt sind. Weniger attraktiv ist für das Unternehmen die Produktion von Spitzen energie: In den Wintermonaten ist diese Produktionsweise nicht möglich, in den Sommermonaten mit grossen Wassermen gen nicht lohnend. In den Monaten mit mit telgrossen Zuflüssen (April / Mai und Okto ber / November) wäre die Produktion von

Bild 8: Vorhersage vom 2. Mai 2020 für die Wasser menge der Rhone während der SmallFLEXMesskampagne (gemessen in m3 /s). Die grauen Linien sind ein zelne Vorher sagen des Abflusses mit unterschiedlichen Annahmen, die rote Linie zeigt die mittlere Fünftages-Vorhersage, die blaue Linie die tatsächlichen Werte. Grafik: Konrad Bogner, WSL. 44

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Spitzenenergie möglich, laut Crettenand aber kaum sinnvoll, da das verfügbare Spei chervolumen mit ca. 4,0 MWh relativ gering sei. Gegen die Produktion von Spitzen energie spricht ferner, dass die Effizienz der Peltonturbinen sinkt, wenn der Druck stollen nicht mehr ganz gefüllt ist (siehe oben). So erzielt Spitzenenergie zwar einen guten Preis, aber die Produktionsmenge sinkt, was unter dem Strich den Ertrag schmälert. Lohnend ist hingegen die Nutzung des Speichervolumens in der Winterperiode (Januar bis März). In diesen wasserarmen Monaten reicht die Wassermenge, die dem Fluss entnommen werden darf, oft nicht zum Betrieb des Kraftwerks. In solchen Momenten hilft das Wasser aus dem Speicher, um die für die Turbinierung minimal erforderliche Wassermenge (145 l/s) zu erreichen. «Dank des Speichers kann das Kraftwerk über längere Zeiträume kon tinuierlich Strom produzieren; es kommt seltener zu Produktionsunterbrüchen mit Abschalten und Wiederanfahren der Tur binen. Damit können wir die Produktion in den drei Wintermonaten steigern, nämlich von 200 auf über 500 MWh», sagt Steve Crettenand und ergänzt: «Das ist im Sinn der Energiestrategie 2050.» Den finanziellen Gewinn aufgrund der flexiblen Betriebs weise schätzt FMV auf rund 30 000 Euro pro Jahr. Zuflussprognosen für flexiblen Betrieb Der flexible Betrieb eines Kraftwerks setzt voraus, dass für die Produktionsspitzen jeweils eine hinreichende Wassermenge zur Verfügung steht. Das Kraftwerk GletschOberwald bezieht das Wasser von der Rhone. Ein Team der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) hat im Rahmen des SmallFLEX-Projekts ein Vorhersagesystem für die Wasserzufuhr des Flusses entwickelt, dies in Zusammenarbeit mit MeteoSchweiz. Die Ergebnisse zeigen: Das System erlaubt Prognosen bis zu zwölf Stunden mit sehr hoher Genauigkeit. Für einen Vor hersagezeitraum von drei Tagen beträgt der Fehler nur +/– 1000 l/s. «Wir können den Zeitraum für das Auffüllen des verfügbaren Speichers auf drei Tage hinaus auf ca. zehn Minuten Genauigkeit voraussagen, das ist eine akzeptable Grössenordnung», sagt WSL-Forscher Dr. Manfred Stähli. Mit der erzielten Prognosengenauigkeit lasse sich ein flexibler Betrieb des Kraftwerks auf fünf bis sechs Tage hinaus planen, sagt der Wissenschaftler.

Bild 9: a) Die Rhone mit Sunk (oben) und b) Schwall (unten): Der Schwall im Zuge einer Produktionsspitze lässt die Rhone unterhalb des Kraftwerks ansteigen – und schwemmt einen Teil der im Fluss lebenden Insektenlarven weg. Foto: Claire Aksamit, Eawag. Auswirkungen auf das Ökosystem Die durch den flexiblen Betrieb erzeugten Schwälle haben Auswirkungen auf das Ökosystem der Rhone. Ein wichtiger und vielfältiger Teil des Ökosystems sind In sektenlarven (Makroinvertebraten), die am Grund des Flussbetts leben und als Nah rungsquelle z. B. für Fische und Spinnen dienen. Im Rahmen des BFE-Projekts ging ein Team des Wasserforschungsinstituts

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des ETH-Bereichs (Eawag) der Frage nach, in welchem Mass diese wirbellosen Tiere durch die Schwälle weggeschwemmt werden. Zu diesem Zweck erzeugte das Kraft werk während zwei Wochen experimentelle Schwälle von 15 Minuten Dauer mit immer kürzeren Erholungszeiten (acht Tage bis hin zu einem einzigen Tag). «Die Anzahl der Makroinvertebraten, die mit der Strömung weggeschwemmt werden, ist während der Schwälle stark 45

erhöht, aber die Artengemeinschaft erreichte bei unseren Beobachtungen nach den Schwällen innerhalb eines Tages wieder den Ausgangszustand, vermutlich dank dem naturnahen Zustand des Oberlaufes», fasst Eawag-Forscher Dr. Martin Schmid ein Hauptergebnis der Studie zusammen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissen schaftler haben allerdings festgestellt, dass die Häufigkeit mancher Arten im Verlauf des Experiments abnahm. Häufige Schwälle bei regelmässigem flexiblem Betrieb der Anlage könnten demnach längerfristig dem Ökosystem Schaden zufügen. Daher raten die Eawag-Experten, im Falle einer Einfüh rung des flexiblen Betriebs die Entwick lung des Ökosystems über mehrere Jahre zu überwachen. Bild 10: Mit solchen Netzen erfassen Eawag-Forscher die Zahl der wegge schwemmten Insektenlarven. Foto: Claire Aksamit, Eawag.

Bild 11: Die Grafik bezieht sich auf drei Versuche im Mai 2020, während derer der Druckstollen teilweise entleert wurde. Unterschreitet der Wasserspiegel im Druckstollen die Marke von ca. 210 Metern, treten am Turbinenlaufrad Vibrationen auf. Die Vibrationen in den drei Raumachsen sind in der Grafik mit unterschiedlichen Farben dargestellt. Vibrationen werden mit einem Akzelerometer (Beschleunigungsmesser) erfasst. Masseinheit ist die mittlere Erdbeschleunigung g (= 9,81 m/s2). Grafik: SmallFLEX/bearbeitet B. Vogel.

Weiterführende Informationen: Der Schlussbericht zum Projekt «Demonstrator eines flexiblen Kleinwasserkraftwerks» (engl. Demonstrator for flexible Small Hydropower Plant / SmallFLEX) ist abrufbar unter: www.aramis.admin.ch/ Texte/?ProjectID=40717.

Auskünfte zu dem Projekt erteilt Dr.-Ing. Klaus Jorde (klaus.jorde@kjconsult.net), Leiter des BFEForschungsprogramms Wasserkraft. Weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demons trations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Wasser kraft finden Sie unter www.bfe.admin.ch/ec-wasser.

Autor: Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

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Nachrichten Informationen aus der Wasser- und Energiewirtschaft

Politik Schweizerischer Stromkongress online vom 14. Januar 2021: «2021 wird ein Energiejahr» Der Schweizerische Stromkongress bringt die Branche zusammen – auch wenn er online stattfindet. Daher liess es sich auch Bundesrätin Simonetta Sommaruga nicht nehmen, das Wort per Live-Schaltung aus dem Bundeshaus an die zugeschalteten Gäste zu richten. Die Energieministerin schwor die «Anwesenden» auf ein Energie jahr 2021 ein und betonte, dass die Energie wende und der Kampf gegen den Klima wandel nur gemeinsam zu schaffen seien.

Empfehlenswert: Video des Inter views mit Bundesrätin Simonetta Sommaruga via youtu.be/tKM5oHsFc48. Foto: VSE, energate. Sie erwähnte aber auch, wie frustrierend es sei, wenn ein Ausbauprojekt nach jahre langer Planung verhindert wird. Sie empfiehlt deshalb, allfällige Konflikte zwischen dem Ausbau erneuerbarer Energien und den Anliegen von Umweltschutzorganisationen frühzeitig anzusprechen. Als Bei spiel nannte sie die Wasserkraft. Diesbe züglich habe sie 2020 einen runden Tisch einberufen, unter anderem mit der Strom branche und den Umweltorganisationen als Teilnehmerinnen. Dies, um abzuklären, worin die Möglichkeiten der Wasserkraft lägen und welche Vorkehrungen zu treffen seien, erläuterte Sommaruga. Damit wolle

sie vermeiden, dass Unternehmen jahrelang ein Wasserkraftprojekt planen würden, das am Schluss dann doch verhin dert werde. Die Resultate dieses runden Tisches werde sie demnächst präsentiert bekommen, so die Vorsteherin des Depar tementes für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (Uvek). Quelle: UVEK Zu straffe Umweltschutz gesetzgebung An einem energate-Webtalk äussert sich der Geschäftsführer der Elcom, Renato Tami, kritisch über die aktuelle Umwelt schutzgesetzgebung im Hinblick auf die Erhöhung der Versorgungssicherheit im Winter. «Wir haben heute eine Umwelt schutzgesetzgebung, die es sehr schwierig macht, diese Energiewende zu stemmen», sagte Tami im Rahmen des energate-Web talks zum Thema Versorgungssicherheit vom 2. Februar 2021 (youtu.be/P7JpH2DewWY). Als Beispiel nannte er die Erhöhung der Grimselstaumauer. «Da ist vom Auenschutz beim Unteraargletscher die Rede. Deshalb wurde das Projekt an den Kanton Bern zu rückgewiesen», so Tami. Zudem erwähnte er das Energiegesetz. In diesem habe der Bundesrat den Bau von Infrastrukturan lagen unter öffentlichem Interesse unterstellen wollen. Das Parlament habe eingefügt, dass neue Anlagen in nationalen Biotopen nicht mehr zulässig seien. «Das sind Auen und Trockenwiesen und -weiden», erläuterte Tami. «Das bedeutet, dass neue grössere Windanlagen in eine Trockenweide bzw. -wiese nicht mehr möglich sind.» Dasselbe gelte für Wasserkraftwerke in Gletscher rückzugsgebieten. «Das sind praktisch alles Auen», so Tami. «Und dort kann man keine neuen Kraftwerke mehr bauen. Ich finde das einen Rückschritt.» Gleichzeitig wehrte sich der Elcom-Geschäftsführer da gegen, die Umweltschutzorganisationen, die gegen geplante Projekte Einspruch ein legen, an den Pranger zu stellen. Diese

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schöpften bloss den rechtlichen Rahmen aus. «Man muss die Rahmenbedingungen ändern und nicht gegen die Umweltschutz organisationen vorgehen», so Tami. Erfahrung mit Einsprachen hat auch die Swissgrid gemacht. Jörg Spicker, Se nior Strategic Advisor bei der nationalen Übertragungsnetzgesellschaft, erwähnte in der Gesprächsrunde das Netzprojekt Chamoson-Chippis, das eine neue 380-kVLeitung zum Ziel hat. «Das ist schon seit 30 Jahren geplant, und es gibt immer weiter Einsprachen und Verfahrensverzöge rungen», so Spicker. Quelle: energate Strommangellage: Risiko Nummer 1 für die Schweiz Die Wahrscheinlichkeit einer Strommangel lage ist gemäss des neuesten Risikobe richtes des Bundes noch grösser als bereits vermutet. Die Experten orten die Gründe im radikalen Umbau der Energiesysteme unserer Nachbarländer. Eine Strommangellage ist noch immer das grösste Risiko für die Schweiz. Der aktuelle Risikobericht des Bundesamts für Bevölkerungsschutz, der im November 2020 publiziert wurde, ist unmissverständ lich: Von den insgesamt 44 identifizierten Gefährdungen weist eine Stromunterver sorgung während der Wintermonate den höchsten Schadenserwartungswert auf. Neu wird zwar davon ausgegangen, dass sich langanhaltende Stromabschal tungen mithilfe eines mehrstufigen Eska lationsplans (Sparappelle, Nutzungsein schränkungen und Kontingente für Gross verbraucher, sektorenweise Abschaltungen) weitgehend vermeiden lassen. Bei dieser Neubewertung der Auswirkungen kam man offenbar zum Schluss, dass sich dadurch die Personenschäden um den Faktor 30 reduzieren lassen. Gleichzeitig sagen die Autoren des Be richts auch, dass die Konsequenzen der Strommangellage für Wirtschaft und Ge sellschaft deutlich höher einzuschätzen 47

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sind, als dies noch in der Analyse 2015 der Fall war. Die Neubewertung basiert auch auf den Erfahrungen bei der Bewältigung der Covid-19-Pandemie, die bereits im Früh jahr 2020 deutlich grössere wirt schaftliche und gesellschaftliche Beein trächtigungen zur Folge hatte, schreiben die Autoren des Berichts. Doch nicht nur der zu erwartende Schaden fällt höher aus als ursprünglich gedacht, auch ist man sich einig, dass die Häufigkeit eines solchen Szenarios höher eingeschätzt werden muss als noch 2015. Die involvierten Fachleute begründeten dies mit den wachsenden Unsicherheiten bei der Energiewende im gesamteuropäi schen Kontext. Quelle: BABS, Energie Club Schweiz

Energiewirtschaft Zielerreichung der Wasserkraft gemäss Energiestrategie nur bei optimalem Szenario Die Zielwerte der Energiestrategie 2050 können in Bezug auf die Wasserkraft nur bei einem optimalen Szenario erreicht werden. Das sagte Robert Boes, Professor für Wasserbau an der ETH Zürich, anlässlich der Energieforschungsgespräche vom Alpinen Energie Forschungs Center (AlpEnForCe) am 20. Januar. In diesem Szenario wären gemäss einer Studie des Swiss Compentence Center for Energy Re search Supply of Electricity (SCCER-SoE), dem Boes angehört, etwa 3,1 Mrd. kWh zu sätzlicher Jahresproduktion möglich. Beim mittleren Szenario, das die Experten für realistischer halten, würde das Potenzial 500 Mio. kWh betragen – weil der Produk tionszunahme Verluste infolge Umweltaus gleichsmassnahmen gegenüberstünden und die Produktion folglich nur in geringem Masse zunähme. Im schlechtesten Szenario würde die Wasserkraftproduktion gar abnehmen. Das grösste Potenzial für die Erhöhung der Stromproduktion aus Wasserkraft besteht gemäss der Studie vom SCCER-SoE bei neuen kleinen und grossen Anlagen. Diese könnten die jährliche Produktion um 700 Mio. bis 1,7 Mrd. kWh erhöhen. Im Win terhalbjahr können laut der Studie Tal sperrenerhöhungen besonders stark zur Produktion beitragen, und zwar zwischen 200 Mio. und 1,5 Mrd. kWh. Dasselbe Po tenzial haben die Talsperrenerhöhungen auch bei der Wasserkraftspeicherung. Doch nicht nur bauliche Massnahmen seien 48

möglich, um die Produktion zu steigern, so Boes, sondern auch betriebliche. Schon die Verbesserung von Abflussvorhersagen würde helfen, Wasserverluste zu reduzieren und damit auch die Produktion zu erhöhen. Und durch Abnutzung von Turbi nen würden zudem Wirkungsgradreduk tionen beobachtet. Erhöhte Restwassermengen könnten Produktion drosseln Auf die Produktionsmenge negativ aus wirken könnte sich das Gewässerschutz gesetz. Es gebe einige Forderungen, die die Wasserkraft betreffen, sagte Boes. Dazu gehörten etwa erhöhte Restwassermengen oder Massnahmen zugunsten der Fische bzw. deren Abstieg. Die Restwas sermengen könnten dabei die jährliche Pro duktion um bis zu 3,6 Mrd. kWh drosseln. Die Massnahmen zugunsten des Fisch abstiegs könnten gemäss SCCER-SoE zu einer Stromproduktionsminderung von bis zu 1 Mrd. kWh führen. Eine weitere Heraus forderung seien die bevorstehenden Kon zessionserneuerungen, so Boes. Bis 2050 müssten rund zwei Drittel der Schweizer Wasserkraftproduktion neu konzessioniert werden, sagte er. Zudem gebe es auch Unsicherheiten bezüglich Wasserkraftpo tenzial. Um die sich abzeichnende Stromlücke nach dem Abschalten des letzten Kern kraftwerks zu füllen, müsste die Wasser kraft gemäss der Energiestrategie des Bun des bis in 15 Jahren 37,4 Mrd. kWh an die Stromerzeugung beitragen. Das sind etwa 1,4 Mrd. kWh mehr als im Jahr 2019. Im Jahr 2050 wären es 38,6 Mrd. kWh und da mit etwa 2,6 Mrd. kWh mehr. Quelle: energate Bundesgerichtsentscheid über die Vergrösserung des Grimselsees Das Bundesgericht in Lausanne hat An fang November die Beschwerde zweier Umweltorganisationen über die geplante Erhöhung der Grimselseestaumauern gutgeheissen. In der Urteilsbegründung, die heute veröffentlicht wurde, heisst es, das Projekt müsse zuerst im kantonalen Richt plan festgesetzt werden, nur so könnten die verschiedenen Nutz- und Schutzinte ressen im Grimsel- und Sustengebiet aufeinander abgestimmt werden. Das Bun desgericht hebt somit den Entscheid des Verwaltungsgerichts vom Juni 2019 sowie den Konzessionsentscheid des Grossen Rates vom September 2012 auf und weist das Geschäft zur Neubeurteilung zurück an den Regierungsrat des Kantons Bern.

Die Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) nimmt den Entscheid zur Kenntnis, bedauert diesen jedoch. In seinem Urteil zur Erhöhung des Grimsel sees macht das Bundesgericht vor allem den Umstand geltend, das Pro jekt sei nicht definitiv im kantonalen Richt plan hinterlegt, was angesichts seiner gewichtigen Auswirkungen auf Raum und Umwelt und des Abstimmungsbedarfs mit den weiteren Ausbauvorhaben der KWO – insbesondere dem Kraftwerk Trift – jedoch erforderlich gewesen wäre. Daniel Fischlin, CEO der KWO, nimmt den Entscheid zur Kenntnis. «Aber wir bedauern ihn selbstverständlich», so Fischlin. «Wir werden das Urteil und die Begründung nun im Detail analysieren. Das Projekt hat derzeit zwar nicht oberste wirtschaftliche Priorität, trotz dem ist der Entscheid nicht im Sinne der KWO.» Man habe sich vom Urteil des Bun desgerichts Klarheit und Planbarkeit erhofft. Fischlin gibt zudem zu bedenken, dass der Bundesgerichtsentscheid auch das Trift-Projekt tangieren werde. Der Kon zessionsentscheid hierfür ist für die laufende Wintersession des Grossen Rates traktandiert. Erfreulich sei hingegen, dass das Bundesgericht anerkenne, dass die Erhöhung des Grimselsees von nationalem Interesse sei. Festsetzung im kantonalen Richtplan fehlt In seinem heute publizierten Urteil argumentiert das Bundesgericht, da die definitive Festsetzung des Grimsel-Projekts im kantonalen Richtplan fehle, müsse der Konzessionsbeschluss des Grossen Rates betreffend die Vergrösserung des Grimsel sees aufgehoben werden. Das Vorhaben sei bislang lediglich als Zwischenergebnis im Richtplan verzeichnet. Zumindest grosse Wasserkraftprojekte würden jedoch zwingend eine definitive Festsetzung im kantonalen Richtplan erfordern. Vorliegend sei dies besonders zu berücksichtigen, weil im selben Gebiet mit dem Kraftwerk Trift noch ein zweites Wasserkraftwerks projekt mit Auswirkungen auf Raum und Umwelt bestehe. Der bernische Regie rungsrat müsse zunächst auf Richtplan ebene entscheiden, ob ein überwiegendes öffentliches Interesse an der Realisierung beider Projekte bestehe, oder ob zur Schonung der Schutzgebiete nur eines davon oder keines von beiden zu realisie ren sei. Erst auf der Basis dieser richtpla nerischen Grundlage könne über das Kon zessionsgesuch der KWO für die Vergrös serung des Grimselsees befunden werden. Das Bundesgericht heisst somit die

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Erhöhung des Grimselsees von nationalem Interesse Positiv für die KWO ist, dass das Bundes gericht anerkennt, dass das Projekt von nationalem Interesse ist. Die geplante Er weiterung führe zu einem erheblichen Aus bau der Speicherkapazität, so das Ge richt. Daneben kritisiert das Bundesgericht jedoch zwei weitere Punkte: Die potenzielle nationale Bedeutung der alpinen Schwemm fläche im Gletschervorfeld des Unteraar gletschers sei nicht berücksichtig worden, zum anderen habe der Grosse Rat der KWO keine Frist für die Realisierung des Projekts angesetzt. Entscheid tangiert auch Trift-Projekt Ernüchternd ist für die KWO, dass sich das Urteil des Bundesgerichts zur Stau mauererhöhung an der Grimsel mit dem Verweis auf den Richtplan auch auf das Trift-Projekt auswirken dürfte. Dieses sieht einen neuen Speichersee und ein Kraft werk an der Trift vor. Das Projekt zählt zu den grössten saisonalen Zubauspeichern, die in der Schweiz derzeit politisch, wirt schaftlich und technisch möglich sind. Im See könnte die KWO rund 85 Millionen Kubikmeter Wasser speichern, was einem Energieinhalt von 215 Gigawattstunden entspricht. Das Wasser liesse sich dank des Speichers vor allem auch im Winter zur Stromproduktion nutzen, da die Schweiz während dieser Jahreszeit jeweils auf beträchtliche Stromimporte angewiesen ist. Das Konzessionsgesuch zum Projekt «Neu bau Speichersee und Kraftwerk Trift» hätte der Grosse Rat in der laufenden Winter session beraten sollen. Auch dieses Pro jekt ist bislang jedoch noch nicht definitiv im kantonalen Richtplan festgesetzt. Grimselsee-Erhöhung und Verfahren Das Hin und Her um die Konzession für eine mögliche Erhöhung des Grimselstau sees dauert bereits zehn Jahre. Die KWO hat im September 2010 beim Kanton Bern ein Konzessionsgesuch für die Vergrösse rung des Grimselsees eingereicht. Das Ausbauvorhaben sieht vor, die beiden Stau mauern des Grimselsees um 23 Meter zu erhöhen, das betrifft die Mauer Seeufer

egg, die zum Grimsel Hospiz führt, sowie die Spitallammmauer, die derzeit in aufwändigen Bauarbeiten ersetzt wird. Mit dem zusätzlichen Speicher von 75 Mil lionen Kubikmeter Wasser würde der Grimselsee schliesslich 175 Millionen Ku bikmeter Wasser fassen, was einem zusätzlichen Speichervolumen von 240 Giga wattstunden entspricht, welche für die Stromproduktion und die Energieversor gung in der Schweiz – vor allem auch im Winter – genutzt werden könnten. Die Kos ten sind auf rund CHF 235 Mio. veran schlagt. Gegen das Projekt haben Um welt verbände Beschwerde geführt. Die KWO erhielt im April 2017 vom Bundesge richt in einem strittigen Punkt recht. Das Bundesgericht befand damals, dass der Bundesrat die Grenze der Moorlandschaft am Nordufer des Grimselsees zulässigerweise 27 Meter oberhalb des heutigen Stauziels festgesetzt habe und dass das Projekt dementsprechend keinen unzu lässigen Eingriff in eben diese Moorland schaft bewirke. Die weiteren Beschwerde rügen der Umweltverbände beurteilte das Verwaltungsgericht des Kantons Bern im Mai 2019 abschlägig. Zwei Umweltorga nisationen zogen diesen Entscheid in der Folge an das Bundesgericht weiter und erhielten nun teilweise recht. Quelle: KWO Entschädigung von Herkunfts nachweisen bei betrieblichen Sanierungsmassnahmen Art. 34 des Energiegesetzes (EnG) hält fest, dass die vollständigen Kosten für die Massnahmen nach Art. 83a des Gewäs ser schutzgesetzes (GSchG) oder nach Art. 10 des Bundesgesetzes über die Fischerei (BGF) zu erstatten sind. Auf dieser Basis entstand die Verordnung des UVEK über die Berechnung der anrechenbaren Kosten von betrieblichen Sanierungsmass nahmen bei Wasserkraftwerkern (VKSWk). Diese regelt die Berechnung der anre chenbaren Kosten, die aufgrund betrieb licher Auswirkungen von Massnahmen bei Wasserkraftwerken entstehen. In der Ver ordnung nicht geregelt sind die Erlös einbussen, welche durch den Verlust von Herkunftsnachweisen entstehen. Nach Rücksprache mit dem BAFU sind diese jedoch ebenfalls entschädigungsberech tigt. Besteht beim sanierungspflichtigen Kraftwerk ein Abnahmevertrag für die Her kunftsnachweise, kann der darin festge haltene Abnahmepreis für die Entschädi gung geltend gemacht werden. Andern falls ist eine Berechnung auf Basis aller

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gehandelten Herkunftsnachweise Wasser kraft Schweiz möglich, weitere Details zu diesem Vorgehen können bei der Ge schäftsstelle des SWV angefragt werden. Restwassersanierung nach Art. 80.2 GSchG Die Minderproduktion aufgrund der Rest wassersanierung nach Art. 80 Abs. 2 des Gewässerschutzgesetzes (GSchG) ist entschädigungspflichtig. Eine Ad-hoc-Arbeits gruppe hat eine übergeordnete Auslege ordnung und Priorisierung der verschie denen Entschädigungsmöglichkeiten vorgenommen. Die Ad-hoc-Arbeitsgruppe ist der Meinung, dass die erhöhte Dotierung, falls möglich, in erster Priorität aus dem Kantonsanteil erbracht werden soll. Aller dings wird dies in vielen Fällen nicht möglich sein, weshalb die Entschädigung auf Basis eines marktbasierten Modells, analog zur Verordnung des UVEK über die Berechnung der anrechenbaren Kosten von betrieblichen Sanierungsmassnahmen bei Wasserkraftwerkern (VKSWk), erfolgen soll. Eine Entschädigung auf Basis der Gestehungskosten widerspiegeln die wirtschaftlichen Einbussen nicht und sind somit nicht zweckmässig. Eine Entschä digung auf Basis der Gestehungskosten sollte somit nicht verfolgt werden. Es wur de ein Memorandum erstellt, das von den Betroffenen als Diskussionsgrundlage ver wendet werden kann. Das Memorandum ist bei der Geschäftsstelle des SWV erhältlich.

Wasserkraftnutzung Jahresbericht der Engadiner Kraftwerke AG Im Geschäftsjahr 2019 / 20 realisierte EKW eine im Vergleich zum langjährigen Durch schnitt um 9 Prozent höhere Energiepro duktion von über 1,5 Milliarden Kilowatt stunden (kWh). Diese Energiemenge reicht aus, um rund drei Viertel des Bündner Strombedarfs zu decken. Die erfreulichen Wasserzuflüsse waren geprägt von einem nassen Herbst und einer optimal verlau fenden Schneeschmelze. Die Produktions kosten betrugen 4.7 Rp. pro kWh und lagen damit deutlich über dem an den Börsen ge handelten, durchschnittlichen Marktpreis. Dieser notierte aufgrund der Covid-19-Pan demie deutlich tiefer als in den Vorjahren. EKW leistete über CHF 30 Mio. Abga ben und Steuern zugunsten der öffentli49

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Beschwerde der Umweltverbände Aqua Viva und die Schweizerische Greina-Stif tung zur Erhaltung der Alpinen Fliess gewässer (SGS) mit Unterstützung des Grimselvereins gut, hebt den Konzessions entscheid des Grossen Rates von Sep tember 2012 auf und weist das Geschäft zur Neubeurteilung an den Regierungsrat des Kantons Bern zurück.

Nachrichten Foto: EKW. chen Hand, davon CHF 21 Mio. (Vorjahr CHF 19,5 Mio.) in Form von Wasserzinsen zugunsten der Konzessionsgemeinden Schanf, Zernez, Scuol und Valsot sowie des Kantons. Betrieblich machten der EKW verschiedene, störungsbedingte Ausserbe triebnahmen einzelner Turbinen und Ge neratoren im Kraftwerk Pradella zu schaffen. Diese Störungen stehen in Zusam menhang mit aus wirtschaftlichen Gründen mehrfach verschobenen Sanierungsarbeiten. Damit sich die Zuverlässigkeit dieser wichtigen Maschinen nicht weiter ver schlechtert, wurde das schon seit längerem geplante Sanierungsprojekt nun in An griff genommen. Mit diesem Vorhaben und den weiteren bisherigen und geplanten Investitionen leistet EKW einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Versorgungs sicherheit und zur Erreichung der vom Volk beschlossenen Energiestrategie 2050. Im vergangenen Geschäftsjahr inves tierte EKW rund CHF 21 Mio. in das neue, über 600 Mio. Euro teure Gemeinschafts kraftwerk Inn (GKI) unterhalb von Martina, in die bestehenden Kraftwerks- und Netz anlagen sowie in die Sanierung des Stras sentunnels nach Livigno. Besonders erwähnenswert ist das grosse, rund CHF 100 Mio. teure Verkabelungsprojekt sämtlicher EKW-Leitungen zwischen Martina und Bever, das grösstenteils im vergan genen Geschäftsjahr fertiggestellt wurde. Dazu waren auch zahlreiche Anpassungen in den Schalt- und Transformationsanla gen notwendig. Ferner wurde im vergan genen Geschäftsjahr auch die umfas sende, über CHF 12 Mio. teure Sanierung sämtlicher EKW-Wasser fassungen im Oberengadin in Angriff genommen. Quelle: EKW 50

Kraftwerk Klingnau: Strom für 45 000 Haushalte produziert Der Betrieb des Aarekraftwerks Klingnau (AKA) verlief im Geschäftsjahr 2019 / 20 un fallfrei und ohne nennenswerte Störungen. Das Kraftwerk produzierte gut 202 Millio nen Kilowattstunden Strom, was dem Ver brauch von rund 45 000 durchschnittlichen Vierpersonen-Haushalten entspricht. Auf grund leicht höherer Abflussmengen der Aare lag die Produktion über jener des Vor jahres (186 Mio. kWh). Im langjährigen Vergleich führte die Aare im Berichtsjahr wenig Wasser. Die Ab flussmenge lag gut 7 Prozent unter dem 10-jährigen Mittel. Nur an zwölf Tagen des

Jahres führte die Aare mehr Wasser, als im Kraftwerk turbiniert werden konnte (Vor jahr: 32 Tage). Die Instandhaltungsarbeiten am Aarekraftwerk Klingnau verliefen im Berichtsjahr im üblichen Rahmen. So wurden beispielsweise die Stauwehrschützen und Ketten einer umfangreichen Inspek tion unterzogen. Die im März gestarteten Arbeiten für die ökologischen Ausgleichsmassnahmen verlaufen nach Plan. Im Sommer 2018 hat das Wasserkraft werk Klingnau eine Konzession für 60 Be triebsjahre erhalten. Wie bei Konzessions verfahren üblich, verpflichtete sich die Be treibergesellschaft AKA, verschiedene Aus gleichs- und Ersatzmassnahmen umzusetzen. Im Rahmen der Arbeiten schafft die AKA an verschiedenen Orten rund um den Klingnauer Stausee neuen Lebensraum für Vögel, Fische, Reptilien und Wasser pflanzen. Vorgesehen sind beispielsweise ein neues Aare-Nebengerinne, eine Wat fläche für Wasser- und Watvögel sowie diverse Brut- und Nisthilfen. Darüber hinaus werden verschiedentlich Uferabschnit te aufgewertet. Ebenfalls entstehen drei neue Vogelbeobachtungsplattformen. Die Bauarbeiten werden über zwei Jahre mehrheitlich zwischen Juli und Oktober ausge führt, werden voraussichtlich im Septem ber 2022 abgeschlossen und kosten rund CHF 4 Mio. Die Aarekraftwerk Klingnau AG ist ein Partnerwerk der Axpo (60 Prozent) und der AEW Energie AG (40 Prozent).

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Foto: Alpiq. Erneuerung der Wasserkraftkonzessionen der Salanfe SA Die Gemeinden Salvan, Champéry, Ver nayaz, Val-d'Illiez, Evionnaz, Troistorrents und Monthey haben am 29. Dezember 2020 mit Alpiq und der Salanfe SA eine Vereinbarung zur Erneuerung der Was serkraftkonzessionen der Salanfe SA für weitere 80 Jahre unterzeichnet. Auf dieser Grundlage definieren die Parteien nun die Modalitäten der Inkraftsetzung per 1. Ja nuar 2033. 1947 haben die sieben Unterwalliser Gemeinden Salvan, Champéry, Vernayaz, Val-d'Illiez, Evionnaz, Troistorrents und Monthey ihre Rechte für die Nutzung des Wassers an die Salanfe SA übertragen. Diese Konzessionen enden am 31. De zember 2032. Entsprechend dem Bundes gesetz über die Nutzung der Wasserkraft hat die Salanfe SA die konzedierenden Gemeinden 15 Jahre vor Ablauf über ihre Absicht informiert, die Erneuerung der Konzessionen per 1. Januar 2033 und für weitere 80 Jahre zu beantragen. Mehr als drei Jahre nach Aufnahme der Gespräche haben sich die konzedierenden Gemeinden nun für eine Erneue rung der Konzessionen der Salanfe SA aus gesprochen. Die Präsidenten der sieben Gemeinden sowie Vertreter von Alpiq und der Salanfe SA haben daher am 29. Dezem ber 2020 eine Vereinbarung unterzeichnet, die diesen Wunsch festhält und die Eck punkte der neuen Konzessionen definiert. Gemäss der Wasserkraftstrategie des Kantons Wallis fallen zum Zeitpunkt der Neukonzessionierung 60 Prozent der Was serkraftanlagen der Salanfe SA an die Kon zessionsgemeinden heim. Entsprechend

reduziert Alpiq die Beteiligung an der Ge sellschaft per 1. Januar 2033 von heute 100 Prozent auf neu 40 Prozent. Die konzedierenden Gemeinden wiederum werden die Hälfte ihres Anteils, also 30 Prozent, an den Kanton Wallis bzw. FMV abtreten. Die Gemeinden werden individuell entschei den, ob sie ihre Anteile an einen oder mehrere regionale Energieversorger zu noch zu definierenden Bedingungen verkaufen. Als Gegenleistung für die Erneuerung der Konzessionen zahlt Alpiq den Konzes sionsgemeinden eine Entschädigung von CHF 40 Mio.; die erste Tranche, CHF 12 Mio., ist fällig per 31. Dezember 2020. Auf Grundlage der abgeschlossenen Vereinbarung werden nun die Parteien in Zusammenarbeit mit dem Kanton Wallis, FMV und den entsprechenden regionalen Stromversorgern die Details für die Um setzung der neuen Konzessionen ausar beiten. Am Ende dieses Prozesses, spätestens im Jahr 2031, werden die gesetzge benden Organe der konzedierenden Ge meinden endgültig darüber entscheiden, ob sie mit der Erneuerung der Konzessio nen der Salanfe SA tatsächlich einverstanden sind. Quelle: Alpiq CKW reicht Konzessionsgesuch für Kraftwerk Waldemme ein Ab 2023 soll in Flühli klimafreundlicher und regionaler Strom produziert werden. CKW plant mit dem Kleinwasserkraftwerk Wald emme eine Millionen-Investition in die Energiezukunft. Mit der Einreichung des Konzessionsgesuches ist das überarbei tete Projekt einen grossen Schritt weiter. CKW hat heute das Konzessions- und Baugesuch für das Kleinwasserkraftwerk

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Waldemme in der Gemeinde Flühli beim Kanton Luzern eingereicht. Das Projekt wurde in den letzten Monaten im intensiven Austausch mit kantonalen Stellen, Gemeinden und den Umweltschutzorga nisationen überarbeitet. «Wir sind stolz, dass wir heute ein Projekt einreichen können, das einen wichtigen Beitrag leistet, um die energie- und klimapolitischen Ziele im Kanton Luzern zu erreichen und gleichzeitig Rücksicht auf die Anliegen der Um weltorganisationen nimmt», sagt CKWCEO Martin Schwab. Im Gegensatz zur ursprünglichen Va riante bleibt mit dem jetzigen Projekt die Lammschlucht unberührt. Die Wasser fassung wird beim Weiler Matzenbach in Flühli entstehen. Ab diesem Standort wird ein Teil des Wassers der Waldemme in ei ner 2,1 Kilometer langen Druckleitung zur Kraftwerkszentrale geführt, wo Strom produziert wird. Die Zentrale kommt neu direkt vor der Lammschlucht bei der Chrut acherbrücke zu stehen. Unmittelbar danach wird das Wasser wieder dem natürlichen Lauf der Waldemme zugeführt und fliesst durch die unberührte Lammschlucht. Das Kraftwerk hat eine Leistung von 1,4 Megawatt und produziert gut 6,5 GWh Strom, was den Jahresverbrauch von rund 1500 durchschnittlichen VierpersonenHaushalten deckt. CKW rechnet mit einer Investitionssumme von rund CHF 13 Mio. «Damit leisten wir einen Beitrag für eine sichere und nachhaltige Energieversor gung und sorgen für Aufträge für die Luzerner Wirtschaft», sagt Martin Schwab. Ein massgeblicher Teil des Auftragsvolu mens wird im Kanton Luzern bleiben. Regierungsrat Fabian Peter begrüsst Investitionen in Vorhaben für die nachhal tige Energieversorgung im Kanton und betont dabei: «Auch der Kanton Luzern muss seinen Beitrag zur Energiewende 2050 und zum Erreichen der Klimaziele leisten. Im Bereich der erneuerbaren Energien gibt es dafür Potenzial, das genutzt und mit geeigneten Rahmenbedingungen gefördert werden soll.» Das Projekt ist eine gute Ergänzung zum starken Ausbau der Solarenergie der letzten Jahre, der auch von CKW vorangetrieben wird. «Mit der Wasserkraft können wir auch dann Strom produzieren, wenn die Sonne nicht scheint und insbe sondere einen Beitrag zur Winterversor gung leisten», so Martin Schwab. Das Projekt ist im Entlebuch breit verankert. Gemeinsam mit der UNESCO Bio sphäre Entlebuch (UBE) wird aktuell ein Beteiligungsmodell für die sieben UBEGemeinden geprüft. Denn auch das Entle

Nachrichten Visualisierung der Kraftwerkszentrale unterhalb der Chrutacherbrücke in Flühli. Ab hier fliesst das entnommene Wasser zurück in die Waldemme und durch die Lammschlucht. Foto: CKW. buch verfolgt ambitionierte energiepoli tische Ziele. «Wir wollen künftig den gesamten Strombedarf im Gebiet der Bio sphäre Entlebuch regional und erneuerbar erzeugen. Das Kraftwerk Waldemme ist ein wichtiger Baustein auf diesem Weg», sagt UBE-Vizedirektor Christian Ineichen.

Das Wasserkraftwerk Wiler-Kippel im Lötschental nimmt immer mehr Form an: Nach zwei Jahren Bauzeit sind alle Roh bauten weitgehend fertiggestellt. So steht der Betonbau der Wasserfassung in Wiler und die Lonza fliesst bereits durch das neu erstellte Wehrbauwerk. Auch das Ein laufbauwerk mit dem anschliessenden Ent

sander ist fertiggestellt. Die rund 1,5 Kilo meter lange Druckleitung bis nach Kippel ist im Boden verlegt und die rechtsufrigen Hochwasserschutzmassnahmen sind beendet. Auch der Betonbau des Zentralen gebäudes in Kippel steht. Ab kommendem Frühling wird die Was serfassung für die Inbetriebnahme vorbe reitet. Dazu werden bei der Fassung die rund zehn Meter breite Wehrklappe einund die Wasserfassung ausgebaut; in der Zentrale erfolgen der Einbau der Elektro mechanik und der Energieableitung. Die Inbetriebnahmephase des Kraftwerks beginnt ab Sommer 2021. Daneben stehen diverse ökologische Aufwertungen an der Lonza im Bereich des Kraftwerks an: Neben den Hochwasserschutzmassnahmen wird der Fluss linksufrig stellenweise verbreitert und mit naturnahen Nebengerinnen und Teichlandschaften versehen. Die Lonza erhält zudem an diversen Stellen Kies bänke und Schotterflächen, die für Flora und Fauna von Nutzen sind, aber auch für Spaziergänger zum Verweilen einladen. Dank klaren Richtlinien soll die Lonza immer genügend Restwasser führen: Im Sommerhalbjahr 1500 Liter pro Sekunde und im Winter mindestens 400 Liter. Die Kraftwerke Wiler-Kippel AG mit Sitz in Kippel ist eine Partnergesellschaft der Gemeinden Wiler (33 Prozent), Kippel (33 Prozent) und der BKW Energie AG (34 Prozent). Die Gesellschaft hat das Ziel, das hydraulische Potenzial der Lonza auf

Klimafreundlicher Strom ab 2023 Das Gesuch liegt nun beim Bau-, Umweltund Wirtschaftsdepartement des Kantons Luzern und wird von den verschiedenen kantonalen Fachstellen geprüft und öffentlich aufgelegt. Nach dem Entscheid durch den Luzerner Regierungsrat wird für die Realisierung des Kraftwerks mit einer Bauzeit von zwei Jahren gerechnet. Ab dem Frühling 2023 soll sauberer WaldemmeStrom aus den Steckdosen fliessen. Quelle: CKW Bauarbeiten für Wasserkraftwerk Wiler-Kippel auf Kurs Alle Rohbauten für das Wasserkraftwerk Wiler-Kippel im Lötschental sind fertig gebaut: Wasserfassung, Druckleitung und Zentrale. In den kommenden Monaten folgen der Innenausbau, die Montage der Kraftwerkskomponenten und diverse ökologische Aufwertungen entlang der Lonza zwischen Wiler und Kippel. Im Herbst 2021 geht das Kraftwerk voraussichtlich in Betrieb und produziert sauberen Strom für rund 2800 Haushalte. 52

Foto: BKW. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

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dem Gemeindegebiet von Wiler und Kippel zu nutzen. Das Kraftwerk wird mit einer installierten Leistung von 2 x 2,6 Megawatt jährlich rund 14,4 Gigawattstunden Strom produzieren. Die Investitionskosten belaufen sich auf knapp CHF 22 Mio. Quelle: BKW Restwassersanierungen in Graubünden: ewz-Dotierkraftwerk und -einrichtungen beim Staudamm Marmorera und in Löbbia in Betrieb Seit diesem Sommer gibt ewz beim Stau damm Marmorera mehr Restwasser ab und entspricht damit den gesetzlichen Vorgaben. Dieses Restwasser wird für die Stromproduktion genutzt, bevor es in das Gewässer eingeleitet wird. Das dafür vorgesehene Dotierkraftwerk wurde dieser Tage erfolgreich in Betrieb genommen. Ebenfalls wird die Durchströmturbine in Löbbia in Betrieb genommen. Beim Staudamm Marmorera wurde seit 2018 für die Abgabe der gesetzlich vorgesehenen Restwassermengen eine Dotiereinrichtung errichtet, welche seit diesem Sommer in Betrieb ist. Seitdem führt die Julia mehr Wasser unterhalb des Marmorera-Sees bis zum Staubecken Burvagn. Damit der vorhandene Wasser druck des Dotierwassers noch energetisch genutzt werden kann, wurde die Do tiereinrichtung in den letzten Wochen zusätzlich mit einer Turbine ergänzt. Das neue Dotierkraftwerk wird pro Jahr rund 1,3 Giga wattstunden Naturstrom produzieren. Beim Stauwehr Löbbia gibt ewz seit 2015 ebenfalls Restwasser ab. Auch dieses Restwasser wird mit einer Durchström turbine energetisch genutzt. Aufgrund der geringen Fallhöhe von 17 Metern werden etwa 0,5 GWh Strom pro Jahr produziert. Seit der Inbetriebnahme der Dotierein richtung Marmorera sind alle ewz-Wasserkraftwerke in Zürich und Graubünden gemäss den Restwasserbestimmungen im Gewässerschutzgesetz saniert. Bei der Umsetzung standen für ewz ökologisch sinnvolle aber auch wirtschaftlich tragbare Lösungen im Vordergrund. Diese konnten bei allen Restwasserstrecken erreicht wer den. Durch die erhöhte Restwassermenge in die Flüsse beträgt die Produktionsein busse bei den ewz-Kraftwerken in Grau bünden rund 46 GWh Strom pro Jahr. Für die baulichen Massnahmen beim Staudamm Marmorera und in Löbbia wen dete ewz rund CHF 7,3 Mio. auf. Quelle: ewz

Foto: SAK. Neue Turbinengruppen für das Kraftwerk Sägengüetli der SAK in Flums Die SAK (St. Gallisch-Appenzellische Kraft werke AG) hat das neue Kraftwerk Sägen güetli in Flums mit zwei modernen Wasser turbinen und Generatoren ausgestattet. Die Aufrüstung erfolgte im Rahmen der 2019 gestarteten zweiten Phase der umfangreichen Sanierungs- und Neubau arbeiten der Anlage. Durch die Sanierung kann das Kraftwerk seine Stromproduk tion künftig um 20 Prozent steigern und somit rund 2000 Haushalte mehr mit nach haltigem Strom aus Wasserkraft versor gen. Insgesamt investiert die SAK 37 Mio. Franken in das Projekt und unterstützt so auch den Produktionsstandort Schweiz. Die Wasserturbinen, das Herz der beiden Maschinengruppen, kommen aus der Ost schweiz. Die Inbetriebnahme ist im April 2021 geplant. Die SAK begann 2019 mit der zweiten Phase der Erneuerung des Kraftwerks Sägengüetli in Flums. Im Rahmen dieses umfangreichen Bauprojekts erden die Zen trale des Kraftwerks in Flums, die Wasser fassung Bruggwiti und zwei Druckleitun gen von Pravizin nach Schils komplett neu gebaut. In den letzten Monaten wurde das Kraftwerk mit seinem neuen Herzstück, be stehend aus je einer Turbinen-Generator gruppe von den Wasserfassungen Brugg witi und Äuli, ausgerüstet. Mit rund 45 Tonnen ist der Generator Bruggwiti das schwerste Anlagenteil des Kraftwerks. Mit

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der Installation des 25 Tonnen schweren 14-MVA-Maschinentransformators sind nun alle grossen Komponenten in der Kraft werkszentrale installiert und es konnte mit den Montage- und Verkabelungsarbeiten begonnen werden. In die Erneuerung des Kraftwerks Sägengüetli investiert die SAK insgesamt CHF 37 Mio. Durch die Aufrüstung der An lage wird das Kraftwerk künftig die Strom produktion um 20 Prozent steigern können, von heute 40 GWh auf rund 48 GWh. Adriano Tramèr, Leiter Geschäftsbereich Produktion SAK, ist erfreut: «Durch die verbesserte Leistung kann das Kraftwerk künftig 10 700 Haushalte mit Strom aus lokaler Wasserkraft versorgen, das sind 2000 Haushalte mehr als bisher. Die SAK investiert damit weiter in erneuerbare Energien aus der Region und unterstützt so den Produktionsstandort Schweiz.» Die Planungsarbeiten für das vielsei tige Bauprojekt begannen bereits im Jahr 2014 und sahen Sanierungsarbeiten an verschiedenen Orten vor. Der Wasserstrang von der Wasserfassung Bruggwiti bis zur Zwischenstufe Pravizin wurde im Rahmen einer ersten Phase im Winter 2015 / 16 erneuert. Die damals aus fünf Zentralen und acht Maschinengruppen bestehende An lage sollte auf eine Zentrale mit zwei Ma schinengruppen (Äuli und Bruggwiti) reduziert werden. Zudem wurde entschieden, die Zwischenstufe Pravizin aus Alters gründen aufzulösen und die beiden Druck leitungen von den Wasserfassungen Brugg witi und Äuli bis ins Tal nach Flums weiter53

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zuziehen, wodurch das Gefälle optimal aus genutzt werden kann. Die Baubewilligung für den Neubau in Flums erfolgte im Jahr 2018 ohne eine einzige Einsprache. Die letzten Bau- und Umgebungsar beiten an der Zentrale in Flums, den Druck leitungen Pravizin-Flums und an der Was serfassung in Bruggwiti laufen zurzeit noch auf Hochtouren. Christian Neff, Projektlei ter Produktion SAK, bestätigt: «Wir konnten trotz Corona unseren straffen Zeitplan sehr gut einhalten und befinden uns jetzt nach der Anlieferung der Turbinengruppen und des Transformators auf der Zielge raden. Wir planen, Anfang 2021 mit den Tests der Anlage zu beginnen. Sofern alles positiv verläuft, nimmt das Kraftwerk spätestens im April 2020, mit dem Beginn der Schneeschmelze, den Betrieb wieder auf.» Quelle: SAK

• Download der Broschüre (französisch) plattform-renaturierung.ch/wp-content/ uploads/2021/02/Renaturation-Geneve-2020.pdf

Gewässerschutz

Das Alpiq Wasserkraftwerk Ruppoldingen ist erneut mit dem Label «naturemade star» zertifiziert worden. Das Label des Vereins für umweltgerechte Energie (VUE) ist die höchste Auszeichnung für Ökostrom in der Schweiz. Der mit dem Kraftwerk verbundene Alpiq Ökofonds unterstützt im erweiterten Einzugsgebiet des Kraftwerks Jahr für Jahr zahlreiche Projekte zur ökolo gischen Aufwertung und Schaffung natür licher Lebensräume. Das Wasserkraftwerk Ruppoldingen produziert seit mehr als 20 Jahren an der Aare ökologisch wertvolle, erneuerbare Energie. Beim Bau des Kraftwerks legte Alpiq sehr viel Wert auf umfangreiche Er

20 Jahre Renaturierung der Gewässer in Genf In der Publikation «20 ans de renaturation des cours d’eau à Genève» werden die in den letzten zwei Jahrzehnten durchgeführ ten sowie die noch laufenden Renaturie rungs-Massnahmen detailliert vorgestellt. Zusätzlich zeigen verschiedene Filme rund 20 Jahre Arbeit, in denen in den Genfer Gewässern ein für die Entwicklung der Artenvielfalt günstiges Umfeld wiederhergestellt wird.

• Zu den Filmen (französisch) www.ge.ch/dossier/geneve-engage-biodiversi te/renaturation-cours-eau-rives-du-lac/ 20-ans-renaturation-cours-eau-rives-geneve

Quelle: PlattformRenaturierung der WA21 Wasserkraftwerk Ruppoldingen erhält erneut das höchste Ökostrom-Label «naturemade star»

Wasserkraftwerk Ruppoldingen. Foto: Alpiq. 54

satz- und Ausgleichsmassnahmen in der Natur. Nicht zuletzt dank dieser Massnah men zugunsten der Tier- und Pflanzenwelt trägt das Kraftwerk seit 2010 das Label «naturemade star», das vom Verein für umweltgerechte Energie (VUE) verliehen wird. Dabei handelt es sich um die höchste Auszeichnung für besonders umweltschonend erzeugte Energie aus 100 Pro zent erneuerbaren Energiequellen. In den letzten Monaten hat das Kraft werk der Alpiq Tochtergesellschaft Alpiq Hydro Aare die aufwändige Rezertifizie rung erfolgreich durchlaufen. Das Wasser kraftwerk Ruppoldingen erfüllt somit wei terhin besonders strenge Auflagen im Be reich Umwelt und darf das Label «naturemade star» auch in den Jahren 2021 bis 2025 führen. Für jede in Form von Zertifikaten ver kaufte Kilowattstunde (Herkunftsnachweis) aus dem Laufwasserkraftwerk Ruppoldin gen fliesst ein Rappen in den Alpiq Öko fonds. Die Gelder aus dem Alpiq Ökofonds dienen der finanziellen Unterstützung von ökologischen Aufwertungs- und Verbes serungsmassnahmen vorwiegend im erweiterten Einzugsgebiet des Alpiq Kraft werks zwischen Grenchen und Nieder gösgen. Dabei handelt es sich beispielsweise um Renaturierungen und Revitalisie rungen von Flussläufen oder Aufwertungen von Gewässern zugunsten der Biodiversi tät. In den zehn Jahren seines Bestehens hat der Alpiq Ökofonds über 100 Projekte mit insgesamt mehr als CHF 5 Mio. unterstützt. Ein unabhängiges Lenkungsgremium wacht über die Verwendung der zweckgebundenen Gelder. Es entscheidet darüber, welche Projekte durch den Alpiq Öko fonds unterstützt werden. An seiner letzten Sitzung beschloss das Gremium, Projekte mit einem Betrag von insgesamt rund CHF 220 000 zu unterstützen. Mehr als die Hälfte des Betrags, CHF 122 000, werden für verschiedene Massnahmen zur ökologischen Aufwertung an der Aare in Wolf wil im Kanton Solothurn eingesetzt. Im Ge biet Mattenhof / Chli Aarli wird unter Leitung der Abteilung Wasserbau des Amts für Umwelt des Kantons Solothurn unter anderem ein Aare-Altarm von 45 Metern Länge angelegt, zudem entstehen zwei neue Weiher und ein Seitengraben. Durch diesen zusätzlichen Lebensraum wird lokaler, ökologisch wertvoller Mehrwert für die Tier- und Pflanzenwelt geschaffen. Bereits früher beschlossen worden wa ren beispielsweise die Unterstützung des geplanten Revitalisierungs- und Hochwas serschutzprojekts an der Dünnern, wodurch in Herbetswil (SO) ein neues Naherholungs

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Wasserbau / Hochwasserschutz Hochwasserschäden heute und morgen – den neuen Schaden simulator des Mobiliar Labs für Naturrisiken kennenlernen Den meisten Gemeinden ist nur allzu gut bewusst, wie wichtig der Schutz vor Hoch wassern ist. 80 Prozent der Schweizer Ge meinden waren in den vergangenen 40 Jahren von Überschwemmungen betroffen. Das sorgte nicht nur für viel Leid bei der Bevölkerung, sondern auch für hohe Kos ten. Starkniederschläge und die daraus resultierenden grossen Abflüsse, die zu solchen Überschwemmungen führen, sind kaum zu beeinflussen. Trotzdem können wir uns vor deren Auswirkungen schützen, nämlich wenn wir wissen, was bei solchen Ereignissen passieren kann. Viele Überschwemmungsgebiete sind heute überbaut. Deshalb ist ein adäquater Schutz nötig, um grosse Schäden zu verhindern. Aus diesem Grund wurden in der Schweiz für das ganze Siedlungsgebiet detaillierte Gefahrenkarten erstellt, die zei-

gen, wie häufig und wie intensiv Über schwemmungen sein können. Allerdings fehlen Informationen darüber, was genau gefährdet ist und wie gross die Schäden bei einem Hochwasser sein können. Des halb hat das Mobiliar Lab für Naturrisiken an der Universität Bern den Schadensimu lator entwickelt. Er ergänzt die Gefahren karten mit Informationen zum Schaden ausmass von Hochwassern. Der Simulator weist für jede Gemeinde der Schweiz nicht nur aus, wie gross aktuell das mögliche Schadenausmass bei einem Hoch wasser ist, mit seiner Hilfe lässt sich auch simulieren, wie sich das mögliche Schaden ausmass in Zukunft verändern könnte, zum Beispiel wenn die bestehenden Bau zonen überbaut werden. Dadurch wird ersichtlich, wo Schutzmassnahmen beson ders notwendig sind und was getan werden muss, damit die Schäden auch in Zu kunft trotz baulicher Verdichtung nicht zu nehmen. Der Schadensimulator ist deshalb eine wichtige Entscheidungshilfe für Behörden, Planerinnen und Ingenieure. Um die verschiedenen Einsatzmöglich keiten des Schadensimulators kennenzulernen, hat das Mobiliar Lab drei aufeinan der abgestimmte Kurzfilme realisiert. Sie orientieren sich an Fragestellungen aus der Praxis. Den Link zu dem Kurzfilmen und weitere Informationen zum Schaden simulator finden Sie unter: www.hochwasserrisiko.ch/de#aktuelles

Grundlagen für einen besseren Schutz vor Extremhochwasser an der Aare veröffentlicht Im Anschluss an die Nuklearkatastrophe von Fukushima haben die Bundesämter für Umwelt BAFU, für Energie BFE, für Meteo rologie und Klimatologie Meteo Schweiz, für Bevölkerungsschutz BABS sowie das Eidgenössische Nuklearsicher heitsinspektorat ENSI ein Projekt lanciert mit dem Ziel, einheitliche Grundlagen für die Beurteilung der Gefährdung durch Extremhochwasser im Einzugsgebiet der Aare zu erarbeiten. Am 22. Februar 2021 wurden die Ergebnisse in Bern vorgestellt. Dank der Studie «Extremhochwasser an der Aare», welche unter der Koordination der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) durchgeführt wurde, liegen nun für das ganze Einzugsgebiet Daten über Gefähr dungen bis 100 000-jährliche Hochwasser ereignisse vor. Weiterführende Informatio nen sind auf den Webseiten des BAFU und der WSL erhältlich. Die Studie «Extremhochwasser an der Aare» liefert die Basis für die Beurteilung der Gefährdung durch Hochwasser auch bei sehr seltenen Ereignissen. Für fünf Standorte, darunter die Kernkraftwerke Mühleberg, Gösgen und Beznau, wurden detaillierte Hochwasser-Gefährdungsana lysen durchgeführt. Damit verfügen Be hörden und Betreiber von Anlagen über fundierte Grundlagen, um kritische Infra strukturen und Agglomerationen besser vor Extremhochwasser zu schützen.

Aare beim Wasserschloss in Brugg (AG) während dem Hochwasser 2005. Foto: Schweizer Luftwaffe. «Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

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gebiet für Mensch und Tier entstehen soll. Oder die Instream-Revitalisierungsmass nahmen am Witibach in Grenchen, die in den letzten Monaten den Kanal wieder in einen ökologisch aufgewerteten, natürlich fliessenden Bach zurückverwandelten. Quelle: Alpiq

Veranstaltungen

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KOHS-Weiterbildungskurs 5. Serie, 6. Kurs Vorausschauende Entwicklung von Wasserbauprojekten Dienstag / Mittwoch, 25. /26. Mai 2021, Gais, Appenzell Ausserrhoden

Für die Details siehe das Kursprogramm auf der Webseite: www.swv.ch. Sprache Der Kurs wird auf Deutsch durchgeführt. Kursunterlagen Die Kursunterlagen, bestehend aus Skript und Handout der Folien, werden zu Beginn des Kurses allen Teilnehmenden verteilt. Kosten Für Mitglieder des SWV gelten vergünstigte Tarife: • Mitglieder SWV: 650.– • Nichtmitglieder SWV: 750.– inkl. Kursunterlagen, Verpflegung 1. Tag Mittag und Abend sowie 2. Tag Mittag und Pausenkaffee, Transporte für die Exkursion; exkl. 7,7 % MwSt. und allfällige Übernach tungskosten, Preise in CHF.

Die Kommission Hochwasserschutz (KOHS) des SWV führt zusammen mit dem Bundes amt für Umwelt (BAFU) diese fünfte Serie der erfolgreichen wasserbaulichen Weiter bildungskurse durch.

Anmeldung Ab sofort über die Webseite des SWV: www.swv.ch. Die Zahl der Teilnehmenden ist auf 28 Personen limitiert; Berücksichti gung nach Eingang der Anmeldungen.

Zielpublikum Der Kurs richtet sich an aktive oder künftige Verantwortliche von wasserbaulichen Gesamtprojekten. Zielsetzung, Inhalt Der praxisorientierte, zweitägige Kurs soll einen fundierten Einblick in die verschie denen Aspekte der Entwicklung von Was serbauprojekten geben und dabei auch Verständnis für die heute notwendige Inter disziplinarität schaffen. Die Teilnehmen den wissen nach dem Kurs, wie man ein zukunftsfähiges Wasserbauprojekt entwickelt und haben dazu verschiedene Werk zeuge praxisnah kennengelernt. Zudem haben sie die Gelegenheit, sich an Work shops und der Exkursion mit ausgewie senen Fachleuten auszutauschen. Aus dem Inhalt 1. Tag: • Einführung und Übersicht • Erfolgsfaktoren für den Projektstart • Umfeld und Randbedingungen von Wasserbauprojekten • Workshop: Risikobasierte Planung von Wasserbauprojekten 2. Tag: • Ökologische Ansprüche • Erhaltungsmanagement • Gewässerunterhalt und Instandhaltung von Schutzbauten im Alltag • Besichtigung eines konkreten Wasser bauprojekts in der Region 56

KOHS-Tagung 2021 / Symposium CIPC 2021 Schutzkonzepte und ihre Bauten am Lebensende – was nun? / Concepts de protection et leurs ouvrages en fin de vie – et ensuite ? Donnerstag / Freitag, 24. / 25. Juni 2021, Konzepthalle 6, Thun (CH) / Jeudi / vendredi, 24 / 25 juin 2021, Konzepthalle 6, Thoune (CH)

Die jährlich von der Kommission Hochwas serschutz (KOHS) des SWV organisierte Tagung ist 2021 dem Thema «Schutzkon zepte und ihre Bauten am Lebensende –

was nun?» gewidmet. Hochwasserschutz bauten haben in der Vergangenheit Men schen und Sachwerte oft erfolgreich vor Schäden bewahrt. Manche Schutzkonzep te und ihre Bauten sind in der Zwischenzeit aber in die Jahre gekommen. An der Ta gung werden aktuelle Erkenntnisse aus Forschung und Praxis vorgestellt. / Le sym posium annuel de la Commission pour la protection contre les crues (CIPC) de l’ASAE sera consacrée en 2021 au thème de la «Concepts de protection et leurs ouvrages en fin de vie – et ensuite ?» Les ouvrages de protection contre les crues ont bien souvent permis de protéger les personnes et les biens contre les dommages. Cependant, certains concepts de protection et leurs ouvrages sont devenus obsolètes entretemps. Le symposium présentera les ré sultats actuels de la recherche et de la pratique. Zielpublikum / Publique cible Angesprochen werden Wasserbauer und weitere mit Hochwasserschutz beschäftigte Fachleute aus Privatwirtschaft, Ver waltung und Forschung. Die Tagung ist immer auch ein ausgezeichneter Treffpunkt der Fachwelt. / Le symposium est destiné aux ingénieurs et aux spécialistes des aména gements des cours d’eau. La journée est d’ailleurs toujours une excellente opportu nité d’échange entre les professionnels. Inhalt, Sprache / But, langues Das detaillierte Tagungsprogramm ist diesem Heft als Flyer beigelegt bzw. kann der Webseite entnommen werden. Die Vorträge werden in Deutsch und Französisch gehalten mit Parallelprojektion der Folien in beiden Sprachen. / Pour les détails voir le programme adjoint dans la présente revue ou sur le site web. Les conférences seront présentées en allemand ou français avec projection simultané des slides dans les deux langues. Kosten / Frais Für Einzelmitglieder und Vertreter von Kol lektivmitgliedern des SWV gelten vergüns tigte Tarife / Membres de l’ASAE profitent des tarifs préférentiels: • Mitglieder / Membres: 330.– (Exkursion / Excursion 150.–) • Nichtmitglieder / Non-membres: 420.– (Exkursion / Excursion 190.–) • Studierende / Etudiants: 180.– (Exkursion / Excursion 90.–) zzgl. MwSt., in CHF / hors TVA, prix en CHF. Anmeldung / Inscription www.swv.ch.

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25. / 26.5.2021, Gais / AR KOHS-Weiterbildungskurs Wasserbau 5.6: Vorausschauende Entwicklung von Wasserbauprojekten (d) Kommission KOHS des SWV mit BAFU www.swv.ch

Publikationen Berge ohne Eis – Auswirkungen auf lokaler bis globaler Ebene

15. – 17.6.2021, Zürich / ZH Powertage 2021: Ausstellungen und Foren zur Schweizer Strom wirtschaft (d / f) VSE, Electrosuisse, SWV, BFE www.powertage.ch

glazial geprägter Flüsse stark verändern. Auf der regionalen bis kontinentalen Skale herausfordernd ist die teilweise dramatische Abnahme der sommerlichen Abflüs se und deren zunehmende Variabilität von Jahr zu Jahr – mit weitreichenden Konse quenzen für die Wasserversorgung der Tiefländer. Auf globaler Ebene tragen die abschmelzenden Gletscher entscheidend zum Meeresspiegelanstieg bei, beispielsweise bereits mit 26 mm in der Periode 1961 bis 2015.

24. / 25.6.2021, Thun / BE KOHS-Wasserbautagung 2021: Umgang mit alternden Schutz systemen und -bauten (d / f) Kommission KOHS des SWV www.swv.ch 26.8.2021, Naters / VS Schwebstoffe, hydro-abrasiver Verschleiss und Wirkungsgrad änderungen an Pelton-Turbinen VAW der ETH Zürich und CC FMHM der Hochschule Luzern vaw.ethz.ch/veranstaltungen/ veranstaltungen.html 2. / 3.9.2021, Airolo / TI SWV-Wasserwirtschaftstagung mit 110. Hauptversammlung: Wasserkraft für die Versorgungssicherheit mit Exkursion Ritom (d) SWV www.swv.ch 15. – 17.9.2021, Zürich / ZH VAW-Wasserbausymposium 2021: Wasserbau in Zeiten von Energiewende, Gewässerschutz und Klimawandel (d) VAW-ETH Zürich mit Unterstützung SWV www.swv.ch 28. / 29.10.2021, Serpiano / TI KOHS-Weiterbildungskurs Wasserbau 5.5: Vorausschauende Entwicklung von Wasserbauprojekten (i) Kommission KOHS des SWV mit BAFU www.swv.ch 10.11.2021, Olten / SO Hydrosuisse-Fachtagung Wasserkraft 2021: Bau, Betrieb und Instandhaltung von Wasserkraftwerken (d/f) Kommission Hydrosuisse des SWV www.swv.ch

Publikation: 2020; In full transition: Key impacts of vanishing mountain ice on watersecurity at local to global scales; Authors: Wilfried Haeberli, Rolf Weingartner; Heraus geber: Elsevier BV, Water Security Volume 11; kostenloser Download unter: https://doi. org/10.1016/j.wasec.2020.100074 Beschrieb: Gebirge werden oft als natürliche «Wassertürme» (water towers) bezeichnet, weil sie die schnell wachsende Bevölkerung in den vorgelagerten Tief ländern mit essentiellem Süsswasser versorgen. Die Hochgebirge mit Gletschern und ausgedehnten Permafrostzonen bilden die Kernregionen dieser Wassertürme. Das Abschmelzen ihrer Eismassen als Fol ge des globalen Temperaturanstiegs ver ändert nicht nur diese Funktion, sondern hat auch auf den verschiedenen räumli chen Skalen weitere oftmals negative Aus wirkungen: Auf der lokalen Skale werden mit dem weiteren Zurückschmelzen der Gletscher glazial erodierte topografische Hohlformen oder «Übertiefungen» freige legt, welche sich mit Wasser füllen und unter anderem auch für die Wasserkraft nut zung eignen. Das schafft nicht nur neue Nutzungsmöglichkeiten, sondern weckt auch Begehrlichkeiten. Gleichzeitig nimmt die Gefährdung durch Bergstürze, Rutschungen und Murgänge durch instabil werdende Hänge im auftauenden Permafrost zu. Solche Ereignisse können in neuen See weit reichende Flutwellen auslösen. Vor dem Hintergrund der Klima änderung wird sich das Abflussverhalten

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Rhonegletscher im September 2018. Foto: C. Levy. Die Veränderungen der glazial geprägten Hochgebirge führt zu langfristigen Auswir kungen über Jahrzehnte, Jahrhunderte und sogar Jahrtausende hinweg. Schwerwie gende Folgen sind bereits jetzt unvermeid lich und für kommende Generationen unumkehrbar. Mitigation und eine nachhalti ge Anpassung sind dringend notwendig. Entsprechende Planung sollte besser jetzt als später beginnen. Die Anpassung muss auf einer umfassenden Systemanalyse ein schliesslich sozio-ökonomischer Aspekte beruhen. Dies führt zu einem kritischen Punkt, nämlich der Frage, wie man diese dringend notwendigen Schritte in die Tat umsetzen kann, oder anders ausgedrückt: Welches sind die Gründe, dass auf allen räumlichen Skalen wenig bis nichts geschieht? Die Wissenschaft ist nach wie vor zu stark fragmentiert: Die Klimaforschung konzentriert sich vor allem auf klimatische und natürliche Prozesse, soziale und wirt schaftliche Fragen müssen aber noch verstärkt miteinbezogen werden. Auf der po litisch-administrativen Seite braucht es Leitbilder, aus denen sich operative Ziele 57

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und Regulierungsinstrumente ableiten lassen. Aus realpolitischer Perspektive mögen solche Forderungen utopisch erscheinen. Aber ohne eine übergeordnete Gesamt strategie kann den kommenden grossen Herausforderungen niemals ausreichend Rechnung getragen werden, gerade auch in den Hochgebirgen und ihren Umländern nicht. Fish protection and fish guidance at water intakes using innovative curved-bar rack bypass systems

Publikation: 2020; Autorin: Dr. Claudia Beck; Herausgeber: Prof. Dr. Robert Boes, VAW – ETH Zürich, VAW-Mitteilung 257, A5-Format, 228 Seiten, kostenloser Down load unter: https://vaw.ethz.ch/das-institut/ publikationen/vaw-mitteilungen.html Beschrieb: Transverse structures on rivers, e. g. hydropower plants, weirs and dams, are obstacles for migrating fish, both in upstream and downstream directions, im peding or delaying the free fish movement in many, often highly fragmented rivers. Whereas upstream fish movements have often been accounted for by constructing fish passes as early as the 1880s in Switzer land, i. e. with the advent of hydropower for electricity generation, the awareness of the need for fish protection for down stream moving fish is quite recent in most of Europe including Switzerland. The cur rent Swiss Waters Protection Act requires rehabilitation measures at more than 700 obstacles for downstream movement to prevent or limit fish injury and mortality. The safe downstream passage is particu larly important for diadromous species migrating long distances between the sea and freshwater systems, e. g. the European eel and Atlantic salmon, who often have to 58

pass a series of hydropower plants, re sulting in elevated cumulative mortality. In contrast to small hydropower plants with discharges up to about 100 m3 /s, there is currently hardly any proven technology for the protection of the wide variety of in digenous fish fauna at run-of-river plants with larger design flows. This poses a spe cial conflict of interest between preserva tion of fish and the generation of climatefriendly hydroelectricity. For this reason, VAW has been conducting research on effective fish protection measures since 2011 with a first project on modified bar rack bypass systems. The research pro ject of Dr. Beck is a logical continuation, embedded into the framework of a large European Horizon 2020 research project. Dr. Beck’s research deals with an experimental, numerical and ethohydraulic investigation of curved-bar racks as mechanical behavioural fish guidance structures, followed by a bypass channel to guide fish into the tailwater at hydropower plants and water intakes. Mechanical behavioural barriers cause hydraulic cues like velocity and pressure gradients through their rack bars, resulting in an avoidance reaction of fish. The innovative fish guidance structure newly developed by Dr. Beck is planned to be tested at a pilot and demonstration hydropower plant on the Thur river in eastern Switzerland. Eco-morphodynamic Modelling for Gravel Bed Rivers

Publikation: 2020; Autor: Dr. Julian Meis ter; Herausgeber: Prof. Dr. Robert Boes, VAW – ETH Zürich, VAW-Mitteilung 258, A5Format, 262 Seiten, kostenloser Download unter: www.vaw.ethz.ch/das-institut/vawmitteilungen.html

Beschrieb: The free fish movement in rivers, both in upstream and downstream directions, is often hampered by transverse structures like hydropower plants, weirs, and dams, leading to a fragmentation of habitats. Whereas much effort was made to allow for upstream passage, the aware ness of the need for protection of down stream moving fish is quite recent in Euro pe. The Swiss Waters Protection Act re quires rehabilitation measures at more than 700 obstacles for downstream fish movement to limit fish injury and mortality. The safe downstream passage is par ticularly important for long distance mi grators like diadromous species moving between sea and fresh-water systems, e.g. the European eel and Atlantic salmon, who often have to pass a series of hydro power plants, resulting in elevated cumu lative effects. Horizontal bar rack bypass systems (HBR-BSs) are a state-of-the-art technology to allow for safe fish down stream passage at small to medium-scale hydropower plants with discharges up to about 100 m3 /s, while there is currently hardly any proven technology for the pro tection of the wide variety of indigenous fish fauna at larger run-of-the-river plants. Although HBR-BSs have been widely applied recently, there is a lack of know ledge on their hydraulic losses, fish pro tection and guidance efficiencies, and operational issues like rack blockage by floating debris and sediments. This re search project is in line with a series of research on effective fish protection mea sures realized at VAW since 2011. It was conducted in the scope of a large Euro pean Horizon 2020 research project on innovative technologies for an environ mentally enhanced hydropower use. Dr. Julian Meister systematically investigated the hydraulics and the fish behavior. Pre diction equations are proposed to esti mate the head losses of HBR-BSs for a wide parameter range, involving different bar shapes and hydropower plant layouts. Live fish tests were conducted in a large laboratory flume for a diverse assemblage of riverine fish species, namely spirlin, barbel, nase, European eel, brown trout, and Atlantic salmon parr. Large fish, with a width exceeding the clear bar spacing, were physically protected. Smaller fish were protected through a partial behavio ral guidance effect caused by hydraulic cues like velocity and pressure gradients at the rack bars. Design recommendations are given and equations are proposed to estimate the fish protection and guidance efficiency at HBR-BSs.

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«Kleinwasserkraft» Themen der Ausgabe 3 / 2020 • Hans Peter Leutwiler: Rückblick in die Zeit des Aufbruches – Swiss Small Hydro von der Gründung bis zur Gegenwart? • Anita Niederhäusern: Stadt-Klein wasserkraftwerk Dünnern – Baufehler erfolgreich behoben • Leo Meier: Projekt KW Doppelpower – Von der Projektidee bis zur Inbetrieb nahme • Dr. Hedi Feibel und Wesley Wojtas: Verband damals – Verband heute – Höhen und Tiefen der Kleinwasserkraft • Swiss Small Hydro: Runder Tisch mit Bundespräsidentin S. Sommaruga • Swiss Small Hydro: Stilllegung des KW Oederlin anno 2021 – Gewässer schutzgesetz verhindert Weiterbetrieb • Wesley Wojtas: Generalversammlung und Fachtagung Kleinwasserkraft – Trotz improvisierter Lösung ein guter Austausch! • Dr. Hedi Feibel und Wesley Wojtas: Erwiderung auf den Artikel «Strom produzenten erhalten Milliarden für wenig Strom» – in mehreren Medien der Tamedia Publikationen «WasserWirtschaft» Themen der Ausgabe 1 / 2021 • Werner Konold: Wasserhistorische Denkmalpflege versus ökologische Funktionsfähigkeit? • Ivan Stojnic, Michael Pfister, Jorge Matos, Giovanni De Cesare und Anton J. Schleiss: Bemessungs beispiele von Tosbecken unterhalb von Treppenschussrinnen • Sebastian Koschel und Bernd Lennartz: GIS-basierte Bewertung natürlicher Bodenfunktionen am Beispiel der Regiopolregion Rostock • Peter Janetzko und Heiner Fleige: Alpidische Faltengebirge in Ost- und Südosteuropa • Harald Grotel: Anwendung des Konzeptes der hydromorphologischenökologischen Aue am Beispiel der Ems Themen der Ausgabe 2 – 3 / 2021 • Georg Seidl, Josef Schneider und Clemens Dorfmann: Der modifizierte, sohlenoffene Denil-Pass – Renaissance einer kostensparenden Fischaufstiegs anlage

• Georg Seidl, Josef Schneider und Günter Parthl: Biotisches Monitoring des modifizierten Denil-Passes – Eine Funktionalitätsanalyse unter hydraulischen Aspekten an einem Tieflandfluss in der Barben-Region • Jessica Mohlfeld und Mario Oertel: Ermittlung von Abflussbeiwerten zur hydraulischen Bemessung von Fischaufstiegsanlagen in Schlitzpassbau weise • Rafael Greter, Matthias Meyer, Kurt Pinter, Michael Döring, Steffen Schweizer, Günther Unfer und Erwin Lautsch: Die Seeforellenlaich wanderung in der Hasliaare 2019 im Kontext abiotischer Faktoren • Jörg Schneider und Timo Seufert: Gewässerdynamik als Ökosystemdienst leistung zur Umsetzung der WRRL • Bernhard Mayrhofer: Aussagekräftiges Monitoring bei der Fishcon-Schleuse am Aschacharm

portmessungen an großen und mittleren Flüssen sowie im Ablauf von Kläranlagen • Spacek S., Mallow O., Schwarzböck T., Fellner J., Rechberger H.: Eine neue Methode für die Bestim mung des Mikroplastik-Massenanteils in Umweltproben • Zafiu C., Binner E., Hirsch C., Vay B., Huber-Humer M.: Makro- und Mikro kunststoffe in österreichischen Komposten • Windisch S., Ponak C., Mally V., Raupenstrauch H.: Phosphorrück gewinnung aus Klärschlammaschen mit dem RecoPhos-Prozess • Flasch E., Wukovits W., Wagner J., Seidl G., Helperstorfer M.: Fluss bauliche Maßnahmen an der Raab im Bereich Jennersdorf und St. Martin / Raab – Eine Vernetzung von schutzwasserwirtschaftlichen Erfordernissen mit ökologischen Zielen

Themen der Ausgabe 4 / 2021 • Peter Oberle, Andreas Kron, Tim Kerlin, Ernesto Ruiz Rodriguez und Franz Nestmann: Diskussions beitrag zur Fließwiderstands parametrisierung zur Simulation der Oberflächenabflüsse bei Stark regen • Willi H. Hager: Handbuch der Ingenieurwissenschaften • Marcel Härtel und Markus Grünzner: Numerische 3-D-Untersuchung der Leitströmung bei Fischaufstiegs anlagen am Beispiel des unteren Puhlstromwehres • Jörg Schneider, Helmut Schmid und Matthias Meyer: Der MehrfacheinstiegSchlitzpass

Themen der Ausgabe 11 – 12 / 2020 • Schönher C., Kerschbaumer D., Proksch P., Perfler R.: Trinkwasser befunde – Auswertung langjähriger Daten der Trinkwassertemperatur und mikrobiologischer Parameter mit Indikatorfunktion • Handl S., Schmoller C., Perfler R.: Uferfiltration – Stand der Technik und neue Herausforderungen • Fiedler C. J., Schönher C., Proksch P., Kerschbaumer D. J., Mayr E., Zunabovic-Pichler M., Perfler R.: Betrachtung mikrobieller Veränderungen in österreichischen Uferfiltraten mittels High-ThroughputSequencing und Durchflusszytometrie • Proksch P., Kerschbaumer D. J., Schönher C., Zunabovic-Pichler M., Mayr E., Perfler R.: Pilotierung einer Ultrafiltrationsanlage an einem Ufer filtratstandort in Österreich – Unter suchungen der bakteriellen Zellzahlen und der biologischen Stabilität im Filtrat • Laimer H. J.: Beurteilung der Wieder nutzungsmöglichkeit einer Karstquelle mittels kosteneffektiver hydrogeologischer Methoden • Lippitsch C.: Die neue EU-Trinkwasser richtlinie • Schanda I.: Die Zukunft der Kleider sammlung muss nachhaltig und sozial sein • Loderer C., Steinbacher J.: Eine Trinkwasseraufbereitungsanlage als langfristige Lösung zur Optimierung der Trinkwasserversorgung in Weiden an der March

«ÖWAW» Themen der Ausgabe 9 – 10 / 2020 • Fürhacker M.: Warum eine Risiko abschätzung und Grenzwertsetzung für Mikrokunststoffe in der aquatischen Umwelt problematisch ist • Hietler P., Pladerer C.: Littering in Österreich als Beitrag für Mikro- und Makrokunststoffe in der Umwelt • Huter D., Pomberger R.: Der Beitrag der Steiermark zum Marine Littering • Mayerhofer J., Lenz S., Obersteiner G.: Aufkommen und Zusammensetzung von Makrokunststoffen an der Donau • Liedermann M., Pessenlehner S., Gmeiner P., Tritthart M., Hohenblum P., Obersteiner G., Habersack H.: Direkte Mikro- und Makroplastiktrans

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Zeitschriften

Nutzen Sie als Abonnent den Zugang zu unserm Login-Bereich auf unserer Website www.swv.ch und laden Sie das «WEL» auf das Gerät Ihrer Wahl.

CAS Gewässerrenaturierung Start: 3. September 2021

Mittwoch, 17. März 2021 17:00 bis 18:00 Uhr Repower AG, Landquart

Gemeinschaftskraftwerk Inn – Ein Projekt im österreichisch-schweizerischen Grenzgebiet Michael Roth, Engadiner Kraftwerke AG, Zernez

Mittwoch, 14. April 2021 Hochwasserschutz im urbanen Raum, 17:00 bis 18:00 Uhr die Stadtstrecke der Ill in Feldkirch Repower AG, Landquart Martin Netzer, Amt der Vorarlberger Landesregierung, Abt. Wasserwirtschaft, Bregenz Donnerstag, 27. Mai 2021 Exkursion: Renaturierung Simmi bei Gams 17:00 bis 19:00 Uhr Reto Walser / Remo Lüchinger,Veran Bänziger Partner AG, Oberriet Gams (Anmeldung erforderlich an: sonja.ramer@swv.ch)

Mittwoch, 16. Juni 2021 Exkursion: Bregenzerach Hochwasserschutz Bregenz-Hard 16:00 bis 18:00 Uhr im Spannungsfeld komplexer Randbedingungen Bregenz Gerhard Huber, Amt der Vorarlberger Landesregierung, Bregenz (Anmeldung erforderlich an: sonja.ramer@swv.ch)

Die Rahmenbedingungen der Veranstaltungen werden laufend an die behördlichen Schutzmassnahmen zur Eindämmung der Coronavirus-Pandemie angepasst. Kurzfristige Änderungen oder Absagen bleiben deshalb vorbehalten. Das Programm und die Detailinformationen zu den einzelnen Veranstaltungen stehen auf der Webseite www.rheinverband.ch zur Verfügung. Dort finden sich auch Angaben zu Einzeloder Kollektivmitgliedschaften beim Rheinverband.

Vortragsprogramm 2021

www.zhaw.ch/iunr/gewaesserrenaturierung

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TECDOS OMEGA DRIVE im Stahlwasserbau: Der innovative Antrieb bewegt eine Rechenreingungsanlage, die Schwemmgut entfernt. So können Wehranlage und Kraftwerk effizient arbeiten.

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• Antriebslösung TECDOS OMEGA DRIVE • Läuft auch dann problemlos, wenn Zahnstangenantriebe, Spindelantriebe oder Rollenketten an ihre Grenzen stoßen • Schmutz, Regen, aggressive Medien, selbst Eis halten den TECDOS OMEGA DRIVE nicht auf • Abnahmen verschiedener maritimer Klassifikationen möglich • Mobiler oder fixierter Antrieb • Kettengeschwindigkeit: 1 - 6 m / min bei Vollast 12 m / min • Die Montage der Antriebs- und Kettensysteme erfolgt ohne große Mühe • Unser System ist langlebig, zuverlässig und sicher • Auch bei längeren, kürzeren oder unregelmäßigen Anwendungen • Nutzen Sie unseren kompetenten Service vor Ort

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«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 1, CH-5401 Baden

SCHWEIZ UNTER HOCHSPANNUNG.

People for energy – Blick in die Energiezukunft 15.6 Energiewelt Schweiz – Die Stromindustrie im technologischen Wandel 16.6 Wasserkraft – der Schlüssel zur Versorgungssicherheit 17.6

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Impressum

Abdichtungen

Gewässerpflege

Branchen-Adressen

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Aber so! Schweizerische Fachzeitschrift für Wasserwirtschaft. / Revue suisse spécialisée sur l’aménagement des eaux.

IDG-Dichtungstechnik GmbH Heinkelstrasse 1, D-73230 Kirchheim unter Teck

Gegründet 1908. / Fondée 1908 Bis 1930 «Schweizerische Wasserwirtschaft»; 1931 – 1934 «Schweizerische Wasser- und Energiewirtschaft»; 1935 – 1975 «Wasser- und Energiewirtschaft»; ab 1975 «Wasser Energie Luft»

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Herausgeber / Editeur Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband (SWV) / Association suisse pour l’aménagement des eaux (ASAE) Redaktionsleitung / Direction de la rédaction Andreas Stettler, andreas.stettler@swv.ch

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Gewässervermessung

Layout, Anzeigen, Redaktion / Mise en page, annonce, rédaction Mathias Mäder, mathias.maeder@swv.ch ISSN 0377-905X Verlag, Administration / Edition, administration SWV, Rütistrasse 3 a, CH-5401 Baden Telefon +41 56 222 50 69, info@swv.ch, www.swv.ch Postcheckkonto Zürich: 80-1846-5 Mehrwertsteuer-Nr.: CHE-115.506.846 Abonnement / Abonnement Das Abonnement ist in der Mitgliedschaft SWV enthalten. / L’abonnement est compris dans l’affiliation ASAE. Preise / Prix Jahresabonnement CHF 120.–, zzgl. MwSt.; für das Ausland CHF 140.–; Einzelpreis Heft, CHF 30.–, zzgl. MwSt. und Porto; Erscheint 4 × pro Jahr. / Abonnement annuel CHF 120.–, plus TVA; pour l’étranger CHF 140.–; Prix au numéro: CHF 30.–, plus TVA et frais de port; paraît 4 fois par an. «Wasser Energie Luft» ist offizielles Organ des SWV und seiner Gruppen: / «Eau énergie air» est l’organe officiel de publication de l’ASAE est ses groupes régionaux: Associazione Ticinese di Economia delle Acque (ATEA), Verband Aare-Rheinwerke (VAR), Rheinverband (RhV). Die publizierten Beiträge geben die Meinung der jeweiligen Autoren wieder. Diese muss sich nicht mit derjenigen der Redaktion oder der Verbände decken. / Les articles publiés reflètent les avis des auteurs et ne correspondent pas forcément à ceux de la rédaction ou des associations. Druck, Lektorat / Production, Correction Horisberger Regensdorf AG

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Wasser Energie Luft 1/2021

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