Wasser Energie Luft 1/2014

1-2014

Lacs du Vieux Emosson et d’Emosson, Foto: M. Martinez/www.michelmartinez.ch

13. März 2014

· Perspektiven der Wasserkraft · Flussrevitalisierungen · Hochwasserschutz Stadt Zürich (Teil 2) · Unwetterschäden 2013

2 0 11

IZ

TALSPERREN IN DER SCHWEIZ DIGHE IN SVIZZERA

BARRAGES EN SUISSE DAMS IN SWITZERLAND

TAL SPE RRE N

IN DER SCH WE IZ DIG HE IN SVI ZZE RA

2 01

4

BAR RAG ES EN SUI SSE DA MS IN SW ITZE RLA ND TA LS PE RR EN IN D ER D IG H E SC H W IN SV IZ EI Z ZE RA

Das Schweizerische Talsperrenkomitee beabsichtigt, auch im Jahr 2015 einen Talsperrenkalender mit je 13 Blättern (Bild und Text, inklusive Titelblatt) herauszugeben. Dazu werden Bilder der Schweizer Talsperren: Cresta (Flims), Marécottes, Piora (Ritom), Palü, Seeuferegg, Totensee, Vieux-Emosson (Baustelle), Muttsee (Baustelle), Les Toules (heutiger Zustand), Salanfe, Esserts (Emosson), Illsee, Serra, Lago Bianco Nord, gesucht.

Um allen Interessierten eine Chance zu geben, sich an diesen Kalendern zu beteiligen, führt das Schweizerische Talsperrenkomitee auch 2014 einen Fotowettbewerb durch.

An die Fotos werden folgende Ansprüche gestellt: • Gute Qualität, farbig, bei Analogaufnahmen gute Optik und feinkörnigen Film verwenden. Digitale Fotos müssen eine Auflösung aufweisen von 300 dpi (Pixel pro Inch) im Originalformat (mind. A4). Dies entspricht rund 7–8 Mio. Pixel!

• Querformat, Verhältnis B/H = 3/2, vergrösserbar bis 40 × 28 cm • Angabe von Ort, Fotograf und Datum (soweit bekannt) • Unentgeltliche Abgabe des Rechts zur uneingeschränkten Verwendung durch das Schweizerische Talsperrenkomitee Teilnahmeberechtigt ist jedermann, es können eine oder mehrere Fotos eingereicht werden. Prämiert werden die jeweils besten Fotos zu den 13 Stauanlagen, welche auf der Vorderseite des Kalenders erscheinen, mit je CHF 200.–. Die Fotos sind einzusenden bis zum 30. Juni 2014 an: Schweizerisches Talsperrenkomitee · z.H. Herr B. Joos c/o Stucky Ingénieurs-Conseils SA · Rue du Lac 33 · CH-1020 Renens Le Comité suisse des barrages envisage de publier en 2015 à nouveau un calendrier annuel sur des barrages suisses, contenant 13 feuilles (photo et texte). Dans ce but, nous cherchons des photos présentant des barrages suisses: Cresta (Flims), Marécottes, Piora (Ritom), Palü, Seeuferegg, Totensee, Vieux-Emosson (chantier), Muttsee (chantier), Les Toules (situation actuelle), Salanfe, Esserts (Emosson), Illsee, Serra et Lago Bianco Nord.

Pour donner une chance à chacun de participer à ce calendrier, la réalisation de ces photos est mise au concours par le Comité suisse des barrages.

Les exigences suivantes sont formulées: • Bonne qualité, couleurs, bonne optique et film de grain fin pour des photos conventionnelles. Un minimum de 300 dpi (digits/inch) pour des photos digitales au format final (minimum A4). Ces exigences correspondent à 7–8 mio. de pixels!

• Format oblong, proportions L/H = 3/2, agrandissement jusqu’à 40 × 28 cm • Lieu, photographe, date (si possible) • Mise à disposition gratuite du droit de reproduction non limité au Comité suisse des barrages Tout le monde peut participer au concours avec une ou plusieurs photos sur les sujets mentionnés ci-dessus. Un prix de CHF 200.– sera attribué à la photo retenue pour chacun des 12 mois, ainsi que pour la photo de garde du calendrier.

Les photos sont à envoyer jusqu’au 30 juin 2014 à: Comité suisse des barrages · Att. M. B. Joos c/o Stucky Ingénieurs-Conseils SA · Rue du Lac 33 · CH-1020 Renens II

2 013

Team AG

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SUI SSE BAR RAG ES EN ITZE RLA ND DAM S IN SW

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DAMS

© Schw eizerische Luftwaffe

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2 012 © Schweizerische Luftwaffe

© Schweizerische Luftwaffe

2010

Luftwaffe © Schweizerische

ssa AG Foto: Arge

2009

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TA LS PE R R E N IN D IG H DER E IN SC H SV IZ W E IZ ZERA

BA R R AG E S EN DA M S IN SU IS SE SW IT Z E R LA ND

TALSPERRENKALENDER 2015

Schweizerisches Talsperrenkomitee Comité suisse des barrages Comitato svizzero delle dighe Swiss Committee on Dams

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Editorial Widerstand als Selbstzweck?

D

Roger Pfammatter Geschäftsführer SWV, Directeur ASAE

ie Mitteilung lässt aufhorchen: kurz vor Weihnachten haben WWF, ProNatura, Greina-Stiftung und Fischereiverband einmal mehr Gerichtsbeschwerde gegen ein Wasserkraftprojekt eingereicht. Diesmal geht es um die Konzessionserteilung der Bündner Regierung für das Erweiterungsprojekt «Überleitung Lugnez» der Kraftwerke Zervreila. Mit dem Projekt könnte eine zusätzliche Jahresproduktion von 80 Gigawattstunden erneuerbarem Strom aus einheimischer Wasserkraft gewonnen werden, was dem Ertrag von 40 Kleinwasserkraftwerken oder 80 Windturbinen oder 800 000 m2 Photovoltaik entspricht. Und das notabene nicht durch ein neues Kraftwerk, sondern alleine durch die Nutzung von übergeleitetem Wasser in bestehenden Anlagen.

Nun gehört das Beschwerderecht zu unserer geltenden Rechtsordnung, gedacht als Bremse gegen willkürliche Behörden. Im konkreten Fall ist die Beschwerde aber unverständlich und enttäuschend.

Denn es geht um eines der sinnvollsten Ausbauvorhaben überhaupt, ganz entsprechend dem auch von Umweltverbänden oft zitierten Grundsatz: besser wenige grosse Kraftwerke erweitern als viele kleine Neuanlagen erstellen. Mit Gestehungskosten von 7–8 Rappen pro Kilowattstunde gehört es auch zu den wenigen

Projekten, die ohne Fördergelder in der Nähe einer längerfristigen Wirtschaftlichkeit liegen (vgl. dazu den Beitrag zu den Perspektiven der Wasserkraft ab Seite 1 in diesem Heft). Und es ist kein Schnellschuss, wie zehn Jahre Planung mit Vorinvestitionen von mehreren Millionen Franken und vielen Optimierungen zu Gunsten von Landschaft und Gewässer belegen. Das Projekt wurde überdies nicht nur von den kantonalen Fachämtern, sondern auch von den Bundesämtern für Energie und für Umwelt sowie von der Eidgenössischen Natur- und Heimatschutzkommission eingehend begutachtet. Und als starke demokratische Legimitation haben schliesslich auch 23 betroffene Gemeinden zugestimmt. Willkür sieht anders aus.

Was also ist die Motivation für eine solche Beschwerde, die vor allem fehlende Kompromissbereitschaft anzeigt? Ist es Öko-Fundamentalismus?

Blindes Verfolgen von Partikularinteressen auf Kosten der Allgemeinheit? Oder schlicht profane Selbstvermarktung? Die Hoffnung besteht, dass der Zweck der Beschwerde mit ihrer Einreichung bereits erfüllt ist – und sich dann auch Naturschützer und Fischer zu einem breit getragenen Projekt bekennen können. Die Schweiz braucht weniger gerichtliche Beschwerden und mehr konstruktive Beiträge.

Résistance: une fine en soi?

Le message éveille l’attention: peu avant Noël, le WWF, ProNatura, la Fondation de la Greina et la Fédération de pêche ont déposé une fois de plus un recours contre un projet hydroélectrique. Cette fois, il s’agit de l’octroi de concession du gouvernement cantonal grison pour le projet «Überleitung Lugnez» de la centrale Zervreila. Avec le projet, une production annuelle supplémentaire de 80 Giga-wattheures d’électricité renouvelable pourrait être obtenue à partir de la force hydraulique indigène, correspondant au rendement de 40 petites centrales hydrauliques, 80 éoliennes ou 800 000 m2 de photovoltaïques. Et nota bene, pas par une nouvelle centrale, mais uniquement grâce à l’utilisation d’eau détournée dans des installations existantes.

Certes, le droit de recours fait partie de notre ordre juridique en vigueur, conçu comme un frein contre l’autorité arbitraire. Mais dans ce cas précis, le recours est incompréhensible et décevant. Il s’agit en effet d’un des projets d’expansion les plus pertinents qui soit, en complète adéquation avec un principe souvent cité par les organisations environnementales: mieux développer des grandes centrales plutôt que créer de nombreuses petites nouvelles centrales. Avec un prix de revient de 7–8 cts/kWh, c’est également l’un des rares «Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

projets se rapprochant d’une rentabilité à long terme sans subventions (voir l’article sur les perspectives de la force hydraulique dès la page 1 de ce numéro). Et cela n’a pas été fait à la va-vite, comme l’atteste dix ans de planification avec des pré-investissements de plusieurs millions de francs et de nombreuses optimisations en faveur du paysage et des cours d’eau. De plus, le projet a été examiné en détails non seulement par les autorités cantonales, mais aussi par les offices fédéraux de l’énergie et de l’environnement, ainsi que par la Commission fédérale pour la protection de la nature et du paysage. Et finalement, signe d’une forte légitimité démocratique, 23 communes concernées ont approuvé le projet. Cela n’est pas de l’arbitraire.

Quelle est alors la motivation d’un tel recours, faisant notamment preuve d’absence de com-promis? Est-ce de l’éco-fondamentalisme? Une poursuite aveugle d’intérêts particuliers aux dépens de l’intérêt général? Ou simplement de l’autopromotion profane? L’espoir demeure que l’objet du recours soit déjà atteint avec son dépôt – et que protecteurs de la nature et pêcheurs puissent aussi se reconnaître dans un projet largement soutenu. La Suisse a besoin de moins de recours judiciaires et plus de contributions constructives.

III

Inhalt

1l2014

1

Situation und Perspektiven der Schweizer Wasserkraft Roger Pfammatter, Michel Piot

13

Drehzahlvariable Antriebe für Pumpspeicherwerke Hans Schlunegger, Andreas Thöni 8

17

23

Nouvelle centrale de Navizence Georges-Alain Zuber, Philippe Lazaro, Philippe Jungo, Marc Soldini

Risikoanalyse für ein Sihl-Hochwasser in der Stadt Zürich Fabian Dolf, Bernhard Krummenacher, Dörte Aller, Bernhard Kuhn André Gauderon, Severin Schwab 14

27

31

Daten absoluter Wasserspiegellagen der Gefahrenkarte Stadt Zürich Martin Detert, Markus Schatzmann

Eine Wellenkarte des Zürichsees (Kanton Zürich) Richard Staubli, Stephanie Matthias, Andreas Huber, Felix Hermann Silke Dierer, Stefano Pellandini 22

39 

Aufwertungspotenzial von Flussrevitalisierungen für das Makrozoobenthos – Prognosen anhand des Landschaftsfilter-Modells Simone Baumgartner, Christopher T. Robinson

28

IV

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Inhalt

50

62

1l2014

Erholung von Fischgemeinschaften nach FliessgewässerRevitalisierungen Gregor Thomas, Armin Peter

47

Lineare und parabolische Korrektur der Driftwerte von hydrologischen Parametern Alessandro Grasso, Kai Röller, Jürg Petermann

55

Unwetterschäden in der Schweiz Im Jahre 2013 – Rutschungen, Murgänge, Hochwasser und Sturzereignisse Norina Andres, Alexandre Badoux, Christoph Hegg

59

Nachrichten Politik Wasserkraftnutzung Hochwasserschutz/Wasserbau Gewässer/Revitalisierung Klima Rückblick/Veranstaltungen Veranstaltungen Agenda Literatur Industriemitteilungen

67 67 68 73 74 74 75 75 77 78 81

Stellenangebot

82

Branchen-Adressen

83

Impressum

84

75

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

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Wasser Energie Luft – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

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Situation und Perspektiven der Schweizer Wasserkraft Roger Pfammatter, Michel Piot

Zusammenfassung Die Nutzung der Wasserkräfte spielt in der Schweiz mangels anderer einheimischer Energiequellen seit jeher eine grosse Rolle. Bis 1970 bestand die einheimische Stromproduktion fast ausschliesslich aus Wasserkraft. Heute hat sich ihr Anteil an der gesamten Stromproduktion der Schweiz bei rund 56 Prozent konsolidiert, bei gleichzeitig grosser volkswirtschaftlicher Bedeutung. Mit der von der Politik ausgerufenen Energiewende und dem Bedarf nach zusätzlicher erneuerbarer Produktion soll die Wasserkraftnutzung nun weiter ausgebaut werden. Dabei wird allerdings der schlechten wirtschaftlichen Situation der Wasserkraft im aktuellen Umfeld zu wenig Beachtung geschenkt. Diese ist geprägt durch einen massiven Zerfall der europäischen Grosshandelspreise, der jegliche Ausbaupläne des Bundes als Makulatur erscheinen lässt und bereits die Rentabilität und damit den Erhalt der bestehenden Wasserkraftproduktion gefährdet. Gleichzeitig wird die Wasserkraft mit immer neuen Abgaben und Anforderungen belastet und ist damit gegenüber den subventionierten Stromquellen doppelt diskriminiert. Die Aussichten auf schnelle Besserung der schwierigen Lage sind nicht zuletzt aufgrund der europaweit grassierenden Subventionswirtschaft nicht rosig. Soll die einheimische Wasserkraft tatsächlich gestärkt statt geschwächt werden, braucht es dringend Korrekturen an der Energiepolitik.

Noch vor einem allfälligen Ausbau muss es primär darum gehen, die bestehende Produktion aus Wasserkraft zu erhalten. Das beinhaltet unter anderem die Sicherstellung der Erträge der Wasserkraft. Bei der Diskussion um mögliche Lösungen sind die wichtigsten Stellschrauben der Wasserkraft zu berücksichtigen: während bei Neu-, Erweiterungs- und Ersatzbauten naturgemäss die Kapitalkosten dominieren, sind beim Betrieb bestehender Anlagen die zunehmenden Anforderungen und die Abgaben an die öffentliche Hand bereits die grössten Kostentreiber.

1.

Geschichte des Ausbaus

1.1.

Pionierzeit Die Nutzung der Wasserkräfte spielte in der Schweiz seit jeher eine grosse Rolle. Bereits im frühen Mittelalter dienten Tausende Wasserräder als mechanische Energiequelle für gewerbliche Zwecke, damals vor allem für die Getreide- und Holzverarbeitung. Und während die industrielle Revolution des 18. und 19. Jahrhunderts in den meisten Ländern vornehmlich auf Dampfmaschinen und damit auf Holz und Kohle basierte, blieb die Schweiz mangels Kohle dem Wasserrad sehr lange treu. Noch im Jahre 1875 zählte die erste verfügbare Statistik rund 6000 Wasserräder, was in etwa einem Wasserrad pro 350 Einwohner entsprach (Schnitter, 1992). In dieser Zeit kamen die Turbinen auf, die gegenüber den Wasserrädern viel kompakter und meist effizienter waren. Die Turbinen setzten sich deshalb vor allem in der

industriellen Anwendung in den Fabriken rasch durch und ersetzten die Wasserräder.

Die parallel dazu entwickelte Elektrizität ermöglichte dann ganz neue Anwendungen.

Die ersten wasserkraftgespiesenen Lampen der Welt erleuchteten vermutlich 1878 eine Gemäldegalerie nördlich von London in England. Die erste dokumentierte Anwendung in der Schweiz gelang bereits im Jahr darauf Johannes Badrutt vom Kulmhotel in St. Moritz, der seinen Speisesaal mit einer Wasserkraftturbine und Bogenlampen beleuchtete (Töndury, 1946).

1.2.

Aufschwung und Blütezeit der hydroelektrischen Produktion Die ersten hydroelektrischen Anwendungen blieben vorerst einzelne Pionierleistungen. Der Wendepunkt kam gegen Ende des 19. Jahrhunderts mit der Möglichkeit, Strom über grössere Distanzen zu transportieren.

Das war der eigentliche Startschuss für

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Abkürzungen und Begriffe: Leistung: 1 GW (Gigawatt) = 103 MW (Megawatt) = 106 kW (Kilowatt) Energie: 1 TWh (Terawattstunde) = 103 GWh (Gigawattstunden) = 106 MWh (Megawattstunden) = 109 kWh (Kilowattstunden) Jahresproduktion: 1 TWh/a (Terawattstunde pro Jahr) Finanzielle Einheiten: CHF (Schweizer Franken), Rp. (Rappen), EUR (Euro), ct (Eurocents) Strompreis: Rp./kWh oder CHF/MWh bzw. EUR/MWh oder ct/kWh Weitere Abkürzungen/Einheiten: Mio. (Millionen), Mrd. (Milliarden), m2 (Quadratmeter) Kleinwasserkraftwerk: Kraftwerk mit installierter Leistung unter 10 MW Grosswasserkraftwerk: Kraftwerk mit installierter Leistung über 10 MW

den Ausbau der hydroelektrischen Produktion. Die ersten grossen Wasserkraftanlagen entstanden entlang der zugänglichen grossen Mittellandflüsse – so zum Beispiel das bereits 1898 in Betrieb genommene Kraftwerk Rheinfelden am Hochrhein (das inzwischen einem kompletten Neubau gewichen ist, siehe Fust et al., 2013). Später und ausgelöst durch den Wunsch nach bedarfsgerechterem Stromangebot, wurden Speicherbecken zum Ausgleich zwischen abflussreichem Sommer und abflussarmem Winter notwendig. Dazu wurde der Bau von Talsperren forciert, der oft mit ingenieurtechnischen Glanzleistungen verbunden war. Ein früher Meilenstein bildete dabei der Bau der 55 Meter hohen Bogenmauer Montsalvens nahe Charmey im Kanton Fribourg bereits im Jahre 1920 (Schnitter, 1992). Der Zweite Weltkrieg und die anschliessende Hochkonjunktur mit grossem Strombedarf lösten dann den grössten Ausbauschub der Wasserkraftnutzung aus (Bild 1).

In dieser langen Phase von Aufschwung und Blütezeit zwischen 1910 und 1970 betrug die jährliche Zuwachsrate an 1

nen Grössenklassen. Mehr als 90 Prozent der Leistung und Produktion der Wasserkraft stammen aus den 185 Grosswasserkraftwerken, die aber nur gerade 15 Prozent der Anlagen ausmachen. Berücksichtigt man die rund 400 Zentralen der ersten beiden Grössenklassen über 1 MW, resultieren sogar 99 Prozent. Der Beitrag der restlichen 870 Kleinanlagen ist praktisch vernachlässigbar.

1.4.

Bild 1. Von der Pionierzeit bis zur Konsolidierung – der Ausbau von Leistung und Produktionserwartung der Wasserkraftnutzung in der Schweiz. Der Beitrag der Kleinwasserkraftwerke ist rechts unten erkennbar (Darstellung SWV mit Daten BFE, 2013b).

Grössenklasse nach Leistung

Anzahl Zentralen

Leistung

Anteil

Produktionserwartung

Anteil

> 10 MW

185

13 054 MW

94.6%

32 960 GWh

91.4%

1–10 MW

222

676 MW

4.9%

2742 GWh

7.6%

0.3–1 MW

171

28 MW

0.2%

169 GWh

0.5%

700

41 MW

0.3%

190 GWh

0.5%

1278

13 799 MW

< 0.3 MW

36 061 GWh

Tabelle 1. Aufteilung der Wasserkraftwerke in Leistungsklassen für das Jahr 2012 (Darstellung SWV mit Daten BFE, 2013b). installierter Leistung und Produktionserwartung der Wasserkraft rund 5 Prozent; das ging Hand in Hand mit dem rasanten Anstieg des Strombedarfs in der Schweiz. Aufgrund erzielbarer Skaleneffekte wurde bei diesem Ausbau auf grosse effiziente Wasserkraftanlagen statt auf Klein- und Kleinstanlagen gesetzt. Gab es im Jahr 1914 noch 6700 Wasserkraftwerke mit einer Leistung unter 300 kW und lediglich 14 Anlagen über 10 MW, wurden im Jahr 1973 total 163 Anlagen über 10 MW gezählt und nur noch 1900 Anlagen unter 300 kW. Der Schwerpunkt des Ausbaus lag in den Jahren 1950 bis 1970, in denen jährlich bis zu CHF 0.5 Mrd. (damaliger Geldwert) bzw. 1.5 Prozent vom jeweiligen Bruttoinlandsprodukt (BIP) investiert wurden.

1.3.

Konsolidierung als Rückgrat der Stromversorgung Seit 1970 konnte die Produktion zwar nochmals um 20 Prozent und die Leistung sogar um 30 Prozent gesteigert werden, doch flachte die jährliche Zuwachsrate an Leistung und Produktion von 5 auf 1.5 Prozent ab. Zum einen waren die meisten günstigen 2

Standorte erschlossen und zum anderen wurden die ersten Kernkraftwerke in Betrieb genommen, welche die bis dahin fast ausschliesslich aus Wasserkraft stammende Stromproduktion der Schweiz ergänzten.

Seit der Jahrtausendwende ist .der Nettozuwachs insgesamt aber nahezu null. Zwar wurden einzelne Werke erneuert oder ausgebaut und vor allem etliche subventionierte Kleinstanlagen erstellt, was sich aber nicht zuletzt aufgrund der gleichzeitigen Produktionsverluste durch Restwassersanierungen kaum in der Statistik niederschlägt.

Heute liefern gemäss offizieller Wasserkraftstatistik WASTA (BFE, 2013b) knapp 1300 Wasserkraftzentralen eine Leistung von 13.8 GW bei einer Produktionserwartung von rund 36 TWh/a. Die Wasserkraft deckt damit rund 56 Prozent des Schweizer Strombedarfs, liefert sowohl Band- als auch Spitzenenergie und kann mit den flexibel steuerbaren Kraftwerken und Speicherseen die vermehrt benötigten Regel- und Ausgleichsleistungen übernehmen.

Interessant am heutigen Kraftwerkspark ist vor allem die in Tabelle 1 aufgeschlüsselte Verteilung auf die verschiede-

Weiterhin grosse volkswirtschaftliche Bedeutung Interessanterweise werden heute wie zur Blütezeit jährlich rund CHF 0.5 Mrd. in die Wasserkraft investiert. Das entspricht aber nur noch 0.1 Prozent des aktuellen BIP und dient primär dem Erhalt der Anlagen.

Die Bruttowertschöpfung der Wasserkraft in der Schweiz beträgt stattliche CHF 2.4 Mrd. pro Jahr bei rund 5000 Vollzeitbeschäftigten (Rütter + Partner et al., 2013).

Dabei sind gerade die für die Nutzung des Wassers entrichteten Wasserzinsen von jährlich CHF 400–500 Mio., die Steuern und Abgaben mit geschätzten CHF 300 Mio. pro Jahr sowie diverse Infrastrukturleistungen und vergünstigte Energiebezüge ein wesentlicher Faktor für den Finanzhaushalt der Gemeinwesen und den Wohlstand der Bevölkerung.

Die Wasserkraft ist also auch heute nicht nur von ausserordentlicher energiewirtschaftlicher Wichtigkeit für die Schweiz, sie hat auch eine grosse volkswirtschaftliche Bedeutung. Darin liegt ein wesentliches Spannungsfeld zwischen den Betreibern der Wasserkraft und den Wasserkraftkantonen: Während die Wasserzinsen bei den momentan tiefen Strompreisen bei den Betreibern zu einer ernsthaften Belastung führen, leisten sie zusätzlich zum etablierten Finanzausgleich zwischen Bund und Kantonen einen namhaften Ausgleich zwischen dem finanzkräftigeren Mittelland und den finanzschwächeren Gebirgsregionen.

2.

Ausbaupotenziale

2.1.

Ausgangslage Mit der im Mai 2011 vom Bundesrat verkündeten Energiestrategie 2050 soll der Wegfall von 40 Prozent der Schweizer Produktion durch Kernkraftwerke durch zusätzliche erneuerbare Energien ersetzt werden. Dabei stellt sich auch die Frage, welchen Beitrag die Wasserkraft bereitstellen kann. Dazu hat das Bundesamt für Energie (BFE) teilweise auf seine Arbeiten im Rahmen der Energieperspektiven 2035 zurückgegriffen. Damals wurde der Definition der Potenzialbegriffe und der Bestimmung der technologiespe-

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

zifischen Potenziale der erneuerbaren Energie zur Stromgewinnung grosse Bedeutung beigemessen (Piot, 2006; Hirschberg et al., 2005; Elektrowatt-Ekono, 2004).

Aber schon in früheren Zeiten wurde der Frage nach dem Ausbaupotenzial nachgegangen, so auch im Rahmen der Gesamtenergiekonzeption, einer Arbeitsgruppe, die im Anschluss an die erste Erdölkrise im Jahre 1974 vom Bundesrat eingesetzt wurde, um ein Energiekonzept zu erarbeiten (Eidgenössische Kommission für die Gesamtenergiekonzeption, 1977).

2.2.

Potenzialbegriffe Es erweist sich als sinnvoll, vom theoretischen Potenzial auszugehen und dieses in einzelne Teilmengen zu gliedern (Bild 2).

Dabei entspricht das theoretische Potenzial dem theoretisch physikalisch nutzbaren Energieangebot. Das technische Potenzial ist der Anteil des theoretischen Potenzials, der unter Berücksichtigung der gegebenen technischen Restriktionen nutzbar ist. Dieses technische Potenzial kann weiter unterteilt werden in ein wirtschaftliches, ökologisches und ein soziales Akzeptanz-Potenzial (Piot, 2007), dessen Schnittmenge das erwartete Potenzial ist.

Dieses Potenzial muss nicht notwendigerweise vollständig ausgeschöpft werden. Dafür gibt es verschiedene Gründe.

Zum Beispiel können die Projekte, die sich aus dem erwarteten Potenzial ergeben, in Konkurrenz mit noch attraktiveren Projekten im Ausland stehen. Oder es kann an den Investitionsentscheiden liegen, die sich gerne in die Länge ziehen. Ist die Planungs- und damit Investitionssicherheit als Folge von unsicheren politischen Rahmenbedingungen (soziale Akzeptanz, mögliche Abgabenerhöhungen) und wirtschaftlichen Unwägbarkeiten (Preisentwicklung der fossilen Brennstoffe, Konkurrenz durch subventionierte Technologien) zu gross, wird möglicherweise auf ein Projekt verzichtet, auch wenn es unter heutigen Bedingungen die Kriterien der Ökologie, Wirtschaftlichkeit und sozialen Akzeptanz erfüllt.

2.3.

Ausbaupotenzial der Schweizer Wasserkraft Das theoretische Potenzial wird für die Schweiz auf 100 bis 150 TWh/a geschätzt, während für das technische Potenzial eine belastbare Abschätzung bei 41 bis 43 TWh/a liegt. Ausgehend davon, hat das BFE im Jahre 2012 das erwartete, noch nicht realisierte Ausbaupotenzial für Grosswasser- und Kleinwasserkraftwerke neu abgeschätzt (BFE, 2012) und dabei eine Fallunterscheidung nach i) heutigen und ii)

theoretisches Potenzial

technisches Potenzial

wirtschaftliches

ökologisches

Potenzial

Potenzial erwartetes Potenzial

soziales Akzeptanzpotenzial

Bild 2. Übersicht über die verschiedenen Potenzialbegriffe (Quelle: BFE, 2007).

Tabelle 2. Übersicht über die erwarteten Ausbaupotenziale im Rahmen der Energiestrategie 2050 in GWh/a (Quelle: BFE, 2012). optimierten Nutzungsbedingungen durchgeführt. Als Grundlage für die Abschätzung des erwarteten Ausbaupotenzials für neue Grosswasserkraftwerke diente eine umfassende Arbeit aus den 80er-Jahren, mit der 40 Wasserkraftprojekte aus Sicht des Natur- und Heimatschutzes beurteilt wurden (Broggi/Reith, 1984). Ein Teil dieser Projekte wurde bereits realisiert, andere Projekte werden definitiv nicht mehr weiterverfolgt (Beispiel Kraftwerksprojekt Greina in der Gemeinde Sumvitg).

Das BFE hat jedem der verbleibenden Projekte eine Realisierungswahrscheinlichkeit zugeordnet, die pauschalisiert die Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und soziale Akzeptanz berücksichtigt.

Dabei wurde unterstellt, dass unter optimierten Nutzungsbedingungen diese Realisierungswahrscheinlichkeit höher ist als unter heutigen Bedingungen. Das erwartete Ausbaupotenzial von Aus- und Umbauten sowie Erweiterungen der Wasserkraft basiert auf früheren Abschätzungen und Be-

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

fragungen von Experten und den Kantonen.

Um ein erwartetes Nettoausbaupotenzial zu erhalten, gilt es zu berücksichtigen, dass mit der Umsetzung der Restwasserbestimmungen gemäss Gewässerschutzgesetz (GSchG) ein Teil dieses Ausbaupotenzials verloren geht. Tabelle 2 gibt einen Überblick über die letztlich in die Energiestrategie 2050 eingeflossenen erwarteten Ausbaupotenziale der Wasserkraft.

Der Schweizerische Wasserwirtschaftsverband (SWV) hat seinerseits ausgehend vom technischen Ausbaupotenzial aufgezeigt, unter welchen Voraussetzungen dieses realisiert werden kann und hat dabei die Komponenten Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit sowie soziale Akzeptanz einzeln adressiert (SWV, 2012; Pfammatter, 2012). In seiner Einschätzung kommt der SWV zum Schluss, dass unter heutigen Nutzungsbedingungen netto kein Zuwachs der Produktion resultieren wird und mittelfristig eher mit einem Rückgang der Produktion aus Wasserkraft gerechnet werden muss.

3

2.4.

Wasserkraftwerke unter dem Regime der kostendeckenden Einspeisevergütung Seit der Einführung der kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV) in der Schweiz im Jahre 2009 kommen Kleinwasserkraftwerke – wie auch Photovoltaik- und Windanlagen – in den Genuss von Subventionen für ihre Produktion. Dies erklärt, weshalb in den letzten Jahren wieder vermehrt Kleinwasserkraftwerke zugebaut werden, nachdem sie im Verlaufe des 20. Jahrhunderts wegen Unwirtschaftlichkeit aufgegeben wurden. Gemäss KEV-Statistik von Anfang Februar 2014 wurden mit den Fördergeldern in den letzten fünf Jahren 341 Kleinwasserkraftwerke mit einer Leistung von insgesamt 164 MW und einer Jahresproduktion von 705 GWh in Betrieb genommen (swissgrid, 2014). Weitere 339 Anlagen haben bereits eine Zusage erhalten, sind allerdings noch nicht realisiert. Und nochmals 450 Anlagen stehen auf der Warteliste.

Im Jahr 2012 erhielten die 280 damals in Betrieb stehenden KEV-Wasserkraftanlagen mit einer durchschnittlichen Leistung von 460 kW und einer durchschnittlichen Produktion von 1.9 GWh/a eine für 25 Jahre zugesicherte Vergütung von durchschnittlich 15.3 Rp./kWh (swissgrid, 2013). Zum Vergleich: Photovoltaikanlagen erhielten je nach Grösse sogar bis zu 48.8 Rp./kWh, Grosswasserkraftwerke bekanntlich 0.0 Rp./kWh. Die Schweiz ist also daran, mit Fördergeldern Hunderte von unwirtschaftlichen Klein- und Kleinstanlagen zu bauen, um damit die Produktion ein paar wenige Prozente zu steigern und gefährdet damit gleichzeitig die bestehenden Grosswasserkraftwerke.

3.

Wirtschaftliche Situation

3.1.

Rückblick Mit Beginn der Liberalisierung der europäischen Strommärkte Ende der 90er-Jahre nahm der Druck auf die Stromproduzenten zu. Konnte man bis anhin die Gestehungskosten auf die Preise und Tarife überwälzen, musste man bei einer Marktöffnung von neuen Verhältnissen ausgehen, bei denen die Kunden frei am Markt von den günstigsten Angeboten profitieren würden. Kraftwerke mit sehr hohen Gestehungskosten könnten dann mit den zu erwartenden tiefen Marktpreisen die Vollkosten nicht mehr decken und dadurch nicht mehr im vorgesehenen Ausmass abgeschrieben werden.

Diese Befürchtungen schlugen sich im Begriff der nicht amortisierbaren Investitionen (NAI) nieder, die insbesondere auch die Wasserkraft betrafen. Modellrechnungen 4

Bild 3. Entwicklung der Strompreise am Terminmarkt EEX in ct/kWh (Quelle: Energy Brainpool, 2013). der Branche führten je nach Szenario bei den Schweizer Wasserkraftwerken zu NAI in der Grössenordnung von CHF 4–5 Mrd. In der Botschaft zum Elektrizitätsmarktgesetz (Bundesrat, 1999) wurden die NAI für verschiedene Preis-, Zins- und Marktöffnungszeitpunkte ausgewiesen. Bei den als am wahrscheinlichsten erachteten Szenarien ergaben sich Schätzungen von CHF 0.7 bis 1.8 Mrd. Diese grossen Bandbreiten zeigen deutlich, dass die Bestimmung der NAI schwierig war, weil sie stark von den Annahmen an die zukünftige Entwicklung abhängen.

An die Erneuerung oder gar den Bau von Kraftwerken war jedenfalls nicht zu denken. Im Gegenteil, Unternehmungen versuchten Kraftwerke abzustossen, wobei kaum Interessenten vorhanden waren.

Dass die Ausgangslage nicht nur für Wasserkraftproduzenten, sondern auch für Betreiber von Kernkraftwerken beängstigend war, zeigt sich in einem damaligen Artikel der Neuen Zürcher Zeitung mit dem Titel «Marktbewertung von Leibstadt bei -2 Milliarden» (NZZ, 1999). Das Elektrizitätsmarktgesetz wurde dann am 22. September 2002 vom Schweizer Stimmvolk mit 52.6 Prozent der Stimmen abgelehnt. Ein Anziehen der Wirtschaft und der Strompreise führte anschliessend dazu, dass das Thema NAI von der Bildfläche verschwand, und schon bald rückte der Begriff der Stromlücke in den Fokus der politischen Diskussion.

3.2.

Aktueller Strompreiszerfall Nach dem zwischenzeitlichen Hoch der Strompreise ist der Grosshandelspreis in den letzten fünf Jahren an den Strombör-

sen regelrecht eingebrochen (Bild 3). Lagen die Preise im Mai 2009 am Terminmarkt der European Energy Exchange (EEX) für das Jahresband 2015 noch bei rund 72 EUR/ MWh, wird das gleiche Produkt heute mit 36 EUR/MWh zur Hälfte des Preises angeboten. Für die Schweizer Produzenten ist dieser Einbruch des Strompreises in Euro noch gekoppelt an eine deutliche Abschwächung der europäischen Währung gegenüber dem Schweizer Franken von 1.51 auf 1.25.

Konnte man also als Schweizer Produzent das Jahresband 2015 vor fünf Jahren noch für 108 CHF/MWh verkaufen, ist es heute mit 45 CHF/MWh noch weniger als die Hälfte wert. Beim Peakprodukt 2015 (also jeweils Montag bis Freitag die Stunden von 8 bis 20 Uhr) ist die Lage nicht weniger dramatisch: ein Zerfall von 100 auf 47 EUR/ MWh beziehungsweise von 151 auf 59 CHF/ MWh. Für das Bandprodukt werden an der Börse Kurse bis ins Jahr 2020 gestellt. Wenn auch für die letzten Jahre nur mit geringer Liquidität, können diese Preise als Indikator für den mittelfristigen Zeithorizont genutzt werden. Die Preise stellen für die Produzenten keine Besserung in Aussicht, tendieren sie doch seitwärts im Bereich von 36 bis 38 EUR/MWh beziehungsweise 45 bis 48 CHF/MWh. 3.3.

Gründe der Preisbaisse am Beispiel Deutschland Mit Ausbruch der Finanzkrise wurde eine Phase beachtlichen Wirtschaftswachstums jäh gestoppt. So brach im Jahr 2009 auf europäischer Ebene das BIP um über 4 Prozent ein. Die Diskussionen über Stromlücken gehörten plötzlich der Vergangen-

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heit an. Ein Überangebot an Kapazitäten und Energie, das durch den starken Anstieg der subventionierten erneuerbaren Technologien noch zusätzlich angefacht wurde, begann sich bemerkbar zu machen. So hatte Deutschland im Jahr 2007 eine installierte Leistung von 144.8 GW, die sich bis 2011 auf 174.5 GW erhöht hat. Natürlich konnten als Folge der hohen Subventionen einzelne erneuerbare Energien starke Zuwächse verbuchen, aber auch die fossilen Kraftwerkskapazitäten nahmen in dieser Zeit von 78.5 GW auf 85.3 GW zu und kompensierten somit den Rückgang der Kernkraftwerkskapazitäten um 8.6 GW beinahe komplett.

Gleichzeitig verringerte sich die Produktion aus fossilen Kraftwerken von 385 TWh im Jahr 2007 auf 356 TWh im Jahre 2011, diejenige von Kernkraftwerken von 140 TWh auf 100 TWh, während die Produktion aus Wind, Wasser, Biomasse, Müll und Photovoltaik von 88 TWh auf 124 TWh zunahm.

Es wurden in Deutschland also netto keine konventionellen Kraftwerkskapazitäten abgebaut, aber rund 13 Prozent weniger produziert, was zu geringeren Volllaststundenzahlen und verbunden mit dem Zerfall der Strompreise zu gewaltigen Mindereinnahmen geführt hat. Zahlreiche Kraftwerke können keine Deckungsbeiträge mehr erwirtschaften. Deshalb sind in den letzten zwei Jahren die Gesuche zur Abschaltung von fossilen Kraftwerken, allen voran effizienten Gaskombikraftwerken, bei der deutschen Bundesnetzagentur rapide gestiegen. Parallel dazu wird im Bereich der erneuerbaren Energien weiterhin viel Kapazität zugebaut, die heute in Deutschland mit durchschnittlich 17 ct/kWh subventioniert wird – im Jahre 2013 wurden alleine im nördlichen Nachbarland rund EUR 20 Mrd. in die Förderung von erneuerbaren Produktionsanlagen gepumpt (Deutscher Bundestag, 2013; BMWi, 2014). Als Folge dieser Subventionen stieg in Deutschland der durchschnittliche Strompreis eines Drei-Personen-Haushaltes von 18.7 ct/kWh im Jahr 2005 auf 25.9 ct/kWh im Jahr 2012, wobei die Erneuerbaren-Energien-Gesetz-Umlage (EEG-Umlage) von 0.7 auf 5.3 ct/kWh stieg. Das heisst, der deutsche Konsument bezahlt mit 5.3 ct/kWh bereits deutlich mehr für Fördermittel als für die Energie, die er für 3.6 ct/kWh vom Markt bezieht.

in der Grössenordnung von EUR 100 Mrd. (sic!) in den EU-Strommarkt gepumpt (European Commission, 2013). Dabei profitieren offenbar sowohl die erneuerbaren Technologien als auch die nuklearen und die fossilen Produktionsanlagen zu je rund einem Drittel. Das sind zwar noch keine abschliessend gesicherten Zahlen, aber sie deuten doch auf die massive Einflussnahme der einzelnen Regierungen auf den Strommarkt.

Aufgrund des europaweit vorgesehenen weiteren Ausbaus der Kapazitäten aus subventionierten Technologien mit Vergütungsdauern von 20 Jahren kann mittelfristig auch nicht mit einer raschen Besserung und damit einer generellen Strompreissteigerung gerechnet werden.

In der Schweiz wird den Stromkonsumenten für die Finanzierung der KEV ein Netzzuschlag von 0.5 Rp./kWh verrechnet. Zusammen mit den Reserven aus den Vorjahren stehen damit rund CHF 330 Mio. für KEV-Anlagen und CHF 60 Mio. für die erstmals ausbezahlten Investitionshilfen für kleine Photovoltaikanlagen zur Verfügung (BFE, 2013c). Das erscheint im Vergleich zur europäischen Dimension zwar gering und beeinflusst die Stromrechnung der Endkunden nur marginal. In der Botschaft zur Energiestrategie 2050 wird aber eine Erhöhung des Netzzuschlags auf maximal 2.3 Rp./kWh vorgeschlagen (Bundesrat, 2013), was dann jährlich rund CHF 1.4 Mrd. oder bereits der Hälfte des Wertes der Energie zu aktuellen Grosshandelspreisen entsprechen würde.

3.5.

Auswirkungen auf die Wasserkraft Die Auswirkungen der massiven Marktverzerrungen sind für die bestehende Wasserkraft in der Schweiz verheerend. Scheint in Europa die Sonne und bläst der Wind, bestimmen Photovoltaik- und Windanlagen den Strompreis an der Börse. Und da die Investitionskosten dieser Anlagen über Subventionen bezahlt werden und die Res-

3.4.

Europaweite Subventionswirtschaft Europaweit sieht es im Vergleich zum Subventionsmotor Deutschland nicht viel besser aus. Gemäss Entwürfen zu einer Studie der EU-Kommission wurden in den 27 EULändern bereits im Jahr 2011 Fördergelder «Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

sourcen Sonne und Wind – im Gegensatz zu Wasser – (noch) nichts kosten, kann dieser Strom praktisch zum Nulltarif angeboten werden. Die Folge ist, dass der durchschnittliche Marktpreis mit zunehmendem Ausbau weiter sinkt und die Wasserkraft (und andere Anbieter) in der «Merit Order» vom Markt verdrängt werden (Bild 4). Dadurch reduzieren sich für die Wasserkraft sowohl der erzielbare Preis als auch die verkaufte Menge. Beides schlägt direkt auf die Wirtschaftlichkeit der Anlagen durch. Es ist dabei schon ein groteskes Phänomen des Fördersystems, dass je mehr der Marktpreis fällt, umso mehr Fördergelder für die zugesicherte Vergütung notwendig sind, da sich die Subventionsbeiträge aus der Differenz zwischen Vergütungshöhe und Marktpreis errechnen.

Aufgrund der Marktverzerrungen können viele einheimische Wasserkraftwerke, die teilweise zu sehr günstigen 5 bis 6 Rp./kWh produzieren, nicht mehr kostendeckend betrieben werden. Das führt zu einer massiven Entwertung der einheimischen Produktion. Die Kraftwerke machen Verluste, Investitionen in die Erneuerung der Anlagen werden zurückgestellt, Personal muss abgebaut werden und Know-how geht verloren. In den Unterlagen zur Energiestrategie 2050 werden die abdiskontierten Gesamtkosten (Betriebs-, Investitionskosten sowie Wasserzinsen) der Wasserkraft bis 2050 auf knapp CHF 100 Mrd. geschätzt, wovon alleine auf die Investitionen in bestehende Wasserkraftwerke über CHF 30 Mrd. entfallen (Kirchner, 2012). Diese Kosten sind über den Verkauf von der Produktion am Markt zu finanzieren, was beim aktuellen Preisniveau eine Wunschvorstellung ist.

Die systemrelevante Wasserkraft wird mit politischen Entscheiden gefährdet.

Dies kann nicht im Interesse der schweizerischen Volkswirtschaft sein. Und es ist auch nicht im Interesse der Elektrizitätsunternehmen und ihrer Eigentümer, grossmehrheitlich Kantone und Gemeinden.

Bild 4. Die subventionierten erneuerbaren Energien senken den Marktpreis und drängen bei guten Witterungsverhältnissen die Wasserkraft aus dem Markt (Quelle: Alpiq, bearbeitet durch SWV).

5

3.6.

Abgabenlast Erschwerend für die Wasserkraft kommt die in den letzten Jahren stark gestiegene Abgabenlast dazu. In einer Studie wurden die finanziellen Belastungen der Schweizer Elektrizität durch Abgaben an die Gemeinwesen untersucht (BSG Unternehmensberatung, 2010). Bei der Wasserkraft wurden total 33 Abgabearten plus die Mehrwertsteuer unterschieden. Ihre Belastung lag im Stichjahr 2009 bei 2.24 Rp./kWh, wobei der Wasserzins rund die Hälfte ausmacht, gefolgt von den gewinnabhängigen Komponenten Mehrwertsteuer (15 Prozent), der Ertrags- und Gewinnsteuer (12 Prozent) sowie der Konzessionsenergie (5 Prozent).

Vergleicht man diese Abgabehöhe mit den Preisen am Terminhandel der EEX, wo das Jahresband 2015 zu 36 EUR/MWh – entspricht bei aktuellem Wechselkurs rund 4.5 Rp./kWh – angeboten wird, sieht man, dass alleine die Abgaben rund die Hälfte des erzielbaren Erlöses an der Börse ausmachen. Diese einfache Überschlagsrechnung zeigt auch, weshalb die bestehenden Laufwasserkraftwerksbetreiber auch bei tiefen Kapitalkosten kaum rentabel produzieren können, denn nebst Abgaben kommen noch alle Betriebsaufwendungen dazu.

Negative Preise: Chance für Pumpspeicher- und Problem für Laufwasserkraftwerke In den vergangenen Monaten ist es immer wieder vorgekommen, dass im europäischen Stromhandel negative Preise resultierten. Ursache ist das Zusammentreffen von punktueller Überproduktion des unregelmässig auftretenden Stroms aus Wind- und Photovoltaikanlagen mit nicht oder schwer regulierbarer Produktion aus sog. «must-run»-Anlagen wie Kern- oder Kohlekraftwerken oder eben auch Laufwasserkraftwerken. Wer in einer solchen Phase negativer Preise seine Produktionsanlage nicht vom Netz nimmt (oder nehmen kann), muss zahlen; wer dann Strom abnehmen kann, erhält eine Vergütung. Für Pumpspeicherkraftwerke, die überschüssigen Strom aufnehmen können, eröffnet das Phänomen neue Chancen und Geschäftsmodelle. Für Laufwasserkraftwerke hingegen, die nur in sehr geringem Masse steuerbar sind, können Negativpreise zu grossen Verlusten führen; zumal die Kraftwerke aufgrund von Sicherheitsaspekten und Konzessionsverpflichtungen nicht in jedem Fall ohne Weiteres vom Netz genommen werden können.

6

Und die Abgaben auf der Wasserkraft nehmen zu. Verdeutlicht werden kann dies am Beispiel der Entwicklung der Kostenstruktur des Speicherkraftwerks Blenio von 1973 bis heute (Bild 5). Bei einer durchschnittlichen Jahresproduktion von 835 GWh und Jahreskosten von rund CHF 40 Mio. resultieren Gestehungskosten von 4.8 Rp./kWh. Diese setzen sich vor allem aus Abschreibungen und Zinsen für Anfangs- und Erneuerungsinvestitionen, Betriebskosten und Abgaben an das Gemeinwesen zusammen. Vom Kraftwerk nicht direkt beeinflussbare Kosten betragen bereits 80 Prozent der Gestehungskosten. Die Abgaben haben dabei in den vergangenen 40 Jahren von einem Anteil von rund zehn Prozent auf heute über 40 Prozent zugenommen.

In einem normalen Marktumfeld ist dieser Zuschlag auf die vergleichsweise günstige, weil sehr effiziente, Grosswasserkraft verkraftbar. Bei den aktuellen Marktverzerrungen resultieren aber sehr ungleich lange Spiesse im Konkurrenzkampf. Hier die günstige Grosswasserkraft, die mit Abgaben belastet wird und sich im rauen Markt behaupten muss, dort die mit staatlichen Geldern subventionierten Anlagen, die erst noch Vorrang bei der Einspeisung haben und somit vollständig nach dem «produce and forget»-Prinzip eingesetzt werden können.

4.

Aktuelle Studien des Bundes

4.1.

Hintergrund Wohl aufgrund der offensichtlichen Diskrepanz zwischen den hohen Erwartungen bezüglich des Ausbaus der Wasserkraft im Rahmen der Energiestrategie 2050 und den auf absehbare Zeit schlechten wirtschaftlichen Rahmenbedingungen hat das BFE im vergangenen Jahr mit folgenden Studien die

Situation detaillierter untersucht: i) Perspektiven der Grosswasserkraft in der Schweiz (BFE, 2013a), die ausschliesslich auf die Wirtschaftlichkeit eines Ausbaus fokussiert; ii) Bewertung von Pumpspeicherkraftwerken in der Schweiz im Rahmen der Energiestrategie 2050 (Frontier Economics/SwissQuant, 2013) und iii) Energiespeicher in der Schweiz (KEMA Consulting, 2013). Bei Letzterer lag der Schwerpunkt auf denjenigen Technologien zur Energiespeicherung, die bislang nicht oder nur in begrenztem Umfang in der leitungsgebundenen Stromversorgung verwendet wurden. Nachfolgend werden die wichtigsten Erkenntnisse aus den die Wasserkraft betreffenden ersten beiden Studien zusammengefasst.

4.2.

Studie zu den Perspektiven der Grosswasserkraft

Analysierte Projekte Mit der Studie über die Perspektiven der Grosswasserkraft (BFE, 2013a) wurden vorliegende, aber noch nicht realisierte Neubau- und Ausbauprojekte der Wasserkraft auf ihre Wirtschaftlichkeit untersucht.

Damit wurde im Unterschied zu den unzähligen Potenzialdiskussionen der letzten Jahrzehnte vor allem die wirtschaftliche Dimension detailliert analysiert. Vermittelt durch den SWV stellten dazu acht Energieunternehmen, die zusammen rund 80 Prozent der heutigen Wasserkraftproduktion bereitstellen, Daten zu konkreten Vorhaben für Grosswasserkraftwerke zur Verfügung.

Nicht berücksichtigt wurden reine Pumpspeicherkraftwerksprojekte und reine Erneuerungsprojekte ohne massgebliche Leistungs- oder Produktionssteigerung.

Bei den schliesslich analysierten 25 Projekten handelt es sich um 12 Neubauprojekte und 13 Ausbauprojekte bestehender Anlagen. Die Vorhaben teilen sich auf in

Bild 5. Kostenstruktur des Speicherkraftwerkes Blenio; heute entfallen bereits über 40 Prozent der Gestehungskosten auf Abgaben (Quelle: OFIBLE, 2013).

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16 Laufwasser- und 9 Speicherkraftwerke.

Insgesamt liefern die Projekte bei einer Leistung von 851 MW eine zusätzliche Produktionserwartung von 2617 GWh/a, wobei mit einem Anteil von 82 Prozent der Grossteil der Zusatzproduktion von den 12 Neubauprojekten stammt.

Investitions- und Gestehungskosten Die Investitionssumme aller Projekte beläuft sich auf rund CHF 6 Mrd. Die durchschnittlichen spezifischen Investitionskosten der Projekte betragen rund 6000 CHF/kW installierter Leistung. Allerdings besteht ein grosser Streubereich mit Kosten zwischen 1000 und 14 000 CHF/kW. Die Projekte sind damit teurer als in früheren Rentabilitätsstudien angenommen (siehe auch CEPE, 2001). Das liegt nicht zuletzt daran, dass ein Teil der jetzt untersuchten Projekte die Schwall/Sunk-Sanierung zum Hauptziel haben und damit nicht auf die Nutzung optimiert sind.

Bei den Gestehungskosten resultiert ein Durchschnittswert von 14 Rp./kWh (Bild 6). Auch hier ist das Spektrum allerdings gross und die Kosten reichen von 7 bis 29 Rp./kWh. Ohne die Spezialfälle mit Schwall/Sunk-Sanierung liegen die Kosten der meisten Projekte zwischen 9 und 14 Rp./ kWh. Das ist zwar deutlich günstiger als die Gestehungskosten von Photovoltaik- und Windanlagen, die heute kostendeckende Einspeisevergütungen von 17 bis 30 Rp./ kWh (Bundesrat, 2014) erhalten. Aber die Kosten für die neuen oder erweiterten Wasserkraftanlagen liegen über den Gestehungskosten bestehender grosser Anlagen und vor allem deutlich über den heutigen Grosshandelspreisen von rund 5 Rp./kWh. Bei den durchschnittlichen Gestehungskosten sehr dominant sind mit einem Anteil von 70 Prozent die Kapitalkosten, also Abschreibungen und Verzinsungen des Eigen- und Fremdkapitals. Die Kosten für

den Betrieb und die Instandhaltung sowie die Wasserzinsen und andere Abgaben tragen noch je rund 15 Prozent bei.

Resultate und Fazit Basierend auf einem angenommenen Strompreisanstieg für das Bandprodukt von heute 5 auf 11 Rp./kWh im Jahr 2020 mit anschliessender leichter Abflachung auf 9 Rp./kWh bis 2050 zeigen die Modellrechnungen, dass selbst bei den relativ optimistischen Annahmen 24 der 25 Projekte unwirtschaftlich sind (Bild 7). Mit einer Ausnahme resultieren durchwegs negative Nettobarwerte von bis zu CHF 350 Mio., und der unterstellte kalkulatorische Zinssatz von real 4.63 Prozent wird nicht erreicht. Das bedeutet, dass mit diesen Projekten unter den angenommenen Preisprognosen weder die Investitionen amortisiert noch die von Investoren erwartete Mindestrendite erwirtschaftet werden kann.

Die Studie bestätigt damit frühere Einschätzungen unter anderem des SWV (SWV, 2012), wonach relevantes Ausbaupotenzial bei der Grosswasserkraft zwar vorhanden ist (mindestens 2.6 TWh/a mit den 25 konkreten Projekten), dass aber der Ausbau unter den heute herrschenden wirtschaftlichen Bedingungen und selbst bei den zugrunde gelegten optimistischen Preisprognosen nicht rentabel ist. Das zeigt deutlich, dass unter den aktuellen Erwartungen nicht in den Ausbau der Wasserkraft investiert werden wird. Zwar sind die gemäss Studie resultierenden Gestehungskosten von 9 bis 14 Rp./kWh immer noch weit günstiger als vieles andere, was gegenwärtig mit Fördermitteln vorangetrieben wird, aber die Kosten liegen deutlich über den gegenwärtigen und den prognostizierten Marktpreisen.

Investiert wird heute nur noch in subventionierte (Klein-)Kraftwerke.

4.3.

Studie zur Bewertung von Pumpspeicherkraftwerken

Szenarien und Modell In der Studie zur Bewertung von Pumpspeicherkraftwerken (Frontier Economics/ SwissQuant, 2013) werden drei Szenarien unterschieden: Szenario A und B orientieren sich am bundesrätlichen Szenario «Politische Massnahmen», Szenario C am Szenario «Neue Energiepolitik». Sowohl die Brennstoffpreise als auch die CO2Preise wurden den Energieperspektiven 2050 entnommen, das heisst ein moderater CO2-Preisanstieg in den Szenarien A und B auf 35 Euro pro Tonne im Jahr 2050 beziehungsweise auf 84 Euro pro Tonne im Szenario C. Für die Strompreisentwicklung verwenden die Studienverfasser ein eigenes Modell auf Stundenbasis bis ins Jahr 2050. Gemäss diesem Modell soll der Preis für Bandenergie im Jahr 2020 wieder auf 72 EUR/MWh gestiegen sein, das Peak-Produkt auf 85 EUR/MWh. Damit sind die Annahmen zumindest mittelfristig als unrealistisch zu betrachten. Im Weiteren wird jedes Pumpspeicherkraftwerk in sogenannte Basiskraftwerke zerlegt, die je nach Grösse des Reservoirs eine Optimierung auf Tages-, Wochen- oder saisonaler Basis erlauben. Damit lassen sich alle realen Kraftwerke als Linearkombinationen dieser Basiskraftwerkstypen darstellen.

Früheres Geschäftsmodell Pumpspeicherkraftwerke profitieren nicht in erster Linie von der Höhe der Preise, sondern von der Volatilität der Preise, also den Änderungen der Preise. Da Pumpspeicherkraftwerke innert Sekunden voll einsatzfähig sind, können sie schnell auf Preisschwankungen reagieren, vorausgesetzt Unter- und Oberbecken lassen eine solche Bewirtschaftung zu. Das frühere verein-

Bild 6. Gestehungskosten der untersuchten Projekte in Rp./ kWh), geordnet nach zusätzlicher Produktion. Rot: Projekte mit gleichzeitiger Schwall/Sunk-Sanierung (Quelle: BFE, 2013a).

Bild 7. Nettobarwerte der untersuchten Projekte in Mio. CHF, geordnet nach zusätzlicher Produktion. Rot: Schwall/Sunk-Projekte (Quelle: BFE, 2013a).

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fachte Grundmodell – Hochpumpen in der Nacht und Produktion über Mittag – ist nicht mehr adäquat, wie das folgende, sehr schematische Beispiel zeigt: für das Jahr 2020 rechnet die Studie mit einem Base-Preis von 75 EUR/MWh, einem Peak-Preis von 85 EUR/MWh und somit mit einem OffPeakPreis von 69 EUR/MWh. Würde also das Pumpspeicherkraftwerk grundsätzlich in Peak-Zeiten produzieren und in Off-Peak-Zeiten pumpen, würde sich bei einem Wirkungsgrad von 75 Prozent ein Verlust von 7 EUR/MWh ergeben.

Deshalb müssen die zu bewirtschaftenden Volatilitätsmuster angepasst werden. So werden nicht mehr die erwarteten «BasePeak-Spreads» relevant sein, sondern die durchschnittliche tägliche Standardabweichung, wobei die tägliche Standardabweichung als Durchschnitt über alle innertäglichen Abweichungen der stündlichen Preise vom Tagesmittelwert definiert wird.

preissenkenden Effekte in etwa ausgleichen, sodass an diesen Märkten kaum Zusatzeinnahmen generiert werden dürften.

Ein Pumpspeicherkraftwerk kann nebst der physikalischen Aktivität durch Kaufen und Verkaufen von Strom am Spotund Intraday-Markt auch als physikalische Absicherung für das Spielen des Spot-/ Intraday-Marktspreads verwendet werden.

Im einen Fall werden Positionen am Spotmarkt verkauft und vor der Realisierung, falls günstig, am Intraday-Markt zurückgekauft. Ist die Position am Intraday-Markt ungünstig, wird das Kraftwerk als Absicherung («Hedge») eingesetzt und die eingegangene Position am Spot-Markt physikalisch bedient. Der umgekehrte Fall funktioniert analog. Dieses Geschäft bedingt natürlich genügend Produktionskapazität für die Ab-

sicherung. Abhängig vom Wirkungsgrad, liegt der zusätzliche Deckungsbeitrag durch diese Absicherungsgeschäfte gemäss der Studie zwischen 30 Prozent für hohen und 50 Prozent für niedrigen Wirkungsgrad der Anlage.

Resultate und Fazit Die Autoren der Studie kommen zum Schluss, dass grosse Pumpspeicherkraftwerke bei einem Investitionszeitpunkt im Jahr 2020 unter den Grundannahmen nicht wirtschaftlich betrieben werden können (Bild 9). Dabei ist diese Aussage unabhängig vom gewählten Szenario. Haupttreiber für die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit sind nebst der Strompreisprognose die Kapitalkostenannahmen. Während bei Pumpspeicherkraftwerken mit täglichem Opti-

Kurzfristmärkte Pumpspeicherkraftwerke werden künftig vor allem auf Kurzfristmärkten anbieten, das heisst im Intraday-Markt und auf Regelenergiemärkten. Da der Bedarf an Flexibilität steigen wird, nimmt auch die Bedeutung von Intraday-Märkten zu. Während das Preisniveau im Schnitt gleich hoch sein wird wie auf den Day-Ahead-Märkten – sonst könnten Arbitragegewinne erzielt werden – dürfte die Volatilität an IntradayMärkten, trotz internationalem Zusammenwachsen der Märkte, hoch sein. Bei Regelenergiemärkten geht die Studie davon aus, dass sich künftig die preissteigernden und

Bild 8. Die beiden Speicherseen «Vieux Emosson» und «Emosson» als Teil des PSW Nant-de-Drance (Foto: M. Martinez).

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Bild 9. Break-Even-Investitionskosten für neue Pumpspeicherkraftwerke in Abhängigkeit des Basiskraftwerktyps und des Szenarios (Frontier Economics/SwissQuant, 2013).

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mierungshorizont die Wirtschaftlichkeit nie erreicht wird, ist bei Kraftwerken mit grösseren Reservoirs ein Break-even bei einem geringen kalkulatorischen Zinssatz von 4 Prozent denkbar. Verlegt man den Investitionszeitpunkt auf das Jahr 2035, dann verbessert sich die Wirtschaftlichkeit aufgrund der höheren Strompreise und Volatilitäten einerseits markant, andererseits liegt auch hier bei kalkulatorischen Zinssätzen von 6 Prozent der Break-even nicht im Bereich der heute erwarteten Investitionskosten.

5.

Ausblick

5.1.

Allgemeines Ein Ausblick in die Energiezukunft ist ein besonderes Wagnis. Frei nach dem unter anderem dem früheren britischen Premierminister Winston Churchill zugeschriebenen Zitat könnte man salopp formulieren: «Prognosen sind schwierig, vor allem wenn sie die Zukunft betreffen.» Die Schwierigkeiten sind dabei natürlich umso grösser, je unsicherer und politischer das Umfeld ist.

Und das trifft in besonderem Masse auf die aktuelle Energiewirtschaft in Europa und der Schweiz zu. Klar ist zwar, dass die einheimische Wasserkraft und die Pumpspeicherkraftwerke ein ganz zentrales Element der heutigen und der künftigen Energiestrategie sind oder mindestens sein sollten. Denn die Wasserkraft ist zweifellos der energiepolitische Trumpf der ressourcenarmen Schweiz.

Und klar ist auch, dass sich die erneuerbare Wasserkraft mit ihren vielen Vorzügen in einem nicht allzu masslos verzerrten Markt mit Sicherheit behaupten würde.

Die Perspektiven hängen nun aber ganz entscheidend von der Entwicklung der Strompreise und der Belastung der Wasserkraft mit Anforderungen und Abgaben ab.

Beides ist ausgesprochen abhängig von politischen Entscheiden, was gerade beim Strompreis, der ja am Markt bestimmt wird, widersprüchlich erscheint.

5.2.

Entwicklung der Strompreise Die heute gehandelten Grosshandelspreise für die Jahre bis 2020 liegen weiterhin bei tiefen 4 bis 5 Rp./kWh. Das bedeutet, dass die Marktteilnehmer nicht an eine Besserung der Situation glauben und der Wasserkraft mindestens noch ein paar schwierige Jahre bevorstehen werden. Die längerfristige Entwicklung der Strompreise hängt von verschiedensten Faktoren ab: Während eine anziehende Konjunktur und höhere CO2-Preise in Europa tendenziell zu einer Steigerung der Strompreise führen würde, wirkt die heute verfolgte Subventionspolitik, auch bei sofortiger Abkehr davon, als Folge

der Bestandsgarantie noch mindestens 20 Jahre nach. Dies hat durch den Merit-Order-Effekt an der Börse eine langanhaltende preissenkende Wirkung.

Der Einspeisevorrang der subventionierten erneuerbaren Energien ist noch mit einem weiteren potenziell preissenkenden Effekt verbunden. Bei guten Witterungsverhältnissen wird Strom aus erneuerbaren Energien produziert, während bei ungünstigen Verhältnissen konventionelle Kraftwerke diesen Strom bereitstellen müssen. Ob zu diesen ungünstigen Zeiten die Preise am Markt allerdings hoch genug sein werden, um die Fixkosten der konventionellen Kraftwerke zu decken, ist aus heutiger Sicht umstritten und heizt in zahlreichen europäischen Ländern die Einführung von Kapazitätsmechanismen an. Mit diesen Mechanismen werden allerdings sowohl die Preise als auch die Volatilitäten substanziell weiter gesenkt (siehe auch Meister, 2013; swisselectric, 2013). Das führt zu einer abermaligen Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit für die Schweizer Wasserkraft, insbesondere der Pumpspeicherkraftwerke.

Damit unterscheidet sich die heutige Situation wesentlich von der schwierigen Phase der NAI in den 90-er Jahren, wo der Preiszerfall hauptsächlich einer schwächelnden Wirtschaft zugeschrieben werden konnte.

5.3.

Entwicklung der Anforderungen und Belastungen Neben dem Strompreis als wichtigstem Faktor für die Wirtschaftlichkeit eines Kraftwerks sind bei der Wasserkraft noch weitere Entwicklungen eingeleitet, in Diskussion oder absehbar, welche die Situation verschärfen. Die wichtigsten dieser Entwicklungen sind nachfolgend skizziert.

Wasserzinsen Das eidgenössische Parlament hat bereits 2010 beschlossen, das bundesgesetzliche Maximum für jährlich anfallenden Wasserzinsen von 80 CHF/kW installierte Leistung in zwei Schritten auf 110 CHF/kW zu erhöhen. Die konzessionsgebenden Behörden können so ihre Einnahmen von CHF 400 Mio. auf 550 Mio. pro Jahr erhöhen. Während der erste Schritt auf 100 CHF/kW bereits erfolgt ist, soll der zweite Schritte mit Erhöhung um weitere zehn Prozent Anfang 2015 erfolgen.

Bei Ausschöpfung des Maximums durch die Kantone und Gemeinden würden ab nächstem Jahr die Abgaben auf der bereits stark belasteten Wasserkraft weiter steigen und zusätzliche Kosten von rund CHF 50 Mio. pro Jahr anfallen, die im aktuellen Umfeld nicht getragen werden können.

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Gewässerschutz Mit der Inkraftsetzung des revidierten Gewässerschutzgesetzes per 1. Januar 2011 hat sich die Schweiz extrem weitgehende Umweltanforderungen und ein entsprechendes Sanierungskonzept verschrieben.

Durch die Wasserkraftnutzung verursachte wesentliche Beeinträchtigungen des Abflussregimes (Schwall/Sunk), des Geschiebehaushaltes und der Fischwanderung sind – soweit verhältnismässig – bis 2020 zu sanieren. Zwar sollen die Kosten nach dem Willen des Gesetzgebers vollständig über die Netzentgelte getragen werden, aber die Sanierungen werden zu Produktionsverlusten führen. Die neuen Sanierungsanforderungen wie auch die noch ausstehenden Restwassersanierungen belasten die Wasserkraft in den kommenden Jahren zusätzlich.

Hochwasserschutz, Naturgefahren Die Wasserkraft leistet mit ihren alpinen Speicherbecken und der nachweislichen Reduktion der Abflussspitzen um rund 15 bis 30 Prozent bereits heute einen ganz wesentlichen Beitrag an den Hochwasserschutz (Biedermann et al., 1996). Dieser Beitrag erfolgt in den meisten Fällen ohne aktive Bewirtschaftung der Becken, dafür aber auch unentgeltlich. Im Zusammenhang mit der registrierten Zunahme von Hochwasserereignissen und vor allem auch Schadenspotenzialen wird die Frage diskutiert, inwieweit die bestehenden Speicher nicht aktiver zugunsten des Schutzes vor Hochwasser und vor anderen Naturgefahren wie Murgängen bewirtschaftet werden könnten. Dabei gilt es auch, den durch Gletscherschwund neu entstehenden Seen Beachtung zu schenken (vgl. dazu Häberli et al., 2012), da diese sowohl eine Gefahr als auch eine Chance darstellen können (Bild 10). Die Synergien von Hochwasserschutz und Wasserkraft sind offensichtlich und entsprechende Leistungen könnten für die Wasserkraft durchaus eine Chance sein.

Das hängt aber massgeblich von den politischen Entscheiden über den Kostenteiler für solche Multifunktionsbecken ab. Im schlechtesten Fall wird der Wasserkraft eine weitere unentgeltliche Leistung abverlangt.

Klimawandel Höhere Temperaturen, Gletscherschmelze und veränderte Niederschlagsmuster haben Folgen. Zum einen auf die direkte Gefährdung der Wasserkraftanlagen durch Naturgefahren und indirekte Gefährdung durch zunehmende Sedimente in Speicherseen und Zuleitsystemen. Zum anderen hat der Wandel auch Einfluss auf die Menge und 9

spricht und in vielen europäischen Ländern so gehandhabt wird. Im Rahmen der Revision der Stromversorgungsverordnung im Jahre 2008 wurde ein Übergangsartikel geschaffen, der von dieser Regelung abwich und den Kraftwerken mit einer Leistung über 50 MW einen Teil der Systemdienstleistungskosten verrechnete (Kraftwerks- oder G-Komponente). Das Bundesverwaltungsgericht hat in einem Urteil festgehalten, dass dieser Artikel gesetzes- und verfassungswidrig sei, doch ist nicht ausgeschlossen, dass bei einer anstehenden Revision des Stromversorgungsgesetzes das Thema wieder aufgebracht wird.

Bild 10. Neu entstehender See am Rhonegletscher im Juli 2010 (Foto: SWV/Pfa). zeitliche Verteilung der Abflüsse in den Gewässern. Letzteres führt zwar nicht zwingend zu direkten Produktionsverlusten oder -gewinnen, aber Einflüsse sind sehr wahrscheinlich. Während die hydroelektrische Produktion jetzt und in den nächsten Jahren insgesamt von abschmelzenden Gletschern und Verschiebungen der Abflussverteilung eher profitiert, wird sich der Trend in einem zunehmend gletscherlosen Alpenbogen voraussichtlich drehen (Hänggi et al., 2011). In der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts ist mit einschneidenden Produktionsverlusten zu rechnen. Das ist zwar noch ein paar Jahre weit weg, aber Investitionen in die Wasserkraft sind langfristig ausgerichtet, weshalb diese Entwicklungen zu beachten sind.

Netznutzungsentgelte und G-Komponente Im heutigen Stromversorgungsgesetz wird richtigerweise festgehalten, dass Pumpspeicherkraftwerke nicht als Endverbraucher gelten und somit für den bezogenen Pumpstrom von den Netznutzungsentgelten befreit sind. Allerdings tauchen immer wieder Forderungen zur Aufhebung dieser Befreiung auf. Abgesehen von der dazu fehlenden Sachlogik, wären solch zusätzliche Belastungen für Pumpspeicherkraftwerke verheerend und auch volkswirtschaftlich nicht sinnvoll, wie die Deutsche Energie-Agentur in einem Gutachten zum Neubauvorhaben Pumpspeicherkraftwerk Atdorf gezeigt hat (dena, 2010). Im Weiteren werden die Netznutzungsentgelte heute den Endverbrauchern belastet, was dem sogenannten Ausspeisemodell ent10

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass etliche zusätzliche Anforderungen und Belastungen auf die Wasserkraft zukommen werden. Einige dieser Begehrlichkeiten enstammen aber noch der Hochpreisphase von 2008 bis 2009 und passen nicht mehr so recht ins heutige Bild.

Die Wasserkraft ist aufgrund politischer Entscheidungen enorm unter Druck, was der ebenfalls politisch gewollten wichtigen Rolle in der alten und der neuen Energiestrategie in der Schweiz widerspricht.

6.

Schlussfolgerungen

6.1.

Europäische Dimension Eine der wichtigsten Ursachen der gegenwärtig schwierigen wirtschaftlichen Situation der Wasserkraft liegt in den massiven Verzerrungen des europäischen Strommarktes. Die Kombination aus jährlichen Subventionen in Milliardenhöhe und den tiefen CO2-Preisen auf dem Markt führt dazu, dass ausgerechnet die Braunkohle den Preiskampf überlebt. Dies ist der Hauptgrund, weshalb die Produktion von Strom aus Braunkohle im Jahr 2013 in Deutschland einen langjährigen Höchststand erreicht hat und die CO2-Emissionen wieder gestiegen sind. Das widerspricht diametral der ursprünglichen Idee einer Energiewende zur Erreichung der Klimaziele, ist äusserst kostspielig und gefährdet die konventionellen Kapazitäten – darunter die Wasserkraft – in ihrer Existenz.

Um diese Verzerrungen zu vermindern, wären in erster Linie eine Abkehr von der einseitigen Subventionspolitik, nicht zuletzt auch im preisbestimmenden Europa sowie eine Erhöhung des CO2-Preises durch Verknappung der Zertifikate am zielführendsten. Aber auch wenn die masslose Subventionierung in der EU für zunehmenden Missmut sorgt und die EUKommission für 2030 gerade ein neues CO2-Minderungsziel von 35 bis 40 Prozent

und den Verzicht auf neue Ausbauziele für Photovoltaik- und Windanlagen verkündet hat: mit einer raschen Besserung ist nicht zu rechnen. Denn gerade die Subventionswirtschaft und tiefe CO2-Preise haben viele Begünstigte und sind damit umso schwerer zu ändern.

Stromabkommen – vorläufiger Unterbruch der Verhandlungen Im Anschluss an die Annahme der Initiative über die Masseneinwanderung durch die Schweizer Stimmbevölkerung am 9. Februar 2014, hat die EUKommission die laufenden Gespräche über ein Stromabkommen abgesagt.

Das mittlerweile seit sieben Jahren verhandelte Abkommen war nach Meinung des zuständigen EU-Kommissars Oettinger wie auch von Bundesrätin Leuthard kurz vor dem erfolgreichen Abschluss. Es hätte der Schweiz die wichtige Integration in den europäischen Strombinnenmarkt ermöglicht.

Zwar ist die Schweiz auch ohne Abkommen physikalisch ein wichtiger Teil der europäischen Stromdrehscheibe und hat den Nachbarländern vor allem mit der Stromdurchleitung und den Speicher- und Pumpspeicherkraftwerken ganz Wesentliches zu bieten. Wie sich nun der Unterbruch der Verhandlungen auf die angestrebte Integration in den europäischen Strombinnenmarkt auswirkt, ist noch offen. «Er schafft aber weitere Unsicherheiten, die für Investitionen selten positiv sind.»

6.2.

Schweizerische Energiepolitik In den Diskussionen um eine neue Energiestrategie der Schweiz manifestiert sich weiterhin eine grosse Diskrepanz zwischen der postulierten Stärkung der Wasserkraft und der tatsächlichen Bereitschaft, Anpassungen an den Rahmenbedingungen vorzunehmen. Die aktuelle wirtschaftliche Situation der Wasserkraft lässt jedenfalls jegliche Ausbaupläne des Bundes als Makulatur erscheinen und gefährdet bereits die Rentabilität und damit den Erhalt der bestehenden Wasserkraftproduktion. Gleichzeitig wird die Grosswasserkraft mit immer neuen Abgaben und Anforderungen belastet und ist damit gegenüber den subventionierten erneuerbaren Stromquellen doppelt diskriminiert. Das ist weder im Sinne der neuen Energiestrategie noch im Interesse der schweizerischen Volkswirtschaft und der öffentlichen Hand als Eigentümerin der Wasserkraftunternehmen.

Soll die Wasserkraft tatsächlich gestärkt statt geschwächt werden, braucht es

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

dringend Korrekturen an der Energiepolitik.

Dabei ist der Fokus auf den Erhalt der bestehenden Wasserkraft zu legen. Gestützt auf die obige Analyse, können folgende Leitlinien formuliert werden: • Abkehr von der internationalen Subventionswirtschaft, welche die Grosswasserkraft diskriminiert.

• Sicherstellung der Erträge der bestehenden Wasserkraftproduktion durch – gegebenenfalls befristete – Entlastung von ständig steigenden Anforderungen und Abgaben.

• Minimierung der Produktionsverluste aus Sanierungen nach Gewässerschutzgesetz und vollständige Entschädigung der anfallenden Kosten.

• Verzicht auf weitere entschädigungslose Begehrlichkeiten an die Wasserkraft, wie beispielsweise G-Komponenten oder Netznutzungsentgelte für Pumpspeicherkraftwerke.

Für die Ausgestaltung verbesserter Rahmenbedingungen sind vor allem die wichtigsten Stellschrauben für die Wirtschaftlichkeit der Wasserkraft zu berücksichtigen. Neben der Produktionsmenge, die direkt auf die spezifischen Kosten einer Anlage wirkt, sind dies die Kapitalkosten und die Betriebskosten. Dabei ist zwischen bestehenden Anlagen und Neu-, Erweiterungs- und Ersatzbauten zu unterscheiden: Während bei Letzteren naturgemäss die Kapitalkosten dominieren, sind beim Betrieb bestehender Anlagen die zunehmenden Anforderungen und die Abgaben an die öffentliche Hand bereits die grössten Kostentreiber.

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roger.pfammatter@swv.ch

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michel.piot@swisselectric.ch

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

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Der Branchentreffpunkt der Schweizer Stromwirtschaft 3. bis 5. Juni 2014, Messe Zürich Erzeugung und Speicherung, Übertragung und Verteilung, Smart Grid, Smart Metering, Leittechnik, Leitungsbau, Energiemanagement, Messdatenmanagement, Stromhandel und Vertrieb, Energiedienstleistungen und Energieeffizienz, Infrastruktur für E-Mobilität Mehr Infos unter: www.powertage.ch und

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Drehzahlvariable Antriebe für Pumpspeicherwerke Hans Schlunegger, Andreas Thöni

Zusammenfassung Pumpspeicherwerke mit Pumpturbinen werden heute fast ausschliesslich mit drehzahlvariablen Antrieben ausgerüstet.

Die zwei Konzepte, nämlich die doppeltgespeiste Asynchronmaschine mit Umrichter im Rotorkreis und die Synchronmaschine mit Vollumrichter, werden erläutert und miteinander verglichen. Mit den Fortschritten der Stromrichtertechnik gewinnt die Variante mit Synchronmaschine an Bedeutung.

Unterstützt wird dieser Trend durch in zunehmendem Masse geforderte Flexibilität an die Pumpspeicherwerke nach kurzen Umschaltzeiten zwischen den Betriebsarten Pumpen und Turbinieren.

1.

Warum drehzahlvariabel?

Moderne Pumpspeicherwerke werden bis zu einer Förderhöhe bzw. Fallhöhe von nahezu 800 Metern mit reversiblen Pumpturbinen ausgerüstet. Bei noch grösseren Höhendifferenzen werden mehrstufige Pumpen in Kombination mit Peltonturbinen eingesetzt. Wegen des über einen grossen Bereich hohen Wirkungsgrades der Peltonturbine kann der hydraulische Kurzschluss zur Regulierung der Pumpleistung angewendet werden.

Bei einer bestimmten Förderhöhe bzw. Fallhöhe liegt die optimale Drehzahl einer Pumpturbine im Pumpbetrieb grundsätzlich höher gegenüber derjenigen im Turbinenbetrieb. Bei gleicher Drehzahl in beiden Betriebsarten ist die Leistung im Pumpbetrieb kleiner gegenüber derjenigen im Turbinenbetrieb, und der Wirkungsgrad kann nur in der einen oder andern Betriebsart optimiert werden.

Diese Nachteile können durch Variation der Drehzahl eliminiert werden. Zusätzlich kann die Leistung auch im Pumpbetrieb verändert werden und erlaubt Systemdienstleistungen in Form von primärer und sekundärer Regelenergie anzubieten.

Bei veränderlicher Förderhöhe bzw. Fallhöhe bietet die Drehzahlvariation weitere Vorteile, denn der Turbinenwirkungsgrad kann für jede Fallhöhe optimiert werden.

Zudem wird durch Erweiterung des Betriebsbereichs der Abstand zur Kavitationsgrenze vergrössert.

Abstract Nowadays pump storage power plants with pumpturbines are almost exclusively equipped with speed variable drives.

Two concepts are explained, the doubly fed asynchronous with a converter in the rotor circuit and the synchronous machine with a full size converter. With the progress in converter technology, the full size converter is gaining in importance.

This trend is supported by the increasingly required flexibility for pumps storage power plants. Short switching times between the operations modes are becoming more and more important.

2.

Zwei Konzepte zur Drehzahlvariation Grundsätzlich sind zwei Konzepte zur Drehzahlvariation von Pumpturbinen möglich, nämlich die doppeltgespeiste Asynchronmaschine mit Umrichter im Rotorkreis oder die Synchronmaschine mit Vollumrichter.

Doppeltgespeiste Asynchronmaschine (ASM) Die Anwendung der doppeltgespeisten Asynchronmaschine grosser Leistung in Pumpspeicherwerken begann um die Jahrtausendwende in Japan [1] und in Europa im Pumpspeicherwerk Goldisthal in Thüringen [2]. Die zwei drehzahlvariablen Maschinensätze haben eine Leistung von je 300 MW. Der Rotor ist mit einem

Direktumrichter verbunden. Direktumrichter können Drehstrom mit Frequenzen bis etwa zur halben Netzfrequenz erzeugen.

Sie bestehen aus drei netzgeführten Umkehrstromrichtern, deren Ausgänge um je 120 Grad versetzt sind. Der Anschnittwinkel wird mit der Sekundärfrequenz moduliert.

Die doppeltgespeiste Asynchronmaschine mit Umrichter im Rotorkreis entsprach bis vor Kurzem dem Stand der Technik. Deshalb werden auch die beiden, sich in der Schweiz im Bau befindlichen Pumpspeicherwerke, Linth-Limmern im Kanton Glarus und Nant de Drance im Kanton Wallis mit dieser Technik ausgerüstet.

Im Rotorkreis werden selbstgeführte Umrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis eingesetzt.

Bild 1. Doppeltgespeiste Asynchronmaschine mit Umrichter im Rotorkreis.

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13

Bild 2. Synchronmaschine mit Vollumrichter.

Bild 4. Ein Umrichterblock: Die Anlage besteht aus zwei Blöcken à 50 MW.

Bild 3. Umrichter mit einer Leistung von 100 MW im Pumpspeicherwerk Grimsel 2. Der Ladetransformator dient der sanften Aufmagnetisierung des Blocktransformators.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Lösung ist der sehr komplizierte Aufbau des Rotors. Die Beherrschung der Zentrifugalkräfte an den Wicklungsenden stösst an konstruktive Grenzen und begrenzt die Drehzahl gegen oben, obschon die optimale Auslegung der Pumpturbine gegebenenfalls eine höhere Drehzahl verlangen würde. Der Vorteil des relativ kleinen, nur für die Schlupfleistung zu dimensionierenden Umrichters fällt durch die Forderung der ENTSO-E zur Lieferung kapazitiver Blindleistung bei Unterspannung teilweise dahin [3]. Die Produktion dieser Blindleistung kann zwischen dem netzseitigen Stromrichter und dem maschinenseitigen Stromrichter aufgeteilt werden und hat Einfluss auf die Baugrösse von Maschine und Umrichter. Je nach Grösse und Dauer des Spannungseinbruchs muss der Rotor über die Crowbar kurzgeschlossen werden. Bis zum erneuten Zuschalten des Umrichters nimmt die Maschine induktive Blindleistung auf und kann nicht 14

zur Stützung der Netzspannung beitragen.

Soll der netzseitige Stromrichter allein die geforderte Blindleistung aufbringen, liegt seine Scheinleistung in der Grösse eines Vollumrichters.

Synchronmaschine mit Vollumrichter (SM) Durch die Fortschritte der Stromrichtertechnik können grosse Leistungen beherrscht und somit Synchronmaschinen auch zum Antrieb von drehzahlvariablen Pumpturbinen verwendet werden. Wasserkraftwerke sind nahezu ausschliesslich mit diesem Maschinentyp ausgerüstet. Infolge des wesentlich einfacheren Aufbaus des Rotors muss keine Beschränkung des Drehzahlbereichs in Kauf genommen werden und kann optimal auf die Pumpturbine abgestimmt werden. Für neue Projekte können die Hersteller beim Entwurf auf bereits existierende Maschinen abstellen und dadurch das Risiko von komplizierten Neukonstruktionen minimieren.

Umrichter für Synchronmaschinen sind vor einigen Jahren bis zu einer Leistung von 100 MW gebaut worden [4]. Es handelt sich allerdings um sogenannte LCI (Load commutated inverter). Diese wurden aber in Pumpspeicherwerken nur vereinzelt angewendet, da der hohe Oberschwingungsgehalt sowohl das Netz wie auch die Maschinen stark beansprucht. Deshalb kommt ein nachträglicher Umbau bestehender Anlagen kaum infrage. Zudem ist der netzseitige Leistungsfaktor derartiger Umrichter induktiv und nicht beeinflussbar [5]. Mit der Entwicklung moderner Halbleiterelemente wie IGBT`s (Insulated Gate Bipolar Transistors) oder IGCT`s (Integrated Gate Commutated Thyristors) konnten selbstgeführte Umrichter realisiert werden. Diese bestehen aus einem netzseitigen Stromrichter, dem GleichspannungsZwischenkreis und dem maschinenseitigen Stromrichter. Beide Stromrichter sind meistens gleich aufgebaut und unterscheiden sich höchstens durch die verschiedenen Anforderungen der Blindleistungsproduktion auf Netz- und Maschinenseite. Der grösste in einem Wasserkraftwerk eingesetzte Umrichter mit einer Leistung von 100 MW wurde kürzlich im Pumpspeicherwerk Grimsel 2 der Kraftwerke Oberhasli in Betrieb genommen [6]. Die bestehende Synchronmaschine arbeitet im Drehzahlbereich von 690 bis 765 U/min, entsprechend einem Frequenzbereich von 46 bis 51 Hz. Dieser von ABB gebaute Umrichter hat eine Zwischenkreisspannung von

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einflusst werden. Die gewünschten Spannungen am Eingang und Ausgang werden den Mittelpunkten der als Spannungsteiler wirkenden Schaltzellen entnommen. Der Wirkungsgrad derartiger Umrichter liegt bei 98.5% [7–8].

4.

Bild 5. Modular-Multilevel-Converter.

Tabelle 1. Vergleich der beiden Antriebsvarianten.

Tabelle 2. Vergleich der für die Energieverluste massgebenden Parameter. + bedeutet Vorteil, - Nachteil. ± 5.4 kV. Diese Spannung kann von einem Halbleiterelement geschaltet werden. Die Maschinenspannung von 13.5 kV wird durch entsprechende Übersetzung und Schaltung der Stromrichtertransformatoren erreicht. Der gemessene Wirkungsgrad beträgt 97.2%.

3.

Zukünftige Umrichterbauart In Zukunft werden Umrichter eingesetzt, welche ohne Stromrichtertransformatoren arbeiten. Strom und Spannung am Ausgang des Blocktransformators werden direkt umgewandelt und der Maschine zugeführt. Üblicherweise liegt der Nennspannungsbereich von Synchronmaschi-

nen zwischen 10 und 18 kV. Derart hohe Spannungen können nicht mit einem einzigen Halbleiterelement beherrscht werden. Die Stromrichter müssen demzufolge mehrstufig ausgeführt werden. Bei diesen sogenannten Modular-MultilevelConvertern sind mehrere Schaltzellen in Serie geschaltet. Jede Schaltzelle besteht im Wesentlichen aus einem Kondensator und zwei Schaltelementen (IGBT oder IGCT) inklusive Freilaufpfad. Der Kondensator wird entweder geladen, entladen oder umgangen. Durch entsprechende Wahl der Lade-, Entlade- und Neutralzeiten der Kondensatoren in den einzelnen Schaltzellen kann deren Spannung be-

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Vergleich der beiden Antriebsvarianten Sollen die beiden Antriebsvarianten (Doppeltgespeiste Asynchronmaschine und Synchronmaschine mit Vollumrichter) miteinander verglichen werden, sind in einem ersten Schritt die technischen und physikalischen Eigenschaften inkl. deren Grenzen aufzulisten. In Tabelle 1 sind einige für den Vergleich wichtige Eigenschaften dargestellt.

Ein immer wieder erwähnter Nachteil der Synchronmaschine mit Vollumrichter ist der schlechtere Gesamtwirkungsgrad. In [9] wird der Wirkungsgrad von einer Maschine von 100 MW inkl. Umrichter mit 97.95% für die doppeltgespeiste Asynchronmaschine und mit 97.37% für die Synchronmaschine mit Vollumrichter angegeben. Die mit 300 kW sehr niedrig angenommenen Verluste des Erregersystems der Asynchronmaschine gelten nur für einen schmalen Drehzahlbereich.

Werden grössere Drehzahlbereiche gefordert, nähern sich die Wirkungsgrade beider Antriebssysteme auf nahezu gleiche Werte an. Bei näherer Betrachtung zeigt sich aber, dass die Wirkungsgrade der beiden Varianten nicht vereinfachend durch Gegenüberstellung der Leistungsverluste verglichen werden dürfen. Je nach Betriebsart der Anlage, insbesondere die Häufigkeit der Wechsel P ►T und T ►P, fällt der Vergleich der Energieverluste unterschiedlich aus. Tabelle 2 zeigt die die Energieverluste beeinflussenden Parameter.

Der Vergleich der Wirkungsgrade (Leistung und Energie) sind wichtige Vergleichskriterien, aber nicht die einzigen.

Ebenso wichtig sind die Investitionskosten und der zu erwartende Unterhaltsaufwand. Ohne den Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben, sind in Tabelle 3 einige Bewertungskriterien und deren Einfluss angegeben.

5.

Schlussfolgerungen Von Pumpspeicherwerken wird in Zukunft eine hohe Flexibilität verlangt. Häufige und schnelle Wechsel zwischen den Betriebsmodi Pumpen und Turbinieren werden die Regel sein. Die Vorteile der Synchronmaschine mit Vollumrichter werden deshalb in Zukunft vermehrt zur Wahl dieser An15

[5]

Harald Förster, Karsruhe, Reinhard Wag-

nitz, Berlin. Ein Frequenzumrichter für die Speicherpumpe im Pumpspeicher-Kraftwerk Forbach der Badenwerke, heute EnBW. Sonderdruck aus AEG Technik Magazin 4 (1993).

[6]

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[7]

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[8]

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[9]

Tabelle 3. Beim Vergleich beider Antriebsvarianten zu berücksichtigende Kriterien und deren Einfluss auf die Projektierung neuer Pumpspeicherwerke mit drehzahlvariablen Pumpturbinen.

T. Hildinger, L. Ködding, Voith Hydro

Gmbh. «Modern design for variable speed motor-generators-asynchronous (DFIM) and synchronous (SMFI) electric machinery options for pumped storage powerplants», Hydro 2013.

triebsvariante führen. Übersteigt der abzudeckende Förderhöhenbereich ein gewisses Mass, kann der notwendige Drehzahlbereich nur mit einer Synchronmaschine mit Vollumrichter abgedeckt werden.

Die Fortschritte auf dem Gebiet der Stromrichtertechnik werden mithelfen, der einfacheren Synchronmaschine den Weg zu ebnen.

sactions on (Volume:11, Issue: 2 ), June 1996.

[10] Johann Hell, Markus Egretzberger, Robert

[2]

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[11] A. Lechner, R.Schönhuber, J.Hell, Andritz

[3]

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hans.schlunegger@kwo.ch

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chive NASA.

andreas.thoeni@kwo.ch

16

G. Sydnor, ABB, USA, R. Bhatia, NASA,

Anschrift der Verfasser

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Nouvelle centrale de Navizence (Forces Motrices de la Gougra SA) Georges-Alain Zuber, Philippe Lazaro, Philippe Jungo, Laurent Mivelaz, Marc Soldini

Zusammenfassung Das Kraftwerk Navizence in Chippis ist heute ein Teil der Anlagen der Kraftwerksgesellschaft Gougra AG1, welche das Wasser des Val d’Anniviers und des Turtmanntals nutzt. Die Zentrale, die 1908 in Betrieb genommen und in den 50er-Jahren erneuert wurde, wurde damals mit sieben horizontalen Pelton-Turbinen ausgerüstet. Die installierte Leistung der Zentrale lag bei einer installierten Leistung von 50 MW, dies bei einer Ausbauwassermenge von 10.5 m3/s und einer Nettofallhöhe von 540 m. Die jährliche Produktion lag bei 290 GWh, wobei 55% der Produktion auf die Sommermonate fiel.

Die Gesamterneuerung des Kraftwerkes Navizence sowie das Projekt-Budget von 75 Mio. CHF wurden im November 2007 genehmigt. Die Erneuerung beinhaltet folgende Arbeiten: • Die vollständige Erneuerung der Gebäudehülle des Kraftwerkes und der Unterstation; • In drei Etappen der Ersatz der sieben Maschinengruppen durch drei neue Vertikal-Pelton-Turbinen mit einer installierten Leistung von je 23.7 MW und einer Ausbauwassermenge von je 4.75 m3/s; • Der Ersatz alle Hilfseinrichtungen sowie aller mechanischen Anlageteile.

Für die Leitung des Gesamtprojektes hat die Gougra AG die Alpiq AG delegiert. Und für die Planung und Ausführung der Arbeiten wurde das Ingenieurkonsortium GICN (Groupement Ingénieurs Centrale Navicence) mit folgenden Büros mandatiert: Lombardi SA (Leitung Konsortium), Groupe E SA sowie sd ingénierie dénériaz & pralong Sion SA. Die Arbeiten wurden im März 2010 gestartet und dauern bis März 2014. Während den gesamten Erneuerungsarbeiten wurde der laufende Betrieb praktisch durchgehend sichergestellt. Um die neuen Maschinen auf die bestehende Druckleitung sowie auf den bestehenden Unterwasserkanal anzuschliessen, wurde die gesamte Anlage nur während sehr kurzer Zeit vollständig abgestellt.

Die neue Zentrale wurde mit einer Leistung von 70 MW ausgerüstet, wobei 50 MW mit der aktuellen Galerie möglich sind. Die restlichen 20 MW sind für den geplanten Weiterausbau der Anlagen vorgesehen. Eine zukünftige Leistungserhöhung setzt den Bau einer neuen, 8.2 km langen Galerie voraus.

Der vorliegende Artikel beschreibt die wesentlichen Punkte des Projektes in den Bereichen Bau und Elektromechanik, wobei das Augenmerk vor allem auf die logistischen Lösungsansätze gesetzt wird, wie der laufende Betrieb trotz komplexer Baustelle stetig gewährleistet werden konnte.

Résumé La centrale hydroélectrique de la Navizence à Chippis (Valais) fait aujourd’hui partie intégrante de l’aménagement des Forces Motrices de la Gougra SA 1 qui exploite les eaux du Val d’Anniviers et de la vallée de Turtmann. La centrale, mise en service en 1908 puis réhabilitée dans les années 1950, était jusqu’ici équipée de sept groupes Pelton à axe horizontal. La puissance installée de l’aménagement était de 50 MW avec un débit équipé de 10.5 m3/s pour une chute nette de 540 m. La production annuelle s’élevait à quelque 290 GWh (dont 55% en été).

Le projet de réhabilitation de la centrale a été approuvé en novembre 2007 avec un budget de 75 mio. de CHF. Il inclut les principaux travaux suivants: • réhabilitation complète de l’enveloppe de la centrale et de la sous-station; • remplacement en trois étapes distinctes des sept groupes existants par trois groupes Pelton à axe vertical d’une puissance unitaire de 23.7 MW avec un débit de 4.75 m3/s; • remplacement de tous les équipements auxiliaires électriques et mécaniques.

Quant à l’organisation du projet, les Forces Motrices de la Gougra ont délégué la représentation du propriétaire à Alpiq SA et mandaté en 2007 le Groupement Ingénieurs Centrale Navience (GICN), composé des bureaux Lombardi SA (pilote), Groupe E SA et sd ingénierie dénériaz & pralong Sion SA, en tant que mandataire principal pour les études et le suivi de la réalisation.

Les travaux ont démarré en mars 2010 et se sont achevés en mars 2014. L’aménagement a été maintenu en service, totalement ou partiellement, durant toute la durée des travaux. Les arrêts d’exploitation ont été limités à de très courtes périodes afin de permettre la connexion des nouvelles installations sur la conduite forcée et le canal de fuite existants.

La nouvelle centrale dispose d’une capacité de 70 MW: 50 MW avec la galerie d’amenée actuelle et 20 MW de réserve en vue d’un possible développement futur de l’aménagement. Une augmentation de puissance ultérieure nécessiterait toutefois la construction d’une nouvelle galerie d’amenée en charge longue de 8.2 km.

Le présent article décrit les aspects saillants de ce projet de réhabilitation (travaux de génie civil et équipements électromécaniques) en mettant notamment l’accent sur la solution originale adoptée pour maintenir la centrale en service durant les travaux et pour installer les nouveaux équipements à l’intérieur de l’enveloppe de la centrale existante.

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17

1.

Historique et caractéristiques principales de la centrale de la Navizence Les eaux du bassin versant du Val d’Anniviers sont en partie exploitées dès 1908 depuis Vissoie pour la production hydroélectrique dans la centrale de la Navizence. Celle-ci alimentait à son origine les installations d’électrolyse de l’industrie de l’aluminium sise à Chippis.

La centrale, alors équipée avec onze groupes Pelton à axe horizontal, a été complétée avec une douzième machine en 1912. Les équipements de production ont été successivement remplacés en deux étapes par sept nouveaux groupes: entre 1939 et 1941 puis entre 1951 et 1954.

La construction de l’aménagement des Forces Motrices de la Gougra entre 1952 et 1961 (voir Figure 1) a justifié l’accroissement de la capacité du palier de la Navizence (palier Vissoie–Chippis) pour turbiner les apports supplémentaires accumulés temporairement dans le barrage de Moiry. Cette transformation a nécessité une adaptation de la galerie d’amenée et la construction d’une troisième conduite forcée en 1955. Les trois conduites ont été successivement remplacées par une conduite unique en 1984.

Depuis le renouvellement de la concession du dernier palier de la Navizence en 2004, les Forces Motrices de la Gougra exploitent l’ensemble de l’aménagement. L’homologation de la concession et le permis de construire pour la nouvelle centrale de la Navizence ont été délivrés en février 2009, respectivement en mars 2010.

La centrale, qui turbine aujourd’hui les eaux de la rivière Navizence dérivées à Vissoie et celles des deux paliers supérieurs (Moiry-Mottec et MottecVissoie), est implantée sur le site industriel de la société Constellium (voir Figure 2).

Les ouvrages principaux du palier VissoieChippis sont les suivants: • la galerie d’amenée à écoulement à surface libre, L = 8.56 km et Qmax = 11.5 m3/s; • la conduite forcée, L = 1.1 km, D = 1.67 m et Qmax =14 m3/s; • la centrale équipée de sept groupes Pelton (QD = 1.5 m3/s pour chacun) à axe horizontal pour une puissance installée de 50 MW; 1

Figure 1. Aménagement des Forces Motrices de la Gougra.

Figure. 2. Vue générale de la centrale de la Navizence et de la sous-station avant les travaux de réhabilitation.

•

le canal de fuite qui achemine les eaux turbinées au Rhône; • la sous-station connectée aux réseaux 65 kV. Le bâtiment de la centrale occupe une superficie de quelque 2400 m2 (B × L = 20 m ×120 m). Les sept anciens groupes (voir Figure 3) étaient connectés à la sousstation 5.5 kV installée à l’intérieur de la centrale. Cette sous-station était utilisée à son origine pour alimenter le site industriel de Chippis. Elle comprenait alors 24 départs qui ont été automatisés entre 1989 et 1993 en même temps que les groupes de production.

La sous-station 65 kV se trouve dans le bâtiment au Sud-Ouest de la centrale (voir Figure 2). Celui-ci a été construit dans les années 1950 et la liaison à la centrale se fait par le biais d’une galerie.

2.

Description des travaux Les caractéristiques générales du palier Vissoie-Chippis n’ont pas été modifiées par le projet, si ce n’est l’augmentation du débit équipé de la centrale en vue d’un possible développement futur et pour satisfaire aux exigences d’exploitation.

Par conséquent, le projet ne concerne que la modernisation des installations sans autres modifications importantes.

Forces Motrices de la Gougra SA est une société anonyme appartenant à Alpiq SA (54%), Rhonewerke AG (27.5%), Commune d’Anniviers

(7.7%), Commune de Sierre (7.5%), Commune de Chippis (1.8%), Sierre Energie SA (1%) et Commune de Chalais (0.5%). Alpiq SA a le mandat de gestion de la société. Ces installations sont exploitées, sur mandat, par Hydro Exploitation SA.

18

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Figure 3. Vue de la salle des machines et des sept groupes Pelton à axe horizontal de la centrale de la Navizence (parties Sud à gauche et Nord à droite); photo: M. Martinez.

Figure 4. Section type de la nouvelle centrale de la Navizence.

La centrale existante (voir Figure 3) est spacieuse et permet d’accueillir les trois nouveaux groupes Pelton.

Les principaux défis de ce projet ont consisté à installer les nouvelles machines à axe vertical dans le gabarit intérieur du bâtiment existant, garantir une exploitation optimale de l’aménagement durant les travaux en limitant les arrêts complets de la centrale et minimiser l’impact sur l’environnement.

Les études préliminaires envisageaient la construction d’une nouvelle centrale à proximité immédiate de l’existante mais les coûts pour la dépollution des sols se sont révélés excessifs. Les variantes analysées étaient également très contraignantes du point de vue technique pour la connexion des nouvelles installations sur la conduite forcée et le canal de fuite existants. Ces variantes ont donc été écartées car jugées non optimales dans le contexte local.

La nouvelle centrale est équipée avec trois groupes Pelton verticaux (P

= 23.7 MW, Q = 4.75 m3/s, H = 560 m), plus efficients. Ces derniers ont été dimensionnés notamment de manière à garantir une capacité de 9.4 m3/s lors des révisions permettant de coordonner la maintenance de l’entier de l’aménagement et, ainsi, de réduire les coûts liés aux indisponibilités des groupes. Si nécessaire, un quatrième groupe pourrait être installé ultérieurement dans la centrale pour accroître la capacité du palier. Un groupe de 120 kW a également été installé dans la partie Sud de la centrale permettant ainsi de garantir l’alimentation en eau potable du village de Chippis.

Les fondations de la centrale se trouvent sur des matériaux meubles de type sableux-graveleux (remblais et alluvions) dont l’épaisseur varie entre 10 m du côté du versant et 50 m à l’angle Nord du bâtiment. Pour éviter, ou du moins réduire, tout tassement différentiel des groupes, chaque groupe a été positionné sur 25 micro-pieux longs de 15 m chacun. Pour des raisons de sécurité, les tassements

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sont suivis tant pendant qu’après les travaux afin de s’assurer du comportement satisfaisant des nouvelles installations.

La chute et le débit unitaire permettaient en théorie l’implantation de groupes Pelton ou Francis. Cependant, les eaux de la Navizence sont relativement chargées en sédiment ce qui suppose des travaux d’entretien fréquents sur les turbines. Après une comparaison globale des coûts sur une période de plusieurs années, il s’est avéré que la solution Pelton était meilleure, notamment par le fait que les travaux de maintenance sont plus simples et moins coûteux que la variante Francis.

Un autre défi du projet fut le remplacement du répartiteur de centrale.

En effet, pour des raisons d’exploitation, il a été décidé que le nouveau répartiteur serait entièrement bétonné bien que l’ancien était libre, posé sur des sellettes avec possibilité de se déformer. Le bloc d’ancrage du nouveau répartiteur, fondé sur des matériaux meubles, ne pouvait pas reprendre à lui seul toutes les sollicitations, compte tenu également du montage et bétonnage en plusieurs étapes distinctes des éléments. La première étape a été la plus critique, l’ancien répartiteur devant être modifié pour se raccorder au nouveau groupe n°3 (voir étape 1 de la Figure 6).

En effet, dans cette configuration, seul le coude était bétonné et il y avait lieu de reprendre les efforts sans que le bloc ne se déplace; il faut ici préciser que la déformation axiale maximale du répartiteur existant a été mesurée à plus de 8 mm entre les situations sous et sans pression. Les efforts dans ce nouveau bloc d’ancrage ont pu être réduits en définissant par calcul la température de clavage amenant le meilleur compromis en terme de contraintes dans le tuyau et d’efforts 19

Figure. 5. Vue de la façade Est de la centrale avant les travaux de réhabilitation et croquis de la nouvelle enveloppe. admissibles sur l’ancrage du coude pour les différents cas de charges considérés.

Cette température de clavage a été fixée à 15 °C. L’état général de l’enveloppe de la centrale a été évalué comme globalement satisfaisant. Celle-ci a été complètement assainie. Une nouvelle peau constituée de panneaux en acier a été posée sur les façades Ouest et Sud pour donner un aspect moderne à la centrale tout en intégrant la fonction primaire du site industriel. Les façades Est et Nord, avec de grandes fenêtres (voir Figure 5), caractéristiques des bâtiments industriels du début XXe, ont été entièrement rafraichies redonnant l’aspect originel.

L’extrémité Sud de la centrale, inutilisée dans la nouvelle configuration, a été raccourcie d’une vingtaine de mètres permettant la construction de places de parc et l’espace pour une route d’accès. La façade Sud est entièrement reconstruite en béton afin de laisser l’accès à un nouveau quai de déchargement et bâtie de manière à créer un refend parasismique.

Un contreventement de toiture métallique, ainsi qu’un autre de façade sur les côtés Est et Nord viennent compléter et garantir la résistance du bâtiment vis-à-vis des sollicitations sismiques et cela dans le respect des normes en vigueur.

Les deux anciens ponts roulants ont été remplacés au début des travaux par deux nouvelles installations d’une capacité de 25 tonnes chacune (voir Figure 7). Il est possible de les accoupler pour la manutention des pièces les plus 20

lourdes des nouveaux groupes. Les piliers qui soutiennent les voies de roulement ont été de ce fait renforcés pour supporter les nouvelles charges exigées.

Tout l’équipement auxiliaire électrique et mécanique de la centrale a été remplacé. La coexistence entre le câblage des anciens systèmes et des nouveaux s’est également révélée complexe à gérer. De nombreuses alimentations et tableaux des groupes existants ont dû être déplacés tout en maintenant les machines en service.

3.

Phases principales et planning des travaux Les travaux se sont déroulés en trois phases distinctes permettant ainsi de minimiser les arrêts d’exploitation (voir Figure 6).

Durant la Phase 1 (avril 2010– août 2011), les anciens groupes ont été maintenus en service et le nouveau groupe (n°3) a été monté à l’extrémité Nord de la centrale sans aucune interférence avec l’exploitation normale de l’aménagement.

Pour ce faire, une entrée temporaire a été réalisée dans la façade Ouest en complément de l’entrée principale en façade Nord. La zone des travaux a été isolée du reste de la centrale au moyen d’une cloison rigide et les poussières aspirées hors de la centrale. Le montage des deux nouveaux ponts roulants ainsi que le remplacement des voies de roulement dans la zone de chantier ont permis par la suite d’aider les équipes de génie civil à la démolition de la dalle

existante et à l’excavation de la fosse du nouveau groupe ainsi que des locaux au sous-sol. La cadence de ces travaux a été perturbée par la présence des fosses en acier des anciens groupes et par les exigences très sévères pour la limitation des vibrations, ceci afin d’éviter tout endommagement des groupes en service à seulement quelques mètres de distance. La profondeur de la fosse résulte d’un compromis entre la hauteur totale du groupe à axe vertical, celle des ponts roulants, et le niveau du Rhône pour assurer une exploitation satisfaisante de la centrale lors des crues.

Les travaux de cette phase ont inclus également la connexion sur l’extrémité de l’ancien répartiteur qui longe le pied de la façade Est, ainsi que le raccordement au canal de fuite. Les parois de ce dernier ont été reprofilées avec de la gunite sur toute la longueur de l’ouvrage, soit quelque 300 m. La centrale a été mise hors service durant un mois seulement pour permettre les connexions sur les ouvrages existants. Cet arrêt a également été mis à profit pour réaliser les travaux de maintenance extraordinaire sur l’ensemble de l’aménagement.

Le long de la façade Ouest, des locaux pour accueillir les transformateurs ont été créés et une batterie de tubes à câbles reliant la centrale à la station de couplage a été posée.

Les montages du groupe et de la vanne sphérique ont été effectués sans difficulté particulière et dans le respect du programme initial. Le nouveau groupe a

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été testé et réceptionné entre juin et juillet 2011.

La Phase 2 (août 2011–février 2013) a débuté avec la démolition puis la construction de la bifurcation du répartiteur sur les groupes n°1 et 2. Cette intervention a nécessité l’arrêt de la centrale pour séparer la zone des travaux du reste de la centrale. La paroi rigide de chantier Nord a été modifiée et une nouvelle paroi a été montée afin de délimiter la nouvelle zone de chantier. Les quatre anciens groupes et le nouveau groupe n°3 ont ainsi pu rester en service et garantir la pleine capacité de production.

Egalement pour cette phase de chantier, les travaux ont débuté par le renouvellement des voies des ponts roulants et la pose du contreventement de toiture. L’ouverture créée en façade Ouest reste le seul accès possible pour le transit des matériaux et des machines de chantier.

Les trois nouveaux groupes ont été mis en service pour la première fois simultanément en février 2013 conformément au programme préétabli.

La Phase 3 (mars 2013–mars 2014) a consisté essentiellement à démolir la partie Sud de la centrale et assainir complètement l’enveloppe de la centrale et des équipements auxiliaires.

Un dernier arrêt d’exploitation a été nécessaire en février–mars 2013 afin de démanteler les quatre derniers groupes et de substituer le dernier élément du répartiteur. Le montage d’un nouveau petit groupe de 120 kW complète les installations.

Figure. 6. Phases principales des travaux.

Figure 7. Phase 1 des travaux: Installation des nouveaux ponts roulants et construction du groupe n°3.

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21

Figure 8. Phase 2 des travaux: construction des groupes n°1 et n°2; turbine Pelton; photo: M. Martinez.

Les derniers travaux de génie civil et d’architecture ont ainsi pu être réalisés sans plus perturber l’exploitation des groupes, notamment la construction des nouveaux locaux en sous-sol pour accueillir les pièces de rechanges des nouvelles installations, la construction d’un quai de déchargement en façade Sud ainsi que l’aménagement des locaux administratifs avec la salle de commande le long de la façade Ouest. La pose des nouvelles vitres ainsi que le rafraichissement des façades ont été effetuésen fin d’année 2013. Les travaux d’étanchéité de toiture, d’isolation et de revêtement de façade ont complété les travaux extérieurs jusqu’en mars 2014.

Concernant le chauffage de la centrale, ce dernier est assuré par les pertes de chaleur des groupes moyennant des aérochauffeurs. Pour les locaux

administratifs, en revanche, une pompe à chaleur a été installée sur le toit du bâtiment.

Adresses des auteurs Georges-Alain Zuber Forces Motrices de la Gougra SA Av. Général Guisan 2, CH-3960 Sierre

4.

Conclusion La construction de la nouvelle centrale de la Navizence a posé de nombreux défis compte tenu de la complexité des travaux, de l’espace restreint à disposition (voir Figure 8) et de la délicate interaction avec l’exploitation normale de l’aménagement.

Les travaux se sont terminés en mars 2014 avec un retard d’environ neuf mois sur le programme initial, sans toutefois affecter la production électrique de la centrale, ni le budget de 75 mio. de CHF octroyé en 2007.

Le succès de ce projet est le résultat d’une étroite et solide collaboration entre toutes les parties impliquées.

georges.zuber@alpiq.com Philippe Lazaro Lombardi SA, Via R. Simen 19, CH-6648 Minusio philippe.lazaro@lombardi.ch Philippe Jungo, Laurent Mivelaz Groupe E SA Route de Morat 135, CH-1763 Granges-Paccot philippe.jungo@groupe-e.ch laurent.mivelaz@groupe-e.ch Marc Soldini sd ingénierie dénériaz & pralong Sion SA Rue de Lausanne 15, CH-1950 Sion m.soldini@sdplus.ch

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Fabian Dolf, Bernhard Krummenacher, Dörte Aller, Bernhard Kuhn, André Gauderon, Severin Schwab

Zusammenfassung Im Projekt Hochwasserschutz der Stadt Zürich wurde im Rahmen des integralen Risikomanagements, im Anschluss an die Überflutungsmodellierungen, eine detaillierte Risikoanalyse durchgeführt. Dabei bestand die Schwierigkeit, die rund 3000 Gebäude, die bei einem 500-jährlichen Sihl-Hochwasser betroffen sein können, mit einem sinnvollen Aufwand möglichst genau zu erfassen und so die Risiken möglichst real abschätzen zu können. Die Risikoanalyse wurde mit dem vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) zur Verfügung gestellten Berechnungsinstrument EconoMe durchgeführt.

Da noch nie ein so grosses Gebiet mit solch einer komplexen Struktur bezüglich Schadenpotenzial mit EconoMe berechnet worden war, wurde das Projekt zweistufig durchgeführt. In einem Pilotgebiet wurde zuerst das Vorgehen zur Erhebung des Schadenpotenzials getestet und anschliessend auf das gesamte Stadtgebiet angewendet.

1.

Ausgangslage Im Anschluss an die Erstellung der Gefahrenkarte Hochwasser hatte der Zürcher Regierungsrat beschlossen, ein integrales Hochwassermanagement für den Kanton Zürich und insbesondere für das im vorliegenden Fall relevante Sihl-Einzugsgebiet zu entwickeln und umzusetzen (vgl. Artikel «Integrales Risikomanagement für den Hochwasserschutz in der Stadt Zürich», «Wasser Energie Luft» 4/2013, Seite 297). Das kantonale Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) entschied, zuerst eine Risikoanalyse durchzuführen.

Dieses Projekt leitete die Koordinationsstelle Naturgefahren der Stadt Zürich. Die Risikoanalyse dient als Grundlage für die Festlegung des erforderlichen Schutzgrades für das Stadtgebiet sowie für die Berechnung der Kostenwirksamkeit von Schutzmassnahmen. Als Instrument für

die Berechnung der Risiken wurde das Berechnungsinstrument «EconoMe 2.1» (www.econome.admin.ch) des Bundesamts für Umwelt (BAFU) bestimmt. Aus Datenschutzgründen kam die Offlineversion zur Anwendung.

2.

Risikoanalyse Eine Risikoanalyse gibt grundsätzlich Antwort auf die Frage, welche Personen- und Sachschäden im Ereignisfall zu erwarten sind. Dazu werden die Schutzgüter mit den Intensitätskarten der verschiedenen Sze-

Bild 1. Überblick über das Untersuchungsgebiet Giesshübel. Rot dargestellt sind die erhobenen Gebäude und hellrot schraffiert die dazugehörenden unterirdischen Gebäudeteile. Die Sihl verläuft in diesem Bereich unterhalb der Nationalstrasse.

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Risikoanalyse für ein Sihl-Hochwasser in der Stadt Zürich

Hochwasserschutz Zürich

nario-Jährlichkeiten verschnitten und mit den Verletzlichkeiten verknüpft. Das Risiko setzt sich zusammen aus dem jeweiligen Schadenausmass und der dazugehörenden Wahrscheinlichkeit der Szenarien.

Das Produkt ergibt die durchschnittliche jährliche Schadenerwartung, die in Franken pro Jahr angegeben wird.

3.

Problemstellung und Herausforderungen Bisher fehlte eine vergleichbare Risikostudie mithilfe von «EconoMe 2.1» in einer Schweizer Grossstadt mit vielen und sehr komplexen Schutzgütern. Es fehlen auch öffentlich zugängliche Gutachten oder Studien, welche die Gültigkeit der in EconoMe verwendeten Standardwerte (Sachwerte, Schadenempfindlichkeiten usw.) für Objekte in Grossstädten wie Zürich beschreiben. Deshalb standen folgende Fragen für die Bearbeitung im Vordergrund: • Wie führt man eine Risikoanalyse in einem so dicht bebauten, urbanen Raum wie der Stadt Zürich effizient und mit vertretbarem Aufwand durch?

• Wie kann das Vorgehen mit «EconoMe 2.1» optimiert werden, um mit einem gezielten Ressourceneinsatz gute Resultate zu erhalten?

• Wie hoch sind die Sach- und Personenrisiken, die mit Standardwerten gemäss «EconoMe 2.1» ermittelt werden, und wie sehen diese im Vergleich zu einer Expertenschätzung aus?

4.

Risikoanalyse mit «EconoMe 2.1 offline»

4.1 Das Berechnungsinstrument Mit «EconoMe» werden in elf Arbeitsschritten die Risiken von schadenbringenden Naturereignissen für verschiedene Jährlichkeiten berechnet und die Kostenwirksamkeit von Schutzmassnahmen bestimmt. «EconoMe» wurde im Auftrag des BAFU entwickelt und im Juli 2008 offiziell in Betrieb genommen. Die Berechnungen laufen direkt über eine Internetplattform oder können in einer Offlineversion durchgeführt werden. «EconoMe» wird im Projekt aus folgenden Gründen eingesetzt: • Es ist ein praktisch zu handhabendes, auch offline verfügbares Programm.

• Die wissenschaftlichen Grundlagen zur Risikoanalyse (Formeln und Basiswerte gemäss Bründl Michael [Ed.] 2009: Risikokonzept für Naturgefahren – Leitfaden. Nationale Plattform für Naturgefahren PLANAT, Bern) sind auf dem neusten Stand und werden durch die Subventionsbehörden, ins24

besondere den Bund, akzeptiert.

Die einmal erfassten Daten können ohne Weiteres für spätere Berechnungen der Kostenwirksamkeit von Schutzmassnahmen und deren Beurteilung verwendet werden. Damit muss dieser Arbeitsschritt nur einmal durchgeführt werden.

Es ist zu beachten, dass mit «EconoMe» nur die direkten Risiken ermittelt werden können. Indirekte Risiken wie Betriebsausfall usw. sind nicht berücksichtigt.

•

4.2 Konzeptuelles Vorgehen Die Bearbeitung erfolgte nach folgendem Konzept: A) Erhebungen im Pilotgebiet ZürichGiesshübel und Methodentest • Definition eines Pilotgebietes.

• Möglichst umfassende Erhebung der Schutzgüter und Schätzung des potenziellen Schadenausmasses von 300- und 500-jährlichen Überflutungsereignissen. Für Gebäude wurden zwei unterschiedliche Ansätze verwendet: • mit «EconoMe»-Standardwerten.

• mit den von der kantonalen Gebäudeversicherung (GVZ Gebäudeversicherung Kanton Zürich) pro Gebäude nachvollziehbar abgeschätzten Werten und Schadenhöhen. Zusätzlich wurden Angaben zu den restlichen relevanten Schutzgütern (z.B. Schienenverkehr, Leitungen usw.) erhoben.

• Berechnung des jährlichen Schadenerwartungswertes B) Methodenfestlegung aufgrund der Erfahrungen im Pilotgebiet • Vergleich der Resultate aus Schritt 2a und Schritt 2b. Ziel: Ermittlung der «realitätsnahen» Risiken und Anpassung der in «EconoMe 2.1» verwendeten Parameter auf die Verhältnisse in der Stadt Zürich.

• Entwicklung einer pragmatischen Methode, wie die Erkenntnisse aus Schritt 4 in «EconoMe 2.1» umgesetzt werden können.

C) Durchführung der Risikoanalyse im Gesamtgebiet • Erhebung des möglichst vollständigen Schutzgüterbestandes im gesamten Überflutungsgebiet der Sihl in der Stadt Zürich mit einer im Teil B) entwickelten, vereinfachten Methode.

• Anpassung verschiedener Parameter in «EconoMe 2.1».

• Berechnung der Risiken für das gesamte Überflutungsgebiet der Sihl in der Stadt Zürich mit «EconoMe 2.1».

• Punktueller Vergleich der mit den angepassten Parametern berechneten

Risiken mit den Schätzungen der GVZExperten.

Die in «EconoMe» verwendeten Berechnungsparameter wurden für den schweizerischen Durchschnitt bestimmt, damit sie sowohl in ländlichen als auch in städtischen Gebieten anwendbar sind.

Aufgrund der Analysen im Pilotgebiet und des im Stadtzentrum liegenden Untersuchungsgebietes waren Anpassungen einiger Parameter erforderlich, welche abgestützt auf die Erfahrungen der GVZ-Experten erfolgten. Deshalb war von Anfang an eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Auftragnehmer (GEOTEST AG) und der GVZ notwendig.

5.

Erhebungen im Pilotgebiet Giesshübel und Methodentest Der Untersuchungsperimeter des Pilotgebietes Giesshübel (siehe Bild 1) mit rund 100 Gebäuden wurde aufgrund seiner guten Durchmischung der Gebäudetypen gewählt. Somit können die gewonnenen Erkenntnisse auf das gesamte Untersuchungsgebiet übertragen werden.

5.1

Erhebung Gebäudewerte und mögliches Schadenausmass Die Sachwerte und das mögliche Schadenausmass wurden jeweils für die beiden Szenarien HQ300 (300-jährliches Ereignis) und EHQ (extremes Hochwasser mit einer Wiederkehrperiode von 500 Jahren) ermittelt. Die betroffenen Gebäude- und Mobiliarwerte sowie die potenziellen Schäden des jeweiligen Szenarios erhoben GVZExperten detailliert zusammen mit den Eigentümern. Diese Experten sind erfahrene Architekten, die regelmässig im Auftrag der GVZ Gebäudewerte und Überschwemmungsschäden schätzen. Die Experten konzentrierten sich nur auf diejenigen Teile der Gebäude, die den grössten Teil des Schadensausmasses bestimmen (i.d.R. die grossen Werte und Schadenanteile in Erd- und Untergeschosse), d.h., die erhobenen Werte sind als Minimum anzusehen.

Für die Abschätzung eines möglichen Schadens wurde zuerst aufgrund von Wassertiefenkarten (vgl. Artikel «Umsetzung von Gefahrenkarten – ein Beispiel aus der Praxis, «Wasser Energie Luft» 4/2013, Seite 302) geprüft, ob überhaupt Wasser durch Öffnungen in die Gebäude eindringen kann. Es stellte sich heraus, dass bei einer Überflutung in praktisch alle Gebäude Wasser eindringen kann, weil die Öffnungen grösstenteils ebenerdig angelegt sind.

Zudem ist aufgrund der vielen Untergeschosse, der intensiven Nutzung sowie des

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5.2 Erhebung restliche Schutzgüter Die restlichen Schutzgüter wurden wie folgt erhoben und berücksichtigt: • Angaben über Geleisanlagen (Bahn und Tram), elektronische Anlagen, Haltestellen usw. stellten die SBB, die Verkehrsbetriebe Zürich (VBZ) sowie die Sihltal Zürich Üetliberg Bahn (SZU) zur Verfügung.

• Für das städtische Abwassernetz wurden Angaben von Entsorgung & Recycling Zürich (ERZ) verwendet.

Zudem stellte ERZ auch detaillierte Angaben zu betroffenen Fernwärmeleitungen zur Verfügung.

• Zusätzlich führte das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (EWZ) eine detaillierte Analyse über die betroffenen Kraftwerke, Unterwerke und Trafostationen durch, welche für die Risikoanalyse verwendet werden konnte.

• Das Schadenpotenzial von Strassenobjekten wurde im Verhältnis zu den restlichen grossen Schadenpotenzialobjekten als vernachlässigbar eingeschätzt. Dies deshalb, weil die verwendeten Schadenempfindlichkeitswerte bei der vorwiegend schwachen und teilweise mittleren Intensität der untersuchten Hochwasserszenarien sehr tief sind.

• Aus demselben Grund wurde, basierend auf der Einschätzung der städtischen Wasserversorgung (WVZ) sowie auf Vergleichsrechnungen mit Werten von Swisscom und Cablecom über ihre Telefon- und Kabelnetzleitungen, auf die Bestimmung des Schadenausmasses von unterirdischen Leitungen verzichtet.

5.3 Vergleich mit «EconoMe 2.1» Nebst dieser detaillierten Erhebung der Werte und des möglichen Schadenausmasses durch die GVZ-Experten wurde auch eine Vergleichsrechnung mit den «EconoMe»-Standardwerten durchgeführt. So konnte ein Methodenvergleich vorgenommen werden. Dabei wurde angenommen, dass die nachvollziehbaren Abschätzungen der GVZ-Experten der Realität bei einem Schadenseintritt entsprechen (Hypothese).

Die Resultate des Vergleichs zeigen, dass vor allem beim HQ300 grosse Unterschiede auftreten, die Übereinstimmung beim EHQ hingegen als sehr gut einzustufen ist (siehe Tabelle 1). Nach eingehender Analyse muss davon ausgegangen werden, dass die Abweichungen vor allem auf die zu geringen Schadenempfindlichkeiten von Gebäuden bei niedrigen Intensitäten in «EconoMe» zurückzuführen sind. Diese sind in einer dicht bebauten Stadt eher zu tief angesetzt.

5.4 Erhebung Personenschäden Die Todesfallwahrscheinlichkeit (Letalität) für den Gefahrenprozess Hochwasser ist bei schwachen Intensitäten sehr gering.

Für Personen im Strassen- und Schienenverkehr liegt der Wert für eine schwache Intensität bei 0 (das entspricht keiner Gefährdung), bei einem Wohngebäude bei 10-6. Die Analyse von stark genutzten Untergeschossen im Pilotgebiet hat jedoch gezeigt, dass im Ereignisfall Todesfälle mangels rechtzeitiger Warnung und Evakuierung oder wegen falschen Verhaltens nicht restlos auszuschliessen sind. Es ist aber schwierig, diese Letalitätszahlen zu erheben und monetär zu quantifizieren.

Folglich wurde darauf verzichtet, Personenschäden in Gebäuden oder im Verkehr (Bahn, Tram, Strasse) zu berücksichtigen.

Es wird lediglich darauf hingewiesen, dass mit Personenschäden und Verletzten im Ereignisfall zu rechnen ist.

6.

Methodenfestlegung aufgrund der Erfahrungen im Pilotgebiet Folgende Schlussfolgerungen können aus diesem Vergleich gezogen werden: 1. Die Schadenempfindlichkeiten von Wohngebäuden liegen in «EconoMe» bei schwacher Intensität (<0.5 m Überflutungstiefe) standardmässig bei 0.006. Ein Wert von 0 bedeutet dabei keinen Schaden und 1 die totale Zerstörung des Objektes. Aufgrund der Erkenntnisse im Pilotgebiet wurde dieser Wert für den städtischen Raum von 0.006 auf 0.1 erhöht. Die Schadenempfindlichkeiten bei mittleren Intensitäten (Fliesstiefen 0.5–2 m), welche im Untersuchungsgebiet nur von untergeordneter Bedeutung sind, wurden von 0.15 auf 0.3 erhöht.

2. Aufgrund der detaillierten Erhebung des Gebäudemobiliars können sogenannte Mobiliarfaktoren für einzelne Gebäudeklassen hergeleitet werden.

Die Gebäudeklassen basieren dabei auf einer GVZ-Klassierung der Gebäude nach ihrer Zweckbestimmung.

Mit diesem Faktor kann im Untersuchungsgebiet der Gesamtwert eines Gebäudes anhand des Gebäudeversicherungswertes hergeleitet werden. Die verwendeten Mobiliarfaktoren sind in der Tabelle 3 dargestellt.

Bei den ermittelten Mobiliarwerten ist gegenüber den Gebäudewerten von grösseren Unsicherheiten auszugehen, weil die Gebäudeeigentümer unterschiedlich detaillierte Angaben lieferten. Zudem variieren die Mobiliarwerte von Gebäude zu Gebäude sehr stark, je nachdem, wie die Erd- und Untergeschosse genutzt werden.

Werden diese Erkenntnisse bei der Risikoberechnung in «EconoMe» berücksichtigt, d.h. die Verletzlichkeiten angepasst, so ist die Übereinstimmung zwischen «EconoMe» und der Abschätzung durch die GVZ als sehr gut einzustufen.

Tabelle 1. Vergleich des möglichen Schadenausmasses zwischen EconoMe und der GVZ-Schätzung.

Tabelle 2. Schadenempfindlichkeiten bei Wohngebäuden.

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hohen Ausbaustandards der städtischen Gebäude das mögliche Schadenausmass bereits bei geringen Intensitäten (niedrigen Wassertiefen) sehr hoch. Bei höheren Wassertiefen (vor allem beim EHQ) ergibt sich nur dann eine massive Steigerung des Schadenausmasses, wenn zusätzlich das Erdgeschoss bzw. die bei einem HQ300 noch nicht betroffenen Gebäudeteile ebenfalls überflutet werden. Festzuhalten ist auch, dass bei niedrigen Wassertiefen das – oftmals ebenerdig zugängliche – Erdgeschoss von neueren Gebäuden eher betroffen ist als bei älteren Bauten, die häufig über Treppen erschlossen sind.

Eine frühzeitige gemeinsame Begehung diverser Objekte durch GEOTESTFachleute und GVZ-Schätzer war für das gemeinsame Verständnis, die Einigung auf die Methodik und die Nachvollziehbarkeit unabdingbar.

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7.

Durchführung der Risikoanalyse im Gesamtgebiet Aufgrund der Resultate des Pilotgebietes wurde für die Analyse im Gesamtgebiet (bestehend aus rund 3000 Objekten) die Summe der Gebäudeversicherungswerte pro Hauptgebäudetyp verwendet. Bei den Gebäuden mit den höchsten Versiche-

rungssummen machte die GVZ zur Überprüfung des Schadenausmasses stichprobenartig grobe Abschätzungen ohne Besichtigung vor Ort. Angewendet wurden die im Testgebiet ermittelten Mobiliarfaktoren. Es gibt Hinweise dafür, dass im Gesamtgebiet grosse Gebäude mit sehr hohen Mobiliar-

Tabelle 3. Mobiliarfaktoren für einzelne Gebäudeklassen für die Stadt Zürich. Der Gebäudeversicherungswert wird dabei mit dem Mobiliarfaktor multipliziert. Dies ergibt den Gesamtwert des Gebäudes (Gebäude inkl. Mobiliar).

Tabelle 4. Schadenausmass der Sachwerte aufgeteilt nach Szenarien.

werten im Unter- und Erdgeschoss vorhanden sind, die so nicht berücksichtigt werden konnten. Diese Gebäude können allenfalls das Gesamtschadenausmass beeinflussen, so dass auch hier die Abschätzungen eher als Minimum zu betrachten sind.

Es wurden nur bestehende Gebäude berücksichtigt. Gebäude in der Planungs- oder Bauphase wurden aufgrund der schwer abschätzbaren Gebäudeund Mobiliarwerten nicht erfasst. Zudem wurden keine Grundwasser- oder Rückstauschäden berücksichtigt. Dies sind weitere Gründe dafür, die Abschätzungen des Schadenausmasses als Minimum zu betrachten.

7.1

Risiken Gesamtgebiet Überflutung Sihl – Schadenausmass und Gesamtrisiko Folgendes Schadenausmass wurde ermittelt (Schäden in Franken pro Überflutungsereignis): Wie die Auswertung in den Bildern 2 und Bild 3 zeigt, betrifft der Haupt-

Bild 2. Überblick über das mögliche Schadenausmass im 300-jährlichen Szenario (HQ300), aufgeteilt nach den vier Sachwertklassen.

Bild 3. Überblick über das mögliche Schadenausmass im 500-jährlichen Szenario (EHQ), aufgeteilt nach den vier Sachwertklassen.

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Beim HQ300 ist mit Sachschäden von bis zu 1.6 Mrd. CHF und beim EHQ mit über 5 Mrd. CHF zur rechnen.

Der durchschnittliche jährliche Schadenerwartungswert beträgt rund 17 Mio. CHF pro Jahr.

Dies sind allerdings Minimalwerte, weil Personenschäden, Strassenverkehr, Wasser-, Telefon- und Kabelnetzleitungen sowie indirekte Schäden (Betriebsunterbrüche, Umweltverschmutzung usw.) nicht berücksichtigt wurden.

8.

Schlussfolgerungen Erstmals wurden die zu erwartenden Risiken eines Sihl-Hochwassers in der Stadt Zürich nachvollziehbar aufgezeigt. Infolge der gewählten Methodik, d.h. einerseits der Schätzung von real zu erwartenden Sachschäden pro Szenario vor Ort im Gelände durch Experten und andererseits durch die Risikoberechnung mittels «EconoMe 2.1», sind die Resultate aus Sicht der Autoren belastbar. Sie bilden die Situation in der Grossstadt Zürich im Fall einer Überflutung mit seltener bis sehr seltener Wiederkehrperiode gut ab. Die Resultate zeigen, dass im gesamten Untersuchungsperimeter eine aussergewöhnlich hohe Wertedichte besteht. Bei einem extremen Sihl-Hochwasser (500-jährliches Ereignis) ist mit einem Schadenausmass von über fünf Milliarden Schweizer Franken zu rechnen.

Anschrift der Verfasser Fabian Dolf, Projektleiter Naturgefahrenanalysen und Risikomanagement, Geotest AG fabian.dolf@geotest.ch Dr. Bernhard Krummenacher, Filialleiter Geotest AG, Davos bernhard.krummenacher@geotest.ch André Gauderon, Projektleiter Naturgefahrenanalysen und Risikomanagement, Geotest AG andre.gauderon@geotest.ch Severin Schwab, Fachteilbereichsleiter Wasser Geotest AG, severin.schwab@geotest.ch Dörte Aller, Bereichsleiterin Naturgefahren, GVZ Gebäudeversicherung Kanton Zürich doerte.aller@gvz.ch Bernhard Kuhn, Leiter Koordinationsstelle Naturgefahren, Tiefbauamt der Stadt Zürich bernhard.kuhn@zuerich.ch

Daten absoluter Wasserspiegellagen der Gefahrenkarte Stadt Zürich Martin Detert, Markus Schatzmann

Zusammenfassung Bei der Nutzung der Daten aus Hochwasser-Gefahrenkarten treten bei der Planung von Gebäudeschutzmassnahmen häufig Schwierigkeiten auf, wenn aus den Angaben der Fliesstiefenkarten Hochwasserschutzkoten definiert werden müssen. Die Anfragen bezüglich der zu erwartenden absoluten Wasserspiegellagen in m ü. M. nehmen zu, da diese anhand der auf Stufen von 0.25 m klassierten Fliesstiefenkarten in Verbindung mit einem Terrainmodell für den Planer nicht immer befriedigend eingeschätzt werden können. Daher erarbeitete die Basler & Hofmann AG im Auftrag des Tiefbauamtes der Stadt Zürich eine digitale Darstellung der Wasserspiegellagen und kinetischen Energiehöhen auf einem Raster von 3 × 3 m2 basierend auf den Daten der Hochwasser-Gefahrenkarte der Stadt Zürich. Die verwendete Methodik kombiniert Daten aus hydronumerischen Berechnungen, Ergebnisse aus Fliesswegbestimmungen im Feld und ingenieurtechnischen Abschätzungen. Damit liegt nun direkt ein Planungsinstrument vor mit einer mittleren Genauigkeit von -0.1 m bis +0.3 m für eine Vordimensionierung von Hochwasserschutzkoten in der Stadt Zürich. Im Zweifelsfalle, insbesondere bei baulichen Massnahmen, die zu Änderungen der Fliesswege führen, sollte jedoch immer ein Hydraulikspezialist zu Rate gezogen werden.

1.

Ausgangslage Im Rahmen der Gefahrenkarte Stadt Zürich [01] wurden u. a. kumulierte Fliesstiefenkarten für Hochwasserereignisse HQ100 und HQ300 erstellt. Die Ermittlung der Fliesstiefen erfolgte für die grösseren Gewässer (Sihl, Limmat) mit aufwendigen, gekoppelten 1D-2D hydronume-

rischen Simulationen. Für die kleineren Gewässer bzw. Bäche wurden 2D-Berechnungen durchgeführt und mit ingenieurtechnischen Abschätzungen, ergänzt.

Schliesslich wurden die Wassertiefen bei Feldbegehungen verifiziert und von Hand adaptiert. Die Darstellung der Wassertiefen erfolgte anschliessend relativ, d.h. die

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zu erwartenden Wasserstände wurden in Meter über Geländeoberkante angegeben, klassiert auf spezifische Abstufungen (Bild 1). Diese Darstellung folgte dem bei der Erstellung von Gefahrenkarten üblichen und laut Pflichtenheft geforderten Vorgehen. Gegenüber der Darstellung der Wassertiefen in m ü. M. ermöglicht diese klassifizierte, relative Darstellung einen effizienteren Work-Flow bei der Erstellung der eigentlichen Gefahrenkarten mit den Abstufungen «erhebliche», «mittlere» und «geringe» Gefährdung sowie der «Restgefährdung».

Bei der Nutzung der Informationen, aus der Gefahrenkarte, treten aufgrund von Bauprojekten nun jedoch vermehrt Anfragen bezüglich der zu erwartenden absoluten Wassertiefen in m ü. M. auf.

Diese können anhand der bestehenden Wassertiefenkarte, insbesondere im Gelände mit wechselnden Gradienten, nicht immer in einer für den Planer befriedigenden Art und Weise eingeschätzt werden.

Im Auftrag des Tiefbauamtes der Stadt Zürich wurde daher eine Übertragung der Fliesstiefenkarten HQ100 und HQ300 in absolute Wasserspiegellagen durchgeführt, 27

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schadenanteil bei beiden Szenarien primär die Gebäude inkl. Mobiliar (v.a. Gewerbe, Wohnhäuser und öffentliche Gebäude), wobei 5% der Objekte für rund 50% des zu erwartenden Schadenausmasses verantwortlich sind.

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ergänzt durch eine Darstellung der zugehörigen kinetischen Energiehöhen.

2.

Fliesstiefenkarten der Gefahrenkarte Stadt Zürich, Stand 2008 Bild 1 zeigt exemplarisch einen Ausschnitt der Fliesstiefenkarte HQ100 gemäss der Gefahrenkarte Stadt Zürich im Bereich des Hornbaches. Die Fliesstiefenkarten wurden generiert aus (1) den maximalen Wassertiefen aus hydronumerischen Berechnungen – hier für den in Bild 1 gezeigten Ausschnitt als Summe von drei möglichen Ausbruchstellen am Hornbach ausserhalb des Kartenausschnittes – und (2) ergänzt durch ingenieurtechnische Erkenntnisse nach Feldbegehungen.

Hydronumerische Berechnungen zu den Fliesstiefenkarten für HQ100 bzw.

HQ300 in der Stadt Zürich wurden auf insgesamt 13 sich teilweise überlappenden Gewässergebieten durchgeführt. Für jedes Teilgebiet wurden im Mittel rund sechs Schwachstellen untersucht. Die Berechnungen wurden je nach erforderlichem Detaillierungsgrad auf Rasterweiten von 2 × 2 m2, 4 × 4 m2 und 6 × 6 m2 durchgeführt, jedoch mit unterschiedlicher Rasterbasis der Rechengebiete, d.h. die Rasterlinien unterschiedlicher Teilgebiete wurden nicht deckungsgleich gewählt. Im Anschluss wurden die Berechnungsergebnisse im Feld überprüft. Unrealistische Flächen wurden korrigiert bzw. verworfen, wie z.B. aufgrund von bestehenden Mauern, die im Raster nicht berücksichtigt werden konnten. Die Fliesstiefen übriger Gewässer bzw. Gebiete mit Oberflächenabfluss oder Vernässung wurden ingenieurtechnisch mit der Fliesswegmethode bestimmt.

3.

Methodik zur Ermittlung absoluter Wasserspiegel Zur Ermittlung der absoluten Wasserspiegellagen sowie der zugehörigen kinetischen Energiehöhen aus den Rohdaten der Gefahrenkarte Stadt Zürich wurde folgendes Vorgehen angewandt: • Umwandlung des bei der Erstellung der Gefahrenkarte verwendeten digitalen Geländemodells der amtlichen Vermessung (DTM-AV) und der hydronumerisch berechneten Daten zu Wassertiefe, Wasserspiegellage und Fliessgeschwindigkeit auf ein einheitliches Basisraster 3 × 3 m2 mit jeweils total 4193 × 4337 Zellen für das gesamte Stadtgebiet • Matrizenüberlagerung sämtlicher 2Dhydronumerisch bestimmter Daten 28

Bild 1. Ausschnitt Fliesstiefenkarte HQ100 der Gefahrenkarte, Bereich Hornbach. Der Ausschnitt entspricht (350 × 175) m2.

Bild 2. Überlagerte Maximalwerte der Wassertiefen aus 2D-hydronumerischen Modellierungsergebnissen des Hornbaches bei HQ100 .

•

zur Ermittlung der Maxima pro Rasterzelle (Bild 2) Abgleich und Ergänzung mit den Angaben zu Fliesstiefen der Gefahrenkarte Stadt Zürich (Stand 2008), d.h.: (1) Erweiterung (Dilatation) der hydronumerisch modellierten Flächen um jeweils eine Nachbarzelle unter Zuweisung des maximalen Nachbarzellenwertes, (2) Löschen von hydronumerisch modellierten bzw. durch Dilatation erweiterten, jedoch im Rahmen der Gefahrenkarte nach Feldbegehung verworfenen Flächen, (3) Ergänzung der ingenieurtechnisch nach Methode der Fliesswege ergänzten Flächen der Gefahrenkartierung mit folgendem Mittelungsansatz: Stufe Wassertiefe 0 – <0.25 m = 0.13 m, Stufe Wassertiefe 0.25 – <0.5 m = 0.38 m, usw.; sowie für die kinetische Energiehöhe kinE mit der an [04] angelehnten Schätzformel kinE = 1/10 I100 [m], (1) wobei I100 = Gefälle des Geländes

[-], geglättet mit gleitendem Mittel von 100 × 100 m2. Die finale Bestimmung der Wasserspiegellagen und absoluten Energiehöhen für die Zellen im Bereich der ingenieurtechnisch nach Methode der Fliesswege bestimmten Flächen, erfolgt dann im Anschluss über Matrizenaddition der maximalen relativen Fliesstiefen und kinetischen Energiehöhen mit den Terrainhöhen des DTM auf Basis-Raster 3 × 3 m2.

• Glättung der absoluten kinetischen Energiehöhen mit 9 × 9 m2 Gauss-Filter • Ergänzung/Überarbeitung des Datensatzes infolge der baulichen Änderungen im Bereich SihlCity [02].

Die Berechnungen zur Matrizenüberlagerung wurden mit dem Programm MATLAB (Mathworks) durchgeführt. Für das Geoprocessing wurde das Programmpaket ArcGIS (ESRI) verwendet. Die ermittelten Ergebnisse werden exemplarisch für die relativen Fliesstiefenkarten HQ100 (Bild 3) und für die Karte der absoluten Wasserspiegellagen HQ100 (Bild 4) für einen Ausschnitt im Flutungsbereich des Hornbaches dargestellt.

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Statistik Überflutungsflächen Tabelle 1 gibt eine Statistik zu den so ermittelten Überflutungsflächen des HQ100 und HQ300. Insgesamt sind mit den verschiedenen HQ100-Szenarien rund 5% der Fläche und mit den verschiedenen HQ300-Szenarien rund 8% der Fläche der Stadt Zürich betroffen. Die Ergebnisdateien wurden in einer ESRI-Geodatabase zusammengefasst bzw. können in einer Excel-Tabelle eingesehen werden.

Vergleich Digitales Terrainmodell – Schachtdeckelkoten Für eine detaillierte Einordnung der Genauigkeit der Höhenangaben wurde ein Vergleich des verwendeten Digitalen Terrainmodells (DTM, Basisraster 3 × 3 m2) mit den Schachtdeckelkoten der Stadtentwässerung [03] erstellt. Dazu wurden die Höhen der Rasterpunkte unter Berücksichtigung des lokalen Gefälles auf die Koordinaten der jeweiligen Schachtdeckelaufnahmen der ERZ projiziert und anschliessend die vertikale Höhendifferenz gebildet.

Zur Veranschaulichung der nachstehend beschriebenen Fehlerbetrachtung enthält Bild 5 die Terrainhöhen der Rastermittelpunkte des DTM sowie die Höhenlagen der in diesem Bereich liegenden Schachtdeckelkoten. Die Vergleichsanalyse zeigt, dass das DTM im Bereich der Stadt Zürich eine hohe Genauigkeit für ein städtisches Laserscanning aufweist. Bild 6 stellt die Ergebnisse der ermittelten Abweichungen Δ(DTM - Schachtdeckel ERZ) im Wahrscheinlichkeitsdiagramm dar. So beträgt beispielsweise die Abweichung des auf 3 × 3 m2 rastergemittelten DTM von lokalen Schachtdeckelkoten in ≥ 80% der Fälle zwischen -0.10 m und +0.30 m. Das DTM eignet sich somit grundsätzlich für das beschriebene Vorgehen.

Hochwasserschutz Zürich

4.

5.

Diskussion zur Genauigkeit von Wasserspiegellagen und Energiehöhen Für die ermittelten absoluten Wasserspiegel- und Energiehöhenlagen, im Vergleich zu den szenariogleichen, realen, Eintretenshöhen kann mindestens von einer Genauigkeit in vergleichbarer Grössenordnung ausgegangen werden, wie für die Abweichung Δ(DTM - Schachtdeckel ERZ). Bei Flutungsflächen aufgrund von Einstaueffekten, z.B. oberhalb von Verklausungen oder Einengungen, darf sogar von einer höheren Genauigkeit ausgegangen werden, da lokale Ungenauigkeiten des DTM mit der Ausmittelung durch

Bild 3. Abgeglichene und ergänzte Fliesstiefenkarte HQ100.

Bild 4. Abgeglichene und ergänzte Wasserspiegellagenkarte HQ100.

6.

Bild 5. Ausschnitt des auf 3 × 3 m2 gerasterten DTM (schwarz, ‹+›) und Schachtdeckelkoten (grün, ‹X›). Bereich Einmündung Dufourstr./ Bellerivestr. (vgl. Bilder 1–4). Der Ausschnitt entspricht (70 × 35) m2. einen quasi ruhenden Wasserspiegel ausgeglichen werden. Damit gilt: In über 80% der Fälle beträgt die Unsicherheit der hier aus den Rohdaten zur Gefahrenkartierung der Stadt Zürich abgeleiteten absoluten Wasserspiegel- und Energiehöhenlagen ebenfalls zwischen -0.10 m und +0.30 m in Relation zum erwarteten Zustand bei Eintreten des Hochwasserfalles. Der mittlere Fehler liegt im Bereich von weniger als +0.10 m. Dabei bedeutet dieser positive

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Wert, dass die ermittelte Höhe tendenziell oberhalb einer extrapolierten Schachtdeckelhöhe liegt – dies aufgrund der systematischen Höhenunterschiede der tendenziell in lokalen Senken liegenden Schachtdeckelkoten zu den gemittelten Rasterkoten eines digitalen Terrainmodells. Zur Einschätzung der Genauigkeit je nach Örtlichkeit können die Schachtdeckelkoten aus der ESRI-Geodatabase des Ergebnisdatensatzes vergleichend zu den 29

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zung durchführen zu müssen, stehen jetzt mit einer einheitlichen Systematik berechnete Karten zur Verfügung, die zudem noch die Energielinie ausweisen. Diese werden gestützt mit weiteren Informationen aus Schachtdeckelhöhen. Im Zweifelsfalle sollte bei einer Planungsabschätzung jedoch immer ein Hydraulikspezialist zu Rate gezogen werden, insbesondere bei baulichen Massnahmen, die zu Änderung der Fliesswege führen.

Tabelle 1. Statistik der Überflutungsflächen und Ermittlung aus Gesamtbetrachtung für sämtliche Szenarien HQ100 bzw. sämtliche Szenarien HQ300.

Literatur [01] Gefahrenkarte Hochwasser der Stadt Zürich. B&H AG, i. A.: Amt für Abfall, Wasser, Energie & Luft (AWEL). 11/2008.

[02] Hochwasserschutz SihlCity, Bereich Giesshübelstrasse. B&H AG, i.A.: Bauherrenvertretung Miteigentümergemeinschaft SihlCity.

08/2009.

[03] Georeferenzierte Vermessungsdaten zu Schachtdeckelkoten. Energie und Recycling Zürich ERZ. 20/10/2011.

[04] Arbeitshilfen für Umsetzung Gefahrenkarte Hochwasser bei Neu- und Umbauten. Amt für Abfall, Wasser, Energie & Luft (AWEL) und Gebäudeversicherung Kanton Zürich (GVZ).

08/2011.

Bild 6. Wahrscheinlichkeitsdiagramm zur Abweichung des auf 3 × 3 m2 gerasterten DTM zu Angaben von Schachtdeckelkoten der ERZ [03]. Mit der Wahrscheinlichkeit P = 80% liegt die Abweichung zwischen -0.10 m und +0.30 m, mit einem Häufigkeitsschwerpunkt (Modalwert) bei +0.07 m mit P = 25%.

Anschrift der Verfasser: Martin Detert, Basler & Hofmann AG martin.detert@baslerhofmann.ch Markus Schatzmann, Basler & Hofmann AG

absoluten Wasserspiegellagen hinzugezogen werden.

7.

Fazit Mit dem Datensatz der abgeleiteten Wasserspiegellagen liegt nunmehr erstmals

30

ein direktes Planungsinstrument zur Vordimensionierung von Hochwasserschutzkoten im Stadtgebiet Zürich vor, das von den Behörden für die Beratungen von Bauprojekten genutzt werden kann. Statt bei jedem Bauprojekt eine einzelne Abschät-

markus.schatzmann@baslerhofmann.ch

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Eine Wellenkarte des Zürichsees (Kanton Zürich) Richard Staubli, Stephanie Matthias, Andreas Huber, Felix Hermann, Silke Dierer, Stefano Pellandini

Zusammenfassung Das Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) des Kantons Zürich liess eine Wellenkarte des Zürichsees (Gebiet Kanton Zürich) erarbeiten. Auf der Karte sind die zu erwartenden Wellenhöhen und Wellenparameter für ein 30-, 100- und 300-jährliches Ereignis dargestellt. Für die Erstellung der Karte wurden die vorhandenen Winddaten des Zürichsees ausgewertet und extrapoliert. Die Karte gibt die signifikanten Tiefwasserwellen pro Uferabschnitt an. Um die Wellen in Ufernähe zu bestimmen, müssen die ufernahen Prozesse im Flachwasser- und Uferbereich berücksichtigt und beurteilt werden. Dies erfordert ein entsprechendes Fachwissen. Die Wellenkarte ist eine gute Grundlage für das Erkennen von Schwachstellen am Ufer, für die Abschätzung der Gefährdung infolge Wellen und für die Planung von Uferbereichen und Bauwerken sowie für die Planung von Uferrenaturierungen.

1.

Die Wellenkarte Im Auftrage des AWEL, Baudirektion des Kantons Zürich, wurde eine Wellenkarte für den Zürichsee (Bild 1) erarbeitet. Die

Karte beschränkt sich auf das Seegebiet des Kantons Zürich.

Das Ufer des Zürichsees wird auf dieser Karte in 23 Abschnitte unterteilt. Pro

Abschnitt kann man auf der Karte die zu erwartenden Wellenhöhen für ein 30-, 100und 300-jährliches Ereignis für verschiedene Windrichtungen in sogenannten Wellenrosen (Bild 2) herauslesen. Weiter sind auf der Karte pro Uferabschnitt die Wellenparameter Wellenhöhe, -periode und -länge in einer Tabelle zusammengestellt.

Bei den angegebenen Wellenhöhen handelt es sich um die signifikante Wellenhöhe der Tiefwasserwelle (siehe Kap. 2.2), welche den Seegang beschreibt. Aufgrund der Flachwasserprozesse (siehe Kap. 2.2 und 3.1) können sich in Ufernähe Wellenrichtung, -höhe und -länge wesentlich ändern. Auch der kleinräumliche Uferverlauf kann die Wellenbildung in Ufernähe stark beeinflussen. Befinden sich die Betrach-

Bild 1. Wellenkarte des Zürichsees (Gebiet Kanton Zürich).

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Bild 2. Beispiel einer Wellenrose für einen bestimmten Uferabschnitt; Angabe der Wellenhöhen für verschiedene Windrichtungen und verschiedene Wiederkehrperioden. tungspunkte in Uferbuchten oder im Wellenschatten von Uferauskragungen, sind die Wellen am Betrachtungspunkt wesentlich kleiner, als im vorgelagerten Tiefwasserbereich. Die Auswirkungen der Flachwasserprozesse und der kleinräumlichen Uferstrukturen müssen fallweise situativ durch eine Fachperson beurteilt werden.

Die Wellenkarte beschränkt sich auf windinduzierte Wellen. Wellen, die durch andere Einwirkungen erzeugt werden, wie beispielsweise durch Schiffe und Wellen infolge Erdbeben, sind nicht berücksichtigt.

Integrierender Bestandteil der Wellenkarte ist der dazugehörende technische

Bericht, der die Methodik und die Anwendung der Karte beschreibt. Mit den Angaben aus der Wellenkarte sollen die Grundlagen für das Erkennen von Schwachstellen am Ufer, für die Abschätzung der Gefährdung infolge Wellen und für die Planung von Uferbereichen und Bauwerken zur Verfügung gestellt werden.

2.

Grundlagen und Entstehung der Wellenkarte

2.1 Winddaten Auftretende Winde sind die hauptsächliche Ursache für die Bildung von Wellen auf Gewässern. Die Winddaten und deren

Bild 3. Beispiel eines IDF-Diagramms (Intensität, Dauer, Frequenz) für die Windrichtung 180–210 Grad (orange = 30-jährlicher, braun = 100-jährlicher, violett = 300-jährlicher Wind).

32

Qualität spielen somit eine zentrale Rolle bei der Ermittlung von Wellen. Die Aufbereitung der Winddaten für den Zürichsee erfolgte durch die Firma Meteotest in Bern.

Ziel war es, die Windverhältnisse am Zürichsee in sogenannten IDF-Diagrammen (Intensität, Dauer, Frequenz) darzustellen.

Da die Beziehung Winddauer und -stärke von der Windrichtung abhängt, wurde pro Betrachtungspunkt und Windrichtung jeweils ein IDF-Diagramm (Bild 3) erstellt.

Es wurden zwölf verschiedene Sektoren definiert.

In einem ersten Schritt wurde recherchiert, welche langjährigen Messreihen der Windgeschwindigkeit und -richtung im Bereich des Zürichsees zur Verfügung stehen. Für die Berechnung von 30-, 100- und 300-jährlichen Wiederkehrperioden ist es wichtig, dass die eingehenden Winddaten einen möglichst langen Zeitraum umfassen.

Nach der Analyse aller Kriterien wurde beschlossen, die Berechnungen auf Grundlage der Klimatologie Wädenswil durchzuführen (Bild 4). Ausschlaggebend für diese Entscheidung war, dass die Klimatologie mit zwölf Jahren Dauer zu den längsten verfügbaren Messungen gehört, die Messstation in Wädenswil in der Nähe des Seeufers liegt und die Messung als sehr zuverlässig eingestuft wird. Die Aufspaltung in Windrichtungssektoren führte jedoch dazu, dass schon bei Zeitreihen von zwölf Jahren in vielen Sektoren nicht genug Werte für eine Extremwertstatistik vorlagen.

Bild 4. Windrose der Messungen in Wädenswil (10 m über Grund).

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Für die Generierung der IDF-Diagramme wurde ein CFD-Modell (computational fluid dynamics) zu Hilfe genommen, welches ermöglicht, dreidimensionale Windfelder bei verschiedenen Anströmrichtungen zu berechnen. Mit dem Modell WindSim, das für die Bestimmung der Energieerträge von Windparks entwickelt wurde, ist es möglich, Zeitreihen der Windgeschwindigkeit von einem Standort zum anderen zu transferieren.

Für das gesamte Modellgebiet wurde ein digitales Geländemodell verwendet (Quelle: DHM25 © swisstopo). Ein Rauigkeitsmodell wurde aus dem BN24Bodennutzungs-Datensatz der Schweiz generiert (Quelle: BFS/GEOSTAT). Die in den Datensätzen angegebenen Geländehöhen und Rauigkeitslängen wurden anhand der topografischen Karte des Bundesamts für Landestopografie swisstopo geprüft und stimmen mit dieser – im Rahmen der erwarteten Genauigkeit – überein.

Aufgrund der Grösse des Modellgebietes wurde die Modellierung mit einer Gitterweite von 100 m durchgeführt. Der Fokus liegt auf den Windverhältnissen über Wasser, wo Gelände bzw. Bodennutzung recht homogen sind. Daher wird die Gitterweite als ausreichend betrachtet.

Auf Basis dieser Grundlagen wurden die dreidimensionalen Windfelder für zwölf verschiedene Anströmrichtungen (30°-Sektoren) mit der Software WindSim berechnet. Die berechneten Windfelder wurden mit der Windstatistik von Wädenswil gewichtet. Somit erhielt man für jeden Gitternetzpunkt der Modellierung eine Windstatistik, die als Zeitreihe extrahiert werden konnte.

Die Genauigkeit der Windmodellierung wurde geprüft, indem die Klimatologie auf 10 m Höhe am Standort Wädenswil auf die Positionen der Windmessungen Mythenquai, Schmerikon und Zürich-Fluntern in 10 m Höhe transferiert wurde. Die transferierten Klimatologien wurden mit den Mastmessungen auf 10 m Höhe verglichen. Der Vergleich bestätigte, dass die Windmodellierung verlässliche Ergebnisse liefert.

Auf Grundlage der transferierten Zeitreihen wurden IDF-Diagramme berechnet. Die IDF-Diagramme zeigen, welche Windgeschwindigkeit mit einer bestimmten Dauer bei verschiedenen Wiederkehrperioden erreicht wird. Dabei sind für die Wellenmodellierung Wiederkehrperioden von 30, 100 und 300 Jahren und Windereignisse mit einer Dauer von bis zu 10 Stunden von Interesse. Mittels der Zeitreihen für Windgeschwindigkeit

und -richtung wird analysiert, welche Windgeschwindigkeit bei einem Windereignis einer bestimmten Dauer überschritten wird. Mithilfe von Extremwertstatistik wurden dann die Windgeschwindigkeiten für die Wiederkehrperioden von 2, 5, 10, 30, 50, 100 und 300 Jahren geschätzt. Die Werte für die Windgeschwindigkeit mit 100 und 300 Jahren Wiederkehrperiode sind aufgrund der verhältnismässig kurzen Messreihe mit einer höheren Unsicherheit behaftet. Die mithilfe der Extremwertstatistik berechneten Windgeschwindigkeiten für die verschiedenen Zeitdauern und Wiederkehrperioden bilden die Grundlagen für die IDF-Diagramme.

Die so generierten IDF-Diagramme wurden auf ihre Plausibilität überprüft und wo erforderlich aufgrund der relativ kurzen Messreihe an einen plausiblen Verlauf angepasst.

2.2 Topografie des Zürichsees Der Seegrundverlauf ist für die Wellenausbildung im ufernahen Bereich wichtig, da die Wellenbildung durch Reibungseffekte am Seegrund (Flachwasserprozesse siehe Kap. 2.3 und 3.1) und durch den kleinräumlichen Uferverlauf beeinflusst wird.

Vom Zürichsee liegen nur ältere

grossflächige Seegrundaufnahmen von Dr. R. A. Schlund vor. Der Zürichsee wurde im Jahre 1972 ganzflächig vermessen. Die Äquidistanz zwischen den Höhenlinien dieser Aufnahmen beträgt 2.5 m, bzw. in Ufernähe 2 m (teilweise auch 1 m). Die Uferzone wurde damals nicht speziell vermessen. Die am nächsten des Ufers liegende Höhenkurve liegt auf Kote 404 m ü. M. bzw. bei einer Wassertiefe von 2 m (ab Mittelwasserstand). Die Genauigkeit dieser Aufnahmen ist nicht bekannt. Im ufernahen Bereich, wo die Wassertiefe einen massgebenden Einfluss auf die Wellenbildung hat, liegen somit keine Informationen über den Seegrundverlauf vor.

Das untere Seebecken zwischen Zürichhorn und Quaibrücke wurde ebenfalls von Dr. R. A. Schlund 1974 noch etwas genauer vermessen. Die Äquidistanzen bei diesen Aufnahmen betragen 1 m. Aber auch bei diesen Aufnahmen ist die Genauigkeit nicht bekannt und die Uferzonen wurden nicht speziell vermessen.

Ansonsten liegen keine grossflächigen Vermessungen des Seegrundverlaufes vor. Aufgrund der fehlenden Seegrundkoten in Ufernähe entschied man, sich bei der Wellenkarte auf Tiefwasserwellen zu beschränken (siehe Kap. 2.3).

Bild 5. Schematische Wellendarstellung mit Parameter.

Bild 6. Mögliche Bewegungen der Wasserteilchen in einer Welle.

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2.3 Wellentheorie Auf Basis der Grundlagen «Wind» und «Topografie» konnten nun die Wellen auf dem Zürichsee berechnet werden.

Eine Welle ist eine periodische Bewegung des Wasserspiegels. Die Oberflächenwellen auf dem Zürichsee entstehen durch den windinduzierten Energieeintrag infolge der Reibung an der Wasseroberfläche. Eine idealisierte Welle wird durch verschiedene Parameter beschrieben (Bild 5).

In ausreichend tiefem Wasser pflanzen sich Wasserteilchen als oszillatorische Wellen fort. Beim Passieren einer Welle bewegen sich die Wasserteilchen auf kreisförmigen Bahnen, sogenannten Orbitalbahnen (Bild 6). Diese Bewegung der Wasserteilchen setzt sich bis in eine Tiefe von L/2 (halbe Wellenlänge) fort.

Der Durchmesser der Kreise nimmt mit der Tiefe exponenziell ab. Ist die Wassertiefe grösser als L/2, hat der Seeboden keinen Einfluss auf die Bewegungen der Wasserteilchen; hier spricht man vom Tiefwasserbereich. Im Zürichsee mit üblichen Wellenlängen von ca. 12 m bis 25 m beginnt der Tiefwasserbereich ab einer Tiefe von 6 m bis 12 m.

Nähert man sich dem Ufer bis die Wassertiefe kleiner als L/2 wird, so werden die Wellen infolge der Reibung am Seegrund durch verschiedene Prozesse beeinflusst. Hier finden die sogenannten Flachwasserprozesse (Bild 7) statt.

In der Natur überlagern sich die einzelnen Wellen und es entsteht der Seegang (Bild 8). Der Seegang kann als lineare Überlagerung von Wellenkomponenten aufgefasst werden. Für die Berechnungen geht man von einer Überlagerung einer grossen Anzahl von sinusförmigen langkämmigen Wellenkomponenten mit unterschiedlicher Richtung, Amplituden und Wellenlängen aus (idealisiertes Modell für lineare Wellentheorie). Gleichzeitig unterliegen die Wellen verschiedenen physikalischen Prozessen, wie z.B. dem Energieeintrag durch Wind, Atmosphäre, der Energiedissipation durch das Brechen der Wellen usw.

Die mathematische Beschreibung dieser Prozesse sowie die räumliche und zeitliche Entwicklung des Seeganges erfolgen auf der Basis der linearen Wellentheorie unter Verwendung der Spektralanalyse. Die Wellen auf einem See können als Signale eines Zufallsprozesses gedeutet und damit statistisch untersucht werden. Mittels der Fourier-Analyse werden die Wellenkomponenten eines Seegangs in sinusförmige Komponenten mit definierten Wellenhöhen und Perioden zerlegt. Die 34

Bild 7. Übergang Tiefwasser- zu Flachwasserbereich (d = Wassertiefe, L = Wellenlänge).

Bild 8. Durch Superposition mehrerer Wellen entsteht der Seegang. sinusförmigen Wellen mit ihrer Frequenz lassen sich den entsprechenden Energiedichten zuordnen. Anhand des so ermittelten Energiedichtespektrums (Bild 9) können nun Kenngrössen des Seegangs bestimmt werden.

Wichtige Kenngrössen, mit welchen der Seegang beschrieben wird, sind die signifikante Wellenhöhe Hs = H1/3 und die Peakperiode. Sie sind durch die Häufigkeitsverteilung der Wellenhöhen (Bild 10) gegeben. Die signifikante Wellenhöhe entspricht dem Mittelwert des Drittels der höchsten Wellen. Die maximal auftretende Welle ist nochmals um den Faktor 1.86 grösser als die signifikante Welle.

Rund 13.5% aller Wellen sind grösser als die signifikante Welle. Die mittlere Wellenhöhe in einem Spektrum liegt bei 0.63 der signifikanten Wellenhöhe (Hm = 0.63 × Hs).

Verschiedene Forscher haben anhand von empirischen Untersuchungen Wellenspektren ermittelt und diese dann in mathematischen Formeln dargestellt.

Bekannte Spektren sind das PiersonMoskowitz-Spektrum oder das JonswapSpektrum für Tiefwasserwellen.

Für eine stationäre Windgeschwindigkeit und homogene Windfelder wurden verschiedene Formeln publiziert, um die Seegangsparameter für ingenieurtechnische Anwendungen zu beschreiben. Oft

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Bild 9. Energiedichtespektrum eines Seeganges.

werden die mathematischen Funktionen auch in sogenannten Fetchdiagrammen dargestellt. Aus diesen Diagrammen kann die signifikante Wellenhöhe bei einer gegebenen Windgeschwindigkeit, -dauer und Fetchlänge – d.h. die Seelänge, welche für den Energieeintrag zur Verfügung steht (vgl. Kap. 2.4) – herausgelesen werden. Diese Diagramme stimmen nur für den Tiefwasserbereich.

Neben den genannten Frequenzspektren mit den dazugehörigen Fetchdiagrammen stehen heute auch numerische Modelle zur Verfügung, um die Seegangsentwicklung zu modellieren. Diesen Programmen liegen teilweise unterschiedliche Theorien zugrunde. Sie erlauben, die zeitliche Entwicklung eines Seeganges zu berechnen. Zudem kann man auch instationäre Windereignisse (Böen usw.) und nicht lineare Prozesse im Übergangs- und Flachwasserbereich erfassen.

Für die Erstellung der Wellenkarte wurde diskutiert, welche Modelle angewandt werden sollen. Die numerischen Modelle sind interessant, um die Wellenbildung in Ufernähe berechnen zu können.

Aus folgenden Überlegungen hat man sich jedoch entschieden, keine numerische Simulation durchzuführen, sondern sich auf Tiefwasserwellen zu beschränken und mit Theorien, basierend auf Wellenspektren, zu operieren: • Um den Flachwasserbereich modellieren zu können, müsste der Seegrundverlauf in Ufernähe und dessen Beschaffenheit bekannt sein. Diese Daten liegen nicht vor. Eine Aufnahme des Seegrundes entlang des Ufers wäre zu aufwendig. Somit können die Vorteile der numerischen Modellierung in Ufernähe nicht genutzt werden.

• Es ist nicht Ziel der Wellenkarte, insta-

Bild 10. Häufigkeits- und Summenhäufigkeitsverteilung der Wellenhöhen eines Seeganges [6].

Bild 11. Bestimmung der Fetchlängen für zwölf Sektoren. tionäre Windereignisse abzubilden oder die Wellenentwicklung zu verfolgen. Die Wellenkarte soll Maximalwellen liefern. Diese entstehen, wenn sich der Seegang voll ausgebildet hat. Auch liegen zu wenige Winddaten vor, um auftretende instationäre Windereignisse zu modellieren. Die einfacheren Ansätze über Frequenzspektren liefern diese Maximalwellen im Tiefwasserbereich.

Die Wellenhöhen in der Wellenkarte wurden nach der Theorie von K. Richter, welche auf dem Jonswap-Spektrum basiert, bestimmt (vgl. Kap 2.5).

2.4 Bestimmung der Fetchlängen Für die Wellenberechnung sind die

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Fetchlängen (= Anlaufstrecken) des Windes notwendig. Die Fetchlänge hängt sowohl von der Lage des betrachteten Uferabschnittes wie auch von der Windrichtung ab. Je länger die Fetchlänge bei gegebener Windstärke ist, desto mehr Energieeintrag vom Wind kann erfolgen und desto grössere Wellen entstehen. Von einem fetchbegrenzten Seegang ist auszugehen, wenn die Windeinwirkung mindestens so lange andauert, dass infolge des zur Verfügung stehenden Fetches kein weiterer Energieeintrag mehr möglich ist.

Ist die Winddauer kürzer, so spricht man von dauerbegrenztem Seegang.

Zieht man vom Betrachtungspunkt einen Strahl gegen die Windrichtung, so entspricht die Fetchlänge der Strecke zwi35

schen Betrachtungspunkt und Schnittpunkt Strahl mit gegenüberliegender Uferlinie. Für jede Richtung ergibt sich somit eine andere Fetchlänge. Für die IDF-Winddiagramme wurden Sektoren von 30 Grad gebildet. Für jeden Sektor wurde ein IDFDiagramm erzeugt. Innerhalb eines Sektors wurde jeweils die längste Fetchlänge als massgebend erachtet und damit wurden die weiteren Wellenberechnungen durchgeführt.

2.5

Bestimmung der Tiefwasserwellen Mithilfe der Wellentheorie nach K. Richter können nun die Tiefwasserwellen für jeden Uferabschnitt und jede Windrichtung ermittelt werden. Dabei sind die IDF-Diagramme und die bestimmten Fetchlängen die Ausgangsgrössen.

Fetchbegrenzter Seegang (siehe Kap. 2.3) Bild 12. Beispiel von Refraktion, einer der möglichen Flachwasserprozesse.

(1) Dauerbegrenzter Seegang (siehe Kap. 2.3)

(2) H Wellenhöhe [m] x Fetchlänge [m] U Windgeschwindigkeit auf 10 m Höhe [m/s] t Winddauer [s] g Erdbeschleunigung [m/s2] 3.

Anwendung der Wellenkarte

3.1 Prozesse in Ufernähe Aus der Wellenkarte können die Wellen vor einer Uferzone im Tiefwasserbereich herausgelesen werden. Nähern sich die Wellen dem Ufer, so werden sie durch den Uferverlauf, durch vorhandene Bauwerke und die Bodenreibung beeinflusst. Die sogenannten Flachuferprozesse beschreiben diese Beeinflussung. Es handelt sich dabei um nicht lineare Prozesse, welche in der Fachliteratur ausführlich beschrieben sind. Für die Beurteilung der Wellenentwicklung in Ufernähe braucht es Wasserbauerfahrung und Kenntnis der Wellentheorie.

Bei den Flachwasserprozessen unterscheiden wir zwischen: • Refraktion: Tiefenparalleles Einschwenken der Wellenberge (Bild 12) • Shoaling: Veränderung der Wellenlänge, Wellenhöhe und Fortschrittgeschwindigkeit mit der Wassertiefe; 36

durch Veränderung der Energietransportgeschwindigkeit • Brechen: Energieumwandlung als Folge der Überschreitung der Grenzsteilheit, bzw. einer Wassertiefenbegrenzung • Bodenreibung Trifft die Welle auf das Ufer, kommt es zu weiteren Prozessen: • Wellenreflektion: Durch ein Hindernis wird der Schwingungsvorgang der Welle gestört • Auflaufen der Welle (bei flachen Uferböschungen) • Wellentransmission: Ein Teil der Wellenenergie wird transmittiert (Wellenbrecher, usw.)

• Wellendiffraktion: Ausbreitung der Wellen hinter einem Hindernis, z.B. einer Buhne oder Mole • Wellenüberlauf Der Zürichsee hat eine längliche Form und erstreckt sich von Nordwesten Richtung Südosten. Die Windrichtungen, welche die grössten Wellen auf dem See induzieren, wehen aus den Richtungen Nordwesten und Südosten. Dies führt dazu, dass in einigen Uferabschnitten die grössten Wellen einen uferparallelen Verlauf aufweisen. Speziell uferparallele Wellen werden durch den kleinräumlichen Uferverlauf stark beeinflusst. Geschwungene Uferverläufe, Landzungen, Halbinseln usw. können solche Wellen örtlich stark abschwächen und ablenken. Nur mittels einer situativen, fachmännischen Beurteilung am Betrachtungspunkt können solche Einflüsse auf die Wellenausbreitung abgeschätzt werden.

Um die ufernahen Prozesse richtig beurteilen zu können, sind daher oft zusätzliche Grundlagenerhebungen erforderlich.

Insbesondere der genaue Uferverlauf und Seegrundverlauf in der Übergangs- und Flachwasserzone müssen aufgenommen werden. Auch die Beschaffenheit des Seegrundes (Körnung,) kann für gewisse Fragestellungen (z.B. Erosionsprozesse) eine erforderliche Information sein.

3.2 Bemessungswelle Die Angaben aus der Wellenkarte bilden eine Grundlage für die Dimensionierung von Bauwerken. Aus der Wellenkarte resultiert die signifikante Wellenhöhe für das 30-, 100- und 300-jährliche Ereignis. Welche Wellenkräfte für die Dimensionierung eines Bauwerkes herangezogen werden, hängen von dessen Nutzung, Bedeutung, angestrebter Lebensdauer und akzeptiertem Risiko ab. Es ist Sache des Ingenieurs, sich diesbezüglich Überlegungen zu machen und die Jährlichkeit der Bemessungswelle festzulegen.

Bauwerke werden gemäss Norm SIA 260 normalerweise auf eine Nutzungsdauer von 50 bis 100 Jahren ausgelegt. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein 100-jährliches Ereignis mindestens einmal auftritt, liegt bei einer angenommenen Bauwerkslebensdauer von 50 Jahren bei 40%. Der Ingenieur muss sich überlegen, wie er die Bemessungswelle ansetzt. Dies hängt von der Bedeutung und dem Tragverhalten (Trägheit, Beweglichkeit, Robustheit, usw.) des Bauwerkes oder des betrachteten funktionalen Grenzwertes (Tragfähigkeit, Überlauf, Erosion usw.) und der ak-

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zeptierten Auftretenswahrscheinlichkeit der Bemessungswelle ab. Auch muss bei der Berechnung nach Norm SIA 260 der angesetzte Lastfaktor bei der Bestimmung der Bemessungswelle mitberücksichtigt werden. Bei einem höher angesetzten Lastfaktor wird mit einer kleineren Welle gerechnet und umgekehrt.

Für Gebrauchstauglichkeits- und Ermüdungsüberlegungen sind die in der Wellenkarte aufgeführten Extremwellen nicht geeignet. Für solche Betrachtungen sollte man auf durchschnittlichen Wellen basieren. Auch sind die Häufigkeit und die Dauer der Wellenereignisse zu berücksichtigen.

4.

Praktische Beispiele

Beispiele im technischen Bericht Im technischen Bericht zur Wellenkarte werden zwei praktische Beispiele dargestellt und deren Berechnung dargelegt.

Es handelt sich um die Berechnung einer Hafenmole und die Dimensionierung eines Flachufers. Die Beispiele sollen zeigen, wie aufgrund der Angaben der Wellenkarte und der Beurteilung der ufernahen Prozesse Dimensionierungen vorgenommen werden können.

Das Beispiel des Flachufers wurde noch numerische simuliert (Kap. 4.2). Mit dieser Berechnung wollte man testen, wie weit die Prozesse im Uferbereich theoretisch erfasst und abgebildet werden können.

Bild 13. Naturansicht des modellierten Gebietes mit Blick in die Hauptwindrichtung. Im Vordergrund sind die Riffs zu sehen.

4.1

4.2

Numerische Simulation des Wellengangs am Seeufer Bis die im Tiefenwasserbereich entstandenen Wellen am Ufer aufgelaufen sind und dort ihre Wirkungen entfalten können, müssen sie einige Veränderungen über sich ergehen lassen. Sie werden eventuell von ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt, sie können brechen, sie interagieren mit dem Seegrund. All diese Prozesse sind komplex und können mit den bekannten Näherungsformeln nur entlang eines einzelnen Strahles beschrieben werden. Eine andere Herangehensweise besteht in der numerischen Simulation eines Uferabschnittes. Da es sich um einen Übergangsbereich handelt, können keine Vereinfachungen eingesetzt werden. Es muss das vollständige Set der Navier-StokesGleichungen gelöst werden, inklusive dem Tracking der freien Oberfläche. Um ein vernünftig grosses Gebiet in genügend feiner Auflösung zu bearbeiten, braucht es eine gute Adaption der Zellengrösse an das physikalische Problem.

Bild 14. Geländemodell für die Simulation.

Die nachfolgenden Darstellungen wurden mit dem Programm «gerris» erstellt (gfs.sourceforge.net), einem freien CFDSolver, welcher auf dem octree-Verfahren basiert. Mit diesem Verfahren werden die Gleichungen in kubischen Zellen mittels finiter Volumen gelöst. Je nach Bedarf kann eine Zelle in der laufenden Rechnung rekursiv in acht Unterzellen aufgeteilt werden, bis die gewünschte Feinheit erreicht ist. Mit dieser Methode ergeben sich einfache Zellengleichungen und es existieren robuste Lösungsalgorithmen. Dafür müssen alle Oberflächen, welche quer durch die Zellen verlaufen, mit aufwendigeren Verfahren (Volume of Fluid, VOF) approximiert werden.

Das untersuchte Gebiet befindet sich am Zürichsee, zwischen Wädenswil

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

und Richterswil beim neu erstellten Seeuferweg. Es ist ein Streifen von 450 m × 150 m, welcher sich vom Tiefwasserbereich bis zum Ufer erstreckt. Die Orientierung des Ufers ist so, dass die grössten Wellen aus nordwestlicher Richtung direkt ins Gebiet hineinlaufen, die Randbedingung also einfach gehalten werden kann (Bild 13).

Die modellierten Wellen entsprechen dem 100-jährlichen Extremereignis mit einer Wellenhöhe von 1.4 m und einer Wellenlänge von 30 m. So muss die Wassertiefe am linken Modellrand mindestens 15 m betragen, damit es sich noch um Tiefwasserwellen handelt. Das Geländemodell wurde mittels der bathymetrischen Karte und den Plänen der beiden Riffs erstellt, welche sich im Untersuchungsgebiet be-

Bild 15. Simulation des Wellengangs bei einem Extremereignis. In der Bildmitte ist eine brechende Welle zu sehen; darunter befindet sich das Riff.

37

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Bild 16. Ansicht von oben. Gut zu erkennen ist, wie die Wellen abgelenkt werden (Refraktion) und ans Ufer branden.

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Bild 17. Die Geschwindigkeitsverteilung am Boden zeigt die Stärke der Grundströmungen und wo Sediment verfrachtet werden kann.

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Wasserbauliche Mitteilungen, Wellen – Prognosen – Wirkungen – Befestigungen, Institut für

finden (Bild 14).

Am linken Modellrand muss die Welle definiert werden, dies geschieht durch die Vorgabe der auf Orbitalbahnen kreisenden, mit der Tiefe abnehmenden Geschwindigkeitsvektoren. An den Seiten des Rechengebietes besteht eine Symmetriebedingung, das Ufer ist als feste Berandung definiert. Ausser der Wellenbewegung am Einströmrand muss nichts mehr vorgegeben werden, alles andere entsteht dann sozusagen von selbst im Inneren des Rechengebietes.

Eine virtuelle Beobachterin würde in Ufernähe etwa das Bild 15 sehen. In Bildmitte ist gerade eine sich brechende Welle zu sehen. Die Wellenhöhe hat bis zum Auftreffen am Ufer nur wenig abgenommen – sie beträgt immer noch mehr als 1 m.

Von den Riffen ist nur zeitweise etwas zu sehen. Aus der Vogelperspektive sieht die Szenerie dann wie in Bild 16 aus: Es ist gut zu erkennen, wie die Wellen dort brechen, wo das Ufer flacher wird, und wie die Wellen zum Ufer hin abgelenkt werden (Refraktion). Wie in der Wellentheorie beschrieben, laufen sie nicht parallel ans Ufer, sondern mit einem Winkel von etwa 30 Grad.

Eine solche numerische Simulation ist sehr aufwendig. Sie kann den Wellenverlauf in der Flachwasserzone jedoch gut erfassen und abbilden. Der grosse Vorteil solcher Simulationen besteht auch darin, dass in der grossen Datenmenge (ein einzelner Zeitpunkt belegt gut 700 MB) alle 38

Grössen an jedem Punkt gespeichert sind.

So lassen sich interessante Auswertungen machen. Als Beispiel hierfür ist im Bild 17 der Geschwindigkeitsbetrag am Seegrund zu sehen. Damit lässt sich aufgrund der Geschwindigkeiten abschätzen, welche Schubspannungen auftreten und welche Sedimentkörner mitgerissen werden.

Aus einer Zeitfolge solcher Darstellungen könnte dann mitverfolgt werden, wo Sediment erodiert und wieder abgelagert wird.

Wasserbau und Technische Hydromechanik, Technische Universität Dresden, 1996.

Anschrift der Verfasser Richard Staubli, dipl. Ing. ETHZ, Ingenieurbüro Staubli, Kurath & Partner AG richard.staubli@wasserbau.ch Stephanie Matthias, M.Sc. ETHZ., Ingenieurbüro Staubli, Kurath & Partner AG stephanie.matthias@wasserbau.ch Andreas Huber, Dr. dipl. Ing. ETHZ beratender Ingenieur

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«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Aufwertungspotenzial von Flussrevitalisierungen für das Makrozoobenthos Prognosen anhand des Landschaftsfilter-Modells Simone Baumgartner, Christopher T. Robinson

2.

Zusammenfassung Rund 15 000 Kilometer Fliessgewässer in der Schweiz (= ca. 22%) sind stark verbaut und in einem schlechten ökologischen Zustand. Das revidierte GSchG (in Kraft seit 2011) beauftragt die Kantone mit deren Revitalisierung, definiert als: «Wiederherstellung der natürlichen Funktionen eines verbauten, korrigierten, überdeckten oder eingedolten oberirdischen Gewässers mit baulichen Massnahmen». Allerdings decken die finanziellen Mittel nur die Revitalisierung von etwa einem Drittel der stark beeinträchtigten Gewässer. Dieses Defizit verlangt einen Leitfaden zur Priorisierung von Flussrevitalisierungsprojekten, um ein möglichst hohes Aufwertungspotenzial ausschöpfen zu können.

Natürlich spielen die Bereiche Hochwasserschutz, Erholung und Kosten eine wichtige Rolle, doch in diesem Artikel werden nur die ökologischen Aspekte von Renaturierungen behandelt. Er soll die neuesten wissenschaftlichen Ergebnisse einem breiteren Publikum zugänglich machen und somit eine Brücke zwischen Forschung und Anwendung schlagen.

1.

Der umstrittene ökologische Erfolg von Revitalisierungsmassnahmen In den letzten Jahrzehnten nahm die Anzahl durchgeführter Flussrevitalisierungsprojekte stark zu. Deren Erfolg wurde jedoch meist aufgrund subjektiver Einschätzungen postuliert, ohne wissenschaftlich fundierte Kontrollen (Alexander and Allan 2007). Wenn Erfolgskontrollen durchgeführt wurden, waren diese meist von sehr unterschiedlicher Qualität und konnten nur schlecht verglichen werden. Oft wurden keine Vorher-NachherKontrollen gemacht, sondern Raum-fürZeit-Substitutionen, bei denen renaturierte Abschnitte mit nahen, nicht renaturierten Abschnitten verglichen wurden. Ausserdem wurden meist keine unbeeinflussten Kontrollabschnitte miteinbezogen, welche Aufschluss über systembeeinträchtigende Ereignisse liefern können.

Untersuchungen zeigen, dass Revitalisierungen in der Tat meist zu natürlicheren hydrologischen Regimes und grösserer Habitatvielfalt führen (Jahnig, Lorenz et al.

2009). Gemäss der ökologischen Theorie, dass mehr Habitatnischen eine grössere Anzahl Arten beherbergen, wird erwartet, dass Revitalisierungen eine Zunahme der Biodiversität fördern (Muhar, Schmutz et al. 1995; Palmer, Ambrose et al. 1997). Dies wird für

Pflanzen meist gefunden, bei Makroinvertebraten scheint dies jedoch oft nicht zuzutreffen (Palmer, Menninger et al. 2010). In der Theorie sollten die Tiere also folgen, wenn neues Habitat geschaffen wird, doch dies scheint der Komplexität der Realität nicht gerecht zu werden. Es stellt sich die Frage: Sind die Habitate immer noch minderwertig, oder werden sie von Besiedlern nicht erreicht?

Landschaftsfilter als hierarchische Strukturierungsweise der Einflussfaktoren Viele Faktoren beeinflussen den Besiedlungsprozess renaturierter Habitate. Konzepte wie etwa die «Landschaftsfilter» (Poff 1997; Lake, Bond et al. 2007) bieten eine hierarchische Betrachtungsweise derer.

Das Landschaftsfilter-Modell beschreibt, wie die möglichen Besiedler durch Barrieren oder «Filter» aussortiert werden, bis nur noch die tatsächlichen Besiedler vorhanden sind (Bild 1 nach Lake et al. 2007).

Die möglichen Besiedler sind die Arten A bis I in den obersten Textkästchen, welche die regionale Artenvielfalt darstellen. Diese müssen in ihrem Besiedlungsprozess die Hindernisse Ausbreitungsmöglichkeiten (zu überbrückende Distanz, Ausbreitungspotenzial der Arten, Vernetzungsgrad des Flusssystems), Lebensraumqualität (ausreichende Dynamik, Morphologie und Wasserqualität) und ökologische Interaktionen (Konkurrenz mit z.B. stresstoleranten Arten, Vorhandensein geeigneter Nahrung, Ausschluss durch invasive Neozoen) überwinden, um sich am

Bild 1. Das Landschaftsfilter-Modell veranschaulicht, welche ökologischen Prozesse (Filter) besiedelnde Arten zu überwinden haben, bevor sie sich erfolgreich in neuen Habitaten etablieren können.

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

39

neuen Standort etablieren zu können. In der Grafik sind die Arten, die an einem der Hindernisse scheitern, mit roten Pfeilen gekennzeichnet. Durch Flussrevitalisierungen (im rechten Teil der Grafik) können vor allem die Ausbreitungsmöglichkeiten und die Lebensraumqualität verbessert werden (blau gekennzeichnet). Dadurch wird in der Abbildung den Arten F, G und H die Überwindung dieser Barrieren und somit die Besiedlung ermöglicht. Die lokale Artenvielfalt ist im revitalisierten Habitat also grösser als im degradierten Habitat.

Für eine Erfolgsprognose von Renaturierungsprojekten oder zur Identifikation bestehender Besiedlungsbarrieren sollten also folgende Fragen durch Experten abgeschätzt werden: • Sind Quellpopulationen für die Wiederbesiedlung auf regionaler Ebene vorhanden?

• Haben die Arten das Potenzial, sich über die entsprechende geografische Distanz unter Miteinbezug möglicher Vernetzungsbarrieren auszubreiten?

• Ermöglicht das neu geschaffene Habitat mit seinen biotischen und abiotischen Faktoren eine Etablierung der Arten und die Gründung neuer Populationen?

Im Folgenden soll der Stand der Wissenschaft zu den einzelnen Faktoren zusammengefasst werden.

3.

Räumliche Aspekte der Wiederbesiedlung: Quellenpopulationen und Ausbreitung von Arten Grundvoraussetzung für eine artenreiche Gemeinschaft in revitalisierten Flusssystemen sind Quellpopulationen für die Wiederbesiedlung innerhalb der Ausbreitungskapazität der entsprechenden Arten. Voraussetzung für eine entsprechende Planung ist ein Wissen über die Verteilung der Arten auf regionaler Ebene sowie deren Ausbreitungspotenzial. Liegen keine entsprechenden Daten in genügend hoher Auflösung vor, so können mögliche Quellpopulationen – «Hot Spots» – auch aufgrund von physikalischen und chemischen Habitatcharakteristiken abgeschätzt werden.

Quellenpopulationen und Hot Spots Makroinvertebraten-Quellenpopulationen sind vor allem in den Oberläufen und teilweise in den Flüssen mittlerer Ordnung zu erwarten. Das hat folgende Gründe: • Die Artenzusammensetzung der Makroinvertebraten-Gesellschaft ändert

•

sich im Längsverlauf eines Flusssystems. Auch in einem völlig unberührten System findet man aufgrund von Änderungen in Gefälle, Temperatur, Substrat, Landschaft und somit auch Flussufer usw. andere Bedingungen und die entsprechend angepassten Arten. Auch bilden Nährstoffbereitstellung und weitere ökologische Prozesse im Flussverlauf ein komplexes Kontinuum, welches die Artzusammensetzung beeinflusst (Vannote, Minshall et al. 1980). Grosse Flüsse sind relativ stabile, uniforme Habitate, welche kaum Quellenpopulationen für Flüsse mittlerer Ordnung und Oberläufe beherbergen. An Oberläufen hingegen findet man nicht nur ausgesprochen angepasste Arten, sondern auch solche, die weiter unten vorkommen, aber in Oberläufen Refugien finden können (Meyer, Strayer et al.

2007).

Grundsätzlich ist die lokale Biodiversität in Flüssen mittlerer Ordnung am höchsten und nimmt gegen die Oberläufe und grossen Flüsse hin ab (Minshall, Petersen et al. 1985). Dies liegt daran, dass grosse Flüsse relativ uniform sind und eine einzelne Quelle zwar sehr charakteristisch in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften, doch insgesamt klein und homogen ist. Betrachtet man jedoch alle Oberläufe eines Flusssystems – welche sehr verschieden sein können – zusammengefasst, so sind sie die grössten Hot Spots (Meyer, Strayer et al. 2007; Clarke, Mac Nally et al.

2008).

•

Die Beeinträchtigung der Gewässer und der umgebenden Landschaft nimmt flussabwärts typischerweise zu. In Flüssen niedrigerer Ordnung ist die Wahrscheinlichkeit, dass die ursprünglich hohe Biodiversität noch erhalten ist, also am grössten.

Diese Überlegungen gelten vor allem in eher kleinen Teil-Einzugsgebieten von einigen Kilometern Länge (Beispiel Bünz, Sense, Reppisch). Auf einer grossräumigen Skala (Beispiel Rhein) sind Ober- und Mittelläufe zu verschieden, um sich gegenseitig als Besiedlungsquellen zu dienen.

Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes und in Zusammenarbeit mit dem NFP 61 «iWaQa» wurde das Einzugsgebiet der Mönchaltorfer Aa (Bild 2), welche in den Greifensee mündet, genauer untersucht.

Im Teilprojekt mit «iWaQa» wurden die acht Standorte untersucht (Bild 3). Gegenstand der Studie war die Frage nach der Artenvielfalt und den Nahrungsnetz-Interaktionen der verschiedenen Arten in Abhängigkeit der anthropogenen Beeinträchtigung der Standorte. Die Standorte 1, 2 und 8 wurden als «naturnah» kategorisiert, die Standorte 3 und 7 als «landwirtschaftlich» und die Standorte 4, 5 und 6 als «landwirtschaftlich und urban». Die Proben wurden im April, August und November 2011 gemäss Modul-Stufen-Konzept (Stucki 2010) gesammelt und entweder auf Gattungsniveau (EPT-Taxa) oder Familienniveau (Dipteren, Mollusken) bestimmt.

Mit zunehmender anthropogener Beeinträchtigung von den Oberläufen hin zur Seemündung nahm die Artendiversität, vor allem der sensitiveren EPT-Taxa

3.1

40

Bild 2. Einzugsgebiet der Mönchaltorfer Aa mit den Untersuchungsstandorten.

Die Farben der Flüsse zeigen deren Ökomorphologie (Stand 2010). Die Einzugsgebietsfläche beträgt rund 50 km2.

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

(E: Ephemeroptera [Eintagsfliegen], P: Plecotpera [Steinfliegen], T: Trichoptera [Köcherfliegen]), ab. Die als landwirtschaftlich und die als landwirtschaftlich und urban kategorisierten Standorte unterschieden sich in ihren Nahrungsnetzen nur gering.

Die naturnahen Standorte hingegen zeigten einen höheren Taxa-Reichtum (speziell der EPT-Taxa) und komplexere Nahrungsnetze (Bild 4). In Bild 4 sind zwei wichtige Nahrungsnetz-Messgrössen abgebildet: die mittlere Anzahl Nahrungsnetz-Interaktionen beschreibt, wie viele Ressourcen/Beutearten ein Konsument durchschnittlich nutzt (es ist schon dafür korrigiert, dass an den naturnahen Standorten mehr Taxa vorkommen). Die andere Messgrösse ist die Anzahl trophischer Funktionen. Die naturnahen Standorte beherbergen Taxa mit mehr trophischen Ebenen, weil an den beeinträchtigten Standorten oft die intermediären Räuber fehlen. Dies widerspiegelt die Degradation der Ökosysteme unter anthropogener Beeinträchtigung.

Zwischen den Standorten 5 und 6 werden die geklärten Abwässer aus der ARA Gossau eingeleitet. Obwohl die Strecke 6 im Jahr 2005 renaturiert wurde und eine intakte Ökomorphologie besitzt, wurde kaum eine Verbesserung für die Makroinvertebraten erzielt: Die Verdünnung der Abwässer in dem kleinen Bach ist sehr gering, sodass die eingetragenen Nährstoffe durch das Nahrungsnetz verfolgt werden konnten.

Diese Resultate bestätigen die Annahme, dass Quellenpopulationen für eine Wiederbesiedlung vor allem in den Oberläufen zu finden sind, sofern diese denn noch naturnahe Charakteristik aufweisen, und zeigen die Wichtigkeit der Wasserqualität für Makroinvertebraten.

In einem zweiten Teilprojekt wurden fünf naturnahe oder zumindest wenig beeinträchtige Standorte untersucht (Bild 5). Da sie einen relativ hohen Artenreichtum aufweisen, wurde die kleinräumige Besiedlung (ohne Ausbreitungsbarrieren) von Mesokosmen untersucht. Die Mesokosmen bestanden aus 15 cm breiten und 1 m langen Rinnen, welche im Bachbett installiert und entweder mit heterogenem Grobkies und grösseren Steinen oder mit feinem, homogenem Kies bestückt wurden (Bild 5).

Wie erwartet wurde ein grösserer Artenreichtum in den Rinnen mit grobem Substrat gefunden. Selbst von Arten, die oft auf sandigem Substrat zu finden sind (wie z.B. die Grosse Eintagsfliege, Ephemera danica), wurden jene Mesokosmen bevorzugt. Dies ist höchstwahrscheinlich auf die grössere Variabilität in Strömungsgeschwindigkeit (langsam und schneller fliessende Zonen)

Bild 3. Standorte der Nahrungsnetz-Studie im Einzugsgebiet der Mönchaltorfer Aa.

Bild 4. Anzahl Taxa, mittlere Anzahl Interaktionen und Anzahl trophischer Ebenen für die drei Standortkategorien «landwirtschaftlich und urban», «landwirtschaftlich» und «naturnah».

Bild 5. Links: Standorte der Mesokosmos-Studie. Rechts: a) zwei Mesokosmen, installiert bei E3; b) feines, homogenes Substrat; c) grobes, heterogenes Substrat (Kies 2 bis 6 cm Durchmesser und «Störsteine»). sowie die grössere Ansammlung von Biomasse (Laub wurde an den Störsteinen zurückgehalten) zurückzuführen. Ausserdem waren diese Mesokosmen während Hochwässern wesentlich stabiler und boten Refugien. In Flüssen mit natürlichem Substrat (variable Korngrössen und auch grössere Steine) und variabler Strömungsgeschwindigkeit (flache Uferzonen, Riffle-Pool-Sequenzen, unbegradigter Fluss) ist also eine grössere Biodiversität zu erwarten, was wiederum für Quellenpopulationen in noch wenig beeinträchtigten Oberläufen spricht.

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Weiter wurde gefunden, dass die Sub-Einzugsgebiete Mönchaltorf (Standorte 1, 2 und 3) und Grüningen (Standorte 4 und 5) in ihrer Artengemeinschaft recht verschieden sind. Die Gesellschaften der Standorte 1, 2 und 3 zeichnen sich durch mehr Steinfliegen und häufigeres Vorkommen von Ecdyonurus, Rhyacophila und Glyphotaelius aus, während an den Standorten 4 und 5 diverse Käfergattungen sowie einige Taxa, die nicht sehr sensitiv gegenüber Verschmutzung sind, vermehrt vorkommen.

Die Hauptumweltfaktoren sind erhöhte 41

Temperatur und erhöhte Konzentrationen von gelöstem organischem Kohlenstoff, gelöstem Stickstoff und partikulärem Phosphor im Sub-Einzugsgebiet Grüningen. Der artenärmste Standort ist Nummer 5, welcher unterhalb eines botanischen Gartens und einiger landwirtschaftlicher Felder liegt. Neben den gemessenen Nährstoffparametern haben bestimmt auch andere Substanzen, wie möglicherweise Pestizide, einen Einfluss. Allerdings konnten diese aufgrund der Aufwendigkeit der Analysen im Rahmen dieses Projektes nicht gemessen werden. Obwohl sich die Standorte bei Mönchaltorf und Grüningen vom äusseren Aspekt her kaum unterscheiden (natürliches Substrat, nicht begradigt, keine Ufer- oder Sohlbefestigungen, intakte Uferzonen), hat die Wasserqualität wiederum einen entscheidenden Einfluss.

Bei Revitalisierungen in eher unbeeinträchtigten Teil-Einzugsgebieten, idealerweise anschliessend an natürliche Fliessstrecken, ist das Erfolgspotenzial für Makroinvertebraten am grössten, denn dort befinden sich artenreiche Quellen für die Wiederbesiedlung, welche auf eher kleinräumiger Skala auch rasch zu erwarten ist.

4.

•

•

42

Ausbreitungsmöglichkeiten, Literaturübersicht von (Parkyn and Smith 2011): Innerhalb des Flusses durch aktives Kriechen/Schwimmen oder passive Drift flussabwärts: Durch Drift werden vor allem junge Makroinvertebraten mitgetragen. In einem einzelnen DriftEreignis werden zwar meist weniger als 20 Meter zurückgelegt, doch über längere Zeit können auch mehrere Kilometer zurückgelegt werden (gefunden für Gammarus: 1.5 Kilometer, für Eintagsfliegenlarven: 2.1 Kilometer).

Durch aktive Ausbreitung gegen die Strömung können Makroinvertebraten über mehrere Wochen bis zu 300 Meter zurücklegen. Hier spielen jedoch natürliche (Seen, Wasserfälle und anthropogene Barrieren (Stufen, Kraftwerke) eine Rolle. Insgesamt dürfte die Ausbreitung durch Drift eine wichtigere Rolle in der Besiedlung von Habitaten spielen.

Durch fliegende Adultstadien aquatischer Insekten entlang der Wasserwege: Der Flug adulter Insekten ist ihre wichtigste Ausbreitungsphase. Studien haben gezeigt, dass verschiedene Taxa mehrere Kilometer weit fliegen können (Baetis [Eintagsfliege]: 2 km, Hydropsyche [Köcherfliege]: 5 km, Culex [Mückenlarve]: 9 km, Ephoron

[Eintagsfliege]: 20 km). In der Theorie erwartet man fliegende Ausbreitung vor allem durch befruchtete Weibchen und vorrangig flussaufwärts. Die dortige Eiablage soll die passive Flussabwärts-Drift der jungen Larvenstadien kompensieren. Diesen «Kompensationsflug» konnte man in einigen Studien beobachten (zusammengefasst in Smith, Alexander et al. 2009). Während Eindolungen nur schwer überwindbare Barrieren darstellen können (Blakely, Harding et al. 2006), bieten gut bewachsene, strukturierte Uferzonen ein ideales Mikroklima für die fliegenden Insektenstadien und können deren Ausbreitung fördern (Smith, Alexander et al. 2009).

• Durch fliegende Adultstadien aquatischer Insekten über Land: Fänge von fliegenden Erwachsenenstadien aquatischer Insekten deuten auf eine eher kurze Ausbreitungsdistanz über Land hin (ca. 30 bis 100 Meter). Eine Studie, in der Steinfliegen durch Anreicherung schwerer Isotopen markiert wurden, zeigte jedoch eine windunterstützte Ausbreitungsdistanz von über 600 Metern (Briers, Gee et al. 2004).

Sowohl aufgrund von Fang- wie auch genetischer Daten wird erwartet, dass geflügelte Stadien eine Distanz von wenigen Kilometern zwischen Einzugsgebieten überbrücken könnten (Bsp.: Trichoptera: bis 5 km [Kovats, Ciborowski et al. 1996]).

Vor allem im Fall der lateralen Ausbreitung können Barrieren eine wichtige Rolle spielen. Mögliche Hindernisse sind Landschaftselemente. So finden Insekten in Wäldern bessere klimatische Bedingungen, dafür werden sie weniger weit vom Wind getragen. Siedlungen können Fallen darstellen, da Insekten Glasscheiben und Strassen wegen ihres Lichtpolarisierungsmusters fälschlicherweise für Flüsse halten oder von Lichtquellen angezogen werden (Horvath, Blaho et al. 2010).

Flussrevitalisierungen können die Ausbreitung von Makroinvertebraten also vor allem durch Aufforstung und Schaffung zusammenhängender Ufervegetationsstreifen fördern. Ansonsten kann vor allem die Lebensraumqualität von Revitalisierungsprojekten profitieren.

5.

Lebensraumqualität: Abiotische und biotische Faktoren Flussrevitalisierungen fokussieren oft auf eine rein morphologische Aufwertung von anthropogen beeinträchtigten, verarm-

ten Habitaten. Aspekte, die relativ einfach durch Flussrevitalisierungen verbessert werden können, sind: • Gewässerform und Strukturen Eine mäandrierende Gewässerform sowie Strukturen innerhalb des Gewässers wie grosse Störsteine oder Totholz erhöhen die Fliessgeschwindigkeitsvariabilität des Systems und die hydrologische Dynamik. Die Oberflächen von grösseren Strukturen können wichtige Habitate für Makroinvertebraten sein (Kail, Hering et al.

2007). Ausserdem bieten sie Refugien bei erhöhten Abflüssen und ermöglichen driftenden Insekten das Absetzen und Besiedeln neuer Habitate (Parkyn and Smith). Auch künstliche Strukturen wie Blockwürfe können dem Makrozoobenthos Lebensraum bieten – obwohl ein natürlicheres Erscheinungsbild klar wünschenswert ist.

• Substrat Sowohl in einer im Rahmen dieses Projektes durchgeführten Studie (Baumgartner und Robinson, in Bearbeitung) wie auch in vielen anderen Forschungsprojekten (z.B. Duan, Wang et al. 2009; Relyea, Minshall et al.

2012) konnte gezeigt werden, dass grobkörniges Substrat (Kies mit Durchmesser grösser als 3 cm und grössere Steine) von einer diverseren makroinvertebraten Gesellschaft besiedelt wird, als sehr feines Substrat. Dies hat hauptsächlich zwei Gründe (Milner and Gilvear 2012): Zum einen sind die Porenräume zwischen den Steinen ein wichtiger Lebensraum mit einer grossen Fliessgeschwindigkeitsvariabilität. Zum anderen sammelt sich in den Zwischenräumen biologisches Material, was die Nahrungsressource der meisten Makroinvertebraten darstellt.

Eine Substratzugabe als StandardRevitalisierungsmassnahme ist jedoch nicht immer sinnvoll (selbst wenn grundsätzlich standortgerecht): Wenn ein Einzugsgebiet mit Feinsedimenteintrag belastet ist, und das Gewässer aufgrund einer monotonen Fliessweise nicht genügend Kraft hat, würde der Grobkies innerhalb kürzester Zeit wieder kolmatiert.

• Ufervegetation und Auenufer Eine strukturreiche Ufervegetation ist auf vielfache Weise wertvoll. Das Falllaub ist eine wichtige Nahrungsressource für zerkleinernde Makroinvertebraten. Die Beschattung schützt vor zu starker Erwärmung des Wassers

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und unter dem Blätterdach der Vegetation finden adulte Insekten ein ideales Mikroklima. Weiter dienen Uferzonen der Retention von Feinsedimenten (auch wenn ein zu grosser Teil des Feinsedimenteintrags über Drainagerohre direkt ins Gewässer eingeleitet wird) und reduzieren so die Kolmation des Flussbettes (Muenz, Golladay et al. 2006). Eine funktionierende Auenuferzone beherbergt Bakterien, die gelösten Stickstoff umwandeln, den Pflanzen zur Aufnahme zur Verfügung stellen und somit die Nährstoffbelastung reduzieren können (Parn, Pinay et al. 2012; Roley, Tank et al. 2012).

Schwieriger ist es, eine Dynamik im hydrologischen Regime und dem Geschiebe wiederherzustellen: Das Entfernen von Sohlund Uferverbauungen kann dem Fluss die Möglichkeit der Selbstentfaltung zumindest teilweise zurückgeben. Eine natürliche Gewässerform kann durch seine natürlichere Hydrodynamik die Substratumwälzung fördern: Durch Substraterosion und -ablagerung an neuer Stelle werden immer wieder neue Habitate geschaffen. Für Arten, die an moderate (natürliche) Störereignisse angepasst sind, ist eine solche Dynamik notwendig, um nicht von Generalisten (welche besser mit monotonem Habitat zurechtkommen) verdrängt zu werden. Aus ökologischer Sicht wäre es wünschenswert, wenn natürliche Hochwasser das Flussbett und die Ufer neu formen könnten und dies langfristig ein dynamischer Prozess bliebe. Auch aus finanzieller Sicht wären solche passive Renaturierungen positiv. Doch zum einen sind natürliche Erosions- und Aufschüttungsprozesse nicht planbar, und der Platzbedarf übersteigt womöglich den beschränkten Flussraum. Zum anderen sind die hydrodynamischen Prozesse meist so gestört, dass das Wasser nicht genügend Kraft für solche Veränderungen hat: aufgrund des Mangels an grobem Geschiebe (Entnommen oder Zurückgehalten an Querbauwerken), welches umgelagert werden könnte, und aufgrund der begradigten, monotone Fliessweise. Wenn dies der Fall ist, können Geschiebezugabe, künstliche Remäandrierung oder Störelemente wie Baumstämme (alle Massnahmen nur da, wo standortgerecht) ein Aufbrechen der kolmatierten Sohle und die Erosion und Aufschüttung von Kiesbänken und der Ufer begünstigen. Es sollte jedoch vermieden werden, ein optisch ansprechendes Flussbild ingenieurtechnisch herstellen und durch Massnahmen aufrechterhalten zu wollen – diese Statik entspricht nicht dem Wesen eines dynamischen, morphologisch intakten Flusses.

In Flussrevitalisierungsprojekten

wird oft die Wasserqualität vernachlässigt.

Für Makroinvertebraten allerdings ist sie von grosser Wichtigkeit, nicht umsonst werden sie zur Beurteilung der Gewässergüte herangezogen. Wissenschaftliche Studien und Experten von Ökobüros sind sich einig, dass eine rein morphologische Aufwertung oft nicht reicht. Deshalb sollen wichtige Einflüsse, deren ökologische Auswirkungen derzeit in der Wissenschaft erforscht werden, hier erwähnt werden.

Dank dem gut ausgebauten Netzwerk von kommunalen Abwasserreinigungsanlagen (ARA) konnte der Nährstoffeintrag in die Gewässer in den letzten 50 Jahren stark reduziert werden. Die Menge der im gereinigten Wasser zurückbleibenden Nährstoffe ist dennoch genügend gross, dass sie unterhalb der ARA Gossau (ZH) im Rahmen des vorliegenden Projektes durch das Nahrungsnetz verfolgt werden konnten (Baumgartner und Robinson, in Bearbeitung). Im Gegensatz dazu werden Mikroverunreinigungen, welche Gewässerorganismen schon in geringen Konzentrationen (μg/L bis mg/L) beeinflussen können, kaum oder nur unzureichend entfernt. ARA-Ausläufe sind also punktuelle Eintragsquellen, vor allem von Humanarzneimitteln, Lebensmittelzusätzen und Stoffen aus Körperpflegeprodukten sowie Waschmitteln. Fische werden zum Beispiel durch Östrogene und andere hormonaktive Stoffe in der Fortpflanzung beeinträchtigt, während das verbreitete Schmerzmittel Diclofenac zu Nierenschäden führen kann (Abegglen and Siegrist 2012). Diffuse Einträge von Mikroverunreinigungen stammen aus Abwassern der Landwirtschaft und dem Regenablauf versiegelter Oberflächen wie Verkehrswegen und Siedlungsgebieten. Sie tragen Öl und toxische Stoffe von Motorfahrzeugen, Herbizide aus dem Fassaden- und Flachdachschutz, Pflanzenschutzmittel und Dünger von Gartenanlagen, Streusalz und Schwermetalle in die Fliessgewässer ein (Paul and Meyer). Ein Beispiel sind Polyaromatische Hydrokarbone (PAH) aus Erdöl, Teer und Abgasen: Sie führen bei Fischen zu Tumoren, Missbildungen, Fruchtbarkeitsverlust und Nierenschäden und sind auch für Algen und Wirbellose giftig (Brack, Klamer et al. 2007). Aus der Landwirtschaft werden vor allem Nährstoffe (Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff) und Pflanzenschutzmittel eingetragen (Paul and Meyer 2001); Herbizide gegen Unkraut hemmen die Photosynthese von Algen und neurotoxische Insektizide schädigen das Nervensystem von Wassertieren.

Eine grosse Unsicherheit besteht vor allem bei kurzzeitigen Spitzenbelastungen, die im routinemässigen Wasserquali-

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tätsmonitoring schwierig zu erfassen sind.

So werden zur Entlastung der Kanalisation nach Starkregenereignissen Abwässer zum Teil ungeklärt in die Flüsse geleitet oder es kommt zu Unfällen, zum Beispiel mit Gülle oder durch unsachgemässe Entsorgung von Chemikalien.

Diese Belastungen akkumulieren sich im Verlaufe des Systems in Abhängigkeit der Landschaftsnutzung, weshalb die Wasserqualität mit Blick auf das gesamte Einzugsgebiet betrachtet werden muss.

Sind die abiotischen Bedingungen für eine Besiedlung ausreichend, müssen zuletzt auch noch die biotischen Bedingungen für eine erfolgreiche Etablierung gegeben sein: • Invasive Arten Invasive Arten können durch Konkurenzausschluss die Besiedlung einheimischer Arten verhindern oder erschweren (Baur and Schmidlin 2007): Die Zebramuschel (Dreissena polymorpha) kann die Flusssohle flächendeckend bewachsen, der Grosse Höckerflohkrebs (Dikerogammarus villosus) ist ein höchst aggressiver Räuber. Das bekannteste Beispiel für potenziell verheerende Folgen von Neozoen sind die Amerikanischen Krebsarten, welche als Träger der Krebspest einheimische Arten lokal zum Aussterben bringen (Edgerton, Henttonen et al. 2004).

• Nahrungsressourcen, Räuber-BeuteBeziehungen Landwirtschaftliche Landnutzung verdrängte die meisten Waldflächen.

Somit wechselte die Nahrungsgrundlage von Laub hin zu Algen. Für Makroinvertebraten bedeutet das, dass Laubzersetzer mehr durch Graser ersetzt wurden (Baumgartner und Robinson, in Bearbeitung, Nislow and Lowe 2006). Durch die Wiederherstellung bewachsener Uferzonen könnte einigen Arten die Wiederbesiedlung ermöglicht werden.

6.

Fallbeispiel Bünz Die Bünz im Kanton Aargau (Geschichte und Flussrevitalisierungsprojekte, beschrieben von Burger 2007) war einst ein stark mäandrierendes Fliessgewässer. Um mehr Fläche landwirtschaftlich nutzen zu können, wurde ihr Verlauf ab dem 19. Jahrhundert grösstenteils begradigt und befestigt. In den letzten 15 Jahren wurden vermehrt Anstrengungen unternommen, dem Fluss mehr Raum und Natürlichkeit zurückzugeben.

Ein prominentes Beispiel für passive Revitalisierung ist die Bünzaue bei Möriken: 43

Während eines Jahrhunderthochwassers im Jahr 1999 suchte sich der mit Blockwurf befestigte Bach einen neuen Verlauf und schuf ein Auengebiet von nationaler Bedeutung.

Im Jahr 2007 wurden nach einem weiteren Hochwasser einige Befestigungen vorgenommen, ansonsten kann der Fluss frei mäandrieren. In der Bünzaue (wie auch an anderen Standorten, z.B. bei Boswil, Bünzen, Wohlen, Dottikon, Othmarsingen) findet sich nun eine naturnahe Ökomorphologie (Bild 6), dennoch hat eine Bestandesaufnahme von Lubini und Vincentini (2009) eine – für eine intakte Aue – relativ artenarme Makrozoobenthos-Gesellschaft mit einem eher hohen Anteil an stresstoleranten Arten gefunden. Es stellt sich nun die Frage: Wo liegen die Barrieren für die Wiederbesiedlung?

Und entsprechend: Wie könnte die Ökologie der Bünzaue weiter gefördert werden? Das Landschaftsfilter-Modell kann hierbei hilfreich sein.

Entsprechend dem Landschaftsfilter-Modell stellt sich zuerst die Frage nach möglichen Quellen der Wiederbesiedlung. In Bild 6 ist der Verlauf der Bünz (Farben geben die Ökomorphologie wieder, entsprechend Bild 2) dargestellt. Die Grösse der Kuchendiagramme widerspiegelt die Gesamtzahl EPT-Arten, die einzelnen Kreissektoren zeigen den Anteil Ephemeroptera (rot), Plecoptera (blau) und Trichoptera (gelb). Die Daten stammen mit freundlicher Genehmigung vom CSCF-Server (www.cscf.ch), es wurden nur Aufzeichnungen ab 1990 miteinbezogen. Zum Vergleich sind auch zwei Kuchendiagramme im selben Massstab aus einem anderen Flusssystem, der Reppisch, abgebildet.

Tatsächlich scheint die Situation an der Bünzaue – verglichen mit den anderen Standorten im Einzugsgebiet – wesentlich positiver als auf den ersten Blick vermutet: Sie weist den grössten EPT-Artenreichtum im Bünztal auf (6 Ephemeropteren, 1 Plecoptere, 22 Trichopteren), auffallend klein ist allerdings die Anzahl Plecopteren-Arten, wie auch von Lubini und Vincentini (2009) bemerkt. Die anderen Kuchendiagramme zeigen mögliche flussaufwärts liegende Quellenpopulationen. Allerdings kann nicht nur die reine Artenzahl zur Identifikation von Quellenpopulationen herangezogen, sondern auch deren ökologische Parameter müssen beachtet werden. Am Beispiel der Plecopteren: In flussaufwärts liegenden Abschnitten werden zum Beispiel die Arten Protonemura risi, Nemoura obtusa und Nemurella pictetii gefunden, welche an die hydrologischen Bedingungen von Oberläufen angepasst sind und wahrscheinlich nicht Siedlerquellen dienen.

44

Bild 6. Ökomorphologie-Karte der Bünz (blau: natürlich, grün: naturnah/wenig beeinträchtigt, gelb: stark beeinträchtigt, rot: künstlich/naturfremd): Revitalisierungsprojekte sind auf der Karte rot markiert und ihr Standort sowie Jahr der Ausführung rechts neben der Karte aufgelistet. Die Grösse der Kuchendiagramme entspricht der Gesamtzahl an EPT-Arten, die Kreissektoren zeigen den Anteil Ephemeroptera (rot), Plecoptera (blau) und Trichoptera (gelb). Im Kasten rechts unten: Vergleich mit zwei Bestandesaufnahmen an der Reppisch (gleiche Skala wie für die Bünz).

Im Vergleich mit der Reppisch fällt auf, dass die Bünz eher artenarm ist. Während die Reppisch trotz gewisser morphologischer Beeinträchtigungen ein noch relativ natürlicher Unterlandfluss ist, war die Bünz früher nicht nur in ihrem äusseren Aspekt stark beeinträchtigt: Die Wasserqualität war durch Industrie, Landwirtschaft und Siedlungsentwässerung sehr schlecht und die Bünz galt als einer der dreckigsten Flüsse im Kanton Aargau. Gewässerschutzmassnahmen haben diese Situation stark verbessert, doch das System bleibt geschädigt. Und wenn keine Siedler-Populationen vorhanden sind, so kann sich das Makrozoobenthos nicht erholen.

Die nächste Faktorengruppe im Landschaftsfilter-Modell ist die Habitatqualität. Auch hier gibt es noch Beeinträchtigungen an der Bünzaue: Die Wasserqualitätsanforderungen werden nur knapp oder teilweise gar nicht erreicht. Ausserdem ist der Eintrag von Feinsedimenten aus Spülungen der Stauhaltung Tieffurtmühle bei Dottikon nach wie vor eine Belastung. Die schon genannten Plecopteren-Arten P. risi, N. obtusa und N. pictetii z.B. sind Indikatoren für nährstoffarme Gewässer, weswegen sie auch aufgrund der Wasserqualitätsbeeinträchtigung nicht in der Bünzaue zu erwarten wären. Diese Faktoren gegeben, beherbergt die Bünzaue eine

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erstaunlich vielfältige MakrozoobenthosGesellschaft. Weitere Möglichkeiten zur Förderung des Ökosystems könnten sein: • Förderung der longitudinalen Vernetzung, vor allem der bewachsenen Uferzonen, könnte die Ausbreitung einzelner Arten aus Rückzugsgebieten in Oberläufen fördern • Reduktion der Belastung durch die Stauhaltung Tieffurtmühle • Reduktion der Belastung durch Abwässer aus Landwirtschaft und versiegelter Oberflächen Diese Massnahmen müssten im Voraus jedoch genau untersucht und deren Auswirkungen abgeschätzt werden.

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7.

Schlussfolgerungen Grundvoraussetzungen für ökologisch erfolgreiche Flussrevitalisierungsprojekte sind: • eine gewisse Intaktheit der übergeordneten Prozesse auf Einzugsgebietsebene (Wasserqualität, Hydrodynamik, Geschiebe/Feinsedimente) • Wiederbesiedlungsquellen in der Region (Sub-Einzugsgebiet mit nur wenigen Kilometern Ausbreitungsdistanz) • Vernetzung zu den Quellenpopulationen (Migrationskorridore entlang gut funktionierender Uferzonen) Das Landschaftsfiltermodell kann als strukturierende Gedankenstütze hilfreich sein, um das Erfolgspotenzial von Flussrevitalisierungen abzuschätzen und bestehende Kolonisierungsbarrieren zu identifizieren.

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Erholung von Fischgemeinschaften nach Fliessgewässer-Revitalisierungen Gregor Thomas, Armin Peter

Zusammenfassung Nach vielen Jahrzehnten der Verbauung und Begradigung der Schweizer Fliessgewässer zeigen sich immer stärker die ökologischen Auswirkungen. Bereits heute sind von den 63 als einheimisch geltenden Fischarten, neun Arten ausgestorben, weitere zehn werden als «vom Aussterben bedroht» oder «stark gefährdet» bewertet (Verordnung zum Bundesgesetz über die Fischerei). Neben dem Verlust von Arten sind in vielen korrigierten Flussläufen die Fischdichten seit Jahren stark rückläufig, bspw., wurde an der Aare ein Rückgang um ca. 80% dokumentiert (Escher et al., 2013). Zudem ist in vielen Gewässern die natürliche Reproduktion der Fische stark beeinträchtigt.

In den letzten Jahren hat ein Umdenken im Umgang mit unseren Gewässern stattgefunden, das 2009 schliesslich im revidierten Gewässerschutzgesetz mündete (Schweizer Bundesamt für Umwelt, 2009), welches seit 2011 in Kraft getreten ist. In den kommenden 80 Jahren sollen finanziell grosse Anstrengungen unternommen werden, einen Teil des Schweizer Fliessgewässersystems in einen naturnäheren und ökologisch aufgewerteten Zustand zurückzuführen. Schätzungsweise 15 000 km (22%) an Fliessgewässerstrecken gelten in der Schweiz als degradiert und sind in einem schlechten ökologischen Zustand (Zeh Weissmann et al., 2009).

Die anstehenden Herausforderungen sind gross, gilt es doch, auf der einen Seite den Bächen und Flüssen möglichst ihre Natürlichkeit, Dynamik, Artenvielfalt zurückzugeben, auf der anderen Seite sollen gesellschaftliche und wirtschaftliche Interessen gewahrt bleiben. Derzeitige Planungen sehen in erster Linie eine Rückführung von kanalisierten Gerinnen hin zu morphologisch naturnah gestalteten Gewässern vor.

Erste Fliessgewässer-Revitalisierungen in der Schweiz wurden in den späten 1980erJahren realisiert.

1.

Das Potenzial zur ökologischen Aufwertung Auch wenn revitalisierte Bachabschnitte im Auge des Betrachters optisch meist eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Vorzustand aufweisen, ist die ökologische Wirksamkeit solcher Massnahmen nicht selbstverständlich. Biologische Erfolgskontrollen sollen helfen, das Ergebnis von Revitalisierungsarbeiten zu bewerten und zukünftige Projekte noch effizienter zu gestalten. Um generelle Schlussfolgerungen ziehen zu können, ist es hilfreich, eine Vielzahl von Erfolgskontrollen zu bündeln und gemeinsam zu analysieren (Metaanalysen).

In den letzten Jahren sind einige solcher Studien veröffentlich worden, die sich v.a. auf nordamerikanische Projekte stützen.

Während ein Grossteil der Studien belegt, dass die physikalisch definierten Ziele (vielfältige Habitate) meist erreicht werden, so

sind die Ergebnisse für die ökologische Zielerreichung meist nicht so eindeutig. Sowohl für Fische (Roni 2003) als auch für Makrozoobenthos (Palmer et al., 2010; Roni, 2003) zeigten Metaanalysen, dass die Mehrheit an analysierten Projekten nicht die gewünschte ökologische Erholung nach sich zog. Etwas optimistischer sind die Ergebnisse aus zwei Studien, welche nur solche Projekte evaluierten, die gezielt Habitate für lachsartige Fische geschaffen haben. Hier zeigte sich eine Zunahme der Fischdichte (Stewart et al., 2009; Whiteway et al., 2010).

Allerdings konnten diese positiven Effekte nur für Projekte in kleineren Gewässern, in denen die grundlegenden Ökosystemprozesse (Geschiebedynamik, Wasserqualität, Hydrodynamik) noch intakt waren, gezeigt werden. In schweizerischen und liechtensteinischen kleinen Gewässern konnte nach der Revitalisierung für Fische ebenfalls eine

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Verbesserung festgestellt werden (Rau & Peter, 2011). Eine deutsche Metaanalyse, zeigte ein positives Ergebnis für die Entwicklung von Wasserpflanzenbeständen nach Revitalisierungsarbeiten (Lorenz et al., 2012).

Selbst die zitierten Metaanalysen machen deutlich, dass die Frage, ob Revitalisierungen eine ökologische Aufwertung nach sich ziehen, nicht pauschal mit «ja» oder «nein» zu beantworten sind. Vielmehr müssen zukünftige Metaanalysen Details herausarbeiten: Was sind die Vorbedingungen für eine erfolgreiche Revitalisierung? Welche Massnahmen sind effektiv?

In welchen Gewässerabschnitten bestehen die besten Chancen? Welche Arten reagieren positiv und welche nicht? Wie genau verändern sich Artengemeinschaften nach Revitalisierungen, welche Eigenschaften bleiben unverändert?

Um Revitalisierungen zukünftig effektiver gestalten zu können, sind vor allem Erkenntnisse aus vergleichbaren Gewässersystemen mit einer ähnlichen Gewässercharakteristik, anthropogenen Nutzung und Artenzusammensetzung von besonderem Interesse, da Ergebnisse übertragbar sind.

Aus diesem Grund haben wir in Kooperation mit dem Senckenberg-Institut (Gelnhausen, Deutschland) Erfolgskontrollen von Revitalisierungsprojekten ausgewertet (Thomas et al., in Vorbereitung), die auf der Erhebung der Fischfauna mittels Elektrobefischungen basieren. Fische sind dabei geeignete Indikatororganismen, um die ökologische Integrität von Fliessgewässern zu beurteilen (Harris and Silveira, 1999; Marzin et al., 2012), da sie empfindlich auf eine strukturelle Verarmung der Gewässer reagiert haben.

Insgesamt wurden 62 Erfolgskontrollen von Habitat-Revitalisierungsprojekten zusammengetragen. Diese wurden in 51 verschiedenen Bächen und Flüssen in Deutschland (66%), der Schweiz (31%) und Liechtenstein (3%) realisiert. Ziel der Analyse war es, die Reaktion der Fischgemeinschaften auf Habitat-Revitalisierungen 47

genauer aufzuschlüsseln. Dabei wurden Veränderungen der folgenden Parameter analysiert: die Gesamtdichte der Fischpopulation, der Artenreichtum und die Biodiversität, Anteil an invasiven und bedrohten Fischarten. Des Weiteren wurde die zeitliche Dynamik der Wiederbesiedlung analysiert.

Im Fokus aller Projekte stand die Aufwertung von Habitaten und die Förderung flusseigener Dynamik, dagegen spielten Massnahmen zur Wiederherstellung longitudinaler Konnektivität kaum eine Rolle. Zu den Massnahmen die am häufigsten umgesetzt wurden, zählten die Entfernung der Uferbefestigung, Ausdolungen sowie die Verzweigung und Wieder-Meandrierung des Gerinnes. Seltener hingegen wurden Massnahmen zur Aufwertung der Gewässersohle durchgeführt. Die Länge des revitalisierten Bereichs betrug beim Grossteil der Projekte weniger als 1500 m, der Median lag bei 700 m. Im Fokus der Revitalisierung standen vor allem kleinere Gewässer mit einer Breite von weniger als 15 m. Im Falle von grösseren Gewässern war die Aufwertung auf die Ufer begrenzt.

Geografisch waren die Gewässer vom norddeutschen Tiefland bis hin zum Schweizer Alpenvorland verteilt. Insgesamt konnten in allen Gewässern zusammen 46 Fischarten nachgewiesen werden, von denen sechs Arten als invasiv und 27 in Deutschland und 11 Arten in der Schweiz als bedroht gelten.

Es zeigte sich, dass die revitalisierten Bereiche im Vergleich zu den weiterhin degradierten Kontrollen hinsichtlich Fischdichte, Artenanzahl und Biodiversität mehrheitlich besser abschnitten. Etwa zwei Drittel aller Projekte zeigten – für jedes Merkmal einzeln betrachtet – positive Trends. Ein Drittel der Projekte hingegen zeigte keine Veränderung bzw. eine Verschlechterung hinsichtlich der genannten Merkmale. Von allen Projekten war bei etwa einem Drittel eine kombinierte Verbesserung in allen drei Bereichen zu verzeichnen, kein Projekt dagegen verschlechterte sich gleichzeitig in allen drei Kategorien. Bezüglich der Fischartenzusammensetzung zeigte sich kein Effekt auf den Anteil invasiver oder gefährdeter Arten.

Ein signifikanter Zusammenhang zeigte sich für die Dynamik des Artenvorkommens (Zugewinn und -verlust) über die Zeit. Demnach zeigen Projekte in den ersten Jahren nach der Revitalisierung eine vergleichsweise hohe Dynamik im Artenvorkommen, welche aber mit den Jahren wieder verlorengeht. Die Bauarbeiten wirken als Störereignis und eine Erholung wird vermutlich dadurch verzögert, dass Prozesse und Nahrungsnetze sich neu 48

etablieren müssen. Daher ist zu erwarten, dass die Fischbesiedlung einer Sukzession unterliegt und Pionierarten mit guten Ausbreitungs- und Kolonisierungsfähigkeiten im Laufe der Zeit von konkurrenzstärkeren Arten verdrängt werden (Spieles, 2010). Zusätzlich werden durch die Revitalisierungsarbeiten selbst Prozesse angeregt, die eine kontinuierliche Habitatänderung bedingen, welche wiederum auf das Artenspektrum wirkt. Hier kann als Beispiel die Wiederbepflanzung von Uferstreifen genannt werden: Es dauert schätzungsweise zehn oder mehr Jahre (Acuña et al., 2013) bis Büsche und Bäume am Ufer herangewachsen sind, das Gewässer beschatten (verändert Lichtklima und Temperatur), nennenswerte Mengen an Laub eintragen (verändert Nahrungsnetz) und Wurzeln und Totholz ins Gewässer hineinragen (schafft Unterstandsflächen und verändert Strömungsmuster). Allerdings lässt sich die abnehmende Dynamik im Artenvorkommen auch negativ interpretieren: Durch die Baumassnahmen angeregte Dynamik geht mit der Zeit wieder verloren und die Systeme fallen langsam in den alten Zustand zurück. Auch dieses Szenario lässt sich anhand eines Beispiels veranschaulichen: Saniert man beispielsweise eine zuvor kolmatierte Ufersohle, so kann dies einen positiven Effekt auf die Rekrutierung von kieslaichenden Fischen haben. Dies würde sich in den Folgejahren positiv auf die Fischgemeinschaft auswirken. Ist allerdings der Feinsedimenteintrag im Einzugsgebiet weiterhin hoch und dynamische Hochwasserereignisse, welche die Kiessohle umwälzen, bleiben aus, so kolmatiert die Gewässersohle im Laufe der Jahre erneut und der positive Effekt geht wieder verloren (Zeh and Donni, 1994). Beide dargestellten Erklärungsmuster, positiv wie negativ, können die anfängliche Dynamik im Auftreten und Verschwinden von Arten erklären. Da sie sich gegenseitig nicht ausschliessen, können sie auch kombiniert auftreten. Eine detaillierte Abwägung, welche Prozesse im Detail auf die gefundenen Ergebnisse wirken, lässt die Datenlage nicht zu.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die hier analysierten, eher kleinräumigen, Revitalisierungen zu einer leichten Aufwertung des Artenspektrums und etwas ausgeprägter der Fischdichte geführt haben. Die Studie von Haase et al.

(2012), die ebenfalls auf einer Untergruppe derselben Projekte basierte, konnte aber zeigen, dass historische Referenz-Artengemeinschaften mehrheitlich nicht wiederhergestellt wurden. Ebenso veränderten die getroffenen Massnahmen gesamtheitlich betrachtet nicht den Anteil bedrohter

oder invasiver Arten. Zum Schutz bedrohter Arten scheinen gezielte, auf die Bedürfnisse der Arten abgestimmte Strategien notwendig zu sein.

Die aufgezeigten Ergebnisse legen nahe, dass der Erholungsprozess dynamisch ist und dass einmalige Erfolgskontrollen wenige Jahre nach Abschluss der Bauarbeiten nur bedingt geeignet sind, den Erfolg der Revitalisierungsmassnahmen abschliessend zu bewerten. Idealerweise sollten Projekte mehrfach, im Abstand von einigen Jahren nach Abschluss der Bauarbeiten, begutachtet werden.

2.

Wiederbesiedlungsdynamik Wie die Metaanalyse zeigt, unterliegt die Wiederbesiedlung durch Fische einem dynamischen Prozess. Einmalige Erfolgskontrollen, wie sie zumeist in der Praxis durchgeführt werden, sind nicht in der Lage, diese Dynamik wiederzugeben. In zwei Feldstudien wurde die frühe Wiederbesiedlungsdynamik von Fischen in zeitlich dichter Auflösung verfolgt: a) An der Mönchaltorfer Aa (Kt. Zürich) wurden experimentell an drei Abschnitten auf einer Länge von je 250 m, die Fische entfernt und die Neubesiedlung über 18 Monate hinweg verfolgt. Revitalisierungsarbeiten fanden dabei nicht statt. Die Abschnitte lagen in einem gut vernetzten Bereich des Systems. Insgesamt wurden 11 Fischarten in diesem Gewässerabschnitt nachgewiesen. b) Der Lochrütibach (Kt. Nidwalden) wurde im Frühjahr 2011 revitalisiert. Vor Beginn der Bauarbeiten und über einen Zeitraum von 27 Monaten im Anschluss daran, wurde die Wiederbesiedlung in drei Teilabschnitten verfolgt. Der Lochrütibach ist als schlecht vernetzter Oberlauf anzusehen und beheimatet als voralpines Gewässer lediglich zwei Fischarten.

3.

Studie Mönchaltorfer Aa Die Mönchaltorfer Aa ist ein Zufluss des Greifensees im Kanton Zürich. Das Einzugsgebiet (46 km2) ist stark landwirtschaftlich geprägt. Die Morphologie des Gewässers ist nur in den Oberläufen und im Mündungsbereich mit dem Greifensee als naturnah zu betrachten. Der Grossteil des Gewässernetzes ist stark anthropogen beeinflusst mit begradigtem Verlauf und befestigtem Ufer.

Drei Gewässerabschnitte (je 250 m lang) im degradierten Unterlauf (Strukturgüteklasse 3 = stark beeinträchtigt) wurden für das Experiment ausgewählt, deren unteres Streckenende (A) 1.6; (B) 2.8 bzw.(C) 4.0 km oberhalb der Mündung mit dem Greifensee

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Bild 1. Übersicht der drei Experimentalabschnitte (linke Hälfte) und der Verlauf der Wiederbesiedlung über den Experimentalzeitraum (rechte Hälfte). Die Diagrammbalken in der Mitte geben die Fischzusammensetzung und -abundanz zum Zeitpunkt der Leerfischung an. Die Wiederbesiedlung ist dargestellt, ausgehend von einem als hypothetisch fischfrei betrachteten Abschnitt (rote Striche auf der x-Achse markieren Befischungstermine, Daten dazwischen linear interpoliert). lag (Übersicht Bild 1). Im April 2011 wurden die Abschnitte B und C mit jeweils vier Durchgängen elektrisch befischt, Abschnitt A folgte im Mai. Gefangene Fische wurden gemessen, gewogen und im Anschluss daran so im System versetzt, dass eine Rückkehr in die leergefischten Abschnitte ausgeschlossen werden konnte. Mit den vier Befischungsdurchgängen konnte ein Grossteil der Fische entfernt werden. Insbesondere Fische mit einer grossen Körpergrösse (>15 cm) konnten komplett entfernt werden, wohingegen kleinere, bodenlebende Arten zu schätzungsweise zwei Dritteln entfernt werden konnten.

Die Wiederbesiedlung wurde im Abschnitt A über 12 Monate hinweg an insgesamt drei Kontrollterminen (nach 1, 5 und 12 Monaten) dokumentiert. Die Abschnitte B und C wurden über 18 Monate hinweg an fünf Terminen beprobt (Befischungen nach 1, 2, 6, 12 und 18 Monaten). Zu jedem Kontrolltermin wurden die Abschnitte auf 200 m Länge (25 m Pufferzone oben und unten im Vergleich zur Leerfischungsstrecke) mit drei Durchgängen elektrisch befischt und die Fische nach Messung in die jeweiligen Abschnitte zurückversetzt.

Insgesamt konnten im Untersuchungszeitraum 11 Arten nachgewiesen werden, von denen aber lediglich vier Arten: Bachforelle (Salmo trutta), Alet (Squalius cephalus), Schmerle (Barbatula barbatula) und

Gründling (Gobio gobio) häufig vorkamen und mehr als 99% aller gefangenen Individuen ausmachten. Bezüglich Artenreichtum war zum Zeitpunkt der Leerfischung ein klar abnehmender Trend mit Entfernung zum Greifensee zu verzeichnen: Abschnitt A wies 8 Arten auf, Abschnitt B 5 und in Abschnitt C konnten nur zwei Arten nachgewiesen werden. Einige Arten sind nur als Einzelfunde belegt.

Abschnitt A zeigte eine kontinuierliche Erholung im Untersuchungszeitraum und die Fischdichte und -zusammensetzung glich nach 12 Monaten den Bedingungen vor der Leerfischung. Die zuvor dominanten Arten waren auch für den Wiederbesiedlungsprozess massgeblich. Seltene Arten, blieben selten und konnten keinen Vorteil in der Besiedlung unbesetzter Habitate für sich ziehen. Zwischen den dominanten Arten gab es kleinere Unterschiede in der Geschwindigkeit der Wiederbesiedlung: so besiedelten Alets den Abschnitt schneller, wohingegen die Besiedlung mit grossen Bachforellen sich länger hinzog und erst gegen Ende des Monitoring-Zeitraums auf einem vergleichbaren Niveau, wie zu Beginn war.

Die Abschnitte B und C erholten sich deutlich schneller als Abschnitt A und zeigten bereits einen Monat nach der Leerfischung eine Fischdichte, die der Grössenordnung vor der Leerfischung ent-

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sprach. Bezüglich der Zusammensetzung zeigten sich deutlichere Unterschiede. Für eine erste Besiedlung schienen vor allem Schmerlen und 0+ Bachforellen ausschlaggebend zu sein. Während im Jahr 2011 Zuflüsse mit Bachforellen-Brütlingen besetzt wurden, blieb ein Besatz 2012 aus.

Dies spiegelt sich auch in den im Frühjahr erhobenen Daten wieder, wo der Anteil an 0+ Bachforellen im Jahr 2011 deutlich höher war als im Jahr darauf. Auch in den oberen beiden Abschnitten zeigte sich eine verzögerte Erholung grosser Bachforellen. Erwähnenswert ist, dass Gründling und Alet sich im Abschnitt C etablieren konnten, wo sie zuvor gefehlt hatten. Auch 18 Monate nach der Leerfischung konnten beide Arten weiter nachgewiesen werden, wenn auch Gründlinge selten waren. Da zwischen Abschnitt B und C keine Wanderbarrieren existieren, hätte auch zuvor schon mit einer Besiedlung der beiden Arten in diesem Abschnitt gerechnet werden können. Möglicherweise ist das Fehlen der sich territorial verhaltenen Bachforellen (Johnsson et al., 2000) ein Grund dafür, dass diese Arten sich dort neu etablieren konnten.

Trotz der grossen Unterschiede im Vorkommen von 0+ Bachforellen im Frühjahr, zwischen den beiden Jahren, war zum Herbst der Unterschied in der Abundanz der herangewachsenen 0+ Bachforellen vergleichsweise gering.

49

Die Studie belegt, dass die Wiederbesiedlung kurzer Abschnitte extrem schnell gelingen kann. Vor allem Schmerle und 0+ Bachforellen zeigten sich für die anfängliche Besiedlung der oberen beiden Abschnitte verantwortlich. Eine Ausbreitung durch Drift kann nur vermutet werden, wurde aber für Bachforellenbrütlinge in anderen Bächen mit monotoner Gerinnemorphologie gezeigt (Daufresne et al., 2005; Ottaway and Forrest, 1983). Bei den grösseren Fischen zeigten Alets gegenüber Bachforellen eine deutlich schnellere Besiedlungsrate, die Bachforellen legten zwar langsam, dafür aber kontinuierlich mit linearem Verlauf an Abundanz zu. Die Ergebnisse deuten ferner darauf hin, dass durch ein Störereignis, häufig vorkommende Fischarten sich in Abschnitten etablieren konnten, in denen sie zuvor nicht vorhanden waren. Auch nach 18 Monaten waren diese Arten noch in den Abschnitten vorhanden – ob sie wieder verdrängt werden, bleibt ungewiss. Alle drei Abschnitte waren sich bezüglich Fischartengemeinschaft zum Ende des Experimentes hin ähnlicher, als zu Beginn des Experimentes (Leerfischung). Während des Wiederbesiedlungsprozesses wich vor allem Abschnitt C von der ursprünglichen Artenzusammensetzung ab, während Abschnitt A und B nur geringe Abweichungen zeigten.

Ein ähnliches Experiment aus Nordamerika (Albanese et al., 2009) zeigte, dass sich zwei 400 m lange Abschnitte innerhalb von zwei Jahren nach der Leerfischung erholten und dass Unterschiede in der Besiedlung zwischen den Arten durch die unterschiedliche Beweglichkeit der Arten erklärt waren.

Die generelle schnelle Wiederbesiedlung von kurzen Abschnitten kann auch nach Revitalisierungen erwartet werden, wenn die Abschnitte gut vernetzt sind (Jansson et al., 2007). Allerdings zeigt sich, dass die Wiederbesiedlung durch die ohnehin häufigen Arten im System erfolgt, was eine indirekte Bestätigung dafür ist, dass eine Wiederbesiedlung vor allem mit Individuen aus der unmittelbaren Umgebung erfolgt (Diebel et al., 2010; Stoll et al., 2013). Eine rasche Wiederbesiedlung ist nicht mit einer ökologischen Aufwertung gleichzusetzen, da das Artenspektrum und die Fischdichte lediglich schnell in den ursprünglichen Zustand zurückfindet, darüber hinaus aber keine Verbesserung stattfindet. Durch unser Experiment bleibt unklar, wie sehr Prozesse und Nahrungsnetze nach Revitalisierungsbauarbeiten gestört bleiben und wie lange es braucht bis diese sich regeneriert haben.

Dies ist wohl auch von der Intensität und der Dimensionierung der durchgeführten Arbeiten abhängig. Des Weiteren können auch 50

Bild 2. Übersicht der Befischungsstrecken im Lochrütibach.

Bild 3. Abschnitt A vor (links), während (Mitte) und nach (rechts) den Revitalisierungsbauarbeiten. jahreszeitliche Effekte bei der Besiedlung von verschiedenen Bachabschnitten eine Rolle spielen.

4.

Studie Lochrütibach Der Lochrütibach ist ein kurzer (ca. 1100 m), grundwassergespeister Zufluss der Engelberger Aa (Kt. Nidwalden). Im Frühjahr 2011 wurde er auf einer Länge von 900 m revitalisiert, die untersten 200 m blieben unsaniert (Bild 2). Vor der Revitalisierung wies der Bach einen kanalisierten Verlauf mit befestigten Ufern auf, die an eine steile überhängende Uferböschung grenzten. Die Bachsohle war über weite Flächen mit Wasserpflanzen bewachsen, eine Ufervegetation fehlte hingegen vollständig. Der Lochrütibach hat selbst keine Zuflüsse und ein Austausch mit Fischen kann allein über die Engelberger Aa erfolgen. Die Mündung wies allerdings bis ein Jahr nach Fertigstellung der Bauarbeiten (Juni 2011) die Charakteristik einer steilen, betonierten Rampe auf, die für den Fischaufstieg als ungeeignet anzusehen ist. Erst im August 2012 folgte die Umgestaltung in Form einer Blockrampe, die zumindest schwimmstarken Arten einen Aufstieg ermöglicht.

Der Lochrütibach wurde im November 2010, vor der Revitalisierung, an drei Stellen auf 100 m Länge elektrisch befischt (drei Durchgänge), um den Vor-Revitalisierungszustand zu dokumentieren. Unmittelbar vor Beginn der Bauarbeiten fand eine weitere Abfischung seitens des Kantons statt um Fische in die Engelberger Aa zu versetzten. Da die Baustellenabfischung aus

nur einem Durchgang bestand, ist davon auszugehen, dass der Fischbestand nicht komplett aus der Revitalisierungsstrecke entfernt wurde. Die Revitalisierungsarbeiten dauerten von Januar bis Mai/Juni 2011 an. Bei den Bauarbeiten wurde die Uferbefestigung entfernt und die Uferböschung abgeflacht, es entstand somit eine flache Uferzone (Bild 3). Punktweise wurden Wurzelstöcke und Fischunterstände eingebaut.

Durch die Bauarbeiten wurde ebenfalls die Gewässersohle saniert, Kies wurde eingebracht und Riffle und Poolsequenzen geschaffen, dabei verschwand der Grossteil des Wasserpflanzenbestandes. Eine Bestockung der Ufer mit Gehölzen hat nur an wenigen Stellen stattgefunden, da die Ufer weiterhin als landwirtschaftliche Nutzfläche ausgewiesen sind.

Nach Abschluss der Bauarbeiten wurde die Wiederbesiedlung, im Abstand von drei Monaten (an insgesamt zehn Befischungsterminen) an genau den Stellen verfolgt, an denen bereits der Vor-Revitalisierungszustand dokumentiert wurde. Zwei der drei Abschnitte lagen im revitalisierten Bereich, der dritte im unsanierten Abschnitt zwischen Engelberger Aa und der Revitalisierung (Bild 2).

Im Lochrütibach sind nur die beiden Arten Groppe (Cottus gobio) und Bachforelle (Salmo trutta fario) heimisch, wie dies für voralpine Gewässer typisch ist.

Vor der Revitalisierung wiesen alle Abschnitte ähnliche Fischdichten beider Arten auf: Die Dichte der Bachforellen lag bei etwa 3000 Individuen ha-1, die der Grop-

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Bild 4. Berechnete Fischdichte von Bachforelle und Groppe, basierend auf den drei Durchgängen mittels Elektrofischerei. Fischdichten vor der Revitalisierung sind in Rot dargestellt (* = keine Abschätzung der Daten möglich), Fischdichten nach der Revitalisierung in verschiedenen Blautönen (K. = Kontrolle). Die Fehlerbalken geben das Vertrauensintervall der Populationsabschätzungen an. Die Abschätzung der Groppendichte ist mit einer grösseren Unsicherheit behaftet, bedingt durch die schlechte Fangbarkeit dieser Art mittels Elektrofischerei. pen in etwa geringfügig höher (Bild 4), wobei zuverlässige Aussagen zur Dichte der Groppen nicht getroffen werden können, da sie als kleine, bodenlebende Fischart nur bedingt gut mittels Elektrofischerei fangbar ist.

Unmittelbar nach Abschluss (Juli 2011) der Bauarbeiten waren nennenswerte Fischvorkommen nur in der unsanierten Referenzstrecke zu finden, wo die Groppendichte nahezu unverändert geblieben ist und die Forellendichte sich um zirka zwei Drittel reduziert hatte. Dagegen war die Fischdichte in den sanierten Bereichen deutlich verarmt und es wurden nur einzelne Bachforellen gefangen, auch die Groppendichte war sehr gering.

Der Wiederbesiedlungsprozess zeigte einen deutlich unterschiedlichen Verlauf für beide Arten. Im revitalisierten Bereich wurde eine rasante Zunahme der Groppen dokumentiert, wohingegen die Bachforellen sich nur sehr langsam erholten. In der unsanierten Referenzstrecke war der Erholungsprozess der Groppen deutlich gemässigter, die Bachforellen zeigten zunächst ebenfalls nur eine schwache Erholung, seit Sommer 2012 aber eine stärkere Zunahme.

Bereits im Jahr 2011 konnten für die Groppen, deren Laichzeit in kalten Gebirgsbächen mit April/Mai angegeben wird (Zbinden et al., 2004), Jungfische nachgewiesen werden. Daher scheint trotz der

noch andauernden Bauarbeiten und intensiven Arbeiten an der Gewässersohle eine erfolgreiche Vermehrung der Groppen stattgefunden zu haben, im Jahr 2012 konnten ebenfalls Groppen-Jungfische nachgewiesen werden. Bachforellen-Jungfische konnten keine im Jahr 2011, jedoch im Folgejahr nachgewiesen werden. Für die fehlenden Jungfische in 2011 gibt es zwei Erklärungen: Zum einen konnten mittels Elektrobefischungen vor Beginn der Bauarbeiten, aufgrund ihrer Grösse und Lebensweise (Freiwasser), laichreife Bachforellen wesentlich effizienter gefangen werden als geschlechtsreife Groppen, was dazu führte, dass zur Laichzeit keine oder nur sehr wenige potenzielle Bachforellen-Elterntiere im Gewässerabschnitt verblieben waren. Zum anderen wären, falls doch Reproduktion stattgefunden hat, die Laichgruben und Eier der Bachforellen (Laichzeit November-Dezember 2010) durch die intensiven Bauarbeiten an der Gewässersohle zerstört worden. Im Herbst/Winter 2011 schien dagegen eine erfolgreiche Reproduktion von einigen wenigen Bachforellen stattgefunden zu haben, was sich im Fang von 0+ Bachforellen im Jahr 2012 widerspiegelte.

Daher legen die Ergebnisse nahe, dass der Wiederbesiedlungsprozess in den revitalisierten Abschnitten wohl in erster Linie durch gewässerinterne Rekrutierung

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stattgefunden hat, als dass Fische aktiv von der Engelberger Aa oder dem unsanierten Abschnitt aus eingewandert sind. Einzelne Individuen scheinen jedoch nach der Mündungssanierung in den Lochrütibach aufgestiegen zu sein, was sich im Nachweis von zwei grossen Besatzfischen (mit Fettflossenschnitt) ableiten lässt, die im Juli 2013 gefangen wurden. Besatzmassnahmen fanden nur in der Engelberger Aa statt.

Gleichzeitig mit der Mündungssanierung im Sommer 2012 stieg auch die Bachforellendichte leicht an, was aber neben den eingewanderten Individuen auch durch das Heranwachsen der im Gewässer selbst verlaichten Fische begründet werden kann.

Generell kann gewässerinterne Rekrutierung als ein Hauptmechanismus der Wiederbesiedlung für schlecht vernetzte Oberläufe von Gewässern betrachtet werden, da die Besiedlung durch Kolonisten in Oberläufen mit limitierten Ausbreitungsfähigkeiten begrenzt ist (Brederveld et al., 2011). Die deutlich positive Reaktion der Groppen in den revitalisierten Abschnitten kann neben guten Rekrutierungsmöglichkeiten auch in der Abwesenheit der Bachforellen, als potenzielle Prädatoren, gesehen werden.

Durch die Revitalisierung haben sich die Unterstandsflächen für Bachforellen deutlich reduziert, da zuvor die überhängende Uferböschung, wie auch der starke Wasserpflanzenbewuchs als Schutzhabitate für die Fische fungierten. Die künstlich geschaffenen Habitate (Wurzelstöcke und Fischunterstände aus Steinplatten) können diesen Verlust nur bedingt kompensieren. In der Zukunft ist zu erwarten, dass die Unterstandsflächen durch anwachsende Vegetation auf der Gewässersohle und am Ufer wieder zunehmen. Es bleibt daher abzuwarten, ob die Bachforellen, bezogen auf ihre Abundanz, zur alten Stärke zurückkehren.

Durch den konstanten Abfluss und die weiterhin unmittelbar an den Bach grenzenden landwirtschaftlichen Nutzzonen, inklusive Drainagerohren, besteht die Gefahr, dass eingetragene Feinsedimente sich über die Jahre an der Gewässersohle anlagern und diese kolmatieren. Dieser Prozess dürfte langfristig die erfolgreiche Rekrutierung von Groppen und Bachforellen negativ beeinflussen, wobei Bachforellen, durch das Schlagen von Laichgruben, in der Lage sind, schädliche Effekte durch Feinsedimenteintrag teilweise zu kompensieren.

5.

Migrationsdynamik Fische Die Ergebnisse der Mönchaltorfer-Aa-Studie, wie auch die indirekten Ergebnisse aus der Metaanalyse lassen darauf schliessen, 51

dass in gut vernetzten Systemen Fische in der Lage sind, leere Abschnitte sehr schnell zu besiedeln. Unklar ist hingegen, woher diese Fische stammen. Die aktuelle Literatur (Diebel et al., 2010; Stoll et al., 2013) deutet darauf hin, dass Quellen für eine Wiederbesiedlung im unmittelbaren Umfeld zu sehen sind (< 5 km) und eine Besiedlung aus weiter entfernten Quellpopulationen unwahrscheinlich ist.

In einer zwölfmonatigen Studie sollen die Wander- und Ausbreitungsdynamik von Fischen in der Seewag (Kt. Luzern) und ihre Ausbreitungsdistanzen erhoben werden. Gleichzeitig soll das Bewegungsmuster der Fische im revitalisierten Abschnitt und im angrenzenden kanalisierten Bereich verglichen werden.

Die Seewag hat ein Einzugsgebiet von 84.6 km2 und mündet bei Willisau (Kt. Luzern) in die Wigger. Im Jahr 2000 wurde ein 400 m langer Abschnitt in 500 m Entfernung zur Mündung mit der Wigger revitalisiert. Für unser Experiment wurde ein Versuchsabschnitt von 1.6 km Gesamtlänge definiert. Dieser fasst die revitalisierte Strecke mit ein und reicht von der Mündung mit der Wigger bis hinauf zum Zusammenfluss von Seewag und Rotbach. Der revitalisierte Abschnitt lag dabei in etwa in der Mitte der gesamten Versuchsstrecke. Innerhalb der Versuchsstrecke gibt es keine Zuflüsse.

Die Versuchsstrecke selbst wies nur auf den untersten 300 m Wanderbarrieren auf, von denen allein zwei künstliche Überfälle (> 0.5 m Höhe) auf den untersten 100 m als unpassierbar für den Fischaufstieg angesehen werden können. Entlang dieser 1.6 km wurden in regelmässigen Abständen acht Abschnitte von je 75 m Länge quantitativ befischt (drei Elektrobefischungs-Durchgänge). Die Befischungen erfolgten Ende Februar 2012. Dabei lagen zwei Abschnitte innerhalb der revitalisierten Strecke und je drei weitere stromauf- und -abwärts davon.

Gefangene Fische wurden gemessen und gewogen und alle Fische >10 cm mit PIT-Marken (Passive Integrated Transponders) individuell markiert. Sonnenbarsche (Lepomis gibbosus) wurden bereits ab einer Länge von 7 cm markiert. Alle Fische wurden in die Abschnitte zurückversetzt, in denen sie gefangen wurden. Beginnend von März an wurde der 1.6 km lange Abschnitt regelmässig (ein- bis zweimal pro Monat) mit einer Handantenne abgeschritten und die Position der Fische im Bach dokumentiert.

Hierzu wurden Massbänder mit Fixpunkten am Ufer ausgelegt und die Fischposition auf 0.1 m genau protokolliert. Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich über zwölf Monate (März 2012 bis Februar 2013).

52

Bild 5. Box-Plots der maximalen Bewegungsdistanz je Art. Graue Kästen repräsentieren 50% der Datenpunkte (Individuen), schwarze Linie darin den Median. Die Fehlerbalken schliessen 95% der Datenpunkte ein, schwarze Punkte sind Ausreisser.

Insgesamt wurden 511 Fische, acht verschiedener Arten gefangen, von denen 297 mit PIT-Marken markiert wurden. Lediglich drei Arten (Bachforelle, Schmerle, Sonnenbarsch) wurden so häufig gefangen und markiert, dass man verallgemeinernde Rückschlüsse über das Wanderverhalten treffen kann. Des Weiteren wurden einzelne Individuen von Egli, Rotauge, Regenbogenforelle, Gründling und Groppe markiert.

Alle drei häufigen Arten kamen in allen acht Abschnitten vor, wobei die Gesamtfischanzahl und der Anteil der jeweiligen Arten variierten.

Die im Folgenden dargestellten Ergebnisse basieren auf 21 Antennenbegehungen des Baches. Insgesamt wurden 244 Individuen nach der Markierung mindestens einmal mit der Antenne registriert (82%), 53 Individuen blieben dagegen verschollen (18%). Die 244 lokalisierten Individuen führten zu 1891 auswertbaren PIT-MarkenRegistrierungen im Untersuchungszeitraum (entspricht im Schnitt 90 Detektionen pro Begehungstermin), was einer durchschnittlichen Detektionsfrequenz von 7.8-mal pro Individuum entspricht. Da die DetektionsEmpfindlichkeit der Antenne bei zirka 0.5 m liegt, ist eine 100-prozentige Erfassung aller markierten Fische bei den Begehungen nicht zu erwarten. Allein zwei Marken wurden bei allen 21 Antennenbegehungen lokalisiert. Einige Marken zeigten ab einem gewissen Zeitpunkt im Untersuchungszeitraum weder eine longitudinale, noch eine laterale Positionsverschiebung. Diese Marken wurden von der Analyse ausgeschlossen, da ein Verlust der Marke oder Sterben der markierten Fische nicht ausgeschlossen werden kann.

Ausgehend von ihrem Aussetzpunkt bzw. von der am weitesten stromauf- bzw. stromabwärts dokumentierten Position wurden die maximal zurückgelegten Bewegungsdistanzen aller Individuen errechnet und für die jeweiligen Arten zusammengefasst, einen Überblick hierzu bietet Bild 5.

Zwischen 40–45% der Bachforellen und Schmerlen hatten einen Aktionsradius von weniger als 50 m, der Anteil der Sonnenbarsche mit einem Aktionsradius <50 m war mit 32% geringer. Bezüglich maximaler Wanderdistanz zeigten sich grosse Unterschiede zwischen den Arten.

Die grösste Wanderdistanz auf der 1.6 km langen Strecke wurde für eine Bachforelle dokumentiert, die über 1.4 km wanderte. Es ist daher nicht auszuschliessen, dass einige Bachforellen über die Versuchsstrecke hinausgewandert sind und somit nicht mehr registriert werden konnten. Für Schmerlen und die invasiven Sonnenbarsche blieb die maximal registrierte Wanderdistanz bedeutend kürzer mit 0.8 km (Schmerle) und 0.6 km (Sonnenbarsch). Die Sonnenbarsche zeigten zusätzlich ein asymmetrisches Ausbreitungspotenzial. Rund 90% der Positionsregistrierungen erfolgten flussabwärts gemessen an der zuletzt dokumentierten Position, nur wenige Individuen wanderten flussaufwärts (Bild 6). Bei Bachforelle und Schmerle war die Wanderrichtung dagegen ausgeglichen.

Die Studie legt nahe, dass von allen drei Arten nur ein geringer Anteil der Population überhaupt die Tendenz zeigt, über grössere Distanz zu wandern. Der Grossteil der Individuen erweist sich dagegen als standorttreu. Besonders für Bachforelle und Schmerle zeigte der Grossteil der Individuen

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Bild 6. Hauptbewegungsrichtung der Arten im Untersuchungszeitraum. nur äusserst geringe Ausbreitungsdistanzen. Sonnenbarsche zeigten eine im Mittel grössere zurückgelegte Strecke, wobei die maximal zurückgelegt Strecke die kleinste von allen drei Arten ist. Bezogen auf die maximal zurückgelegte Wanderdistanz, scheinen allein einzelne Individuen der Bachforelle über grössere Distanzen zu wandern und somit das Potenzial zu haben, auch neue Habitate in moderater Entfernung (einige Kilometer) zu erreichen. Die maximalen Wanderdistanzen von Schmerle und Sonnenbarsch nehmen zwar kontinuierlich mit der Zeit zu, dennoch bleibt die Ausbreitungsdistanz eher kleinräumig. Der Abgleich der hier gewonnenen Resultate mit der Literatur ist schwierig, da bei Ausbreitungsstudien gewässerspezifische Aspekte wie Strömung und Wanderbarrieren berücksichtigt werden müssen. Bachforellen weisen, mit zunehmender Grösse, eine ausgeprägte Standorttreue auf und kehren nach künstlichem Versatz zum gleichen Ort zurück (Lucas and Baras, 2001). Andere Untersuchungen zum Wanderverhalten bei Forellen beziehen sich vor allem auf See- und Meerforellen, welche zum Teil weite Wanderungen von mehreren Kilometern Länge unternehmen. Untersuchungen zur Ausbreitung von Schmerlen sind rar, im Bodensee zeigten allerdings benachbarte SchmerlenPopulationen, welche weniger als vier Kilometer voneinander entfernt waren, genetische Unterschiede (Barluenga and Meyer, 2005), was auf eine sehr eingeschränkte Ausbreitung hindeutet – für Fliessgewässer fanden sich keine Untersuchungen. Sonnenbarsche sind wohl aus den oberhalb der Versuchsstrecke gelegenen Teichen in die Seewag gelangt und sind mit der Strömung flussabwärts verdriftet worden. Da Sonnenbarsche stillstehende oder sehr langsam fliessende Gewässer mit hohem Wasserpflanzenanteil bevorzugen (Jordan

et al., 2009), sind keine Studien zur Wanderung in Fliessgewässern bekannt.

6.

Schlussfolgerungen Die Ergebnisse aus allen vier Studien liefern praktische Erkenntnisse, welche das Verständnis zum Erholungspotenzial von Fischgemeinschaften nach Revitalisierungsmassnahmen konkretisieren. Generell werten lokal begrenzte Habitat-Revitalisierungsprojekte lokale Fischgemeinschaften hinsichtlich Abundanz und abgeschwächt auch Biodiversität und Artenreichtum leicht auf. Die Wiederherstellung historisch belegter Fischgemeinschaften scheint dagegen, mit solch lokal begrenzten Massnahmen, nicht möglich. Auch werden bedrohte Arten weder begünstigt noch invasive Arten zurückgedrängt.

Vielmehr scheint eine ökologische Erholung bzw. Wiederbesiedlung durch die ohnehin dominanten Fischarten aus der näheren Umgebung stattzufinden. Sind revitalisierte Abschnitte kurz und Gewässer gut vernetzt, kann mit einer sofortigen Wiederbesiedlung gerechnet werden. Allerdings zeigt sich, dass trotz rascher Besiedlung und nur geringer Unterschiede in der Gesamtfischabundanz die Zusammensetzung der Fischgemeinschaften dynamisch ist. Einzelne Arten zeigen eine schnellere Erholung als andere. Dies kann aus unterschiedlichen Ausbreitungsfähigkeiten und veränderten Interaktionen zwischen Arten resultieren. In schlecht vernetzten Oberläufen kann wohl die gewässerinterne Rekrutierung als ein wichtiger Prozess der Wiederbesiedlung angesehen werden.

Generell wird in Erfolgskontrollen bislang die Dynamik im Wiederbesiedlungsprozess zu wenig berücksichtigt. Einmalige Erfolgskontrollen in den ersten Jahren nach den Baumassnahmen liefern wohl eher eine Momentaufnahme, als dass sich ein stabi-

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ler Gleichgewichtszustand bis dahin eingestellt haben wird. Um Schwankungen, bedingt durch jahreszeitliche Effekte in den Daten zu vermeiden empfiehlt es sich, ein einheitliches Probenahmedesign einzuhalten. Zudem wird empfohlen, mehrere Erfolgskontrollen über einige Jahre durchzuführen.

Unsere PIT-Tag-Studie legt nahe, dass die Ausbreitungsdynamik von Fischen stark zwischen den Arten variiert und generell eher kleinräumig ist. Dies verdeutlicht, wie limitiert und langwierig Wiederbesiedlungsprozesse sein können. Diese Ergebnisse sind gerade im Hinblick auf das viel diskutierte Trittsteinkonzept zur strategischen Revitalisierungsplanung ernüchternd, da revitalisierte Abschnitte, die weit auseinanderliegen, erst nach langer Zeit oder überhaupt nicht erreicht werden. Eventuell findet eine erfolgreiche Besiedlung nur von sehr wenigen Individuen statt, was eine erfolgreiche Etablierung erschwert. Idealerweise liegen revitalisierte Abschnitte nur einige hundert Meter entfernt von naturnahen Abschnitten oder Abschnitten mit einer grossen Artenvielfalt. Auch eine Asymmetrie in der Ausbreitungsrichtung kann für einzelne Fischarten nicht ausgeschlossen werden. Generell scheint die Wanderung flussabwärts durch Drift begünstigt. Dies kann vor allem auch für Larven und Jungfische zutreffen, deren Schwimmleistung noch nicht sehr ausgeprägt ist. Damit ist tendenziell das Wiederbesiedlungspotenzial von Abschnitten, die unterhalb von Artenpools gelegen sind, als höher einzuschätzen.

Zukünftige Revitalisierungen sollten grossflächiger angelegt werden und unmittelbar an bestehende Quellen der Wiederbesiedlung anschliessen. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass Prozesse auf Einzugsgebietsebene weitestgehend intakt sind und die revitalisierten Abschnitte einer stetigen Dynamik unterliegen, welches einer Vielzahl von Arten zugute kommt.

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«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Lineare und parabolische Korrektur der Driftwerte von hydrologischen Parametern Alessandro Grasso, Kai Röller, Jürg Petermann

Zusammenfassung Mittels Sensoren überwacht die Abteilung Hydrologie des BAFU verschiedene hydrologische Parameter der schweizerischen Gewässer.

Leider treten in den hydrologische Datenreihe gerätebedingte positive oder negative Verschiebungen der Parameterwerte auf, die als Drift bezeichnet werden.

In der Datenbank DAMAST der Abteilung Hydrologie sind zwei Korrekturoptionen der Drift in der hydrologischen Datenreihe implementiert. Die parabolische Korrektur eignet sich für die Fälle, in denen die hydrologischen Parameter nur nichtnegative Werte zulassen (z.B. Wassertrübung). Bei allen anderen Parametern lässt sich die Drift linear korrigieren (z.B. Temperatur).

Résumé Au moyen de divers capteurs, la Division hydrologie de l’OFEV surveille différents paramètres hydrologiques des eaux suisses.

Malheureusement, les séries hydrologi-ques présentent des décalages positifs ou négatifs des valeurs mesurées en raison d’un mauvais fonctionnement de ces capteurs,. Ces décalages sont appelés «dérive de la série».

Dans la base de données DAMAST de la Division hydrologie, sont disponibles deux options de correction de ces dérives. La correction parabolique est indiqué pour les paramètres hydrologiques, qui présentent seulement des valeurs non-négatives (p.ex. la turbidité de l’eau). Pour tous les autres paramètres, la dérive peut être corriger linéairement (p.ex. la température).

1.

Inhalt Die kontinuierlichen Messungen der hydrologischen Parameter (Wasserdruck, Wassertemperatur, Wassertrübung usw.) werden mit geeignet kalibrierten Sonden vorgenommen, welche Stromimpulse in Daten für den gesuchten Parameter umwandeln.

Leider treten in diesen kontinuierlichen Datenreihen häufig Verfälschungen als Folge von nicht richtig funktionierenden Sonden auf. Gerätebedingte positive oder negative Verschiebungen der Werte eines hydrologischen Parameters werden als Drift in der Datenreihe bezeichnet.

Bei der Analyse einer Datenreihe muss eine allfällige Drift vorgängig korrigiert werden.

In diesem Bericht werden zwei Methoden zur Driftkorrektur in hydrologischen Datenreihen vorgestellt: die lineare und die parabolische Korrektur. Die beiden Korrekturmodelle sind im Datenmanagementsystem DAMAST der Abteilung

Hydrologie des Bundesamts für Umwelt (BAFU) implementiert.

2.

Einführung Die Abteilung Hydrologie des BAFU überwacht verschiedene hydrologische Pa-

rameter der schweizerischen Gewässer.

Die kontinuierlichen Messungen der hydrologischen Parameter (Wasserdruck, Wassertemperatur, Wassertrübung, elektrische Leitfähigkeit des Wassers usw.) erfolgen mit geeignet kalibrierten Sensoren (Sonden), die den vom jeweiligen Parameter ausgehenden Stromimpuls in einen Messwert umwandeln. Die Messungen werden als kontinuierlich bezeichnet, weil die Messintervalle kurz, d.h. in der Grössenordung von Minuten sind.

Anhand der so entstehenden langen Messreihen kann man unter anderem das Verhalten des jeweiligen Parameters untersuchen, allfällige Trends darstellen sowie Vorhersagen über sein künftiges Verhalten treffen.

Diese Datenreihen weisen häufig eine Drift auf (Abb. 1 und 2). Diese entsteht, wenn bei den Sensoren der Sonde die Kalibrierung verlorengeht oder sie nicht korrekt funktionieren. Um das Problem zu lösen, muss die Sonde aus dem Wasser geholt, gereinigt und gegebenenfalls neu kalibriert werden.

Gerätefehler, die zu Driften in einer Messreihe führen, verfälschen die Analyseergebnisse des untersuchten hydrologischen Parameters.

Um das frühere, gegenwärtige und

Bild 1. Beispiele für Driften bei Messungen der Temperatur.

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

55

künftige Verhalten eines hydrologischen Parameters zu studieren, müssen Verfälschungen in der Datenreihe, insbesondere Driften, korrigiert werden.

In diesem Beitrag werden zwei Methoden der Driftkorrektur vorgestellt: die «lineare Korrektur» und die «parabolische Korrektur»; letztere wurde bei der Abteilung Hydrologie des BAFU entwickelt.

3.

DAMAST (Datenmanagementsystem) Die in den schweizerischen Gewässern kontinuierlich gemessenen Werte der hydrologischen Parameter werden im Datenmanagementsystem, DAMAST, des BAFU registriert. DAMAST ist ein Produkt der Firma Toposoft GmbH in Aachen (D), welches zusammen mit dem BAFU laufend weiterentwickelt wird. Die Korrektur von Driften, Lücken, offensichtlich falschen Werten usw. der Originalmesswerte erfolgt über die Korrekturoptionen direkt in DAMAST.

Bild 2. Beispiele für Driften bei Messungen der Trübung.

4.

Lineare Korrektur Die lineare Korrektur der Drift eines Intervalls (AD) von Daten (y) basiert auf der vereinfachenden Annahme, dass die positive oder negative Verschiebung der Werte infolge von Gerätefehlern linear ist. Zur Korrektur wird von den Ordinaten (y) des zu korrigierenden Intervalls (AD) die entsprechende Differenz der durch die Punkte AB und AC verlaufenden Netzordinaten subtrahiert (Bild 3).

Die Dreiecke ABC und AB’C’ sind sich ähnlich, weil sie die gleichen Winkel aufweisen und folglich die Katheten und Höhen direkt proportional zueinander sind:

Bild 3. Beispiel einer linearen Korrektur der Temperatur.

(1)

(2) Die korrigierten Werte der Reihe ykorr. ergeben sich aus der Gleichung (3):

(3)

Bild 4. Parabolische Korrektur der gerätebedingten Driftwerte bei Trübungsmessungen.

56

Es ist zu beobachten, dass sich durch die lineare Korrektur einer Reihe (Bild 3) sowohl positive als auch negative Werte ergeben können.

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Folglich ist eine solche Korrektur nur in Fällen möglich, in denen der Wert des gemessenen Parameters in den Bereich der reellen Zahlen fällt, wie etwa bei der Temperatur.

In der Hydrologie existieren hydrologische Parameter, wie die Trübung, die nur nichtnegative Werte zulassen, weshalb in diesen Fällen die lineare Korrelation nicht die geeignetste ist.

5.

Parabolische Korrektur Um dieses Problem zu beheben, wurde bei der Abteilung Hydrologie des BAFU für alle hydrologischen Parameter, die, wie z.B. die Trübung, nur nichtnegative Werte aufweisen, eine parabolische Korrektur vorgeschlagen. Dabei geht man davon aus, dass eine durch die Messgeräte bedingte Verschiebung der Werte parabolisch verläuft.

Ist das zu korrigierende Intervall A1 (x1:y1) A2 (x2:y2) definiert, wird die Parabel konstruiert (Gleichung 4):

zwei aufeinander folgenden Messungen.

Die Abszisse von Punkt C(xc) ist gleich jener des Supremums des Intervalls (xc = x2). Die Ordinate von C(yc) wird interaktiv und mit anschliessenden Verfeinerungen berechnet, sodass nach der Korrektur der tiefste Wert des Intervalls positiv ist und nahe bei null liegt.

Die Koeffizienten a, b und c der Gleichung (4) bilden die Lösung des folgenden linearen Gleichungssystems:

(5) Mithilfe der Matrixberechnung (Cramersche Determinantenregel) lässt sich das lineare Gleichungssystem (3) lösen und die Koeffizienten der Gleichung (4) lassen sich berechnen:

(4)

Die Korrektur der gerätebedingten Drift der Datenreihe im Intervall (A1 A2) ergibt sich durch die Subtraktion der mit Gleichung (4) berechneten Ordinaten der Parabel ypar, von den Ordinaten der Datenreihe yserie.

Die Korrektur der Drift in der Datenreihe beginnt bei B. Ab Punkt B ist die Parabel monoton (Bild 4).

5.

Fazit Wertreihen von hydrologischen Parametern weisen häufig eine gerätebedingte Drift auf. Die Untersuchung eines hydrologischen Parameters bedarf einer vorgängigen Korrektur aller gerätebedingten Verfälschungen in seiner Datenreihe. Die parabolische Korrektur einer Drift ist in all jenen Fällen ratsam, in denen die hydrologischen Parameter, wie zum Beispiel die Wassertrübung, nur nichtnegative Werte zulassen. Bei allen anderen Parametern, wie etwa bei der Temperatur, lässt sich die Drift linear korrigieren.

Dank Wir danken Andrea Geissel und Martin Latscha aus der Abteilung Hydrologie für die operationellen Tests des Moduls «Parabolische Korrek-

Die Parabel wird durch die drei Punkte A(xa:ya), B(xb:yb) und C(xc:yc) definiert (Bild 4).

Damit das Ergebnis der parabolischen Korrektur wie bei der linearen Korrektur nur von den Extrema des zu korrigierenden Intervalls (A1 A2) abhängig ist, erfolgt die Wahl der Punkte A, B und C, welche die Parabel eindeutig bestimmen, gemäss folgenden Kriterien: 1) Die Koordinaten des ersten Punkts A(xa:ya) der Parabel stimmen mit jenen des Infimums A1 (x1:y1) des zu korrigierenden Intervalls überein.

2) Der Zwischenpunkt B(xb:yb) der Parabel wird automatisch festgelegt. Die Abszisse von B liegt nahe jener von Punkt A (xb= xa + Δ) und hat dieselbe Ordinate (yb = ya). Δ entspricht dem Intervall zwischen

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tur» der Datenbank DAMAST. Anschrift der Verfasser Dr. Alessandro Grasso Tel. +41 (0)31 324 76 69 alessandro.grasso@bafu.admin.ch Jurg Petermann Tel. +41 (0)31 322 49 86 jurg.Petermann@bafu.admin.ch Bundesamt für Umwelt, Abteilung Hydrologie BAFU, CH-3003 Bern, CH-3063 Ittigen Kai Röller Tel. +41 (0)31 324 76 33 roeller@topsoft.de Toposoft GmbH (D)

(6)

57

58

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Unwetterschäden in der Schweiz im Jahre 2013 Rutschungen, Murgänge, Hochwasser und Sturzereignisse

Norina Andres, Alexandre Badoux, Christoph Hegg

Zusammenfassung Im Jahr 2013 verursachten Rutschungen, Murgänge, Hochwasser und Sturzereignisse rund 125 Mio. CHF Schäden. Ein Vergleich mit dem langjährigen, teuerungsbereinigten Mittelwert (1972–2012) von 329 Mio. CHF zeigt, dass es sich 2013 um ein eher schadenarmes Jahr handelte. Insgesamt waren im Jahr 2013 drei Todesfälle zu beklagen.

Im Val Parghera GR intensivierte sich im Frühjahr die Bewegung von mehreren 100 000 m3 Erdmaterial. Durch die damit verbundene starke Murgangaktivität wurde seit Mitte April viel Material ins Tal verfrachtet. Ein heftiges Gewitter im Raum Schaffhausen führte am 2. Mai zu grossen Überschwemmungsschäden. Am gleichen Tag ertrank in Sulz AG eine Frau, die vom Sulzerbach mitgerissen wurde. Beinahe 50% der Gesamtschäden im Jahr 2013 sind auf das Ereignis vom 31. Mai bis 2. Juni zurückzuführen, als lang andauernde Niederschläge zu grossen Überschwemmungs- und Rutschungsschäden im Kanton St. Gallen und weiteren Regionen führten. Der Juli war geprägt durch mehrere Gewitterereignisse. Diese verursachten Schäden am 2. Juli im Kanton Luzern, am 20. Juli in Saas GR und am 29. Juli in den Kantonen Tessin, Genf und Bern.

1.

Einleitung Über das ganze Jahr hinweg berichteten die Medien immer wieder von Schäden, welche durch Naturgefahrenprozesse verursacht wurden. An der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft werden diese Schadensinformationen seit 1972 in einer Datenbank systematisch erfasst. Neben dem Zweck der Dokumentation ermöglicht diese lange Zeitreihe einen Vergleich der Schäden in den letzten 42 Jahren.

In diesem Bericht werden die Ergebnisse der Auswertung der Ereignisse aus dem Jahr 2013 dargelegt und in einem chronologischen Jahresrückblick die schadenreichsten Ereignisse kurz beschrieben.

2.

Erfassung und Auswertung von Unwetterschadensdaten Basierend auf Meldungen aus rund 3000 Schweizer Zeitungen und Zeitschriften sowie zusätzlichen Informationen aus dem Internet werden Schäden durch auf natürliche Weise ausgelöste Rutschungen, Murgänge, Hochwasser und (seit 2002) Sturzprozesse aufgezeichnet und analysiert.

Der jährliche Bericht befasst sich mit naturbedingten Schäden als Folge von star-

ken Gewittern, Dauerregen und Schneeschmelze. Schäden als Folge von Lawinen, Schneedruck, Erdbeben, Blitzschlag, Hagel, Sturm und Trockenheit werden in den Auswertungen nicht berücksichtigt.

Einige dieser Schadensereignisse aus dem Jahr 2013 werden allerdings im letzten Abschnitt kurz angesprochen.

2.1 Schadenskosten Für jedes in der Datenbank aufgenommene Schadensereignis werden die verursachten Sachschäden und Interventionskosten abgeschätzt. Die Schadensangaben beruhen grundsätzlich auf Informationen aus den Medien. Erfolgen dort keine monetären Angaben, werden die Schadenskosten auf Basis von Erfahrungswerten abgeschätzt. Im Falle von folgeschweren Ereignissen werden zusätzliche Informationen von Versicherungen, Krisenstäben und (halb-) amtlichen Stellen von Gemeinden, Kantonen und dem Bund beigezogen. In den Schadenskosten werden sowohl versicherte Sach- und Personenschäden (Gebäude- und Privatversicherungen) als auch nicht versicherte und nicht versicherbare Schäden berücksichtigt. Indirekte Schäden, spätere Sanierungsmassnahmen, Be-

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

triebsausfallskosten und ideelle Schäden (z.B. irreparable Schäden an Natur und Umwelt) werden hingegen nicht berücksichtigt.

Im Jahr 2013 wurden Schäden von insgesamt rund 125 Mio. CHF registriert.

Dies ist deutlich weniger als der teuerungsbereinigte Durchschnitt der Jahre 1972– 2012 (329 Mio. CHF), jedoch etwas mehr als der Median (88 Mio. CHF). Das Jahr 2013 kann somit als geringes bis mässiges Schadensjahr bezeichnet werden. Knapp 50% der Gesamtschäden entstanden während des Hochwasserereignisses Anfang Juni, als mehrere Kantone in der Nordostschweiz und Zentralschweiz betroffen waren. Die Schadenssumme im Jahr 2013 liegt deutlich über der Schadenssumme des Vorjahres (40 Mio. CHF, Andres et al., 2013). Die höchste teuerungsbereinigte Schadenssumme (seit Erfassungsbeginn 1972) von rund drei Milliarden CHF stammt aus dem Jahr 2005 (Hilker et al., 2007).

2.2 Ursachen der Schäden Die Ursachen für die jeweiligen Schadensprozesse werden gemäss den vorherrschenden Witterungsverhältnissen in vier verschiedene Gruppen aufgeteilt (Bild 1): Gewitter und intensive Regen: Schäden durch Gewitter machten 2013 rund 40% (50 Mio. CHF) der erfassten Gesamtschäden aus. Folgenschwer war vor allem das Gewitterereignis von 2. Mai, welches zu Schäden von rund 20 Mio. CHF im Raum Schaffhausen führte.

Dauerregen: Lang anhaltende, ausgiebige Niederschläge führten zu 64 Mio. CHF (51%) Schäden. Vor allem der Dauerregen Anfang Juni war für grosse Schäden in diversen Kantonen verantwortlich.

Schneeschmelze und Regen: Schneeschmelze (teils kombiniert mit Regen) verursachte 2013 rund 7% (ca.

9 Mio. CHF) der Gesamtschäden. Dies ist deutlich mehr als der Anteil an den Gesamtschäden von 1972–2012 (2%) und ist vor allem auf die Murgangaktivität im Val Parghera GR zurückzuführen, wo seit Mitte April hohe Kosten angefallen sind.

59

Bild 1. Anteile der verschiedenen Schadensursachen an den Gesamtkosten für die Periode 1972–2012 und für 2013.

Bild 2. Anteile der verschiedenen Schadensprozesse an den Gesamtkosten für die Periode 2002–2012 und für 2013 (bis 2001 wurden Sturzprozesse in der Datenbank nicht aufgenommen).

Bild 3. Ort und Ausmass der Schadensschwerpunkte 2013. Anhand der Symbole lässt sich zudem die Prozessart erkennen.

(Kartengrundlage: BFS GEOSTAT/Bundesamt für Landestopografie).

Unbekannte oder andere Ursachen: Bei rund 2% der Schadenskosten war die Ursache unklar oder nicht auf die oben erwähnten Auslöser zurückzuführen.

2.3 Schadensprozesse Die erfassten Schadensprozesse wurden in drei Kategorien eingeteilt. Aufgrund der grossen Vielfalt der im Naturgefahrenbereich möglichen Prozesse sind die Grenzen zwischen diesen Kategorien fliessend (Bild 2).

Hochwasser/Murgänge: Diese Gruppe umfasst Schäden, die im weites60

ten Sinne durch stehendes oder fliessendes Wasser, mit oder ohne Geschiebe und Schwemmholz, verursacht werden. Dazu zählen Hochwasser und Murgänge mit ihren möglichen Auswirkungen in Form von Überschwemmungen, Übersarungen und Übermurungen. Rund 83% der der Gesamtschäden (104 Mio. CHF) 2013 wurden durch Hochwasser und Murgänge verursacht.

Rutschungen: Diese Gruppe umfasst vorwiegend durch Lockermaterial verursachte Schäden, wobei sämtliche Arten von Rutschungsprozessen ausserhalb des

unmittelbaren Gewässerbereichs dazugehören. Für das Jahr 2013 wurden anteilsmässig deutlich mehr Schäden durch Rutschungen registriert (14%, knapp 18 Mio. CHF) als in der Periode 2002–2012 (6%).

Dies ist vor allem auf intensive Rutschungsaktivität (z.B. im Kanton AR) während des ersten Juniwochenendes zurückzuführen.

Sturzprozesse: Dieser Kategorie werden Schäden zugeordnet, die durch Steinschlag, Fels- und Bergsturz entstanden sind. Mit 3.5 Mio. CHF Schäden ist dieser Wert deutlich kleiner als 2012 (10 Mio. CHF) (Andres et al., 2013). Der Anteil der

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Ereigniskategorie

Beschreibung

Schadenskosten

Geringes Ausmass

Einzelne lokale Schäden, deren Wirkung

< 0.4 Mio. CHF

vorübergehend ist und die unschwer behoben werden können Mittleres Ausmass

Intensivere, möglicherweise über längere

0.4 bis 2 Mio. CHF

Zeit wirksame Schäden oder mehrere geringe Schäden Starkes Ausmass

Schwer und nachhaltig beschädigte oder

> 2 Mio. CHF

gar zerstörte Objekte und Kulturflächen bzw. viele geringe und/oder mittlere Schäden sowie Ereignisse mit Todesfällen Tabelle 1. Ereigniskategorien und deren geschätzte Schadenskosten pro Gemeinde (vgl. Bild 3). schweiz ist auf die lang anhaltenden Niederschläge Anfang Juni zurückzuführen.

Weiter auffallend sind die vielen Rutschungen mit mittlerem Ausmass. Jene in der Nordostschweiz entstanden ebenfalls am ersten Juniwochenende. Rot markiert sind die hohen Schäden durch Murgangaktivität seit Mitte April im Val Parghera GR, die Hochwasserschäden am 2. Mai in Schaffhausen und Stetten SH, die Schäden am 9. Juni in Moudon VD sowie jene am ersten Juniwochenende in Widnau, Au und Altstätten SG. Ebenfalls rot markiert sind die Todesfälle in Sulz AG durch Hochwasser sowie in Verdabbio GR und Zermatt VS infolge von Sturzprozessen.

2.5

Bild 4. Prozentuale, monatliche Verteilung der Schadenskosten für das Jahr 2013 (Gesamtkosten ca. 125 Mio. CHF).

Die Kreuze geben die monatliche Verteilung der Schäden (alle Prozesse) für die Gesamtperiode von 1972 bis 2012 an.

Sturzprozesse an den Gesamtkosten ist 2013 mit 3% etwas höher als in der Periode 2002–2012 (1%).

2.4

Räumliche Verteilung und Ausmass der Schäden Bei einem Unwetterereignis, welches mehrere Gemeinden betrifft, wird grundsätzlich ein Datensatz pro Gemeinde erstellt.

Für den Schadensschwerpunkt oder den Ort des am besten lokalisierbaren Schadens jeder betroffenen Gemeinde werden die Koordinaten ermittelt. In Bild 3 sind die Schadensorte, -ausmasse und -prozesse gemäss der in Tabelle 1 beschriebenen Kategorien dargestellt.

Die Ansammlung von Schadensereignissen in der Zentral- und Nordost-

Jahreszeitliche Verteilung der Schäden Rund 96% der Schäden waren von April bis Juli zu verzeichnen. Dabei sind die Schäden im Juni mit 69 Mio. CHF (55%) deutlich die grössten (Bild 4). Dies ist vor allem auf das Ereignis zu Monatsbeginn zurückzuführen, als Hochwasser und Rutschungen fast 50% der Gesamtschäden des Jahres 2013 verursachten. Das Ereignis am 2. Mai in der Region Schaffhausen ist verantwortlich für die hohen Schäden in diesem Monat. Auffallend wenig Schäden wurden im August registriert (im langjährigen Vergleich der schadenreichste Monat), was unter anderem auf die mehrheitlich trockene Witterung in diesem Monat zurückzuführen ist.

3.

Chronologischer Jahresrückblick über die Ereignisse Witterung des Jahres 2013: Gemäss Meteoschweiz (2013a) lagen die Jahresniederschläge leicht unter dem Normwert der Periode 1981–2010. Winterliche Verhältnisse hielten bis Ende April an und noch nie wurden von Januar bis Mai so wenige Sonnenscheinstunden verzeichnet. Der Sommer war hingegen sonnig und brachte verbrei-

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

tet nur 60–90% der normalen Regenmenge.

Wegen einigen heftigen Gewitterregen wurden örtlich aber überdurchschnittliche Regensummen erreicht. Der Herbst 2013 war warm und nass. Bereits Mitte Oktober fielen ungewöhnlich grosse Neuschneemengen in den Ostalpen. Anschliessend blieben grosse Neuschneefälle aus und das nördliche Flachland erlebte dank Nebelarmut einen ungewöhnlich sonnigen Winterbeginn. Kurz vor Jahresende fielen auf der Alpensüdseite Neuschneemengen in Rekordhöhe. Die Beschreibungen des monatlichen Wettergeschehens (jeweils zu Beginn der folgenden Abschnitte) wurden aus den monatlichen Klimabulletins von MeteoSchweiz entnommen (MeteoSchweiz, 2013b).

3.1 Januar Die Niederschlagssummen blieben im Januar teilweise stark unter dem Normwert der Periode 1981–2010.

Mehrere aufeinanderfolgende Steinschlagereignisse beschädigten am 8. die Strecke der Rhätischen Bahn zwischen Poschiavo GR und Tirano (Italien). In Stalden VS beschädigte am 18. ein Felssturz die Fahrleitung der Bahn sowie eine Strasse und verschiedene Wanderwege. Am 25. wurde bei Bauen UR der Weg der Schweiz auf einer Länge von rund 80 m mit Gestein verschüttet.

3.2 Februar Der Februar war kalt und es gab überdurchschnittliche Niederschlagssummen im Jura, der Nordostschweiz, den nördlichen Voralpen und in weiten Teilen des Wallis.

Die zeitweise starken Regenfälle in der Nacht vom 1. auf den 2. sorgten in mehreren Baselbieter Gemeinden für vereinzelte Überschwemmungen. In Ecublens FR wurde ein Personenzug stark beschädigt, weil er auf die Ablagerungen eines eingestürzten Mauerstückes fuhr und entgleiste.

In Saint-Léonard VS lösten sich im Februar 45 000 m3 Gestein auf der orografisch linken Seite der Lienne und verstopften das Bachbett. Material musste abtransportiert werden und Messgeräte wurden zur Überwachung installiert. Am 18. rutschten in der Nähe von Gunten BE Geröll und Erdmassen den Hang hinunter auf die Strasse und in den See und rissen dabei ein Fahrzeug mit.

Die beiden Insassen konnten sich im Wasser aus dem Wagen retten.

3.3 März Der März war kalt und die Niederschlagssummen mehrheitlich unterdurchschnittlich.

Anfang Monat wurde in Grabs SG am Grabserberg eine Rutschung festge61

stellt. Rund 50 000 m3 Erde und Geröll waren in Bewegung und beschädigten Weideland.

Ein Steinblock prallte am 5. bei Mollis GR in ein Auto und verursachte Totalschaden.

Die Autofahrerin erlitt dabei leichte Verletzungen. Am Abend des 29. verschüttete ein Felssturz die Bahnlinie Chur-Arosa oberhalb der Station Lüen-Castiel GR auf einer Länge von 100 m und beschädigte Schienen, Schwellen, Masten und die Fahrleitung. Im Oktober wurde die Bahnlinie an derselben Stelle nochmals verschüttet (siehe Abschnitt 3.10).

3.4 April In den meisten Gebieten war der April regenreich, vor allem im Oberwallis und auf der Alpensüdseite.

Mitte April wurde in Lauerz SZ am Rigi-Nordhang eine acht Hektar grosse Rutschung festgestellt. In Strassen und Wiesland bildeten sich Risse, Wasserversorgungsleitungen wurden beschädigt und

zwei Masten einer Hochspannungsleitung waren gefährdet. Ebenfalls Mitte Monat geriet das Material einer Rutschung im Val Parghera GR auf rund 1600 m ü.M in Bewegung, woraufhin Geröllmassen, Schlamm und Holz ins Tal verfrachtet wurden. Die Strasse zwischen Chur und Domat/Ems GR musste gesperrt und eine Notbrücke gebaut werden (Bild 5). Insgesamt wurden schätzungsweise 150 000 m3 Material ausgebaggert (Stand Anfang November) und mit der Schneeschmelze im kommenden Frühling 2014 wird mit weiterem Material gerechnet.

Auch im Gebiet Bodenberg in Beckenried NW nahm die Bewegung einer Rutschung ab Mitte April massiv zu. Risse in den Strassen und Wiesen sowie Geländedeformationen konnten beobachtet werden. Sechs Gebäude, Leitungen und Bachsperren im Lielibach wurden zudem in Mitleidenschaft gezogen.

In Val-d’Illiez VS rutschten in der Nacht auf den 20. mehrere Kubikmeter Ma-

Bild 5. Geröllmassen, Schlamm und Holz wurden ab Mitte April aus dem Val Parghera GR ins Tal verfrachtet. Eine Notbrücke wurde gebaut (Foto: Norina Andres, WSL).

terial unterhalb der Kantonsstrasse ab. Am 23. stürzte im Küsnachter Tobel ZH ein Nagelfluhblock (100 m3) auf den Wanderweg.

Ein Felssturz in Bitsch VS an der Westflanke des Riederhorns verschüttete am 28. den Massaweg auf einer Länge von rund 200 m und beschädigte eine Stromleitung und ein Steuerungskabel.

3.5 Mai Der Mai war kühl, sonnenarm und nass. Verbreitet wurden Niederschlagssummen von 130–200% der Norm gemessen.

Am Abend des 2. Mai wütete über Schaffhausen SH ein Gewitter mit Rekordniederschlägen (Bild 6). Innerhalb von zehn Minuten fielen 32.8 mm Regen. Besonders von Überschwemmungen betroffen waren das Gebiet der Stadt und der obere Reiat. Rund 520 Gebäude wurden in 15 Gemeinden beschädigt, ca. 90% infolge der Bildung grosser Mengen von Oberflächenabfluss. Schaden ist an Mobiliar, Einrichtungsgegenständen, Fahrzeugen, Strassen, Wegen, Wald und Flur entstanden. In der Stadt Schaffhausen trat der Dorfbach in Herblingen über das Ufer und überschwemmte Strassen und etliche Keller. Im Freudental wurden Strassen unterspült und der Freudentalbach trat über die Ufer, woraufhin das Tierheim Buchbrunnen überschwemmt wurde und viele Tiere ertranken. Des Weiteren wurden Untergeschosse und eine Einstellhalle des kantonalen Werkhofs geflutet. Die Schadenssumme für den Bereich des Werkhofes und des Tierheims wurde auf rund 3.5 Mio. CHF geschätzt. Vor allem auch in Stetten, Neuhausen, Beringen und Schleitheim SH mussten viele Keller ausgepumpt werden (Bild 6). Der Kanton Aargau war ebenfalls stark betroffen. In Sulz wurde ein Auto vom Sulzerbach von der Strasse geschwemmt

Bild 6. Am 2. Mai wütete über Schaffhausen SH ein Gewitter mit Rekordniederschlägen (Grafik: MeteoSchweiz). In Schleitheim SH führte das Donaubächli Hochwasser (Foto: Peter Fürst).

62

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

und mitgerissen. Ein Insasse konnte von Helfern mit Seilen gerettet werden, doch seine Frau wurde vom Wasser weggeschwemmt und ertrank. Des Weiteren wurden Strassen beschädigt und Felder, Wiesen, unzählige Keller und Erdgeschosse überschwemmt. In Bremgarten verschüttete ein Erdrutsch eine Strasse und auch in Kaisten, Umiken, Schinznach Bad, Riniken, Ober- und Unterbözberg mussten überflutete Keller und Garagen leer gepumpt werden. Im Kanton Zürich waren besonders der Bezirk Hinwil, das Gebiet Männedorf/Meilen und die Stadt Zürich betroffen.

Rund 235 Einsätze der Feuerwehr gab es allein in der Stadt Zürich. In Feuerthalen und Flurlingen waren 45 Liegenschaften betroffen. Bei der Kantonspolizei St. Gallen gingen 20 Schadensmeldungen ein, so z.B. aus Ebnat-Kappel und Mosnang. In Neuheim ZG waren mehrere Strassen wegen Schlamm und Kies unpassierbar und Keller mussten ausgepumpt werden. Die starken Regenfälle überschwemmten auch Strassen und Keller in Westschweizer Orten, z.B. in Grandvaux und Villette (Lavaux) VD. Eine vom 14. bis zum 21. Mai anhaltende Südstaulage brachte der Alpensüdseite ausgiebige Regenfälle. Vom 16. bis 19. wurden durch Erdrutsche verschiedene Strassenstrecken im Tessin (z.B. in Agno, Bissone – Maroggia, Brusino Arsizio – Riva San Vitale, Gentilino, Maroggia – Arogno) und im Wallis (z.B. Lax – Martisberg, Stalden – Staldenried, Turtmann – Eischoll) verschüttet. Starke Niederschläge und Schneeschmelze am 20. führten zu diversen Rutschungen in der Region Einsiedeln SZ, welche Flurstrassen beschädigten. Der starke Gewitterregen, der am 28. über die Region Zofingen AG hinwegzog, hinterliess insbesondere in der Gemeinde Vordemwald AG seine Spuren.

Nennenswert war auch die ca. 30 ha grosse Fläche in Sarnen OW im Gebiet Hintergraben, welche seit 2010 in Bewegung ist und nun auch im Frühling 2013 weiter rutschte, wobei Wiesland, Strassen, Brücken, Strommasten, Leitungen und Häuser beschädigt wurden.

3.6 Juni Im Juni fiel in der Region vom Walensee bis zum oberen Bodensee und im angrenzenden Rheintal überdurchschnittlich viel Regen.

3.6.1 Schadensereignis Anfang Juni Ein zwischen dem 31. Mai und 2. Juni langsam über Europa ostwärts ziehendes Tief verursachte starke Niederschläge und Hochwasser in den zentralen und östlichen

Bild 7. Der Rheintaler Binnenkanal trat Anfang Juni über die Ufer und überflutete zahlreiche Gebäude in Widnau und Felder in Diepoldsau SG (Foto: Tiefbauamt Kanton SG).

Landesteilen. Die grossen Regenmassen haben vor allem in der Ostschweiz mehrere Flüsse und Bäche über die Ufer treten lassen. Auffallend waren auch die vielen, in den Medien erwähnten (oftmals eher kleineren) Rutschungen und Hangmuren.

Nordostschweiz Der Kanton St. Gallen war der am schlimmsten betroffene Kanton, hier wurden knapp 30% der Gesamtschadenskosten des Jahres 2013 registriert. Im Rheintal verursachte der Dauerregen prekäre Verhältnisse und führte zu Schäden an Ackerland und Flurstrassen. Es kam zu flächenhaften Überschwemmungen und auch zu mehreren Hangrutschen. Die Gemeinde Widnau war am stärksten betroffen. Der Rheintaler Binnenkanal trat zweimal über die Ufer und überflutete das Dorf (Bild 7). Die Gebäudeversicherungsanstalt des Kantons St. Gallen ging in Widnau von rund 220 beschädigten Häusern aus. Viele kleinere und mittlere Unternehmen waren zudem vom Hochwasser betroffen. Felder standen unter Wasser und Schrebergärten wurden überschwemmt. Der Feuerwehr in Au und Berneck wurden über 200 geflutete Keller gemeldet; zudem nahmen dreissig Industriebetriebe Schaden. In beiden Gemeinden ereigneten sich Hangrutsche, und diverse Gerinne und Sammler mussten in Berneck ausgebaggert werden. In Altstätten kam es aufgrund von Hangrutschen und einer Übersarung zu Schäden an Strassen und an einem Gebäude. Mehrere Keller mussten ausgepumpt, Leitungen und Böschungen saniert sowie Sammler und Gerinne von Geschiebe befreit werden. Am 4. rutschten im Gebiet Ober Weidist bei Altstätten rund 1 Mio. m3 Erdmasse talwärts (Bild 8). Ein Stall wurde dabei beschädigt

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und tiefe Risse zeigten sich in der Weide. In Rüthi und St. Margrethen musste die Autobahn A13 wegen Wasser auf der Fahrbahn für den Verkehr gesperrt werden. Der hohe Grundwasserstand verursachte in Rüthi überflutete Keller und Garagen. Weitere Gebäude wurden in Diepoldsau, Oberriet und Balgach beschädigt. In Marbach und Rebstein wurden diverse Wasserdurchlässe der Forststrassen verschüttet und die Leitung der Wasserversorgung in Rebstein zerstört. In Eichberg musste Geschiebe und Holz aus Gerinnen entfernt werden. Eine Strasse oberhalb von Sax bei Sennwald wurde von einem Erdrutsch schwer beschädigt. In Gams wurden Weideflächen mit Geschiebe überführt, Wiesland erodiert und Alp- und Forststrassen ausgeschwemmt.

Der Fluppibach in der Gemeinde Bad Ragaz überschwemmte den Golfplatz und in Pfäfers kämpfte die Feuerwehr mit Hangrutschen. In Walenstadt führte Grundwasser zu überschwemmten Kellern. Zudem trat der Tscherlerbach in der Nacht auf den 2. beim Zusammenfluss des Cafentis- und des Kuppelbaches über die Ufer, schwemmte Leitungen frei, riss zwei Brücken weg, beschädigte eine Zufahrtsstrasse und lagerte Geröll ab.

Im Linthgebiet war unter anderem Schänis stark betroffen. Auf dem Solenberg mussten 17 Personen wegen eines Hangrutsches evakuiert werden. Zudem wurden einige Strassen und Wege verschüttet und beschädigt. In Weesen verliess die Linth ihr Bett und setzte Landwirtschaftsland unter Wasser und bei Brandegg wurde eine Strasse auf 250 m komplett verschüttet. In Kaltbrunn traten Bäche über die Ufer und setzten Strassen unter Wasser. Ein 72-jähriger Mann stürzte am 1. Juni in den Dorfbach und gilt bisher als vermisst (Januar 2014). Die Nie63

derschläge lösten im Kaltbrunner Hohwald am 3. eine grosse, tiefgründige Rutschung aus. Strassen und Wege mussten daraufhin gesperrt werden. Im Gebiet Mühlegg in Rieden ist ein Wiesenhang im Verlaufe des Juni ca. 20 cm abgerutscht, wobei drei Chalets um einige Millimeter verschoben wurden, was zu Rissen in den Betonfassaden der Untergeschosse, zu gebogenen Wänden im Erdgeschoss und leicht abgesenkten Böden führte. Die Feuerwehr Uznach-Schmerikon musste mehrere Keller und Tiefgaragen auspumpen, da teilweise das Wasser von der Kanalisation zurückströmte. Zwei Erdrutsche (ca. 200 m3) verschütteten die Strasse zwischen Schmerikon und Bollingen, woraufhin der Ironman-Triathlon abgebrochen werden musste. Weitere Meldungen bezüglich Rutschungsschäden kamen z.B. aus Eschenbach, Goldingen und St. Gallenkappel. In Jona verursachte der gleichnamige Bach Schäden an der Fussgängerbrücke und an den Dämmen.

Die Niederschläge liessen die Thur vor allem im obersten Toggenburg über die Ufer treten. Schwer betroffen war die Gemeinde Wildhaus-Alt St. Johann. In der Nacht auf den 1. Juni ereignete sich eine erste Hochwasserwelle. Die Wildhauser Thur spülte im Gebiet Früeweid nicht nur Wasser, sondern auch viel Schlamm und Holz über den Parkplatz und Tennisplatz, das Freibad in Unterwasser und weiter auf dahinter liegende Wiesen und Ställe. Grosse Teile des Talbodens zwischen Unterwasser und Starkenbach glichen einem einzigen See. Auch in Alt St. Johann wurden einzelne Gebäude überschwemmt. Während einer zweiten Hochwasserwelle in der Nacht auf den 2. liefen erneut Keller voll und Hauswände sowie Rasenplätze wurden in Mitleidenschaft gezogen. In Unterwasser und Alt St. Johann waren verschiedene Strassen nicht passierbar, da sie zeitweise bis zu einem Meter unter Wasser standen. Insgesamt sechs Hangrutschungen waren in der Gemeinde Wildhaus-Alt St. Johann zu verzeichnen, davon zwei grösseren Ausmasses. Verschiedene Bachdurchlässe in Ennetbühl wurden durch Geröllmassen verstopft. Wegen angestiegenem Grundwasserspiegel in Wattwil und wegen einem über die Ufer getretenen Bach in Ebnat-Kappel mussten die Feuerwehren Keller auspumpen.

In der Stadt St. Gallen wurden Keller überschwemmt, Wege und Strassen durch Erdrutsche oder Ausschwemmungen beschädigt und Geschiebe und Holz lagerten sich in Gerinnen ab. In Eggersriet rutschten Strassenbereiche und der Wanderweg durch das Mattenbachtobel ab. In Mörschwil wurde die Lochmülistrasse durch 64

Bild 8. Am 4. Juni rutschten im Gebiet Ober Weidist in Altstätten SG rund 1 Mio. m3 Erdmasse talwärts. Ein Stall wurde beschädigt und tiefe Risse zeigten sich in der Weide (Foto: Tiefbauamt Kanton SG).

Schlamm, Geröll, Bäume und Wurzelstöcke zur Hälfte weggerissen. Weitere Rutschungen beschädigten Strassen und Wege in Gaiserwald, Goldach und Wittenbach.

Im Kanton Appenzell Ausserrhoden fielen während des Ereignisses Anfang Juni schweizweit die zweithöchsten Schadenskosten an (ca. 5 Mio. CHF). Die Schäden waren vor allem auf die zahlreichen Erdrutsche zurückzuführen, so z.B. in den Gemeinden Walzenhausen, Lutzenberg, Heiden, Rehetobel, Trogen, Bühler, Teufen, Herisau, Waldstatt und Schwellbrunn. Überschwemmungen und überflutete Keller gab es hauptsächlich in Bühler, Gais, Heiden, Grub und Wolfhalden. Im Kanton Appenzell Innerrhoden wurden 175 Unwetterschäden beim Land- und Forstwirtschaftsdepartement gemeldet, begutachtet und dokumentiert. Dabei handelte es sich praktisch ausschliesslich um Erdrutsche.

So konnten z.B. bei Chellen (Gemeinde Schlatt-Haslen) einige Bewohner gerade rechtzeitig in Sicherheit gebracht werden, bevor ein Erdrutsch ein Haus teilweise zuschüttete. Die Strasse von Appenzell nach Kau musste wegen eines Erdrutschtes gesperrt werden und bei Unterrain (Gemeinde Appenzell) kamen die Erdmassen eines Rutsches kurz vor einem Stall zum Stillstand.

Im gesamten Kanton Thurgau standen verbreitet Keller unter Wasser, so z.B. in Bischofszell, Amriswil, Oberhofen bei Kreuzlingen, Weinfelden und Wigoltingen.

Im Kanton Glarus waren verschiedene Wassereinbrüche in Keller zu verzeichnen, vor allem in Niederurnen, Oberurnen und Bilten (Gemeinde Glarus Nord) sowie in Ennenda (Gemeinde Glarus).

Zentralschweiz Im Kanton Schwyz lösten die heftigen Re-

genfälle zahlreiche Erdrutsche aus. Bäche und der Lauerzersee traten über die Ufer.

In Gersau im Bereich Rotschuo ereigneten sich mehrere Murgänge und Hangmuren.

Die Strasse wurde verschüttet und wegen eines drohenden Hangrutsches wurden 50 Gäste einer Jugendherberge in Sicherheit gebracht. In Arth stürzten Steine aus einer Schutzmauer auf die Geleise und unterbrachen die Gotthardstrecke. Das Wasser des Lauerzersees setzte Keller und Strassen unter Wasser, unter anderem musste die A4 vorübergehend gesperrt werden. Der grösste Schaden in Euthal (Gemeinde Einsiedeln) entstand, als Erdmassen am frühen Morgen des 1. Juni direkt auf ein Haus zuglitten. In Alpthal mussten wegen eines drohenden Hangrutsches 46 Personen aus 14 Häusern evakuiert werden, und in Wangen kam es an diversen Orten zu Überflutungen.

Weitere Einsätze der Feuerwehren wegen überfluteter Keller waren z.B. in Altendorf, Freienbach und Steinen nötig.

Im Kanton Uri waren vor allem Strassen betroffen, so z.B. in Seedorf oder Bauen, wo Schlamm und Geröll auf die Kantonsstrassen geschwemmt wurden. Murgänge und Hangrutsche richteten am Landwirtschaftsland der Gemeinde Bürglen grosse Schäden an. In Altdorf wurde eine Voliere mit Papageien durch einen Hangrutsch teilweise zerstört. Aufgrund der intensiven Niederschläge lösten sich im Kanton Obwalden insgesamt ca. 140 Hangmuren und Rutschungen, wovon elf eine potenzielle Gefahr für Menschenleben oder hohe Sachwerte darstellten. Wildbachsperren am Gerisbach in der Gemeinde Sarnen und Hochwasserschutzbauten an der Kleinen und Grossen Schliere in der Gemeinde Alpnach wurden unterspült. In Sachseln wurde die Siedlung Ried am oberen Ende des Sarnersees bis

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rund einen Meter hoch überschwemmt. Im Kanton Nidwalden kam es zu vereinzelten kleineren Hangrutschen.

Im Kanton Luzern waren 15 Feuerwehren mit ca. 200 Leuten im Einsatz. Sie mussten unter anderem rund 30 Keller leer pumpen. In Weggis bildeten sich an mehreren Stellen in der Gemeinde Anrissstellen und es erfolgten kleinere Rutschungen und Murgänge. In Werthenstein unterbrach ein Erdrutsch die Bahnlinie durch das Entlebuch. Zwei Triebwagen der SBB wurden dabei beschädigt. In Malters im Gebiet Rümlig begann infolge der Regenfälle ein Hang zu rutschen und beschädigte ein Wochenendhäuschen schwer. In Vitznau verschütteten Hangrutsche Strassen und Geleise. Die Feuerwehren im Kanton Zug leisteten rund 60 Einsätze. Diverse Keller, Treppenhäuser, Heizungsräume und Garagen standen im Durchschnitt 5–10 cm unter Wasser, so z.B. in Baar, Zug oder Cham. Übrige Kantone Im Kanton Zürich musste die Feuerwehr rund 520 Einsätze leisten, vor allem aufgrund von überschwemmten Strassen infolge überlasteter Kanalisationen und kleinerer Erdrutsche; unter anderem führten solche Massenbewegungen zur Blockierung von zwei Bahnstrecken in Wald und Rüti. In Wald mussten zudem Keller ausgepumpt werden, Strassen wurden unterspült und ca. 30 Strassen waren von Rutschungen betroffen. Grosse Schäden gab es auch entlang von Gewässern. Wasserschäden an Gebäuden waren schliesslich auch in Winterthur, Turbenthal und Kappel am Albis zu verzeichnen.

Im Kanton Aargau mussten unter anderem in Gebensdorf, Wallbach, Bremgarten und Aarburg Keller abgepumpt werden. An mehreren Orten zwischen Dietwil und Bremgarten trat die Reuss über die Ufer und überschwemmte Kulturland. Im Kanton Solothurn wurden zwischen Grenchen und Olten mehrere Untergeschosse überflutet.

Für die Region Basel konnte trotz Hochwasser führendem Rhein eine glimpfliche Unwetterbilanz erstellt werden. Die Feuerwehren verzeichneten im Baselbiet 18 Einsätze.

Im Kanton Bern fielen im Oberland die grössten Regenmengen. Rutsche und Murgänge verschütteten in Sigriswil Strassen. Ein Murgang bei der Alp Bodmi in Habkern riss Jungtannen und zwei Brücken mit und zerstörte eine Zufahrt. Keller mussten unter anderem in Muri bei Bern, Spiez, Thun und Langnau im Emmental ausgepumpt werden. In Mirchel bedrohten mehrere Rutsche ein Hotel. Im Kanton Freiburg waren vor allem Greyerzer Gemeinden betroffen.

3.6.2 Weitere Ereignisse im Juni Aufgrund eines Gewitters am Abend des 8. drang Wasser in Liegenschaften der Gemeinden Münsingen, Tägertschi und Konolfingen BE ein, Bäche traten vereinzelt über die Ufer und Strassen standen unter Wasser. In Tägertschi wurde zudem das Trassee der Bahn unterspült.

Ein starkes Gewitter über der Region von Moudon VD führte am 9. zu Hochwasser in der Mérine und dem kleinen Bach Orjalet.

Die Gewässer traten über die Ufer, lagerten Geschiebe ab und überschwemmten mehrere Keller. Eine Fussgängerbrücke wurde zudem mitgerissen und mehrere Strassen sowie die Bahnlinie waren wegen Sturzbächen, Rutschungen oder Geröll unterbrochen. In Lucens VD trat der Bach La Cerjaule über die Ufer, überschwemmte Strassen, drang in mehrere Geschäfte ein und überflutete Keller. Die heftigen Niederschläge in der Nacht vom 9. auf den 10. liessen im unteren Kantonsteil von Basel-Landschaft Gewässer in kurzer Zeit sehr stark ansteigen und führten zu Überflutungen. Betroffen war vor allem die Gemeinde Biel-Benken BL, wo der Birsig über die Dämme schwappte und einzelne Strassen unter Wasser setzte. Unter anderem mussten auch in Therwil BL mehrere Keller ausgepumpt werden.

Lockermaterial aus der Front eines Blockgletschers oberhalb Herbriggen (Gemeinde St. Niklaus VS) gelangte aufgrund einer verstärkten Fliessbewegung des Blockgletschers Gugla zunehmend in den Bielzug. In der Folge flossen ab dem 15. mehrere Murgänge in den Talgrund. Viel Material musste abtransportiert werden (Graf, 2013).

Ein heftiges Gewitter mit Sturm und Hagel führte am 18. zu Schäden im Appenzellerland und in den Kantonen Thurgau und Zürich. Ein weiteres Gewitter, begleitet von Sturmböen und Hagelschlägen, zog am 20. von Genf bis Biel. In Genf und Le GrandSaconnex GE rückten die Feuerwehren aus, weil die Kanalisationen die Wassermassen nicht mehr schlucken konnten oder Blätter und Hagel die Abläufe verstopften. Entlang des Littoral Neuchâtelois mussten die Einsatzkräfte überschwemmte Keller, Apartements und andere Räumlichkeiten von Wasser befreien. In Nyon, Founex, Gingins und Tannay VD entstanden ebenfalls Wasserschäden.

3.7 Juli Der Juli war sehr warm und sonnig. Trotz der verbreitet sehr ergiebigen Regenfälle zum Monatsende verblieb in weiten Landesteilen ein Regendefizit.

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Am 2. kam es zu teils kräftigen Gewittern im Jura und am Alpennordhang. In Couvet NE standen am Nachmittag Strassen und Keller unter Wasser und auch in Travers NE musste die Feuerwehr ausrücken.

Gegen Abend zog ein Hagelunwetter über die Region Nottwil-Buttisholz-Wollhusen LU. In den am stärksten betroffenen Gegenden fiel rund 50 mm Niederschlag. Die Feuerwehren in der Region standen im Grosseinsatz, pumpten Dutzende Keller leer und sorgten für Strassenumleitungen, wo Bäche über die Ufer traten und Wasser den Durchgangsverkehr behinderte.

Bei Zermatt VS erfasste am 7. eine grosse Steinplatte, die sich oberhalb eines Weges Richtung Rotenboden löste, einen Knaben, welcher später seinen Verletzungen erlag. Ein Hagelgewitter am 8. zwischen Ecône und Saxon VS verursachte mehrere überschwemmte Untergeschosse in Saxon. Am 9. traten drei Bäche infolge kräftiger Niederschläge in Ormont-Dessus VD über die Ufer und überschwemmten Keller. Am 17. fiel punktuell so viel Regen, dass kleine Bäche im Unterengadin und Samnaun GR zu Flüssen anschwollen und viel Geschiebe zu Tal schwemmten. In Tschlin GR wurde Weideland übersart und eine Alphütte und Ställe durch Wasser und Geschiebe beschädigt. Weitere Gewitter am 18. führten zu überschwemmten Kellern z.B. in Thun BE und verursachten Schäden im Linthgebiet, in der Region Werdenberg– Sargans und im oberen Toggenburg zwischen Neu St. Johann und Wildhaus SG. Im Wägital SZ verwandelten sich harmlose Bergbäche in Strassen überflutende Geröllund Schlammmassen. Stark betroffen von einem Gewitter am 19. waren unter anderem Onex, Lancy, Plan-les-Ouates, Meyrin und Vernier GE. Die Gemeinde Saas GR wurde am 20. und 21. gleich zweimal von schweren Unwettern heimgesucht. Alle drei Dorfbäche traten über die Ufer und Erdrutsche wurden ausgelöst. Geröll, Schlamm und Wasser führten zu Schäden an Häusern und Kulturland, eine Brücke wurde zerstört und Strassen überschwemmt. In Küblis GR zerstörte am 20. eine Hangmure einen Stall und riss ihn fast 100 m in die Tiefe. In der Nacht auf den 21. sorgte ein Starkniederschlag in der Region Chur GR für überlastete Kanalisationen und Stromausfälle sowie verschüttete Strassen. Heftige Gewitter am 23. führten im Tessin zu Überschwemmungen und Stromausfällen. In Cadenazzo und Bellinzona TI standen mehrere Keller unter Wasser. Am 23. waren Gewitter recht verbreitet.

So wurden z.B. in Bassecourt JU, Aadorf TG und Elgg ZH Keller überschwemmt.

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Im Val Cama GR ereignete sich am 26. ein Felssturz. Dabei wurde eine Frau von einem Stein tödlich getroffen, als sie aus einer Alphütte floh. Ihr Mann und zwei Kinder sowie die Kinder eines WWF-Zeltlagers blieben unverletzt. Infolge starker Regenfälle am 29. wurden die Abwasserreinigungsanlage, Keller und Felder in Klingnau AG überschwemmt. Aus den Regionen Emmental/Oberaargau, Bern, Seeland/ Berner Jura und Berner Oberland wurden vorwiegend Wassereinbrüche in Gebäuden, Kellern und Garagen gemeldet. In Hagneck BE verstopfte Kies die Turbinen des Kraftwerks. Das Unwetter verursachte auch Überschwemmungen in der Romandie, so wurden z.B. in Genf und Onex GE Keller und Garagen überflutet. In Villeneuve VD verliess die Eau Froide ihr Bett und spülte Tausende Liter schlammiges Wasser in die Industriezone, wobei Einkaufszentren und viele Keller überschwemmt wurden. In Orsières VS musste die Feuerwehr wegen Überschwemmungen von Kellern und privaten Wohnungen ausrücken und ein Wildbach verliess sein Bett und überspülte eine Strasse. Heftige Regenfälle liessen auch Gewässer im Oberwallis stark ansteigen.

Bei der Kantonspolizei gingen mehrere Dutzend Meldungen ein. Im Stadtzentrum von Lugano sowie bei Agno TI stand das Wasser einige Zentimeter hoch in den Strassen.

Campingplätze wurden überschwemmt.

3.8 August Der August war überdurchschnittlich warm.

Besonders im Mittelland und im Mittel- und Südtessin war er zudem sehr niederschlagsarm. Starke Gewitterniederschläge sorgten punktuell aber für überdurchschnittliche Regensummen.

Intensive Gewitterregen gingen am 8. im Sopraceneri TI nieder. Vor allem die orografisch rechte Talseite im Bleniotal im Bereich von Acquarossa bis Leontica war betroffen. Verschiedene Brücken entlang der Strasse nach Nara wurden beschädigt, Ufer wurden erodiert, Material wurde abgelagert und Strassenböschungen rutschten ab.

3.9 September Im Vergleich zur Normwertperiode 1981– 2010 war der September (wie schon Juli und August) zu warm. Regenüberschüsse gab es besonders am Alpennordhang.

Infolge starker Regenfälle am 6. musste die Feuerwehr in Uetendorf BE ausrücken, um Wasser aus Kellern abzupumpen. Insbesondere die Region Locarno TI wurde am 8. durch heftige Regenfälle getroffen. Rutschungen wurden ausgelöst und Wasser floss in Keller und auf Strassen.

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3.10 Oktober Der Oktober war hauptsächlich im Westen und in Graubünden besonders nass.

Ansonsten war der Monat im Vergleich zur Normwertperiode 1981–2010 verbreitet 1–2 °C wärmer, jedoch sonnenarm im Süden.

Ein heftiger Wolkenbruch, begleitet von starken Windböen, ergoss sich gegen den späteren Abend des 10. über das Tes -sin (vor allem über das Sottoceneri). Die Feuerwehren von Chiasso, Mendrisio und Lugano mussten wegen Überschwemmungen und umgefallenen Bäumen ausrücken.

Am 16. ereignete sich ein weiterer Felssturz in Lüen GR, der die Geleise der Rhätischen Bahn verschüttete. Fahrleitungsmasten und die Fahrleitung wurden beschädigt. Bereits im März hatte sich an derselben Stelle ein Felssturz ereignet (vgl. Abschnitt 3.3).

3.11 November Der Monat zeigte sich verbreitet zu nass.

Unterdurchschnittliche Niederschlagsmengen waren nur auf der Alpensüdseite zu verzeichnen.

Im November gab es einige Steinschläge im Wallis, so z.B. am 6. in Sierre auf die Kantonsstrasse, am 7. in Oberems auf die Strasse nach Gruben und in Vollèges auf die Bahngleise sowie am 9. auf ein Majensäss im Mittal der Gemeinde Steg.

Motorfahrzeuge, Gebäude und landwirtschaftliche Kulturen betroffen waren. Am 13. Juni entwurzelten Sturmböen Bäume und beschädigten Fahrzeuge in der Region um Biel BE. Am 18. Juni führte ein Hagelsturm zu Sachschäden im Kanton Zürich und in der Ostschweiz. Finanziell am schwerwiegendsten war ein Gewitter am 20. Juni mit heftigen Windböen und starkem Hagelschlag, das die Region vom Genfersee über den Jura bis Neuenburg betraf, wobei zahlreiche Rebberge, Gemüse-, Obst- und Getreidekulturen sowie Gebäude und Fahrzeuge durch den Hagel beschädigt wurden. Kurz nach dem Ereignis wur den die Gesamtschäden auf ca. 200 Mio. CHF geschätzt. Mehrere Personen wurden am selben Tag aufgrund von Windböen auf dem Gelände des Eidgenössischen Turnfestes in Ipsach BE verletzt. Am 6. August forderten Sturmböen ein Todesopfer in Rüti ZH, als ein Mann von einem Baum erschlagen wurde, und am 7. August gab es einige Sturmschäden im Kanton Waadt wegen umgefallener Bäume.

Danksagung Wir danken dem Bundesamt für Umwelt BAFU für die langjährige und massgebliche Unterstützung bei der Erfassung der Unwetterschäden und Christian Rickli für die wertvollen Kommentare zum Manuskript.

3.12 Dezember Der Dezemberniederschlag war vor allem im Süden deutlich überdurchschnittlich. Im Gegensatz dazu erhielten der Alpennordhang und das Mittelland verbreitet nur zwischen 40 und 80% der Norm (lokal sogar nur um 20%).

Im Kanton Basel-Landschaft traten am 26. einzelne Flüsse und Bäche über die Ufer. Die Feuerwehren mussten wegen überschwemmten Kellern ausrücken. Der Dauerregen sorgte im Raum Lugano TI für Rekordwerte von 120 mm. Die Strasse zwischen Caslano und Ponte Tresa TI wurde überschwemmt.

Literatur Andres, N., Badoux, A., Hegg, C. (2013): Unwetterschäden in der Schweiz im Jahre 2012: Rutschungen, Murgänge, Hochwasser und Sturzereignisse. «Wasser Energie Luft», 105. Jg., Heft 1: 55–61.

Graf, C. (2013): Murgänge im Mattertal – Blockgletscherkrisen beeinflussen Wildbachaktivität.

FAN-Agenda 2/2013: 3–5.

Hilker, N., Jeisy, M., Badoux, A., Hegg, C. (2007): Unwetterschäden in der Schweiz im Jahre 2005.

«Wasser Energie Luft», 99. Jg., Heft 1: 31–41.

MeteoSchweiz (2013a): Klimabulletin Jahr 2013, Zürich.

MeteoSchweiz (2013b): Das monatliche Klima-

4.

Schäden durch weitere Naturgefahrenprozesse Wie auch in den vergangenen Jahren verursachten Hagel und Sturm grosse Schäden in der Schweiz. Die Schweizerische Hagel-Versicherungs-Gesellschaft (2013) schreibt gar von extremen «Jahrhundert»Hagelschäden in der Schweiz, unter anderem in den Kantonen Neuenburg, Waadt, Genf, Bern, Zürich und Wallis.

Ohne Anspruch auf Vollständigkeit werden nachfolgend einige Ereignisse erwähnt. Schäden durch Hagel entstanden am 1. Mai vor allem im Kanton Luzern, wo

bulletin der MeteoSchweiz (Monate Januar bis Dezember), Zürich.

Schweizerische

Hagel-Versicherungs-Gesell-

schaft (2013): Hagel Info – Die Zeitschrift der Schweizerischen Hagel-Versicherungs-Gesellschaft, 7/2013, 12 S.

Adresse der Verfasser: Norina Andres, Dr. Alexandre Badoux, Dr. Christoph Hegg Eidg. Forschungsanstalt WSL Zürcherstrasse 111, CH-8903 Birmensdorf norina.andres@wsl.ch

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Nachrichten Informationen aus der Wasser- und Energiewirtschaft

P ol iti k Politi Bessere Grundlagen für die Erhaltung der wertvollsten Schweizer Landschaften Das Bundesinventar der Landschaften und Naturdenkmäler von nationaler Bedeutung (BLN) bezeichnet die wertvollsten Landschaften der Schweiz. Im Auftrag des Bundesrates hat das Bundesamt für Umwelt, BAFU, die Beschreibungen und die Schutzziele der BLN-Objekte präzisiert. Diese Neufassung des BLNInventars schafft mehr Rechts- und Planungssicherheit im Umgang mit diesem Natur- und Kulturerbe der Schweiz. Das UVEK hat am 23. Januar 2014 die Anhörung zur entsprechenden Verordnungsrevision eröffnet.

Das Bundesinventar der Landschaften und Naturdenkmäler von nationaler Bedeutung (BLN) hat zum Ziel, die landschaftliche Vielfalt der Schweiz zu erhalten. Es sorgt dafür, dass die charakteristischen

Eigenarten dieser Landschaften bewahrt werden. Das BLN-Inventar dokumentiert und illustriert in umfassender Weise die grosse, räumlich sichtbare Vielfalt der natürlichen und kulturellen Landschaftwerte der Schweiz. Der sorgsame Umgang mit den Landschaften und Kulturdenkmälern trägt wesentlich zur alltäglichen Erholung, zur Identifikation der Bevölkerung mit der Landschaft sowie zur touristischen Wertschöpfung bei (siehe Kasten).

Die Geschäftsprüfungskommission des Nationalrats hatte 2003 in einer Evaluation auf die beschränkte Wirksamkeit des BLN hingewiesen. Im Auftrag des Bundesrates hat das Bundesamt für Umwelt, BAFU, die Beschreibungen der einzelnen Inventarobjekte nach Rücksprache mit den kantonalen Fachspezialisten inhaltlich präzisiert und für jedes Objekt spezifische Schutzziele formuliert. Die Neufassung des BLN-Inventars stellt eine einzigartige Sammlung des naturwissenschaftlichen und kulturellen Wissens über die einzelnen Landschaften dar.

Die rechtlichen Wirkungen des Inventars

BLN: Wo die Schweiz am schönsten ist Die Marke «Schweiz» definiert sich gemäss Studie «Swissness Worldwide 2013» wesentlich durch Natur und Landschaft. Deren Schönheit, Vielfalt und Eigenart zu gewährleisten, ist Ziel des Bundesinventars der Landschaften und Naturdenkmäler von nationaler Bedeutung (BLN).

Das Inventar wurde 1978–1998 etappenweise in Kraft gesetzt und umfasst seither 162 Objekte. Es werden vier Typen unterschieden: Aufgrund ihrer Schönheit, Eigenart, wissenschaftlichen, ökologischen oder kulturgeografischen Bedeutung einzigartige Landschaften wie die Berner Hochalpen, der Rheinfall, die Rive sud du lac de Neuchâtel, das Val Verzasca oder den Creux du Van mit den Gorges de l’Areuse.

Für die Schweiz typische Landschaften, das heisst naturnah geprägte Kulturlandschaften, die für eine Landesgegend besonders kennzeichnende Oberflächenformen, kulturgeschichtliche Merkmale sowie für Fauna und Flora wichtige Lebensräume enthalten, z.B. der Chasseral, der Aargauer und Solothurner Faltenjura oder das Belchen-Passwang-Gebiet.

Grossräumige Erholungslandschaften, die zum Wandern und Erleben der Natur einladen und zum Wohlbefinden und zur Gesundheit der Menschen oder zur Identitätsbildung beitragen, z.B. die Oberengadiner Seenlandschaft mit der Berninagruppe, die Emmentallandschaft oder der Breccaschlund.

Naturdenkmäler, d.h. Einzelobjekte der belebten wie unbelebten Natur wie Findlinge, markante Gesteinsaufschlüsse und charakteristische Landschaftsformen, z.B. der Pfluegstein ob Herrliberg, die Lochseite bei Schwanden (Glarner Hauptüberschiebung), der Luegibodenblock, les Pyramides d’Euseigne oder der Gletschergarten in Luzern.

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bleiben unverändert. Sie sind durch das geltende Natur- und Heimatschutzgesetz (NHG) geregelt. Das NHG geht von der ungeschmälerten Erhaltung der im Inventar geschützten Landschaften aus. Ein absoluter Schutz vor Veränderungen ist jedoch nicht vorgesehen. Das NHG regelt deshalb, wie bei der Beurteilung von Vorhaben vorzugehen ist, die die Schutzziele der Objekte beeinträchtigen könnten. So dürfen die Entscheidbehörden eine Interessenabwägung nur dann vornehmen, wenn ein geplantes Vorhaben von nationaler Bedeutung ist. Die präzisierten Beschreibungen der Werte und der Schutzziele der BLN-Objekte werden diese Interessenabwägung künftig erleichtern und transparenter gestalten. Die Rechts- und Planungssicherheit steigt und die Verfahren, beispielsweise im Rahmen der Umsetzung der Energiepolitik, können beschleunigt werden.

Am 23. Januar 2014 hat das Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation, UVEK, die Anhörung zur Revision der BLN-Verordnung mit den 162 Objektblättern im Anhang eröffnet. Sie dauert bis zum 16. Mai 2014.

(UVEK/BAFU) Hinweis der Redaktion: Der SWV wird sich an der Vernehmlassung beteiligen und eine Stellungnahme verfassen. Rückmeldungen seitens Mitglieder nimmt die Geschäftsstelle sehr gerne bis Mitte April 2014 entgegen.

Bundesrat zeigt Potenzial der Reduktion von Treibhausgasen in der Schweiz auf Die grössten Potenziale zur Reduktion von CO2-Emissionen bis zum Jahr 2020 bestehen gemäss Bundesrat im Sektor Verkehr und bei den Wohngebäuden.

Reduktionsmassnahmen würden je nach Sektor zwischen 150 und 320 Franken pro reduzierter Tonne CO2 kosten. Das zeigt der Bericht «Kosten und Potenzial der Reduktion von Treibhausgasen in der Schweiz» des Bundesrates. Ein Postulat des Nationalrats hatte die Erarbeitung einer entsprechenden Studie verlangt.

Um ihren Beitrag zum internationalen 67

Nachrichten

2-Grad-Ziel zu leisten, hat sich die Schweiz im revidierten CO2-Gesetz das Ziel gesetzt, ihre Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2020 gegenüber 1990 gesamthaft um 20 Prozent zu vermindern. Dieses Ziel muss sie durch Massnahmen im Inland erreichen. Dass in der Schweiz grundsätzlich ein grosses Potenzial für die Reduktion von Treibhausgasen besteht, war bereits aus früheren Studien bekannt.

Mit dem Bericht «Kosten und Potenzial der Reduktion von Treibhausgasen in der Schweiz» liegt erstmals eine gesamtheitliche Betrachtung dieser Potenziale unter einheitlichen Annahmen sowie eine konsistente Beurteilung der jeweiligen Kosten vor. Für die Berechnungen greift der Bericht auf dieselben Simulationsmodelle und Szenarien zurück, die auch den «Energieperspektiven für die Schweiz bis 2050» des Bundesamtes für Energie zugrunde liegen. Der Bundesrat hat den Bericht am 22. Januar 2014 genehmigt und beantwortet damit das Postulat von Nationalrat Bastien Girod (Grüne, ZH) vom 15. Juni 2011 (11.3523).

Signifikante Einsparungen bis 2020 möglich Im Szenario «Politisches Massnahmenpaket» (POM) wird eine mehrfache Verschärfung der bestehenden Instrumente (siehe Kasten) angenommen: Sinken die CO2-Emissionen aus Brennstoffen nicht im erforderlichen Mass, wird die CO2-Abgabe in den Jahren 2016 und 2018 erhöht – zunächst auf 72 Franken pro Tonne CO2, dann auf 96 Franken; das Gebäudeprogramm wird 2014 auf 300 Millionen und 2015 auf 600 Millionen Franken aufgestockt; die CO2-Zielvorgaben für neue Personenwagen werden ab 2015 von durchschnittlich 130 Gramm CO2 pro Kilometer bis 2020 weiter auf 95 Gramm CO2 pro Kilometer reduziert. Mit diesen Massnahmen sowie punktuellen weiteren Verschärfungen (beispielsweise im Gebäude- oder im Verkehrsbereich) ist es absehbar, dass das im CO2-Gesetz festgelegte Reduktionsziel erreicht wird.

Der Bericht zeigt auf, dass die grössten Einsparpotenziale mit je gut 3 Millionen Tonnen CO2 bei den Wohngebäuden und im Sektor Verkehr liegen. Etwas geringer sind die Einsparmöglichkeiten in der Industrie und im Dienstleistungssektor. Entscheidend für die Reduktionen sind in erster Linie verbesserte Gebäudehüllen sowie Fortschritte bei der Effizienz von Maschinen, Anlagen, Fahrzeugen und Geräten.

Die für diese Einsparungen nötigen Reduktionsmassnahmen sind im Jahr 2020 je nach Sektor mit Kosten von 150 bis 320 68

Die wichtigsten Instrumente der Schweizer Klimapolitik • CO2-Lenkungsabgabe: Seit 2008 wird auf fossilen Brennstoffen (Öl, Gas, Kohle) eine CO2-Abgabe erhoben. Seit 1. Januar 2014 beträgt sie 60 Franken pro Tonne CO2.

Sie wird mehrheitlich an Bevölkerung und Wirtschaft zurückverteilt. CO2-intensive Unternehmen können sich von der Abgabe befreien lassen, wenn sie am Emissionshandel teilnehmen oder sich zu einer Emissionsbegrenzung verpflichten.

• Gebäudeprogramm: Das Gebäudeprogramm von Bund und Kantonen fördert in der Schweiz die energetische Sanierung von Gebäuden sowie Investitionen in erneuerbare Energien, die Abwärmenutzung und die Optimierung der Gebäudetechnik.

• CO2-Emissionsvorschriften für neue Personenwagen: Seit Juli 2012 gelten in der Schweiz analog zur EU CO2-Vorschriften für neue Personenwagen. Bis 2015 darf die Neuwagenflotte im Durchschnitt höchstens 130 Gramm CO2 pro Kilometer ausstossen.

• Kompensation von CO2-Emissionen: Die Importeure fossiler Treibstoffe sowie die Betreiber von fossilthermischen Kraftwerken sind zur CO2-Kompensation im Inland verpflichtet. Dazu müssen sie Projekte zur Emissionsverminderung umsetzen.

• Emissionshandel: Das schweizerische Emissionshandelssystem (EHS) ermöglicht den Austausch von Emissionsrechten zwischen den teilnehmenden Unternehmen.

Die Menge der verfügbaren Emissionsrechte ist beschränkt und wird jährlich reduziert. Grosse Emittenten sind zur Teilnahme am EHS verpflichtet, mittlere Unternehmen können sich freiwillig anschliessen.

Diese Instrumente werden durch das BAFU laufend auf ihre Wirksamkeit und ihre Reduktionspotenziale untersucht.

Franken pro reduzierter Tonne CO2 verbunden. Diese Kosten sinken aber in der längeren Frist stark ab.

Potenziale und Kosten der Reduktion von Treibhausgasemissionen in der Landwirtschaft wurden in der Studie nicht berechnet. Sie wurden im 2009 publizierten Bericht «THG-2020 – Möglichkeiten und Grenzen zur Vermeidung landwirtschaftlicher Treibhausgase der Schweiz» bereits umfassend beurteilt. Die Studie schätzt das technische Reduktionspotenzial im Jahr 2020 auf rund 0.5 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente.

Ausblick bis zum Jahr 2050 Würden die Massnahmen des Szenarios POM über das Jahr 2020 hinaus fortgeführt und laufend weiter verstärkt, könnten bis 2050 Emissionseinsparungen von rund 45 Prozent gegenüber dem Jahr 1990 erzielt werden. Um die globale Temperaturzunahme auf maximal 2 Grad zu begrenzen, müssen nebst einer Begrenzung des Emissionszuwachses seitens der Schwellenländer die Industrieländer ihre Emissionen bis 2050 aber um mindestens 80 Prozent gegenüber dem Jahr 1990 reduzieren.

Der Bericht des Bundesrates macht deutlich, dass die Schweiz dieses Ziel erreichen kann und bestätigt damit die Absicht des Bundesrates, langfristig Reduktionsziele in diesem Umfang anzustreben. Damit diese Ziele erreicht werden können, muss der Klimapolitik auch auf internationaler Ebene eine hohe Priorität beigemessen werden.

Klima-, energie- und verkehrspolitische Massnahmen sind weltweit umzusetzen.

Zudem müssten gegenüber dem Szenario POM zusätzliche Massnahmen eingeführt werden, die tendenziell teurer sind.

Beispielsweise müsste man die Rate der Gebäudesanierungen deutlich erhöhen, Brenn- und Treibstoffe effizienter nutzen und die Elektromobilität stark ausbauen.

Im Verkehr ist aufgrund des technologischen Fortschritts langfristig mit tieferen Kosten als im Szenario POM zu rechnen.

Der Bericht steht auf der Website des Bundes zum Herunterladen zur Verfügung.

(Der Bundesrat)

Was s e r kr af tnut zung Aus- und Neubau der Grosswasserkraft im aktuellen Marktumfeld Die Rentabilität von 25 geplanten, aber noch nicht realisierten Grosswasserkraftprojekten ist im aktuellen Marktumfeld mit tiefen Energie- und CO2-Preisen nicht optimal. Das zeigt eine vom Bundesamt für Energie (BFE) durchgeführte Studie. Über die gesamte Laufzeit eines Wasserkraftwerkes liegt die Rendite bei ca. 3%.

Mehr als die Hälfte (Elektrizitätsstatistik 2012: 58.7%) der schweizerischen Stromproduktion stammt aus Wasserkraft.

Davon werden über 90% in grossen Was-

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

•

Die erwartete Rendite eines Wasserkraftwerks über dessen gesamte Laufzeit liegt im Referenzszenario mit durchschnittlich 3 Prozentpunkten (±) 1 Prozentpunkt) unter dem angenommenen WACC von 4.63% (WACC: Weighted Average Cost of Capital, kalkulatorischer Zinssatz).

• Neben den Kapitalkosten und Kosten für Amortisation fallen als Teil der Gestehungskosten die Wasserzinsen mit durchschnittlich 1.4 Rp./kWh ins Gewicht. Die Stromproduzenten richten diese an Kantone und Gemeinden aus, die auch deren Höhe bis zum vom Bund vorgegebenen Maximalsatz von 100 Franken/kW Bruttoleistung resp.

110 CHF/kW Bruttoleistung ab 2015 bestimmen.

Prioritär ist darauf hinzuwirken, dass die in Europa zu beobachtenden Marktverzerrungen korrigiert werden können. Da nicht nur in der Schweiz, sondern auch im benachbarten Ausland die Wettbewerbsfähigkeit der Grosswasserkraft durch die aktuelle Marktsituation stark beeinträchtigt ist, ist ein koordiniertes Vorgehen angezeigt. Nicht auszuschliessen ist zudem, dass sich der Preis für CO2-Zertifikate in der EU erhöht, was der Wasserkraft wie anderen erneuerbaren Energien dienen würde.

Sollen Investitionen in die Grosswasserkraft trotzdem im aktuellen, ungünstigen Marktumfeld zeitnah ausgelöst werden, so stellt sich die Frage von Unterstützungsmassnahmen für die Grosswasserkraft.

Diese müssten bei den relevanten Kostenkomponenten der Wasserkraft ansetzen,

Methodik Die Daten wurden in Zusammenarbeit mit dem Schweizerischen Wasserwirtschaftsverband (SWV) bei dessen Mitgliedern erhoben. Acht Energieunternehmen stellten die Daten zu Kraftwerkprojekten in ihrem Investitionsportfolio auf vertraulicher Basis zur Verfügung. Diese acht Energieunternehmen stellen insgesamt rund 80% des Schweizer Grosswasserkraftproduktion sicher. Das BFE und der SWV gehen davon aus, dass damit ebenfalls rund 80% der schweizweit geplanten Grosswasserkraftprojekte in der Studie erfasst sind. Von den 36 eingereichten Projekten wurden 25 in der Studie berücksichtigt. Nicht berücksichtigt wurden reine Pumpspeicherprojekte, KEV-berechtigte Projekte, reine Erneuerungsprojekte ohne Leistungs- oder Produktionssteigerung, sowie Projekte, die einen Gewässerabschnitt mehrfach genutzt hätten. Bei Letztgenannten wurde jeweils nur dasjenige mit der höheren Rentabilität berücksichtigt. Die Wirtschaftlichkeit bestehender Wasserkraftwerke wurde ebenfalls nicht untersucht. Die Projekte wurden anschliessend anonymisiert und mittels einer einheitlichen Methodik auf ihre Wirtschaftlichkeit geprüft. Dadurch wurde eine vergleichbare Bewertung der Projekte sichergestellt. Von den 25 analysierten Projekten handelt es sich um 16 Laufwasserkraftwerke und 9 Speicherkraftwerke mit einer Investitionssumme von insgesamt rund 6 Milliarden Franken. 12 sind Neubauprojekte und 13 Ausbauprojekte bestehender Anlagen. Insgesamt haben die 25 Wasserkraftprojekte eine zusätzliche Produktionserwartung von 2617 GWh bei einer Leistung von 851 MW. Auf die ganze Schweiz hochgerechnet, ergibt sich damit eine mögliche Zusatzproduktion aus Grosswasserkraft von rund 3270 GWh.

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

dazu zählen die hohen Investitionskosten und die Wasserzinsen. Die Studie liefert erste Grobanalysen von Fördermodellen, die solche Investitionsanreize schaffen könnten. Bei den untersuchten Förderinstrumenten zeigt sich, dass sich keines durch eine besondere Eignung für die Grosswasserkraft auszeichnet resp. bei allen Instrumenten neben dem gewünschten Fördereffekt gleichzeitig auch bedeutende Nachteile und Risiken wie zusätzliche Marktverzerrungen, Benachteiligungen nicht subventionierter Technologien und Mitnahmeeffekte in Kauf genommen werden müssten.

(BFE) Hinweis der Redaktion: Die Studien können auf der Webseite des BFE, www.bfe.admin. ch, heruntergeladen werden (vgl. auch Rubrik Publikationen in diesem Heft sowie die Einschätzung im Fachartikel ab Seite 1).

VAR-Forschungsprojekt mit der ETH Zürich und Eawag zum Fischabstieg bei grossen Flusskraftwerken Fischtreppen ermöglichen Nasen, Barben und Co., Wasserkraftwerke zu passieren und flussaufwärts zu wandern. Da sich Fische bei der Wanderung flussabwärts anders verhalten, sind eigene Lösungen gefragt. Für kleine Kraftwerke gibt es bereits Massnahmen für den Fischabstieg.

So schützen zum Beispiel Feinrechen die Fische vor den Turbinen und Bypässe ermöglichen das Kraftwerk zu umgehen. Bei den grösseren Flusskraftwerken können allerdings Feinrechen wegen der höheren Wassermengen nicht eingesetzt werden. Der Verband Aare-Rheinwerke (VAR) informierte anlässlich einer Medienorientierung über ein aktuelles Forschungsprojekt zum Thema.

Gegenwärtig ist der Forschungsbedarf zu Abstiegsanlagen bei grösseren Wasserkraftwerken und zum Wanderverhalten noch gross, daher starteten die Kraftwerksbetreiber an Aare und Hochrhein 2011 über den Verband Aare-Rheinwerke (VAR) ein Forschungsprojekt. Ziel der drei Jahre dauernden Studie ist es, Lösungen für den Fischabstieg an grösseren Flusskraftwerken zu untersuchen. «Wir arbeiten an sinnvollen Lösungen, die den Bedürfnissen der Fische gerecht werden und umsetzbar sind, ohne dabei die Nutzung der Wasserkraft als wichtigste erneuerbare Energiequelle der Schweiz zu schmälern», betont Roger Pfammatter, Geschäftsführer beim VAR. Mit der Studie beauftragte der VAR die Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der 69

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serkraftwerken (installierte Leistung über 10 Megawatt) produziert. Die Wasserkraft soll auch künftig ein bedeutender Pfeiler der schweizerischen Stromversorgung bleiben. Sie ist erneuerbar und einheimisch. Tiefe CO2-, Gas- und Kohlepreise in Europa und in den USA, Überkapazitäten auf dem Markt und verzerrende Subventionen führen derzeit dazu, dass billiger Strom angeboten wird. In den letzten fünf Jahren sind die Strompreise an den europäischen Märkten von über 70 €/MWh auf heute rund 40 €/MWh gesunken. Die Terminpreise an den europäischen Strombörsen zeigen bis 2019 kaum eine Preiserholung. In der vorliegenden Studie zeigt das Bundesamt für Energie (BFE) das schwierige Umfeld der Wasserkraft und die derzeitigen Probleme für Investitionen in den Ausbau der Wasserkraft auf. Die Studienresultate bestätigen die heutige Einschätzung der Stromwirtschaft.

• Die Gestehungskosten für Neubauten sind derzeit mit durchschnittlich 14.1 Rp./kWh über den Gestehungskosten bestehender Grosswasserkraftanlagen (5 bis 6 Rp./kWh). Ebenso liegen diese über den heutigen Grosshandelspreisen von rund 5 Rp./kWh. • Bis auf ein Projekt weisen zum heutigen Zeitpunkt alle 25 Projekte im Referenzszenario einen negativen Nettobarwert aus. Das BFE geht im Referenzszenario aber davon aus, dass sich bis ins Jahr 2020 die Strompreise auf 9 bis 11 Rp./kWh erholen dürften. Diese Annahmen liegen auch der Botschaft zur Energiestrategie 2050 zugrunde.

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ETH Zürich und das Wasserforschungsinstitut eawag. Das Projekt begleiten Fischereifachleute des Bundesamts für Umwelt, des Landes Baden-Württemberg, der Kantone sowie von Fischerei- und Naturschutzverbänden. In das Projekt fliessen neben Eigenleistungen der Kraftwerksgesellschaften insgesamt rund 600 000 Schweizer Franken, finanziert von den Kraftwerken, swisselectric research und den beiden Bundesämtern für Energie (BFE) und für Umwelt (BAFU).

Modellversuche Erkenntnisse liefern Modellversuche, auch mit lebenden Fischen, sowie realisierte Lösungen an Wasserkraftwerken in den USA, an denen in einigen Regionen Fischabstiegsanlagen betrieben werden.

Für die Studie bauten die Wissenschaftler der ETH drei unterschiedlich grosse Modelle in einer Wasserbauhalle. «Die Modellversuche liefern wichtige Aussagen zum Beispiel darüber, welche Strömungsverhältnisse sich im Nahbereich der Rechenstäbe einstellen und wie hoch die Erzeugungsverluste für das Kraftwerk sind», erläutert Professor Robert Boes der VAW. An einigen, speziell dafür geeigneten Kraftwerken in den USA werden Leiteinrichtungen als mechanische Verhaltensbarrieren eingesetzt. Die entweder quer oder mit einem Neigungswinkel vor einem Kraftwerk angeordneten Metallstäbe verändern die Strömung. Darauf reagieren Fische und können so an Turbinen vorbeigeleitet werden. Unbekannt war bislang allerdings, wie die heimischen Fischarten Barben, Äschen und Schneider tatsächlich auf solche Barrieren reagieren. Dies testen die Spezialisten der Eawag und VAW im eigens dafür aufgebauten Modellgerinne.

Bild 1. Der Versuchskanal an der VAWETHZ (Foto: VAW, 2013).

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Bild 2. Modellversuche mit Lebendfischen vor der Leiteinrichtung (Foto: VAW, 2013).

Keine direkte Übertragung der Erfahrungen aus den USA Die in den USA eingesetzten Lösungen können allerdings nicht einfach auf die mitteleuropäischen Verhältnisse übertragen werden. Dortige Flüsse führen weniger Schwemmholz und Kiesfrachten mit sich.

Einige Anlagen sind auch um ein Vielfaches grösser und haben andere Fallhöhen. Vor allem aber konzentrieren sich in den USA die Massnahmen auf wirtschaftlich interessante Wanderfische wie die Lachse; ortsansässige Arten werden weniger berücksichtigt. Im Gegensatz dazu verfolgt die Schweiz mit dem aktuellen Gewässerschutzgesetz einen viel weitergehenden Anspruch: «Wir sind bestrebt, den Fischabstieg für möglichst alle Arten zu ermöglichen. Das ist eine weitaus grössere Herausforderung, da jeder Fisch individuelle Verhaltensweisen zeigt», erklärt der Fischbiologe Armin Peter von der Eawag.

Turbinenpassage und Abstieg bei Hochwasser Mit Schweizer Verhältnissen vergleichbare Ergebnisse liefern amerikanische Studien zur Verletzungsrate von Junglachsen, den sogenannten Smolts, die bis ca. 20 Zentimeter lang werden. Bei den für Aare- und Hochrhein-Kraftwerke typischen KaplanTurbinen ist die Verletzungsgefahr für Fische gering. Die langsam drehenden Turbinen gelten als vergleichsweise fischfreundlich. Die Passage durch die Turbine ist aus diesem Grund auch einer der möglichen und realistischen Abstiegswege, die, ebenso wie der zeitlich begrenzte Abstieg bei Hochwasser mit Wehrüberfall, Gegenstand der zukünftigen Überlegungen sein werden.

Schlussberichte im Herbst 2014 Die Versuche am Modellgerinne mit den Fischen werden in diesen Wochen abgeschlossen und anschliessend ausgewer-

tet. Schlussberichte zur Studie werden voraussichtlich im Herbst 2014 vorliegen und publiziert. Für bestimmte Versuchsanordnungen konnte allgemein eine gute Leitwirkung erreicht werden.

Allerdings gilt dies nur für Laborbedingungen. Die Übertragbarkeit auf ein Flusskraftwerk muss noch überprüft werden.

Klar ist bereits jetzt, dass noch viel Forschungsarbeit zum grossräumigen Wanderverhalten der Fische im Fluss sowie vor den Kraftwerken geleistet werden muss.

«Die Grundlagenforschung muss auf einer breiten Basis vorangetrieben werden», resümiert Pfammatter, «andernfalls läuft die Schweiz Gefahr, millionenschwere Fehlinvestitionen in Massnahmen zu tätigen, deren Wirkung sehr unsicher ist.»

Der Verband Aare-Rheinwerke (VAR) wurde 1915 gegründet und ist eine Verbandsgruppe des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes (SWV).

Der VAR bezweckt die Wahrung und Förderung der gemeinsamen Interessen der Wasserrechtsbesitzer an den folgenden vier Gewässern: Aare unterhalb des Bielersees, Reuss unterhalb des Vierwaldstättersees, Limmat unterhalb des Zürichsees, Hochrhein vom Bodensee bis unterhalb Basel. Mit den insgesamt 32 Wasserkraftwerken werden im VAR pro Jahr rund 8200 GWh erneuerbarer, einheimischer Strom produziert – das ist rund ein Viertel der gesamten schweizerischen Wasserkraftproduktion.

Verschiedene Projektunterlagen stehen auf der Webseite, www.aare-rheinwerke. ch/fischabstieg zum Download zur Verfügung.

(VAR)

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Stausee Zervreila (Bild: KWZ).

In der über zehnjährigen Entwicklungsphase des Projekts erfuhr es einiges an Optimierungen zugunsten der Umwelt. So wurde auf einen ganzen Ast des Stollens verzichtet, die Anzahl der Wasserfassungen wurde reduziert und alle Wasserfassungen wurden, mit Ausnahme der Wasserfassung Diesrut, aus dem BLN-Gebiet geschoben. Durch diese Optimierungen reduzierte sich die ursprünglich erwartete Jahresproduktion von 120 000 MWh um rund 50%.

Konzessionsgenehmigungsgesuch Nachdem 23 von 25 Gemeinden im ersten Halbjahr 2012 die Konzessionen erteilt haben, wurde das Konzessionsgenehmi-

gungsgesuch im Juli 2012 beim Kanton eingereicht. Nach einer 16-monatigen Bearbeitungszeit hat die Regierung am 12. November 2013 die Konzessionen mit Auflagen genehmigt und die im Rahmen der Vernehmlassung eingegangenen Einsprachen abgewiesen. Zu den Auflagen gehören jährlich 1 500 000 m3 Wasser für Hochwasserereignisse, Auflagen zur Partnerwerksbesteuerung, Vorrichtungen zu Anzeige der Restwassermengen, Vorgaben zu Schwall/Sunk sowie zur Gestaltung der Wasserfassung Diesrut.

Der Konzessionsgenehmigung gingen umfangreiche Abklärungen voraus. Unter anderem haben sich die Bundesämter für Energie (BFE) und für Umwelt (BAFU), die Eidgenössische Natur- und Heimatschutzkommission (ENHK) sowie die kantonalen Ämter eingehend mit dem Projekt befasst.

Widerstand der Umweltschutzorganisationen Die Umweltschutzorganisationen sowie die Fischer haben angekündigt, Beschwerde einzureichen, weil sie der Meinung sind, dass das Gewässerschutzgesetz nicht in allen Punkten eingehalten wird. Regierung und KWZ teilen diese Meinung nicht. KWZ wird versuchen aufzuzeigen, dass die Gesetze eingehalten werden, und die Einsprecherinnen dadurch zu einem Rückzug der Beschwerde zu bewegen. Da zwischen den beiden Parteien eine gute Gesprächskultur herrscht, zeigt sich KWZ vorsichtig optimistisch, die Angelegenheit aussergerichtlich regeln zu können.

Energiepolitisches Umfeld Wegen der konjunkturellen Krise in grossen Teilen Europas und der massiven Förderung von erneuerbaren Energien (insbesondere in Deutschland), sind die Energiepreise an den Strommärkten zurzeit sehr tief. Sie betragen zwischen 5.5 und 6 Rp./kWh. Die Gestehungskosten der Energie aus dem Lugnez würden zu Beginn zwischen 7.5 und 8 Rp./kWh betragen. Falls sich das Projekt weiter verteuern sollte, dürfte es zurzeit für die Aktionäre finanziell nicht interessant sein, diese Investition zu tätigen. Dem Projekt dürfte dann ähnliches widerfahren wie dem Pumpspeicherprojekt Lago Bianco der Repower – eine Verschiebung des Baubeginns um einige Jahre.

Die derzeitige Situation mutet abnorm an: So werden ökologisch fragwürdige Kleinwasserkraftwerke und Photovoltaikanlagen mit Einsatz von viel Geld gefördert und sinnvolle Investitionen in die Wasserkraft verunmöglicht, weil die Subventionen den Marktpreis einbrechen lassen. Wie überall

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dort, wo sich der Staat zu stark in den freien Markt einmischt, führt dies zu Fehlentwicklungen. Es bleibt zu hoffen, dass die eidgenössischen Räte, die in der nächsten Session über die Energiestrategie 2050 debattieren dürften, hier Weitblick beweisen, um Gegensteuer zu diesen Entwicklungen zu geben.

Fazit Der Verwaltungsrat der KWZ hat sich einstimmig hinter das Projekt gestellt und die Geschäftsleitung damit beauftragt, die Befürchtungen in Zusammenarbeit mit den Umweltschutzorganisationen auszuräumen. Für den VR stellt das Projekt eines der besten Ausbauprojekte der Wasserkraft in der Schweiz dar.

Für KWZ und die an ihr beteiligten Organisationen ist es schlicht nicht vorstellbar, wie der Ausstieg aus der Kernenergie gelingen soll, wenn Projekte wie die Überleitung Lugnez nicht realisiert werden können. Letztlich sei auch auf den volkswirtschaftlichen Nutzen des Projekts hingewiesen. Bauarbeiten über deutlich mehr als CHF 100 Mio. könnten an die Bauwirtschaft, eine Branche, die wegen der Zweitwohnungsinitiative schon vor schwierigen Zeiten steht, vergeben werden, der Betrieb der Anlagen würde Arbeitsplätze sichern und KWZ müsste zusätzlich jährlich wiederkehrend mehr als CHF 1.35 Mio. an Wasserrechtsabgaben an Kanton und Gemeinden bezahlen. Hinzu kommen weitere Steuern. Nachdem 23 von 25 Konzessionsgemeinden dem Projekt zugestimmt haben, hat es auch eine grosse demokratische Legitimation.

Die Kraftwerke Zervreila AG (KWZ) gehört zu 15.4% den Konzessionsgemeinden, zu 12.6% dem Kanton Graubünden, zu 28.8% der SN Energie und zu je 21.6% Alpiq und Axpo. In einer erfolgreichen Partnerschaft werden pro Jahr rund 542 000 MWh Strom erzeugt, wovon 32 000 MWh an die Konzessionsgemeinden geliefert werden.

(Kraftwerke Zervreila AG/Pfa)

Wasserkraftwerk Dala bei Leukerbad: Bundesrat genehmigt Schutz- und Nutzungsplanung Der Bundesrat hat noch Ende 2013 die vom Kanton Wallis eingereichte Schutzund Nutzungsplanung für die Dala und deren Zuflüsse in der Region Leukerbad genehmigt. Die Konzessionsgemeinden und der Kanton Wallis haben die Schutzund Nutzungsplanung erarbeitet, weil die 71

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Projekt «Überleitung Lugnez» der Kraftwerke Zervreila: Regierung bewilligt Konzessionsgenehmigungsgesuch Die Bündner Regierung hat Mitte November 2013 die von den betroffenen Gemeinden der Kraftwerke Zervreila AG (KWZ) erteilten Konzessionen für die Nutzung des Wassers im oberen Lugnez unter Auflagen genehmigt. Die Umweltschutzorganisationen haben Beschwerde eingereicht. KWZ wird versuchen, diese in gegenseitigem Einvernehmen auszuräumen.

Mit dem Ausbauprojekt «Überleitung Lugnez» könnte die Produktion aus erneuerbarer Wasserkraft um 80 000 MWh auf 622 000 MWh gesteigert werden. Das Projekt sieht vor, im oberen Lugnez mittels fünf neuer Fassungen zusätzliches Wasser zu fassen und in einem 13 km langen Stollen nach Zervreila überzuleiten. Die Weiterverarbeitung des Wassers würde in den bestehenden Anlagen der KWZ erfolgen, wo keinerlei Aus- oder Umbauten vorgenommen werden müssten. Mit den zusätzlichen 80 000 MWh CO2-freiem Strom könnten rund 18 000 Haushaltungen wie beispielsweise rund ein Drittel der Stadt Chur versorgt werden. Damit entspricht das Projekt einem der grössten Ausbauprojekte in der Schweiz.

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Konzession des Kraftwerks Dala erneuert werden muss.

Das Kraftwerk Dala ist seit 1909 in Betrieb, die Konzession ist abgelaufen. Im Rahmen der Erneuerung der Konzession haben die betroffenen Gemeinden Albinen, Inden, Leuk, Leukerbad und Varen eine Schutzund Nutzungsplanung erarbeitet (siehe Kasten). Der Kanton Wallis hat sie dem Bundesrat zur Genehmigung vorgelegt, dieser hat sie am 18. Dezember 2013 genehmigt. Dank der Schutz- und Nutzungsplanung kann das Wasserkraftwerk jährlich 2.7 GWh mehr Energie produzieren.

Bild. SNP-Perimeter beim Kraftwerk Dala.

Schutz- und Nutzungsplanung gemäss Gewässerschutzgesetz Das Gewässerschutzgesetz schreibt vor, dass unterhalb von Wasserentnahmen eine Mindestrestwassermenge in Flüssen verbleiben muss, welche die Erhaltung der natürlichen Funktionen des Gewässers (z.B. Lebensraum für Flora und Fauna, Strukturierung der Landschaft oder Speisung des Grundwassers) gewährleistet. In gewissen Fällen können die Kantone Restwassermengen festlegen, die das gesetzliche Minimum unterschreiten. Bedingung dafür ist jedoch, dass geeignete Ausgleichsmassnahmen getroffen werden. In diesem Fall müssen das Ausmass der Mehrnutzung sowie die vorgesehenen Ausgleichsmassnahmen in einer Schutz- und Nutzungsplanung festgehalten werden. Diese Planung, die vom Bundesrat genehmigt werden muss, regelt die Restwassermengen sowie die notwendigen Ausgleichsmassnahmen in den betroffenen Oberflächengewässern.

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Bei der Dala sowie den genutzten Zuflüssen des rechtsseitigen Einzugsgebietes sieht der Schutz- und Nutzungsplan eine Mehrnutzung mit tieferen Restwassermengen vor. Die landschaftlichen Ansprüche und die gewässerökologischen Funktionen werden dennoch gewahrt. Als ökologische Ausgleichsmassnahme für die Mehrnutzung werden an der Dala verschiedene gewässerökologische Aufwertungen vorgenommen. Zudem wird auf die Wasserkraftnutzung der linksseitigen Zuflüsse Dorbu-, Lirschi- und Miligraben in der Gemeinde Albinen ganz verzichtet.

(Der Bundesrat)

Bild 1. Aussergewöhnlich tiefer Wasserstand im Stausee Livigno im März 2013 (Foto: SNP/R. Haller).

Neue Erkenntnisse zum Ökounfall am Spöl Die Taskforce Spöl hat noch Ende 2013 erste Resultate der technischen und ökologischen Untersuchungen zum Ökounfall im Spöl vom 30. März 2013 vorgestellt. Dabei konnten die Gewässerökologen Erfreuliches zur Entwicklung des Ökosystems berichten, und die ETH Lausanne zeigte mögliche Massnahmen für die Minimierung des Risikos eines weiteren solchen Unfalls auf.

In der Nacht vom 29. zum 30. März 2013 führte Feinsedimenteintrag in die Dotieranlage des Stausees Livigno zum Ausfall der Restwasserabgabe und zur Verschlammung und zeitweisen Trockenlegung des Spölbachs im Schweizerischen Nationalpark (SNP). Zahlreiche Fische verendeten.

Der Vorfall war umso bedauerlicher, da die Engadiner Kraftwerke (EKW) zusammen mit Spezialisten aus dem Forschungsumfeld des SNP seit mehr als zehn Jahren die Verbesserung der flussökologischen Verhältnisse im Spöl mittels eines innovativen, dynamisierten Restwassersystems angestrebt und auch erreicht hatten.

Tiefer Seestand und Trübeströme als Ursache Die Taskforce Spöl mit Vertretern der zuständigen kantonalen Ämter, der EKW, des SNP und Fachleuten der Forschungskommission des SNP sowie privater Ökobüros trafen sich nach Abschluss der Regenerationsmassnahmen und technischen Ursachenabklärung, um das weitere Vorgehen in Sachen Spöl zu besprechen. Die ETH Lausanne hat im Auftrag der EKW einen technischen Bericht zu den Ursachen der Ereignisse und zu möglichen Massnahmen erstellt. Laut dem Bericht führten die klimatischen Verhältnisse in Zusammenwirkung mit dem normal weitergeführten Betrieb des Kraftwerks zu einem aussergewöhnlich tiefen Seestand.

Dadurch wurden instabile Feinsedimente im Seebecken freigelegt. Die schubartig in das Reststaubecken abrutschenden Schlammmassen setzten sich gemäss Bericht unter Wasser als sogenannte Trübeströme fort. Auf diese Weise gelangten grosse Mengen an Feinsedimenten innert kurzer Zeit bis an den Fuss der Staumauer, wo sie den Seegrund bis auf die Höhe des Dotierwassereinlaufs auffüllten, über das Dotierwassersystem kontinuierlich in den Spöl gelangten und das System schliesslich verstopften. Laut Bericht handelte die EKW nach der Verstopfung aus betrieblicher Sicht richtig, indem sie sich für die Öffnung des Grundablasses entschied, denn dies war beim damaligen Seestand die einzige Möglichkeit, den Spöl wieder mit Wasser zu versorgen, die Dotieranlage vom Schlamm zu befreien und die Betriebssicherheit der Anlage wiederherzustellen.

Mögliche technische Verbesserungen Im Bericht der ETH werden technische Massnahmen vorgeschlagen, um vergleichbare Ereignisse in Zukunft zu vermeiden. Dazu gehört die Installation eines zweiten Messsystems, welches den Unterbruch der Restwasserversorgung registriert und eine kontinuierliche Messung der Wassertrübung ermöglicht. Zudem soll der Seespiegel nicht zu schnell unter 1735 m ü. M. abgesenkt und der Einlauf des Dotierwassereinlaufes um rund 6 m höher gelegt werden. Schliesslich sollen die regelmässigen künstlichen Hochwasser fortgeführt werden, um grössere Sedimentansammlungen im Bereich des Grundablasses zu vermeiden. Als erste Konsequenz aus dem Ökounfall wird die EKW auf die geplante Seeabsenkung im Rahmen des Projekts «Retrofit Punt dal Gall» verzichten. Zudem prüft sie zurzeit verschiedene Verbesserungsmöglichkeiten, um das Vorhaben 2015 ökologisch verträglich zu realisieren.

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Bild 2. Künstliches Hochwasser zur Spülung am Spöl im Juli 2013 (Foto: SNP/R. Haller).

Laichplatzkartierungen Die im Rahmen des dynamisierten Restwassersystems eingeführten begleitenden ökologischen Untersuchungen erlaubten es nun auch, einen detaillierten Vergleich der Verhältnisse bei den Bachforellen im vom Unglück betroffenen Flussabschnitt zu machen. Dazu wurde im Dezember wie in den Vorjahren eine Laichplatzkartierung durchgeführt, bei der zwei Parkwächter des SNP mit langjähriger Erfahrung im Erkennen von Laichgruben der Bachforellen eine 1.6 km lange Strecke des Spöl begehen und identifizierte Laichgruben mit dem GPS einmessen. In den letzten Jahren wurde immer nur der obere Abschnitt des Spöls zwischen Punt Periv und Punt dal Gall erfasst, auf Ersuchen der Taskforce wurde dieses Jahr die Strecke bis knapp vor die maximale Staukote des Lai da l’Ova Spin erfasst, um einen Eindruck über den Zustand im ganzen Abschnitt zu erhalten.

Ein Vergleich mit den Vorjahren ist damit zwischen Punt Periv und der Staukote 1630 nicht möglich. Ab Punt Periv fluss-

aufwärts ist ein Vergleich mit den Vorjahren möglich.

Gute Laichplatzdichte im untersten Abschnitt Aufgrund der Erkenntnisse, dass unterhalb von Punt Periv Wasser aus den Seitenbächen einem Teil der Bachforellen ein Überleben ermöglicht hat, konnte eine gute Laichplatzdichte in diesem Abschnitt erwartet werden. Die geringe Zahl der Laichversuche im Vergleich zu den Laichgruben deutet auch darauf hin, dass grundsätzlich ein gutes Substrat zum Ablaichen vorhanden ist und dass die Nachspülung des Flussbetts im vergangenen Juli erfolgreich war. Die Wassermenge bei der Spülung konnte dank den mehrjährigen Erfahrungen mit künstlichen Hochwassern optimal gesteuert werden.

Natürliche Regeneration im Gange Im oberen Abschnitt wurden im Vergleich knapp ein Viertel der Laichgruben (38) und keine Laichversuche gezählt. Positiv ist, dass bereits wieder 25 Prozent der Anzahl des Vorjahres gezählt werden konnten.

Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Fische ihren wiederhergestellten Lebensraum erneut besiedeln. Allerdings brauchen die Fische offenbar noch Zeit, um in grösserer Zahl auch wieder in den obersten Spölabschnitt einzuwandern und sich dort zu vermehren. Die aquatischen Kleinlebewesen, zum grossen Teil Wasserinsekten, konnten dagegen den Spöl auch über den «Luftweg» schneller erreichen und besiedeln. Die natürliche Regeneration hat also bereits begonnen und die Taskforce ist in ihrer Haltung bestärkt, dem Flussökosystem die Zeit zu geben, die es braucht, um sich ohne künstlichen Fischbesatz wieder zu erholen.

Weitere Informationen: Amt für Jagd und Fischerei (Task-Force Leitung), Marcel Michel, marcel.michel@ajf.gr.ch Schweiz. Nationalpark, Ruedi Haller, rhaller@nationalpark.ch (Task Force Spöl/gekürzte Version

H oc o c hwas s e r s c hut z/ Was s e r bau Extremhochwasser an Aare und Rhein: Grundlagen für die Gefährdungsbeurteilung Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) wird zusammen mit dem Bundesamt für Energie (BFE), dem Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI), dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz (BABS) und dem Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie (MeteoSchweiz)

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

gemeinsame Grundlagen für die Beurteilung der Hochwassergefährdung an Aare und Rhein erarbeiten. Bis 2016 sollen unter der Leitung des BAFU Szenarien ausgearbeitet werden. Ausgehend davon werden die zuständigen Stellen daraufhin die Risiken für die Bauten und Anlagen im betroffenen Gebiet beurteilen.

Ziel dieses Projekts ist es, harmonisierte und konsolidierte Szenarien für extreme Hochwasserereignisse auszuarbeiten, die auf einer gemeinsamen Datengrundlage beruhen (Pegelstände, Fliessgeschwindigkeiten, morphologische Veränderungen des Fliessgewässers sowie Ereignishäufigkeit). Ausgehend von der spezifischen Situation an Aare und Rhein soll definiert werden, welche verschiedenen Gefahren im Zusammenhang mit Hochwasser bestehen und wie diese möglicherweise interagieren. Berücksichtigt werden namentlich Phänomene wie Erosion, Gerinneverlagerung, Geschiebeablagerung, Rutschungen, Verklausung (Behinderung des Abflusses durch Treibgut) sowie Dammbrüche.

Ab 2014 werden Arbeitsgruppen mit externen Spezialisten und Vertretern des Bundes gebildet, die sich vertieft mit den meteorologischen Szenarien und den Hochwasserabflüssen, der Verklausung, dem Einfluss von Stauhaltungen, der Grossraumdynamik und dem Feststofftransport auseinandersetzen werden. Ab 2016 wird eine Synthese dieser Arbeiten erstellt. Bereits im Jahr 2013 wurde eine Vorstudie in Angriff genommen, die die bisherigen Forschungsarbeiten zum Thema inventarisieren und zusammentragen soll, und es wurde eine Untersuchung der historischen Hochwasserereignisse eingeleitet. Begleitet wird das Projekt von einem Expertenbeirat, dem Spezialisten aus dem Bereich der Gefahrenprävention angehören, und einer Begleitgruppe mit den betroffenen Kreisen. Die Zwischenergebnisse werden den zuständigen Fachstellen zur Verfügung gestellt.

Das Untersuchungsgebiet reicht vom Ausfluss der Aare aus dem Thunersee bis unterhalb der Aaremündung in den Rhein. Die Szenarien für extreme Hochwasserereignisse sollten bis 2016 vorliegen. Auf dieser Grundlage werden die verschiedenen zuständigen Stellen – namentlich das ENSI, das BFE, das BABS und die Kantone – anschliessend die Gefährdung der Bauten und Anlagen entlang von Aare und Rhein beurteilen können. Dazu gehören insbesondere die Kernkraftwerke Mühleberg, Gösgen und Beznau I und II sowie rund 15 73

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Erfolgreiche Spülung Bereits am 9. Juli 2013 wurde der Spöl mittels eines künstlichen Hochwassers von bis zu 40 m3/s gespült. Die beim Unglück abgelagerten Schlammmassen wurden weitgehend ausgetragen und das Bachbett für die Wiederbesiedlung vorbereitet. Ökologische Untersuchungen im Spölbach zeigen erfreuliche Resultate: Die Artenvielfalt und die Zahl der aquatischen Kleinlebewesen im Spöl entwickelt sich seit der Spülung rascher als von den Fachleuten zu Beginn erwartet. Vor allem im unteren Teil des Spöls nähert sich die Zusammensetzung bereits dem Zustand vor dem Ereignis.

Nachrichten

Stauanlagen. Zudem können die Kantone mithilfe dieser Daten die Risikobeurteilung für weitere Infrastrukturen und für die Agglomerationen konsolidieren.

(BAFU)

G ewäs s e r/ Revital i s ie rung Revitalisierung Fliessgewässertypisierung der Schweiz – eine Grundlage für Gewässerbeurteilung und -entwicklung Seit Kurzem steht auf den Internetseiten des BAFU die Fliessgewässertypisierung der Schweiz zur Verfügung. Sie wurde in den letzten zwei Jahren unter Einbezug eines interdisziplinären Teams von Experten aus privaten Büros und unter Begleitung von Fachleuten des Bundes, der Kantone und der Forschung entwickelt.

Die Fliessgewässertypisierung ist eine Grundlage für die typspezifische ökologische Gewässerbeurteilung und dient als Orientierung bei Aufwertungsmassnahmen sowie ganz allgemein einem besseren Verständnis der Gewässer der Schweiz.

Sie beinhaltet 54 Fliessgewässertypen, die sich jeweils auf eine Kombination von 5 abiotisch-geografischen Merkmalen (biogeografische Region, Höhenlage, Abfluss, Gefälle und Geologie) abstützen.

Bild 1. Oxefeldbach im Binntal (VS) als Beispiel eines steilen, kleinen Fliessgewässers der alpinen, karbonatischen Zentralalpen (Foto: zvg).

Bild 2. Brenno bei Blenio (TI) als Beispiel für steiles, mittleres Fliessgewässer der alpinen, karbonatischen Alpensüdflanke (Foto: zvg).

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Mit der Fliessgewässertypisierung der Schweiz liegt eine strukturierte und überschaubare Gliederung der Vielfalt verschiedener Gewässerausprägungen vor.

Anhand der abiotischen Merkmale beschreibt die Typisierung den potenziell unbeeinflussten Zustand entsprechender Gewässerabschnitte (Sollzustand).

Für die Anwendung in der Praxis stehen als Produkte der erläuternde Methodenbericht, Typenporträts, der GIS-Datensatz sowie kartografische Illustrationen zur Verfügung.

Links zu den Internetfachseiten: (D) www.bafu.admin.ch/FGT (F) www.bafu.admin.ch/TCE (I) www.bafu.admin.ch/TCA (E) www.bafu.admin.ch/river-types

Kontakt: Monika Schaffner, Abt. Wasser BAFU, monika.schaffner@bafu.admin.ch (BAFU) Hinweis der Redaktion: Weitere Informationen zum Methodenbericht finden sich in der Rubrik «Literatur» in diesem Heft.

K l i ma Risiken und Chancen des Klimawandels im Kanton Aargau Der Klimawandel könnte vom Jahr 2060 an in der Schweiz grosse Auswirkungen in verschiedenen Bereichen haben. Mehrere im Rahmen der Nationalen Strategie zur Anpassung an den Klimawandel vom Bundesamt für Umwelt in Auftrag gegebene Fallstudien zeigen anhand von sechs Grossräumen die Chancen und Risiken auf, welche der Klimawandel mit sich bringt. Die erste, nun vorliegende Fallstudie untersucht am Beispiel des Kantons Aargau die Auswirkungen des Klimawandels auf das schweizerische Mittelland.

Im März 2012 hat der Bundesrat den ersten Teil der Strategie zur Anpassung an den Klimawandel verabschiedet. Er setzt damit den Rahmen für ein koordiniertes Vorgehen bei der Anpassung an den Klimawandel auf Bundesebene. Gleichzeitig erteilte der Bundesrat dem UVEK in Zusammenarbeit mit den anderen Departementen den Auftrag, einen Aktionsplan zu entwickeln. Mit gezielten Massnahmen soll die Schweiz Chancen nutzen, die sich aufgrund des Klimawandels ergeben, und die mit dem Klimawandel einhergehenden Risiken minimieren. Der Bundesrat wird

voraussichtlich Anfang 2014 über den Aktionsplan entscheiden.

Auswirkungen des Klimawandels im Aargau Anhand konkreter Fallstudien werden die klimabedingten Risiken und Chancen für ausgewählte Regionen der Schweiz analysiert (siehe Kasten). Die erste Fallstudie untersuchte die Auswirkungen auf den Kanton Aargau. Sie zeigt, dass der Klimawandel für verschiedene Sektoren bedeutende Folgen haben könnte: So rechnen die Autoren mit häufigeren und intensiveren Hitzewellen, die zu gesundheitlichen Belastungen der Bevölkerung von umgerechnet zusätzlichen 100 Mio. bis 300 Mio. Franken pro Jahr im Vergleich zu 2010 führen könnten. Auf der anderen Seite könnte die aargauische Bevölkerung aufgrund der milderen Wintertemperaturen im Jahr 2060 von geringeren Heizkosten im Umfang von 80 Mio. bis 180 Mio. Franken profitieren. Die Auswirkungen auf die Biodiversität im Aargau aufgrund der Veränderung der Ökosysteme werden auf der Basis einer qualitativen Bewertung ähnlich problematisch eingestuft wie diejenigen auf die Gesundheit.

Vorausschauend planen und handeln Die Ergebnisse der Fallstudie Aargau bilden eine wichtige Grundlage für die Umsetzung und Weiterentwicklung der nationalen Anpassungsstrategie . Dank der systematischen Vorgehensweise ist es möglich, die wichtigsten Risiken und Chancen des Klimawandels zu identifizieren und weitgehend zu beziffern. Daraus können Schwerpunkte für konkrete Massnahmen zur Anpassung an den Klimawandel abgeleitet werden. Mit einer vorausschauenden Planung ist es möglich, Chancen zu nutzen und Risiken zu reduzieren.

Fallstudien in sechs Grossräumen Als Grundlage werden die klimabedingten Risiken und Chancen für die Schweiz sektorenübergreifend analysiert. Die Analyse erfolgt in einzelnen Fallstudien zu folgenden sechs Grossräumen: Mittelland, Alpen, Voralpen, Jura, Südschweiz und grosse Agglomerationen.

Für jeden dieser Grossräume wird ein repräsentativer Kanton bestimmt, der im Detail analysiert wird. Mit den Arbeiten begonnen wurde neben dem Kanton Aargau auch in den Kantonen Uri, Genf und Basel-Stadt. Die detaillierten Resultate werden anschliessend auf den entsprechenden Grossraum hochskaliert. Das Zusammenfügen der sechs Fallstudien liefert schliesslich ein Bild für die gesamte Schweiz.

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Rüc kbl ic k/ Ve r anstaltunge n Schweizerischer Stromkongress 2014 Am 8. Schweizerischen Stromkongress von VSE und electrosuisse trafen sich Mitte Januar 2014 in Bern rund 450 hochrangige Vertreter aus Politik, Wirtschaft und Strombranche, um über die Strommarktliberalisierung sowie die Zukunft der Stromversorgung in der Schweiz und in Europa zu diskutieren. Der erste Tag war geprägt durch die beiden KeynoteReferate von Bundesrätin Doris Leuthard und EU-Kommissar Günther Oettinger.

Der Schweizerische Stromkongress hat sich als Treffpunkt der Branche etabliert, an welchem renommierte Referenten aktuelle Trends der Energiewirtschaft aufzeigen. Bei der 8. Austragung diskutierten nationale und internationale Vertreter aus Wirtschaft, Politik und Strombranche aktuelle Fragestellungen im Zusammenhang mit der Energiezukunft in der Schweiz und in Europa. Die Referentinnen und Referenten thematisierten unter anderem Aspekte der bundesrätlichen Energiestrategie, der zweiten Stufe der Marktliberalisierung in der Schweiz und letztlich der Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit im Zusammenspiel von Produktion, Netz und Speicherung.

Highlight des ersten Halbtages waren die mit Spannung erwarteten Keynote-Referate von Bundesrätin Doris Leuthard und EU-Kommissar Günther Oettinger. Der EU-Kommissar nahm Stellung zum Stand der Verhandlungen zum Stromabkommen zwischen der EU und der Schweiz und äusserte sich zum hierzulande genau beobachteten Umbau des Energiesystems in Deutschland. Bundesrätin Doris Leuthard wies auf das schwierige energiepolitische Umfeld und die Entwicklungen auf dem europäischen Kontinent hin. Die Schweiz solle sich nicht verunsichern lassen, müsse die Langfristziele im Auge behalten und konsequent anstreben. Die Energiewende sei für ein ressourcenarmes, importabhängiges Land wie die Schweiz eine ökologische und eine ökonomische Notwendigkeit, der Statusquo keine Option.

Wichtig sei dabei, dass Investitionen in die Erneuerung der Energieinfrastruktur in der Schweiz getätigt würden. Wichtig seien auch der zweite Marktöffnungsschritt in

der Schweiz und ein Stromabkommen mit der Europäischen Union. Letzteres biete zahlreiche Vorteile und schaffe Rechtsund Investitionssicherheit. 2014 werde für die Energiepolitik und für die Energiebranche ein wichtiges Jahr.

Eröffnet wurde der 8. Stromkongress im Berner Kursaal durch Gabriele Gabrielli, Präsident Electrosuisse, und Kurt Rohrbach, Präsident VSE. In seiner Rede dankte Kurt Rohrbach Bundesrätin Doris Leuthard und EU-Kommissar Günther Oettinger dafür, dass man beim Thema Stromabkommen offene Türen einrenne.

Er wies auf die Bedeutung des Stromabkommens mit der EU für die Branche hin, um zu präzisieren, dass er damit nicht nur die Schweizer Energieversorger meine, sondern diejenigen ganz Europas. Überhaupt brauche es beim Umbau des Energiesystems eine globale Perspektive. «Wir sollten nicht aus den Augen verlieren, dass der Umbruch weltweit geschieht und dass wir in der Schweiz nicht die einzigen Akteure sind.» Einigkeit herrscht gemäss dem VSE-Präsidenten auch punkto Stossrichtung des Umbaus der Energieversorgung: Energieeffizienz, einheimische Produktion, erneuerbare Energie. Allerdings könnten der Volkswirtschaft nicht endlose Belastungen zugemutet werden, und auch bei den privaten Haushalten gebe es Grenzen des Zumutbaren. Deshalb unterschreibe die Stromindustrie die Forderung, die Marktinterventionen auf ein Minimum zu reduzieren. Rohrbach: «Wir brauchen ein marktnahes System.»

Bevor Moderator Reto Brennwald Vertretern der grossen Schweizer Parteien in einer Podiumsdiskussion auf den Zahn fühlte, sprach Suzanne Thoma (CEO BKW Energie AG) über die Auswirkungen der Integration im europäischen Strommarkt auf die Strategie eines Energieversorgungsunternehmens, und Kommunikationsberater Iwan Rickenbacher beleuchtete das Spannungsfeld zwischen Energiestrategie und Schweizer Demokratie.

Zu den Höhepunkten des zweiten Tages gehörten unter anderem die Auftritte von Hans Hess (Präsident Swissmem), der über die Chancen und Risiken der Energiestrategie für den Werkplatz Schweiz sprach, sowie die Referate von Remo Lütolf (Vorsitzender der Geschäftsleitung ABB Schweiz, «Smarte Lösungen für die Energiezukunft»), Carlo Schmid-Sutter (Präsident ElCom, «ElCom und die zukünftigen Herausforderungen») und weiteren hochrangigen Vertretern aus der Strombranche.

(VSE / Pfa)

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Ve r anstaltunge n

Powertage 2014 – Forum «Erzeugungsmix der Zukunft» Donnerstag, 5. Juni 2014, Messe Zürich

Das Forum findet im Rahmen der vom 3. bis 5. Juni 2014 bereits zum sechsten Mal durchgeführten Powertage in der Messe Zürich statt. Das bewährte Veranstaltungskonzept mit seinem Mix aus fundierter Fachinformation, Austausch und Firmenpräsentationen schafft wertvolle Synergien und bietet einen umfassenden Branchenüberblick.

Namhafte Unterstützung Die Powertage werden vom Bundesamt für Energie (BFE) sowie von namhaften Branchenverbänden unterstützt.

Dazu zählen unter anderem der Verband Schweizerischer Elektrizitätsunternehmen (VSE), Electrosuisse (Verband für Elektro-, Energie- und Informationstechnik), sowie der Schweizerische Wasserwirtschaftsverband (SWV).

Spiegel des Markts Nahe am Marktgeschehen, zeigen die Powertage die steigenden Anforderungen an die Erzeugungs- und Verteilnetze auf und reagieren auf Veränderungen des Marktes.

Einen neuen Fachbereich stellt Smart Grid/ Smart Metering dar. Diese ergänzt die bestehenden Fachbereiche Erzeugung und Speicherung, Energiedienstleistungen und Energieeffizienz, Übertragung, Verteilung, Handel und Vertrieb, Engineering und Infrastruktur für E-Mobilität.

Forumsprogramm Neben der Messe mit Ausstellungen finden vormittags Vortragsreihen statt. Das dritte Forum vom 5. Juni 2014 zum Thema «Erzeugungsmix der Zukunft» wird vom SWV patroniert. Ausgewiesene Fachleute referieren zu zentralen Fragen der Energiewirtschaft: 75

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Die Studie kann auf der Webseite des BAFU www.bafu.admin.ch heruntergeladen werden.

(BAFU)

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•

Wie könnte der künftige Erzeugungsmix aussehen?

• Welche Technologien stehen im Vordergrund?

• Welche Probleme stellen sich?

Das detaillierte Forumsprogramm ist auf der Webseite www.powertage.ch veröffentlicht.

Organisatorische Hinweise Das Forum findet statt von 9 bis 11.50 Uhr (Eintreffen ab 8 Uhr); die Messe ist ab 11 bis 17 Uhr geöffnet. Der Eintritt Fachforum kostet CHF 70.– und beinhaltet Forumsdokumentation, Mittagslunch, Snacks und Getränke, Ausstellungseintritt. Es ist keine Anmeldung notwendig.

Weitere Informationen unter www.powertage.ch.

Anmeldung KOHS-Weiterbildungskurse 4. Serie «Revitalisierung von kleinen und mittleren Gewässern» 19./20. Juni 2014, Kappel a. Albis

Die Kommission «Hochwasserschutz, Wasserbau und Gewässerpflege» (KOHS) des SWV startet zusammen mit dem Bundesamt für Umwelt (BAFU) und dem Verein für Ingenieurbiologie (VIB) eine 4. Serie der erfolgreichen wasserbaulichen Weiterbildungskurse.

Zielpublikum Der Kurs richtet sich an Fachleute von Ingenieur- und Beratungsunternehmen sowie von kantonalen Verwaltungen. Die Teilnehmerzahl ist auf rund 28 Personen beschränkt.

Zielsetzung, Inhalt Ziel des praxisorientierten zweitägigen Kurses ist es, den planenden Ingenieuren und weiteren mit Revitalisierungen 76

beschäftigten Fachpersonen zentrale Aspekte der Revitalisierung von kleinen und mittleren Gewässer aufzuzeigen. Der Schwerpunkt liegt dementsprechend auf der Berücksichtigung von Unterhalt und Wasserbau. Zudem haben die Teilnehmenden Gelegenheit, sich an Workshops und der Exkursion mit ausgewiesenen Fachleuten auszutauschen. Aus dem Inhalt: 1. Tag • Motivation und Ziele der Revitalisierung • Revitalisierungsprojekte aus Sicht der Landwirtschaft • Bachtypisierung als Basis für Gestaltung und Unterhalt • Workshop: Erarbeitung eines Unterhaltplans 2. Tag • Gewässerraum für Revitalisierungen • Bauliche und hydraulische Grundlagen und Massnahmen • Erwünschte und nicht erwünschte Arten • Exkursion zu konkreter Revitalisierung Das Detailprogramm ist als Flyer diesem WEL beigelegt und kann auch der Webseite unter www.swv.ch entnommen werden.

Kosten Für Mitglieder des SWV und des VIB gelten vergünstigte Tarife: • Mitglieder SWV/VIB: CHF 650.– • Nichtmitglieder SWV/VIB: CHF 750.– Inkl. Kursunterlagen, Verpflegung 1. Tag Mittag und Abend sowie 2. Tag Mittag, Pausenkaffee, Transporte für die Exkursion; exkl. 8% MwSt. und allfällige Übernachtungskosten.

Anmeldung Anmeldungen zum ersten Kurs in Kappel a.A. sind ab sofort möglich. Bitte ausschliesslich einfach und bequem über die Webseite des SWV: www.swv.ch/KOHS-Kurs-Kappel-2014 Die Teilnehmerzahl ist auf rund maximal 28 Personen begrenzt. Die Berücksichtigung erfolgt entsprechend dem Eingang der Anmeldungen. Teilnahmebestätigung und Rechnungsstellung erfolgen rechtzeitig vor dem Kurs Ende Mai 2014.

Weitere Durchführungen Im Rahmen dieser 4. Serie werden wiederum rund 7 bis 8 identische Kurse in der ganzen Schweiz durchgeführt.

Weitere Durchführungen auf Deutsch und Französisch sind geplant in der Innerschweiz, Ostschweiz, in Bern, Genève, Fribourg/Jura und im Tessin.

Anmeldung KOHS-Tagung 2014 Swiss competences in river engineering and restoration Freitag, 5. September 2014, ETH Lausanne

Die jährlich von der «Kommission Hochwasserschutz, Wasserbau und Gewässerpflege» (KOHS) des SWV organisierte Tagung wird 2014 als spezielle Session im Rahmen der internationalen Konferenz «River Flow 2014» in Lausanne durchgeführt.

Zielpublikum, Inhalt Angesprochen werden wie üblich Wasserbauer und weitere mit Revitalisierungen beschäftigte Fachleute aus der Privatwirtschaft und der Verwaltung. Den Schweizer Teilnehmern sowie dem internationalen Publikum werden laufende Projekte und Entwicklungen zum Thema «Schweizerische Kompetenzen in Flussbau und Gewässerrevitalisierung» vorgestellt.

Sprache, Tagungsband Die Vorträge werden ausnahmsweise in Englisch gehalten und zusammen mit weiteren Beiträgen in einem Tagungsband «Swiss competences in river engineering and restoration» publiziert, der sämtlichen Teilnehmenden an der Veranstaltung abgegeben wird. Es ist keine Simultanübersetzung vorgesehen.

Programm Die Tagung wird wie üblich in drei Sessionen mit je vier Vorträgen abgehalten (ab 10:40 bis 18:10 Uhr) und beinhaltet unter anderem Beiträge zu folgenden Themen: • Historischer Rückblick • Heutiges Risikomanagement • Strategien und Konzepte an Rhone, Aare, Reuss und Cassarate • Innovative technische Massnahmen Das detaillierte Tagungsprogramm ist diesem Heft als Flyer beigelegt bzw. kann der Webseite unter www.swv.ch entnommen

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Inscription Symposium CIPC 2014 Swiss competences in river engineering and restoration Vendredi, 5 Septembre 2014, EPF Lausanne Le symposium traditionnel organisé par la «Commission pour la protection contre les crues» (CIPC) de l’ASAE aura lieu le 5 septembre 2014 comme session spéciale dans le cadre de la conférence internationale «River Flow 2014» à Lausanne.

Publique cible, Contenu Le symposium est destiné comme d’habitude aux ingénieurs et aux spécialistes des aménagement et revitalisation des cours d’eau. Aux participants suisses, ainsi qu’au public international, seront présentés des projets actuels et des développements concernant le thème «Compétences suisses en aménagement et revitalisation des cours d’eau».

Langue, Publication Exceptionnellement, les conférences seront données en anglais et publiées dans le livre «Swiss competences in river engineering and restoration» qui sera offert à tous les participants. La traduction simultanée n’est pas prévue.

Programme Le symposium a pour habitude trois sessions avec 4 présentations (de 10:40 à 18:10), entre autre sur les sujets suivants: • Historique • Géstion des risques

•

Stratégies et concept sur le Rhin, Aare et Reuss • Mesures techniques Pour les détails voir le programme adjoint dans la présente revue ou sur le site web.

Le symposium est accompagné par une exposition technique où différentes entreprises exposeront leurs services et produits.

Frais du symposium • Membres ASAE: CHF 230.– • Nonmembres ASAE: CHF 300.– • Etudiants: CHF 115.– Y inclus inscription au symposium, livre, repas de midi, café; mais 8% TVA exclue.

Les participants du symposium ont la possibilité de s’inscrire optionnellement à la croisière sur le Lac Léman avec un repas le vendredi soir 5 septembre 2014 et de prendre place à une excursion technique le samedi 6 septembre 2014.

Inscription Inscriptions sont possible dès maintenant, uniquement par le site web de l’ASAE s.v.p: www.swv.ch/Symposium-CIPC-2014 Les inscriptions seront considerées par ordre d’arrivée. Confirmations et factures seront en-voyées en août 2014.

Age nda Sion 13.–15.5.2014 Formation continue Hydro: Machines électriques (f) Hautes écoles specialisées; avec support de l’ASAE. Informations et insciptions: www.weiterbildung-hydro.ch Sion 20.–22.5.2014 Formation continue Hydro: Machines hydraulique (f) Hautes écoles specialisées; avec support de l’ASAE. Informations et insciptions: www.weiterbildung-hydro.ch Zürich 5.6.2014 Forum SWV im Rahmen Powertage 2014: Erzeugungsmix der Zukunft (d) Strombranche mit Forumspatronat des SWV. Weitere Informationen unter www.powertage.ch/

Chamonix (F) 12./13.6.2014 Fachtagung Talsperrenkomitee 2014: Messverfahren und Überwachung bei Pumpspeicheranlagen (f/d) Schweiz. Talsperrenkomitee (STK). Weitere Informationen unter folgendem Link: www.swissdams.ch Kappel a.A. 19./20.6.2014 KOHS-Weiterbildungskurs 4. Serie: Revitalisierung von kleinen und mittleren Gewässern (d) Kommission Hochwasserschutz (KOHS) des SWV. Erste Durchführung der neuen Kursserie. Anmeldung: www.swv.ch Zürich 25.–27.6.2014 Internationales Wasserbau-Symposium VAW: Wasser- und Flussbau im Alpenraum (d) VAW, ETH Zürich. Mitglieder SWV mit vergünstigten Konditionen. Weitere Informationen unter folgendem Link: www.vaw.ethz.ch Lausanne 5.9.2014 KOHS-Tagung als Sondersession an River Flow 2014: Swiss competences in river engineering and restoration (e) Kommission Hochwasserschutz (KOHS) des SWV, im Rahmen der Konferenz River Flow. Anmeldung: www.swv.ch Veytaux 11./12.9.2014 Wasserwirtschaftstagung mit SWVHauptversammlung 2014: Versammlung mit begleitender Tagung und Exkursion SWV. Bitte den Termin reservieren. Programm und weitere Information folgen: www.swv.ch

Olten 19.11.2014 Hydrosuisse-Fachtagung Wasserkraft 2014: Bau, Betrieb und Instandhaltung von Wasserkraftanlagen III (d/f) Kommission Hydrosuisse des SWV. Bitte den Termin reservieren. Programm und weitere Information folgen: www.swv.ch

Rapperswil 4.–6.6.2014 Hydro-Weiterbildungskurs: Betriebsführung, Instandhaltung (d) Fachhochschulen, Kursaufbau unterstützt vom SWV. Informationen und Anmeldung: www.weiterbildung-hydro.ch

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werden. Die Tagung wird auch von einer technischen Ausstellung begleitet, wo verschiedene Firmen ihre Dienstleistungen und Produkte vorstellen.

Tagungskosten • Mitglieder SWV: CHF 230.– • Nichtmitglieder SWV: CHF 300.– • Studierende: CHF 115.– Die Kosten verstehen sich inkl. Fachtagung, Tagungsband, Mittagessen, Pausenkaffee, exkl. 8% MWSt. Die Teilnehmer der Tagung haben die Gelegenheit im Rahmen des «River Flow 2014» sich optional für ein Nachtessen vom 5. September 2014 auf dem Genfersee sowie eine Exkursion vom 6. September 2014 anzumelden.

Anmeldung Anmeldungen sind ab sofort möglich. Bitte ausschliesslich einfach und bequem über die Webseite des SWV: www.swv.ch/KOHS-Tagung-2014 Die Anmeldungen werden nach Eingang berücksichtigt. Teilnahmebestätigung und Rechnungsstellung erfolgen im August 2014.

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L ite i te r atur

Gebunden mit Schutzumschlag.

ISBN 978-3-8062-2634-8

Das Wasser in der Schweiz – ein Überblick Autoren: Pascal Blanc und Bruno Schädler, Akademie der Naturwissenschaften Schweiz (SCNAT), CHy Schweizerische Hydrologische Kommission Broschüre der Arbeitsgruppe «Nachhaltige Nutzung begrenzter Ressourcen» 2013, 27 Seiten, Format 17 × 24 cm ISBN 978-3-9524235-0-9 http://www.scnat.ch/downloads

Wasser ist in der Schweiz selten knapp und meistens gesundheitlich unbedenklich. Durch neue Konsummuster, die Klimaänderung und energiepolitische Entscheidungen verändern sich sowohl die Verfügbarkeit wie die Nutzung des Wassers, schreibt die Schweizerische Hydrologische Kommission der SCNAT zur neuen Publikation. Diese beschreibt den Wasserkreislauf der Schweiz und zeigt die Herausforderungen und Handlungsoptionen auf. Neben der ausführlichen Version der Broschüre wurde auch ein Faktenblatt erstellt. Beide Publikationen sind primär gedacht als Informationsquelle für die breite Öffentlichkeit und für Schulen.

Sie können auf der Webseite des SCNAT (www.scnat.ch) kostenlos heruntergeladen werden (SCNAT)

Technik in Mittelalter und Früher Neuzeit Autor: Günter Bayerl 2013, 200 Seiten mit 80 farbigen und 20 s/w-Abbildungen, Format 17 × 24 cm.

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Technische Innovationen sind ein Motor der Geschichte. Erfinder und Tüftler ahnen oft noch nichts von den weitreichenden Folgen ihrer Ideen. Die Technologie des Schiffbaus und die Entwicklung nautischer Instrumente ermöglichten eine erste Globalisierung, mit der vorrangig Rohstoffe nach Europa importiert wurden. Die Erfindung des Buchdrucks und der Papiermacherei sowie der Aufbau eines Postsystems bildeten die Grundlage für die erste Kommunikationsrevolution.

Der Autor zeigt nicht nur, dass Innovationen im Verlauf der Jahrhunderte immer schneller aufeinander folgen, sondern auch den grossen Einfluss der Erfindungen auf die Gesellschaft und das Leben und Arbeiten der Menschen. Anhand zahlreicher Bilder und Zeichnungen erklärt der Autor die vielfältigen technischen Neuerungen.

Günter Bayerl lehrt Technikgeschichte an der Brandenburgischen Technischen Universität in Cottbus.

(Theiss Verlag) Perspektiven für die Grosswasserkraft in der Schweiz – Wirtschaftlichkeit von Projekten Autor und Herausgeber: Bundesamt für Energie (BFE), Publikation: Dezember 2013, 60 Seiten/Format A4, Download: www.bfe.admin.ch Die Studie untersucht die Wirtschaftlichkeit von 25 geplanten, aber noch nicht realisierten Grosswasserkraftprojekten in der Schweiz, die rund 80% der gesamten Grosswasserkraftprojekte repräsentieren (Studie ist nur in deutscher Sprache verfügbar). Als Grundlage für die weitere

Diskussion zur Verbesserung der Investitionsbedingungen im Bereich der Grosswasserkraft wurde im Rahmen der Studie eine Grobanalyse möglicher Fördermodelle durchgeführt.

(BFE)

Bewertung von Pumpspeicherkraftwerken in der Schweiz im Rahmen der Energiestrategie 2050 Herausgeber: Bundesamt für Energie (BFE), Autoren: frontier economics und swissQuant Group, Publikation: Dezember 2013, 123 Seiten/Format A4, Download: www.bfe.admin.ch

Die Studie analysiert den Ausbaubedarf und die Wirtschaftlichkeit von Pumpspeicherkraftwerken in der Schweiz (Studie ist nur in deutscher Sprache verfügbar).

(BFE)

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

Die Studie analysiert den potenziellen Beitrag, die Kosten und die Wirtschaftlichkeit von Speichertechnologien (Druckluftspeicher, Batterien, Power-to-Gas, elektrothermische Speicher, Pumpspeicher) zum Umbau der Stromversorgung im Rahmen der Energiestrategie 2050 (Studie ist nur in deutscher Sprache verfügbar).

(BFE)

Einzugsgebietsmanagement – Anleitung für die Praxis (komplette Version) Herausgeber: Bundesamt für Umwelt, BAFU, Reihe: Umwelt-Wissen, Nummer: UW-1204-D, Erstpublikation: 2012, Ergänzung: Dezember 2013, Format A4, Download: www.bafu.admin.ch Im «Leitbild Einzugsgebietsmanagement» (Wasser-Agenda 21, Jahr 2011) wurde der Ansatz der integralen Bewirtschaftung des Wassers im Einzugsgebiet – kurz Einzugsgebietsmanagement – definiert. In vorliegender Anleitung für die Praxis werden die Grundsätze aus dem Leitbild konkretisiert und Hilfestellung für das methodische Vorgehen gegeben. Die Konkretisierung besteht nicht in einheitlichen Standardlösungen. Vielmehr erfolgt die Hilfestellung, indem Umsetzungsoptionen erläutert und anhand von Fallbeispielen aufgezeigt werden. Wo verfügbar, wird auf bestehende Methoden, Instrumente und in der Praxis

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Energiespeicher in der Schweiz: Bedarf, Wirtschaftlichkeit und Rahmenbedingungen im Kontext der Energiestrategie 2050 Herausgeber: Bundesamt für Energie (BFE), Autoren: KEMA Consulting GmbH Publikation: Dezember 2013, 211 Seiten/ Format A4, Download: www.bfe.admin.ch

erprobte Umsetzungsmodelle zurückgegriffen.

Auf Ende 2013 wurden die noch fehlenden Teile 6 bis 9 (Erfolgskontrolle, Prozessleitung, Partizipation, Finanzierung und Monitoring) der bereits im 2012 publizierten Praxisanleitung Einzugsgebietsmanagement in Deutsch und Französisch online veröffentlicht. Damit findet die Konkretisierung der Grundsätze des Leitbilds Einzugsgebietsmanagement einen vorläufigen Abschluss. Die vollständige Publikation steht auf der Webseite des BAFU als PDF zum Download bereit.

(BAFU)

Fliessgewässertypisierung der Schweiz – Eine Grundlage für Gewässerbeurteilung und -entwicklung Herausgeber: Bundesamt für Umwelt, BAFU, Reihe: Umwelt-Wissen, Nummer: UW-1329-D, Publikation: 2013, 63 Seiten/ Format A4, Download: http://www.bafu.admin.ch/UW-1329-D Mit der Fliessgewässertypisierung der Schweiz liegt eine strukturierte und überschaubare Gliederung der Vielfalt verschiedener Gewässerausprägungen vor.

Die Typisierung beschreibt den potenziell unbeeinflussten Zustand entsprechender Gewässerabschnitte anhand abiotischer Kriterien (Sollzustand). Anthropogen bedingte Eingriffe und Beeinträchtigungen werden nicht abgebildet. Die Kenntnis des Sollzustandes durch die Typisierung stellt eine wesentliche Grundlage für die Beurteilung des Gewässerzustandes und eine hilfreiche Orientierung für Aufwertungsmassnahmen dar. Für die Anwendung in der Praxis stehen neben dem vorliegen-

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

den Bericht ein Datensatz, Karten sowie Typenporträts zur Verfügung.

Typologie des cours d’eau suisses – Une base pour l’évaluation et le développement des cours d’eau Editeur: Office fédéral de l›environnement OFEV, Reihe: Connaissance de l’environnement, Nummer: UW-1329-F, Publication: 2013, 63 pages/A4,Download: http://www.bafu.admin.ch/UW-1329-F

La typologie des cours d’eau suisses établit une division claire et logique de la variété de types de cours d’eau, aux spécificités contrastées. Elle utilise des critères abiotiques pour décrire l’état potentiellement non pollué (état idéal) des tronçons correspondants. Elle ne représente ni les interventions ni les atteintes anthropiques.

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L’état idéal, tel qu’il est décrit par la typologie, constitue une base essentielle pour apprécier l’état du cours d’eau et une aide utile pour définir les mesures de revalorisation. Son utilisation dans la pratique peut s’appuyer sur le présent rapport, mais aussi sur un jeu de données, des cartes et des portraits des types de cours d’eau.

(OFEFP)

Die Themen der deutschen «Wasserwirtschaft» 1–5/2014 • Analyse des Verhaltens einer 100jährigen Talsperre vor und bei Entleerung, Sanierung und Probestau Carsten Cherubim • Erfahrungen und langfristiger Nutzen aus der vertieften Überprüfung Sebastian Kollar • Die Einbindung der Ennepetalsperre in das Erdbebenalarmsystem NRW Volker Bettzieche, Klaus Lehmann • Teilerneuerung der Asphaltbetonaussendichtung der Obernautalsperre Martin Lengfeld, Dirk Müller • Die Instandsetzung der Staumauer der Talsperre Klingenberg Holger Haufe, Thomas Wollenhaupt • Verlandung und Lebensdauer von Talsperren Michael Detering, Holger Schüttrumpf • Hydrotoxikologie – Eine Strategie zur Bewertung schadstoffbelasteter Sedimente in Stauseen Catrina Cofalla, Sebastian Hudjetz, Hannah, Schaffrath, Stefanie Lorke, Henner Hollert, Holger Schüttrumpf • Planung und Bau Sturmflutsperrwerk Greifswald Christian Lettner • Die Fertigstellung der Talsperre Leibis/Lichte: Nutzung natürlicher Potenziale und Bewirtschaftung im Sinne einer hohen Trinkwasserqualität Hartmut Willmitzer • Ermittlung von Bemessungsabflüssen in hochalpinen Einzugsgebieten am Beispiel der projektierten Wasserfassungen Venter und Gurgler Ache Stefan Achleitner, Johannes Schöber, Helmut Schönlaub • Überprüfung der zukünftigen Leistung eines Talsperrensystems mittels Mehrzieloptimierung Ruben Müller • Bewertung der Hochwasserschutzwirkung und des Restrisikos von Speichern mit multivariaten Ansätzen Markus Schulte, Andreas Schumann 80

• Auswirkung des Klimawandels auf die Talsperren der Eifel-Rur Gerd Demny, Matthias Kufeld, Bernd Hausmann, Christof Homann, Torsten Rose, Benjamin Sinaba, Holger Schüttrumpf • Simulation und Steuerung der Wasserabgabe des Talsperrensystems des Flusses Rimac in Peru Gloria Robleto, Edy Godoy, Manfred Schütze, Wolfgang A. Halang, Ulrich Jumar • Chancen und Risiken untertägiger Pumpspeicherwerke in Steinkohlebergwerken im Ruhrrevier André Niemann, Eugen Perau, Ulrich Schreiber, Marco K. Koch • Unterirdische Pumpspeicherwerke – eine Alternative?

Holger Schüttrumpf, Elena Pummer • Wirtschaftlichkeit von Pumpspeicherwerken am Spotmarkt Maik Günther • Entwurf des Pumpspeicherkraftwerks Lagobianco Klaus Möller, Sandro Mutter • Nutzung vorhandener Speicherbecken beim Projekt PSW Waldeck 2+ Martin Rau • GIS-basierte Standortsuche für Pumpspeicherwerke in Norwegen Torsten Pöhler, Patrick Schäfer • Bewusstsein und Bildung für den Neckar und seine Naturierung – Herausforderungen und Aufgaben für die Umweltbildung Claus-Peter Hutter • Anregungen zur Qualitätssicherung in der 3-D-numerischen Modellierung mit FLOW-3D Roman Gabl, Bernhard Gems, Giovanni De Cesare, Markus Aufleger • Funktionssicherheit von stahlwasserbaulichen Verschlüssen Reinhard Pohl • Untertorwechsel an Deutschlands höchsten Schleusenkammern Michael Beiler • Untersuchungen zum Erhalt des FFHLebensraumtyps 6510 «Magere Flachlandmähwiesen» im Naturpark Drömling Stefan Schob, Ralph Meissner, Holger Rupp, Sabine Bernsdorf, Nico Solle, Fred Braumann • Geomorphologische Einheiten und Terrassenfolgen in unterschiedlichen Bereichen Deutschlands Peter Janetzko • Untersuchungen zur Begleitfauna und -flora der Flussperlmuschel – Vergleich von zwei Mittelgebirgsbächen im Fich-

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telgebirge und zwei Tieflandbächen in der Lüneburger Heide Michael Seidel, Thomas Speierl, Uta Langheinrich, Volker Lüderitz Hochwasserrückhalt durch natürliche Hochwasserretention entlang der bayerischen Donau Daniel Skublics, Peter Rutschmann Verwendung von Dummy-Variablen bei der statistischen Analyse von Talsperrenmessdaten Andreas Bauer, Stephan Haug Bemessungsdiagramme für Staudämme kleiner Talsperren und Regenrückhaltebecken nach Eurocode 7 Marie-Therese van Kessel, Hanna Viefhaus, Katja Last, Volker Bettzieche, Tom Schanz Energieumwandlung in einem offenen Durchlassbauwerk an kleinen Hochwasserrückhaltebecken (Trockenbecken) Reinhard Klumpp, Sven Hartmann, Silke Wieprecht Psamathée – Alternatives Konzept der Entsanderspülung Giovanni De Cesare, Cécile MünchAligné, Milad Daneshvari, Sebastian Schwindt, Fernando Biaggi Geschichte und Hintergrund des Protokolls zur Evaluierung der Nachhaltigkeit von Wasserkraftprojekten Cameron Ironside , Simon Howard Wozu ein freiwilliges Protokoll für Wasserkraft, wenn es doch Standards gibt?

Joerg Hartmann Das Hydropower Sustainability Assessment Protocol (HSAP) aus Sicht der Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) Kirsten Nyman Das Nachhaltigkeitsprotokoll für Wasserkraft aus Sicht des WWF Jian-hua Meng Motivation eines Lieferunternehmens zur Unterstützung von Nachhaltigkeit und deren Messung bei der Planung und Umsetzung von Wasserkraftprojekten Barbara Fischer-Aupperle Anwendbarkeit des Protokolls zur Bewertung der Nachhaltigkeit von Wasserkraftwerken bei staatlichen Exportkreditgarantien Philip Koelle-Nebelsiek Erkenntnisse aus der ersten praktischen HSAP-Anwendung in Europa aus Sicht von E.ON Bernhard Möstl , Klaus Engels

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

I ndustriemit ndustr ie mit teilungen tei lunge n ALSTOM-Service in Wasserkraftwerken – Saubere Maschinen verringern den Unterhaltsaufwand Kohlestaub aus dem Generator verbannt Eine optimale Lösung für den parallelen Ersatz einer Gleichstrom-Erregermaschine und der Schleifringe ist deren Umbau zu einer bürstenlosen Wechselstromerregermaschine. Diese Technologie wurde während den letzten 15 Jahren in über 200 Maschinen eingesetzt. Sie eliminiert den Kohlenstaub, hat keine Verschleissteile und reduziert gleichzeitig den Unterhaltsaufwand beträchtlich. Solche Erregerumbauten hat die Alstom-Serviceabteilung in Birr unter anderem an den Anlagen in Rempen, Sedrun, Mieville, Sils, Nendaz, Schiffenen, Arolla und Turtmann mit grossem Erfolg realisiert.

Verschmutzung im Generator reduziert Verschmutzungen durch Kohlestaub, Bremsstaub oder Ölnebel können in Generatoren zu unerwünschten elektrischen Entladungen und im Extremfall zu Kurzschlüssen führen. Zunächst gilt es, die Ursachen dieser Probleme zu identifizieren, beispielsweise in Schleifringen, im Bremssystem oder in Lagern. Basierend auf diesen Ergebnissen lassen sich dann Verbesserungsmassnahmen wie z.B. Abschottungen, Einbau von verbesserten Dichtungen oder Absauganlagen ausarbeiten.

Lebensdauer der Lager verlängert Auf die Lager der Generatoren wirken tonnenschwere Lasten. Beim An- und Herunterfahren der Maschinen reisst der dynamische Schmierfilm ab und die Lagersegmente reiben ungeschmiert. Dies gilt bei Vertikalmaschinen für die Traglager und bei Horizontalmaschinen für die Maschinenlager.

Um dies zu verhindern, wurden Drucklager entwickelt: Hier wird bereits im stehenden Zustand Öl unter Druck zwischen Lagersegmente und Traglager gepresst. Der somit auch im stehenden Zustand vorhandene Schmierfilm schont die Lagersegmente und verlängert deutlich deren Lebenserwartung.

Voraussetzung dazu ist eine Anpassung der Lager und der Einbau einer Druckölanlage.

Alternativ kann bei Vertikalmaschinen auch das durch Alstom patentierte PolypadTMLager eingesetzt werden. Diese Segmente haben eine 3 mm dicke Polymer-(PEEK-) Beschichtung. Dank den PolypadTM-Eigenschaften kann in Kraftwerken mehr betriebliche Sicherheit erlangt werden. Gleichzeitig wird vor allem in Übergangszuständen, wenn die meisten Lager versagen, die Trag-

«Wasser Energie Luft» – 106. Jahrgang, 2014, Heft 1, CH-5401 Baden

fähigkeit erhöht. Diese Hightech-Beschichtung wurde im Alstom-Technologiezentrum für Wasserkraftwerksgeneratoren in Birr in Zusammenarbeit mit einem japanischen Lieferanten entwickelt. Die qualitativ hochstehenden Segmente wurden bereits bei vier Projekten eingesetzt: Mühleberg, Rempen, Guri (Venezuela), Mingtan (Taiwan).

Bild 1. Rotierender Erreger.

Bild 2. Druckölentlastung für Traglager.

Bild 3. Polypad TM-Lager im Kraftwerk Rempen.

Für weitere Informationen steht die HydroAbteilung von Alstom in Birr jederzeit gerne zur Verfügung: Dr. Christoph Ortmanns Service Wasserkraftanlagen Leiter Verkauf & Projektleitung D/CH christoph.ortmanns@alstom.com Dr. Armin Schleussinger Service Wasserkraftanlagen Technischer Direktor, Generator, Erregung, Leittechnik Europa 81

Nachrichten

Die Themen der «ÖWAW» 11–12/2013 und 1–2/2014 • Die Wahrnehmung von fliessgewässerbezogenen «Ökosystemleistungen» und Konfliktpotenzialen am Fallbeispiel «Flusslandschaft Enns» Böck, K., Muhar, A., Oberdiek, J., Muhar, S. • Das Makrozoobenthos als Indikatorgruppe zur Bewertung grosser Flüsse unter Einbeziehung auenökologischer Aspekte Graf, W., Chovanec, A., Hohensinner, S., Leitner, P., Schmidt-Kloiber, A., Stubauer, I., Waringer, J., Ofenböck, G. • Auswirkungen des Klimawandels auf die Wassertemperatur und die Fischfauna in Flüssen unterhalb von Seen Melcher, A., Pletterbauer, F., Kremser, H., Schmutz, S. • Erfassen von Ursache-Wirkungs-Beziehungen in Flusslandschaften: Vermittlung von Systemwissen in Schulen als Beitrag für ein nachhaltiges Flussgebietsmanagement Poppe, M., Zitek, A., Scheikl, S., Preis, S., Mansberger, R., Grillmayer, R., Muhar, S. • Auenrevitalisierung – Potenzial und Grenzen am Beispiel der Lobau, Nationalpark Donau-Auen Weigelhofer, G., Reckendorfer, W., Funk, A., Hein, T. • Nährstoffbewirtschaftung im Donauraum Schrittwieser, J., Überwimmer, F., Venohr, M. • Vergleich von Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser und Klärschlamm Egle, L., Rechberger, H., Zessner-Spitzenberg, M. • Nährstoffflüsse in Uganda: eine Fallstudie aus dem Busia District Lederer, J., Karungi, J., Ogwang, F. • Effektivität von Massnahmen zur Reduktion der Phosphorbelastung der oberösterreichischen Fliessgewässer Zessner-Spitzenberg, M., Gabriel, O., Kuderna, M., Weinberger, Ch., Hepp,G., Kovacs, A., Windhofer, G. • Retention in unseren Flüssen – Prozessbeschreibung und aktuelle Fragen Haider, St.

Stellenangebot

Gewässer als Energiequelle nutzen oder schützen?

Wir setzen uns täglich mit dieser Frage auseinander: Das umfassende Wassermanagement ist die Aufgabe des Amtes für Wasser und Abfall der Bau-, Verkehrs- und Energiedirektion des Kantons Bern. Die Abteilung Wassernutzung bietet eine Stelle als Ingenieur/in Wasserkraft an.

Ingenieur/in Wasserkraft 80 - 100% Aufgaben Sie führen Konzessions- und Baubewilligungsverfahren für Kraftwerke im Kanton. Dabei achten Sie auf eine gesetzeskonforme und termingerechte Behandlung. Sie nehmen Querschnittfunktionen für die ganze Abteilung wahr. Sie schreiben Fach- und Amtsberichte zu Planungsgeschäften und arbeiten aktiv in kantonalen und nationalen Fachgruppen mit. Sanierungen bestehender Wasserkraftanlagen führen Sie gemäss dem Gewässerschutzgesetz GSchG durch.

Sie helfen mit, die Abteilung weiterzuentwickeln.

Anforderungen Interesse an Energie- und Umweltfragen und Freude am hochaktuellen Thema Wassernutzung bringen Sie mit. Nach einem Ingenieurstudium (Bau, Kultur oder Umwelt) oder Geografiestudium haben Sie mehrere Jahre Berufserfahrung in einem Ingenieurbüro sammeln können. Sie haben bereits selbstständig Projekte geleitet. Zudem bringen Sie fundierte Kenntnisse in Hydraulik und Wasserbau mit. Sie verhandeln gerne und gekonnt, sind konfliktfähig und drücken sich in Deutsch und Französisch gut aus. Auch längere Texte oder Berichte schreiben Sie gerne. Sie sind bereit, auch Stabsaufgaben zu übernehmen. Sie arbeiten selbstständig, sind initiativ und legen Wert auf gute Qualität Ihrer Arbeit.

Angebot Wir werfen Sie nicht ins kalte Wasser: Eine gründliche Einführung und Einarbeitung ist uns wichtig. Gezielte Aus- und Weiterbildung wird bei uns gross geschrieben. Das Amt für Wasser und Abfall ist eines der ersten Ämter, welches eine systematische Nachfolgeplanung anbietet. Diese Stelle ist unbefristet; dank unserem Teilzeitangebot (80-100%) bringen Sie Arbeit, Freizeit und Familie unter ein Dach. Der Arbeitsplatz ist in Bern.

Suchen Sie eine neue Perspektive?

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung. Schicken Sie diese an bewerbung@bve.be.ch oder an Bau-, Verkehrs- und Energiedirektion des Kantons Bern, Generalsekretariat, Personalmanagement, Kennwort WaNutz, Reiterstrasse 11, 3011 Bern. Judith Monney, Abteilungsleiterin Wassernutzung, gibt gerne Auskunft zur Stelle: Telefon 031 633 39 79. Das Amt für Wasser und Abfall lernen Sie unter www.bve.be.ch/awa besser kennen.

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Nebenanlagen

Impressum

Stahlwasserbau

«Wasser Energie Luft» Schweizerische Fachzeitschrift für Wasserrecht, Wasserbau, Wasserkraftnutzung, Gewässerschutz, Wasserversorgung, Bewässerung und Entwässerung, Seenregulierung, Hochwasserschutz, Binnenschifffahrt, Energiewirtschaft, Lufthygiene. / Revue suisse spécialisée traitant de la législation sur l’utilisation des eaux, des constructions hydrauliques, de la mise en valeur des forces hydrauliques, de la protection des eaux, de l’irrigation et du drainage, de la régularisation de lacs, des corrections de cours d’eau et des endiguements de torrents, de la navigation intérieure, de l’économie énergétique et de l’hygiène de l’air.

Gegründet 1908. Vor 1976 «Wasser- und Energiewirtschaft». / Fondée 1908. Avant 1976 «Cours d’eau et énergie».

Redaktion Roger Pfammatter (Pfa) Direktor des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes (SWV)

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Layout, Redaktionssekretariat und Anzeigenberatung Manuel Minder (Mmi) ISSN 0377-905X Verlag und Administration SWV · Rütistrasse 3a · CH-5401 Baden Tel. +41 56 222 50 69 · Fax +41 56 221 10 83 www.swv.ch · info@swv.ch roger.pfammatter@swv.ch manuel.minder@swv.ch Postcheckkonto Zürich: 80-1846-5 Mehrwertsteuer-Nr.: CHE-115.506.846 Inseratenverwaltung Manuel Minder SWV · Rütistrasse 3a · 5401 Baden Tel. +41 56 222 50 69 · Fax +41 56 221 10 83 manuel.minder@swv.ch Preis Jahresabonnement CHF 120.– (zuzüglich 2,5% MWST), für das Ausland CHF 140.–, Erscheinungsweise 4 × pro Jahr im März, Juni, September und Dezember; Einzelpreis Heft, CHF 30.–, zuzüglich Porto und 2,5% MWST «Wasser Energie Luft» ist offizielles Organ des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes (SWV) und seiner Gruppen: Associazione Ticinese di Economia delle Acque, Verband Aare-Rheinwerke, Rheinverband und des Schweizerischen Talsperrenkomitees. Die publizierten Beiträge geben die Meinung der jeweiligen Autoren wieder. Diese muss sich nicht mit derjenigen der Redaktion oder der Verbände decken.

Druck Binkert Buag AG Baslerstrasse 15 · CH-5080 Laufenburg Tel. +41 62 869 74 74 · Fax +41 62 869 74 80

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Die nächste Ausgabe von «Wasser Energie Luft» erscheint am Donnerstag, 12. Juni 2014

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