Wasser Energie Luft 2/2012

2-2012

Kavernenbildung unter der Zunge des Morteratschgletschers, (Foto: Jürg Alean)

14. Juni 2012

· Neue Gletscherseen · Wasserkraftnutzung · Hochwasserschutz und Revitalisierung · SWV-Jahresbericht 2011

Die K o der I mmunik at nform ation ion Die Eawag ist ein national verankertes und international vernetztes Wasserforschungs-Institut innerhalb des ETH-Bereichs. Sie setzt sich ein für einen ökologisch, ökonomisch und sozial verantwortungsvollen Umgang mit der Lebensressource Wasser und den Gewässern.

Zur Unterstützung der nationalen Aufgaben im Bereich Revitalisierung von Fliessgewässern und der ökologischen Sanierung der Wasserkraft verstärkt und fokussiert die Eawag ihre Forschungsaktivitäten im Bereich Fliessgewässer. Frühestens per 1. November 2012 oder nach Vereinbarung sucht die Eawag für ihr Forschungszentrum in Kastanienbaum bei Luzern eine engagierte Persönlichkeit als

Programmleiterin / Programmleiter «Fliessgewässer Schweiz» Ihr Aufgabenbereich umfasst folgende Tätigkeiten: sæ /RGANISATIONæEINESæINTERDISZIPLINÜRENæ&ORSCHUNGSNETZWERKSæ in Zusammenarbeit mit Praxispartnern, sæ !KQUISITION æ$URCHFÔHRUNGæUNDæ,EITUNGæVONæPRAXISNAHENæ Forschungsprojekten in den Bereichen FliessgewässerRevitalisierung, Sanierung Wasserkraft und Sicherung der AQUATISCHENæ"IODIVERSITÜT

sæ 3YNTHESEæVONæ&ORSCHUNGSRESULTATENæFÔRæ!NWENDERæBEIæ"UND æ Kantonen und Beratungsfirmen, sæ %NTWICKLUNGæUNDæ5NTERSTÔTZUNGæVONæ7EITERBILDUNGSVERANstaltungen für die Praxis.

CH-54

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Eawag: Das Wasserforschungs-Institut des ETH-Bereichs

II

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Editorial Verlorenes Gleichgewicht

Die Auseinandersetzungen um die Energiezukunft

Roger Pfammatter Geschäftsführer SWV, Directeur ASAE

der Schweiz bringen ein mehr oder weniger stabiles Gleichgewicht zwischen Schutz und Nutzung sowie zwischen Staat und Wirtschaft ins Wanken. Einiges gilt es neu auszuhandeln. Widerstände sind in alle Richtungen zu erwarten: Landschaftsschützer gegen Windanlagen, Denkmalschützer gegen solare Dachaufbauten, Fischer und Gewässerschützer gegen Wasserkraft, Klimaschützer gegen fossile Stromproduktion, Kantone und Gemeinden gegen Autonomieverluste, Energieunternehmen gegen riskante Investitionen und Stromkonsumenten gegen massive Preisaufschläge. Die Schweiz wird mit Sicherheit neue Kompromisse benötigen. Der Weg dorthin ist der politische Prozess, der sich idealerweise und trotz medial verstärktem Gezerre primär sachlichen Grundlagen bedienen sollte.

Die Konflikte treten auch bei der Wasserkraft ausgeprägt hervor. Das liegt sowohl an den vergleichsweise fortgeschrittenen Analysen zum Potenzial wie auch an den bereits in den 70er-Jahren gemalten Feindbildern, als den Anliegen des Umweltschutzes viel zu wenig Beachtung geschenkt wurde.

Es wäre aber verfehlt, die Debatte entlang der gleichen

Linien zu führen. Zum einen ist die Investitionsbereitschaft der Kraftwerksgesellschaften angesichts der unsicheren Rahmenbedingungen wenig ausgeprägt.

Und zum anderen wird Umweltbewusstsein seit Jahren an Schulen gelehrt und durchdringt unsere Gesellschaft. Ausdruck davon ist neben einer Vielzahl umweltrechtlicher Vorgaben das bereits 20-jährige Gewässerschutzgesetz, das vor Jahresfrist deutlich verschärft wurde. Die Vorgaben bieten Gewähr, dass der noch denkbare Ausbau der Nutzung der Wasserkräfte umweltverträglich gestaltet würde.

Hoffnungen und Wünsche sind gelegentlich der Realität aber weit entrückt. Während der Bundesrat das neue Ausbauziel von 3.2 TWh verkündet, zeigen die aktuellsten Daten der Wasserkraftstatistik per Anfangs 2012 den erstmaligen Rückgang der Produktionserwartung in der Geschichte der Wasserkraft (vgl. die zusammenfassende Analyse im Jahresbericht des SWV ab Seite 141 in diesem Heft). Das deutet darauf hin, dass die Produktionsverluste durch gestiegene Umweltanforderungen grösser sind als der Zubau an Kapazität. Aufgrund der kommenden Sanierungen und Neukonzessionierungen wird das kein Einzelfall bleiben: Rückgang statt Ausbau.

Équilibre perdu

L

es discussions en rapport avec l’avenir énergétique de la Suisse font vaciller un équilibre plus ou moins stable entre la protection et l’exploitation ainsi qu’entre l’état et l’économie. Des nouvelles négociations sont nécessaires et on peut s’attendre à des oppositions tous azimuts: protecteurs du paysage contre installations éoliennes, conservateurs de monuments contre aménagements de toiture, associations de pêche et de protection des eaux contre l’énergie hydraulique, défenseurs du climat contre la production électrique fossile, cantons et communes contre une perte d’autonomie, entreprises électriques contre des investissements risqués et consommateurs contre des hausses de prix excessives. La Suisse aura besoin de nouveaux compromis et le processus politique est la manière d’y arriver, idéalement de manière objective malgré l’empoigne des médias.

Les conflits sont aussi marqués dans le domaine de l’énergie hydraulique. Cela est dû tant aux analyses comparatives avancées de son potentiel qu’aux perceptions négatives issues des années 70 lorsque les exigences en matière de protection de l’environnement n’étaient encore que peu considérées. Il serait toutefois erroné de mener les débats de ce point de vue. D’une part, la propension à investir «Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

des entreprises électriques est modeste au vu des conditions-cadre incertaines. D’autre part, la conscience environnementale est désormais enseignée depuis des années dans les écoles et imprègne notre société. Aux côtés d’une multitude de normes en matière de droit environnemental, cela se reflète également dans Loi sur la protection des eaux édictée il y a 20 ans déjà et renforcée qu’il y a un an. Les normes offrent la garantie que les développements futurs de l’utilisation de l’énergie hydraulique se fassent de manière écologique.

Toutefois, les espoirs et les souhaits sont parfois éloignés de la réalité. Alors que le Conseil fédéral a formulé le nouvel objectif de développement de 3.2 TWh, les données statistiques au début 2012 prédisent le premier recul de la production attendue d’énergie hydraulique dans l’histoire (cf. l’analyse récapitulative dans le rapport annuel de l’ASAE à partir de la page 141 de ce numéro). Cela signifie que les pertes de production dues au renforcement des exigences environnementales dépassent l’accroissement des capacités. En raison des assainissements et des nouvelles concessions attendues, ce cas de figure ne restera pas isolé: régression au lieu de renforcement de la production.

III

Inhalt 93

2l2012

Gletscherschwund und neue Seen in den Schweizer Alpen – Perspektiven und Optionen im Bereich Naturgefahren und Wasserkraft Wilfried Haeberli, Anton Schleiss, Andreas Linsbauer, Matthias Künzler Michael Bütler

103

Strom im Überfluss? Die Synergie von Alpenstrom, Windkraft und Solarenergie im Wechselspiel mit unseren Alpenrandseen Andreas Speich, Christian Göldi

107

Weitreichende Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserkraftproduktion in einem Schweizer Alpental David Finger, Karl Sarbach, Kaspar Meuli

111

Surveillance des puits et galeries blindés par analyse des coups de bélier en continu Fadi Hachem, Anton Schleiss

117

Erosion von überströmten Grasböschungen Martin Jäggi

93

111

121

Revitalisierung der Reppisch bei Stallikon – eine Bilanz Heinz W. Weiss, Christof Elmiger, Verena Lubini

129

Verbesserung von Geschiebevorhersagen in Wildbächen und Gebirgsflüssen durch Berücksichtigung von Makrorauigkeit Manuel Nitsche, Dieter Rickenmann, Jens M. Turowski, Alexandre Badoux, James W. Kirchner

IV

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Inhalt

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2l2012

Jahresbericht 2011 des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes

141

Rapport annuel 2011 de l’Association suisse pour l’aménagement des eaux

148

Nachrichten Politik Wasserkraftnutzung Hochwasserschutz Energiewirtschaft Rückblick Veranstaltungen Veranstaltungen Agenda Personen Literatur Industriemitteilungen

164 164 165 166 167 168 169 171 171 171 174

Branchen-Adressen 179 Impressum 180 168

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

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«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Gletscherschwund und neue Seen in den Schweizer Alpen Perspektiven und Optionen im Bereich Naturgefahren und Wasserkraft Wilfried Haeberli, Anton Schleiss, Andreas Linsbauer, Matthias Künzler, Michael Bütler

Zusammenfassung Mit fortschreitendem Temperaturanstieg und Gletscherschwund bilden sich in Hochgebirgen weltweit viele neue Seen. Modellrechnungen zeigen, dass sich die heute noch existierenden Gletscher-Landschaften der Schweizer Alpen bei realistischen Szenarien der Klimaentwicklung in den kommenden Jahrzehnten für wohl sehr lange Zeit zu Fels-Schutt-Seen-Landschaften mit stark erhöhter Abtragsdynamik verwandeln werden. Im Projekt NELAK (Neue Seen als Folge der Entgletscherung in den Alpen) des Nationalen Forschungsprogramms 61 «Nachhaltige Wassernutzung» werden Grundlagen für den Umgang mit dieser absehbaren Entwicklung erarbeitet.

Von besonderem Interesse sind im Hinblick auf die anstehenden Neukonzessionierungen im Bereich der Wasserkraft dabei Synergiepotenziale von multifunktionalen Projekten für Energieproduktion, Sedimentrückhalt und Hochwasserschutz. Letzterer betrifft vor allem die langfristig ansteigende Wahrscheinlichkeit von grosskalibrigen Sturzereignissen in Seen unmittelbar unterhalb von zunehmend eisfrei werdenden Steilflanken mit tendenziell abnehmender Stabilität. Komplexe Rechtsfragen stehen an und eine frühzeitige Planung ist angezeigt

1.

Einleitung Der Schwund der Gebirgsgletscher ist ein weltweites Phänomen (WGMS 2008) und scheint mit zunehmender Geschwindigkeit abzulaufen (WGMS 2011). Dies ist primär eine Folge des globalen Temperaturanstiegs, der wiederum immer stärker durch Einflüsse des Menschen (v.a. Treibhausgase) auf den Strahlungshaushalt der Erde gesteuert wird. Nach den neuesten Hochrechnungen (Haeberli et al., im Druck; Paul

et al., im Druck) verlieren die Gletscher der Alpen gegenwärtig (2011) im Mittel jährlich etwa 40 km2 ihrer Fläche von noch rund 1800 km2 und etwa 2 km3 ihres Volumens von noch rund 80 ± 20 km3. Die Intensität der Schmelzprozesse führt dabei zunehmend zu Zerfallserscheinungen des Eises.

Modellrechnungen verschiedener Komplexität für realistische Szenarien weiterer Erwärmung ergeben seit vielen Jahren übereinstimmend, dass wesentliche Teile

des noch verbleibenden alpinen Eisvolumens bereits bis zur Jahrhundertmitte abschmelzen und auch grosse Gletscher in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts bis auf kleine Reste verschwinden dürften (z.B. Haeberli and Hoelzle 1995, Jouvet et al., 2011, Huss, 2012). Das hochsommerliche Wasserangebot dürfte dadurch in kontinentaler Dimension beeinflusst werden (Huss, 2011).

Als Folge der Gletscherschmelze bilden sich neue Seen (Frey et al., 2010).

Diese neuen Seen beschleunigen den Eiszerfall noch zusätzlich. Jüngste Beispiele aus der Schweiz sind der «Gletschersee» beim «Unterer Grindelwaldgletscher», der See am Triftgletscher, die neuen Seen auf dem Glacier de la Plaine Morte, im Vorfeld des Palü- und Gauligletschers (Bild 1) oder der gegenwärtig rasch wachsende See an der Zunge des Rhonegletschers. Als Folge des fortgesetzten Gletscherschwundes dürften innerhalb der nächsten Jahre und Jahrzehnte zahlreiche weitere neue Seen entstehen. Diese Seen stellen ein ernst zu nehmendes Gefahrenpotenzial dar (Künzler et al., 2010, Schaub et al., im Druck), eröffnen gleichzeitig aber auch neue Perspektiven für die Wasserkraft (Terrier et al., 2010) und den Tourismus (Müller et

Bild 1. Gauligletscher mit dem entstehenden See im Vorfeld, aufgenommen vom südlichen Seeufer (Foto: Bruno Petroni, 93 August 2009, Quelle: swisseduc.ch).

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

al., im Druck), wobei komplexe Rechtsfragen entstehen. Das Projekt NELAK1 (New lakes in deglaciating high-mountain areas: climate-related development and challenges for sustainable use) des Nationalen Forschungsprogramms 61 «Nachhaltige Wassernutzung» erarbeitet in interdisziplinärer Zusammenarbeit und in engem Kontakt mit Institutionen der Politik, der Privatwirtschaft und betroffener NGOs eine entsprechende Wissensbasis als Entscheidungsgrundlage für die zukünftige Planung. Der Gesamtbericht soll im Jahr 2012 publiziert werden. Im vorliegenden Artikel werden zentrale Aspekte der Naturgefahren und der Wasserkraft herausgegriffen. Die gemeinsame Betrachtung dieser beiden Aspekte zeigt die Vorteile der im Projekt NELAK angestrebten inte-

gralen Analyse, hier speziell im Hinblick auf Möglichkeiten der Kombination von Hochwasserschutz und Wasserkraft. Wesentliche Vorarbeiten wurden bereits im Rahmen der Projekte «Klimaänderung und Wasserkraft» (vgl. Beiträge in WEL 4-2011) sowie «Klimaänderung und Hydrologie» (CCHydro)2 geleistet.

2.

Neue Seen Digitale Geländemodelle ermöglichten es in den letzten Jahren, Eisdicken für Gebirgsgletscher detailliert zu berechnen. Im Prinzip basieren die verwendeten Ansätze auf einer vereinfachten Inversion des EisFliessgesetzes (Spannung als Funktion von Massenumsatz und Fliessen). Dabei werden die über Oberflächenprozesse geschätzten Massenflüsse (Farinotti et al.

Bild 2. Modellierte Übertiefungen (~ potenzielle Seen) in den heute eisbedeckten Gletscherbetten der Schweiz. Die Übertiefungen sind klassifiziert nach ihrem Volumen (Kreisgrösse) und dem erwarteten Zeitpunkt ihrer Freilegung (Kreisfarbe). Übertiefungen mit einem Volumen < 1 Mio m3 sind nicht dargestellt. Modell und Berechnung: Linsbauer et al. (2009). Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo (BA110005).

2009) oder empirischen Schubspannungswerte als Funktion des durch die Höhenerstreckung des Gletschers beeinflussten Massenumsatzes verwendet (Linsbauer et al., 2009). Weil die Komponenten des Gletscherfliessens (Eisdeformation und basales Gleiten) nicht realistisch quantifiziert werden können, sind die absoluten Werte der so geschätzten Eisdicken mit Unsicherheiten von rund ± 20–30% behaftet.

Die daraus berechneten räumlichen Muster von Eisdicken und entsprechenden Gletscherbett-Topographien sind jedoch primär über die basalen Schubspannungen mit der in den Geländemodellen enthaltenen Oberflächenneigung verknüpft und daher robust. Mit dem GIS-basierten Ansatz von Linsbauer et al. (2009) wurde ein digitales Geländemodell der gesamten Schweizer Alpen «ohne Gletscher» erstellt.

Dieses Geländemodell enthält im Bereich der heutigen Gletscherbetten 500–600 geschlossene Depressionen oder «Übertiefungen» mit einer Gesamtfläche von rund 50–60 km2, in denen sich in absehbarer Zukunft Seen bilden könnten (Bild 2). Die grössten Durchschnittstiefen solch potenzieller Seen liegen bei 100 m, die meisten potenziellen Seen sind jedoch im Schnitt weniger als 50 m tief. Rund ein Drittel aller Übertiefungen weist ein Volumen von über 1 Mio m3 auf, etwa 40 haben ein Volumen von über 10 Mio m3 und potenzielle Seen mit Volumen über 50 Mio m3 sind bei den Gletschern Aletsch, Gorner, Otemma, Corbassière, Gauli und Plaine Morte zu erwarten. Im verkarsteten Gebiet der Plaine Morte ist eine langfristige Seebildung fraglich. Das Gesamtvolumen der potenziellen Seen beträgt etwa 2 km3 oder rund 3% des heutigen Gletschervolumens der Schweiz.

Die entsprechende Wassermenge liegt in der gleichen Grössenordnung wie ein jähr-

Bild 3a, links. Kavernenbildung infolge subglazialer Ablation durch einen Schmelzwasserbach am Gletscherbett unter der Zunge des Morteratschgletschers. (Foto: Jürg Alean, Februar 2009, Quelle: swisseduc.ch). Bild 3b, rechts. Kollaps-Erscheinung am Steingletscher (Foto: Esther Peguiron, Institut de Géologie, Université de Neuchâtel, September 2004).

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licher Gletscherabfluss bei heute typisch negativer Massenbilanz (Eisdickenverlust) von rund 1 m/Jahr. Offen bleiben die Fragen, ob allenfalls schluchtartige Entwässerungsrinnen vorhanden sind und wie schnell vor allem seichte Seen mit Sedimenten gefüllt würden. Das Modellresultat entspricht in diesem Sinn wohl eher einer Maximalvariante der möglicherweise entstehenden Seen. Am Gletscherrand modellierte Seen müssen mit besonderer Vorsicht interpretiert werden, da es dort wegen der problematischen Neigungsbestimmung zu Modellartefakten kommen kann (Paul und Linsbauer, 2012).

Die zur Verfügung stehende Planungszeit bis zur allfälligen Entstehung der neuen Seen muss mit plausiblen Szenarien des Gletscherschwundes abgeschätzt werden. Damit verbunden ist eine ganze Kette von Unsicherheiten hinsichtlich der natürlichen Klimaschwankungen, der zukünftigen Treibhausgas-Emissionen, der Reaktion des Klimas auf veränderte Treibhausgaskonzentrationen und der Reaktion der Gletscher auf sich verändernde Klimabedingungen. Vereinfacht werden oft Temperatureffekte für die Entwicklung der Gletschermasse betrachtet (z.B. Oerlemans, 2001, 2005). Da die Lufttemperatur tatsächlich alle Faktoren der Energie- und Massenbilanz – über die Schnee/Regengrenze auch die Akkumulation – beeinflusst (Ohmura, 2001), liefern solche Näherungen erster Ordnung bereits entscheidende Information. Bei einem Temperaturanstieg von mehreren °C spielen beispielsweise Veränderungen des Niederschlags nur noch eine untergeordnete Rolle (Zemp et al., 2006). Neben der Frage nach der anzunehmenden Klimaentwicklung sind bei langfristigen Abschätzungen des Gletscherschwundes Unsicherheiten der berechneten Gletscherszenarien primär durch Schwierigkeiten der Parametrisierung – vor allem der nur grob geschätzten Eisdicke, der Akkumulation von Schnee und der Veränderung der Albedo – gegeben. Die durch Staubeintrag seit 2003 eingetretene massive Reduktion der Albedo an den Oberflächen der Alpengletscher (Paul et al., 2005; Oerlemans et al., 2009) dürfte nachhaltig sein und die Energiebilanz gegenüber früheren Bedingungen für viele Jahre wenn nicht Jahrzehnte stark verändern. Weitere selbstverstärkende Rückkoppelungsprozesse werden beobachtet (Paul et al., 2007): die neuen Seen selber können infolge ihrer niedrigen Albedo und ihrer Fähigkeit zur Erwärmung über 0 °C mit effizienten Zirkulationsprozessen und Kalbungsvorgängen am Eisrand die

Bild 4. Abflusskurve beim Ausbruch des temporären Gletschersees am Unteren Grindelwaldgletscher vom 30. Mai 2008. Die progressive Erweiterung des Abflusskanals im Eis-/Felstrümmerdamm ist mit mehreren plötzlichen Durchbrüchen nach vorübergehendem Rückstau kombiniert. (Diagramm: Nils Hählen, Oberingenieurkreis I Kanton Bern, 2008).

Bild 5a, oben. Jährliches Zuflussvolumen in den Mauvoisin-Stausee (gemittelt über fünf Jahre) gemäss verschiedenen Klimaszenarien.

Bild 5b, unten. Hydraulisches Regime des Mauvoisin-Zuflusses (gemittelt über fünf Jahre) für das Szenario ETHZ.

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Schwundprozesse drastisch beschleunigen. Wenn der Dickenschwund der Gletscher schneller ist als die Längenänderung durch den Rückzug der Zunge, verstärken sich subglaziale Schmelzprozesse durch Kavernenbildung (Bild 3a) und Eindringen von Warmluft im Sommer, was zu beschleunigendem Einsinken der Oberfläche und zu Kollaps-Erscheinungen (Bild 3b) des Eises führen kann. Entgegengesetzt – also den Eisschwund verlangsamend – wirkt die bei abnehmender Gletscherfläche und eisfrei werdenden Felsflanken tendenziell zunehmende Schuttbedeckung. Mit dem Absinken der Gletscheroberfläche erhöht sich einerseits die Lufttemperatur und damit der Schmelzvorgang an der Gletscheroberfläche, andererseits kann sich aber auch der Schattenwurf umliegender Berge verstärken. Die Summe der Effekte muss für jeden Gletscher individuell betrachtet werden, wirkt sich aber insgesamt wohl deutlich beschleunigend auf den Eisschwund aus. Effekte verzögerter Reaktion hängen primär mit der latenten Energie des Eises zusammen und spielen bei grossen Gletschern und relativ kurzen Zeitintervallen (wenige Jahrzehnte) eine Rolle.

In Anbetracht der mit den Szenarien des Gletscherschwundes verbundenen Unsicherheiten wird der Zeitraum der neu entstehenden Seen nicht in Jahreszahlen sondern in Worten ausgedrückt, nämlich «bevorstehend», «in der ersten Hälfte des 21. Jahrhunderts» und «nach der Jahrhundertmitte». Ausschlaggebend sind dabei die maximalen und minimalen Schwundraten aus den oben geschilderten Modellansätzen. Aus Bild 2 wird deutlich, dass ein wesentlicher Teil der neuen Seen bereits in den kommenden Jahrzehnten entstehen dürfte.

3.

Das Gefahrenpotenzial neuer Seen Mit fortgesetztem Gletscherrückgang bilden sich die neuen Seen mehr und mehr am Fuss von extrem steilen und oft vereisten Bergflanken. Die Stabilität dieser Steilflanken nimmt mit dem Eisschwund langfristig ab, was zu grosskalibrigen Sturzereignissen mit weit reichender Schwallund Flutwellenbildung in Seen führen kann (Haeberli and Hohmann, 2008). Die Wahrscheinlichkeit solch potenzieller Katastrophen mag derzeit noch klein erscheinen,

Bild 6a, oben. Übersichtskarte des potenziellen neuen Stausee im Vorfeld des Glacier du Corbassière mit dem möglichen Pumpspeicherwerk zur Verbindung mit dem Stausee Mauvoisin. Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo (BA110005).

Bild 6b, unten. Profil entlang des möglichen Pumpspeicherwerkes zwischen Glacier du Corbassière und Stausee Mauvoisin.

96

nimmt aber mit wachsender Anzahl neuer Seen und weiter schwindendem Eis zu. Vor allem wird diese Gefahr voraussichtlich für viele Jahrzehnte, wenn nicht sogar Jahrhunderte andauern. Man kann die neuen Seen deshalb nicht einfach sich selber überlassen. Die Gefahr von vermehrten Bergstürzen und Seeausbrüchen wie auch die Möglichkeit des Hochwasserschutzes durch Retentions-Massnahmen müssen insbesondere auch im Zusammenhang mit dem weiteren Betrieb oder Ausbau von Kraftwerken im Hochgebirge berücksichtigt werden.

Flutwellen und Murgänge als Folge von Seeausbrüchen im Hochgebirge können über grosse Distanzen schwere Schäden anrichten. Hochwasserabflüsse aus entsprechenden Grossereignissen können dabei das Ausmass von Niederschlagshochwassern bei weitem übersteigen und den Charakter von Flutwellen und Murgängen nach Dammbrüchen annehmen, wie sie im Rahmen von Sicherheitsbetrachtungen für künstliche Stauseen in Betracht gezogen werden. Da der Alpenraum einem grossen Siedlungsdruck unterworfen ist, befinden sich Bevölkerung und Infrastruktur oft unweit potenziell gefährlicher Seen.

Um entsprechende Gefahrenpotenziale und Risiken abzuschätzen, müssen komplexe Situationen und Prozessketten für Bedingungen weit jenseits des historischen Erfahrungsbereiches in integrativer Art erfasst und nach Möglichkeit quantitativ modelliert werden. In der Schweiz ist zu dieser Problematik eine international anerkannte Wissensbasis erarbeitet worden.

Neuere Übersichten dazu geben Haeberli et al. (2007, 2010), Huggel et al. (2004) oder Kääb et al. (2005a, b). Zeitlich rückwärts orientierte und einseitig auf Gletscher eingeengte Konzepte (Raymond et al., 2003) sind hier nicht zielführend.

Ausbrüche von Hochgebirgsseen können durch verschiedene Kombinationen von Dispositions- und Auslöseprozessen verursacht werden (Haeberli, 2010).

Seen mit massiven Gletscherdämmen brechen «hydraulisch» durch Anhebung der Eisbarriere und progressive Erweiterung von Kanälen im oder unter dem Eis aus. Bei Eistrümmerdämmen von Eislawinen kann es auch zu «mechanischem» Bruch mit plötzlichen und besonders hohen AbflussSpitzen kommen. Kombinationen der beiden Ausbruchsarten sind ebenfalls möglich (Bild 4). Breschenbildung und rasche Entleerung von moränengestauten Seen kann durch progressiven Grundwasserfluss (piping), rückschreitende Erosion am Überlauf oder instabile Steilböschungen der

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Dammflanken ausgelöst werden, wobei all diese Phänome bei hohem Wasserspiegel zusammenspielen können. Grundsätzlich können alle Seen innerhalb der Reichweite von Eis-, Fels- und Bergstürzen oder Moräneninstabilitäten als Folge entsprechender Impulse überschwappen oder sogar ganz ausgepresst werden. Prozesse der HangDestabilisierung sind mit Erwärmungstendenzen verbunden (a) über die Spannungsumverteilung nach abnehmender Stützwirkung durch Gletscher (z.B. Sturz in der Eiger-Ostflanke nach massivem Gletscherschwund) und (b) über die Erwärmung, den Eisverlust und die zunehmende Durchlässigkeit für Wasser des wärmer werdenden Permafrostes. In letzter Zeit scheinen sich im Permafrost-Bereich des Hochgebirges grosse Sturz-Ereignisse mit Volumina über 105 bis 106 m3 zu häufen (Fischer et al., 2012). Das jüngste Ereignis wurde am Pizzo Cengalo3, Bergell, am 27. Dezember 2011 beobachtet und hatte ein Volumen von 2–3 Millionen m3, das durchaus vergleichbar ist mit dem Volumen vieler neu entstehender Seen. Neben der geologischen Beschaffenheit und der Neigung ist der Eisschwund nur ein Einfluss in der für längerfristige Hanginstabilitäten im Hochgebirge massgeblichen Faktorenkombination. Er ist jedoch derjenige Faktor, der sich zurzeit am schnellsten und massivsten ändert. Eine Abschätzung des Gefahrenpotenzials durch einen grossvolumigen Sturz muss versuchen, kritische Faktorenkombinationen zu definieren.

Eine rasch zunehmende wissenschaftliche Literatur liefert dazu wichtige Grundlagen (Davies et al., 2001; Fischer et al., 2010;

Gruber and Haeberli, 2007; Haeberli et al., 1997; Harris et al., 2009; Huggel, 2009).

Die komplexen thermischen Bedingungen hochalpiner Gipfel können in entsprechenden Rechenmodellen der Wärmediffusion in ihren wesentlichen Zügen simuliert werden (Noetzli and Gruber, 2009) und mögliche Sturzbahnen können mit Modellrechnungen abgeschätzt werden (Noetzli et al., 2006; Romstad et al., 2009, Schneider, 2011). Auf internationaler Ebene definierte der International Working Group on Glacier and Permafrost Hazards4 (GAPHAZ) der International Association of Cryospheric Sciences (IACS/IUGG) und der International Permafrost Association (IPA) grundsätzliche Prinzipien und Standards bei der Behandlung solcher Probleme.

Mögliche Ausbruchsmechanismen und entsprechende Schadenpotenziale sind Veränderungen in der Zeit unterworfen. Von den grossen Moränen der kühleren nacheiszeitlichen Perioden haben sich die rasch reagierenden Alpengletscher bereits zurückgezogen. Brüche von Moränendämmen stehen deshalb weniger im Vordergrund der Betrachtung. Eisdämme können bei Seen lokal bedeutend sein, die sich an Gletscheroberflächen bilden: z.B. Grindelwald (Werder et al., 2010), der Lago Effimero am Ghiacciao del Belvedere, Macugnaga/Italien (Kääb et al., 2004), der Lac de Rochemelon in Frankreich (Vincent et al., 2010), oder die neuen Seen auf der Plaine Morte. Sie dürften wegen des generellen Gletscherschwundes in den kommenden Jahrzehnten jedoch eine sukzessiv kleiner werdende Rolle spielen.

Auf die Dauer ist das grösste und am wei-

Bild 7. Übersichtskarte des potenziellen neuen Stausees im Vorfeld des Gauligletschers mit dem möglichen Speicherkraftwerk zur Verbindung mit dem Grimselsee (Option B) oder der möglichen Überleitung des Wassers (Option A) in den Grimselsee.

Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo (BA110005).

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testen reichende Schadenpotenzial wohl mit grossen Stürzen in Seen am Fuss von Steilflanken verbunden.

Für die Gefahrenprävention steht in der Schweiz bereits heute eine ganze Palette möglicher Massnahmen zur Verfügung (vgl. Berichte der Nationalen Plattform Naturgefahren PLANAT5). Diese Palette reicht von der visuellen Beobachtung bis zur instrumentierten Überwachung/Frühwarnung, vom passiven Schutz durch Freihalten von gefährdeten Zonen oder kurzfristiger Evakuation bis zu baulichen Eingriffen (Überflutungsschutz, Retention). Retentionsmöglichkeiten als langfristige Schutzmassnahme sind im Zusammenhang mit dem Kraftwerksbetrieb besonders interessant.

4.

Wasserkraft Die Wasserkraft ist der Hauptpfeiler der schweizerischen Elektrizitätsversorgung und wird auch in Zukunft die wichtigste und effizienteste erneuerbare Energie in der Schweiz bleiben. Mit dem Rückzug der Gletscher verändern sich die Zuflüsse zu den Stauseen. Seit etwa 30–40 Jahren sind die Zuflüsse zu den Stauseen angewachsen. Dieser Trend wird dank der Gletscherschmelze je nach Klimaszenarien in den nächsten 10 bis 30 Jahren anhalten.

Anschliessend werden die Zuflüsse mit dem fortschreitenden Verschwinden der Gletscher stark und längerfristig irreversibel abnehmen (Bild 5). Die dabei neu entstehenden Seen, welche höher als die bestehenden Stauseen liegen, könnten mithelfen, die heutige Stromproduktion aus Wasserkraft aufrecht zu erhalten. Durch den Bau von neuen Talsperren kann das Volumen dieser natürlichen Seen vergrössert werden und zur Produktion von Spitzenenergie aber auch zu Pumpspeicherung von temporär überschüssiger Wind- und Sonnenenergie verwendet werden. Die Speicherfunktion der bestehenden und zukünftigen Stauseen ist für den Wasserhaushalt in der Schweiz von grösster Bedeutung, da diese nach dem Abschmelzen der Gletscher deren Speicherfunktion übernehmen müssen. Neben der sicheren Stromversorgung werden die Stauseen zukünftig vermehrt zur Anreicherung der Gewässer in lang andauernden Trockenperioden sowie zum Hochwasserschutz beitragen müssen. Die Gefahr von unkontrollierten Ausbrüchen sowie das Überschwappen bei Felsstürzen und Erdrutschen in diese neu entstandenen Gletscherseen kann mit dem Bau von Talsperren reduziert werden, welche kontrollierte Überläufe sowie genügend Freibord 97

Bild 8a, oben. Übersichtskarte des aufgestauten Triftsees mit dem möglichen Speicherkraftwerk. Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo (BA110005).

Bild 8b, unten. Profil entlang des möglichen Speicherkraftwerkes zwischen Triftsee und Innertkirchen.

Bild 9. Blick auf den «Unteren Grindelwaldgletscher» mit dem Fiescherhorn im Hintergrund (Foto: Wilfried Haeberli, 2009).

98

gegen Impulswellen haben. In diesem Sinne können neue Stauseen mit Vorteil Mehrzweck- und Synergieprojekte sein.

Nicht zuletzt müssen die neuen Stauseen so konzipiert sein, dass sie auch die verstärkte Sedimentzufuhr nach Abschmelzen der Gletscher mit entsprechenden Spülvorrichtungen beherrschen können.

An zwei Fallstudien wurde das energiewirtschaftliche Potenzial der neuen Gletscherseen untersucht. Dabei wurden die Einzugsgebiete mit allen bestehenden und zukünftigen Anlagen in einem hydrologisch-hydraulischen Abflussmodell (Routing System 3.0) nachgebildet. Nach einer Eichung mit Messungen der Abflüsse und der Gletscherentwicklung für die letzten rund 30 Jahre wurden vier verschiedene Klimaszenarien simuliert. Für die Energieproduktion wurde ein spezielles Simulationsmodul entwickelt, welches basierend auf den Spotmarktpreisen (EEX) die Stromproduktion unter bestimmten Randbedingungen wie Speicherinhaltsentwicklung wirtschaftlich optimiert. Sich selbst verstärkende Rückkoppelungseffekte wie etwa die in jüngsten Jahren eingetretene Albedo-Reduktion der Gletscheroberflächen oder die zunehmende subglaziale Ablation sind noch nicht berücksichtigt.

Der Gletscherschwund könnte in Wirklichkeit deshalb auch dramatischer ausfallen.

Im Fallbeispiel Mauvoisin hat sich gezeigt, dass ein neuer See «Corbassière» mit einer relativ kleinen Staumauer zu einem bedeutenden Speicher von rund 50 Mio m3 Inhalt aufgestaut werden könnte. Neben der zusätzlichen Saisonspeicherung kann die Gefällsstufe von durchschnittlich 600 m für ein Pumpspeicherwerk von 500 MW genutzt werden (Bild 6). Dieses Pumpspeicherkraftwerk Mauvoisin-Corbassière wäre bereits bei den heutigen Strompreisen wirtschaftlich und würde die bestehenden Anlagen energiewirtschaftlich erheblich aufwerten.

Beim Kraftwerkskomplex Oberhasli (KWO) geht es um zwei neue Seen bei den Gletschern Gauli und Trift. Der Gaulisee müsste mit einer kleinen Mauer gesichert werden. Das Wasser könnte direkt mit einem neuen Kraftwerk in den bestehenden Grimselstausee turbiniert werden (Bild 7). Beim neuen Triftsee erweist sich als wirtschaftlichstes Projekt der Bau einer 110 m hohen Talsperre mit einem Stausee von 105 Mio m3 Inhalt. Das Wasser könnte zur Erzeugung von Spitzenenergie in einer neuen Zentrale bei Innertkirchen turbiniert werden (Bild 8). Mit einer Beileitung des Wassers aus dem Steingletscher könnte der Zufluss zum neuen Triftsee noch er-

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

höht werden. Die beiden Anlagen könnten die regulierbare Leistung bei den KWO um insgesamt 500 MW erhöhen. Sie würden auch die Energiewirtschaftlichkeit der heutigen Anlagen sowie diejenigen des geplanten Ausbaues KWO plus verbessern.

5.

Rechtliche Fragen Die mit Gletscherseen verbundenen Gefahren (Flutwellen, Hochwasser, Murgänge) werfen die Frage auf, wer für Schutzmassnahmen zugunsten von Bevölkerung, Siedlungen und Infrastrukturen verantwortlich ist. Die Rechtsgrundlagen zu den Naturgefahren sind uneinheitlich und zersplittert. Massgebend ist vorliegend die Wasserbau- und Waldgesetzgebung. Nicht ausdrücklich gesetzlich verankert ist das heute angewendete integrale Risikomanagement (Prävention, Intervention, Wiederinstandstellung). Prioritär sind raumplanerische, sekundär bauliche Massnahmen. Die zuständigen Behörden haben Ereigniskataster und Gefahrenkarten zu erstellen, nach Objektkategorien abgestufte Schutzziele zu definieren sowie Mess- und Frühwarnsysteme einzurichten. Entsprechende Erkenntnisse sind in der Richt- und Nutzungsplanung von Kantonen und Gemeinden zu berücksichtigen. Dies geschieht mittels verschiedener Gefahrenzonen (Verbots-, Gebotsund Hinweiszone) und Vorschriften in den Bau- und Zonenreglementen. Um vorhandene Hochwassergefahren zu reduzieren, müssen die Gewässerräume ausgeweitet, Abflusskorridore freigehalten und Rückhalteräume geschaffen werden. Je nach Umständen dürfen lokal keine Bauzonen ausgeschieden werden, sind Rück- oder Auszonungen vorzunehmen bzw. Nutzungsbeschränkungen oder Auflagen zu verfügen. Bauliche Schutzmassnahmen setzen voraus, dass deren Errichtung für die Behörden zumutbar ist und dass ökologische Anforderungen eingehalten werden.

Den Betreibern von Stauanlagen obliegen speziell geregelte Sorgfaltspflichten. Die offiziellen Kategorien von Wanderwegen sind so anzulegen und zu unterhalten, dass Wandernde vor überraschenden, fallenartigen Gefahren geschützt sind. Schutzmassnahmen müssen zumutbar sein. Sie können nur verlangt werden, wenn die Gefahr den verantwortlichen Behörden und Organisationen bekannt war bzw. sein musste. Die Eigenverantwortung spielt gerade auf Wanderwegen eine wichtige Rolle.

Ereignen sich im Zusammenhang mit Gletscherseen Unfälle oder Schä-

den, kann die geschädigte Person den finanziellen Schaden zivilrechtlich evt. auf eine haftpflichtige Person bzw. Behörde überwälzen. Dazu müssen die Voraussetzungen spezieller Haftungsnormen (z.B. allgemeine Verschuldenshaftung, Haftung des Werkeigentümers bei Werkmängeln, Vertragshaftung oder Staatshaftung) erfüllt sein. Auch pflichtwidriges Untätigbleiben (Unterlassung) vermag beim Vorliegen einer Rechtspflicht (Garantenstellung) haftungsrechtliche Konsequenzen auszulösen. Ein allfälliges Selbstverschulden des Geschädigten führt mindestens zu einer Reduktion des Schadenersatzes. Verletzungen der Sorgfaltspflicht können auch strafrechtliche Sanktionen (z.B. Busse, Freiheitsstrafe) nach sich ziehen.

Werden im Bereich von Gletscherseen bauliche Massnahmen zum Schutz

vor Gefahren, zur Stromproduktion oder für den Tourismus geplant, sind Interessenkonflikte zwischen Nutzung und Schutz zu beachten. Vorgängig ist eine eingehende Analyse der tatsächlichen und rechtlichen Voraussetzungen zu empfehlen, um Probleme und mögliche Konflikte rechtzeitig zu erkennen bzw. zu verkleinern. In rechtlicher Hinsicht sind die gesetzlichen Vorgaben der Raumplanung, des Natur- und Heimatschutzes, des Gewässer- und Umweltschutzes, des Wasser- und Transportrechts massgeblich. Für grosse Bauvorhaben mit überörtlicher Bedeutung besteht eine Planungspflicht (auf Ebene Richtplanung bzw. Nutzungsplanung). Kleinere Bauprojekte ausserhalb der Bauzonen erfordern eine Ausnahmebewilligung, welche Standortgebundenheit und eine umfassende Interessenabwägung bedingt.

Bild 10. Überblick über die Region um den Aletschgletscher. Dargestellt sind die modellierten Gletscherbetten (die Gletscher vollständig entfernt) mit den darin detektierten Übertiefungen (potenzielle zukünftige Seen). Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo (BA110005).

Bild 11. Die modellierten Gletscherbetten der Region Mattmark. In der Bildmitte das Bett des Allalingletschers mit zwei grösseren modellierten Übertiefungen (potenzielle Seen). Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo (BA110005).

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Bild 12. Die modellierten Gletscherbetten der Monte-Rosa-Region. Der potenzielle Gorner-Stausee würde sich an der Stelle der heutigen Zunge des Gornergletschers befinden, nicht weit oberhalb von Zermatt zwischen Gornergrat und Kleinem Matterhorn. Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo (BA110005).

Die Nutzung von Gletscherseen für die Wasserkraft setzt die Erteilung von wasserrechtlichen Konzessionen und einer gewässerschutzrechtlichen Bewilligung zur Wasserentnahme (Restwassermengen) voraus. Da viele bestehende Konzessionen in den kommenden Jahrzehnten ablaufen werden, stellt sich die brisante Frage, ob diese Konzessionen erneuert werden oder ob die Werke z.B. infolge Heimfalls an die Gemeinwesen übergehen werden.

Zahlreiche Gletschergebiete liegen im Schutzbereich von Landschaften von nationaler Bedeutung (BLN-Gebiete), von bundesrechtlich geschützten Auenlandschaften, Mooren, Moorlandschaften, Jagdbanngebieten. Zu erwähnen ist das UNESCO Welterbe Jungfrau – Aletsch, wo mit der Zeit grosse Seen entstehen dürften. Auch kantonale oder kommunale Schutzgebiete sind zu beachten.

Solche Schutzgebiete sind möglichst ungeschmälert zu erhalten. Schutzbauten, Staudämme und Verkehrsinfrastrukturen sind dort nicht oder nur eingeschränkt realisierbar. Es ist zu bedenken, dass der Bau von Infrastrukturen später meistens Folgeerschliessungen nach sich zieht. Eingriffe im Gebirgsraum hinterlassen deutliche Spuren (Landschaftsbild, Boden, Gewässer, Fauna, Flora). Nutzung und Schutz der Gletscherseen sind jeweils sorgfältig abzuwägen, so dass schöne Hochgebirgslandschaften intakt erhalten bleiben.

6.

Perspektiven Die neuen Seen bieten ein weit offenes Feld für die Entwicklung optimaler Nutzung.

100

Ganz besonders gilt dies für kombinierte Projekte hinsichtlich Hochwasserschutz, Wasserkraft, Wasserversorgung und Tourismus. Die bevorstehenden Neukonzessionierungen im Bereich Wasserkraft bieten für derartige Überlegungen einen wichtigen Rahmen.

Am Rhonegletscher dürften sich im Laufe der kommenden Jahrzehnte mehrere Seen mit relativ flachen und deshalb wenig gefährdeten Seitenflanken bilden.

Der unterste See wächst bereits heute hinter einem Felsriegel mit wunderschönen Gletscherschliffen. Die entsprechende Landschaft ist ein attraktiver Ausgleich für das schwindende Eis, hat aber auch wasserwirtschaftliches Potenzial. Selbst mit einer kleinen Staumauer von weniger als 20 m Höhe, welche zur Sicherung des Sees gegen Schwallwellen ohnehin nötig wäre, könnte ein Stauvolumen von 40 bis 60 Mio. m3 der Wasserkraftnutzung zugeführt werden. Die energiewirtschaftlich beste Lösung wäre, das Wasser mit einer Stufe direkt in den Räterichbodensee zu turbinieren, allenfalls kombiniert mit einem Pumpspeicherwerk. Das Wasser könnte dann in den nachfolgenden Kraftwerkstufen bis nach Innertkirchen mehrfach genutzt werden. Für einen Transfer von Wasser aus dem Rhonegebiet ins Aareresp. Rheingebiet wären aber bedeutende rechtliche und ökologische Hindernisse zu überwinden.

Der jetzt durch einen Felsstollen regulierte See am Unteren Grindelwaldgletscher könnte sich in den kommenden Jahren nach hinten an den Fuss gewaltiger

Steilflanken mit Hängegletschern ausdehnen (Bild 9). Später werden wohl weitere Seen in grösserer Höhe und ebenfalls unterhalb grosser Steilflanken entstehen.

Das Gefahrenpotenzial wird sich dadurch langfristig erhalten oder sogar steigern. Mit dem Ausbau (tiefere Niveaus) des bereits erstellten Entwässerungsstollens kann dieser Entwicklung begegnet werden.

Die grössten beiden neuen Seen mit Flächen von je etwa 2 km2 könnten um die Jahrhundertmitte am Aletschgletscher entstehen (Bild 10). Diese Seen kommen in die Nähe grosser Steilflanken zu liegen. Im Auslaufbereich möglicher Flutwellen liegt eine Stadt (Brig), die Seen können deshalb nicht einfach sich selber überlassen werden. Retentionsmöglichkeiten bestehen aber bereits heute mit dem Gebidem-Stausee. Die Situation ist vor allem auch deshalb sehr speziell, weil der Aletschgletscher als grösster, in den kommenden Jahrzehnten jedoch wohl zunehmend zerfallender Alpengletscher zentraler Teil des UNESCO Welt-Naturerbes Jungfrau-Aletsch ist. Eine Vergrösserung des Gebidem-Stausees könnte allenfalls in Betracht gezogen werden, wobei die stark zunehmende Sedimentzufuhr wie heute mit regelmässigen Spülungen zu bewältigen wäre.

Die Zunge des Allalingletschers zieht sich aus der Steilzone zurück, aus der die Katastrophenlawine von 1965 abgegangen ist. Sie wird hinter einem Felsriegel wahrscheinlich noch in der ersten Jahrhunderthälfte eine Übertiefung mit möglicher Seebildung freigeben (Bild 11). Dieses Becken hätte ein Retentionspotenzial hinsichtlich eines Sees, der sich bei fortgesetztem Gletscherrückgang später direkt am Fuss der Steilflanken am Allalinhorn bilden könnte. Eine Nutzung mit einem Kleinkraftwerk wäre denkbar. Zudem könnte der See auch zur vermehrten Pistenbeschneiung herangezogen werden.

Seen dürften sich auch bilden, wenn die flache Zunge des Gornergletschers abschmilzt. Am heutigen Gletscherende ist ein klassisches Beispiel für einen von einer tiefen Schlucht durchschnittenen Felsriegel zu beobachten. Würde diese Situation technisch genutzt, könnte mit einer Fläche von ca. 4 km2 und einem Volumen von rund 350 Mio m3 eine der grössten Stauhaltungen der Alpen entstehen (Bild 12). Entscheidend wäre dabei die Frage, wie man ein derart grosses Volumen füllt, wie ein solches Projekt in das bestehende Kraftwerksnetz einzufügen wäre und welche Funktionen hinsichtlich Hochwasserschutz und Trinkwasserver-

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

sorgung wahrgenommen werden könnten.

Auf jeden Fall wäre ein solch grosser neuer Stausee als strategische Wasserreserve in der Schweiz für die Energienutzung willkommen, aus restlilcher Sicht jedoch problematisch.

Viele Fragen sind offen, und in manchen Fällen sind sie wohl auch kontrovers zu diskutieren, so z.B. bezüglich Landschafts- und Gewässerschutz. Gerade im Hochgebirge lassen die zunehmenden Veränderungen hochkomplexer natürlicher und sozio-ökonomischer Systeme die Zeit für offenen Diskurs zu strittigen Fragen immer knapper werden. Projekte bei wachsender Unsicherheit sorgfältig abzuwägen wird deshalb immer schwieriger. Bei kumulativen Stresskombinationen nehmen zudem die Freiheitsgrade für lösungsorientierte Entscheidungen ab. Die Arbeiten im Rahmen des Projektes NELAK des NFP61 sollen frühzeitig mithelfen, solche Herausforderungen für das Phänomen der Bildung neuer Seen im Gletscherbereich der Alpen – einer absehbaren Entwicklung – zu bewältigen.

mountain glaciers: a pilot study with the Euro-

G., Semino, P. and Tamburini, A. (2004): Gla-

pean Alps. Annals of Glaciology 21: p. 206–212.

cier hazards at Belvedere glacier and the Monte

Russian translation in: Data of Glaciological Stu-

Rosa east face, Italian Alps: Processes and miti-

dies, Moscow, 82, 116–124.

gation. In: Tenth International Symposium Inter-

Haeberli, W. and Hohmann, R. (2008): Climate,

preavent 2004, Riva, Italy, 6–78.

glaciers and permafrost in the Swiss Alps 2050:

Kääb, A., Huggel, C., Fischer, L., Guex, S., Paul,

scenarios, consequences and recommenda-

F., Roer, I., Salzmann, N., Schlaefli, S., Schmutz,

tions. In: Ninth International Conference on

K., Schneider, D., Strozzi, T. and Weidmann, Y.

Permafrost. Institute of Northern Engineering,

(2005a): Remote sensing of glacier- and per-

University of Alaska, Fairbanks, pp. 607–612.

mafrost-related hazards in high mountains: an

Haeberli, W., Clague, J.J., Huggel, C. and Kääb,

overview. Natural Hazards and Earth System

A. (2010): Hazards from lakes in high-mountain

Sciences 5 (4), 527–554.

glacier and permafrost regions: Climate change

Kääb A., Reynolds, J. M. and Haeberli, W.

effects and process interactions. In: Avances de

(2005b): Glacier and permafrost hazards in high

la Geomorphología en España, 2008–2010, XI

mountains. In: Huber, U. M., Burgmann, H. K. H.

Reunión Nacional de Geomorphología. Sol-

and Reasoner, M. A. (eds.): Global Change and

sana, pp. 439–446.

Montain Regions (A State of Knowledge Over-

Haeberli, W., Wegmann, M. & Vonder Mühll, D.

view). Springer, Dordrecht, 225–234.

(1997): Slope stability problems related to gla-

Künzler, M., Huggel, C., Linsbauer, A. and

cier shrinkage and permafrost degradation in

Haeberli, W. (2010): Emerging risks related to

the Alps. Eclogae Geologicae Helvetiae, 90 (3),

new lakes in deglaciating areas of the Alps. In:

407–414.

J.-P. Malet, T. Glade, N. Casagli (eds) Mountain

Haeberli, W., Paul, F. and Zemp., M. (im Druck):

Risks: Bringing Science to Society. Proceedings

Vanishing glaciers in the European Alps. The

of the ‹Mountain Risk› International Conference,

Pontifical Academy of Sciences, Scripta Varia

24–26 November 2010, Firenze, Italy, CERG

118, Fate of Mountain Glaciers in the Anthropo-

Editions, Strasbourg, France, 453–458.

cene, Working Group 2–4 April 2011, Vatican

Linsbauer, A., Paul, F. Hoelzle, M., Frey, H. and

City.

Haeberli, W. (2009): The Swiss Alps without

Literatur

Harris, C., Arenson, L.U., Christiansen, H.H., Et-

glaciers – a GIS-based modelling approach for

Bütler, M. (2006): Gletscher im Blickfeld des

zelmüller, B., Frauenfelder, R., Gruber, S., Ha-

reconstruction of glacier beds. Proceedings of

Rechts. Abhandlungen zum Schweizerischen

eberli, W., Hauck, C., Hölzle, M., Humlum, O.,

Geomorphometry 2009. Zurich, Switzerland,

Recht 725, Bern.

Isaksen, K., Kääb, A., Kern-Lütschg, M.A., Leh-

243–247.

Davies, M.C.R., Hamza, O. and Harris, C. (2001):

ning, M., Matsuoka, N., Murton, J.B., Nötzli, J.,

Müller, H., Lehmann, Th., Haeberli, W. und Büt-

The effect of rise in mean annual temperature on

Phillips, M., Ross, N., Seppälä, M., Springman,

ler, M. (im Druck): Neue Gletscherseen als Folge

the stability of rock slopes containing ice-filled

S.M. and Vonder Mühll, D. (2009): Permafrost

der Entgletscherung im Alpenraum – Herausfor-

discontinuities. Permafrost and Periglacial Pro-

and climate in Europe: Monitoring and model-

derungen für den Tourismus. Tourismus 2020+

cesses, 12 (1), 134–144.

ling thermal, geomorphological and geotechni-

interdisziplinär, Erich Schmidt Verlag, Berlin.

Fischer, L., Amann, F., Moore, J.R. and Huggel,

cal responses. Earth-Science Reviews, 92 (3–4),

Oerlemans, J. (2001): Glaciers and Climate

C. (2010): The 1988 Tschierva rock avalanche

117–171.

Change. A.A. Balkema Publishers, Lisse.

(Piz Morteratsch, Switzerland): An integrated

Huggel, C. (2009): Recent extreme slope failu-

Oerlemans, J. (2005): Extracting a climate si-

approach to periglacial rock slope stability as-

res in glacial environments: effects of thermal

gnal from 169 glacier records. Science 308,

sessment. Engineering Geology 116, 32–43.

perturbation. Quaternary Science Reviews 28

675–677.

Fischer, L., Purves, S.R., Huggel, C., Noetzli, J.

(11–12), 1119–1130.

Ohmura, A. (2001) Physical basis for the tem-

and Haeberli, W. (2012): On the influence of to-

Huggel, C., Haeberli, W., Kääb, A., Bieri, D. and

perature-based melt-index method. Journal of

pographic, geological and cryospheric factors

Richardson, S. (2004): An assessment proce-

Applied Meteorology, 40 (4), 753–761.

on rock avalanches and rockfalls in high-moun-

dure for glacial hazards in the Swiss Alps. Cana-

Noetzli, J. and Gruber, S. (2009): Transient

tain areas. Natural Hazards and Earth System

dian Geotechnical Journal, 41, pp. 1068–1083.

thermal effects in Alpine permafrost. The Cryo-

Sciences 12, 241–254. doi: 10.5194/nhess-12-

Huss, M. (2011): Present and future contribu-

sphere 3, 85–99.

241-2012

tion of glacier storage change to runoff from

Noetzli, J., Huggel, C., Hoelzle, M. and Hae-

Frey, H., Haeberli, W., Linsbauer, A., Huggel, C.

macroscale drainage basins in Europe. Water

berli, W. (2006): GIS-based modelling of rock-

and Paul, F. (2010): A multi level strategy for an-

Resources Research 47 W07511, doi:10.1029/

ice avalanches from Alpine permafrost areas.

ticipating future glacier lake formation and asso-

2010WR010299.

Computational Geosciences, 10 (2), 161–178.

ciated hazard potentials. Natural Hazards and

Huss, M. (2012): Extrapolating glacier mass ba-

Paul, F. and Linsbauer, A. (2012): Modeling of

Earth System Sciences 10, 339–352.

lance to the mountain range scale: the European

glacier bed topography from glacier outlines,

Gruber, S. and Haeberli, W. (2007): Permafrost

Alps 1900–2100. The Cryosphere Discussion 6,

central branch lines, and a DEM. International

in steep bedrock slopes and its temperature-re-

1117–1156.

Journal of Geographical Information Science,

lated destabilization following climate change.

Jouvet, G., Huss, M., Funk, M. and Blatter, H.

DOI:10.1080/13658816.2011.627859

Journal of Geophysical Research, 112 (F2S18),

(2011): Modelling the retreat of Grosser Aletsch-

Paul, F., Frey, H. and LeBris, R. (im Druck): A

10.

gletscher, Switzerland, in a changing climate.

new glacier inventory for the European Alps

Haeberli, W. and Hoelzle, M. (1995): Applica-

Journal of Glaciology 57 (206), 1033–1045.

from Landsat TM scenes of 2003: challenges

tion of inventory data for estimating characteri-

Kääb, A., Huggel, C., Barbero, S., Chiarle, M.,

and results. Annals of Glaciology.

stics of and regional climate-change effects on

Cordola, M., Epifani, F., Haeberli, W., Mortara,

Paul, F., Kääb, A. & Haeberli, W. (2007): Recent

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

101

glacier changes in the Alps observed by satel-

Switzerland (Schleiss, A. & Boes, R.M., Eds),

lite: consequences for future monitoring stra-

Taylor & Francis Group, London, 497–508.

ten/default.aspx

tegies. Global and Planetary Change 56 (1–2),

Vincent, C., Auclair, S. and LeMeur, E. (2010):

111–122.

Outburst flood hazard for glacier-dammed Lac

3 http://www.gr.ch/DE/institutionen/verwal-

Raymond, M., Wegmann, M. and Funk, M.

de Rochemelon, France. Journal of Glaciology

tung/bvfd/awn/aktuelles/Seiten/20120104_

(2003): Inventar der gefährlichen Gletscher in

56, 91–100.

der Schweiz. Mitteilung Nr. 182 der Versuchs-

Werder, M.A., Bauder, A., Funk, M. & Keusen,

4 http://www.mn.uio.no/geo/english/re-

anstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glazio-

H.-R. (2010): Hazard assessment investigations

search/groups/remotesensing/projects/

logie der ETH Zürich.

in connection with the formation of a lake on the

Romstad, B., Harbitz, C.B. and Domaas, U.

tongue of Unterer Grindelwaldgletscher, Ber-

(2009): A GIS method for assessment of rock

nese Alps, Switzerland. Natural Hazards and

slide tsunami hazard in all Norwegian lakes and

Earth System Sciences 10 (2), 227–237.

reservoirs. Natural Hazards and Earth System

WGMS (2008): Global Glacier Changes: Facts

Anschrift der Verfasser

Sciences 9 (2), 353–364.

and Figures (Zemp, M., Roer, I., Kääb, A., Hoel-

Prof. Dr. Wilfried Haeberli,

Schaub, Y., Haeberli, W., Huggel, C., Künzler,

zle, M., Paul, F. and Haeberli, W. eds.), UNEP,

Andreas Linsbauer, Matthias Künzler,

M. and Bründl, M. (in press): Landslides and new

World Glacier Monitoring Service, University of

Department of Geography/University of Zurich,

lakes in deglaciating areas: a risk management

Zurich, Switzerland.

Winterthurerstrasse 190, CH-8057 Zurich

framework. The Second World Lndslide Forum,

WGMS (2011): Glacier Mass Balance Bulle-

Phone +41 (0) 44 635 51 20

Rome 2011, Proceedings.

tin No. 11 (2008-2009). (M. Zemp, S.U. Nuss-

wilfried.haeberli@geo.uzh.ch

Schneider, D. (2011): On the characteristics and

baumer, I.Gärtner-Roer, M. Hoelzle, F. Paul

flow dynamics of large rapid mass movements

and W. Haeberli, Eds.), Zurich, Switzerland:

Prof. Dr. Anton Schleiss

in glacial environments. Dissertation Universi-

ICSU(WDS)/IUGG(IACS)/UNEP/UNESCO/

Laboratoire de constructions hydrauliques

tät Zürich, Schriftenreihe Physische Geographie

WMO, World Glacier Monitoring Service, Uni-

(LCH), Ecole polytechnique fédérale de Laus-

– Glaziologie und Geomorphodynamik 61.

versity of Zurich, Switzerland.

anne (EPFL), Station 18, LCH - ENAC - EPFL

Terrier, S., Jordan, F., Schleiss, A.J., Haeberli,

Zemp, M., Haeberli, W., Hoelzle, M. and Paul,

CH-1015 Lausanne

W., Huggel, C. and Künzler, M. (2011): Opti-

F. (2006): Alpine glaciers to disappear within

Tel. +41 21 693 23 82, anton.schleiss@epfl.ch

mized and adapted hydropower management

decades? Geophysical Research Letters 33,

considering glacier shrinkage scenarios in the

L13504. doi: 10.1029/2006 GL026319)

2 http://www.bafu.admin.ch/wasser/01444/ 01991/10443/index.html

bergsturz_bondasca.aspx

gaphaz/ 5 http://www.planat.ch/de/infomaterial-listenansicht/

Dr.iur., Rechtsanwalt Michael Bütler Postfach 860, Gloriastr. 66, CH-8044 Zürich

Swiss Alps. Proceedings of the International Symposium on Dams and Reservoirs under

Weblinks

Tel. +41 (0)43 477 99 66

Changing Challenges – 79th Annual Meeting of

1 http://www.nfp61.ch/D/projekte/cluster-hy-

michael.buetler@bergrecht.ch

ICOLD, Swiss Committee on Dams, Lucerne,

drologie/seen_schmelzende_gletscher/Sei-

www.bergrecht.ch

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«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Strom im Überfluss?

Die Synergie von Alpenstrom, Windkraft und Solarenergie im Wechselspiel mit unseren Alpenrandseen Andreas Speich, Christian Göldi

Zusammenfassung Mit den vielen neuen Windgeneratoren und den weiteren alternativen Energieerzeugungsanlagen wird es in Europa während den späten Nachtstunden Strom im Überfluss geben. Wenn dieser ausreichend gespeichert werden kann, ist der Ausstieg aus der Nuklearenergie und aus den CO2 emittierenden Energiequellen möglich. Neue Pumpspeicher-Kraftwerke in den Alpen können die Strombatterien Europas werden.

Damit verhelfen sie der Primärenergie aus Wind, Sonne und Erdwärme zu einer viel höheren Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und schliesslich zum Durchbruch. Die Schweiz hat dazu beste Voraussetzungen.

Am Ufer des Lago Maggiore, wenig südlich vom Tessin, befindet sich das italienische Pumpspeicher-Wasserkraftwerk Ronco Valgrande mit 1040 Megawatt (MW) Leistung. Es wurde 1911 erbaut und 1973 erweitert. Seine Maschinen erzeugen kurzfristig so viel Strom wie ein Atomkraftwerk. Die Anlage von Ronco Valgrande ist durchschnittlich sieben Stunden am Tag im Betrieb. Während gut zweieinhalb Stunden, meistens abends, produzieren ihre Turbinen Elektrizität. Die dafür benötigte Wassermenge beträgt im Normalfall etwa 15% des fast 10 Millionen Kubikmeter Wasser fassenden Stausees Delio. Es bleibt immer noch eine grosse Reserve.

Etwa ab Mitternacht wird während knapp viereinhalb Stunden Wasser aus dem Lago Maggiore (in Italien: Lago Verbano) in das 736 Meter höhere Staubecken gepumpt.

Der Pegel des Langensees sinkt dann um ein paar Millimeter. So viel steigt er wieder an, wenn am Abend die Turbinen laufen.

Das Kraftwerk hat praktisch kein eigenes Wassereinzugsgebiet. Es ist ein reines Pumpspeicherwerk, das nicht Gebirgs-

flüsse und Wildbäche aus den Alpen nutzt, sondern Wasser aus dem natürlichen See ansaugt. Ronco Valgrande erwirbt in den frühen Morgenstunden aus fernen Kraftwerken billige Bandenergie (Strom) für den Pumpbetrieb, zunehmend auch von Windgeneratoren, teilweise auch Strom aus der Schweiz. Später am Tag liefert es während kurzer Zeit viel Elektrizität und zwar genau dann, wenn der Strom knapp und teuer ist.

Der im Tages- und Wochenverlauf schwankende Strombedarf Europas hat sein Abbild in den wechselnden Angeboten an der Börse EEX (European Energy Exchange AG, entsprechend dem Index Phelix, Physical Electricity Index) deutscher und österreichischer Kraftwerke. Im Jahr 2011 pendelten die Strompreise pro Kilowattstunde (kWh) im Durchschnitt zwischen 4.3 Rappen um vier Uhr morgens, 7.6 Rappen mittags und 8.1 Rappen um sieben Uhr abends, jedoch mit grossen täglichen und stündlichen Abweichungen, generell sonntags tief, in der Mitte der Woche hoch. Extreme Preise wurden an folgenden Tagen verzeichnet: • Sonntag, 3. Januar um 07.00 Uhr: 0.9 Rappen/kWh • Sonntag, 19. Juni um 17.00 Uhr: 0.07 (minus !) Rappen/kWh • Mittwoch, 30. November um 17.00 Uhr: 12.9 Rappen/kWh • Montag, 5. Dezember um 04.00 Uhr: 2.3 Rappen/kWh

Mit der zunehmenden Anzahl von Windkraftwerken wird die Preisspanne grösser und in kürzeren Intervallen variieren, denn wie stark und wann der Wind bläst, ist nicht planbar. In den Küstenregionen der Nord- und Ostsee, am Schwarzen- und im Mittelmeer sowie im Golf von Biskaya haben Windfarmen Platz, die einen grossen Beitrag zur Stromversorgung Eu-

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ropas liefern können. Die Solarenergie ist nur während der Sonnenstunden nutzbar, passt daher gut zu den Bedarfsspitzen am Mittag. In den frühen Abendstunden, an denen kaum Solarenergie zur Verfügung steht, braucht es zur Bandenergie zusätzlichen Strom aus rasch reagierenden Speicherkraftwerken. Die alpinen Wasserspeicher mit ihren Hochdruckanlagen sind ausgezeichnet in der Lage, Strom flexibel und bedarfsgerecht zu liefern.

Würde das Konzept von Ronco Valgrande auf die grossen alpinen Stauseen in Wechselwirkung mit natürlichen Alpenrandseen angewandt, ergäben sich interessante Möglichkeiten, im europäischen Stromsystem zur risikoarmen Energieversorgung beitragen zu können. Die Schweiz könnte so eine sehr grosse Strommenge aus dem In- und Ausland mittels Pumpspeicher-Werken veredeln. Limitierend, aus ökologischer und landschaftlicher Sicht, sind die täglichen Pegel-Schwankungen der genutzten natürlichen Alpenrandseen: sie sollten zum Beispiel am Lago Maggiore, am Lac Léman und am Brienzer- und Thunersee ± 20 cm nicht überschreiten. Mit der Lieferung von Spitzenstrom aus diesen Anlagen könnte dann der in kurzen Zeitabschnitten stark erhöhte Strombedarf von Bevölkerung, Industrie und Bahnverkehr weit über unsere Landesgrenzen hinaus abgedeckt werden. Im Verbund mit den geplanten und bereits im Bau befindlichen, tausenden Windturbinen an den europäischen Küsten sind solche Pumpspeicher-Kraftwerke unabdingbar.

Die geplanten, viele hundert Quadratkilometer grossen Solaranlagen in sonnigen Gegenden könnten dank der alpinen Wasserwerke sinnvoll in das europäische Versorgungskonzept integriert werden.

In der Schweiz strömt aus den Bergen viel Wasser, das Flusskraftwerke antreibt und im Sommer Stauseen füllt, die im Winter den grossen Strombedarf decken. Ausgleichende Produktionszyklen 103

Bild 1. Querprofil-Schema des Pumpspeicher-Kraftwerks Ronco Val Grande – Lago Delio, Italien (Grafik Speich).

Bild 2. Ausschnitt aus der Landeskarte der Schweiz 1: 50 000, Nr. 286. Reproduziert mit Bewilligung von swisstopo (BA120156) vom 16.4.2012. sind bei den alpinen Wasserkraftwerken schon seit langem üblich, im Wesentlichen zur Vorratshaltung für den Winter. Wenn es gelingt, im Hinblick auf den Atomausstieg die Pumpspeicherwerke 104

mit umweltfreundlichem Strom zu betreiben, wird sich der aktuelle Widerstand der Umweltorganisationen gegen diese Konzepte der Energieveredelung verringern.

Die heute schon bestehenden, relativ klei-

nen Pumpspeicheranlagen befördern das Wasser meistens während den Nachtstunden in die hoch gelegenen Stauseen dank überschüssigem Strom von Fluss-, Atom-, Kohle- sowie Gaskraftwerken. Um in Zukunft alle Pumpspeicherwerke ohne den Strom von Nuklear- und Verbrennungstechnologien betreiben zu können, sind viele neue Windturbinen, Solaranlagen und optimierte Flusskraftwerke nötig. Zudem sollten die noch weit unterschätzten geothermischen Kraftquellen in Betracht gezogen werden.

Pumpspeicherwerke bringen es auf einen Wirkungsgrad von 70%–83%, sind somit effizienter als die thermischen Kraftwerke und verursachen keine Abgase. Freilich «erzeugen» sie selbst keine Energie. Sie verbrauchen für den Pumpbetrieb mehr als sie später ins Stromnetz einspeisen. Aber sie sind in der Lage, dies zeitgerecht und preislich vorteilhaft zu machen. Damit verhelfen sie den neuen umweltfreundlichen Energiequellen zu einer höheren Wirtschaftlichkeit und schliesslich zum Durchbruch. Europa braucht in Zukunft viele solche Wasserkraftwerke.

Diese können durch Um- und Ausbau von schon bestehenden Anlagen realisiert werden – ohne Erhöhung der Staumauern.

Auch Gaskraftwerke können rasch und flexibel auf den Strombedarf reagieren und Spitzenstrom liefern. Sie erzeugen jedoch riesige Mengen an CO2, sind daher ausgesprochen klimaschädigend, verbrauchen eine endliche Ressource, die besser als Chemie- und Industrierohstoff reserviert bleiben soll, und zudem haben sie einen viel kleineren Wirkungsgrad als jede Form von modernen Wasserkraftwerken.

Das Prinzip des Kraftwerks Ronco Valgrande am Lago Maggiore, hundertfach vermehrt, ermöglicht die Kombination von neuen, umweltfreundlichen primären Energiequellen mit Pumpspeicherwerken.

Der naturgegebene Nachteil von Windund Sonnenenergie wird auf diese Weise elegant überwunden. Ein Betriebsmodus wie im Werk Ronco Valgrande ist nur mit neuen, sehr grossen Maschinen und entsprechenden Leitungskapazitäten möglich. In der Schweiz gibt es Gebiete, wo das machbar ist. In Verbindung mit dem Genfersee haben die alpinen Kraftwerke im Unterwallis vielleicht das grösste Potenzial.

Der billige Nachtstrom und der kurzzeitige Überfluss der neuen internationalen Stromquellen machen eine solche Konfiguration für alle Beteiligten profitabel.

Die aktuellen Pumpspeicher-Projekte wie Limmern-Muttsee, Grimselseen,

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Bild 3. Pumpspeicher-Kraftwerk Ronco Valgrande: Eingänge zur Kavernenzentrale (Foto G. Egger).

Hongrin und Verzasca sind schon in Planung oder bereits im Bau. Das in Wechselwirkung mit grossen Voralpenseen mögliche Potenzial schöpfen sie nur teilweise oder gar nicht aus. Die Schweizer Stauseen in Wechselwirkung mit den natürlichen Alpenrandseen wären dank grossen Pumpspeicher-Kapazitäten eine wirkungsvolle «Batterie» im Verbund mit grossen ausländischen, stochastischen, d.h. unregelmässig und schwankend anfallenden Energiequellen der Sonnen- und Windanlagen. Diese Kombination ist eine neue, zukunftsgerichtete Strategie, welche die karbonthermische und die nukleare Stromerzeugung ökonomisch ersetzen könnte.

Es sind sehr grosse Strommengen im Spiel, die während etwa sechs Stunden pro Tag der Produktion von vielen Atomkraftwerken entsprechen würden. Solche Projekte erfordern hohe Investitionen für grössere Druckleitungen, Turbinen, Generatoren, Pumpen und viel leistungsfähigere Stromleitungen. Das ist nicht nur möglich, sondern auch lohnend: Eine nachhaltige, rentable Investition, denn die Pumpspeicheranlagen haben eine lange Lebensdauer. Die enorme Menge von zeitgerecht produziertem, umweltverträglichem Spitzenstrom wird in Europa zu Spitzenpreisen Abnehmer finden.

Ist es in unserem Lande denkbar, mit grundlegend modernisierten Wasserkraftwerken wirkungsvoll auf die Entwicklung der europäischen Bedarfsspitzen und auf die Angebote von neuer Primärenergie zu reagieren?

Die schweizerische Energiewirtschaft hat ihre Anlagen laufend auf den neuesten Stand der Technik getrimmt und könnte deshalb – dank zusätzlicher Anreize – motiviert sein, veränderte, neue Betriebskonzepte und hohe Investitionen zu tätigen. Dazu gehört auch die mit modernen Maschinen mögliche und teilweise bereits

Bild 4. Lago Delio mit Staumauer Nord (Foto wikimedia).

Daten des Pumpspeicherwerks Ronco Valgrande Eigentümer und Betreiber: Baujahr: Kraftwerkstyp:

Stausee:

Staudämme:

Nominalleistung: Druckstollen: Wasserschlösser: Druckrohre:

Zentrale:

Turbinenkaverne: Maschinen:

Installierte Leistung: Netzeinspeisung:

Steuerung/Bewirtschaftung: Jahresproduktion:

Pegelschwankung: Wirkungsgrad:

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Ente Nationale per l’Energia Elettrica, Italien, ENEL 1911, erneuert und stark erweitert 1973 reines Pumpspeicher-Kraftwerk mit Nutzung des 212.5 km2 grossen Lago Maggiore (und mit unbedeutendem natürlichem Einzugsgebiet) aufgestauter natürlicher Glazialsee Lago Delio in der Gemeinde Maccagno, 929.5 m ü.M., geogr. Länge/Breite 8.755/46.078.

Schweizerische Koordinaten 701.800/103.650, Fläche 0.485 km2, Stauvolumen 9.75 Mio. m3, potenzielle Energie max. 16.7 Mio. kWh, usprünglicher natürlicher Inhalt 4.5 Mio m3 Nordseite max. 28.5 m hoch, Kronenlänge 416 m, Schwergewichtsdamm 69 000 m3 Beton, Südseite max. 36 m hoch, Kronenlänge 158 m, Schwergewichtsdamm 26 000 m3 Beton Fallhöhe netto 732 m, minimal 720 m, maximal 736 m 592.5 m lang, Durchmesser 6.2 m bis zum Wasserschloss zwei mit 2260 m3 und 2870 m3 zwei parallele Stahlrohre, 1106 und 1108 m lang, mittlere Steilheit 82%, Durchmesser oben 4.3 m, unten 3.6 m, Zentrale Ronco Valgrande, Gemeinde Maccagno, Italien, am Ostufer des Lago Maggiore, Seeniveau 193.5 m ü.M, ca. 5 km südlich der Schweizergrenze, an der Staatsstrasse SS 394, Schweizerische Koordinaten 699.950/102.850, geogr. Länge/Breite 8.732/46.070 195.5 m lang, 18 m breit, 58.7 m hoch acht vertikale Gruppen: 500 Umdrehungen/ Minute, jede Gruppe mit Alternator 140 MVA, Peltonturbine mit je 130 MW, mit je 20 m3/sec., vierstufige Zentrifugalpumpen mit je 98 MW, mit je 11.75 m3/sec.

Pumpleistung, Ansaugniveau 25 m unter Seepegel, Pumpen bei Stromproduktion mechanisch abgekuppelt 1040 MW mit 410 kV Ausgangsspannung in 380 kV/50Hz Fernleitungen, eine nach/aus der Schweiz hauptsächlich zum Strombezug für Pumpen, zwei nach/ aus Italien Gestore dei Servizi Energetici – GSE S.p.A. ca. 1000 Mio GWh, d.h. im Durchschnitt 2.6 h/ Tag Produktion, 4.2 h/Tag Pumpen (meistens nachts und an Feiertagen) Lago Maggiore ca. ± 7 mm 78%

105

Bild 5. Pumpspeicher-Kraftwerk Ronco Valgrande und Monte Borgna am Ostufer des Lago Maggiore mit den Eingängen zur Kavernenzentrale, der Werkbahn zum Stausee und den Hochspannungsleitungen 380 kV (Foto G. Egger). realisierte Leistungssteigerung der vielen alten Flusskraftwerke. Diese lieferten 2010 immerhin 24%, das sind 16 Mrd. kWh, der schweizerischen Stromproduktion; von den Alpen-Stauseen kamen 32% (die Gesamtstromproduktion in der Schweiz inklusive Atomkraftwerke war 66.3 Mrd. kWh).

In Kombination mit importierter Wind- und Sonnenenergie können unsere Stauseen ihren Beitrag vervielfachen.

Noch in den Anfängen befindet sich die Technik zur Stromerzeugung aus der tiefen Geothermie Hot Dry Rock Technology (HDR), heute auch Engineered oder Enhanced Geothermal Systems (EGS) genannt, welche hoffentlich in Zukunft einen wachsenden Beitrag leisten wird. Das Pilotprojekt in Soultz-sous-Fôrets im Elsass beweist, dass die Stromgewinnung aus grosser Tiefe möglich ist. Moderne Bohrtechniken versprechen einen Quantensprung für die Erschliessung der tiefen Geothermie, welcher hoffentlich bald ein namhafter Stellenwert beschieden sein wird.

In Zukunft werden wir ohne Nuklearenergie und ohne karbonthermische Kraftwerke leben müssen. Viele Konzepte für Gebäudesanierungen, Solarkollektoren, die noch unterschätzte Nutzung des heissen Erdinnern (Geothermie), 106

mehr Energieeffizienz und das individuelle Energiebewusstsein sind auf dem Tisch.

Windturbinen-Farmen sind bei uns landschaftlich problematisch und nur an wenigen Orten ergiebig nutzbar. Eine enge Kooperation zwischen grossen internationalen Solar- und Windkraftanlagen mit den alpinen Speicherwerken wird ein wichtiger Mosaikstein der Energiepolitik werden.

Die Schweiz kann die Strombatterie Europas sein und damit dem Land eine gute Energiezukunft sichern. Voraussetzung ist, dass sich die Schweiz an der Konzeption und Realisierung der neuen transeuropäischen Stromkanäle, an den maritimen Windfarmen und den Solardomänen im Mittelmeerraum massgebend beteiligt.

auction/chart/auction-chart (2012) ·

Bundesamt für Energie BFE (2010): Schweizerische Elektrizitätsstatistik 2010

·

European Energy Exchange AG, Leipzig (2011); Strompreise 2011

·

BINE Informationsdienst Energieforschung für die Praxis, Karlsruhe (2009): Geothermische Stromerzeugung in Soultz-sousForêts

·

Speich Andreas (2012); Grafiken:

·

http://www.desertec.org/concept (2012)

·

http://www.abb.com/industries/ge/9AAC 30100013.aspx (2012)

·

Schiegg Hans O. (2011); Geschlossene Geothermie, Vortragsdokumentation

Anschrift der Verfasser Andreas Speich 31, piazza Vittorio Emanuele III

Quellenverzeichnis

I-28822 Cannobio

·

speich@mail.archi.it

Ente Nationale per l’Energia Elettrica (ENEL) (2012); schriftl. Mitt. (auf Anfrage) von Pro

· ·

Loco Maccagno, info@prolocomaccagno.it

Christian Göldi

http://it.wikipedia.org/wiki/Centrale_idroe-

Kohlfirststrasse 37

lettrica_di_Roncovalgrande (2012)

CH-8203 Schaffhausen

http://it.wikipedia.org/wiki/Lago_Delio

goeldi@swissworld.ch

(2012) ·

http://www.enel.it/it-IT/impianti/mappa/ lombardia/roncovalgrande_maccagno_ va.aspx (2012)

·

http://www.epexspot.com/en/market-data/ «Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Weitreichende Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserkraftproduktion in einem Schweizer Alpental David Finger, Karl Sarbach

Zusammenfassung Der Klimawandel ist unabwendbar und beeinflusst schon heute die Wasserkraftproduktion in der Schweiz. Das zeigt sich an langen Hitzewellen und zerstörerischen Hochwassern, die in den letzten Jahren häufiger und intensiver geworden sind, und im weltweiten, kontinuierlichen Rückgang der Gletschervolumen. Von der starken Gletscherschmelze profitiert insbesondere die Schweizer Wasserkraftproduktion, da sich das viele Schmelzwasser in sauberen elektrischen Strom umwandeln lässt. Prognosen für die Zukunft sind jedoch sehr ungewiss, sicher ist aber, dass bis zum Ende des Jahrhunderts viele Gletscher in der Schweiz zu grossen Teilen abgeschmolzen sein werden (Huss et al., 2008). In einer kürzlich erschienenen Publikation ist es nun gelungen, kontinuierliche fehlerkorrigierte Klimaszenarien mit Gletschermodellen und einem hydrologischen Modell zu verknüpfen (Finger et al., 2012). Zudem wurden alle relevanten Installationen (Speicher, Druckstollen, Pumpen und Turbinen) eines Wasserkraftwerks in das hydrologische Modell integriert. Dieser integrative Modellansatz erlaubt es, eine umfassende Projektion der Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserkraftproduktion der Zukunft zu projizieren. Mit einer umfassenden Fehleranalyse der Modellrechnungen konnte zudem gezeigt werden, welche Resultate der Projektionen statistisch gesehen am ehesten eintreffen werden. Fazit: Ohne Anpassung der Infrastruktur könnte die Netto-Stromproduktion in einem Schweizer Wasserkraftwerk durch das Verschwinden der Gletscher um bis zu einem Drittel reduziert werden. Der innovative Modellierungsansatz kann zudem hilfreiche Erkenntnisse liefern, um die Infrastruktur der Schweizer Wasserkraftwerke rechtzeitig dem Klimawandel anzupassen und so auch in Zukunft die Wasserressourcen in den Alpen effizient nutzen zu können.

1.

Prognosen zur zukünftigen Wasserverfügbarkeit In den letzten Jahren war die Wasserkraftproduktion in der Schweiz überdurchschnittlich hoch. Insbesondere die warmen Lufttemperaturen haben zu einer intensiven Gletscherschmelze geführt, welche in Wasserkraftanlagen direkt in sauberen Strom umgewandelt werden konnte. Leider ist die intensive Gletscherschmelze nicht nachhaltig, was man auch eindrücklich am Gletscherrückgang an vielen Beispielen in der Schweiz beobachten kann: der RhoneGletscher ist von Gletsch aus kaum mehr sichtbar, beim Morteratsch-Gletscher kann man kilometerlang auf ehemaligem Gletscheruntergrund wandern, das Abschmelzen des Gorner-Gletschers ist von weitem sichtbar. Zudem wird das Klima dynamischer, Starkniederschläge werden häufiger und Trockenperioden intensiver. Es stellt sich daher unweigerlich die Frage, wie

sich das Verschwinden der Gletscher und der Klimawandel in der Zukunft auf die Wasserverfügbarkeit und die Stromproduktion auswirken werden.

Im Rahmen des Forschungsprojektes «acqwa» ist es nun Wissenschaftlern gelungen, Gletschermodellierungen (Farinotti et al., 2011) und hydrologische Modellierungen mit den Pumpspeicher-Aktivitäten eines Schweizer Wasserkraftwerkes zu verknüpfen und aufzuzeigen, wie der Klimawandel die Wasserkraftproduktion in der Zukunft beeinflussen wird (Finger et al., 2012). Durch eine umfassende Analyse der Modellunsicherheiten konnten die Auswirkungen des Klimawandels identifiziert werden, die aufgrund der Modellrechnungen statistisch gesehen weder von der natürlichen Variabilität des Klimas, noch von den Unsicherheiten der Modellrechnung überlagert werden. Es ist zwar weiterhin unmöglich, deterministisch die Wasserverfügbar-

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keit in 100 Jahren vorherzusagen, jedoch erlauben die neuen Modellrechnungen, die Wahrscheinlichkeit einer Prognose für die nächsten 100 Jahre zu quantifizieren.

2.

Innovativer integraler Modellierungsansatz Der neue Modellierungsansatz beruht auf der Verknüpfung einer Modellkette, die es erlaubt, Klimamodelle, Gletschermodelle, hydrologische Modelle und relevante Aktivitäten der Wasserkraftwerke (Speicherwerke, Druckleitungen, Pumpspeicher, Installationen und Turbinen) in einem integrativen Modellansatz zu vereinen. Mit diesem Modellansatz kann daher die Wasserverfügbarkeit eines gesamten Tals einheitlich modelliert werden. Folgende innovative Aspekte stehen dabei im Vordergrund: • Die direkte Anwendung von fehlerkorrigierten kontinuierlichen GCM-RCMKlimaszenarien in hydrologischen Modellen hat den Vorteil, dass so die Variabilität des zukünftigen Klimas berücksichtigt werden kann. Für die Prognosen wurde dazu die neueste Quantile-Mapping (QM)-Technik (Themessel et al., 2011) auf GCM-RCM-Modellketten des ENSEMBLE-Projektes angewendet. Da der QM-Ansatz die Extreme der GCM-RCM-Modellketten in die Zukunft projiziert, können so auch die Auswirkungen von zukünftigen Extremereignissen in die Prognosen miteinbezogen werden. Das ist ein wichtiger Faktor, da sich schon in den letzten Jahren (Hitzesommer im Jahr 2003, Jahrtausendhochwasser im Jahr 2005) gezeigt hat, dass vor allem die Extremereignisse mit dem fortschreitenden Klimawandel häufiger und intensiver werden. Gerade diese Extremereignisse sind jedoch die grösste Herausforderung für das zukünftige Wassermanagement, die Infrastruktur und die Wasserkraftproduktion.

• Durch die integrative Modellierung eines gesamten Gebirgstals ergeben 107

•

sich neue Möglichkeiten, die Auswirkungen der Klimaveränderung detaillierter und umfassend zugleich vorherzusagen. Dadurch ergibt sich ein Gesamtbild der Wassersituation im Einzugsgebiet eines Wasserkraftwerks.

So können die Wasserverfügbarkeiten an den einzelnen Wasserfassungen, der nicht in Wasserfassungen erfasste Wasserüberfluss, der Restabfluss unterhalb der Stauseen sowie Veränderungen in der zukünftigen Stromproduktion simultan projiziert werden. Das ist nicht nur essenziell für eine Gesamtübersicht, sondern auch um die Weitergabe der Unsicherheit einzelner Modellkomponenten an das Schlussresultat zu quantifizieren.

Relevant für die Wasserkraftwerke sind jedoch konkrete Vorschläge, wie die Infrastruktur an das zukünftige Klima angepasst werden sollte. Dazu ist ein integrativer Modellierungsansatz notwendig, der insbesondere auch die Kapazitäten der vielen Wasserfassungen und Pumpanlagen berücksichtigt. Anpassungen der Infrastruktur sind mit hohen Kosten verbunden und sollten daher auch langfristig die Wasserressourcen effizient erfassen können. Mit der simultanen Modellierung des gesamten Einzugsgebietes eines Wasserkraftwerkes kann übersichtlich gezeigt werden, an welchen Stellen die Infrastruktur verbessert werden könnte. So können heutige und zukünftige Defizite der In-

•

•

•

frastruktur umfassend identifiziert werden. Zudem können anhand der Projektionen auch Aussagen gemacht werden, wie die Infrastruktur am besten an das zukünftige Klima angepasst werden soll.

Durch den integrativen Modellierungsansatz können zudem Aussagen darüber gemacht werden, wie sich die Nettostromproduktion entwickeln wird.

Im Modell muss die Stromproduktion vom Anwender festgelegt werden, deshalb können mit dem Modellansatz Szenarien der Stromproduktion unter zukünftigen Strompreisen geechnet werden. Das eröffnet Kraftwerksbetreibern neue Möglichkeiten, auch ökonomische Faktoren in die Progno sen einzubeziehen.

Der Modellansatz beinhaltet auch das Einzugsgebiet unterhalb der Kraftwerksanlagen. Daher können mit dem integrativen Modellansatz auch Restabflussmengen kontinuierlich modelliert werden. Das ist eine zentrale Frage im Hinblick auf die Vergabe neuer Konzessionen für Wasserkraftwerke und für die Festlegung von zukünftigen Restwassermengen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des neuen Modellieransatzes ist die Anwendung einer stochastischen multivariablen Kalibrierung des hydrologischen Modells. Die Studie zeigt, dass hydrologische Modelle, die täglich simultan mit aktuellen Schneekarten von Satellitenbildern und kontinuierlichen Ab-

Bild 1. Übersicht des Vispertals (linkes Bild) und Luftbild der KWM-Werke im Saastal (rechtes Bild). Die Zahlen nummerieren die Wasserfassungen und die Zahlen in Klammern zeigen die Höhenlage an. Gelbe Pfeile illustrieren die Fliessrichtungen von unterirdischen Freiluft- und Druckstollen. Pfeile deuten die Fliess- und Pumprichtung in den Verbindungsstollen an. Alle Abbildungen modifiziert aus Finger et al. (2012) mit Erlaubnis der American Geophysical Union (AGU).

108

flussmessungen geeicht werden, die realen Abflussprozesse besser wiedergeben als eine Kalibrierung, die nur auf Abflussmessungen beruht. In der Modellkette wurde dieser Ansatz ebenfalls verwendet.

• Anhand der stochastischen Kalibrierung konnte zudem die Unsicherheit der Parametrisierung des hydrologischen Modells quantifiziert werden.

Anhand von Monte-Carlo-Simulationen konnte ein Ensemble von Parametersätzen identifiziert werden, das sowohl den Abfluss als auch die Schneelage im Einzugsgebiet adäquat wiedergibt. Anhand dieses Ensembles konnte die Unsicherheit der Äquifinalität (verschiedene Parametrisierungen eines Modells führen zu äquivalenten Resultaten) des hydrologischen Modells bestimmt werden. Das ist essenziell für die Identifikation signifikanter Veränderungen und jener, die von der Klimavariabilität oder der Unsicherheit der Modelle nicht überlagert werden. Mit einer umfassenden Fehleranalyse lässt sich abschätzen, zu welchem Zeitpunkt der Gletscherrückgang, das hydrologische Modell oder die Klimaszenarien für die Unsicherheit der Projektionen verantwortlich sind. Dies ist ein ganz wichtiger Punkt, da so die Aussagekraft einzelner Modellkomponenten verifiziert werden kann. Nur wenn die Unsicherheit und die natürliche Variabilität kleiner als die projizierte Veränderung sind, kann die Projektion als signifikante Veränderung identifiziert werden.

Als Fallbeispiel wurde der Modellansatz auf das Vispertal im Wallis angewandt. Die Wasserressourcen des Vispertals werden intensiv von zwei Wasserkraftwerksbetreibern genutzt: i) Die Mattmark AG erfasst an zahlreichen Wasserfassungen im östlichen Vispertal (Saastal) Niederschlags- und Schmelzwasser und leitet es ab in den Mattmarkstausee. ii) Grand Dixence erfasst Niederschlags- und Schmelzwasser im westlichen Vispertal (Mattertal) und leitet es in den Lac de Dix ausserhalb des Vispertals ab. Details zu den Wasserkraftwerksanlagen sind in Bild 1 dargestellt.

Der beschriebene Ansatz lässt sich aber auf jedes beliebige Kraftwerk übertragen.

3.

Wasserverfügbarkeit am Beispiel Vispertal Mit der Anwendung des Modellansatzes auf das Vispertal konnte die Wasserverfügbarkeit im gesamten Tal für die nächsten 100

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Jahre projiziert werden. Es handelt sich dabei selbstverständlich nur um numerische Vorhersagen, doch es sind nach heutigem Stand des Wissens die bestmöglichen Vorhersagen. In Bild 2 sind die wahrscheinlichsten zukünftigen Prognosen für vier wichtige Standorte im Vispertal illustriert: i) totaler Wasserzufluss in den Mattmarksee, ii) Wasserniveau im Stausee, iii) Wasservolumen verarbeitet in den Turbinen und iv) Abfluss in Visp unterhalb der Kraftwerksanlagen. Deutlich sichtbar ist, dass der Zufluss in den Mattmarksee mittelfristig (Mitte des 21. Jahrhunderts) und langfristig (Ende des 21. Jahrhunderts) im Mai zunehmen und zwischen Juli und September drastisch abnehmen wird (Bild 2a). Entsprechend wird es auch immer schwieriger, die heutigen Zielwerte der Stauseefüllung zu erreichen (Bild 2b). Um die Zielwerte weiterhin zu erreichen, kann die Stromproduktion im Frühling zwar erhöht werden, im Sommer muss sie jedoch drastisch reduziert werden (Bild 2c). Diese Veränderungen werden zudem weitreichende Auswirkungen auf den Abfluss unterhalb der Kraftwerke haben (Bild 2d), wo der Abfluss in den Sommermonaten stark reduziert sein wird.

Die vorgestellten Prognosen sind mit einer Unsicherheit behaftet, da jede einzelne Modellkomponente (Klimawandel, Gletscherrückgang und Abflussgeneration) eine eigene Unsicherheit mit sich bringt. Die Unsicherheit der Modellkette kann anschaulich anhand des totalen Wasserzuflusses für die Stromproduktion diskutiert werden, zumal der Zufluss auch die gesamte Wasserverfügbarkeit für die Wasserkraftproduktion darstellt. In Bild 3a ist die wahrscheinlichste Veränderung der Wasserverfügbarkeit des totalen Zuflusses dargestellt. Die Fehlerbalken illustrieren die Unsicherheit der gesamten Modellkette, wobei die Unsicherheit von den Klimaszenarien, vom Gletschermodell und von der Parametrisierung des hydrologischen Modells abhängt. Mit einer Varianzanalyse (ANOVA) kann die Gesamtunsicherheit der Modellkette aufgeschlüsselt werden und der relative Beitrag der Unsicherheit einzelner Modellkomponenten lässt sich quantifizieren (Bild 3b und c).

Für Kraftwerksbetreiber sind Aussagen zur zukünftigen Effizienz der Infrastruktur zentral. Dies lässt sich anhand der Wasserfassung oberhalb von Saas-Fee (Bild 1; Standort 7) eindrücklich demonstrieren. Die Modellrechnungen für die heutige Zeitperiode sind konsistent mit Beobachtungen vor Ort, dass die Wasserfassung im Sommer zu klein ist und deshalb wertvolles Schmelzwasser neben der Fassung vorbeifliesst (Bild 4). Für die Zukunft wird eine Abnahme

Bild 2. Die wahrscheinlichsten Prognosen der Wasserressourcen im Vispertal für die Situation heute (1992–2019; schwarze Punkte), mittelfristige Prognose (2037–2064; weisse Punkte) und langfristige Prognose (2071–2098; graue Punkte).

Bild 3. In Subplot a ist die wahrscheinlichste Veränderung des totalen Zuflusses in den Mattmarksee illustriert. Die Modellunsicherheit der wahrscheinlichsten Veränderung wird mit Fehlerbalken angezeigt. In Subplot b und c sind die relativen Beiträge einzelner Modellkomponenten auf die gesamte Unsicherheit dargestellt.

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Bild 4. Der wahrscheinlichste Wasserüberschuss bei der Wasserfassung oberhalb von Saas-Fee heute (1992–2019; weisse Balken), mittelfristig (2037–2064; graue Balken) und langfristig (2071–2098; schwarze Balken). des Überlaufs im Sommer, im Herbst aber eine Zunahme prognostiziert. Diese Prognosen können mit dem kontinuierlichen Rückgang der Gletscher und der zunehmenden Häufigkeit von Starkniederschlägen im Herbst erklärt werden. Die Modellrechnungen deuten darauf hin, dass der Klimawandel, der Rückzug der Gletscher und die heutige Infrastruktur die Netto-Stromproduktion am Ende des 21. Jahrhunderts um bis zu einem Drittel reduzieren könnte.

Dieser Befund ist im Hinblick auf eventuelle Ausbaumassnahmen von Bedeutung.

4.

Wissenschaftliche Grundlagen für Anpassungsmassnahmen Die neue Studie reiht sich ergänzend in vorherige Studien über die Auswirkungen des Klimawandels ein (WEL, Dezember 2011).

Der innovative Modellieransatz erlaubt es jedoch, die Auswirkungen des Klimawandels detaillierter zu beschreiben, zumal das ganze Vispertal simultan modelliert wird.

Dadurch lassen sich viele Aussagen machen, die für die Anpassung der Infrastruktur und das Wassermanagement der Speicheranlagen sehr wichtig sind. Die Dimensionierung der Wasserfassungen könnten mit dem integrativen Modellansatz den langfristigen Prognosen angepasst werden.

Anhand einer Projektion mit fehlerkorrigierten GCM-RCM-Klimaszenarien können zukünftige Extremereignisse quantifiziert werden und entsprechend kann überprüft werden, ob die Kapazität einer Wasserfassung den gegebenen klimatischen Bedingungen angepasst ist. Zudem kann anhand der Projektionen auch die Herkunft des Wassers identifiziert werden. Für den Bau einer Wasserfassung macht es einen Unterschied, ob es sich um Gletscherschmelzwasser handelt, das in der Regel wenig Geschiebe mitführt, oder um Hochwasser, welches häufig mit grossen Geschiebefrachten as110

soziiert wird. Natürlich bedürfte es für eine Anpassung der Infrastruktur weiterer Abklärungen, jedoch stellen die Prognosen eine erste Grundlage für die weiterführende Planung dar.

Natürlich wird auch in Zukunft die Stromproduktion von ökonomischen Bedingungen abhängen. Die vorgestellten Resultate beruhen auf heutigen Zielwerten der Stauseefüllung. Die projizierte Veränderung in der Wasserverfügbarkeit wird aber unweigerlich zu einer Veränderung der saisonalen Stromproduktion führen, da ein Stillstand der Produktion im August, wie in Bild 2 suggeriert, ökonomisch sehr wahrscheinlich unsinnig ist. Anhand der Modellkette und des projizierten Wasserzuflusses in den Stausee kann jedoch die zukünftige optimale saisonale Produktion besser vorhergesagt werden. In Hinblick auf eine europaweite Liberalisierung des Strompreises könnten solche Prognosen von grosser Wichtigkeit sein.

Zu guter Letzt ist eine ausführliche Diskussion der Unsicherheit der Projektionen unabdingbar. Nur projizierte Veränderungen, die grösser sind als die Unsicherheit der Modelle und grösser als die natürliche Variabilität des Klimas, können in die Planungen von zukünftiger Infrastruktur miteinbezogen werden. Anhand des stochastischen Kalibrierungsansatzes, der Verwendung von mehreren Klimaszenarien und repräsentativen Gletscherrückzugsprojektionen konnten jene projizierten Veränderungen identifiziert werden, welche signifikant grösser sind als die Unsicherheit der Modellkette.

lassen. Ausserdem ist das Ausmass des globalen Klimawandels zu einem gewissen Grad von den durch den Menschen verursachten Emissionen gesteuert. Da in den vorgestellten Resultaten immer von einem schnellen wirtschaftlichen Wachstum und der Verbreitung effizienter Technologie ausgegangen wird (A1B-Emissionsszenario), kann theoretisch auch menschliches Handeln die Auswirkungen des Klimawandels noch beeinflussen. Dennoch, der vorgestellte Modellierungsansatz beschreibt die wahrscheinlichsten Auswirkungen des andauernden Klimawandels aufgrund des heutigen Wissens. Es ist anzunehmen, dass die Gletscher verschwinden werden, es ist ebenfalls sehr wahrscheinlich, dass Extremereignisse intensiver werden und vor allem im Herbst auftreten werden. Anhand des integrativen Modellansatzes können die Auswirkungen dieser sehr wahrscheinlichen Änderungen projiziert werden. Dadurch können Strategien entwickelt werden, um der Herausforderung des Klimawandels mit adäquaten Massnahmen zu begegnen.

Literatur Farinotti, D., Usselmann, S., Huss, M., Bauder, A., Funk, M. (2011), The runoff evolution in the Swiss Alps: projections for selected high-alpine catchments based on ENSEMBLES scenarios, Hydrological Processes, doi: 10.1002/ hyp.8276.

Finger, D., Heinrich, G., Gobiet, A., Bauder, A. (2012), Projections of future water resources and their uncertainty in a glacierized catchment in the Swiss Alps and the subsequent effects on hydropower production during the 21st century, Water Resour. Res., 48, W02521, doi: 10.1029/2011wr010733.

Huss, M., Farinotti, D., Bauder, A., and Funk , M. (2008), Modelling runoff from highly glacierized alpine drainage basins in a changing climate, Hydrological Processes, 22(19), 3888–3902, doi: 10.1002/hyp.7055.

Themessl, M. J., Gobiet, A., Leuprecht, A. (2011), Empirical-statistical downscaling and error correction of daily precipitation from regional climate models, Int. J. Climatol., 31(10), 1530–1544, doi: 10.1002/joc.2168.

Anschrift des Verfasser David Finger, Institut für Umweltingenieurwissenschaften der ETH Zürich Jetzt am: Geographischen Institut der Universität Bern

5.

Schlussfolgerungen Natürlich werden nummerische Simulationen niemals deterministisch die Zukunft vorhersagen können. Dazu gibt es zu viele Einflüsse und die Natur ist zu chaotisch, um sich deterministisch vorhersagen zu

Oeschger-Zentrum für Klimaforschung Hallerstr. 12, CH-3012 Bern, fingerd@gmx.net Karl Sarbach, Abteilungsleiter hydr. Produktion Oberwallis, c/o Kraftwerke Mattmark AG CH-3922 Stalden, karl.sarbach@kwm.ch

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Surveillance des puits et galeries blindés par analyse des coups de bélier en continu Fadi Hachem, Anton Schleiss

Résumé Avec demande croissante de l’énergie de pointe, les centrales hydro-électriques à accumulation opèrent de plus en plus d’une manière abrupte pour assurer avec efficacité, flexibilité et sécurité l’équilibre entre la production et la demande d’électricité. Les coups de bélier produisent des sollicitations fortement dynamiques dans les puits et galeries blindés. Par la fatigue des matériaux les marges de sécurité peuvent devenir critiques surtout avec l’utilisation des aciers de blindage à haute résistance dans les nouvelles centrales hydro-électriques. Dans le cadre d’un projet de recherche, une approche de dimensionnement adaptée et une méthode novatrice de surveillance ont été développé avec une attention particulière sur le phénomène d’interaction fluide-structure.

Le modèle théorique proposé peut être considéré comme base pour le développement des nouveaux critères de dimensionnement qui considèrent la mécanique de rupture fragile dans l’analyse de la réponse du blindage. D’autre part, l‘influence de la détérioration locale de la rigidité de la paroi des puits et galeries blindés sur la célérité et l’atténuation de l‘onde de coup de bélier a été étudiée expérimentalement. Une méthode de surveillance pour détecter la formation, l’endroit et la sévérité de ces faiblesses a pu être développée par une analyse en continu du signal du coups de bélier. Une série de mesures sur le puits blindé d’un aménagement de pompageturbinage en Suisse a été également effectuée pour valider le concept de surveillance proposé en pratique.

1.

Introduction Les conditions du marché de l’électricité de pointe et de réglage offrent une excellente opportunité aux centrales hydroélectriques à accumulation de pompage-turbinage de valoriser leur production tout en gardant des marges de sécurité acceptables. En plus de son prix attractif, cette énergie de réglage est indispensable pour éviter le black-out qui pourrait couvrir des grandes régions et causer des pertes économiques importantes.

Un consortium scientifique nommé HydroNet I (http://hydronet.epfl.ch) a été créé en 2007 dans le but de définir des nouvelles méthodologies de dimensionnement, de fabrication, d’opération, d’auscultation et de contrôle des centrales de pompage-turbinage.

L’objectif stratégique de ce consortium est de maintenir la position privilégiée de

Zusammenfassung Mit zunehmender Nachfrage nach Spitzenenergie werden die Speicherkraftwerke immer rauer betrieben, um das Gleichgewicht zwischen Produktion und Nachfrage effizient, flexibel und sicher zu gewährleisten. Stark wechselnde Betriebszustände verursachen dynamische Belastungen in gepanzerten Druckstollen und Druckschächten. Durch Materialermüdungen können sich mit der Zeit die Sicherheitsmargen verringern, insbesondere im Falle von hochfesten Stählen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde ein entsprechend angepasster Bemessungsansatz sowie ein neues Überwachungskonzept für Stahlpanzerungen entwickelt, welches die Wechselwirkungen zwischen Druckschwankungen und Panzerung berücksichtigt. Das vorgeschlagene theoretische Modell dient als Entwicklungsbasis für neue Bemessungskriterien, welche die Bruchmechanik von hochfesten Stählen berücksichtigen. Der Einfluss einer sich in der Panzerung ausbildenden Schwachstelle auf die Fortpflanzungsgeschwindigkeit und Dämpfung des Druckstosses wurde experimentell untersucht.

Es konnte eine Überwachungsmethode entwickelt werden, welche es erlaubt, mit Hilfe einer kontinuierlichen Analyse des Druckstosssignales die Entstehung, den Ort sowie das Ausmass einer Schwachstelle in einem gepanzerten Druckschacht oder Druckstollen frühzeitig festzustellen. Die praktische Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Überwachungskonzeptes wurde an einem Pumpspeicherkraftwerk in der Schweiz mit einer Messkampagne überprüft.

la Suisse dans le domaine de la production hydro-électrique et dans l’exportation de la haute technologie.

Le Laboratoire de Constructions Hydrauliques (LCH) de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a été désigné responsable de la partie génie civil de HydroNet I. Deux thèses ont été définies avec comme sujets: (i) comprendre l’influence de pompage-turbinage sur la sédimentation des réservoirs et (ii) le dimensionnement et l’auscultation des puits et galeries blindés. C’est ce dernier qui fait l’objet de cet article où les objectifs suivants sont visés: 1. Amélioration des bases de dimensionnement par une étude théorique qui pourra être le point de départ pour des futurs développements incluant les méthodes de la mécanique de rupture fragile pour analyser la réponse

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

et la sécurité des blindages fabriqués en acier à haute résistance.

2. Développement de nouvelles méthodes et approches d’auscultation nonintrusives basées sur l’analyse des signaux transitoires générés par les coups de bélier et sur le phénomène d’interaction fluide-structure. Ces méthodes sont capables de détecter la formation, l’emplacement et la sévérité d’une importante détérioration de la rigidité de la paroi des puits et tunnels blindés par le moyen de traitement et d’analyse des pressions dynamiques mesurées à leurs deux extrémités accessibles.

2.

Problématique du dimensionnement L’analyse de l’état des connaissances (Hachem & Schleiss, 2009) a montré que 111

les méthodes de dimensionnement quasistatiques utilisées actuellement sont basées sur l’idée de limiter la contrainte de traction dans le blindage au-dessous de la limite d’élasticité de l’acier utilisé. D’autres critères liés aux détails de construction, comme les soudures, et à des limites de tolérance sont également respectés pour diminuer le risque de formation des contraintes locales excessives dans le blindage. Ces méthodes de dimensionnement ainsi que l’analyse de la sécurité des puits et galeries blindés sont lacunaires pour le dimensionnement des blindages fabriqués avec des aciers à haute résistance dans les nouvelles centrales hydro-électriques. Les problèmes engendrés par l’utilisation de ce type d’acier, notamment la rupture fragile et la fatigue, nécessitent une amélioration et adaptation des modèles théoriques actuels de calcul pour des telles situations.

2.1

Vitesse de propagation des coups de bélier Dans une première étape, des approches générales pour estimer la vitesse de propagation des coups de bélier à l’intérieur des puits et galeries blindés ont été analysées dans le cas quasi-statique, c’està-dire, sans considérer l’interaction fluide-structure (FSI) et la dépendance de la vitesse de la fréquence (Hachem & Schleiss, 2011a). Les conditions aux bords ainsi que les hypothèses prises en considération dans la formulation de ces approches ont été présentées et discutées en détail dans Hachem & Schleiss (2011a).

Les expressions reformulées de la célérité ont été également comparées à d’autres formules qui sont actuellement utilisées.

Dans le cas des blindages en acier de faible épaisseur entourés de rocher à faible module d’élasticité, les relations proposées par Jaeger (1977) et Parmakian

Figure 1. Modèle théorique actuel et celui proposé pour le dimensionnement des puits et galeries blindés en tenant compte de l’interaction fluide-structure.

Figure 2. Célérités des ondes des coups de bélier dans les puits et galeries blindés dans le cas quasi-statique et en considérant le FSI. Les ondes précurseur et acoustiques sont également présentées.

112

(1963) surestiment la vitesse des ondes de l’ordre de 3 à 4.5% alors que dans la formule de Halliwell (1963), la surestimation atteint 7.5%. La vitesse quasi-statique des ondes est significativement influencée par la condition du béton de remplissage et du rocher entourant le blindage (fissuré ou pas). Dans le cas où ces deux matériaux sont considérés comme fissurés, la vitesse quasi-statique est surestimée entre 1% et 8% relativement au cas du béton et rocher non fissurés. En fonction du degré de rigidité de blindage, le FSI engendre des différences significatives dans l’estimation de la vitesse des coups de bélier.

2.2

Modèle mathématique de dimensionnement Dans une deuxième étape, un modèle basé sur le phénomène d’interaction fluide-structure (FSI) a été proposé (Hachem & Schleiss, 2011a) pour le développement des nouveaux critères de dimensionnement qui considèrent la mécanique de rupture fragile pour analyser la réponse du blindage en acier à haute résistance. Dans ce modèle (figure 1), le béton de remplissage et la roche fissurée entourant le blindage sont modélisés dans les deux directions longitudinales et transversales par un système constitué d’un ressort de rigidité, Ksr, d’un amortisseur, Cr, et d’une masse additionnelle, Mr. L’équation de dispersion quadratique résultante de ce modèle FSI a montré la dépendance entre la rigidité de la paroi des puits (caractérisée par les coefficients Ksr, Cr et Mr) et deux paramètres importants, à savoir, la vitesse de propagation et l’atténuation de l’amplitude des ondes de pression. Ces deux paramètres peuvent donc être considérés comme indicateurs globaux pour détecter le changement de rigidité des parois de ces structures. La résolution de l’équation de dispersion dans le domaine fréquentiel par le biais d’un exemple numérique, a montré que dans l’intervalle des hautes fréquences (supérieure à 600 Hz), l’approche FSI génère des vitesses d’onde 13% audessus de celles obtenues dans le cas quasi-statique (figure 2). Cette différence de vitesse peut atteindre 150% pour les fréquences entre 150 Hz et 300 Hz. Le mode de propagation lié à l’onde précurseur présente une basse fréquence de coupure qui dépend de la distribution longitudinale de la rigidité du blindage.

Le premier mode d’onde acoustique commence à se propager à partir d’une fréquence proche de 525 Hz. La fréquence de coupure relative à ce mode est fonction

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de la rigidité radiale du blindage. Dans la pratique, la différence de vitesse des coups de bélier entre le cas FSI et le cas quasi-statique est considérée comme tolérable en raison de l’incertitude dans l’estimation des propriétés mécaniques du rocher et de la présence de l’air dans l’eau. Les pressions dynamiques obtenues par l’approche théorique classique des coups de bélier sont peu influencées par cette différence de vitesse de l’onde alors que le FSI peut engendrer des pressions dynamiques extrêmes à hautes fréquences.

Le raffinement et la validation du modèle théorique proposé sera faite dans une prochaine thèse qui se déroulera dans le cadre du projet HydroNet II. Cette validation par modélisation numérique et mesures sur modèle physique et sur prototype permettra le développement des nouvelles méthodes et procédures de dimensionnement pour les puits blindés.

Les résultats de ces analyses fourniront des précieuses bases de dimensionnement pour éviter la rupture des puits blindés suite à la formation et la propagation des micro-fissures dans les soudures de l’acier du blindage à haute résistance comme observé lors de la rupture du puits blindé de l’aménagement Cleuson-Dixence.

3.

3.1

Surveillance non-intrusive des puits et galeries blindés

Description du phénomène physique En parallèle au développement d’une procédure moderne de dimensionnement pour les nouvelles constructions, l’auscultation des ouvrages existants s’avèrent primordiale pour la maitrise du risque résiduel lié à leur rupture sous l’effet de la pression interne dynamique de l’eau acheminée. Une nouvelle méthode de surveillance non-intrusive a été proposée pour détecter à temps réel et sous certaines conditions, la formation, l’endroit et la sévérité d’une éventuelle faiblesse locale de la rigidité de la paroi des puits blindés.

En effet, la détérioration locale de la rigidité de la paroi de ces structures crée un changement des paramètres hydroacoustiques de la région concernée (changement de la célérité de l’onde, et/ ou de la section de l’écoulement, A) (Wylie & Suo, 1993, Hachem & Schleiss, 2010).

Les limites (ou jonctions) de ces régions affaiblies constituent des barrières sur lesquelles une onde incidente sera décomposée en une onde qui transite vers l’aval et une autre qui se réfléchit vers

l’amont (figure 3). L’idée clef de la méthode de surveillance repose sur l’analyse et le traitement de ces signaux de pression dynamique et de la vibration radiale du blindage engendrée par celle-ci et mesurés aux deux extrémités accessible du puits.

3.2

Vérification par des essais sur modèle physique à échelle réduite

3.2.1 Description de l’installation d’essai L’influence de la détérioration locale de la rigidité de la paroi des puits et galeries blindés sur la célérité et l’atténuation de l’onde de pression durant les phénomènes transitoires a été étudiée expérimentalement. La formation des zones de faible rigidité dans un puits blindé peut être une conséquence de la détérioration ou de la déformation excessive du béton de remplissage et du massif rocheux qui entourent le blindage. Une méthode innovatrice pour détecter la présence de ces portions de faible rigidité a été proposée et validée par des séries d’essais sur modèle physique à échelle réduite (Hachem & Schleiss, 2011b).

L’installation est constituée d’une conduite d’essai de 150 mm de diamètre intérieure et de 6.25 m de longueur (figure 4). Un réservoir, une pompe à vitesse variable et une conduite en PVC alimentent en eau un réservoir à air comprimé situé à l’amont de la conduite d’essai. Cette dernière est construite par l’assemblage de plusieurs pièces de longueurs égales à 0.5 m et 1 m (figure 5). Les flasques de connexion servent comme points de fixation de la conduite d’essai contre la dalle et le mur en béton du laboratoire.

Une vanne type guillotine équipée par un piston à air comprimé assure la fermeture rapide et la génération des coups de bélier

Figure 3. Transition et réflexion d’une onde de pression incidente (hw-h0) en traversant une jonction qui sépare deux régions de puits de caractéristiques hydroacoustiques distinctes. dans la conduite d’essai. Un compresseur alimente le piston de la vanne par le volume et la pression d’air nécessaire pour son fonctionnement. Deux capteurs infrarouges indiquent les positions de fermeture et d’ouverture complète de la vanne guillotine. Un débitmètre, deux vannes de sécurité et deux raccordements flexibles complètent le circuit fermé du stand d’essai. L’acquisition des données a été faite en utilisant deux capteurs de pression type «HKM-375M-7-BARA, Kulite», deux géophones type «I/O Nederland, SM-6 4.5Hz 3500 ohm», une carte d’acquisition «NI-USB-6259-M» et un ordinateur équipé par un programme de contrôle et d’acquisition préparé sur le plateforme du logiciel LabVIEW 8.6.

Un nombre total de 2 configurations différentes de la conduite d’essai ont été testées (figure 5). Les tronçons de faible rigidité ont été modélisés en remplaçant les parties en acier par des conduites fabriquées en aluminium ou PVC. Les mêmes conditions initiales stationnaires de débit et de pression ont été adoptées pendant les 12 essais répétitifs

Figure 4. Modèle physique à échelle réduite construit au Laboratoire de Machines Hydrauliques (LMH) de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL).

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

113

la configuration «Acier+PVC2» de la conduite d’essai. Cela est probablement lié à l’interférence des ondes réfléchies de la faiblesse avec celles des oscillations du premier mode de vibration de la conduite d’essai. Ces oscillations sont relativement importantes en raison de l’absence d’un appui horizontal à l’endroit du flasque aval de la faiblesse (figure 4). Une fois les deux limites de la faiblesse sont localisées, la sévérité du changement de la rigidité de la conduite a pu être estimée avec des erreurs relatives minimale et maximale de 12.3% et 21.8%, respectivement.

3.3 Figure 5. Les différentes configurations testées de la conduite d’essai de l’installation physique.

Figure 6. A gauche, les célérités de coup de bélier et, à droite, les atténuations de leur amplitude à l’intérieur de la conduite d’essai entre les points de mesures S1 et S2 pour les 12 configurations testées. réalisés sur chacune des configurations présentées à la figure 5. Une description plus détaillée de l’installation physique est disponible dans Hachem (2011c).

3.2.2 Analyses des résultats expérimentaux Les signaux des pressions dynamiques et des vibrations radiales de la paroi de la conduite d’essai ont été mesurés à ses deux extrémités (S1 et S2 sur la figure 5) durant les évènements des coups de bélier. Les signaux mesurés ont été traités et analysés dans Hachem & Schleiss (2011d and 2011e) en utilisant, entre autres, la transformation de Fourier (Lyons, 1997), les ondelettes (Mallat, 1990, Mathworks, 2008), la technique de cross-corrélation et la réponse fréquentielle du système (Lang, 1987, Shin & Hammond, 2008).

La figure 6 présente les célérités et les atténuations de l’amplitude de l’onde de coup de bélier estimées à partir de l’analyse des pressions mesurées pendant les essais effectués sur les 12 configurations de la conduite. Le traitement des signaux des deux géophones par les fonctions de 114

transfert a donné des résultats similaires à ceux obtenus à partir des mesures de pression avec une erreur relative maximale de l’ordre de 6%. Les résultats montrent que la célérité et l’atténuation de l’onde de pression sont deux facteurs qui peuvent être considérés comme indicateurs globaux de la formation d’une faiblesse locale importante dans la rigidité de la paroi des conduites, puits et tunnels blindés (Hachem & Schleiss, 2011f and 2011g).

La combinaison de la technique de transformation de Fourier avec les ondelettes a permis l’estimation des positions des limites de la pièce de conduite en PVC dans les configurations «Acier+PVC1, 2 et 3». Cela était possible dans le cas où des ondes à front raide ont été générées par la transmission de l’impact de l’air comprimé depuis le piston vers l’eau dans la conduite à travers l’axe verticale de la vanne guillotine. Les distances réelles et estimées ainsi que les erreurs relatives commises par cette estimation sont présentées à la figure 7. L’erreur maximale commise dans l’estimation des distances des limites de faiblesse correspond à

Application de la méthode de surveillance à l’échelle de prototype

3.3.1 Description du site Le puits blindé de la centrale de pompageturbinage de Grimsel II de la compagnie KWO (Kraftwerke Oberhasli AG), a été équipé par deux capteurs de pression et deux géophones. Ces capteurs ont été placés aux deux extrémités accessibles du puits blindé à l’entrée de la centrale et sur la vanne papillon de sécurité entre le système de chambre d’équilibre amont constitué par une chambre verticale et un puits incliné (figure 8). Une description plus détaillée du site est disponible sur le site de KWO (www.grimselstrom.ch) et dans le rapport de thèse Hachem (2011c).

3.3.2 Résultats et analyses des mesures effectuées sur le prototype Des mesures in-situ ont été effectuées pour valider la méthode de détection et de localisation des tronçons de puits de faible rigidité. Les données de pression et de vibration ont été récoltées d’une manière automatique et continue avec deux systèmes d’acquisition séparés. Ces systèmes ont été synchronisés par le moyen d’une connexion Ethernet via un câble en fibre optique. Le contrôle et la récupération des données ont été effectués en ligne par le moyen d’une liaison internet sécurisée (VPN). Un nombre total de 396 fichiers de mesure ont été récoltés entre début février et début juin 2011. La figure 9 montre un exemple des pressions dynamiques acquises par les deux capteurs de pression aux stations S1 et S2.

Il est à signaler que les petites amplitudes des variations de pression, le niveau relativement important du bruit et la sensibilité des géophones à ces bruits ont rendu difficile l’exploitation des mesures faites par ces capteurs.

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Figure 7. Moyennes et écart types des distances estimées de la limite amont (à gauche) et aval (à droite) de la faiblesse en PVC par rapport à la position de la station de mesure S1 pour les 3 configurations «Acier+PVC1, 2 et 3». Les distances réelles et les erreurs relatives sont encore présentées pour comparaison.

Différentes approches ont été appliquées dans le but d’estimer la célérité et l’atténuation d’énergie de l’onde de pression générée par les coups de bélier durant l’enclenchement et l’arrêt des pompes et des turbines. Les faibles variations de pression dynamique de service combinées avec l’existence d’une masse rocheuse homogène entourant le blindage ont rendu difficile l’application de la totalité de la procédure de surveillance proposée. Néanmoins, des graphes de surveillance basés sur la méthode de contrôle de qualité (Montgomery, 2005) ont pu être établis pour les deux indicateurs, à savoir, la célérité et le coefficient exponentiel de dissipation de l’onde (figure 10) (Hachem & Schleiss, 2011h). La vitesse de l’onde a été estimée à partir de la transformation de Fourier des pressions mesurées à la station S1.

Quant au coefficient d’atténuation, il a été déterminé par un calcul de RMS du signal de pression S1 suivi d’une régression exponentielle. Les signaux de pression mesurés à S2 n’ont pas pu être utilisés pour estimer la célérité et l’atténuation de l’onde dans le puits blindé de Grimsel II. Ceci est dû à la réflexion de 75% de l’énergie des coups de bélier incidents de S1 vers S2 par le puits incliné à surface libre présent entre ces deux stations (figure 8). L’absence de ce puits dans d’autres aménagements pourra améliorer les résultats de la méthode de surveillance proposée dans cet article. Trois limites de contrôle qui représentent l’état actuel de la rigidité de la paroi du puits blindé ont été définies sur les graphiques de surveillance.

Ces limites ainsi que les tendances globales des nuages des points actuels

Figure 8. Schéma du puits blindé de l’aménagement de pompage-turbinage de Grimsel II. Les deux stations de mesures S1 (à l’entrée de la centrale) et S2 (entre le puits incliné et la chambre d’équilibre verticale) sont encore indiquées.

et futures seront utilisés pour surveiller la paroi du puits blindés. Les limites de contrôle relatives à la vitesse de l’onde sont provisoires et doivent être révisées après l’acquisition d’une plus longue série de mesures. Les limites qui correspondent au coefficient exponentiel de dissipation de l’onde durant l’enclenchement des pompes et turbines peuvent être utilisées pour la surveillance du puits blindé. Durant les modes de fermeture des machines hydrauliques, les valeurs de coefficient de dissipation ont subi un changement de 55%. Pour expliquer ce décalage, des longues séries de mesure de pression sont nécessaires.

4.

Conclusions La demande importante de l’énergie de pointe exige des réglages rapides et multiples de la puissance des turbines et/ ou des pompes dans les centrales hydroélectriques. Les sollicitations dynamiques sont ainsi amplifiées et les marges de sécurité pourraient être réduites. La rupture de blindage des puits et galeries de ces centrales sous l’effet des pressions

dynamiques intérieures peut avoir des conséquences catastrophiques. Les pertes économiques générées par l’arrêt de production pour vider, ausculter et éventuellement réparer ces ouvrages sont considérables.

Dans le cadre du projet multidisciplinaire HydroNet I, une amélioration des méthodes de dimensionnement ainsi qu’une nouvelle approche de surveillance non-intrusive des puits et galeries blindés a été proposé. Un modèle basé sur le phénomène d’interaction fluide-structure (FSI) a été formulé pour le développement des nouveaux critères de dimensionnement qui considèrent la mécanique de rupture fragile pour analyser la réponse du blindage en acier à haute résistance.

Les pressions dynamiques obtenues par l’approche théorique classique des coups de bélier sont peu influencées par la différence de vitesse de l’onde quasistatique. Néanmoins, le FSI peut engendrer des pressions dynamiques extrêmes et de haute fréquence. La validation du modèle théorique proposé par modélisation numérique et éventuellement par des

Figure 9. Pressions dynamiques mesurées aux deux stations S1 et S2 sur le puits blindé de Grimsel II durant l’arrêt d’une turbine.

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

115

velet decomposition. Journal of Hydraulic Engineering, 138(1), 35–45.

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2011e). Effect of drop in pipe wall stiffness on water-hammer speed and attenuation. Journal of Hydraulic Research (accepted for publication).

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2011f). Physical tests estimating the water-hammer wave speed in pipes and tunnels with local weak wall stiffness. Proceedings of the 2011 World Environmental & Water Resources Congress (EWRI),

Figure 10. Exemple de graphiques de surveillance de la célérité (à gauche) et du coefficient exponentiel d’atténuation de l’onde (à droite) du puits blindé de la centrale de pompage-turbinage de Grimsel II. UCL, CL et LCL sont, respectivement, les limites statistiques supérieure, moyenne et inférieure de contrôle de la célérité et du coefficient d’atténuation de l’onde.

Palm Springs, California, May 22–26, 2011.

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2011g). Monitoring of steel-lined pressure shafts using waterhammer records and wavelet filtering and decomposition. Proceedings of the 34th IAHR Congress 2011, Brisbane, Australia, 26 June to

mesures sur modèle physique et sur prototype sera faite dans le cadre d’une future recherche qui se déroulera sous le projet HydroNet II. La validation expérimentale de la nouvelle méthode de surveillance a montré que la vitesse de propagation et le coefficient d’atténuation des ondes sont des indicateurs valables de la présence d’une faiblesse locale importante dans la rigidité radiale des puits et galeries blindés.

Cette méthode repose sur le traitement et l’analyse des signaux de pression dynamique et de vibration mesurés aux deux extrémités accessibles de ces ouvrages. Elle est capable de localiser l’endroit d’une seule et importante faiblesse. Quand des ondes à front raide sont générées, il est possible de localiser les deux extrémités de la faiblesse avec une erreur maximale de 12.2%. La sévérité du changement de la rigidité de la paroi a pu être estimée avec des erreurs relatives minimale et maximale de 12.3% et 21.8%, respectivement.

Des mesures in-situ sur un aménagement de pompage-turbinage ont été effectuées pour valider la méthode de détection et de localisation des tronçons de puits de faible rigidité. Les faibles variations de pression dynamique et l’existence d’une masse rocheuse homogène de haute résistance autour du blindage ont rendu difficile l’application de la totalité de la procédure de surveillance. Néanmoins, des graphiques de surveillance pour la célérité et le coefficient exponentiel de dissipation de l’onde ont pu être établis.

Trois limites de contrôle qui représentent l’état actuel de la rigidité de la paroi du puits blindé ont été définies sur ces graphiques.

Ces limites ainsi que les tendances globales des nuages de points actuels et futures peuvent être utilisés pour surveiller l’état du puits blindé.

116

Remerciements

1 July, 2011.

La présente recherche fait partie du projet in-

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2011h). On-line

terdisciplinaire HydroNet I qui est financé par

monitoring of steel-lined pressure shafts by

Swiss Competence Center Energy and Mobility

using pressure transient signals under normal

(CCEM-CH), Swisselectric research et l’Office

operation conditions. Journal of Hydraulic En-

Fédéral de l’énergie (OFEN). Les auteurs tien-

gineering, accepted for publication.

nent à remercier la Fondation Lombardi pour la

Halliwell, A. (1963). Velocity of a waterhammer

précieuse aide financière dédiée à la construc-

wave in an elastic pipe. ASCE Journal of the

tion du modèle physique expérimental. Un

Hydraulics Division, 89,1-21.

grand merci est également attribué à Kraftwerke

Jaeger, C. (1977). Fluid transients in hydro-elec-

Oberhasli AG (KWO) pour leur support techni-

tric engineering practice. Blackie and Son Limi-

que offert durant les mesures sur le prototype.

ted, Glasgow and London.

Une appréciation particulière est adressée au

Lang, F. (1987). Correlation Techniques. Van

Prof. Didia Covas de l’IST de Lisbonne pour ses

Nostrand Reinhold Company, New York.

commentaires et suggestions formulés durant

Lyons, R. (1997). Understanding digital signal

son séjour à l’EPFL comme professeur invité.

processing. Addison-Wesley, USA. Mallat, S. (1990). A Wavelet Tour of Signal Pro-

Références

cessing. Academic Press, San Diego, CA.

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2009). The design

Mathworks, (2008). MATLAB, Natick, Mass,

of steel-lined pressure tunnels and shafts. In-

www.mathworks.com.

ternational Journal on Hydropower & Dams,

Montgomery, D. (2005). Introduction to statis-

16(3),142–151.

tical quality control. John Wiley and Sons, Inc.,

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2010). Influence

USA, fifth edition.

of local stiffness of conduits on water ham-

Parmakian, J. (1963). Waterhammer analysis.

mer propagation signal. Proceedings of the

Dover Publications, Inc., New York.

First European IAHR Congress, www.iahr.net,

Shin, K., Hammond, J. (2008). Fundamentals of

Edinburgh.

signal processing for sound and vibration engi-

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2011a). A review of

neers. John Wiley and Sons, New York.

wave celerity in frictionless and axisymmetrical

Wylie, E., Suo, L. (1993). Fluid transients in sys-

steel-lined pressure tunnels. Journal of Fluids

tems. Prentice Hall, Fascimile Edition.

and Structures, 27, 311–328.

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2011b). Monito-

Adresse des auteurs

ring of steel-lined pressure shafts and tunnels.

Dr. Fadi Hachem, Prof. Dr. Anton Schleiss

International Journal on Hydropower & Dams,

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

18(3),74–77.

(LCH), Ecole Polytechnique Fédérale de Lau-

Hachem, F.E. (2011c). Monitoring of steel-lined

sanne (EPFL), Station 18, CH-1015 Lausanne

pressure shafts considering water-hammer

Tél. +41 21 693 23 85

wave signals and fluid-structure interaction.

fhachem@stucky.ch, anton.schleiss@epfl.ch

PhD thesis No 5171 (2011), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Switzerland.

Hachem, F.E., Schleiss, A.J. (2011d). Detection of local wall stiffness drop in steel-lined pressure tunnels and shafts of hydroelectric power plants using steep pressure wave excitation and wa-

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Erosion von überströmten Grasböschungen Martin Jäggi

Zusammenfassung Im Allgemeinen wird in der Schweiz das Überströmen von Grasböschungen auf der Luftseite von Hochwasserschutzdämmen nicht zugelassen, in Einzelfällen aber ohne rechnerischen Nachweis toleriert. Eine direkte Anwendung der einzigen verfügbaren Richtlinie führt zu sehr restriktiven Ergebnissen. Bei leichtem Überströmen mit geringen Fliesstiefen können Fliessformeln für den Makrorauigkeitsbereich angewandt und daraus eine reduzierte Sohlenschubspannung abgeleitet werden, die dann mit der zulässigen Schubspannung aus der Richtlinie verglichen wird. Damit erscheint ein leichtes Überströmen von relativ flachen mit Gras bedeckten Böschungen tolerierbar.

In solchen Fällen erhöht sich auch die rechnerische Gerinnekapazität im Vergleich mit den üblichen Annahmen.

Résumé En général, un écoulement sur le talus extérieur d’une digue servant à la protection contre les crues d’une rivière n’est pas toléré en Suisse.

Dans certain cas cependant un tel écoulement est accepté, sans calcul de dimensionnement spécifique. Une application de la seule directive disponible conduit à des résultats très restrictifs.

Pour le cas d’un léger déferlement avec des faibles tirants d’eau des formules développées pour le domaine de macrorugosité peuvent être appliquées. On en déduit une force tractrice réduite, qui est comparée aux valeurs de la directive.

Pour des talus couverts de gazon à pente relativement faible un certain écoulement peut être toléré d’après cette procédure.

Il en résulte aussi une plus grande capacité hydraulique du chenal, comparé aux procédures courantes.

Abstract Generally in Switzerland flow over the external slope of flood protection dikes along rivers is not accepted. In some cases it is tolerated, however without a proper design calculation. Applying the only directive available leads to very restrictive results. Macro-roughness flow formulas can be used in case of low overflow. A reduced shear stress can be derived which then is compared to the values of the directive. Thus, for grass covered moderately steep slopes a certain overflow may be tolerated.

This also results in increased discharge capacities of the channel compared to current procedures.

1.

Einleitung Hochwasserschutzdämme sind auf der Luftseite sehr oft mit Gras bewachsen. Für den Dimensionierungsfall, also die schadlose Abfuhr einer bestimmten Hochwassermenge, wird in der Regel angenommen, dass ein Überströmen des Damms ausgeschlossen werden muss. Es wird ein entsprechendes Freibord berücksichtigt. Vereinzelt gibt es aber Ausnahmen zu dieser Regel. Es werden relativ flache Böschungen von 8–10% angeordnet und darauf gesetzt, dass die Grasnarbe dem überströmenden Wasser standhalten könne (Flazkorrektion, Bild 1; Hochwasserrückhaltepolder am Chrouchtalbach, Jordi, 2003). Eine eigentliche Dimensionierungsregel für diesen Fall gibt es aber nicht.

Eigene Beobachtungen nach dem Hochwasser des Rottens von Oktober 2000 bei Niedergampel oder jenem der Lütschine von August 2005 (Bild 2) zeigen, dass ein leichtes Überströmen des Damms noch nicht notwendigerweise zur Erosion des Damms führt. Bei Bieudron VS kam es beim Hochwasser der Rhone von Oktober 2000 zu einem Dammbruch, der photogra-

fisch gut dokumentiert wurde (Bild 3). Zwar kann man hier eine äussere Erosion der Böschung als Ursache vermuten, doch wird in diesem Fall eher angenommen, dass das überströmende Wasser auch den Damm infiltrierte und vollständig sättigte, worauf

die Böschung abgerutscht sei (Bianco und Genolet, 2002). Der Fall Bieudron zeigt, dass steile Böschungen bei voller Sättigung geotechnisch instabil werden können und die entsprechenden Stabilitätsnachweise für den Fall des Überströmens geliefert werden

Bild 1. Flach angeordnete Böschung des Hochwasserschutzdamms am neuen Flaz bei Samaden.

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Bild 2. Hochwasserschutzdamm der Lütschine unterhalb von Wilderswil nach dem Hochwasser von August 2005. Der Damm wurde leicht überströmt, der Grasbewuchs hat die Böschung (noch) vor Erosion geschützt. müssen. Praktisch schliesst dies steilere Böschungen als etwa 1:2 aus. Die nachfolgenden Ausführungen gelten somit nur für das Überströmen von Böschungen mit maximal dieser Neigung.

Piontkowitz et al. (2009) beschreiben eine grossmassstäbliche Versuchsanlage, bei denen das Überschwappen von Wellen über einen mit Gras bewachsenen Deich untersucht wird (Ero-GRASS-Projekt). Solche Deiche sind an der Nordseeküste Dänemarks und Deutschlands häufig. Das Auslaufen der Welle über die luftseitige Böschung ist mit dem Überströmen eines Hochwasserschutzdamms an einem Fluss vergleichbar. Die Untersuchungen laufen noch. In absehbarer Zeit soll ein weiterer Versuchsbericht erscheinen.

Mous (2010) hat einen Teil dieser Versuche ausgewertet. Demnach ist der Erosionswiderstand von Grasböschungen sehr stark von der Qualität des Rasens abhängig. Lücken in der Vegetationsdecke führen schon bei geringen Belastungen zu Erosion. Ist die Böschung dicht mit Gras bedeckt, können aber Fliessgeschwindigkeiten von 4 bis 5 m/s schadlos aufgenommen werden.

Bild 3. Dammbruch bei Bieudron VS an der Rhone während des Hochwassers vom 15. Oktober 2000 (Aufnahme Grande Dixence SA).

2.

Dimensionierungsansatz ASF Das damalige Eidgenössische Amt für Strassen und Flussbau ASF hat 1973 eine Richtlinie herausgegeben, welche die maximale Strömungsbelastung von Rasenböschungen definiert. Es handelt sich allerdings nicht um den Fall des Überströmens, sondern der hangparallelen Strömung im Fliessquerschnitt über der Böschung. Es wird eine maximal zulässige Fliesstiefe definiert (Bild 4), für welche der Erosionswiderstand der Grasböschung noch ausreicht: (1) Als maximale zulässige Schubspannung werden 40 bis 50, evt. bis 80 [Pa] angegeben. Darin sind ρW die Dichte des Wassers, g die Erdbeschleunigung und J das Längsgefälle des Fliessgewässers. Für den höchsten betrachteten Wasserspiegel Hmax ergibt sich so die grösste zulässige Abflusstiefe über der Grasböschung hmax. Der untere Böschungsbereich muss demnach mit Hartverbau gesichert werden. Obige Grenzwerte wurden von Lichtenhahn (1977) übernommen und wurden

Bild 4. Definition der maximal zulässigen Abflusstiefe über einer Grasböschung an einem Flussufer (nach ASF, 1973).

118

seither vielfach zitiert. Wird diese Regel unbesehen auf den Fall des Überströmens angewandt, wären nur Abflusstiefen von wenigen Zentimetern über der Böschung zulässig. Das Überströmen von luftseitigen Grasböschungen von Hochwasserschutzdämmen müsse damit praktisch ausgeschlossen werden.

3.

Näherungsverfahren Bei einem leichten Überströmen und somit einer geringen Fliesstiefe über der Grasböschung befindet man sich im sogenannten Makrorauigkeitsbereich. Abflusstiefe und Rauigkeitselemente, hier zum Beispiel Grasbüschel, liegen in der gleichen Grössenordnung. Zur Berechnung der Fliessgeschwindigkeit über der Dammböschung unter Normalabflussverhältnissen kann eine Raugerinneformel verwendet werden (hier nach Jäggi, 1984).

(2) J ist in diesem Falle die Neigung der luftseitigen Dammböschung, h die Abflusstiefe über der Böschung, ε0 die Höhe des massgebenden Rauigkeitselements an der Böschungsoberfläche, g die Erdbeschleunigung und α ein Formbeiwert, der hier zu 0.05 angenommen wird.

Für ein gewähltes h ergibt sich die mittlere Geschwindigkeit vm und mit q = h·vm der zugehörige spezifische Abfluss. Unter Verhältnissen wie auf Bild 4 wird üblicherweise ein k-Wert nach Strickler von etwa 35 m1/3/s angenommen. Dies entspricht einem Rauigkeitselement von ca. 5 cm.

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In Untersuchungen mit grossen Rauigkeitselementen (Whittaker et al., 1988) oder Gebirgsbächen (Rickenmann, 1996) wird angenommen, dass grosse Blöcke als Makrorauigkeitselemente ähnlich Dünen Formverluste verursachen und eine reduzierte Strömungsbelastung resp.

Schubspannung auf die Sohle wirkt. Bei der Grasböschung würden die Grasbüschel analog den Blöcken die Formverluste verursachen und die Belastung auf die Zwischenräume reduzieren. Es kann aus obiger Formel eine reduzierte Schubspannung abgeleitet werden:

(3) Es sei nun postuliert, dass der Grenzwert nach ASF im Fall von Makrorauigkeit für die reduzierte Schubspannung gilt: (4) Daraus ergeben sich gemäss Formel (3) Fliessgeschwindigkeiten von etwa (5) 4.

Gerinnekapazität Bild 5 zeigt schematisch die Abflussverhältnisse im Querprofil und über dem überströmten Damm. Im Querprofil ist der mittlere Wasserspiegel eben (Wark et. al., 1990). Die mittlere Fliessgeschwindigkeit ist Funktion der örtlichen Wassertiefe. Sie ist somit in der Gerinnemitte am höchsten und wird in der Nähe der Dammkrone immer kleiner. Die Energielinie ist entsprechend in der Gerinnemitte am höchsten und sinkt gegen die Dammkrone auf die Höhe des Wasserspiegels im Gerinne ab. Am luftseitigen Ende der Dammkrone kann eine Überfallrechnung durchgeführt werden, wo die kritische Abflusstiefe hcr und die entsprechende spezifische Energiehöhe Hcr erreicht werden. Über dem Damm liegt der Wasserspiegel um die Geschwindig-

keitshöhe v02/2g tiefer als die Energielinie, deren Lage Hcr und auch etwa der Wasserspiegellage im Gerinne entspricht.

Mit Hilfe der Formeln (3) bis (5) kann der maximal zulässige spezifische Abfluss über der luftseitigen Dammböschung bestimmt werden. Die höchsten Belastungen werden unter Normalabfluss erreicht. Für den berechneten spezifischen Abfluss wird die spezifische Energiehöhe Hcr über der Dammkrone bestimmt. Unter Vernachlässigung der Energieverluste über dem Damm kann daraus direkt auf den maximal zulässigen Wasserspiegel im Gerinne geschlossen werden, wobei man auf der sicheren Seite liegt.

5.

Beispiel Eingabedaten Neigung der luftseitigen Dammböschung J Rauigkeitselement der Grasböschung ε0 Koeffizient α Gewählt Berechnet

flusstiefe zum massgebenden Rauigkeitselement und der bisher einzigen Richtlinie zu dieser Thematik in der Schweiz (ASF, 1973). Bei flachen Böschungen wie am Flaz oder am Chrouchtalbach dürfte der Stabilitätsnachweis mit dem vorgestellten Verfahren möglich sein.

Wann eine solche Böschung durch die Strömung erodiert wird, ist von einer Reihe von Parametern abhängig, die durch das vorgestellte Näherungsverfahren nicht berücksichtigt werden. Sicher spielen die Art der Pflanzen, die Dichte des Bewuchses, der Untergrund, die Verwurzelung und weitere Elemente eine Rolle.

Deshalb ist dieser Artikel auch als Anstoss für weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet gedacht.

Literatur Bianco, Ph., Genolet, F. (2002), Rhône,

10%

0.05 m 0.05 τ’max = 80 Pa vm = 2.6 m/s q = 0.47 m3/ms Hcr = 0.42 m Der Wasserspiegel im Gerinne darf also 0.42 m höher liegen als die Dammkrone.

Die Entlastungsleistung über den Damm ist relativ klein. Es braucht ca. 200 m Dammlänge, um 100 m3/s zu entlasten. Die so bestimmte Wasserspiegellage bedeutet gegenüber einer konservativen Annahme mit einem Freibord von 0.7 bis 1.0 m einen erheblichen Kapazitätsgewinn.

Mit der unkritischen Anwendung von Formel (1) wird τ = 177 Pa erreicht, was deutlich über dem entsprechenden zulässigen Grenzwert liegt.

Bieudron, Hochwasser 2000, Berichte des BWG, Serie Wasser, Nr. 2, Bern, 223–230.

Eidgenössisches Amt für Strassen- und Flussbau ASF (1973), Lebendverbauung an fliessenden Gewässern, Bern.

Jäggi, M. (1984), Abflussberechnung in kiesführenden Flüssen. Wasserwirtschaft, 24. Jg., Heft 5, 263–267.

Jordi, W. (2003), Das Poldersystem am Chrouchtalbach, Ingenieurbiologie/génie biologique, 3/03, 3–7.

Lichtenhahn, C. (1977), Vorlesung Flussbau, Skript, ETH Zürich Mous, B.C. 2010, Wave impact on grass covered outer slopes, MSc-thesis C1143360, TU Delft.

Piontkowitz, T., Verhagen, H.J., Verheij, H., Mai Cao, T., Dassanayake, D., Roelvink, D., Zielinski, M., Kont, A., Ploompuu, T. (2009): EroGRASSFailure of Grass Cover Layers at Seaward and Shoreward Dike Slopes. Design, Construction and Experimental Procedure. EroGRASS User

6.

Wertung Das vorgestellte Verfahren erlaubt es, näherungsweise die Grenzbelastung für Grasböschungen zu bestimmen. Es beruht im Wesentlichen auf der Analogie zu sogenannten Makrorauigkeitsverhältnissen, also einem kleinen Verhältnis von Ab-

Group. Lemvig (Denmark), pp. 74.

Rickenmann, D. (1996). Fliessgeschwindigkeit in Wildbächen und Gebirgsflüssen. Wasser, Energie, Luft 88 (11/12), 298–304.

Wark, J.B., Samuels, P.C., Ervine, D.A. (1990) A practical method of estimating velocity and discharge in compound channels, International Conference on River Hydraulics, Wiley & Sons, 163–172.

Whittaker, J.G., Hickman, W.E., Croad, R.N. (1988): «Riverbed Stabilisation With Placed Blocks», Central Laboratories Report 3–88/3, Hydraulics Section, Central Laboratories Works Corporation, Lower Hutt, NZ. Anschrift des Autors Dr. Martin Jäggi Jäggi Flussbau und Flussmorphologie Bergholzweg 22, CH-8123 Ebmatingen

Bild 5. Abflussverhältnisse im Gerinne und bei Überströmen des Damms.

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jaeggi@rivers.ch, www.rivers.ch

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Die nächste Ausgabe von «Wasser Energie Luft» erscheint am Donnerstag, 20. September, 2012

Foto: MMi

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Revitalisierung der Reppisch bei Stallikon – eine Bilanz Heinz W. Weiss, Christof Elmiger, Verena Lubini

Zusammenfassung In den Jahren 2007–2009 wurde im Kanton Zürich ein 1.5 km langes Teilstück der Reppisch revitalisiert – der letzte noch stark begradigte Bachabschnitt aus der Melioration 1938–1944. Die im Jahr 2010 durchgeführte Erfolgskontrolle zeigt, dass viele wasserbauliche und ökologische Ziele erreicht wurden.

Nach wie vor bestehen aber Defizite, zu deren Verbesserung sich weitere Anstrengungen lohnen. Der ökologische Revitalisierungserfolg ist als «klein» bis «mittel» einzustufen (fünfstufige Eawag-Skala). Diese Benotung widerspiegelt die einschränkenden Rahmenbedingungen des Projekts: zahlreiche Kunstbauten verblieben im Bach, und der heutige Gewässerraum reicht nicht aus, um die ursprüngliche Mäandrierung und Überflutungsdynamik nachzubilden. Ergänzende Massnahmen sind möglich, so zum Beispiel eine Nachbesserung der Durchgängigkeit für sprungschwache Fische, die ökologische Anbindung und teilweise auch Ausdolung von Seitenbächen sowie das aktive Einbringen von Totholz.

1.

Revitalisierung Reppisch Stallikon 2007–2009 Die Reppisch bei Stallikon im Kanton Zürich wurde zwischen Aumüli und Gamlikon in den Jahren 2007–2009 auf einer Länge von rund 1.5 km revitalisiert (Bild 1). Der grössere Teil der Talebene war zwischen 1938 und 1944 melioriert, und der Bach dabei begradigt und teilweise hart verbaut worden. Im Rahmen des Revitalisierungsprojektes wurden bei Aumüli auch Vorkehrungen zum Hochwasserschutz getroffen sowie eine neue Wasserfassung für die restaurierte historische Mühle erstellt.

Der Bauherr (Kanton Zürich, AWEL) hatte aufgrund früherer Erfahrungen allgemeine Vorstellungen darüber, wie die Re-

Abstract A 1.5 km long stretch of the River Reppisch in the Canton of Zurich was restored between 2007 and 2009.

Thereby, the last stretches of the riverchannelization stemming from 1938 to 1944 disappeared. In the year 2010 the newly restored river reach was investigated and its engineering and ecological success evaluated. The overall result is that the original goals have generally been met, both according to restoration engineering and ecological criteria. Nevertheless, some deficits warranting corrective measures were identified. The ecological success to date may be classified as «small» to «medium» (according to the five-level scale by Eawag). This classification reflects general constraints of the project: several engineering artifacts remain in the river and the riverine zone is still not large enough to allow meandering and flood plain inundation to the extent as before channelization. In order to further improve the ecological situation, additional measures should be considered, such as the improvement of habitat-connectivity for small fish species, the restoration of tributaries and the introduction of coarse woody debris.

Résumé Entre 2007 et 2009, un tronçon de 1.5 km le long de la Reppisch a été revitalisé dans le canton de Zürich. Il s’agissait du dernier tronçon en-core fortement corrigé suite aux améliorations foncières de 1938 à 1944. Les relevés effectués en 2010 dans le cadre du suivi du projet de revitalisation a permis d’évaluer que de nombreux objectifs écologiques et d’aménagement initiaux étaient atteints. Certains déficits qui mériteraient des mesures correctives ont cependant été identifiés. Le succès écologique du projet a été classé comme «faible» à «moyen» (selon le système en cinq classes de l’Eawag). Cette évaluation reflète les contraintes générales du projet: plusieurs ouvrages artificiels sont restés en place et l’espace disponible est trop limité pour que le lit développe à nouveau des méandres et que la dynamique d’inondation soit restaurée.

Des mesures complémentaires sont possibles, comme l’amélioration de la connectivité longitudinale importante pour les petites espèces de poissons, le rétablissement de la connectivité latérale avec les affluents, parfois même leur remise à ciel ouvert, et l’apport de bois mort.

vitalisierung ablaufen sollte. So war die Meliorationsverbauung aus Längshölzern, Querhölzern, Verbundpfählen sowie Moellonsteinen gesamthaft zu entfernen. Sämtliche Beton-Abstürze (Fallhöhe zwischen 0.3 und 1.5 m, total 3.3 m) waren aufzuheben. Zur besseren Längsdurchgängigkeit durften neue Abstürze an Sohlenfixpunkten eine Fallhöhe von 0.25 m nicht überschreiten. Auf Beton war zu verzichten, ausser in steilen, engen Partien mit übermässigem Schadenpotenzial. Drainage- und (meist eingedolte) Bacheinleitungen, Brückenfundationen sowie querende und parallel verlaufende Leitungen und Flurwege waren zu sichern bzw. funktionstüchtig zu erhalten. Dem Ingenieur stellte sich dazu

die Kernfrage, welches freie Längsgefälle der Reppisch in Zukunft zugemutet werden konnte oder sollte, bzw. wie viel des überschüssigen Gefälles mittels Sohlenfixpunkten reduziert bzw. kontrolliert werden musste.

Die rechnerische Ermittlung eines stabilen Längsgefälles in einem mehrheitlich kohäsiven Material ist mit grossen Unsicherheiten behaftet. Zwar weist die Sohle eine ansehnliche Menge an Kies und Bollensteinen bis etwa 150 mm Durchmesser auf. Die Bollensteine werden aber nicht wie das Kies als laufendes Geschiebe transportiert, sondern stammen aus der Zeit der Melioration, als sie in grossen Mengen eingebracht worden waren (schätzungsweise

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750 m3 Bollensteine auf 1.5 km Länge).

Der Lösungsansatz war demzufolge pragmatischer Art und basierte auf eindimensionaler Reinwasserhydraulik sowie einer Abschätzung der Sohlenstabilität im leicht geschwungenen Reppischlauf. So wurden die bisherigen Betonabstürze mit naturnahen Blockschwellen ≤ 0.25 m Fallhöhe ersetzt. Das verbleibende Gefälle von durchgehend 7‰ wurde mit naturnahen Sohlenfixpunkten aus gebrochenen Kalkblöcken (als Teil-Ersatz für die früheren Holzschwellen mit durchschnittlich 17 m

Abstand) auf ein Gefälle der Zwischenstrecken von 3 bis 4‰ reduziert. Dies belässt der Reppisch eine angemessene Eigendynamik, ohne dass einzelne Sohlenfixpunkte zu Fallhöhen mit mehr als 0.25 m konvertieren sollten.

Spezielle Aspekte bieten die Wasserfassung Aumüli, auf welche hier aus Platzgründen nicht näher eingegangen werden kann, sowie ein 30 m langer Abschnitt unterhalb der Flurwegbrücke Hell (Bild 1). Letzterer wurde absichtlich im kanalisierten Zustand belassen, als Zeitzeuge der früheren Melioration.

Historisches: In den Jahren 1938–1944 waren lange Reppisch-Abschnitte im Zuge der damaligen Melioration eingeengt und kanalisiert worden, um den Hochwasserschutz zu verbessern und Land zur Bewirtschaftung zu gewinnen. In der Zwischenzeit haben sich die gesellschaftlichen Vorzeichen umgekehrt, und man begann, naturnahe Streckenabschnitte zu schützen und verbaute zu revitalisieren. Basis dafür boten das Wiederbelebungsprogramm für die Fliessgewässer des Kantons Zürich sowie das Naturschutzgesamtkonzept. Letzteres wurde vom Regierungsrat am 20. Dezember 1995 festgesetzt und beurteilt die Reppisch als eines der ökologisch wertvollsten Fliessgewässer im Kanton Zürich.

Es wurde festgelegt, die Reppisch vorrangig zu fördern und wo nötig aufzuwerten.

Besondere Chancen bot eine erstmals im Namen des Landschaftsschutzes durchgeführte Landumlegung: Die Landschaftsund Gewässerschutz-Landumlegung Stallikon (Bild 1, Bild 2, Bild 3). Dadurch

Bild 1. Untersuchte Standorte Reppisch.

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konnte auf einer Strecke von zehn Kilometern – immerhin der rund halben Bachlänge – eine grosszügige Gewässerparzelle geschaffen werden. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor war, dass die Landwirte in die Bewirtschaftung und Pflege des «Öko-Korridors Reppisch» integriert werden konnten (Gsell & Flynn, 2009).

Die restaurierte Mühle Aumüli: Das Jahr 2009 war für die Aumüli ein besonderes Jahr: In der historischen Mühle wurde seit 117 Jahren erstmals wieder Mehl gemahlen. Die Unterschutzstellung der Mühlenliegenschaft Aumüli durch die Kantonale Denkmalpflege im Jahr 1992 erforderte jahrelange, aber auch intensive Gespräche rund um die Erhaltung des Jahrhunderte alten, ehehaften Wasserrechtes (WR Nr. 12, Bezirk Affoltern). Damit eingeschlossen ist ein Wasserrad, das zum Betrieb des historischen Mahlwerkes und einer Eingatter-Sagi dient. Zusammen mit den Revitalisierungs- und Hochwasserschutzmassnahmen entlang der Reppisch wurde der Aumüli unter strengen kantonalen Auflagen eine beschränkte Wasserentnahme für den Demonstrationsbetrieb des Mühlenrades ermöglicht (VPAS, 2010).

2.

Erfolgskontrolle Wasserbau Die beschreibende Erfolgskontrolle Wasserbau betrifft den zwischen 2007–2009 revitalisierten Streckenteil. Ein bachaufwärts liegender, 1998–2000 revitalisierter Abschnitt Götschihof sowie ein bachabwärts gelegener, naturnaher Abschnitt Gamlikon (Bild 1) wurden zusätzlich in den ökologischen Vergleich einbezogen.

Bild 2. Reppisch Stallikon.

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Bild 3. Lageplan Reppischtal.

Der revitalisierte Reppischlauf präsentierte sich leicht schlängelnd, doch es fehlten ausgeprägte Mäander. Die Sohlenstruktur («Makrostruktur») war örtlich bereits ansprechend vielfältig. Das Erscheinungsbild der Ufer war abwechslungsreich (Bild 4) – einzelne Steilufer wechselten sich mit ausgeprägten Flachufern ab. An wenigen Stellen bildeten sich bereits überhängende Uferpartien. Dies dürfte sich mit den kommenden Hochwassern noch weiter entwickeln.

Die Sohlen- und Uferverbauungen sahen stabil aus, obwohl einzelne lokale Auswaschungen erkenntlich waren. Die zahlreichen, zum Teil wiederhergestellten Drainageeinleitungen funktionierten (Bild 5). An einigen Stellen zeigten sich kleinere Verlandungen. Die Brückenfundationen waren stabil. Die Wasserfassung (Bild 6, Bild 7) funktionierte für den Demonstrationsbetrieb, sofern die Reppisch ausreichend Wasser führt. Der Absturz am Wehr betrug bei Niederwasser etwas über 0.3 m, ein Mangel, der auf Schwierigkeiten bei der Ausführung zurückzuführen ist.

Das Längsgefälle etablierte sich lokal unterschiedlich. Einzelne Sohlenfixpunkte waren bereits mit Kies überdeckt, während dem sich andere in kleine Abstürze verwandelt hatten. Grössere Auflandungen sollten aufgrund des beschränkten Geschiebevorkommens und der genügenden Transportkapazität der Reppisch nicht mehr auftreten – übermässig grossen Abstürzen könnte andererseits bei Bedarf baulich entgegengewirkt werden.

Ein Blick auf die zahlreich verbleibenden Artefakte (Tabelle 1) macht klar, dass das Erscheinungsbild punkto Naturnähe nicht mehr wesentlich verbessert werden kann.

Bild 4. Bachstrecke Hell-Gamlikon, revitalisiert 2009, abwechslungsreiche Strömungsformen und Ufergestaltung.

Bild 5. Bachstrecke Hell-Gamlikon, Drainageeinleitungen ohne Auflandungen.

Bild 6. Wehr und Rampe der Wasserfassung Aumüli: Niederwasser fliesst im Fischaufstieg.

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Bild 7. Wehr und Rampe der Wasserfassung Aumüli: Rampe bei Mittelwasser überströmt.

Bild 8. Reppisch im Vergleich zum Zustand vor 1938.

Tabelle 1. Aufzählung der verbleibenden Artefakte entlang des 1.5 km langen revitalisierten Abschnittes Reppisch Stallikon.

Bachlänge und Uferbreite – früher und heute: Bild 8 zeigt einen typischen Ausschnitt der 1.5 km langen Revitalisierungsstrecke. Zu sehen sind das Meliorationsprojekt von 1938–1944 und die dazugehörige Parzelle (Parzellenbreite 9.3 m, siehe auch Bild 9) sowie der alte Bachlauf samt Aue, der teilweise ein Band von bis zu 50 m Breite beanspruchte. Seine totale Länge mass damals (d.h. vor der Melioration) rund 2.3 km – der Bach war also rund 50% länger als nach der Begradigung.

Neu besitzt die Reppisch eine Parzellenbreite von 14–22 m, je nach Standort. Darin enthalten ist ein Krautsaum – meist mindestens je 3 m beidseitig, in den engen Verhältnissen der Aumüli nur einseitig. Die Uferbreite (d.h. Parzellenbreite minus Krautsaum) ist je nach Standort 11–16 m (Bild 9). Die Sohlenbreite mass unmittelbar nach der Revitalisierung 1.5– 4.0 m (Bild 9) und dürfte sich längerfristig auf 1.5–2.5 m einpendeln.

124

In der neuen Gewässerschutzverordnung sind Erosionsschutzmassnahmen innerhalb des Gewässerraums zulässig (GSchV Artikel 41c, Absatz 5); der Gewässerraum entspricht demzufolge der Parzellenbreite und liegt innerhalb der Grössenordnung nach GSchV Artikel 41a, Absatz 1b. Wie die Erfolgskontrolle aber zeigt, sollte der Gewässerraum für die Reppisch längerfristig wohl vergrössert werden, wenn man dem hohen kantonalen Stellenwert der Reppisch voll Rechnung tragen und schliesslich auch höher gesteckte Schutzziele erreichen will (GSchV Artikel 41a, Absatz 3c).

3.

Erfolgskontrolle Gewässerökologie

3.1 Standardisierte Erfolgskontrolle Die ökologische Erfolgskontrolle konzentrierte sich auf vier Abschnitte (Übersicht in Bild 1): zwei revitalisierte Stellen bei Götschihof und Aumüli (Bild 10, Bild 11),

sowie, als Referenzstellen dazu, der «Vorher-Zustand» bei Hell sowie der «NaturZustand» bei Gamlikon (Bild 12, Bild 13).

Die Erhebung und Standardisierung der Daten erfolgte soweit es der Aufwand zuliess nach Woolsey et al., (2005), um den Revitalisierungserfolg möglichst objektiv beurteilen zu können. Somit sollten die Ergebnisse mit jenen anderer Erfolgskontrollen (z.B. Rau & Peter, 2011) vergleichbar sein.

3.2 Gewässermorphologie In den vier Abschnitten wurden im Abstand von jeweils 5 m total 10 Querprofile ausgemessen (Ausnahme Hell: 6 Querprofile).

An jedem Querprofil wurden die folgenden Umweltparameter erhoben: Fliessgeschwindigkeit, Wassertiefe, Wasserspiegelbreite und Substratzusammensetzung (Abstand zwischen den Messpunkten: 0.3 m).

Der Lebensraum in den revitalisierten Abschnitten ist in Bezug auf Wasserspiegelbreite, Tiefe und Fliessgeschwindigkeit vielfältiger und abwechslungsreicher geworden. Die Grafiken in Abbildung 14 und Abbildung 15 illustrieren, wie sich die morphologischen Parameter in Götschihof und Aumüli dem naturnahen Zustand in Gamlikon angenähert haben.

Die Verbesserung entspricht einem kleinen bis mittleren Revitalisierungserfolg.

Die Strukturvielfalt des «Urzustands» in Gamlikon wurde von den re-

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Bild 10. Götschihof, revitalisierter Abschnitt (2000).

Bild 9. Bachlänge und Uferbreite – früher und heute. vitalisierten Abschnitten allerdings nur in der Variabilität der maximalen Abflusstiefe erreicht. Für weitere Verbesserungen etwa in der Wasserspiegel-Breitenvariabilität ist die Linienführung zu gestreckt, der Uferstreifen zu schmal, als dass der Bach mehr Strömungs- und Erosionsdynamik entfalten könnte.

Die revitalisierten Abschnitte zeigten im Vergleich zum kanalisierten Abschnitt ein grösseres Spektrum von Fliessgeschwindigkeiten. Der Gewässergrund in Gamlikon war am vielfältigsten und enthielt alle sieben erhobenen Substratklassen (Feinsedimente, Sand, Feinkies, Grobkies, Steine, Fels-/Felsblöcke, organisches Material). Im Abschnitt Götschihof fehlten Felsblöcke, bei Hell und Aumüli zusätzlich auch Sand und Feinsedimente. Die geringe Anzahl Substratklassen in Hell ist vermutlich der geringen Strömungsvielfalt infolge Kanalisierung zuzuschreiben. Für den Abschnitt Aumüli wird erwartet, dass im Laufe der Zeit durch seitliche Erosionen vermehrt auch ruhige Strömungsbereiche

Bild 11. Aumüli, revitalisierter Abschnitt (2010).

mit Sand- und Feinsedimentablagerungen entstehen werden.

3.3 Makrozoobenthos Die Bestandesaufnahme des Makrozoobenthos erfolgte im Frühjahr und im Sommer mittels Kicksampling in allen Habitaten, um möglichst das ganze Artensprektrum zu erfassen. Für die Auswertung wurden in erster Linie Arten, Abundanzen und Strömungspräferenzen von Eintags-, Stein- und Köcherfliegen berücksichtigt.

In allen Abschnitten wurden ähnlich viele Arten (Eintags-, Stein-, Köcherfliegen) in ähnlicher Zusammensetzung nachgewiesen. Dieser Befund lässt sich mit der Nähe der Abschnitte zueinander und mit der beschränkten Länge der Revitalisierung erklären. Zwischen den Abschnitten findet mittels Eiablage und Drift ein reger Faunenaustausch statt. Dennoch ist bemerkenswert, dass einzig in Gamlikon eine sehr seltene Eintagsfliege (Procloeon pennulatum) gefunden wurde, die auf Wasserpflanzen und Totholz siedelt.

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Wasserpflanzen und Totholz waren in den anderen Abschnitten untervertreten oder fehlten gänzlich.

Berücksichtigt man die relativen Häufigkeiten der Arten und analysiert die Lebensgemeinschaften bezüglich ihrer Strömungspräferenz, zeigen sich grössere Unterschiede zwischen den Abschnitten (Bild 16). Die Lebensgemeinschaft im naturnahen Abschnitt in Gamlikon wies die grösste Varianz bezüglich der Strömungspräferenzen auf. Das bedeutet, dass der Lebensraum in Gamlikon die unterschiedlichen Ansprüche verschiedener Kleintiere am besten abdecken kann. Dies lässt sich damit erklären, dass in Gamlikon als Folge des mäanderartigen Laufs die Kleinhabitate unterschiedlichster Ausprägung sehr nah beieinander lagen: Tiefe, langsam durchflossene, feinkörnige Stellen befanden sich in unmittelbarer Nähe von rasch fliessenden, grobkörnigen und untiefen Schnellen. Die Arten traten deshalb mosaikartig auf, wo sie entsprechend ihrer Ökologie in zumeist höheren Dichten als in den anderen Abschnit125

ten gefunden wurden. Die grössere Varianz des Abschnittes Aumüli nach der Revitalisierung (2010) im Vergleich zu vorher (2007) zeigt eine Annäherung an einen naturnahen Zustand der Lebensgemeinschaft. Etwa auf dem gleichen Niveau befand sich auch der Abschnitt Götschihof.

Bild 12. Hell, kanalisierter Abschnitt.

Bild 13. Gamlikon, naturnaher Abschnitt.

Bild 14. Variabilität der maximalen Abflusstiefe bzw. der Wasserspielgelbreite in den revitalisierten Abschnitten (blau) im Vergleich zu einem kanalisierten Abschnitt (rot) und einem naturnahen Referenzzustand (grün). Werte standardisiert nach Woolsey et al. (2005).

126

3.4 Fische Zur Erfassung des Fischbestandes wurden die vier Stellen mit einem tragbaren Elektrofanggerät halbquantitativ befischt und jeweils Art und Grösse der gefangenen Fische protokolliert. Für die Auswertung wurden die üblichen Kenngrössen wie Artenzusammensetzung, Längenverteilung und Hektarertrag ermittelt (Ergebnisse in Tabelle 2).

Vor knapp 20 Jahren kam im Bereich der vier untersuchten Standorte lediglich die Bachforelle vor (Roth & Utzinger, 1993). Seither hat sich der Alet im Gebiet wieder ausbreiten können, bei Aumüli wurden von dieser eher anspruchslosen Art zudem zahlreiche Jungfische gefangen. Ferner wurden in einer Abfischung des Kantons 2009 unterhalb von Gamlikon auch Gründlinge gefangen. Die Groppe hat die frühere «Groppenverbreitungsgrenze» (Roth & Utzinger, 1993) gegen den Strom verschieben und ihr Areal nach Süden bis zur Wasserfassung Aumüli ausdehnen können. Oberhalb der dortigen Wasserfassung für die restaurierte Mühle konnte die Groppe trotz Nachsuche nicht aufgespürt werden, vermutlich weil das Wehr im heutigen Zustand für sprungschwache Arten nicht fischgängig ist.

In der naturnahen und den revitalisierten Strecken machten die Sömmer-

Bild 15. Variationskoeffizient aller Fliessgeschwindigkeitsmessungen (Y-Achse) aufgetragen gegen den Variationskoeffizienten der maximalen Fliessgeschwindigkeiten (X-Achse). Werte sind nicht standardisiert.

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

linge 37–45% des Forellenbestandes aus. Damit hat sich die Altersstruktur der Bachforelle, im Vergleich zur Referenzstrecke Hell (7%), stark verbessert. Der Sömmerlingsanteil lag aber noch unterhalb des Wertebereichs, der für beste natürliche Verhältnisse charakteristisch wäre (BUWAL, 2004). Die Individuenstärke der Bachforelle war in allen untersuchten Abschnitten hoch (BUWAL, 2004). Wider Erwarten war die Forellendichte im naturnahen Abschnitt bei Gamlikon in Bezug auf die Gewässeroberfläche am niedrigsten.

Dafür kommen verschiedene Gründe in Frage: methodische Ungenauigkeiten, natürliche Bestandesfluktuationen, Einfluss der Angelfischerei oder auch unbekannte lokale Probleme mit der Wasserqualität.

Das Resultat könnte aber auch eine natürliche Situation darstellen, denn mehr Breiten- und Tiefenvariabilität bedeutet in kleineren Gewässern nicht zwingend mehr Bachforellen (Schager & Peter, 2002). Vermutlich sollte man aber eine andere Brille aufsetzen und die Individuenzahl in Relation zur Länge des Gewässerkorridors setzen (Tabelle 2, unterste Zeile): Weil der mäandrierende Wasserlauf in Gamlikon schätzungsweise 1.5 Mal so lang ist wie der ihn umgebende Gewässerkorridor, ergibt sich bezogen auf die «landschaftliche Bachlänge» eine höhere Forellendichte als in den übrigen Abschnitten.

3.5 Bilanz und Diskussion Aus ökologischer Sicht kann eine Revitalisierung dann als erfolgreich beurteilt werden, wenn sich eine standorttypische, zumeist artenreiche Lebensgemeinschaft eingefunden hat. Eine solche Lebensgemeinschaft ist abhängig von der Wasserqualität, der Vernetzung, der Gewässerstruktur und dem Abflussregime. In der Bilanz (Tabelle 3) zeigte sich für die beiden vor 10 bzw. gut 3 Jahren aufgewerteten Abschnitte Götschihof und Aumüli insgesamt ein kleiner bis mittlerer Revitalisierungserfolg. Diese «Note» entspricht der drittbesten bis zweitbesten Bewertung auf der fünfstufigen EAWAG-Skala von Woolsey et al. (2005; vgl. Legende zur Tabelle 3) und fällt damit ähnlich aus wie an verschiedenen anderen revitalisierten Bächen vergleichbarer Grösse (Rau & Peter, 2011).

Die gesteigerte Artenvielfalt und die stark verbesserte Altersstruktur der Fische zwischen Birmensdorf und Götschihof belegen, dass sich die Lebensräume und die Vernetzung in der Reppisch über die letzten Jahrzehnte zum Besseren gewendet haben. Leider bestehen selbst

Tabelle 2. Ergebnisse der Abfischung vom 2.9.2010. Abfluss: ca. 250 l/s in der Aumüli (gut Mittelwasser).

Tabelle 3. Zustand und Veränderung der Indikatoren gemäss bzw. in Anlehnung an Woolsey et al. (2005). Die Zustandswerte sind standardisiert und bewegen sich zwischen 0 (naturfern) und 1 (naturnah). Die Veränderung in den revitalisierten Strecken wurde im Vergleich zum kanalisierten Abschnitt Hell beurteilt.

EAWAG-Skala zur Beurteilung der Veränderung: – = Verschlechterung bzw. Misserfolg, 0 = keine Veränderung, + = leichte Verbesserung bzw. kleiner Erfolg, ++ = mittlere Verbesserung bzw. mittlerer Erfolg, +++ = starke Verbesserung bzw. grosser Erfolg.

Bild 16. Varianz der Ökotypen bezüglich Strömungspräferenz in den verschiedenen Abschnitten unter Einbezug der relativen Häufigkeiten. Berücksichtigt wurden Eintagsfliegen-, Steinfliegen- und Köcherfliegenarten (Frühjahrsdaten). Rot: kanalisierte Abschnitte, blau: revitalisierte Abschnitte, grün: naturnaher Referenzabschnitt. innerhalb der revitalisierten Abschnitte nach wie vor künstliche Hindernisse, welche für sprungschwache Fische nicht oder nur schwer zu überwinden sind. Kleinfischen wie der Groppe und dem in der Reppisch heimischen, stark gefährdeten Bachneunauge (Kirchhofer et al., 2007)

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

dürfte es unter diesen Umständen schwer fallen, angestammte Lebensräume zurückzuerobern. Damit die fischereiliche Vielfalt weiter gedeiht und auch auf genetischer Ebene keine unerwünschten Blüten treibt (Junker et al., 2012), sind auf jeden Fall zusätzliche Verbesserungen in 127

der Gewässervernetzung anzustreben.

Besonders in der Anbindung verrohrter Seitengewässer liegt viel ökologisches Potenzial brach. Aber auch die Längsvernetzung sollte an kritischen Stellen wie der Wasserfassung Aumüli überprüft und gegebenenfalls verbessert werden, etwa durch Abschwächung einzelner Abstürze auf Fallhöhenobergrenzen von 15–20 cm für sprungschwache Kleinfische (Bless, 1985; BAFU, 2011). Im Mündungsbereich zur artenreichen Limmat ist in diesem Zusammenhang aber unbedingt auch das Risiko einer Einwanderung krankheitstragender Flusskrebse zu berücksichtigen, bevor Massnahmen ergriffen werden.

Für das Makrozoobenthos liegt der beschränkte Revitalisierungserfolg zur Hauptsache an der Gewässerstruktur, deren Längs- und Querschnitt sich naturnahen Verhältnissen zwar annähert, diese jedoch aus Platzgründen nie erreichen kann. Der Wasserlauf war früher rund 50% länger als heute und mäandrierte in einem Band von ungefähr 50 m Breite. Das Gerinne war schmaler und überflutete bei steigendem Wasserpegel regelmässig die angrenzenden Auenflächen. Eine Rückführung in diesen ursprünglichen Zustand ist jedoch angesichts der heutigen Rahmenbedingungen wie Drainageeinleitungen, querenden Leitungen, Brücken, Flurwegen, unantastbaren Krautsäumen und intensiver landwirtschaftlicher Nutzung des Talbodens Wunschdenken. Um dennoch eine weitere Verbesserung der Lebensraum-

128

vielfalt für Fische und seltene Makrozoobenthosarten zu erwirken, wird vorgeschlagen, in den revitalisierten Strecken gezielt Totholz einzubringen.

increases localized population genetic structure and enhances asymmetry of dispersal in bullhead (Cottus gobio). Conservation Genetics.

Kirchhofer, A., Breitenstein, M., Zaugg, B. (2007). Rote Liste der Fische und Rundmäuler

Dank

der Schweiz. Umwelt Vollzug Nr. 0734. 64 S.

Das Autorenteam bedankt sich beim Auftrag-

Bundesamt für Umwelt und Schweizerisches

geber (AWEL, Kanton Zürich) für die mehrjäh-

Zentrum für die Kartographie der Fauna.

rige, fruchtbare Zusammenarbeit. Der Dank gilt

Rau, C., Peter, A. (2011). Fliessgewässerrevitali-

im Weiteren den begleitenden Fachleuten des

sierungen – das grosse Potenzial kleiner Bäche.

AWEL, Hansgeorg Gsell und Pascal Sieber, für

«Wasser Energie Luft». 103: 43–48.

ihre wertvolle Unterstützung sowie die Durch-

Roth, C., Utzinger, J. (1993). Oekologie der

sicht des Manuskripts. Besonderer Dank geht

Groppe (Cottus gobio L.) und deren Eignung

auch an Sandra Knispel, Pailly, für die franzö-

als Indikatorfisch für den chemischen und mor-

sische Kurzfassung und an Andrew Faeh für das

phologischen Zustand eines Fliessgewässer-

Korreferat der englischen Kurzfassung.

systemes. Abteilung für Umweltnaturwissenschaften XB, ETH-Zürich.

Literatur

Schager, E. & Peter, A. (2002). Bachforellensöm-

Bless, R. (1985). Zur Regeneration von Bächen

merlinge Phase II. Projekt Fischnetz, EAWAG.

der Agrarlandschaft: eine ichthyologische Fall-

VPAS (2010). Mitteilungen der Stiftung und des

studie. Landwirtschaftsverlag Münster.

Vereins Pro Aumüli Stallikon. Aumüli Nr. 6, Fe-

BAFU (2011). Wiederherstellung der Fischauf-

bruar 2010.

und -abwanderung bei Wasserkraftwerken.

Woolsey, S., Weber, C., Gonser, T., Hoehn, E.,

Checklist/Best Practice. Bundesamt für Um-

Hostmann, M., Junker, B., Roulier, C., Schwei-

welt. Entwurf: Version Juni 2011

zer, S., Tiegs, S., Tockner, K., Peter, A. (2005).

BUWAL (2004). Methoden zur Untersuchung

Handbuch für die Erfolgskontrolle bei Fliess-

und Beurteilung der Fliessgewässer: Fische

gewässerrevitalisierungen.

Stufe F. Mitteilungen zum Gewässerschutz Nr.

Rhone-Thur-Projektes. EAWAG, WSL, LCH-

44. Bundesamt für Umwelt, Land und Land-

EPFL, VAW-ETHZ. 111 S.

Publikation

des

schaft.

Gewässerschutzverordnung (GSchV) vom 28.

Anschrift der Verfasser

Oktober 1998, Stand am 1. August 2011.

Heinz W. Weiss, Basler & Hofmann AG, Zürich

Gsell, H. G., Flynn, I. (2009). Schützenswerter

heinz.weiss@baslerhofmann.ch

Naturkorridor Reppisch. Zürcher Umweltpraxis.

Christof Elmiger, FORNAT AG, Zürich

57: 15–20.

christof.elmiger@fornat.ch

Junker, J., Peter, A., Wagner, C. E., Mwaiko, S.,

Verena Lubini, Gewässerökologie, Zürich

Germann, B., u.a. (2012). River fragmentation

lubini@sunrise.ch

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Verbesserung von Geschiebevorhersagen in Wildbächen und Gebirgsflüssen durch Berücksichtigung von Makrorauigkeit Manuel Nitsche, Dieter Rickenmann, Jens M. Turowski, Alexandre Badoux, James W. Kirchner

Zusammenfassung Grobe Blöcke, Stufen-Becken-Strukturen und eine stark variierende Gerinnebreite sind typische Merkmale von Wildbächen und steilen Gebirgsflüssen. Der Fliesswiderstand, der durch solche Makrorauigkeit erzeugt wird, hat einen grossen Einfluss auf den Geschiebetransport. Viele Geschiebetransportgleichungen überschätzen den Transport in steilen Gerinnen um mehrere Grössenordnungen, da die typische Makrorauigkeit nur in wenigen Ansätzen berücksichtigt wird. Diese Ansätze sind jedoch noch keinen systematischen Tests mit Feldmessungen unterzogen worden. In der vorliegenden Studie wurden verschiedene Ansätze untersucht, mit denen der Beitrag der Makrorauigkeit am Fliesswiderstand berechnet werden kann. Diese Ansätze wurden mit einer Transportgleichung kombiniert und die Ergebnisse wurden mit Geschiebedaten aus 13 Schweizer Wildbächen und Gebirgsflüssen verglichen.

Die Untersuchungsbäche haben Gerinneneigungen von 2 bis 19%; ihre Einzugsgebietsflächen betragen 0.5 bis 170 km2. Für sechs Bäche konnte auf Zeitreihen von zumeist jährlichen Geschiebevolumenmessungen zurückgegriffen werden. Für die anderen sieben Bäche wurden Geschiebevolumen nach den Hochwasserereignissen 2000 und 2005 geschätzt. Mit allen getesteten Gleichungskombinationen wurde eine Verbesserung der Geschiebevorhersage erreicht im Vergleich zu einer Referenzgleichung, die nicht für den Einfluss der Makrorauigkeit korrigiert wurde. Die Ansätze könnten in der Praxis genutzt werden, um verbesserte Vorhersagen für Ereignisfrachten in Schweizer Wildbächen und Gebirgsflüssen zu erzielen.

1.

Einleitung Fluvialer Geschiebetransport hat sich in dicht besiedelten Alpentälern als einer der bedrohlichsten Naturgefahrenprozesse erwiesen. In der Schweiz sind viele der schadenreichsten Unwetterereignisse stark durch Geschiebeprobleme geprägt (z.B. Bezzola und Hegg, 2007; BWG, 2002). Die zuverlässige Abschätzung und Vorhersage von Transportraten ist wichtig, um zukünftige Schäden zu verhindern oder zu reduzieren.

Gebräuchliche Transportgleichungen überschätzen in der Regel Geschiebevolumen um bis zu drei Grössenordnungen, wenn sie für Wildbäche und steile Gebirgsflüsse angewendet werden (z.B. Bathurst et al., 1987; Rickenmann, 2001).

Dies ist weitgehend darauf zurückzuführen, dass viele dieser Gleichungen auf der Grundlage von Daten aus Laborversuchen mit künstlichen Gerinnen entwickelt und meist nur in flacheren Flüssen getestet wurden. Sowohl Laborrinnen wie auch flache Flüsse unterscheiden sich beträcht-

lich von Wildbächen und Gebirgsflüssen.

Steile Flüsse mit Gefällen von mehr als 3 bis 5% weisen typischerweise folgende Merkmale auf: (i) sehr breite Kornverteilungen, (ii) grobe, während der meisten Hochwasserereignisse unbewegliche Blöcke im Gerinnebett, (iii) Sohlenformen, die aus der Gruppierung von grösseren Elementen entstehen (Stufen-BeckenAbfolgen) und (iv) eine variable Gerinnebreite. Die Sohle steiler Gerinne neigt oft dazu, Ansammlungen unterschiedlicher dominierender Korngrössen auszubilden (z.B. Lamarre und Roy, 2008; Yager, 2006) oder Stufen um grobe Sohlenelemente zu formen, die sich über die gesamte Breite ausdehnen (Church und Zimmermann, 2007; Whittaker und Jaeggi, 1982). Solche Sohlenformen erhöhen die Bettrauigkeit in Wildbächen und steilen Gebirgsflüssen weit über ein in flacheren Flüssen normales Mass. Diese zusätzliche Rauigkeit wurde auch in Laboruntersuchungen nur selten berücksichtigt.

Makrorauigkeit in einem Gerinne

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

ist eine physikalische Quelle des Fliesswiderstandes. In feinerem Bettmaterial gelagerte grobe Blöcke stören die Abflussverhältnisse und erhöhen die Turbulenz (z.B. Bathurst, 1978; Yager et al., 2007).

An Stufen entsteht schiessender Abfluss und beim Eintauchen in darauf folgende Becken werden die Wassermassen stark gebremst, was beträchtliche Energieverluste verursacht. Es treten hydraulische Sprünge, Wirbel und erhebliche Turbulenzen auf (z.B. Wilcox et al., 2006). Gemäss Zimmermann (2010) geht ein Grossteil der Fliessenergie in steilen Gerinnen durch diese Makrorauigkeit verloren.

Unterschiedliche Gleichungen wurden zur Quantifizierung des Fliesswiderstandes vorgeschlagen, vor allem für Gerinne mit geringen Abflusstiefen (Smart und Jäggi, 1983; Smart et al., 2002; Bathurst, 2002; Ferguson, 2007; Rickenmann und Recking, 2011). In der Mehrzahl dieser Ansätze wird der Reibungsbeiwert in Funktion der relativen Abflusstiefe d/D oder rh/D beschrieben, wobei d die mittlere Abflusstiefe, rh der hydraulische Radius und D eine repräsentative Korngrösse ist. Gewisse Studien wiederum berücksichtigen explizit die Effekte grösserer Partikel (Blöcke) in den entsprechenden Widerstandsgleichungen (z.B. Bathurst et al., 1981; Whittaker et al., 1988; Lee und Ferguson, 2002; Yager et al., 2007).

In der vorliegenden Studie fassen wir die Ergebnisse von Nitsche et al. (2011) für den deutschsprachigen Raum zusammen. Es wurde der Einfluss verschiedener Fliesswiderstandsgleichungen auf Geschiebevorhersagen für Wildbäche und Gebirgsflüsse getestet. Vier von fünf der getesteten Gleichungen berücksichtigen explizit ein Mass der Makrorauigkeit. Der fünfte Ansatz basiert hauptsächlich auf einer empirischen Beziehung in Abhängigkeit der relativen Abflusstiefe. Mittels Fliesswiderstandsaufteilung wurde die Energie geschätzt, die für den Geschiebetransport zur Verfügung steht. Die 129

wegen der Makrorauigkeit reduzierte Energie wurde über ein reduziertes Energieliniengefälle in die Geschiebetransportgleichungen integriert. Die Ergebnisse der Geschiebeberechnungen wurden mit Frachtmessungen aus 13 Schweizer Wildbächen und Gebirgsflüssen verglichen.

Der systematische Vergleich der Fliesswiderstandsansätze erlaubt eine Beurteilung ihrer Anwendbarkeit für Geschiebetransportvorhersagen in steilen Gerinnen.

Fliesswiderstandsgleichungen in die Form des Darcy-Weisbach-Reibungsbeiwertes übertragen.

Die Fliesswiderstandsgleichungen wurden mit einer Geschiebetransportformel kombiniert, indem ein reduziertes Energieliniengefälle auf Basis der Aufteilung der Fliesswiderstände in die Transportformel eingeht (vgl. Chiari et al., 2010; Rickenmann und Recking, 2011) (vgl. Abschnitt 2.2).

Übereinstimmung mit ihrem Ansatz. Für den Fliesswiderstand durch Sohlenmaterial zwischen den Stufen-Becken-Formen (f0) gehen die Autoren (ähnlich wie Whittaker et al., 1988) von einer logarithmischen Geschwindigkeitsverteilung aus.

2.

2.1

Der Fliesswiderstand in der Ablösungszone (fadd) wird gegeben als:

Fliesswiderstands- und Sedimenttransportformeln Die Gesamtrauigkeit eines Gerinnes wird in der Regel durch einen zu kalibrierenden Parameter beschrieben, wobei in den untersuchten Gleichungen der Darcy-Weisbach-Reibungsbeiwert f und der ManningStrickler-Koeffizient n verwendet werden:

(1) Dabei ist v die mittlere Fliessgeschwindigkeit, d die Abflusstiefe, S das Gerinnegefälle und g die Gravitationsbeschleunigung. Der Faktor f ist eine dimensionslose Grösse und wird hier im Zusammenhang mit den Berechnungen des Fliesswiderstandes verwendet.

In der Fachliteratur veröffentlichte Formeln zur Berechnung des Fliesswiderstandes und des Geschiebetransportes beinhalten teilweise Ansätze, welche explizit dem Effekt von grossen Rauigkeitselementen in Wildbächen und Gebirgsflüssen Rechnung tragen. Die in unserer Studie berücksichtigten und im folgenden Abschnitt 2.1 präsentierten Methoden zur Quantifizierung des Fliesswiderstandes haben eine gemeinsame Grundannahme.

Sie gehen von einem heterogenen Gerinnebett aus, das einerseits aus relativ feinem Sohlenmaterial besteht, andererseits aber auch grobe, bis blockgrosse Partikel aufweist. Dabei tragen beide Elemente zu verschiedenen, von der Abflusshöhe abhängigen Anteilen zum gesamten Fliesswiderstand ftot bei.

(2) Mit f0 als Fliesswiderstand durch das Sohlenmaterial und fadd als Widerstand durch grobe Rauigkeitselemente. Blöcke und Stufen stellen die grundlegenden groben Rauigkeitselemente – die Makrorauigkeit – dar, die in den Ansätzen berücksichtigt sind. Zur besseren Vergleichbarkeit wurde in einzelnen Fällen die Originalform der 130

Fliesswiderstandsformeln zur Berücksichtigung der Makrorauigkeit Whittaker et al. (1988) untersuchten experimentell die Grenzbedingungen für die Bewegung grober Blöcke auf einem mobilen Gerinnebett. Whittaker et al. (1988) betrachteten die gesamte, auf den Wasserfluss wirkende Schubspannung als Summe zweier Komponenten: den Fliesswiderstand durch das Sohlenmaterial und den Fliesswiderstand durch grobe Blöcke:

(3)

(6)

(7) Dabei ist KE eine empirische Konstante, angegeben mit 0.48, und H ist die Stufenhöhe. Der gesamte Fliesswiderstand ftot ergibt sich in Gl. (8), wobei L die Distanz zwischen den Stufen ist und a eine empirische Variable darstellt, die das Verhältnis zwischen der Länge der Ablösungszone und der Stufenhöhe beschreibt. Dieser Parameter a variiert je nach Strömungsbedingungen stark.

(4) (8) Dabei ist D90 die charakteristische Korngrösse des Bachbettmaterials, für welche 90% des Materials feiner ist. Die Blockrauigkeit kb ist definiert als:

(5) Dabei ist Db der mittlere Blockdurchmesser und α = N Db2 ist die Blockkonzentration im Gerinne mit N als Anzahl gesetzte Blöcke pro Quadratmeter Flusssohle. Whittaker et al. (1988) gingen von stationären und gleichförmigen Abflussbedingungen aus.

Das Konzept der Blockrauigkeit kb ist für den Bereich α < 0.15 und 0.5 < d/Db < 4 anwendbar.

Egashira und Ashida (1991) erarbeiteten einen Fliesswiderstandsansatz für den Fluss über Stufen-Becken-Abfolgen, der sowohl die Energieverluste von Wirbeln in der Ablösungszone unmittelbar hinter der Stufe als auch die Verluste durch Sohlenmaterial berücksichtigt. Tests an einem experimentellen Gerinne mit künstlichen Stufen-Becken-Formen zeigten eine gute

Auch Pagliara und Chiavaccini (2006) führten in einer Laborrinne Experimente zum Fliesswiderstand durch. In ihrer Rinne platzierten sie glatte und raue Halbkugeln auf einem feineren Basismaterial, um die Wirkung von Blöcken zu simulieren. Die durch die Kugeln verursachte Zunahme des Fliesswiderstandes konnten die Autoren mit deren Blockkonzentration Γ, deren Disposition (in Reihen oder zufällig) und deren Oberflächenrauigkeit in Beziehung bringen. Es resultierten zwei empirische Formeln: Mit Gl. (9) wird der gesamte Fliesswiderstand inklusive der Wirkung von Blöcken berechnet, während Gl. (10) den Fliesswiderstand ohne Blöcke beschreibt.

(9)

(10)

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Die Zunahme des Fliesswiderstandes ist gemäss Gl. (9) direkt proportional zur Blockkonzentration Γ = n π Db2/(4 W L) mit n als Anzahl Blöcke sowie W und L als Gerinnebreite und -länge. Der Exponent c wurde empirisch abgeleitet und hängt von der Disposition und Oberflächenbeschaffenheit der Blöcke ab. Beide Gleichungen sollten ausschliesslich für steile (8 bis 40%) Blockrampen oder künstliche, lose geschüttete Gerinne verwendet werden.

Zudem ist Gl. (9) nur für Blockdichten Γ bis 0.3 zulässig (Pagliara, 2008).

Yager (2006) präsentierte einen theoretischen Fliesswiderstandsansatz, dem die Annahme zugrunde liegt, dass die gesamte Sohlenschubspannung τt eines Gerinneabschnitts aufgeteilt werden kann in (a) die Schubspannung, die auf das mobile Sohlenmaterial wirkt, und (b) die Schubspannung, die auf unbewegliche Blöcke wirkt. Die beiden Anteile werden mit den entsprechenden Flächen gewichtet, die durch das bewegliche und das unbewegliche Material eingenommen werden. Unbewegliche Körner stehen nicht immer als isolierte Rauigkeitselemente im Bett, sondern bilden oft dichte Anhäufungen quer zur Fliessrichtung. Yager (2006) ging daher in ihrer Studie von stufenartig angeordneten Blöcken aus, für welche sie eine Stufenlänge λw und einen charakteristischen Stufenabstand λx definierte.

Die Blockdichte und das Herausragen der Blöcke aus dem Sohlenmaterial erwiesen sich als die wichtigsten Einflussfaktoren auf die Schubspannung und die Fliessgeschwindigkeit. Für eine Aufteilung des Fliesswiderstands nehmen wir an, dass die in Rauigkeitsbeiwerte nach Darcy-Weisbach umgeformten Schubspannungen für bewegliches und unbewegliches Bettmaterial den Fliesswiderständen durch Sohlenmaterial bzw. durch grobe Rauigkeitselemente entsprechen.

teilung der Sohlenschubspannung besitzt nur wenige empirische Variablen und sollte deshalb für viele verschiedene Abflussbedingungen gültig sein. Bisher wurde er erst an wenigen Labordaten und in einem Gebirgsbach getestet.

Rickenmann und Recking (2011) evaluierten in ihrer Studie verschiedene Fliesswiderstandsansätze anhand von Daten aus 2890 Fliessgeschwindigkeitsmessungen in Kiesbettflüssen weltweit.

In diesem Datensatz befinden sich auch viele Messungen aus steilen Flüssen. Die Autoren folgern, dass die so genannte «variable power flow» Widerstandsgleichung VPE von Ferguson (2007) die Daten am besten beschreibt. Der VPE-Ansatz wurde in der Folge als Basis zur Entwicklung einer Methode zur Aufteilung des Fliesswiderstandes für mittel- bis grossskalige Rauigkeitsbedingungen in Gerinnen verwendet (im Sinne von Bathurst et al., 1981). Anhand von Gl. (13) kann ein Basisniveau für den Fliesswiderstand berechnet werden, das den Fliessbedingungen bei kleinskaliger Rauigkeit (d.h. bei grösseren relativen Abflusstiefen rh/D84) entspricht:

(13) Wird Gl. (13) für mittel- bis grossskalige Rauigkeitsbedingungen in steilen Gerinnen mit kleinen relativen Abflusstiefen verwendet, kann mittels der virtuellen Geschwindigkeit v0 ein entsprechendes Basisniveau geschätzt werden. Diese Annahme ist analog zur Verwendung der Gl. (3) beim Ansatz von Whittaker et al. (1988) bzw. der Gl. (6) beim Ansatz von Egashira und Ashida (1991). Der gesamte Fliesswiderstand kann wie folgt bestimmt werden:

(14) (11) wobei vtot mit dem VPE-Ansatz nach Ferguson (2007) berechnet wird:

(12) Cm ist hier der Widerstandsbeiwert für das mobile Material, für welchen der Wert 0.44 angenommen wurde, und CI der Widerstandsbeiwert für das immobile Material.

AIF ist die Fläche der unbeweglichen Körner, die senkrecht zur Fliessrichtung steht.

Der theoretisch abgeleitete Ansatz zur Auf-

(16) Gl. (15) liefert gute Resultate zur Berechnung von Fliessgeschwindigkeiten in steilen rauen Gerinnen. Der in Gl. (13) bis (16) dargestellte Ansatz ist der einzige hier verwendete Ansatz, der nicht explizit eine Messgrösse für grobe Rauigkeitselemente beinhaltet. Die hier vorgeschlagene Aufteilung des Fliesswiderstandes ist im Grunde eine Funktion der relativen Abflusstiefe. Es handelt sich um einen pauschalen, empirischen Ansatz, welcher aber implizit Informationen über eine durchschnittliche Rauigkeitserhöhung in steilen und rauen Gerinnen enthält. Ein alternatives und äquivalentes Berechnungsverfahren wurde von Rickenmann und Recking (2011) auch für den Fall hergeleitet, dass der Einheitsabfluss statt der Abflusstiefe gegeben ist; dieses Verfahren wurde von Rickenmann (Rickenmann 2012) auf Berechnungen zum Geschiebetransport angewendet.

2.2

Formeln zur Berechnung des Sedimenttransportes Rickenmann (1991) leitete aus 252 von Meyer-Peter und Müller (1948), Smart und Jäggi (1983) und Rickenmann (1990) durchgeführten Laborversuchen eine dimensionslose Geschiebetransportgleichung ab, die ein Gerinnegefälle von 0.04 bis 20% abdeckt. Nach Rickenmann (2001) kann diese vereinfacht angegeben werden als: (17) Dabei ist φb = qb [(s − 1) g D503]−0.5 die dimensionslose Geschiebetransportrate, qb die volumetrische Geschiebetransportrate pro Einheitsbreite, s = ρs/ρ das Verhältnis von Feststoffdichte (ρs) zur Dichte des Fluids (ρ), D50 die mediane Korngrösse, Fr die Froude-Zahl und θ = rh S [(s − 1) D50]−1 die dimensionslose Sohlenschubspannung.

Für die Berechnung der kritischen dimensionslosen Schubspannung bei Beginn des Geschiebetransportes θc wird statt rh der hydraulische Radius rhc bei kritischem Abfluss pro Einheitsbreite qc eingesetzt. Dieser wiederum kann mit einer empirischen Gleichung abgeschätzt werden:

(15)

(18)

Das Verhältnis zwischen Basiswiderstand und gesamtem Fliesswiderstand ergibt sich dann zu:

Gl. (18) wurde von Bathurst et al. (1987) vorgeschlagen und von Rickenmann (1990) leicht modifiziert. Sie basiert auf Laborver-

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

131

suchen mit relativ einheitlichen Korngrössen und Gerinnegefällen von 0.25 bis 20%.

In der vorliegenden Studie verwenden wir Gl. (17) als Referenzgleichung zur Bestimmung des Geschiebetransports, welche die Auswirkungen grossskaliger Rauigkeitselemente nicht berücksichtigt.

Zur Bestimmung des Geschiebetransportes unter Berücksichtigung des Fliesswiderstandes durch grobe Rauigkeitselemente kann Gl. (17) nach Rickenmann (1991) auch in Kombination mit den in Abschnitt 2.1 präsentierten Fliesswiderstandsformeln verwendet werden. Rickenmann (2005) führte eine empirische Funktion ein, um grossskalige Rauigkeit in steilen Gerinnen über ein reduziertes Energieliniengefälle zu berücksichtigen.

Mit dieser Methode konnte für verschiedene Hochwasserereignisse eine bessere Übereinstimmung zwischen im Feld beobachteten und berechneten Geschiebevolumen erreicht werden (z.B. Badoux und Rickenmann, 2008; Chiari und Rickenmann, 2011). Das gesamte Energieliniengefälle S bzw. das reduzierte Energieliniengefälle Sred wird unter Anwendung der Darcy-Weisbach-Gleichung (1) wie folgt angegeben:

(19)

(20)

Daraus lässt sich der Anteil Sred am gesamten Energieliniengefälle S bestimmen, welcher ausschliesslich der Basisreibung (der Grundrauigkeit des Sohlenmaterials) zuzuordnen ist:

(21) Gemäss theroretischen Überlegungen von Meyer-Peter und Müller (1948) kann der Exponent in Gl. (21) auch einen Wert von 1.33 aufweisen. Daher nahmen Chiari et al.

(2010) einen plausiblen Bereich für den Exponenten von 1 bis 2 an, und Gl. (21) kann dann allgemein geschrieben werden als:

Geschiebetransports (Gl. 17) eingesetzt wird:

(23) Weil Gl. (18) rein empirisch ist, wurde die reduzierte kritische dimensionslose Schubspannung θc,r bestimmt mit:

(24) wobei der kritische hydraulische Radius rhc und das reduzierte Energieliniengefälle Sred(rhc) für den kritischen Abfluss zum Bewegungsbeginn des Geschiebes mit Gl. (18) berechnet wurden. Damit ergibt sich der Geschiebetransport zu:

(22) (25) Meyer-Peter und Müller (1948) schlugen aufgrund ihrer Experimente einen empirischen Wert e = 1.5 für den Exponenten in Gl. (22) vor. Anhand der Nachrechnungen des Geschiebetransportes bei verschiedenen Hochwasserereignissen in der Schweiz und in Österreich ergibt sich ein geeigneter Wertebereich von e = 1.2 bis 1.5 (Badoux und Rickenmann, 2008; Chiari und Rickenmann, 2011). In dieser Studie wird ein Wert von e = 1.5 verwendet.

Sred wird verwendet, um eine reduzierte dimensionslose Sohlenschubspannung zu bestimmen, welche in unserer Referenzgleichung zur Bestimmung des

3.

Untersuchungsgebiete und Datengrundlage

3.1

Geschiebetransport- und Abflussdaten Zum Testen der ausgewählten Formeln wurden Messungen in 13 Wildbächen und Gebirgsflüssen in den Schweizer Alpen und Voralpen durchgeführt (Bild 1). Durch diese Auswahl der Gerinne konnten wir einen weiten Bereich von Gerinnecharakteristiken abdecken (vgl. Bild 2). Während gewisse untersuchte Gerinneabschnitte

Tabelle 1. Gerinneeigenschaften 132

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

ziemlich flach verlaufen, weisen andere steilere Abschnitte Stufen-Becken-Abfolgen oder sogar kaskadenartige Morphologien auf (gemäss Montgomery und Buffington, 1997). Die Gefälle der Gerinneabschnitte reichen von 2 bis 19%. Die berücksichtigten Wildbäche und Gebirgsflüsse lassen sich in zwei Klassen unterteilen: (a) Gerinne, für welche langjährige, periodische Messreihen von abgelagerten Geschiebevolumen bestehen, und (b) Gerinne, welche nach einzelnen extremen Transportereignissen untersucht wurden (Tabelle 1).

In die erste Klasse (a) fallen fünf Einzugsgebiete von Wildbächen, in denen abgelagertes Material in Geschiebesammlern (Rotenbach, Schwändlibach, Melera) oder kleineren Rückhalteräumen (Sperbelgraben, Rappengraben) über Jahrzehnte regelmässig vermessen wurde (Rickenmann, 1997). Der sechste Bach der Klasse (a) ist der Erlenbach (Hegg et al., 2006), wo transportiertes Geschiebe seit 1983 mindestens jährlich in einem Geschiebesammler vermessen wird. Zusätzlich liegen im Erlenbach auch Informationen zum Transportgeschehen während einzelner Ereignisse vor.

In die zweite Klasse (b) fallen insgesamt sieben Wildbäche und Gebirgsflüsse, deren Transportaktivität nach einem extremen Unwetterereignis untersucht wurde. Während des bedeutenden Hochwasserereignisses vom Oktober 2000 (BWG, 2002) kam es in den seitlichen Zuflüssen der Rhone, der Lonza, Saltina, dem Baltschiederbach und der Gamsa, zu beträchtlichen Sedimentumlagerungen (vgl. dazu auch Badoux und Rickenmann, 2008). Für drei weitere Einzugsgebiete der Klasse (b), den Buoholzbach, Steinibach und Mattenbach, wurden fluvial transportierte Sedimentvolumen während des extremen Unwetters im August 2005 untersucht. Genauere Angaben zu den Bacheigenschaften und den verwendeten Abfluss- und Geschiebedaten geben Nitsche et al. (2011).

3.2 Feldmessungen Die Rauigkeit eines Gerinneabschnittes beschreibenden morphologischen Parameter wurden in den 13 Gerinnen aufgenommen und sind in Tabelle 1 aufgeführt. Wir haben uns auf diejenigen Grössen konzentriert, die zur Anwendung der in Abschnitt 2.1 und 2.2 präsentierten Fliesswiderstands- und Geschiebetransportgleichungen erforderlich sind. Einige Parameter wie etwa die Gerinnebreite und der Stufenabstand variieren innerhalb

Bild 1. Geografische Lage der untersuchten Gerinne. Die Symbole geben den Typ der zur Verfügung stehenden Geschiebedaten an (langjährige, periodische Messreihen oder einzelne extreme Transportereignisse). 1 = Erlen bach, 2 = Rotenbach, 3 = Schwändlibach, 4 = Rappengraben, 5 = Sperbelgraben, 6 = Melera, 7 = Lonza, 8 = Saltina, 9 = Baltschiederbach, 10 = Gamsa, 11 = Mattenbach, 12 = Buoholzbach, 13 = Steinibach.

Bild 2. Beispiele der untersuchten Bäche mit unterschiedlich rauen Gerinnen: a) Saltina, b) Sperbelgraben, c) Erlenbach, d) Gamsa (vgl. Bild 1 und Tabelle 1). eines betrachteten Abschnittes beträchtlich. Da alle Berechnungen für einzelne Flussabschnitte erfolgen, verwenden wir Abschnittsmittelwerte der gemessenen Grössen für die sogenannte Schlüsselstrecke mit der geringsten Transportkapazität.

In Strecken mit ähnlicher Gerinnerauigkeit und ähnlichem Abfluss entspricht die Schlüsselstrecke dem Abschnitt mit dem geringsten Gerinnegefälle. Es ist jedoch möglich, dass ein etwas steilerer Abschnitt

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mit bedeutend grösserer Gerinnerauigkeit die geringste Geschiebetransportkapazität aufweist. Im Rahmen dieser Studie wurde vom Prinzip des kleinsten Gefälles ausgegangen. In den untersuchten Gerinnen stimmen die bestimmten Schlüsselstrecken mit den Abschnitten unmittelbar oberhalb der Geschiebeablagerungsgebiete überein. Die entsprechenden Längen der Schlüsselstrecken variieren stark und betragen 10 bis 34 mal die Gerinnebreite.

133

4.

4.1

Resultate

Fliesswiderstandsberechnungen Die Aufteilung des Fliesswiderstandes, durch den Term (f0/ftot)0.5 charakterisiert, variiert je nach verwendeter Methode stark.

Für einen gegebenen Wildbach oder Gebirgsfluss kann die Aufteilung über einen weiten Bereich von relativen Abflusstiefen sogar entgegengesetzte Resultate hervorbringen (Bild 3). Dies spiegelt die Unterschiede in den verwendeten Ansätzen zur Fliesswiderstandsaufteilung deutlich wider. Aber auch Methoden, welche auf ähnlichen Rauigkeitsparametern basieren, liefern teilweise (stark) abweichende Quotienten von Basisrauigkeit zu Gesamtrauigkeit (f0/ftot)0.5. Dies gilt auch für den engen Bereich von Abflussbedingungen, die während der berücksichtigten

Ereignisse für den Geschiebetransport von Bedeutung waren (Bild 3, graue Balken).

Als Beispiel hierzu können die Ansätze von Whittaker et al. (1988) und Pagliara und Chiavaccini (2006) erwähnt werden, welche beide die Blockdichte zur Berechnung des Fliesswiderstandes verwenden.

Die Methoden weisen abweichende empirische Beziehungen zwischen der Blockdichte und der relativen Abflusstiefe auf, was vermutlich auf unterschiedliche zugrundeliegende Versuchsanordnungen im Labor zurückzuführen ist.

Die vier in Bild 3 dargestellten Beispiele zeigen Resultate von Wildbächen und Gebirgsflüssen mit sehr unterschiedlichen Rauigkeitsmerkmalen (vgl. Bild 2 und Tabelle 1). Der Gerinneabschnitt der Saltina weist das niedrigste Gefälle aller untersuchten Abschnitte auf. Der Sperbelgraben zeichnet sich durch relativ kleine

Bild 3. Anteil des Basiswiderstands am Gesamtfliesswiderstand in Form von (f0/ftot)0.5 bei unterschiedlichen relativen Abflusstiefen (rh/D84) für die vier unterschiedlich rauen Gerinne in Bild 2. Jede Farblinie zeigt die Berechnungen für einen Fliesswiderstandsansatz (vgl. Tabelle 2). Die grauen Flächen geben den Bereich an, in dem 90% des Geschiebetransports während der untersuchten Ereignisse auftrat (verändert nach Nitsche et al., 2011).

Korngrössen und das gänzliche Fehlen von groben Blöcken aus. Die Wechsellagerung von erosionsfälligen Mergellagen und resistenteren Nagelfluh- und Sandsteinlagen führte aber zur beobachteten Stufen-Becken-artigen Gerinnemorphologie. Während der Erlenbach eine mittlere Blockdichte und ein mittleres Stufengefälle aufweist, ist die Gamsa durch hohe Werte der Blockdichte und des Stufengefälles gekennzeichnet.

Für den vergleichsweise rauen Abschnitt der Gamsa liefern die Ansätze von Egashira und Ashida (1991), Whittaker et al. (1988) und Yager (2006) für alle Abflussverhältnisse einen ziemlich tiefen Anteil von Basisrauigkeit an der Gesamtrauigkeit. Dieselben Ansätze ergeben für den Erlenbach einen höheren Anteil von Basisrauigkeit, da der Erlenbach weniger grobe Rauigkeitselemente aufweist. Auf den Sperbelgraben angewendet, ergeben die Ansätze von Whittaker et al. (1988) und Yager (2006) für den Term (f0/ftot)0.5 einen Wert von eins. Die Berechnung nach Egashira und Ashida (1991) hingegen, die ausschliesslich die Stufen-Becken-Geometrie berücksichtigt, resultiert in einem beträchtlichen Anteil der Formrauigkeit.

Unter Berücksichtigung aller 14 Untersuchungsabschnitte zeigt nur der Ansatz von Rickenmann und Recking (2011) in allen Fällen eine Zunahme des Anteils an Basisrauigkeit mit zunehmender relativer Abflusstiefe. Für die Ansätze von Yager (2006) und Whittaker et al. (1988) gilt dies nur ab einem bestimmten Grenzwert für rh/D84. Die Methoden von Egashira und Ashida (1991) und Pagliara und Chiavaccini (2006) zeigen eine schwächere Abhängigkeit des Verhältnisses (f0/ftot)0.5 von der relativen Abflusstiefe. Der Anteil der Basisrauigkeit an der Gesamtrauigkeit variiert im betrachteten rh/D84-Bereich nur mässig bis wenig.

4.2

Berechnungen von Geschiebetransportvolumen Für die Berechnungen des Geschiebetransportes in den Untersuchungsgebie-

Tabelle 2. Kombinationen von Geschiebetransport- und Fliesswiderstandsgleichungen mit Abkürzungen.

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ten verwendeten wir Gl. (17) von Rickenmann (2001). Dieser Ansatz wurde als Referenzgleichung ohne weitere Korrektur sowie in Kombination mit allen in Abschnitt 2.1 aufgeführten Methoden zur Aufteilung des Fliesswiderstandes angewendet. Die Referenzgleichung und die fünf Kombinationen sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Zur Bewertung der verschiedenen Methoden verwenden wir das Verhältnis von berechnetem zu gemessenem Geschiebetransportvolumen (Vber/Vgem).

Die Güte der mit den sechs Ansätzen erzielten Resultate variiert für die verschiedenen Gerinne und für die einzelnen Hochwasserereignisse stark (Bild 4). Für Gerinne mit langjährigen Messreihen wurden die Bereiche der Verhältnisse Vber/Vgem für jedes Untersuchungsgebiet mit sogenannten Boxplots dargestellt; für Gerinne mit einzelnen Extremereignissen sind Einzelpunkte aufgeführt. Einige Gleichungen weisen eine beträchtliche Variation von einer bis drei Grössenordnungen für Werte von Vber/Vgem auf. Die Referenzgleichung ohne Berücksichtigung von groben Rauigkeitselementen (Ri-no) überschätzt in der Regel die Geschiebetransportvolumen um bis zu zwei Grössenordnungen (Bild 4). Im Vergleich dazu wurden mit allen Formelkombinationen mit einer Aufteilung des Fliesswiderstandes jeweils kleinere Volumen bestimmt. Die Ermittlung von Geschiebevolumen für einzelne Hochwasserereignisse erzielt generell bessere Ergebnisse als für die langjährigen Datenreihen. Letztere beinhalten eine Vielzahl von kleinen Transportereignissen mit Abflüssen in der Nähe des Transportbeginns und kleinen relativen Abflusstiefen (rh/D84),

Bild 4. Verhältnis von berechneten zu gemessenen Geschiebevolumen (Vber/Vgem) für die untersuchten Gerinne. Die Berechnung mit der Referenzformel von Rickenmann (2001) ohne Korrektur für Makrorauigkeiten ist jeweils ganz links aufgeführt (Ri-no).

Die weiteren Formelkombinationen sind in Tabelle 2 definiert. Punkte in hellem Grau bedeuten, dass der Ansatz für den Bach nicht anwendbar ist. N ist die Anzahl verwendeter Geschiebetransportereignisse. Die gestrichelte Line beim Wert 1 entspricht einer perfekten Übereinstimmung von Berechnung und Beobachtung. Die Boxen sind durch das 25- und 75-Perzentil und den Median definiert. Die Whisker zeigen die 5- und 95-Perzentile der Daten. Die Grafik «Erlenbach extr.» (letzte Zeile, rechte Spalte) enthält aussschliesslich Daten von zwei der grössten gemessenen Hochwasserereignissen im Erlenbach (verändert nach Nitsche et al., 2011).

Tabelle 3. Definition der Datengruppen a.

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für die Geschiebeberechnungen mit einem grenzwertbasierten Ansatz generell ungenauer sind.

Um den Einfluss verschiedener Gerinnecharakteristiken auf die einzelnen Ansätze (Tabelle 2) zu untersuchen, wurden die 13 Gerinne gemäss folgenden Kriterien unterteilt: (i) hohe und tiefe Block-

dichte Γ, (ii) hohes und tiefes Stufengefälle H/L, und (iii) Datenklassen (vgl. auch Tabelle 3). Eine solche Vorgehensweise sollte es ermöglichen, die Bedingungen zu bestimmen, unter denen ein Ansatz besonders gute Resultate liefert bzw. unter denen ein Ansatz eher ungeeignet ist. Die auf groben Blöcken basierten Ansätze

Bild 5. Verhältnis berechneter zu gemessener Geschiebefracht (Vber/Vgem) für verschiedene Gleichungskombinationen (s. Tabelle 2), differenziert nach verschiedenen Datentypen (s. Tabelle 3). Die gestrichelte Line beim Wert 1 entspricht einer perfekten Übereinstimmung von Berechnung und Beobachtung (verändert nach Nitsche et al., 2011).

Bild 6. Verhältnis berechnetem zu gemessenem Geschiebevolumen (Vber/Vgem), berechnet mit verschiedenen Gleichungskombinationen (Zeilen; definiert in Tabelle 2) und unterschieden nach Datengruppen (Spalten; definiert in Tabelle 3). Die Vber/VgemVerhältnisse sind in drei Klassen angegeben, von denen die mittlere Klasse alle Berechnungen innerhalb eines Faktors zehn um die gemessen Geschiebefrachten repräsentiert. Die grauen Zahlen geben den Median der Vber/Vgem-Verhältnisse an. Die Gruppe «Langzeitdaten» besteht aus 207 Transportereignissen, die Gruppe «Ereignisdaten» besteht aus 9 Transportereignissen. Die Gruppe «Alle Daten» besteht aus den Geschiebesummen der einzelnen Gerinne, um jeden Bach unabhängig von der Ereignisanzahl gleich zu gewichten. Der Ansatz von Whittaker et al. (Ri-W) wurde bei vier Gerinnen nicht angewendet (verändert nach Nitsche et al., 2011).

136

(Kombinationen Ri-PC, Ri-W und Ri-Y) lieferten erwartungsgemäss bessere Ergebnisse für Flüsse mit hoher Blockdichte und hohem Stufengefälle als für Flüsse mit weniger ausgeprägten Rauigkeitselementen (Bild 5). Zudem erwiesen sich die anhand von Kombinationen mit starker physikalischer Komponente (Ri-W und Ri-Y) durchgeführten Berechnungen als etwas besser als diejenigen mit der Verknüpfung Ri-PC. Für Gerinne mit einer geringen Blockdichte und/oder einem tiefen Stufengefälle resultierte eine hohe Variabilität der vorhergesagten Geschiebetransportvolumen Vber von mehr als einer Grössenordnung (Bild 5). Der Fliesswiderstandsansatz von Yager (2006) ergab für Gerinne mit hoher Blockdichte relativ gute Vorhersagen (Medianwerte von Vber/Vgem innerhalb einer Grössenordnung um 1). Die Kombination unter Berücksichtigung des Fliesswiderstandsansatzes von Egashira und Ashida (1991) (Ri-EA), welche dem Stufengefälle explizit Rechnung trägt, lieferte Werte für das Verhältnis Vber/Vgem, die über eineinhalb Grössenordnungen variierten. Dies entspricht dem grössten Schwankungsbereich aller sechs getesteten Ansätze. Der jeweilige Medianwert von Vber/Vgem weist dabei – mit Ausnahme von Gerinnen mit tiefem Stufengefälle – auf eine systematische Unterschätzung der Transportvolumen mittels Kombination Ri-EA (Bild 5). Die Korrektur des Energieliniengefälles scheint somit im Ansatz von Egashira und Ashida (1991) zu stark auszufallen. Die Formelkombination Ri-RR generierte für alle Gerinnegruppen (Tabelle 3) Medianwerte von Vber/Vgem nahe dem Wert eins und wies jeweils relativ geringe Schwankungen auf.

Für die Gerinne mit einer hohen Blockdichte Γ lieferten die Kombinationen Ri-Y, Ri-PC, Ri-W und Ri-RR Medianwerte von Vber/Vgem im Bereich von 1 (Bild 5). In all diesen Ansätzen (ausser Methode RiRR) wird der Fliesswiderstand auch auf der Basis der groben Blöcke berechnet. In Gerinnen mit einer ausgeprägten StufenBecken-Struktur generierten schliesslich die Kombinationen R-Y, R-PC, Ri-W und R-RR die besten Ergebnisse.

In Bild 6 sind die Resultate der verschiedenen Ansätze in Klassen dargestellt, um die Qualität der Ergebnisse zu veranschaulichen. Für die langjährigen Datensätze lieferten die Kombinationen Ri-W, Ri-RR und Ri-Y die besten Vorhersagen. Für 71, 64 bzw. 63% der berechneten Transportvolumen liegt die Abweichung innerhalb eines Faktors zehn um die beobachteten Werte (0.3 < Vber/Vgem < 3).

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Tabelle 4. Statistische Kennwerte für das Verhältnis berechneter zu gemessener Geschiebevolumen (Vber/Vgem) a.

Insgesamt schwankten die Vber/VgemWerte aller sechs Ansätze für diese Klasse in einem Bereich zwischen 0.04 und 59.

Den besten Medianwert für Vber/Vgem der langjährigen Daten erzielten Ri-W (1.1) und Ri-RR (0.9) (Bild 6 und Tabelle 4). Der Variationskoeffizient von Ri-W und Ri-RR liegt allerdings im Bereich der meisten anderen Ansätze; in dieser Sparte erreichte Kombination Ri-Y den tiefsten Wert.

Für die «Ereignisdaten» war die Kombination Ri-Y der einzige Ansatz, bei dem die Abweichung aller berechneten Transportvolumen innerhalb eines Faktors zehn um die beobachteten Werte (0.3 < Vber/Vgem < 3) lag. Die Kombination Ri-PC ergab zwar den besten Medianwert für die «Ereignisdaten», doch bei diesem Ansatz gibt es einen Vorbehalt bezüglich der allgemeineren Anwendbarkeit der Resultate (vgl. Abschnitt 5). Die Kombination Ri-EA ergab die niedrigsten Vber/VgemWerte, mehr als 70% der Ereignisse wurden unterschätzt. Den besten Medianwert für den gesamten Datensatz («Alle Daten») wurde mit dem empirischen Ansatz Ri-RR erzielt (Vber/Vgem = 1.0), und 88% der Ereignisse wurden innerhalb eines Faktors zehn um die beobachteten Werte vorhergesagt.

Die Medianwerte der Blockansätze RiY und R-W fielen allerdings nur marginal schlechter aus. Ri-Y sagte sogar 93% aller Ereignisse innerhalb eines Faktors zehn um die beobachteten Frachten voraus.

5.

Diskussion Die meisten der getesteten Ansätze zur Fliesswiderstandsaufteilung enthalten eine empirische Komponente und die Ergebnisse zeigen, dass ein einzelner Ansatz nicht weit ausserhalb der Strömungsverhältnisse anwendbar ist, als für die er entwickelt wurde. Die meisten Gleichungen schnitten bei grossen Abflussereignissen besser ab, also bei grossen relativen Abflusstiefen und hohen Sohlschubspannungen, wenn ein Grossteil des Bachsediments mobil ist. Dieses Phänomen wurde auch in anderen Studien beobachtet (z.B.

Bathurst et al., 1987; Rickenmann, 2001).

Die bedeutenden Abflussereignisse hatten generell längere Transportphasen mit grossen Abflüssen als die Ereignisse der Langzeitdatenreihe.

Im Vergleich zur Referenzgleichung von Rickenmann (2001) (Ri-no), die keine Makrorauigkeit berücksichtigt, reduzierte der Blockansatz von Pagliara und Chiavaccini (2006) in der Kombination Ri-PC konsistent die berechneten Transportraten in den Gerinnen, die hohe Blockdichten und Stufengefälle aufweisen. Mit der Fliesswiderstandsgleichung von Pagliara und Chiavaccini (2006) wird über die gesamte Bandbreite relativer Abflusstiefen ein annähernd konstanter Wert für den Term (f0/ftot)0.5 berechnet. Das ist nicht plausibel und wird auch nicht von den anderen Ansätzen bestätigt. Dennoch werden bei transportrelevanten Bereichen der relativen Abflusstiefe ähnliche (f0/ftot)0.5-Werte berechnet wie mit dem empirischen Ansatz von Rickenmann und Recking (2011). Diese Übereinstimmung ist aber eher zufällig, denn für kleinere relative Abflusstiefen waren die (f0/ftot)0.5-Werte von Pagliara und Chiavaccini (2006) sehr hoch im Vergleich zu den Berechnungen mit dem empirisch breit abgestützten Ansatz von Rickenmann und Recking (2011) und auch im Vergleich zum physikalisch basierten Ansatz von Yager (2006). Die allgemeinere Anwendbarkeit des Ansatzes von Pagliara und Chiavaccini (2006) muss damit zumindest bezweifelt werden, vor allem für geringe Abflüsse. Obwohl Pagliara (2008) die Gültigkeit des Ansatzes auf Gerinneneigungen zwischen 0.08 und 0.4 und Blockdichten kleiner als 0.3 beschränkte, liegen die mit der Kombination Ri-PC berechneten Verhältnisse Vber/Vgem in der gleichen Grössenordnung, egal ob innerhalb oder ausserhalb des angegeben Gültigkeitsbereiches.

Der Ansatz von Whittaker et al.

(1988), Kombination Ri-W, reagierte sehr empfindlich auf Änderungen in Blockdichten sowie in relativen Abflusstiefen, was zu

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sehr variablen (f0/ftot)0.5-Werten führte. Der Ansatz ist beschränkt auf Blockdichten kleiner 0.15 (Whittaker et al., 1988). Tatsächlich waren die berechneten Fliesswiderstände nur für Gerinne plausibel, die kleine Blockdichten aufwiesen. Für vier der untersuchten Gerinne mit grösseren Blockdichten (Baltschieder, Mattenbach, Gamsa, Steinibach) wurden die Fliesswiderstände überschätzt und infolgedessen der Geschiebetransport um eine Grössenordnung unterschätzt. Deshalb wurden diese Berechnungen nicht in die weitere Auswertung einbezogen (s. Bild 4, graue Punkte). Die guten Resultate für Gerinne mit grossen Blockdichten und Stufengefällen (Klassifizierung nach Tabelle 3) basieren also nur auf wenigen Daten.

Der Ansatz von Egashira und Ashida (1991), Kombination Ri-EA, reagiert sehr sensitiv auf das Stufengefälle H/L. Die sehr kleinen berechneten Werte für (f0/ftot)0.5 führen zu einem signifikanten Anstieg des gesamten Fliesswiderstandes. Deswegen wurden Geschiebevolumen mit dem Ansatz Ri-EA unterschätzt. Im Vergleich zu anderen Kombinationen ergab Ri-EA die kleinsten mittleren Vber/Vgem-Werte für den gesamten Datensatz. Die (f0/ftot)0.5-Werte sind mit zunehmendem Abfluss nicht signifikant gestiegen. Das könnte an den unterschiedlichen Stufeneffekten liegen, die im Labor beobachtet wurden; dort entsprechen Stufen idealisierten, rinnenüberspannenden Elementen. In der Natur sind Stufen komplexer aufgebaut, was möglicherweise eine andere Energieumwandlung zur Folge hat als in einem vereinfachten Rinnenaufbau.

Der Ansatz zur Aufteilung der Fliesswiderstände von Yager (2006), Kombination Ri-Y, lieferte über einen grossen Bereich relativer Abflusstiefen ähnliche (f0/ftot)0.5-Werte wie der empirische Ansatz von Rickenmann und Recking (2011), besonders bei Gerinnen mit signifikanter Makrorauigkeit. Die Kombination Ri-Y ergab Vber/Vgem-Medianwerte von 1.1 für den gesamten Datensatz mit einem ledig137

lich geringen Variationskoeffizienten (0.9); ausserdem wurden 93% der Ereignisse innerhalb eines Faktors zehn um die gemessenen Transportvolumen berechnet.

Der Ansatz von Rickenmann und Recking (2011), Kombination Ri-RR, ergab konsistent plausible Geschiebeabschätzungen über einen grossen Bereich relativer Abflusstiefen mit einem medianen Vber/Vgem-Verhältnis von 1.0 für den gesamten Datensatz und einem kleinen Variationskoeffizienten von 1.1. Der Ansatz ergab relativ gute Vorhersagen, besonders für die Daten der Langzeitbeobachtungen, wobei den Ereignissen ein sehr grosser Bereich relativer Abflusstiefen vorherrscht.

Keine der untersuchten Gleichungen ergab für jedes Ereignis eine ähnlich gute Geschiebevorhersage, auch nicht innerhalb eines Bachtyps mit spezifischer Makrorauigkeit. Dennoch schnitten die Blockansätze von Ri-PC, Ri-W und Ri-Y in Gerinnen mit grosser Blockdichte gewöhnlich besser ab, das heisst, 90% der Vorhersagen lagen innerhalb eines Faktors zehn um die beobachteten Geschiebevolumen. Das ist eine deutliche Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit im Vergleich zur Referenzgleichung Ri-no.

Interessanterweise ergab auch der rein empirische Ansatz Ri-RR sehr gute Geschiebevorhersagen, obwohl er nicht explizit ein Mass für Makrorauigkeit berücksichtigt. Das bedeutet entweder, dass physikalisch basierte Ansätze in steilen Gerinnen nur ungenügend den Einfluss der Makrorauigkeiten auf den Fliesswiderstand beschreiben können, oder dass Gerinneeigenschaften und Strömungszustände in solchen Wildbächen und Gebirgsflüssen nicht genau genug gemessen werden können. Generell wird die Aufteilung der Fliesswiderstände für geringe Abflusstiefen als schwierig angesehen (Rickenmann und Recking, 2011). Zimmermann (2010) bemerkte, dass es bei solchen Abflüssen schwierig ist, zwischen Korn- und Formrauigkeit zu differenzieren. Obwohl das Konzept der Aufteilung der Fliesswiderstände in einigen Studien in Frage gestellt wurde (z.B. David et al., 2011; Wilcox et al., 2006), ergab diese Methode in anderen Untersuchungen (Badoux und Rickenmann, 2008; Chiari und Rickenmann, 2011; Rickenmann, in press) sowie in der vorliegenden Studie Geschiebeabschätzungen, die deutlich besser mit den beobachteten Transportvolumen übereinstimmen als bei Berechnungen ohne Berücksichtigung der zusätzlichen Fliesswiderstände. Das relativ gute Abschneiden des Ansatzes von Yager (2006) in Gerinnen mit grosser 138

Blockdichte zeigte, dass diese physikalisch basierte Methode einen Fortschritt darstellt, um solche Strömungszustände in steilen rauen Gerinnen besser zu berücksichtigen. Die verbesserte Übereinstimmung zwischen berechneten und gemessenen Geschiebefrachten stützt unsere Annahme, dass physikalische Rauigkeitsmasse tatsächlich einen direkten Einfluss auf Geschiebetransportraten haben.

Die hier verwendete Methode, bei der das Energieliniengefälle reduziert wird, könnte je nach verwendeter Geschiebeformel unterschiedliche Auswirkungen aufweisen. In einem Vergleich von Geschiebeformeln an über 1000 Labordatenpunkten wurde festgestellt, dass die hier verwendete Formel nach Rickenmann (2001) ähnlich grosse Abweichungen ergab, wie andere gängige schubspannungsbasierte Formeln (Recking et al., 2008). Allerdings kann die Verwendung anderer Geschiebetransportformeln in steilen Gerinnen zum Teil zu beträchtlichen Differenzen in den berechneten Transportraten führen. Ein ausführlicher Test verschiedener Transportformeln sprengt den Rahmen dieses Beitrages. Die Berücksichtigung der Geschiebetransportformel von Parker (1990) in Kombination mit dem Ansatz nach Yager (2006) wurde zusätzlich zu den hier beschriebenen Resultaten von Nitsche et al. (2011) diskutiert.

6.

Schlussfolgerungen Geschiebetransportformeln wurden mit Fliesswiderstandsgleichungen kombiniert, um zusätzliche Fliesswiderstände zu berücksichtigen, die durch niedrige Abflüsse und durch Makrorauigkeiten entstehen. Mehrere Methoden zur Aufteilung des Fliesswiderstandes wurden verwendet, um ein verringertes Energieliniengefälle als Basis für modifizierte Geschiebetransportberechnungen abzuschätzen. Dieses Vorgehen reduzierte die Überschätzung der beobachteten Geschiebefrachten im Vergleich zu den Berechnungen mit der Referenzgleichung nach Rickenmann (2001) signifikant.

Die getesteten Ansätze brachten sehr unterschiedliche Verbesserungen der Geschiebevorhersagen. Dies ist hauptsächlich auf die Grösse und Dichte der Makrorauigkeitselemente und die Fliessbedingungen zurückzuführen. Die Ansätze, welche die Auswirkungen einzelner grosser Blöcke berücksichtigen, brachten im Allgemeinen bessere Resultate für Gerinne mit einer hohen Konzentration grosser Blöcke oder in Stufen-Becken-Systemen. Mit der Kombination der Transport-

gleichung von Rickenmann (2001) und den Fliesswiderstandsgleichungen von Yager (2006), von Whittaker et al. (1988) und von Pagliara und Chiavaccini (2006) lagen mindestens 75% der berechneten Ereignisse für Gerinne mit hoher Blockdichte innerhalb eines Faktors zehn um die beobachteten Frachten. Allerdings gelten bezüglich des Ansatzes von Pagliara und Chiavaccini (2006) die Einschränkungen gemäss Abschnitt 5. Der Ansatz von Egashira und Ashida (1991), der Fliesswiderstände anhand charakteristischer Grössen der Stufen-Becken-Struktur abschätzt, ergab keine Verbesserung der Transportvorhersagen im Vergleich mit der Referenzgleichung.

Wenn keine detaillierten Informationen zur Rauigkeit des untersuchten Gerinnes vorliegen, empfiehlt sich der Ansatz von Rickenmann und Recking (2011) als einfache Möglichkeit, erhöhte Rauigkeitswerte in steilen Gerinnen zu berücksichtigen. Für Gerinne mit hoher Blockdichte lagen mit dem Ansatz ebenfalls mindestens 75% der berechneten Ereignisse innerhalb eines Faktors zehn um die beobachteten Frachten. Der Ansatz ergab im Mittel die besten Vorhersagen für alle Gerinne, die ein breites Spektrum verschiedener Charakteristiken abdecken.

Die Ansätze, welche die Makrorauigkeit berücksichtigen, gaben jedoch Ergebnisse, die bis zu einer Grössenordnung näher an den beobachteten Werten lagen, als Berechnungen ohne Berücksichtigung der Makrorauigkeit. Mittels des Ansatzes von Yager (2006) wurden für Gerinne mit hohen Blockdichten relativ gute Ergebnisse erzielt. Dies weist darauf hin, dass diese physikalisch-basierte Methode einen Fortschritt in der theoretischen Beschreibung von Bedingungen mit zusätzlichen Fliesswiderständen darstellt. Trotzdem führten der Ansatz von Yager (2006) und die pauschalen Methoden von Rickenmann und Recking (2011) zu ähnlich guten Ergebnissen. Dieses Resultat impliziert, dass entweder die physikalisch-basierten Ansätze noch weiter verbessert werden können, um den Einfluss der Makrorauigkeit auf die Gesamtrauigkeit zu beschreiben, oder dass es noch nicht möglich ist, Makrorauigkeit mit genügender Genauigkeit zu identifizieren und quantitativ zu erfassen.

Dank Wir bedanken uns beim BAFU für die finanzielle Unterstützung, welche es uns erlaubte, dieses Projekt durchführen zu können. Zudem danken wir Christoph Hegg für die Aufgleisung des Projektes.

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Literatur

Lamarre, H., Roy, A.G. (2008): A field experiment

tion of flow resistance in gravel-bed streams

Badoux, A., Rickenmann, D. (2008): Berech-

on the development of sedimentary structures

through a large field data set. Water Resources

nungen zum Geschiebetransport während der

in a gravel-bed river. Earth Surface Processes

Research, 47, W07538.

Hochwasser 1993 und 2000 im Wallis. «Wasser

and Landforms, 33, 1064–1081.

Smart, G.M., Duncan, M.J., Walsh, J.M. (2002):

Energie Luft», 100(3), 217–226.

Lee, A.J,. Ferguson, R.I. (2002): Velocity and

Relatively Rough Flow Resistance Equations.

Bathurst, J.C. (1978): Flow Resistance of Large-

flow resistance in step-pool streams. Geomor-

Journal of Hydraulic Engineering, 128(6), 568–

Scale Roughness. Journal of the Hydraulics Di-

phology, 46, 59–71.

578.

vision-ASCE, 104(12), 1587–1603.

Meyer-Peter, E., Müller, R. (1948): Formulas

Smart, G.M., Jäggi, M.N.R. (1983): Sediment-

Bathurst, J.C. (2002): At-a-site variation and

for bedload transport. Proc. 2nd meeting Int.

transport in steilen Gerinnen. Mitteilungen der

minimum flow resistance for mountain rivers.

Assoc. Hydraulic Structures Research, Appen-

Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und

Journal of Hydrology, 269, 11–26.

dix 2, pp. 39–64, Stockholm, Sweden.

Glaziologie der ETH Zürich, Nr. 64.

Bathurst, J.C., Graf, W.H., Cao, H.H. (1987): Bed

Montgomery, D.R., Buffington, J.M. (1997):

Whittaker, J.G., Hickman, W.E., Croad, R.N.

load discharge equations for steep mountain ri-

Channel-reach morphology in mountain drai-

(1988): Riverbed Stabilisation with placed

vers, in Sediment transport in gravel-bed rivers,

nage basins. GSA Bulletin, 109(5), 596–611.

blocks. Report 3–88/3, Central Laboratories,

edited by Thorne, C.R. et al., pp. 453–477, John

Nitsche, M., Rickenmann, D., Turowski, J.M.,

Works and Development Services Corporation,

Wiley and Sons Ltd., New York.

Badoux, A., Kirchner, J.W. (2011): Evaluation of

Lower Hutt, NZ.

Bathurst, J.C., Li, R.-M., Simons, D.B. (1981):

bedload transport predictions using flow resi-

Whittaker, J.G., Jaeggi, M.N.R. (1982): Origin

Resistance equation for large-scale rough-

stance equations to account for macro-rough-

of Step-Pool Systems in Mountain Streams.

ness. Journal of the Hydraulics Division, 107,

ness in steep mountain streams. Water Resour-

Journal of the Hydraulics Division-Asce, 108(6),

1593–1613.

ces Research, 47, W08513.

758–773.

Bezzola, G.R., Hegg, C. (Eds.) (2007): Ereigni-

Pagliara, S. (2008): Closure to «Flow Resistance

Wilcox, A.C., Nelson, J.M., Wohl, E.E. (2006):

sanalyse Hochwasser 2005. Teil 1 – Prozesse,

of Rock Chutes with Protruding Boulders» by S.

Flow resistance dynamics in step-pool chan-

Schäden und erste Einordnung, 215 pp., Um-

Pagliara and P. Chiavaccini. Journal of Hydrau-

nels: 2. Partitioning between grain, spill, and

welt-Wissen Nr. 0707. Bundesamt für Um-

lic Engineering, 134(7), 1022–1023.

woody debris resistance. Water Resources Re-

welt BAFU und Eidg. Forschungsanstalt WSL,

Pagliara, S., Chiavaccini, P. (2006): Flow Resi-

search, 42, W05419.

Bern.

stance of Rock Chutes with Protruding Boul-

Yager, E.M. (2006): Prediction of sediment

BWG (2002): Hochwasser 2000, Ereignisana-

ders. Journal of Hydraulic Engineering, 132(6),

transport in steep, rough streams, PhD thesis,

lyse/Fallbeispiele, 248 pp., Berichte des Bun-

545–552.

232 pp., University of California, Berkeley.

desamt für Wasser und Geologie BWG, Serie

Parker, G. (1990): Surface-based bedload trans-

Yager, E.M., Kirchner, J.W., Dietrich, W.E.

Wasser Nr. 2, Bern.

port relation for gravel rivers. Journal of Hydrau-

(2007): Calculating bed load transport in steep

Chiari, M., Friedl, K., Rickenmann, D. (2010): A

lic Research, 28(4), 417–436.

boulder bed channels. Water Resources Re-

one-dimensional bedload transport model for

Recking, A., Frey, P., Paquier, A., Belleudy, P.,

search, 43, W07418.

steep slopes. Journal of Hydraulic Research,

Champagne, J.Y. (2008): Feedback between

Zimmermann, A. (2010): Flow resistance in

48(2), 152–160.

bed load transport and flow resistance in gravel

steep streams: An experimental study. Water

Chiari, M., Rickenmann, D. (2011): Back-calcu-

and cobble bed rivers. Water Resources Re-

Resources Research, 46, W09536.

lation of bedload transport in steep channels

search, 44, W05412.

with a numerical model. Earth Surface Pro-

Rickenmann, D. (1990): Bedload transport capa-

cesses and Landforms, 36, 805–815.

city of slurry flows at steep slopes. Mitteilungen

Anschrift der Verfasser

Church, M., Zimmermann, A. (2007): Form

der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie

Dr. Manuel Nitsche, Dr. Dieter Rickenmann

and stability of step-pool channels: Research

und Glaziologie der ETH Zürich, Nr. 103.

Dr. Jens M. Turowski, Dr. Alexandre Badoux

progress. Water Resources Research, 43(3),

Rickenmann, D. (1991): Hyperconcentrated flow

Prof. Dr. James W Kirchner

W03415.

and sediment transport at steep flow. Journal of

Gruppe Wildbäche, Gebirgshydrologie und

David, G.C.L., Wohl, E.E., Yochum, S.E., Bled-

Hydraulic Engineering, 117(11), 1419–1439.

Massenbewegungen, Eidg. Forschungsanstalt

soe, B.P. (2011): Comparative analysis of bed

Rickenmann, D. (1997): Sediment Transport in

für Wald, Schnee und Landschaft WSL

resistance partitioning in high gradient streams.

Swiss Torrents. Earth Surface Processes and

Zürcherstrasse 111, CH-8903 Birmensdorf

Water Resources Research, 47, W07507.

Landforms, 22, 937–951.

Kontakt: Dieter Rickenmann

Egashira, S., Ashida, K. (1991): Flow resistance

Rickenmann, D. (2001): Comparison of bed load

dieter.rickenmann@wsl.ch

and sediment transportation in streams with

transport in torrents and gravel bed streams.

Tel. 044 739 24 29

step-pool bed morphology, in Fluvial Hydrau-

Water Resources Research, 37(12), 3295–

lics of Mountain Regions, pp. 45–58, Springer,

3305.

manuel.nitsche@wsl.ch

Heidelberg.

Rickenmann, D. (2005): Geschiebetransport

jens.turowski@wsl.ch

Fehr, R. (1987): Einfache Bestimmung der Korn-

bei steilen Gefällen, in «VAW 75 Jahre», Fest-

alexandre.badoux@wsl.ch

grössenverteilung

Geschiebematerial.

kolloquium, Mitteilungen der Versuchsanstalt

james.kirchner@wsl.ch

Schweizer Ingenieur und Architekt, 105(38),

für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie der

1004–1109.

ETH Zürich, Nr. 190, pp. 107–119.

Ferguson, R. (2007): Flow resistance equations

Rickenmann, D. (2012), Alluvial steep channels:

for gravel- and boulder-bed streams. Water Re-

Flow resistance, bedload transport prediction,

sources Research, 43(12), W05427.

and transition to debris flows, Kapitel 28 in

Hegg, C., McArdell, B.W., Badoux, A. (2006):

Church, M., Biron, P. & Roy, A. (eds.) Gravel

One hundred years of mountain hydrology in

Bed Rivers: Processes, tools, environments,

Switzerland by the WSL. Hydrological Pro-

John Wiley and Sons, 386–397.

cesses, 20, 371–376.

Rickenmann, D., Recking A. (2011): Evalua-

von

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

139

140

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Jahresbericht 2011 des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes

Rapport annuel 2011 de l’Association suisse pour l’aménagement des eaux

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

141

Jahresbericht 2011

Inhalt/Contenu

Jahresbericht 2011 des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes / Rapport annuel 2011 de l’Association suisse pour l’aménagement des eaux

Anhänge / Annexes: 1a

Rechnung 2011 und Voranschläge 2012 / 2013 / Comptes 2011 et budgets 2012 / 2013

1b

Bilanz per 31. Dezember 2011 / Bilan au 31 décembre 2011

1c

Verteilung der Einnahmen 2011 / Distribution des recettes 2011

2

Mitgliederstatistik / Effectifs des membres

3

Zusammensetzung Gremien / Membres des Comités

4

Mitteilungen aus den Verbandsgruppen / Messages des groupes régionaux

5

Neue kantonale rechtliche Grundlagen / Nouvelles bases juridiques dans les cantons

6

Witterungsbericht und hydroelektrische Produktion 2011

Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband Rütistrasse 3a · CH-5401 Baden Tel. 056 222 50 69 · Fax 056 221 10 83 · www.swv.ch

142

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

1.

Tätigkeiten des Verbandes

1.1

Ausschuss, Vorstand, Hauptversammlung, Geschäftsstelle

Ausschuss Der geschäftsleitende Ausschuss trat 2011 zu insgesamt zwei Sitzungen zusammen und traf diverse Absprachen auf dem Zirkulationsweg. Die erste Sitzung vom 19. Januar 2011 in Olten hatte ihren Schwerpunkt bei der Auswertung der Verbandstätigkeit des Vorjahres sowie dem Ausblick auf das laufende Jahr. Zudem nahm der Ausschuss Kenntnis von der provisorischen Verbandsrechnung 2010.

Die in Arbeitspapieren festgehaltenen Zielsetzungen und Aktivitäten für das Geschäftsjahr 2011 wurden diskutiert. Neben den üblichen Verbandsgeschäften wurde dabei unter anderem die notwendige Modernisierung der Webseite und der EDVSysteme (Adress- und Kursverwaltung, Finanzbuchhaltung) besprochen und der Finanzierung zugestimmt. Im Weiteren bestätigte der Ausschuss die formelle Aufnahme neuer Mitglieder.

An seiner zweiten Sitzung vom 7. April 2011 in Zürich wurden die Jahresrechnung 2010 und das Budget 2012 zu Händen von Vorstand und Hauptversammlung verabschiedet. Das Budget 2012 geht dabei weiterhin von den seit 2004 unverändert gültigen Beitragssätzen für Mitgliederkategorien sowie Aufgaben und Personalbestand im bisherigen Rahmen aus. Zudem nahm sich der Ausschuss der Vorbereitung statutarischer Geschäfte für Vorstand und Hauptversammlung an, insbesondere der anstehenden Gesamterneuerungswahlen mit Wahlvorschlägen für die zurücktretenden Mitglieder von Vorstand und Kommissionen.

Vorstand Der Vorstand nahm an seiner Sitzung vom 25. Mai 2011 in Olten über die Orientierung der Verbandsarbeiten Kenntnis und befasste sich hauptsächlich mit der Vorbereitung der Hauptversammlung. Er genehmigte den Jahresbericht 2010 sowie, gestützt auf den Kontrollbericht und den

Antrag des Ausschusses, die Jahresrechnung 2010 und das Budget 2012, beides zu Händen der Hauptversammlung. Ebenfalls unterstützte der Vorstand einstimmig die Einführung von differenzierten Tagungsgebühren mit vergünstigten Konditionen für Mitglieder des SWV. Im Rahmen der Gesamterneuerungswahlen wählte der Vorstand direkt die Mitglieder der beiden Fachkommissionen. Die vom Ausschuss vorgeschlagenen Mitglieder beider Kommissionen wurden dabei einstimmig für eine neue Periode 2011–2014 gewählt. Bei der Kommission Hydrosuisse ergab sich nur die Neubesetzung der Vertretung des VSE, namentlich der Ersatz des zurücktretenden Anton Bucher, Leiter Public Affairs durch seinen Nachfolger beim VSE, Thomas Zwald. Die Kommission Hochwasserschutz (KOHS) wurde zum ersten Mal mitsamt ihren 23 Mitgliedern vom Vorstand gewählt. Die vollständige Liste der Mitglieder beider Kommissionen kann Anhang 3 entnommen werden – der Geschäftsführer SWV ist statutarisch bedingt und damit ohne Wahl in beiden Kommissionen vertreten.

Des weiteren galt es an der Vorstandssitzung die Neubesetzungen im Vorstand vorzubereiten, namentlich aufgrund folgender fünf Rücktritte: Gianni Biasiutti, KWO; Alfred Janka, Vertreter Rheinverband; André Künzi, FM ChancyPougny; Albert Fournier, Dept. TEE du Valais, Andreas Götz, BAFU. Der Einsatz der zurücktretenden Vorstandsmitglieder wurde an der Sitzung herzlich verdankt.

Die Vorschläge des Ausschusses für die Neubesetzung des Vorstandes wurden anschliessend einstimmig zu Händen der Hauptversammlung verabschiedet mit folgenden neuen Mitgliedern: Felix Vontobel, Repower; Michelangelo Giovannini, Vertreter Rheinverband; Jérôme Barras, FM Chancy-Pougny; Moritz Steiner, DEWK, Kanton VS; Hanspeter Willi, BAFU; Peter Klopfenstein, Hydroexploitation. Die Liste für die Gesamterneuerungswahl des Vorstandes wurde zusammen mit den weiteren Traktanden für die Hauptversammlung genehmigt.

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Hauptversammlung Die 100. ordentliche Hauptversammlung fand am 6. September 2011 am Ufer der Aare in Solothurn statt. Die Versammlung wurde wie in früheren Jahren mit einer Vortragsveranstaltung kombiniert, die diesmal unter dem Titel «Von den Juragewässerkorrektionen zu aktuellen wasserwirtschaftlichen Herausforderungen» stand.

Insgesamt acht Referenten spannten den Bogen vom historischen Rückblick auf die ersten Juragewässerkorrektionen über die heutige Gewässerbewirtschaftung bis hin zum Zukunftsthema der durch die Gletscherschmelze in den Alpen neu entstehenden Seen.

Nach einer Grussbotschaft des Stadtpräsidenten von Solothurn und Nationalrat Kurt Fluri gab Nationalrat Caspar Baader in seiner Präsidialansprache zur Eröffnung der Versammlung einen Rückblick auf das durch den postulierten Atomausstieg energiepolitisch sehr bewegte Jahr. Der vollständige Text der Ansprache findet sich zusammen mit dem Protokoll zur Hauptversammlung in «Wasser Energie Luft», 103.

Jahrgang, Heft 4/2011, Seiten 343–349. Die statutarischen Geschäfte konnten rasch und ohne Diskussion verabschiedet werden.

Damit wurden insbesondere die Rechnung 2010 und das Budget 2012 genehmigt, die Organe entlastet und der Vorstand sowie der geschäftsleitende Ausschuss für weitere vier Jahre gewählt. Die zurücktretenden Vorstandsmitglieder wurden mit einem Exemplar des neuen Bildbandes zu Schweizerischen Talsperren und einer Flasche guten Tropfens verabschiedet.

Am Folgetag bot sich den interessierten Teilnehmern die Möglichkeit, an einer Exkursion das Herzstück der heutigen Regulierung der Juragewässer beim Wehr Port am Bielersee zu besichtigen.

Ausserdem konnten die Teilnehmer unter kundiger Führung die Baustelle für die Erneuerung des Kraftwerks Hagneck besuchen und sich ein Bild über die aktuellen Arbeiten zur Verbesserung des Hochwasserschutzes am Hagneckkanal machen.

Die Exkursion fand ihren Ausklang mit einem Mittagessen im schönen Städtchen Aarberg.

143

Jahresbericht 2011

Jahresbericht 2011 des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes

Jahresbericht 2011

Geschäftsstelle Für die neu zusammengesetzte Geschäftsstelle des SWV war das Jahr 2011 ein erfolgreiches und ziemlich vollbeladenes Verbandsjahr. So besorgte sie die laufenden Geschäfte des Verbandes, die Geschäfte des Verbandes Aare-Rheinwerke (VAR) und des Rheinverbandes (RhV), die Redaktion und Herausgabe der Fachzeitschrift «Wasser Energie Luft», die Organisation diverser Tagungen und Kurse, und beteiligte sich über den Geschäftsführer in verschiedenen Arbeitsgruppen und Partnergremien sowie durch Vernehmlassungen, Referate und Publikationen an der Weiterentwicklung der Wasserwirtschaft.

Zusätzlich zum bereits mit den üblichen Geschäften gut dotierten Programm kamen Sonderefforts dazu: speziell zu erwähnen sind die Umbauarbeiten am Geschäftssitz, die bis in den Frühsommer 2011 andauerten, die initiierte Modernisierung von Webseite und EDV-Systemen auf der Geschäftsstelle sowie die mit der postulierten Energiewende ausgelöste Flut von Anfragen und notwendigen Positionsbezügen. Insbesondere die Öffentlichkeits- und Medienarbeit nahm mit fast wöchentlichen Anfragen von Journalisten der Presse, Radio und Fernsehen stark zu.

Während sich die Implementierung der neuen Adressdatenbank und Debitorenbuchhaltung ins neue Jahr ziehen wird, kann die Umsetzung der neuen Webseite des SWV (www.swv.ch), inklusive der eingebetteten Seiten für den VAR (www. aare.rheinwerke.ch) und den RhV (www. rheinverband.ch), als gelungen bezeichnet werden. Das neue System erlaubt die vollständig autonome Anpassung und Aktualisierung der Inhalte, was zusammen mit der Lancierung des E-Mail-Newsletters die Zugriffe nachweislich massiv erhöht. Auch können nun Anmeldungen für Tagungen und Kurse direkt über die Webseite erfolgen, was nicht zuletzt die Administration vereinfacht.

Revisionsstelle Die OBT-Treuhand AG, Brugg, prüfte die Jahresrechnung 2011 am 20. Februar 2012.

1.2 Politische Aktivitäten Der Verband beschäftigte sich auch im Jahre 2011 neben den verschiedenen Facharbeiten mit zahlreichen Vorstössen der Politik. Im Vordergrund stand natürlich der vom Bundesrat im März 2011 postulierte mittelfristige Ausstieg aus der Atomenergie und die damit eingeleitete 144

Energiewende. Daneben galt es aber auch, die Entwicklungen bei der Umsetzung des revidierten Gewässerschutzgesetzes und bei der Ausarbeitung der Stauanlagenverordnung zu verfolgen und Stellungnahmen auf diverse Vernehmlassungsvorlagen abzugeben. Die wichtigsten Aktivitäten: Einflussnahme Energiestrategie 2050 Bereits im Juni 2011 hat der SWV gestützt auf frühere Potenzialstudien und mit Einbezug der Kommission Hydrosuisse ein Faktenblatt zum Ausbaupotenzial Wasserkraft verfasst. Die weiterhin gültige Hauptaussage darin ist, dass zwar noch Potenzial besteht, dieses aber ohne Anpassung der Rahmenbedingungen, namentlich bezüglich Interessenabwägung gegenüber Schutzanliegen und Rentabilität bzw. Investitionssicherheit, nicht realisiert werden kann. Die Einschätzung des SWV wurde durchaus wahrgenommen und führte in der Folge auch dazu, dass das BFE die sehr optimistischen ersten Schätzungen in der laufenden Plausibilisierung nach unten korrigieren musste bzw. inzwischen an Voraussetzungen knüpft. Der SWV beteiligte sich im Verlaufe des Jahres an den Diskussionen zum Thema, publizierte diverse Artikel in Zeitschriften und nahm an einer Umfrage des BFE zum konkreten Potenzial teil. Die Resultate sollen im neuen Jahr mit verschiedenen Interessenvertretern diskutiert und schliesslich in die überarbeiteten Energieperspektiven 2050 einfliessen.

Revidiertes Gewässerschutzgesetz, Vollzugshilfen Nachdem das revidierte Gesetz bereits auf Anfang 2011 in Kraft getreten ist, folgte bis Mitte Jahr auch die zugehörige Ausführungsverordnung. Dabei hat sich schon relativ früh abgezeichnet, dass die vom SWV in der Vernehmlassung eingebrachten konkreten Änderungsanträge (unter anderem die Forderung nach Streichung der starren Schwellenwerte für Schwall/ Sunk-Sanierungen) wenig Gehör finden würden. In der zweiten Jahreshälfte 2011 wurden von der Bundesverwaltung dann bereits Entwürfe der Vollzugshilfen zur ersten Phase der strategischen Planung durch die Kantone in die Vernehmlassung gebracht. Diese galt es wiederum zu analysieren und zu kommentieren. Die Ausarbeitung der beiden Vollzugshilfen Schwall/ Sunk-Sanierungen und Revitalisierungen sind fortgeschritten und werden per Anfang 2012 publiziert. Parallel dazu laufen beim Bund die Vorbereitungen zur Erstellung und Publikation der Vollzugshilfen für

die Umsetzungsphase, deren Erarbeitung es ebenfalls zu begleiten gilt.

Revision Stauanlagenverordnung Nachdem das Parlament Ende 2010 das Bundesgesetz über die Stauanlagen beschlossen hat, wurde im Berichtsjahr die Revision der zugehörigen Verordnung angegangen. In der entsprechenden Arbeitsgruppe des BFE ist der SWV mit einem Experten (Bastian Otto, Axpo) vertreten.

Nach aktuellem Stand bleiben die Vorgaben der aktuellen Praxis im Wesentlichen bestehen, mit wenigen Anpassungen beim Geltungsbereich (Stärkung Grössenkriterium) sowie bei den Kontrollen und Inspektionen. Eine wichtige Ausnahme bildet die im Parlament stark umstrittene, aber schliesslich akzeptierte neue Aufsichtsabgabe, die mit der Verordnung allerdings noch konkretisiert werden muss. Die Verordnung und der erläuternde Bericht sind im Entwurf fertig und in der Ämterkonsultation. Anschliessend erfolgt die Bereinigung in der Arbeitsgruppe, bevor die Vernehmlassung in der ersten Hälfte 2012 durchgeführt werden wird. Auch dieses Geschäft wird den SWV im Jahre 2012 noch weiter beschäftigen.

Positionspapiere politische Vorstösse Neben den Geschäften zum Gewässerschutzgesetz und zum Stauanlagengesetz wurden im Berichtsjahr diverse Positionspapiere zu aktuellen politischen Vorstössen erarbeitet. Es sind dies vor allem Positionsbezüge zu Postulaten und Motionen der eidgenössischen Räte im Zusammenhang mit dem Atomausstieg und der Förderung erneuerbarer Energien.

1.3 Kommission Hydrosuisse Die Kommission Hydrosuisse hat sich unter dem Vorsitz von Jörg Aeberhard auch 2011 schwerpunktmässig mit den Rahmenbedingungen bezüglich Wasserkraftnutzung und verschiedenen Vorstössen der Politik beschäftigt. Neben den oben bereits erwähnten Geschäften sind vor allem die folgenden Aktivitäten zu nennen: Medienveranstaltung Wasserkraft Die Kommission führte am 15./16. März 2011 die lange geplante Medienveranstaltung auf der Grimsel durch. Von den persönlich eingeladenen 30 Hintergrundjournalisten nahmen immerhin 10 interessierte Medienschaffende teil. Die 1.5-tägige Veranstaltung mit Übernachtung im Grimsel Hospiz diente primär der Kontaktpflege und der Positionierung der Wasserkraft

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

ben sich zusammen mit der Geschäftsstelle SWV auch im Berichtsjahr vor allem mit der Vorbereitung und Durchführung der traditionellen Fachtagung sowie der Vorbereitung einer neuen Serie Weiterbildungskurse beschäftigt:

Tagung zur Energiestrategie 2050 Ein weiterer Beitrag zur Diskussion rund um die postulierte Energiewende war die gemeinsam vom SWV mit der Stiftung Umweltschutz Schweiz (PUSCH) durchgeführte Tagung «Die Rolle der Wasserkraft in der Energiestrategie 2050» vom November 2011 in Solothurn. Dabei waren gleich drei Mitglieder der Kommission und der Geschäftsführer des SWV als Referenten engagiert. Aufgrund der Teilnehmerzahl von knapp 200 Interessierten sowie der Resonanz bei Teilnehmenden und Medien ist die Tagung als wichtiger Beitrag für die Diskussion zur Energiewende und damit als Erfolg zu werten.

Traditionelle KOHS-Fachtagung Die von der Kommission vorbereitete traditionelle KOHS-Fachtagung wurde im Januar 2011 zum Thema «Hochwasserschutz und Revitalisierungen» zum ersten Mal in Olten durchgeführt. Auslöser für das Thema war das auf Jahresbeginn in Kraft gesetzte revidierte Gewässerschutzgesetz. Dieses legt einen starken Fokus auf die Revitalisierung von Gewässern, woraus sich neue Chancen und Herausforderungen beim Hochwasserschutz ergeben.

Mit der Tagung wurden die Wasserbauer anhand konkreter Fallbeispiele – von der Kander über die Rhône bis hin zur Töss – auf die neuen Zusammenhänge eingestimmt. Mit über 230 Teilnehmenden war die Tagung ein grosser Erfolg.

administriert und von privaten Drittbüros und Kommissionsmitgliedern bearbeitet. Ein Entwurf der Publikation liegt Ende 2011 vor und soll nach Vernehmlassung im Herbst 2012 publiziert werden.

1.5

Zusammenarbeit mit swissgrid Wie bereits 2009 und 2010 führte swissgrid zusammen mit der Kommission Hydrosuisse im Oktober 2011 eine Orientierungsveranstaltung für Vertreter von Mitgliedsunternehmen des SWV durch. Es nahmen rund 40 Kraftwerksvertreter teil, die in den Genuss von aktuellen Informationen zu Verfügbarkeitsplanung, Änderungen am Re-Dispatch-Prozess und Entwicklungen am SDL-Markt kamen.

Weiterbildungskurse Wasserkraft Das vom SWV über die Kommission Hydrosuisse und zusammen mit den drei Fachhochschulen Luzern, Sion und Rapperswil aufgebaute Weiterbildungsprogramm für Berufsleute im Bereich Wasserkraft läuft weiterhin erfolgreich. Das Gesamtpaket «Hydro-Weiterbildung» umfasst insgesamt 8 Kursmodule mit einer Dauer von jeweils 3 Tagen. Seit Lancierung Ende 2008 wurden 38 Kurse mit insgesamt 440 Teilnehmern durchgeführt; alleine im Berichtsjahr 2011 waren es 13 Kurse mit total 159 Teilnehmern. Das Angebot entspricht einem Marktbedürfnis und wird von den Fachhochschulen weitgehend selbstständig weitergeführt. Nach laufender Bedarfsprüfung wird das Programm gegebenfalls mit Unterstützung SWV um neue Module ergänzt werden.

1.4

Kommission Hochwasserschutz Die Kommission Hochwasserschutz (KOHS) unter dem Vorsitz von Jürg Speerli bzw. entsprechende Arbeitsgruppen ha-

Weiterbildungskurse Nach den erfolgreichen ersten beiden Kursserien 2004–2006 und 2008–2010 bereitete die Kommission im Berichtsjahr eine dritte Serie Weiterbildungskurse Hochwasserschutz vor. Wie bei den früheren Kursen finanziert das BAFU den Aufbau des Kurses und die Dokumentation. Die rund 6–7 Kursdurchführungen sollen dann aber weitgehend kostendeckend über die Teilnahmegebühren von rund CHF 650.– bzw. CHF 750.– erfolgen. Schwerpunkt des neuen Kurses ist das Thema «Gefahrengrundlagen und Hochwasserbewältigung». Der erste zweitägige Kurs wurde Mitte November 2011 erfolgreich mit den maximal vorgesehenen 25 Teilnehmenden in Lenzburg durchgeführt. Mindestens vier weitere Durchführungen, davon eine auf Französisch, sind für 2012 geplant.

Projekt Freibord Bei der Bestimmung der Abflusskapazität eines Gewässers und bei der Bemessung von Schutzbauten wird in der Regel ein Freibord (Abstand zwischen Wasserspiegel und Oberkante Ufer bzw. Unterkante Brücke) berücksichtigt. Allerdings gibt es für die Festlegung des Freibords unterschiedliche Ansätze, was immer wieder zu Unsicherheiten führt. Mit einer Empfehlung zum Thema möchte die KOHS dazu beitragen, dass die Berücksichtigung des Freibords in der wasserbaulichen Praxis der Schweiz vereinheitlicht wird. Das Projekt wird vom BAFU finanziert, über den SWV

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Fachzeitschrift «Wasser Energie Luft» Auch im 103. Jahrgang wurden wiederum vier Ausgaben der Fachzeitschrift «Wasser Energie Luft» herausgegeben. Diese umfassten total 364 paginierte Seiten (Vorjahr 360 Seiten) und enthielten neben Nachrichten aus der Wasser- und Energiepolitik eine grosse Vielfalt interessanter Fachartikel aus Wissenschaft und Praxis: Heft 1/2011 publizierte die von der WSL jährlich erstellte Schadensstatistik der Unwetter in der Schweiz. Auch dem Hochwasserschutz gewidmet war ein Artikel über den historischen Rückblick als Basis für die Abschätzung extremer Ereignisse. Des weiteren umfasste die vielfältige Ausgabe unter anderem einen Bericht zur Restwassersanierung Oberhasli, eine Dokumentation zum Neubau des Wasserkraftwerkes Alpbach bei Kandersteg und ein Diskussionsbeitrag zu integralen Ansätzen der Wasserwirtschaft.

Heft 2/2011 enthielt den vom Geschäftsführer SWV gestützt auf die Medienreise vom März 2011 zusammen mit Vertretern der Kommission Hydrosuisse verfassten Artikel zur Wasserkraft als Rückgrat der Schweizerischen Stromversorgung. Ein weiterer Beitrag zur Wasserkraft war dem Thema Entlandung von Stauseen über Triebwasserfassungen gewidmet. Mit insgesamt fünf Artikeln zu Referaten der KOHS-Tagung enthielt das Heft zudem einen Schwerpunkt im Bereich Hochwasserschutz. Schliesslich enthielt die zweite Ausgabe auch den SWV-Jahresbericht 2010.

Heft 3/2011 war schwerpunktmässig dem ersten Teil einer Artikelserie zu Integralem Flussgebietsmanagement gewidmet. Dieses multidisziplinäre Forschungsprojekt setzt auf Synergien flussbautechnischer, ökologischer und soziokultureller Aspekte, um Defiziten in Fliessgewässern entgegenzuwirken. Des weiteren umfasste die Ausgabe einen Artikel zu Ultra-NiederdruckKraftwerken sowie einen historischen Beitrag zum Magdalenen-Hochwasser von 1342, der grössten belegten Überschwemmungskatastrophe Mitteleuropas.

145

Jahresbericht 2011

im veröffentlichten Bewusstsein. Beides kann als gelungen bezeichnet werden. Die Materialien der Veranstaltung wurden anschliessend vom Geschäftsführer in einen WEL-Artikel umgeschrieben (vgl. WEL 2/2011, Seite 89–100).

Jahresbericht 2011

Heft 4/2011 stand ganz im Zeichen der Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserkraftnutzung: mit insgesamt acht Fachartikeln wurden die aktuellsten Forschungsergebnisse zu diesem Thema zusammengefasst. Zusätzlich enthielt die Ausgabe den zweiten und letzten Teil der Artikelserie zum Integralen Flussgebietsmanagement.

Und schliesslich wurde mit dieser Ausgabe auch das Protokoll der 100. Hauptversammlung publiziert, inklusive einem interessanten Beitrag zur Bedeutung der Juragewässerkorrektionen in historischer Perspektive.

Die Redaktion der Fachzeitschrift dankt an dieser Stelle allen Abonnenten und Mitgliedern sowie vor allem den Autoren von Beiträgen für ihr Interesse und Engagement für die Zeitschrift «Wasser Energie Luft». Ein ganz herzlicher Dank geht auch an die Inserenten, welche mit ihrem Beitrag nicht nur ihre Kundschaft erreichen, sondern auch die Zeitschrift als wichtige Plattform für den Erfahrungs- und Wissensaustausch unterstützen.

1.6 Veranstaltungen Der SWV und seine Verbandsgruppen haben 2011 allein oder zusammen mit Partnerorganisationen folgende Veranstaltungen und Tagungen durchgeführt: • 19.1. Vortragsveranstaltung Rheinverband: «Verbandsbeschwerderecht» • 21.1. KOHS-Fachtagung «Revitalisierung und Hochwasserschutz» in Olten • 16.2. Vortragsveranstaltung Rheinverband: «Fischbestandesaufnahme am Alpenrhein» • 16.3. Vortragsveranstaltung Rheinverband: «Gesamterneuerung Kraftwerke Hinterrhein» • 24.3. Betriebsleiterversammlung VAR: «Das revidierte Gewässerschutzgesetz» • 20.4. Vortragsveranstaltung Rheinverband: «Revitalisierung der Landquart» • 18.5. Vortragsveranstaltung Rheinverband: «Umsetzung des Projekts Linth 2000» • 26.5. Verleihung Gewässerpreis 2011 mit Vortragsveranstaltung in Bellinzona • 8.6. Generalversammlung des VAR im Kraftwerk IB-Aarau • 1./2.9. Wasserwirtschaftstagung mit 100. Hauptversammlung SWV in Solothurn • 15./16.9. AGAW-Symposium zum Thema «Wasserkraft für Europa» in Trier 146

•

22.9. Exkursion VAR zum Kleinwasserkraftwerk und Schwemmholzrückhalt Ettisbüel bei Malters • 26.10. Informationsveranstaltung swissgrid für Wasserkraftproduzenten zum Thema «Systemdienstleistungen und Re-Dispatch» in Olten • 17./18.11. KOHS-Weiterbildungskurs Hochwasserschutz, 3. Serie in Lenzburg • 24.11. Tagung PUSCH/SWV: «Die Rolle der Wasserkraft in der Energiestrategie 2050» in Solothurn Anlässlich des AGAW-Symposiums in Trier und der Tagung zur Rolle der Wasserkraft in Solothurn konnte mit eigenen Referaten zum Thema «Wasserkraftpotenzial Schweiz» Einfluss auf die Diskussion genommen werden.

1.7

Projekte und Mitarbeit in externen Gremien Bedingt durch die begrenzten eigenen Ressourcen und zwecks Dialog mit verschiedenen Akteuren im Bereich der Wasserwirtschaft wurden auch im Jahre 2011 Synergien mit anderen Verbänden und Institutionen gesucht und gepflegt, unter anderem mit folgenden Gruppierungen: Gruppe Bern Durch den Geschäftsführer wurde der Kontakt zur Gruppe Bern, den für das politische Umfeld in Bern tätigen Organisationen der Elektrizitätswirtschaft, gepflegt.

Dabei wurden seitens SWV diverse Positionspapiere zu parlamentarischen Vorstössen verfasst und über die Gruppe Bern in den politischen Prozess eingebracht.

Arbeitsgemeinschaft Alpine Wasserkraft Die bisherigen Kontakte zur AGAW wurden vom Geschäftsführer im Rahmen der Einsitznahme im Vorstand und dem fachlichen Austausch über die Landesgrenzen hinweg weiter gepflegt. Im Berichtsjahr stand die Durchführung des 14. Workshop «Fische und Wasserkraft» sowie das Symposium «Wasserkraft für Europa» in Trier im Vordergrund.

Schweizerisches Talsperrenkomitee STK Der Geschäftsführer SWV nimmt statutarisch ad personam in der Technischen Kommission (TECO) des STK Einsitz.

Die Zusammenarbeit in verschiedenen Fachausschüssen wurde im Rahmen der früheren Jahre weiter geführt. Namentlich konnte wiederum ein Bildkalender zu Stauanlagen für das Jahr 2012 produziert und der Kalender 2013 vorbereitet werden.

Wasser-Agenda 21 Als Gründungsmitglied der WasserAgenda 21 ist der SWV im Vorstand und diversen Arbeitsgruppen dieser AkteursPlattform vertreten. Im Vorstand übernimmt weiterhin Andreas Stettler, BKW, den Einsitz. In der Arbeitsgruppe Dialog Wasserkraft, in der ein gemeinsames Verständnis zum Schutz und Nutzung der Ressource Wasser entwickelt werden soll, ist der SWV neben dem Geschäftsführer weiterhin mit Peter Hässig, BKW, vertreten.

Verein für umweltgerechte Energie VUE Als Gründungsmitglied des VUE hat der SWV Anspruch auf einen Sitz im Vorstand des Vereins. Diese Vertretung wird bis zur nächsten GV von Franco Milani, Repower, wahrgenommen, der anschliessend durch Guido Conrad, Kraftwerke Hinterrhein, ersetzt werden soll. Da der VUE seine Dienste, wie z.B. das Label «Naturemade», neu nicht mehr nur für die Stromproduktion, sondern auch für andere Energieträger vermarkten möchte, ist die Wasserkraft zurzeit eher etwas weniger im Fokus. Offen bleibt die Frage, wie der VUE mit den neuen hohen Anforderungen gemäss revidiertem Gewässerschutzgesetz das Label als zusätzlichen Beitrag positionieren will.

Trägerschaft Gewässerpreis Alle zwei Jahre verleiht eine Trägerschaft mit dem SWV, dem Verein für Ingenieurbiologie VIB, Pro Natura und dem Verband Schweizerischer Gewässerschutz- und Abwasserfachleute VSA einen symbolischen Preis für besondere Leistungen im Bereich der Gewässerbewirtschaftung. Im Jahre 2011 wurde der Preis an den Kanton Tessin und die Stiftung Bolle di Magadino für die gelungene Aufwertung der Mündung des Ticino in den Lago Maggiore verliehen. Im Rahmen einer kleinen Feier in Bellinzona wurde den Geehrten im Beisein von Regierungsrat Marco Borradori und Ständerat Filippo Lombardi eine Skulptur des Künstlers Lorenzo Cambin überreicht.

Programmbeirat NFP 61 Der SWV nimmt über den Geschäftsführer Einsitz im Programmbeirat des Nationalen Forschungsprogramms «Nachhaltige Wassernutzung» (NFP 61). Dieses erarbeitet wissenschaftliche Grundlagen und Methoden für einen nachhaltigen Umgang mit den Wasserressourcen in der Schweiz. In 16 Forschungsprojekten werden Veränderungen durch Klimawandel, anthropogene Eingriffe und Nutzungsdruck untersucht

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Weitere Engagements betreffen Ad-hocArbeitsgruppen, wie zum Beispiel die Mitarbeit in der Expertengruppe des Bundes zum «Umgang mit lokaler Wasserknappheit in der Schweiz» (Bericht zur Beantwortung Postulat 10.353 von NR Walter).

1.8

Geschäftsführungen und Kontakte Verbandsgruppen Wie schon seit einigen Jahren wurden von der Geschäftsstelle des SWV wiederum auch die Geschäfte des Verbandes AareRheinwerke (VAR) und des Rheinverbandes (RhV) geführt (vgl. dazu auch die Mitteilungen aus den Verbandgruppen in Anhang 4). Der Kontakt zum Tessiner Wasserwirtschaftsverband (ATEA) erfolgte durch die Vertretung des Geschäftsführers des SWV in deren Vorstand und fallweise Zusammenarbeit.

2.

Rechnung 2011 mit Bilanz, Voranschlag 2013 Die Jahresrechnung 2011, inklusive den von der Hauptversammlung bereits genehmigten Voranschlägen 2011 und 2012 sowie dem neu budgetierten 2013, und die Bilanz per 31.12.2011 sind im Anhang 1 zusammengestellt. Die Rechnung wurde am 20. Februar 2012 von der OBT Treuhand AG nach dem Standard zur eingeschränkten Revision geprüft und für gut befunden. Der Revisionsbericht wurde von Ausschuss und Vorstand zur Kenntnis genommen und ist für Mitglieder auf der Geschäftsstelle einsehbar.

Betriebsrechnung Die Betriebsrechnung 2011 schliesst bei Einnahmen von CHF 898 872.41 und Ausgaben von CHF 850 435.67 mit einem Einnahmeüberschuss von CHF 48 436.74 gegenüber budgetierten CHF 11 500.–.

Hauptgründe für den im Vergleich zum Budget deutlich besseren Abschluss sind: höhere Einnahmen durch den erreichten Mitgliederzuwachs, gesteigerte Deckungsbeiträge für die Durchführung von Tagungen und Kursen sowie tiefere Ausgaben durch den mit der Verjüngung der Geschäftsführung reduzierten Personalaufwand. Das positive Ergebnis erlaubt, auch die ausserordentlichen Ausgaben für die Modernisierung der EDV ohne Verwendung von Rückstellungen über die laufende Rechnung 2011 zu tragen.

Die Zusammensetzung der Einnahmen kann der Grafik zur Verteilung der Erträge in Anhang 1c entnommen werden. Im

Berichtsjahr wurden rund 73% der Einnahmen durch Mitgliederbeiträge generiert, die wiederum zu 4/5 von Betreibern von Wasserkraftanlagen stammen. Ein weiterer wesentlicher Einnahmeposten ist die Fachzeitschrift, die über den Verkauf von Inseraten und Abonnements die reinen Produktionskosten (exklusive Redaktion) vollumfänglich trägt und insgesamt 16% an die Einnahmen besteuert. Und schliesslich tragen auch die Durchführung von Tagungen und Kursen sowie die Geschäftsführungen für den Verband Aare-Rheinwerke und den Rheinverband mit nochmals je rund 4–5% zur Finanzierung bei.

Einnahmeseitig speziell zu erwähnen ist die gegenüber dem Vorjahr durch Mitgliederzuwachs erreichte Steigerung um rund CHF 10 000.– sowie der auf knapp CHF 40 000.– gesteigerte Deckungsbeitrag für die Durchführung von Tagungen und Kursen. Die ausserordentlichen Erträge von knapp CHF 7883.– gehen auf die ausgehandelte Lärmentschädigung während der störenden Umbauarbeiten zurück. Der Finanzertrag bleibt seit dem Einbruch der Zinsen weiterhin auf tiefem Niveau.

Ausgabenseitig speziell zu erwähnen ist der ausserordentliche Aufwand für die Modernisierung der EDV auf der Geschäftsstelle. Die ausgewiesenen zusätzlichen Ausgaben von CHF 62 331.80 gehen zurück auf die abgeschlossene Neulancierung der Webseite, die Anschaffung und Spezifizierung von Software für eine neue Adress- und Kursverwaltung sowie eine neue Software für die Finanzbuchhaltung.

Der Personalaufwand als grösster Ausgabenposten liegt im Rahmen des Budgets und lässt den notwendigen Spielraum.

Die Ausgaben (und Einnahmen) für Tagungen liegen deutlich über Budget – sind aber abgesehen von angestrebtem und erreichtem Deckungsbeitrag vor allem Durchlaufposten.

Bilanz Die Bilanz zeigt die unveränderten Reserven in der Höhe von CHF 1 250 041.19 sowie die Erhöhung des aktiven Vereinsvermögens um den entsprechenden Überschuss 2011 auf CHF 258 897.85. Die ausgewiesenen Debitoren sind mit CHF 42 465.90 auf einem vertretbaren Niveau und betreffen per Ende Jahr offene Rechnungen des 4. Quartals 2011, insbesondere für die Produktion der letzten Ausgabe der Fachzeitschrift. Nach Auslaufen bisheriger Obligationen ist der Anteil flüssiger Mittel per Ende 2011 auf etwas über CHF 1 Mio. angewachsen; im neuen Jahr

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wird deshalb trotz weiterhin tiefer Zinsen die erneute Anlage eines Teils der Mittel geprüft.

Budget 2013 Der Voranschlag 2013 setzt die Fortführung der Tätigkeiten im bisherigen Umfang und unveränderte Tarife für die Mitgliederbeiträge voraus. Das Budget zielt auf ein ausgeglichenes Ergebnis und rechnet bei Einnahmen von CHF 836 500.– und Ausgaben von CHF 828 000.– mit einem leichten Einnahmeüberschuss von CHF 8500.–.

Den etwas höher budgetierten Einnahmen aus dem angestrebten Mitgliederzuwachs stehen leicht höhere Ausgaben gegenüber, unter anderem für punktuelle Unterstützung im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit und die vorgesehene Erhöhung der seit Jahren unveränderten Entschädigungen für die Verbandsgremien. Der Personalaufwand wird auf dem für 2012 budgetierten Niveau belassen, da damit auch allfällige Erhöhungen der Anstellungsgrade abgedeckt werden können.

Der Verwaltungsaufwand berücksichtigt wie bereits 2012 die bezüglich Betrieb und Unterhalt der EDV-Systeme gestiegenen Anforderungen.

3.

Mitgliederbestand des Verbandes und seiner Gruppen Der Mitgliederbestand des SWV betrug per Ende 2011 (vgl. detaillierte Zusammenstellung und Entwicklung der letzten zehn Jahre in Anhang 2): • 342 Einzelmitglieder • 190 Kollektivmitglieder, davon: 32 öffentliche Körperschaften, 79 Wasserkraftbetreiber, 20 Verbände/Vereine, 52 private Unternehmen und 7 Forschungsinstitute.

Erfreulicherweise konnte gegenüber dem Vorjahr wiederum eine Zunahme sowohl der Einzelmitglieder (+11) wie auch der Kollektivmitglieder (+7) verzeichnet werden.

Zusammen mit den drei Verbandsgruppen Verband Aare-Rheinwerke, Rheinverband und Associazione ticinese di economia delle acque (vgl. Mitteilungen im Anhang 4) vereint der Verband damit insgesamt 829 Mitgliedschaften, davon 468 Einzel- und 361 Kollektivmitglieder.

4.

Gremien des Verbandes Die Mitglieder der leitenden Gremien des Verbandes, der beiden Fachkommissionen sowie der Verbandsgruppen sind in Anhang 3 namentlich aufgeführt.

147

Jahresbericht 2011

sowie mögliche Anpassungsstrategien formuliert.

Jahresbericht 2011

Rapport annuel 2011 de l’Association suisse pour l’aménagement des eaux 1.

Activités de l’Association

1.1

Assemblée générale, Comité, Bureau, Secrétariat

Bureau En 2011, le bureau exécutif s’est réuni à deux reprises et a pris plusieurs décisions par voie de circulation. La première séance, le 19 janvier 2011 à Olten, a été l’occasion de passer en revue l’activité de l’Association en 2010 et de planifier l’exercice 2011. Le bureau a également pris connaissance du bilan financier provisoire pour l’exercice 2010. Les discussions ont porté sur les objectifs et les activités de 2011 inscrits dans les documents de travail. En plus des questions habituelles relatives au fonctionnement de l’Association, il a été question en particulier de la nécessité de moderniser le site Internet et le système informatique (gestion des adresses et des cours de formation, comptabilité), opérations dont le financement a été approuvé. Enfin, le bureau a confirmé formellement l’admission de nouveaux membres.

Lors de sa deuxième séance, le 7 avril 2011 à Zurich, le bureau a approuvé à l’intention du comité et de l’assemblée générale les comptes 2010, vérifiés par l’organe de révision OBT-Treuhand AG, ainsi que le budget 2012. Celui-ci repose sur les montants de cotisation en vigueur depuis 2004 pour les différentes catégories de membres et sur des activités et des effectifs comparables à ceux des exercices précédents. En outre, le bureau s’est consacré à l’intention du comité et de l’assemblée générale à certaines tâches prévues dans les statuts, en particulier en préparation du prochain renouvellement complet du comité et de commissions, et a élaboré des propositions d’élection en vue du remplacement des membres sortants.

Comité Lors de sa séance du 25 mai 2011 à Olten, le comité a pris connaissance de l’orientation des travaux de l’Association et s’est consacré principalement à la préparation de l’assemblée générale. Il a approuvé le rapport annuel 2010. Sur la 148

base du rapport de l’organe de révision et de la proposition du bureau, il a également approuvé les comptes 2010 et le budget 2012, à l’intention de l’assemblée générale.

Le comité a soutenu à l’unanimité la mise en place de frais de participation différenciés aux symposiums, avec des conditions avantageuses pour les membres de l’ASAE. Dans le cadre des élections générales, le comité a élu directement les membres des deux commissions spécialisées. Les membres sortants proposés par le bureau ont été reconduit à l’unanimité pour un nouveau mandat de 2011 à 2014. Dans la commission Hydrosuisse, on note l’arrivée d’un nouveau représentant de l’AES, Thomas Zwald, qui succède à Anton Bucher, son prédécesseur au poste de responsable affaires publiques de l’AES. Le comité a également nommé pour la première fois les 23 membres de la nouvelle Commission pour la protection contre les crues (CIPC).

La liste complète des membres des deux commissions est disponible à l’annexe 3.

En vertu des dispositions statutaires, le directeur de l’ASAE est membre de droit des deux commissions.

La séance du comité a également été consacrée à préparer le remplacement de ses cinq membres démissionnaires: Gianni Biasiutti, de KWP; Alfred Janka, représentant du groupe régional Rheinverband; André Künzi, FM ChancyPougny; Albert Fournier, DTEE Valais; Andreas Götz, OFEV. Les membres démissionnaires ont été sincèrement remerciés pour leur engagement. Le comité a ensuite approuvé à l’unanimité les propositions d’élection élaborées par le bureau à l’intention de l’assemblée générale, avec les nouveaux membres suivants: Felix Vontobel, Repower; Michelangelo Giovannini, représentant du Rheinverband; Jérôme Barras, FM Chancy-Pougny; Moritz Steiner, SEFH Valais; Hanspeter Willi, OFEV; Peter Klopfenstein, Hydroexploitation. La liste pour les élections générales du comité a été approuvée en même temps que les autres objets de l’ordre du jour de l’assemblée générale.

Assemblée générale La centième assemblée générale ordinaire s’est tenue le 6 septembre 2011 sur les rives de l’Aar à Soleure. Comme les années précédentes, la réunion a été l’occasion d’organiser une série de huit exposés rassemblés sous le titre «De la correction des eaux du Jura aux nouveaux défis de l’aménagement des eaux». Après un rappel historique à partir de la première correction des eaux du Jura, les conférenciers ont abordé la thématique de la gestion des eaux aujourd’hui et se sont intéressés aux défis de demain, en particulier à la question de la formation de nouveaux lacs dans les Alpes en raison de la fonte des glaciers.

Après l’allocation de bienvenue du maire de Soleure et conseiller national Kurt Fluri, le conseiller national Caspar Baader, président de l’ASAE, a ouvert l’assemblée générale et passé en revue une année très chargée sur le plan de la politique énergétique, avec en particulier la perspective du renoncement à l’énergie nucléaire. Le texte de l’allocution ainsi que le procèsverbal de l’assemblée sont disponibles dans la revue «Eau énergie air», 103ème année, n° 4/2011, pp. 343– 349 (en allemand). Les questions à l’ordre du jour en vertu des statuts ont été réglées rapidement et sans désaccords.

Les comptes 2010 et le budget 2012 ont été adoptés, l’assemblée générale a donné décharge et le comité ainsi que le bureau exécutif ont été élus pour des mandats de quatre ans. Les membres démissionnaires ont reçu chacun un ouvrage photographique sur les barrages suisses ainsi qu’une bonne bouteille.

Le lendemain, les participants ont eu la possibilité de prendre part à une excursion au cœur du système de régulation des eaux du Jura, et de visiter le barrage de régulation de Port, à proximité du lac de Bienne. Ils ont également pu visiter le chantier de reconstruction de la centrale hydroélectrique de Hagneck et se faire une idée des travaux d’amélioration de la protection contre les crues à proximité du canal de Hagneck, actuellement en cours de réalisation. L’excursion s’est achevée par un dîner dans ville pittoresque d’Aarberg.

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1.2 Activités politiques Parallèlement à ses activités spécialisées, l’Association a poursuivi en 2011 son action politique à travers de nombreuses interventions. Au centre des préoccupations figurait naturellement la perspective de la sortie du nucléaire à moyen terme, décidée par le Conseil fédéral en mars, et la transition énergétique. L’ASAE a également suivi de

près la mise en œuvre de la nouvelle Loi sur la protection des eaux ainsi que l’élaboration de l’Ordonnancesurlesouvragesd’accumulation et a pris position dans le cadre de plusieurs procédures de consultation. Les principales activités ont été les suivantes: Influence sur la stratégie énergétique 2050 Sur la base d’études de potentiel antérieures et en concertation avec la commission Hydrosuisse, l’ASAE a publié en juin 2011 déjà une fiche d’information sur le potentiel de développement de l’énergie hydraulique.

La conclusion principale et toujours valable est que le potentiel existe, mais que des ajustements des conditions-cadre, soit une pesée des intérêts en présence compte tenu des impératifs de protection, de la rentabilité et de la sécurité des investissements, sont nécessaires afin de réaliser ce potentiel.

L’avis de l’ASAE a été pris en compte et a eu pour résultat qu’au cours d’un contrôle de plausabilité, les premières estimations de l’OFEN, très optimistes, ont été corrigées à la baisse et soumises à des conditions préalables. Au cours de l’exercice, l’ASAE a participé à des débats sur le sujet, publié des articles dans des revues et répondu à une enquête de l’OFEN sur le potentiel concret. Les résultats devraient être débattus au cours de la nouvelle année avec différents représentants des groupes d’intérêt et inclus dans la version révisée des Perspectives énergétiques 2050.

Loi révisée sur la protection des eaux, modules d’aide L’entrée en vigueur au début 2011 de la Loi révisée a été suivie en milieu d’année de la publication des dispositions d’exécution correspondantes. Il s’est avéré relativement tôt que les demandes de modifications concrètes réclamées par l’ASAE lors de la procédure de consultation (entre autres la demande de suppression des valeurs limites rigides pour les assainissements d’éclusées) ne rencontreraient que peu d’écho. Au cours du deuxième semestre 2011, l’administration fédérale a envoyé en procédure de consultation des projets de modules d’aide pour la première phase de planification stratégique par les cantons. Il a donc fallu les analyser et les commenter.

L’élaboration des deux modules d’aide «Assainissement des éclusées» et «Revitalisation des cours d’eau» est bien avancée et les brochures seront publiées au début 2012. En parallèle, la Confédération continue de plancher sur les modules d’aide pour la phase de mise en œuvre, des travaux qu’il convient également d’accompagner.

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Révision de l’ordonnance sur les ouvrages d’accumulation Suite à l’adoption par le parlement à la fin 2010 de la Loi fédérale sur les ouvrages d’accumulation,ilaétédécidéaucourant2011 de réviser l’Ordonnance correspondante.

Dans le groupe de travail constitué à cette occasion par l’OFEN, l’ASAE est représentée par un expert (Bastian Otto, Axpo). Pour le moment, les directives actuelles en vigueur restent en grande partie inchangées, avec toutefois de rares ajustements du champ d’application (renforcement du critère de taille), des contrôles et des inspections. La nouvelle taxe de surveillance, fortement controversée dans les rangs du parlement mais finalement approuvée, constitue une exception notoire et devra encore être concrétisée avec l’Ordonnance. Les projets d’ordonnance et de rapport explicatif sont prêts et ont été envoyés aux offices respectifs pour consultation. Le groupe de travail éliminera ensuite les divergences avant de lancer la procédure de consultation au premier semestre 2012. L’ASAE continuera de suivre ce dossier en 2012.

Prises de position sur les interventions politiques Parallèlement à ses activités en lien avec la Loi sur la protection des eaux et l’Ordonnance sur les ouvrages d’accumulation, l’Association a publié au cours de l’exercice plusieurs prises de position sur des interventions politiques récentes. Il s’agit essentiellement d’avis sur des postulats et motions des chambres fédérales en lien avec la sortie du nucléaire et l’encouragement des énergies renouvelables.

1.3 Commission Hydrosuisse En 2011, la commission Hydrosuisse, présidée par Jörg Aeberhard, a continué de mettre l’accent sur les conditions-cadre dans le domaine de l’utilisation de l’énergie hydraulique et s’est impliquée dans plusieurs interventions politiques. Outre les sujets mentionnés plus haut, il convient de citer les dossiers suivants: Journées de presse sur l’énergie hydraulique Les 15 et 16 mars 2011, la commission a organisé deux journées à l’intention de la presse au col du Grimsel. Sur les trente journalistes invités personnellement, pas moins de dix ont répondu présent. La manifestation d’un jour et demi comprenait une nuitée à l’hospice du Grimsel et visait à entretenir les contacts et à positionner l’énergie hydraulique dans la conscience publique. Nous pouvons considérer 149

Jahresbericht 2011

Secrétariat Pour la nouvelle équipe du secrétariat de l’ASAE, 2011 aura été un exercice réussi et relativement bien rempli. Le secrétariat s’est occupé des affaires courantes de l’Association, des activités des groupes régionaux Aare-Rheinwerke (VAR) et Rheinverband (RhV), de la rédaction et de la publication de la revue spécialisée «Eau énergie air» et de l’organisations de plusieurs symposiums et cours. Il a contribué au développement de l’aménagement des eaux à travers l’implication de son directeur dans plusieurs groupes de travail et organismes partenaires ainsi que par des procédures de consultation, des exposés et des publications. À la charge habituelle de travail, déjà lourde, se sont ajoutées des tâches exceptionnelles, dont le réaménagement du siège du secrétariat, qui a duré jusqu’au début de l’été 2011, le lancement de la modernisation du site Internet et des systèmes informatiques, ainsi que l’élaboration de réponses et prises de position suite à l’avalanche de questions déclenchées par la perspective de transition énergétique. Les tâches de communication avec le public et les médias se sont particulièrement renforcées à un rythme quasiment hebdomadaire avec des demandes de la part des journalistes de la presse, de la radio et de la télévision.

Tandis que la mise en place de la nouvelle base de données d’adresses et de la comptabilité des débiteurs se poursuivra au cours du nouvel exercice, on peut considérer que la mise en service du nouveau site Internet de l’ASAE (www. swv.ch), y compris les pages des groupes régionaux VAR (www.aare-rheinwerke. ch) et RhV (www.rheinverband.ch), est un succès. Le nouveau système offre un ajustement et une actualisation des contenus, facteur qui, combiné au lancement d’une newsletter électronique, a conduit à une hausse importante et avérée du nombre de visites sur le site. Désormais, il est également possible de s’inscrire aux symposiums et cours directement depuis le site, ce qui simplifie considérablement les tâches administratives.

Jahresbericht 2011

que ces deux objectifs ont été atteints.

Les documents présentés lors de la manifestation ont été synthétisés dans un article publié dans la revue «Eau énergie air» (cf. WEL 2/2011, pp. 89–100).

Symposium sur la stratégie énergétique 2050 Le symposium intitulé «Le Rôle de l’énergie hydraulique dans la stratégie énergétique 2050», organisé en novembre 2011 à Soleure conjointement avec la Fondation suisse pour la pratique environnementale (PUSCH), a constitué une contribution supplémentaire au débat sur la perspective de transition énergétique. Au nombre des intervenants figuraient trois membres de la commission ainsi que le directeur de l’ASAE. Avec près de 200 participants et un écho important dans les médias, le symposium peut être qualifié de succès.

Collaboration avec swissgrid Comme en 2009 et en 2010, swissgrid a organisé en octobre 2011 conjointement avec la commission Hydrosuisse une séance d’information à l’intention des entreprises membres de l’ASAE. Une quarantaine de représentants de centrales électriques y ont pris part et ont reçu des informations sur la planification de la disponibilité des centrales, les modifications du processus de redispatching et les développements du marché SDL (prestations de services système, PSS).

Cours de perfectionnement sur l’énergie hydraulique Le programme de formation destiné aux professionnels de l’énergie hydraulique, mis en place par la commission Hydrosuisse de l’ASAE conjointement avec les hautes écoles spécialisées de Lucerne, Sion et Rapperswil, est toujours un succès. L’offre «Hydro-Perfectionnement» comprend huit modules de cours d’une durée de trois jours chacun. Depuis le lancement fin 2008, pas moins de 38 cours ont été dispensés à 440 participants. En 2011, un total de 159 participants ont suivi 13 cours. L’offre, qui répond à la demande du marché, est assurée essentiellement par les hautes écoles spécialisées elles-mêmes. Le cas échéant, l’ASAE soutiendra l’ajout de nouveaux modules au programme à l’issue du processus d’évaluation en cours.

1.4

Commission Protection contre les crues Cette année encore, la commission Protection contre les crues (CIPC), présidée par Jürg Speerli, ainsi que les groupes 150

de travail correspondants ont consacré l’essentiel de leur temps à la préparation et à l’organisation du traditionnel symposium annuel et d’une nouvelle série de cours de perfectionnement, en collaboration avec le secrétariat.

Symposium annuel Le traditionnel symposium annuel de la commission CIPC était intitulé «Protection contre les crues et revitalisations»; il s’est déroulé en janvier 2011 et s’est tenu pour la première fois à Olten. Le sujet a été fourni par l’entrée en vigueur en début d’année de la nouvelle Loi sur la protection des eaux. Celle-ci met en effet l’accent sur la revitalisation des cours d’eau, ouvrant des perspectives et lançant de nouveaux défis dans le domaine de la protection contre les crues. Au cours du symposium, le nouveau contexte a été illustré par plusieurs exemples concrets: la Kander, le Rhône et la Töss. La manifestation a rencontré un écho considérable, réunissant plus de 230 participants.

Cours de perfectionnement Après les deux premières séries de cours de 2004–2006 et 2008–2010, la Commission a mis sur pied en cours d’exercice une troisième série de cours de perfectionnement sur la protection contre les crues. Comme par le passé, l’OFEV finance la mise en place du cours ainsi que la documentation. En revanche, les coûts de l’organisation devraient être couverts dans une large mesure par les frais de participation de respectivement CHF 650.– et CHF 750.–. Le nouveau cours a pour thème principal la documentation sur les dangers et la gestion des crues. Le premier cours de deux jours, donné minovembre 2011 à Lenzburg, a été suivi par 25 participants, soit le nombre maximal de participants prévu. Quatre cours similaires sont prévues en 2012, dont un en français.

Projet franc-bord Lors de la détermination de la capacité d’écoulement d’un cours d’eau et le dimensionnement des ouvrages de protection, on considère habituellement un franc-bord (distance entre le niveau de l’eau et le sommet d’une berge ou la bordure inférieure d’un pont). Cependant, il existe différentes approches pour calculer ce franc-bord, impliquant souvent des incertitudes. La CIPC souhaite contribuer au moyen d’une recommandation à une uniformisation du calcul du franc-bord dans la pratique de l’aménagement des eaux en Suisse. Le projet est financé par l’OFEV,

géré par l’ASAE et finalisé par des cabinets privés et des membres de la commission.

Un projet sera présenté fin 2011 et publié à l’automne 2012, après consultation.

1.5

Revue spécialisée «Eau énergie air» Au cours de la 103ème année de publication de la revue spécialisée «Eau énergie air», quatre numéros ont été publiés. Les 364 pages (360 pages l’année précédente) rassemblent des informations sur les politiques hydrauliques et énergétiques ainsi qu’une grande diversité d’articles spécialisés sur la recherche et la pratique.

Numéro 1/2011 Présente les statistiques annuelles du WSL sur les dégâts liés aux intempéries en Suisse. Un article est consacré aux données historiques en tant que référence pour la prévision des événements extrêmes.

Le numéro s’intéresse également à l’assainissement des débits résiduels à Oberhasli, documente la reconstruction de la centrale hydroélectrique d’Alpbach près de Kandersteg et discute l’approche de la gestion intégrée des eaux.

Numéro 2/2011 Contient l’article du directeur de l’ASAE et des représentants de la commission Hydrosuisse rédigé à l’issue des journées de presse de mars 2011 au sujet de l’énergie hydraulique en tant que colonne vertébrale de l’approvisionnement de la Suisse en électricité. On relève une contribution sur l’évacuation des sédiments des lacs de barrage à travers la prise d’eau. La protection contre les crues est également traitée, avec cinq articles sur les exposés présentés lors du symposium CIPC. Enfin, ce numéro présente le rapport annuel 2010.

Numéro 3/2011 Met l’accent sur la gestion intégrée des lits de cours d’eau avec une première série d’articles sur le sujet. Ce projet de recherche multidisciplinaire mise sur les synergies des aspects techniques, écologiques et socioculturels afin de contrecarrer les déficits des cours d’eau. L’édition consacre par ailleurs un article aux centrales à très basse chute et contient une étude historique sur les crues de la Madeleine de 1342, la plus grave catastrophe d’inondation en Europe centrale documentée à ce jour.

Numéro 4/2011 Est principalement consacré à l’impact du changement climatique sur l’utilisation

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Les membres de la rédaction présentent à cette occasion leurs remerciements à tous les abonnés et membres ainsi qu’aux auteurs de contributions pour leur intérêt et leur engagement en faveur de la revue «Eau énergie air». Ils adressent une reconnaissance particulière aux annonceurs qui non seulement touchent ainsi leur clientèle, mais soutiennent également la revue en tant que plate-forme d’échange d’expériences et de savoir.

1.6 Manifestations L’ASAE et les différents groupes qui la composent ont organisé en 2011, de manière autonome ou en collaboration avec des organisations partenaires, les manifestations et symposiums suivants: • 19.1. Conférence Rheinverband: «Le droit de recours des organisations» • 21.1. Symposium CIPC «Protection contre les crues et revitalisations» à Olten • 16.2. Conférence Rheinverband: «Com ptage des poissons dans le Rhin alpin» • 16.3. Conférence Rheinverband: «La rénovation complète de la centrale hydroélectrique du Rhin postérieur» • 24.3. Assemblée des directeurs d’exploitation VAR: «La révision de la Loi sur la protection des eaux» • 20.4. Conférence Rheinverband: «La revitalisation de la Landquart» • 18.5. Conférence Rheinverband: «Mise en œuvre du projet Linth 2000» • 26.5. Remise du Prix suisse des cours d’eau 2011 et conférence à Bellinzone • 8.6. Assemblée générale du VAR à la centrale d’IB-Aarau • 1./2.9. Symposium sur la gestion des eaux et 100ème assemblée générale de l’ASAE à Soleure • 15./16.9. Symposium AGAW sur le sujet «L’énergie hydraulique pour l’Europe» à Trèves (Allemagne) • 22.9. Excursion VAR à la petite centrale hydraulique et rétention de bois flottant d’Ettisbüel, près de Malters • 26.10. Séance d’information de swissgrid pour les producteurs

d’énergie hydraulique sur le sujet «Prestations de services système et redispatching» à Olten • 17./18.11. 3ème série de cours de perfectionnement CIPC sur la protection contre les crues à Lenzburg • 24.11. Symposium PUSCH/ASAE: «Le rôle de l’énergie hydraulique dans la stratégie énergétique 2050» à Soleure.

L’ASAE a pu influencer le débat à travers deux exposés sur le potentiel de l’énergie hydraulique en Suisse, préparés de sa propre initiative et présentés à l’occasion du symposium de l’AGAW à Trèves ainsi qu’au symposium de Soleure.

1.7

Projets et collaboration avec des organisations externes En raison du caractère limité de ses ressources et afin d’encourager le dialogue avec les différents acteurs du domaine de la gestion des eaux, l’Association a continué en 2011 à rechercher et entretenir des synergies avec d’autres associations et institutions, en particulier les suivantes: Groupe Berne Le directeur a entretenu le contact avec le Groupe Berne, qui rassemble les organisations du secteur de l’électricité actives dans le monde politique à Berne. L’ASAE a également rédigé des prises de position sur des interventions parlementaires qui ont été injectées dans le circuit politique par l’intermédiaire du Groupe Berne.

Groupe de travail Énergie hydraulique alpine AGAW Les contacts avec l’AGAW ont été entretenus et il convient de relever l’entrée du directeur de l’ASAE dans le comité du groupe de travail ainsi que les échanges internationaux de savoir spécialisé. L’exercice a été marqué par le 14ème workshop «Les poissons et l’énergie hydraulique» ainsi que le symposium «L’énergie hydraulique pour l’Europe».

Comité suisse des barrages CSB En vertu des dispositions statutaires, le directeur de l’ASAE est membre de la Commission technique (TECO) du CSB. La collaboration au sein de plusieurs comités spécialisés a été poursuivie dans le même cadre que les années précédentes. Relevons la publication d’un calendrier des barrages 2012 et la préparation d’une nouvelle édition pour 2013.

Agenda 21 pour l’eau En tant que membre fondateur de l’Agenda

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21, l’ASAE est représentée au sein du comité ainsi que dans les divers groupes de travail de cette plate-forme. Andreas Stettler, FMB, siège au comité au nom de l’Association. Le directeur ainsi que Peter Hässig, FMB, font partie du groupe de travail Dialogue énergie hydraulique qui planche sur une vision commune de la protection et de l’utilisation des ressources hydrologiques.

Association pour une énergie respectueuse de l’environnement VUE En tant que membre fondateur de la VUE, l’ASAE a droit à un siège au comité de l’Association. La représentation sera assurée par Franco Milani, Repower, jusqu’à la prochaine assemblée générale, puis par Guido Conrad, Centrale hydroélectrique du Rhin postérieur. Étant donné que la VUE entend étendre ses services, notamment en proposant le label «Naturemade» jusqu’ici réservé aux producteurs d’électricité à tous les agents énergétiques, le dossier de l’énergie hydraulique n’est plus prioritaire à l’heure actuelle. La question du positionnement du label en tant que contribution supplémentaire reste ouverte étant donné les exigences élevées de la Loi révisée sur la protection des cours d’eau.

Prix suisse des cours d’eau Tous les deux ans, un comité formé de l’ASAE, de l’Association pour le génie biologique AGB, de Pro Natura et de l’Association suisse des professionnels de la protection des eaux VSA décerne un prix symbolique pour récompenser une contribution particulière dans le domaine de la gestion des eaux. En 2011, le prix a été attribué au canton du Tessin et à la fondation Bolle di Magadino pour la mise en valeur de l’embouchure du Tessin dans le lac Majeur. Lors d’une petite cérémonie organisée à Bellinzone, les lauréats se sont vu remettre une sculpture de l’artiste Lorenzo Cambin, en présence du conseiller d’État Marco Borradori et du conseiller aux États Filippo Lombardi.

Conseil consultatif PNR 61 Le directeur de l’ASAE siège au sein du conseil consultatif du programme national de recherche «Gestion durable de l’eau» (PNR 61). Celui-ci élabore des bases et méthodes scientifiques pour une gestion durable des ressources hydrologiques en Suisse. Le programme, qui comprend seize projets de recherche, s’intéresse à l’impact du changement climatique, des interventions humaines et de l’exploitation 151

Jahresbericht 2011

de l’énergie hydraulique, avec huit articles spécialisés sur les résultats de la recherche dans ce domaine. On y retrouve également la seconde partie de la série d’articles sur la gestion intégrée des lits de cours d’eau. Figure enfin le procès-verbal de la 100ème assemblée générale, accompagné d’une intéressante contribution sur la signification de la correction des eaux du Jura dans une perspective historique.

Jahresbericht 2011

des ressources hydrologiques et formule des stratégies d’adaptation.

En outre, l’Association est impliquée dans plusieurs groupes de travail spécialisé et collabore notamment avec le groupe d’experts de la Confédération sur «la raréfaction des ressources en eau à l’échelon local en Suisse» (Rapport sur les réponses au postulat 10.353 du conseiller national Walter).

1.8

Direction et contacts avec les groupes régionaux Comme c’est déjà le cas depuis plusieurs années, le secrétariat de l’ASAE s’est à nouveau occupé de la gestion des activités de l’Association Aare-Rheinwerke (VAR) et du Rheinverband (RhV) (voir à cet égard les communiqués des groupes régionaux à l’annexe 4). Le contact avec l’Associazione ticinese di economia delle acque (ATEA) a été assuré par la présence du directeur de l’ASAE au sein de son comité et par plusieurs collaborations.

2.

Comptes et bilan 2011, proposition de budget 2013 Les comptes d’exploitation 2011, y compris les budgets 2011 et 2012 déjà adoptés par l’assemblée générale, ainsi que le budget 2013 et le bilan au 31 décembre 2011 sont récapitulés dans l’annexe 1. Le 20 février 2012, le cabinet OBT-Treuhand AG a soumis les comptes à un contrôle restreint et les a approuvés. Le rapport de révision, dont le comité et le bureau ont pris connaissance, a été mis à la disposition des membres au secrétariat.

Compte d’exploitation Avec des recettes de CHF 898 872.41 et des dépenses de CHF 850 435.67, le compte d’exploitation clôture sur un excédent de recettes de CHF 48 436.74, soit davantage que l’excédent de CHF 11’500.– prévu au budget. Cette différence s’explique principalement par des recettes plus importantes que prévu en raison de l’afflux de nouveaux membres, par la hausse des frais de participation aux symposiums et cours, et par le rajeunissement de l’équipe de direction, avec à la clé une baisse des dépenses de personnel. Ce bon résultat permettra d’assurer le financement de la modernisation informatique sur les comptes 2011 sans entamer les réserves.

Le graphique de l’annexe 1c détaille la répartition des recettes. Au cours de l’exercice 2011, les cotisations des membres ont représenté 73% du total du financement de l’Association, 152

dont les quatre cinquièmes proviennent d’exploitants de centrales hydroélectriques. La revue spécialisée a assuré 16% des recettes grâce aux ventes d’annonces et aux abonnements, qui couvrent l’ensemble des coûts de production (sauf la rédaction).

Enfin, les frais de participation aux symposiums et cours ainsi que l’administration des Groupes régionaux Aare-Rheinwerke et Rheinverband ont assuré 4–5% du financement chacun.

Au chapitre des recettes, il convient de mentionner la hausse d’environ CHF 10 000.– des entrées de cotisations grâce à l’admission de nouveaux membres ainsi que la contribution de couverture fixée désormais à près de CHF 40 000.– pour l’organisation de symposiums et cours. Le produit extraordinaire de CHF 7883.– s’explique par une réduction de loyer obtenue en raison des travaux de rénovation effectués dans les bureaux.

Suite à la chute des taux d’intérêt, le résultat financier est resté très modeste.

Du côté des dépenses, signalons un effort extraordinaire en faveur de la modernisation infor-matique du Secrétariat. Les charges supplémentaires de CHF 62 331.80 sont à imputer au lancement du nouveau site Internet, à l’achat et à l’installation de logiciels pour la gestion des adresses, des cours et de la comptabilité. Le poste principal, les frais de personnel, s’inscrit dans le cadre du budget et offre toujours la marge de manœuvre nécessaire. Les dépenses (ainsi que les recettes) liées aux symposiums ont nettement dépassé le budget, mais il s’agit essentiellement de comptes de passage, à l’exception des contributions de couverture visées et atteintes.

Bilan Le bilan affiche un niveau inchangé de réserves à CHF 1 250 041.19 ainsi qu’une hausse de la fortune active de l’Association équivalente à l’excédent 2011 de CHF 258 897.85. Le poste débiteurs affiche CHF 42 465.90 CHF, un montant raisonnable qui concerne essentiellement des factures ouvertes du quatrième trimestre 2011, en particulier pour la production du dernier numéro de la revue spécialisée. Après expiration de certaines obligations, la part de liquidités à fin 2011 a crû à un peu plus de CHF 1 million; cette année, l’Association envisagera donc d’en replacer une partie, et ce malgré la faiblesse persistante des taux d’intérêt.

poursuite des activités à un rythme constant et des niveaux de cotisation inchangés. Les instances prévoient un résultat équilibré, avec des recettes de CHF 836 500.– et des dépenses de CHF 828 000.– pour un petit excédent de CHF 8500.–. Tandis que les recettes de cotisations devraient légèrement augmenter grâce à l’adhésion attendue de nouveaux membres, les dépenses croîtront modérément, notamment en raison du soutien ponctuel offert dans le domaine des relations publiques et de la hausse prévue des indemnités aux membres des organes de l’Association, inchangées depuis de nombreuses années. Les charges de personnel sont budgétisées au même niveau qu’en 2012 afin de pouvoir couvrir une éventuelle hausse du taux d’occupation. Comme en 2012, les charges administratives tiennent compte des nouvelles exigences en termes d’exploitation et d’entretien du système informatique.

3.

Effectif des membres de l’association et des sections L’effectif des membres de l’ASAE s’est élevé à la fin 2011 (cf. récapitulation détaillée et évolution des dix dernières années à l’annexe 2): • 342 membres individuels • 190 membres collectifs, dont: 32 collectivités de droit public, 79 exploitants d’installations hydroélectriques, 20 fédérations/associations, 52 entreprises privées et 7 instituts de recherche.

Par rapport à l’année précédente, on constate une évolution réjouissante de l’effectif avec une augmentation du nombre de membres aussi bien individuels (+11) que collectifs (+7).

Avec les membres des trois Groupes régionaux Verband Aare-Rheinwerke, Rheinverband et Associazione ticinese di economia delle acque (cf. communiqué à l’annexe 4), l’Association regroupe au total 829 membres, dont 468 à titre individuel et 361 à titre collectif.

4.

Organes de l’Association Les membres des organes dirigeants de l’Association, des deux commissions spécialisées ainsi que des groupes régionaux sont énumérés à l’annexe 3.

Budget 2013 Le budget 2013 a été calculé sur la base d’une «Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Jahresbericht 2011

Anhang 1a / Annexe 1a: Konsolidierte Jahresrechnung 2011, Voranschläge 2011, 2012 und 2013 / Comptes 2011, budgets 2011, 2012 et 2013

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

153

Jahresbericht 2011

Anhang 1b / Annexe 1b: Bilanz per 31. Dezember 2011 und Vorjahresvergleich / Bilan au 31 décembre 2011 et comparaison année précédente

154

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Jahresbericht 2011

Anhang 1c / Annexe 1c: Verteilung der Einnahmen 2011 / Distribution des Recettes 2011

Verteilung Einnahmen: Mitgliederbeiträge: Fachzeitschrift (Abos, Inserate): Tagungen und Kurse: Geschäftsführung VAR/RhV:

73% 17% 5% 4%

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«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

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Jahresbericht 2011

Anhang 2 / Annexe 2: Mitgliederstatistik SWV / Effectifs des membres ASAE Mitgliederbestand SWV per 31. Dezember 2011 und Vergleich Vorjahre / Effectifs de membres l’ASAE au 31 décembre 2011 et comparaison avec les années précédentes

1)

Bei den Kraftwerksbetreibern sind auch die einzelnen Kraftwerke von Gruppen aufgeführt, soweit die Mitgliederbeiträge auf die einzelnen Werke aufgeteilt sind.

Mitgliederbestand SWV per 31.12.2011 nach Anzahl

156

Mitgliederbestand SWV 2011 per 31.12.2011 nach Beiträgen

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

SWV / ASAE Vorstand und Ausschuss / Comités (Amtsperiode HV 2011–HV 2014) Präsident: Caspar Baader, Nationalrat, Gelterkinden Vizepräsident: Rolf Mathis, Axpo AG, Baden Mitglieder Ausschuss: Jörg Aeberhard, Alpiq AG, Olten Hans Bodenmann, BKW, Bern 1 Peter Molinari, EKW, Zernez Mauro Salvadori, Alpiq S.A., Lausanne Anton Schleiss, LCH-EPFL, Lausanne Weitere Mitglieder / Autres membres: Jérome Barras, FM Chancy Pougny, Avully b Gianni Biasiutti, KWO, Innertkirchen a Robert Boes, VAW-ETHZ, Zürich René Dirren, EnAlpin AG, Visp Christian Dubois, Andritz Hydro AG, Laurent Filippini, Kt. Tessin, Bellinzona 3 Albert Fournier, Kt. Wallis, Sion a Michelangelo Giovannini, V&P, Chur 2, b Andreas Götz, BAFU, Bern a Alfred Janka, IBC, Chur 2, a Renaud Juillerat, BFE, Bern Anton Kilchmann, SVGW, Zürich Peter Klopfenstein, HE, Sion André Künzi, FM Chancy Pougny, Avully a Michael Roth, EWZ, Zürich Moritz Steiner, DEWK, Kanton VS, Sion b Jürg Speerli, HSR, Rapperswil Felix Vontobel, Repower, Poschiavo b Andreas Weidel, SBB, Zollikofen Hanspeter Willi, BAFU, Bern b Markus Züst, Regierungsrat, Altdorf a 1

bis HV 2011 / VAR /

2

b

seit HV 2011

RhV / 3 ATEA

Kommission Hydrosuisse (Amtsperiode 2011–2014) Vorsitz: Jörg Aeberhard, Alpiq, Olten Mitglieder: Christoph Busenhart, EWZ, Zürich Marold Hofstetter, OFIMA, Locarno Jörg Huwyler, Axpo AG, Baden Peter Molinari, EKW, Zernez Andreas Stettler, BKW, Bern Mauro Salvadori, Alpiq, Lausanne Gianni Biasiutti, KWO, Innertkirchen Thomas Zwald, VSE, Aarau Guido Conrad, KHR, Thusis Peter Quadri, swisselectric, Bern Roger Pfammatter, SWV, Baden Kommission Hochwasserschutz (Amtsperiode 2011–2014) Vorsitz: Jürg Speerli, HSR, Rapperswil

Mitglieder: Tony Arborino, Kanton Wallis, Sion Dominique Bérod, BAFU, Bern Robert Boes, VAW-ETHZ, Zürich Laurent Filippini, Kt. Tessin, Bellinzona Christoph Hegg, WSL, Birmenstorf Lukas Hunzinger, Flussbau AG, Bern Martin Jäggi, Berater, Ebmatingen Hans Kienholz, Berater, Bern Mario Koksch, vif Kanton Luzern Roger Kolb, Niederer + Pozzi AG, Uznach Dieter Müller, AF-Colenco AG, Baden Ali Neumann, Stucky, Renens Matthias Oplatka, AWEL, Zürich Olivier Overney, BAFU, Bern Hans Romang, Meteo Schweiz, Zürich Simon Scherrer, Scherrer AG, Reinach Anton Schleiss, LCH-EPFL, Lausanne Manfred Spreafico, Uni Bern, Bern Rolf Studer, VIB, Fribourg Heinz Weiss, Basler & Hofmann, Zürich Benno Zarn, HZP, Domat/Ems Roger Pfammatter, SWV, Baden Vertretung in Organisationen Vorstand Wasser-Agenda 21: Andreas Stettler, BKW, Bern Vorstand VUE: Franco Milani, Repower, Poschiavo a Guido Conrad, KHR, Thusis b a

bis GV VUE 2012 /

b

ab GV VUE 2012

Geschäftsstelle / Secrétariat Geschäftsführer / Directeur: Roger Pfammatter Mitarbeiter / Collaborateurs: Esther Zumsteg, Administration Manuel Minder, WEL / Verbandsschriften Doris Hüsser, Buchhaltung Ständige Geschäftsstelle / Secrétariat: Rütistrasse 3a, CH-5401 Baden Telefon 056 222 50 69, Fax 056 221 10 83 info@swv.ch / www.swv.ch Kontrollstelle / Vérificateurs OBT Treuhand AG, Brugg: Andreas Thut Verband Aare-Rheinwerke (VAR) Ausschuss (Amtsperiode GV 2010–GV 2012) Präsident: Hans Bodenmann, BKW, Bern Vizepräsident: Armin Fust, ED, Laufenburg a Weitere Mitglieder: Wolfgang Biesgen, ED, Laufenburg b Walter Harisberger, IBAarau AG, Aarau Erwin Heer, Schluchseewerk, Laufenburg Urs Hofstetter, Alpiq Hydro Aare, Boningen

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Jacky Letzelter, EdF, F-Mulhouse Bastian Otto, Axpo AG, Baden a

bis GV 2011 /

b

seit GV 2011

Geschäftsstelle Geschäftsführung / Sekretariat: Roger Pfammatter, Geschäftsführer Esther Zumsteg, Sekretariat Ständige Geschäftsstelle: Rütistrasse 3a, CH-5401 Baden Telefon 056 222 50 69, Fax 056 221 10 83 info@swv.ch / www.aare-rheinwerke.ch Rheinverband (RhV) Vorstand (Amtsperiode GV 2010–GV 2014) Präsident: Michelangelo Giovannini, V&P, Chur Vizepräsident: Manfred Trefalt, Stadtwerke, Feldkirch Weitere Mitglieder: Daniel Dietsche, Tiefbauamt, St. Gallen Beat Hunger, AEV Graubünden, Chur Alfred Janka, Repower, Illanz Helmut Kindle, AfU, FL-Vaduz Reto Walser, Bänziger Partner, Oberriet Martin Weiss, Landesverwalt. Voralberg Christoph Widmer, Widmer + Krause, Chur Geschäftsstelle Geschäftsführung / Sekretariat: Roger Pfammatter, Geschäftsführer Esther Zumsteg, Sekretariat Ständige Geschäftsstelle: Rütistrasse 3a, CH-5401 Baden Telefon 056 222 50 69, Fax 056 221 10 83 info@swv.ch / www.rheinverband.ch Associazione ticinese di economia delle acque (ATEA) Comitato (Periodo 2008–2011) Presidente Laurent Filippini, Ufficio dei corsi d’acqua Vice-presidente: Carmelo Rossini, Mauri & Banci Membri Maurizio Barro, Municipio Andrea Baumer, OFIMA Giovanni Ferretti, AI, Lugano Roberta Pantani, Comune Chiasso Sandro Pitozzi, Uficio d’energia, Bellinzona Luca Pohl, Orselina Roger Pfammatter, SWV, Baden 1 1

Vertreter SWV / Rappresentante dell’ASAE

Segretario Andrea Baumer, OFIMA, Locarno 157

Jahresbericht 2011

Anhang 3 / Annexe 3: Zusammensetzung Gremien des Verbandes / Composition des Comités de l’Association

Jahresbericht 2011

Anhang 4 / Annexe 4: Mitteilungen aus der Tätigkeit der Verbandsgruppen / Messages sur les activités des groupes régionaux

Verband Aare-Rheinwerke (VAR) Gründung: 4. Dezember 1915 Verbandsgremien Leitender Ausschuss An seiner Sitzung vom 21. April 2011 behandelte der leitende Ausschuss unter Vorsitz des Präsidenten Hans Bodenmann, BKW, den Jahresbericht und die Rechnung des Jahres 2010. Die Rechnung 2010 schliesst mit einem Einnahmenüberschuss von CHF 21 639.20 ab, der aus Einnahmen von CHF 349 795.45 und Ausgaben von CHF 328 156.25 resultiert. Im Budget war ein Defizit von CHF 12 100.– vorgesehen. Der Grund für die Differenz ist im Wesentlichen der verspätete Start des Forschungsprojektes «Fischabstieg», weshalb noch keine Zahlungen erfolgten. Die Einnahmen hingegen entsprechen dem Budget. Die Bilanzsumme hat sich erhöht und betrug per 31. Dezember 2010 CHF 162 748.65.

Das Vereinsvermögen beträgt neu CHF 161 957.80. Jahresbericht, Rechnung und Budget wurden zu Händen der Generalversammlung 2011 verabschiedet.

Generalversammlung An der 93. Generalversammlung vom Mittwoch, 8. Juni 2011 im Kraftwerk Aarau der IB-Aarau wurden sämtliche Anträge des Ausschusses, namentlich für die Ergänzungswahlen, genehmigt. Der Vizepräsident Armin Fust hat aufgrund seiner bevorstehenden Pensionierung seine Demission mitgeteilt. Als Nachfolger für Armin Fust schlägt der Energiedienst Wolfgang Biesgen vor, der als Vorsitzender der Kommission Betriebsfragen allen bestens bekannt ist. In diesem Zuge will Wolfgang Biesgen

Tabelle 1. Mitglieder-Kraftwerke VAR. 158

sein Amt als Vorsitzender der Kommission Betriebsfragen niederlegen und schlägt dem Vorstand als Nachfolger Christoph Busenhart vor. Die Wahlvorschläge werden zu Händen der Generalversammlung verabschiedet. Der Rücktritt von Hanspeter Zehnder aus der Kommission Betriebsfragen infolge Funktionswechsel innerhalb der Axpo und der Ersatz durch seinen Nachfolger Martin Zeder wird ebenfalls bekannt gegeben. Nach dem statutarischen Teil fand auf Einladung des Kraftwerkes eine Exkursion durch den heutigen Naturteil des Kraftwerkes Aarau mit anschliessendem Mittagessen statt.

Geschäftsstelle Die mit der Geschäftsführung des VAR betraute, seit 2010 neu zusammengesetzte Geschäftsstelle des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes (SWV) hat neben den ordentlichen Verbands- und Kommissionsgeschäften insbesondere die Modernisierung der EDV vorangetrieben. Unter anderem hat das zu einer Webseite für den VAR geführt, die zwar in diejenige des SWV (www.swv.ch) eingebunden ist, aber auch mit eigenem Domain-Namen (www.aarerheinwerke.ch) erreicht werden kann.

Revisionsstelle Die OBT Treuhand AG, Brugg, prüfte die Verbandsrechnung 2011 sowie die Bilanz per 31.12.2011 am 20. Februar 2012.

Mitgliederbestand Der Mitgliederbestand des VAR besteht unverändert aus den folgenden total 28 Wasserkraftwerken an Hochrhein, Aare (unterhalb Bielersee), Reuss und Limmat:

Abflüsse und Wasserkraftproduktion Die Jahresmittel der Abflüsse lagen in allen vier Einzugsgebieten des VAR im Jahr 2011 deutlich unter dem Vorjahr und erreichten nur zwischen 67% und 79% des langjährigen Mittels. Gemäss den Messungen des BAFU betrug die Wasserführung in den vier Flüssen folgende provisorischen Werte: Aare bei Murgenthal (Pegelmessstation LH 2063, Einzugsgebiet 10 119 km2, Vergletscherung 2.4%): • Jahresmittel: 192 m3/s (Vorjahr: 251 m3/s) • Einordnung im langjährigen Mittel 1935–2010: 67% (88%) Rhein bei Rheinfelden (Pegelmessstation LH 2091, Einzugsgebiet 34 526 km2, Vergletscherung 1.3%): • Jahresmittel: 795 m3/s (Vorjahr: 1041 m3/s) • Einordnung im langjährigen Mittel 1935–2010: 76% (100%) Reuss bei Mellingen (Pegelmessstation LH 2018, Einzugsgebiet 3382 km2, Vergletscherung 2.8%): • Jahresmittel: 110 m3/s (Vorjahr: 147 m3/s) • Einordnung im langjährigen Mittel 1935–2010: 79% (106%) Limmat bei Baden (Pegelmessstation LH 2243, Einzugsgebiet 2396 km2, Vergletscherung 1.1%): • Jahresmittel: 79.7 m3/s (Vorjahr: 108 m3/s) • Einordnung im langjährigen Mittel 1951–2010: 79% (107%) Die Jahresproduktion aller VAR-Kraftwerke lag mit total 6705 GWh um rund 993 GWh bzw. knapp 13% tiefer als im Vorjahr und erreichte damit im Berichtsjahr nur noch rund 86% des langjährigen Mittelwertes.

Die Abweichungen zwischen den Einzugsgebieten sind nur marginal. Die Kraftwerke an der Aare liegen wie bereits im Vorjahr im Vergleich unter dem Durchschnitt, was gut mit der noch ausgeprägteren Niederschlagsarmut in der Westschweiz übereinstimmt und auch in den 2011 unterdurchschnittlichen Abflussverhältnissen

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Kommission Betriebsfragen Die Kommission Betriebsfragen widmete sich unter dem Vorsitz von Wolfgang Biesgen, Energiedienst, bzw. seinem Nachfolger Christoph Busenhart, EWZ, folgenden Geschäften: Betriebsleiterversammlung 2011 Am 24. März 2011 wurde in Gippingen die traditionelle Betriebsleiterversammlung durchgeführt, an welcher wiederum rund 50 Personen teilnahmen. Unter dem Haupttitel «Das revidierte Bundesgesetz über den Gewässerschutz (GSchG) und seine Umsetzung» lauteten die Referate (und Referenten): 1) Die gesetzlichen Vorgaben nach dem Willen des Parlaments (Rémy Estoppey, BAFU), 2) Erwartungen an die Wasserkraftbetreiber aus Sicht des Kantons Aargau (Pierre-Yves Christen, Kanton Aargau), 3) Herausforderungen aus Sicht eines Umweltverbandes (Luca Vetterli, Pro Natura), 4) Herausforderungen aus Sicht der Wasserkraftbetreiber (Peter Hässig, BKW). Anschliessend an die Hauptreferate wurde wiederum über laufende Aktivitäten informiert. Das gemeinsame Mittagessen rundete den Anlass ab.

Forschungsprojekt Fischabstieg Nachdem an der GV 2010 der Projektkredit zur Durchführung des Forschungsprojektes «Massnahmen zur Gewährleistung eines schonenden Fischabstieges an grösseren Flusskraftwerken» genehmigt wurde, standen im Berichtsjahr zuerst der etwas mühselige vertragliche Abschluss mit den Hochschulinstituten VAW und EAWAG sowie die Suche nach Mitfinanzierung im Vordergrund. Nach der überraschenden Ablehnung des Antrages zur Mitfinanzierung durch die Stiftung für Innovationsförderung (KTI), mussten einerseits eine Defizitgarantie durch die Mitgliederkraftwerke des VAR eingeholt werden und anderseits weitere Finanzierungspartner gefunden werden (bisher Zusage von swisselectric research und BFE; zudem ist die Finanzierung des späteren Baus eines Prototyps durch die Gelder des revidierten Gewässerschutzgesetzes von 0.1 Rp/kWh denkbar). Zudem waren die administrativen Abläufe der Hochschulen einem raschen Vorankommen nicht gerade zuträglich. Die Vereinbarung konnte dann im Juli 2011 endlich unterzeichnet werden.

Inhaltlich wurden die Arbeiten von den Hochschulen mit Begleitung der Un-

terkommission Fischabstieg des VAR bis Ende 2011 dann zügig vorangetrieben. Im Vordergrund standen: das Literaturstudium zur Fischökologie/-verhalten sowie möglichen technischen Massnahmen; Erstellung, Versand und Auswertung eines Betreiberfragebogens zu den Anlagen; die Bildung eines Beirates mit Vertretern von Behörden und Umweltverbänden (zwei Sitzungen im Berichtsjahr) und die Vorbereitung des physikalischen Gross-Modells an der VAW (Massstab ca. 1:35) für den Test unterschiedlicher Fischschutzeinrichtungen und die Untersuchung der Strömungsverhältnisse im Nahbereich des Turbineneinlaufs. Mit Fortlauf der Arbeiten wurde immer deutlicher, dass es sinnvoller ist, das Modell für ein Norm-Kraftwerk statt für nur das zu bestimmende Prototyp-Kraftwerk zu realisieren. Das macht die resultierenden Erkenntnisse etwas allgemeiner gültig, gleichzeitig aber natürlich die Übertragung auf die besonderen Verhältnisse eines einzelnen Kraftwerkes schwieriger. Als typisches Norm-Kraftwerk kann gestützt auf die Auswertung der Anlagen im VAR-Gebiet gelten: frontal angeströmte Anlagen mit Ausbauwassermengen von 500–600 m3/s und durchschnittlicher Fallhöhe von 8–9 Metern. Per Ende 2011 war die Detailplanung zum Modell in vollem Gange mit dem Ziel, dieses Anfang 2012 umzusetzen.

Lachs-Comeback: Bericht Passierbarkeit Im Hinblick auf sein Ziel der Rückkehr des Lachses hat der WWF Schweiz einen Bericht über die Passierbarkeit der Kraftwerke im Gebiet des VAR verfasst. Die Mitgliederwerke waren mit dem Vorgehen, der angewendeten (rein auf physikalische Kenngrössen abgestützten) Methodik und der resultierenden (weitgehend vernichtenden) Bewertung der Aufstiegshilfen nicht einverstanden. Da der VAR grundsätzlich eine gute Zusammenarbeit mit dem WWF wünscht, wurde seitens Geschäftsführer VAR eine gemeinsam erarbeitete Stellungnahme dem WWF in einem persönlichen Gespräch überbracht. In Übereinstimmung mit der VAR-Stellungnahme wurde im Gespräch vereinbart, dass der Bericht weiterhin als Arbeitsinstrument des WWF gedacht und eine Publikation oder aktive Streuung – aufgrund der mangelhaften Qualität – nicht vorgesehen ist. Dafür mehren sich die Anzeichen, dass das Papier schon breit gestreut ist. Das Thema und die Zusammenarbeit mit dem WWF werden den VAR im 2012 wohl weiter beschäftigen.

Stauanlagenverordnung, Wehrsicherheit

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

am Hochrhein Im Zusammenhang mit der seit längerer Zeit offenen Frage der Unterstellung der Wehre am Hochrhein bzw. der bestehenden Unsicherheiten bezüglich Anwendbarkeit und Aufsicht konnten im Berichtsjahr konkrete Fortschritte erzielt werden. Zum einen wurde an einer Besprechung zwischen Vertretern des VAR und Vertretern des BFE und des Regierungspräsidiums Freiburg vom März 2011 erreicht, dass vor Inkraftsetzung des neuen Stauanlagengesetzes (StAG) und der in Erarbeitung stehenden Totalrevision der Verordnung (StAV) keine weiteren Vorgaben seitens Behörden gemacht werden. Gesetz und Verordnung dürften voraussichtlich gemeinsam Ende 2012 / Anfang 2013 vom Bundesrat in Kraft gesetzt werden.

Zum anderen wurde an gleicher Sitzung beschlossen, eine Arbeitsgruppe aus Vertretern des BFE, des Regierungspräsidiums Freiburg und des VAR zu bilden, welche den Rahmen und Inhalt eines vernünftigen und einheitlichen Sicherheitskonzeptes am Hochrhein ausarbeiten soll.

Das neue StAG erwähnt explizit die Möglichkeit zum Erlass besonderer Bestimmungen an Grenzkraftwerken – was zur Rechtssicherheit auch notwendig ist. Als Vertreter in der Arbeitsgruppe seitens VAR wurden Wolfgang Biesgen (Energiedienst), Bastian Otto (Axpo) und Roger Pfammatter (VAR/SWV) bestimmt. Ziel der Arbeitsgruppe ist es, bis Ende 2012 die Grundlagen für die besonderen Bestimmungen für Anlagen am Hochrhein auszuarbeiten.

Diese Arbeiten sind im Gange und auf gutem Weg. Kommission Geschiebereaktivierung am Hochrhein Die Kommission widmete sich unter dem Vorsitz von Armin Fust, Energiedienst, weiterhin vor allem einem Geschäft: Ausarbeitung Masterplan Hochrhein Nachdem Ende 2010 nach langen administrativen Schwierigkeiten seitens BFE der Vertrag zur Ausarbeitung stellvertretend durch die Kraftwerk Ryburg-Schwörstadt AG (KRS) unterschrieben sowie die Aufträge (Flussbau AG und TU München) endlich vergeben werden konnten, wurden im Berichtsjahr die inhaltlichen Arbeiten vorangetrieben.

Nachdem als Vorbereitung der hydraulischen Modellierung parallel bereits die aktuellen Flusssohldaten für den Hochrhein von Reckingen bis Rheinfelden erhoben wurden, konnten im Berichtsjahr die Grundlagenbeschaffung erledigt und die 159

Jahresbericht 2011

der Aare (67% des Normwertes gegenüber 76–79% der anderen Gewässer) zum Ausdruck kommt.

Jahresbericht 2011

Potenzialanalyse (neu anstatt Defizitanalyse) erstellt werden. Per Ende 2011 in Arbeit sind die Zielformulierung, die Massnahmenübersicht und die Angaben zu den erforderlichen Kiesmengen. Erste Resultate der Berechnungen/Modellierungen der TU München liegen vor, erfüllen allerdings die Erwartungen an die Aussagekraft bisher noch nicht vollständig.

Die Hauptphasen des Projektes (Modellierung – Potenzialanalyse – Priorisierung der Massnahmen) werden jeweils mit einer Vorstellung des Arbeitsstandes im Projektausschuss bzw. in der Projektgruppe abgeschlossen. Der Auftrag soll weiterhin im August 2012 mit dem Schlussbericht abgeschlossen werden.

Rheinverband (RhV) Gründung: 15. Dezember 1917 Verbandsgremien Vorstand Der Vorstand des Rheinverbandes trat im 2011 am 16. Februar und 28. September zu Sitzungen zusammen. Schwerpunkt der Sitzung im Februar war der Geschäftsbericht und die Jahresrechnung 2010. Im Nachgang zur Februar-Sitzung 2011 wurde unter allen Vorstandsmitgliedern mittels Zirkularverfahren einstimmig Michelangelo Giovannini als Vertreter des Rheinverbandes in den Vorstand des SWV delegiert.

An der Herbst-Sitzung kündigte Beat Hunger seinen Austritt aus dem Vorstand auf die Generalversammlung 2012 an, was alle Vorstandsmitglieder sehr bedauerten. Als würdiger Nachfolger von Beat Hunger wurde Lucien Stern, Amt für Energie und Verkehr (AEV) des Kantons Graubünden, vorgeschlagen. Da diese Wahl ausserhalb der Amtsdauer liegt, wird auf die nächste Generalversammlung hin eine Ersatzwahl stattfinden. Ein weiterer Schwerpunkt war die Ausgestaltung des Vortragsprogramms im Winter 2011.

Generalversammlung, Rechnungsprüfung Die Generalversammlung wird alle 2 Jahre durchgeführt. Im Jahre 2011 wurde keine GV abgehalten. Die Rechnungsprüfung durch den Revisor Hansjürg Bollhalder erfolgt im gleichen Rhythmus und damit auf die GV 2012.

Geschäftsstelle Die mit der Geschäftsführung betraute, seit 2010 neu zusammengesetzte Geschäftsstelle des Schweizerischen Wasserwirt160

schaftsverbandes (SWV) hat neben den ordentlichen Verbandsgeschäften insbesondere die Modernisierung der EDV vorangetrieben. Unter anderem hat das zu einer Webseite innerhalb der SWV-Webseite geführt, die zwar in diejenige des SWV eingebunden ist, aber auch mit eigenem Domain-Namen (www.rheinverband. ch) erreicht werden kann.

Mitglieder Per Ende 2011 verfügte der Rheinverband über folgenden Mitgliederbestand: Einzelmitglieder: 91 (–3) Kraftwerke: 11 (unv.)

Firmen: 28 (unv.)

Politische Körperschaften: 41 (unv.)

Verbände: 5 (unv.)

Total: 176 Bei insgesamt 3 altersbedingten Austritten bei Einzelmitgliedern blieb der Bestand praktisch gleich wie im Vorjahr.

Vortragsreihe 2011 Im Winterhalbjahr 2011 wurden wiederum fünf Vortragsveranstaltungen vorbereitet und durchgeführt: • Projekte und deren Umsetzung im Zusammenhang mit dem Verbandsbeschwerderecht, Christian Geiger, ehem. Pro Natura • Resultate der Fischbestandesaufnahme 2007–2008 am Alpenrhein, Benno Wagner, AON • Gesamterneuerung Kraftwerke Hinterrhein AG, Guido Conrad, Kraftwerke Hinterrhein • Revitalisierung der Landquart oberhalb der Mündung in den Alpenrhein, Andri Bischoff, ehem. TBA Graubünden • Umsetzung des Projekts Linth 2000 am Escherkanal am Walensee im Gebiet Gäsi, Markus Jud, Linthverwaltung Die Veranstaltungen stiessen insgesamt wiederum auf ein reges Interesse. An dieser Stelle wird den Referenten, aber auch den Vorstandsmitgliedern und dem Sekretariat, namentlich: Esther Zumsteg, der Einsatz für die Organisation der Vortragsreihe verdankt. Ebenfalls ein grosser Dank gebührt den jeweiligen Sponsoren für entsprechende Apéros.

Associazione ticinese di economia delle acque (ATEA) Fondazione: 27 novembre 1915 Assemblea generale La 96.ma Assemblea generale si è svolta giovedì 25 maggio 2011 presso Castelgrande a Bellinzona. L’Assemblea è stata programmata nel quadro della manifestazione «Premio Svizzero Corsi d’Acqua 2011» e parallelamente all’Assemblea dell’Associazione svizzera di ingegneria naturalistica, Verein für Ingenieurbiologie, VIB. Al termine della parte formale è stata proposta una visita alla mostra «Lo scorrere del fiume, l’opera dell’uomo» presso il Castello Sasso Corbaro, allestita in occasione del 125° del Consorzio Correzione Fiume Ticino. I soci, presenti in buon numero, hanno avuto il piacere di assistere alle presentazioni del membro di delegazione CCFT arch. Mario Maggiori.

Comitato Il comitato è stato impegnato nell’organizzazione delle attività proposte nel corso dell’anno.

Manifestazioni 13 aprile 2011, presentazione presso la sala del Consiglio comunale di Giubiasco e successiva visita al cantiere di sistemazione della Morobbia a Giubiasco; intervento di sistemazione del tratto finale dalla zona Centrale AMB alla confluenza nel Ticino; le opere sulle sponde e in alveo sono realizzate a garanzia della sicurezza idraulica degli agglomerati di Giubiasco e Camorino.

20 ottobre 2011, presso la Sala comunale di Villa Bedretto, presentazione del progetto con successiva visita al cantiere della nuova micro centrale idroelettrica della CEL Bedretto SA a Ossasco. Sopralluogo all’opera di presa, alla condotta forzata e alla centrale.

Le manifestazioni proposte hanno raccolto un buon successo con la partecipazione di numerosi membri e di un pubblico allargato.

Soci A fine 2011 l’associazione contava 93 soci suddivisi per categorie: Amministrazioni comunali e cantonali 22 (+1) Consorzi 16 (inv.)

Aziende 5 (inv.)

Uffici ingegneria 13 (inv.)

Soci individuali 35 (–4) Associazioni 2 (inv.)

Totale 93

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Aargau Auf Anfang 2011 in Kraft getreten sind diverse Änderungen bei Wassernutzungsabgabendekret (WnD) und Wassernutzungsverordnung (WnV) sowie auf Anfangs 2012 beim Wassernutzungsgesetz (WnG).

eine Gesamtüberarbeitung mit Anpassung an die eidgenössische Gesetzgebung, insbesondere beim Wasserrechtsgesetz (631.1) und beim kantonalen Gewässerschutzgesetz (722.1) mit zugehörigen Vollzugsverordnungen.

Jura Modification de la loi cantonale sur l’eau est en préparation; mise à niveau des bases réglementaires cantonales devenues obsolètes dans les domaines de la protection des eaux, de l’utilisation des eaux et de l’aménagement des eaux.

St. Gallen Eine Revision des Baugesetzes mit geringfügigen Anpassungen, u.a. zur Rechtssicherheit der Gefahrenkarten, ist in Vorbereitung.

Luzern Totalrevision des Wasserbaugesetzes (SRL 760) ist gestartet worden. Ein erster Bericht der Arbeitsgruppe ist bis Ende 2012 dem RR vorzulegen.

Schaffhausen Eine Teilrevision des Wasserwirtschaftsgesetzes (WWG) ist in Arbeit. Diese betrifft insbesondere Anpassungen für die verstärkten Revitalisierungsanstrengungen und zusätzliche Kantonsbeiträge für den Hochwasserschutz.

Nidwalden Eine Revision des Wasserrechtsgesetzgebung ist in Vorbereitung. Angestrebt wird

Schwyz Eine Totalrevision des Wasserrechtsgesetzes ist in Vorbereitung.

Ticino Cambi delle due legge sulla gestione delle acque e su corsi d’acqua sono in preparazione/consultazione.

Thurgau Eine Gesamtüberarbeitung des Gesetzes über den Wasserbau ist in Vorbereitung.

Schwerpunkte sind die Anpassungen an Bundesrecht sowie der Umgang mit Naturgefahren. Ausserdem ist eine generelle Aktualisierung des Planungs- und Baugesetzes angeregt.

Keine Änderungen / pas de changement Folgende Kantone haben «keine Änderungen» gemeldet / Les cantons suivants ont signalé «pas de changement»: Appenzell A. Rh, Basel-Landschaft, Genève, Glarus, Graubünden, Obwalden, Solothurn, Uri, Vaud.

Anhang 6 / Annexe 6: Witterungsbericht und hydroelektrische Produktion 2011 Witterungsbericht Das Jahr 2011 zeigte im gesamtschweizerischen Mittel einen Wärmeüberschuss von +2°C gegenüber der Klima-Normperiode 1961–1990 und war damit das wärmste Jahr seit Messbeginn 1864. Auch war es landesweit zu trocken mit grossräumigen Niederschlagsdefiziten, namentlich in der West- und Nordschweiz bei Mengen von nur 65–85% der Normwerte. Im Folgenden sind die wesentlichen Merkmale des Wetters 2011 und der Vergleich zur Normperiode zusammengefasst (Quelle: Klimabulletin Jahr 2011, MeteoSchweiz).

Wärmster Jahresstart seit Messbeginn Nach einem winterlich kalten und vor allem im Mittelland schneereichen Dezember 2010 startete das Jahr 2011 ungewöhnlich mild. War der Dezember noch 1.5°C kälter als der Normwert, zeigten sich der Januar mit +1°C und der Februar mit knapp +2°C zu warm. Die ungewöhnliche Wärme erreichte im Frühling ihren Höhepunkt. Bereits im April stiegen die Temperaturen verbreitet auf oder über die Sommermarke von 25°C. Insgesamt erlebte die Schweiz mit einem Wärmeüberschuss von 4.6°C den zweitwärmsten April seit Messbeginn und dann auch noch den drittwärmsten Mai.

Die anhaltende ungewöhnliche Wärme führte schliesslich zum wärmsten Frühling in der Schweiz seit Messbeginn 1864.

Grosse Trockenheit im Frühling Die niederschlagsarme Witterung zum Jahresbeginn mündete in eine ausgeprägte Trockenheit. Im Oberengadin war es bis Mitte April der trockenste, in der Region Engelberg der dritttrockenste Jahresstart seit Messbeginn. Gemittelt über die Niederungen der Nordschweiz brachte der Frühling nicht einmal die Hälfte der normalen Niederschlagsmengen. Der trockenste Frühling der Nordschweiz datiert aus dem Jahr 1893 mit weniger als 40 Prozent der Normalwerte. Der Frühling 2011 belegt bezüglich Trockenheit aber bereits Rang drei der rund 150-jährigen Messreihe.

Nasser, eher kühler Sommer Wie wenn sich die Natur um einen Ausgleich des extrem trockenen und warmen Frühlings bemüht hätte, zeigten sich die ersten beiden Sommermonate mit ihrer ausgeprägten Niederschlagsaktivität insgesamt nass. Genau auf den klimatologischen Sommerbeginn am 1. Juni meldete sich in den höheren Alpenregionen der Winter zurück. Der erste Sommermonat brachte im weiteren Verlauf wechselhafte Witterung

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

und regional intensive Niederschläge, welche Probleme mit Überschwemmungen verursachten. Bemerkenswert waren vor allem die Niederschlagsintensitäten: innert 24 Stunden waren am Alpennordhang vom Berner Oberland über die Zentralschweiz bis zum Alpstein verbreitet 30 bis 60 mm Regen mit lokalen Maxima im Bereich von 80 bis 120 mm gefallen. Der Monat Juli war zudem der kühlste seit dem Jahr 2000.

Ruhiges Herbstwetter, kritische Hochwassersituationen Erst in der zweiten Augusthälfte gewann der langersehnte Spätsommer die Oberhand. Der September 2011 geht mit einem schweizweiten Temperaturüberschuss von +2.7°C wiederum als viertwärmster seit Messbeginn 1864 in die Statistik ein.

Bereits anfangs Oktober übernahmen sehr feuchte Luftmassen subtropischen Ursprungs das Regime, welche am Alpennordhang Starkniederschläge auslösten. Die gefallenen Mengen von regional 60 mm innerhalb von weniger als 24 Stunden entsprechen einem Ereignis, welches nur alle rund 5 bis 10 Jahre zu erwarten ist. Gleichzeitig bewirkte die schnell auf über 3000 m ü.M. ansteigende Nullgradgrenze eine intensive Schneeschmelze.

Schliesslich wälzten sich enorme Wasser161

Jahresbericht 2011

Anhang 5 / Annexe 5: Neue kantonale rechtliche Grundlagen / Nouvelles bases juridiques dans les cantons

Jahresbericht 2011

massen zu Tal und mancherorts kam es zu kritischen Hochwassersituationen. Insbesondere im Kandertal sowie im Lötschental verursachten Überschwemmungen und Murgänge beträchtliche Schäden vor allem an Strassen und Bahnlinien. Auf das Hochwasser folgte dann wieder ruhiges Herbstwetter.

Rekord-Trockenheit zu Winterbeginn, dann Schnee Die immer wieder sehr milden Witterungsverhältnisse liessen die Herbsttemperatur im landesweiten Durchschnitt knapp zwei Grad über den Normwert von 1961–1990 steigen. Damit liegt der Herbst 2011 auf Rang zwei hinter dem alles überragenden Rekordherbst von 2006, welcher einen Überschuss von etwas über 3°C brachte.

Teile der Alpennordseite waren bis zu Winterbeginn fest im Griff einer anhaltenden Trockenheit. Als Folge permanenter Hochdruckbedingungen blieben Niederschläge ab Mitte Oktober bis zum Novemberende insbesondere vom Wallis über die Zentralschweiz bis zum Bodensee praktisch gänzlich aus. Der November brachte an den Messstationen Engelberg, Davos und Säntis gar keinen, in Zürich und Sion nur 0.1 mm Niederschlag. Hier war der November 2011 der trockenste seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 1864. Nur geringfügig weniger trocken und in Sion gleich trocken war der November 1920.

Nach diesem harzigen Winterbeginn fielen ab Mitte Dezember in vielen Bergregionen grosse Schneemengen, so dass am Jahresende in höheren Lagen dann doch verbreitet überdurchschnittlich viel Schnee lag.

Jahresbilanz: Wärmstes Jahr seit Messbeginn, ausgeprägte Trockenheit Das Jahr 2011 brachte in der ganzen

Bild 1. Abweichung der Jahrestemperatur in der Schweiz gegenüber der Klima-Normperiode 1961–1990. Die schwarze Kurve zeigt den Temperaturverlauf gemittelt über 20 Jahre. Das Jahr 2011 (letzter Eintrag) zeigt einen Temperaturüberschuss von +2°C und ist damit das wärmste Jahr seit Messbeginn (Quelle: MeteoSchweiz, 2012).

Schweiz einen massiven Temperaturüberschuss. Auf der Alpennordseite und in den Alpen lag die Durchschnittstemperatur 1.8°C bis 2.4°C über dem Vergleichswert von 1961–1990. Leicht geringer war der Überschuss auf der Alpensüdseite mit 1.6°C bis 2.0°C. Über die gesamte Schweiz gemittelt war das Jahr 2.0°C zu warm und damit das wärmste seit Messbeginn im Jahr 1864 (vgl. Bild 1). Das Jahr 2011 war regional deutlich zu trocken. In der Westschweiz fielen nur 65–85 Prozent der Niederschlagsmengen im Vergleich zum Referenzwert von 1961–1990. In der übrigen Schweiz lagen die Mengen zwischen 75 und 100%, lokal auch etwas über 100%. Neben der extremen Wärme lieferte das Jahr 2011 auch eine sehr hohe Sonnenscheindauer. Auf der Alpennordseite erreichte sie verbreitet 120–135% des Ver-

gleichswertes von 1961–1990. Im Wallis, in Graubünden sowie im Tessin lagen die Werte zwischen 100 und 120%, vereinzelt auch etwas höher. Landesweit gemittelt liegt die Sonnenscheindauer bei 125 Prozent des Referenzwertes von 1961–1990.

Damit war 2011 das zweit sonnigste in Periode mit aufgearbeiteten Daten seit 1961.

Das Rekordjahr 2003 brachte mit 127% praktisch gleich viel Sonne.

Bezüglich Niederschlägen ist das Jahr 2011 – wie schon das Vorjahr – als niederschlagsarm zu bezeichnen. Die Defizite waren dabei noch ausgeprägter und grossräumiger als im Vorjahr. In der Westund Nordschweiz wurden nur 65–85% der normalen Jahressumme 1961–1990 gemessen. In der übrigen Schweiz lagen die Werte zwischen 75 und 100%, lokal auch etwas höher (vgl. Bild 2).

Bild 2. Jahresniederschlagsmengen 2011 (links), Abweichungen der Jahres-Niederschlagssumme 2011 in Prozent des Normwertes (1961–1990) (rechts).

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«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Gemäss der vom Bundesamt für Energie BFE geführten Statistik zu den Wasserkraftanlagen der Schweiz WASTA (Zentralen mit > 0.3 MW installierter Leistung ab Generator) waren im Berichtsjahr 2011 folgende Veränderungen im hydraulischen Kraftwerkspark und der Jahresproduktion zu verzeichnen (Quelle: BFE, 2012): Neu in Betrieb gesetzte Zentralen Im Berichtsjahr wurden 6 Zentralen neu in Betrieb gesetzt und 7 Umbauten fertig. Insgesamt kann damit ein Leistungszuwachs ab Generator von total 25 MW bzw. ein Produktionszuwachs von rund 100 GWh/a verzeichnet werden. Mit einem Plus von 11 MW bzw. 41 GWh/a entfällt knapp die Hälfte des Zuwachses auf das neue KW Taschinas bei Grüsch/Seewis; der Rest verteilt sich auf kleinere Anlagen wie zum Beispiel das neue KW Thurfeld, der Umbau KW Lütschental oder auch die Dotierzentrale beim KW Rheinfelden.

Im Bau befindliche Zentralen Per Ende 2011 befanden sich rund 20 Zentralen im Bau, davon 15 Neu- und 5 Umbauten. Zum einen sind das die Pumpspeicherwerke Linth-Limmern, Nant de Drance und Hongrin-Léman, die ab ca. 2015 einen enormen Leistungszuwachs von rund 2100 GW bringen werden. Zum anderen beinhalte der Zubau Zentralen von Laufund Speicherwerken, die in den nächsten Jahren einen Leistungszuwachs von total 90 MW bzw. einen mittleren Produktions-

zuwachs von rund 300 GWh/a (ohne Bereinigung mit allfälligen Verlusten) erwarten lassen. Die grössten Beiträge kommen vom Neubau KW Hagneck, dem Umbau des KW Eglisau, den Dotierzentralen KW Kembs und dem Neubau der Zentrale Unteraa-Melchaa.

Leichte Leistungssteigerung, erstmaliger Rückgang Produktionserwartung Die gesamte Leistung von Wasserkraftzentralen der Schweiz erhöht sich mit den neuen Inbetriebnahmen und aufgrund Veränderungen bei bestehenden Zentralen per Ende 2011 um 47 MW auf neu total 13 770 MW (inklusive geschätzten 42 MW von Zentralen < 0.3 MW). Trotz des leichten Leistungszuwachses verzeichnet das BFE einen Rückgang der mittleren Produktionserwartung um –16 GWh/a auf neu 36 007 GWh/a (inklusive geschätzte 190 GWh/a von Zentralen < 0.3 MW Leistung).

Das entspricht dem ersten Rückgang der Produktionserwartung in der Geschichte der Wasserkraftnutzung in der Schweiz. Die gestützt auf die installierte Kapazität berechnete Produktionserwartung hat nämlich im Zeitraum zwischen 1950–2010 stetig, wenn auch in den letzten Jahren nur leicht zugenommen (vgl. dazu Bild 3, schwarze gestrichelte Linie zur Entwicklung der Kapazität). Der in der Grafik noch nicht erfasste Rückgang 2011 dürfte primär auf Verluste durch die gestiegenen Umweltanforderungen (Fischdurchgängigkeit, Restwasserdotierungen, usw.) zurückgehen – und wird angesichts

der kommenden Neukonzessionierungen kaum ein Einzelfall bleiben.

Rückgang tatsächliche Produktion Die tatsächliche Produktion im Jahr 2011 ist gemäss Mitteilung des BFE rückläufig.

Die Wasserkraftwerke der Schweiz erzeigten insgesamt 9.8% weniger Elektrizität als im Vorjahr (vgl. dazu die Tabelle mit dem Auszug aus der Statistik BFE).

Auf die Laufkraftwerke entfällt ein Rückgang von –8.1% und auf die Speicherkraftwerke ein Verlust von –11.0%. Im Sommer betrug der Produktionsrückgang der Wasserkraftwerke –10.4%, in den beiden Winterquartalen –8.9%. Insgesamt erzeugten sämtliche Wasserkraftanlagen der Schweiz im Jahre 2011 aber immer noch rund 33.8 TWh und trugen so 53.7% zur Landeserzeugung bei.

Der Rückgang ist primär auf die im Jahr 2011 stark ausgeprägte Trockenheit (vgl. Witterungsbericht oben) und unterdurchschnittliche Abflussverhältnisse zurückzuführen. Die Aussage stimmt recht gut überein mit den durch den Verband Aare-Rheinwerke (VAR) an 28 Laufkraftwerken erhobenen Daten, wonach die Produktion an Aare und Rhein auch knapp 13% tiefer lag als im Vorjahr – welches im Übrigen ziemlich genau dem langjährigen Durchschnitt entsprach (vgl. Mitteilungen VAR im Anhang 4). Der Rückgang 2011 liegt im Rahmen der primär wetterbedingt möglichen Schwankungen der hydraulischen Produktion von ± 20% (vgl. schwarze Linie in Bild 3 mit beobachteten Schwankungen der letzten Jahrzehnte).

Bild 3. Stromproduktion von Schweizer Wasserkraftwerken in TWh zwischen 1950 und 2009 (hydrologisches Jahr); gestrichelte schwarze Linie = mittlere Produktionserwartung, ausgezogene schwarze Linie = tatsächliche Jahresproduktion; blaue Linie: mit Kapazität bereinigte jährliche Variation und Trend (Quelle: Hänggi P.; Weingartner R., 2012).

Tabelle 1. Hydraulische Erzeugung in GWh von Lauf- und Speicherwerken sowie im Gesamttotal für das Kalenderjahr und das hydrologische Jahr (Quelle: Auszug aus Statistik BFE; 2012).

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

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Jahresbericht 2011

Hydroelektrische Produktion 2011

Nachrichten Nachrichten

Informationen aus der Wasser- und Energiewirtschaft

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Po lit l i t iik k • Erstes Massnahmenpaket des Bundesrates für die Energiestrategie 2050 Gemäss Mitteilung des Bundesrates von Mitte April 2012 bestätigen die Modellrechnungen des Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK), dass der schrittweise Ausstieg aus der Kernenergie machbar ist und sich die volkswirtschaftlichen Auswirkungen in Grenzen halten. Der Bundesrat hat die entsprechenden Grundlagen zur Kenntnis genommen und die grundsätzliche Stossrichtung gutgeheissen. Das Energiepaket wird nun in eine Gesetzesvorlage eingearbeitet und Ende Sommer 2012 in die Vernehmlassung geschickt.

Bundesrat und Parlament haben im letzten Jahr den schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen. Die vom Bundesamt für Energie (BFE) als Grundlage dazu erstellten Energieperspektiven zeigten schon damals, dass die Neuausrichtung anspruchsvoll aber machbar ist.

Ende 2011 hat der Bundesrat die Stossrichtung der Energiestrategie 2050 konkretisiert und damit die Voraussetzung für die Vertiefung der erforderlichen Massnahmen geschaffen. Diese wurden in der Zwischenzeit in Modellrechnungen auf ihre energetische Wirkung hin überprüft.

Diverse Arbeitsgruppen haben an der Konkretisierung der möglichen Massnahmen mitgewirkt. Zudem wurden Kosten, volkswirtschaftliche Auswirkungen sowie Finanzierungsmöglichkeiten ausgelotet.

Der Bundesrat hat heute die Resultate dieser Arbeiten zur Kenntnis genommen und das UVEK mit der Erarbeitung einer darauf basierenden Gesetzesvorlage beauftragt. Der Bundesrat ist überzeugt, dass die neue Energiepolitik Chancen für den Wirtschafts- und Forschungsstandort Schweiz eröffnet.

Ziele und Grundlagen des Energiepakets 2050 Das Energiepaket des Bundesrats basiert auf folgenden Überlegungen: 164

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1. Meilenstein 2020; 2. Meilenstein 2035; 3. Meilenstein 2050.

Quantitative Ziele: Mit dem Szenario «Neue Energiepolitik» soll der Gesamtenergieverbrauch der Schweiz gegenüber der Trendentwicklung bis 2050 um 70 TWh sinken, der Stromverbrauch um 21 TWh. Die Stromproduktion aus erneuerbaren Energien soll gegenüber heute um einen Drittel erhöht werden und so den schrittweisen Abbau der Produktion aus Kernenergie ersetzen. Um vor allem in den Wintermonaten die Versorgungssicherheit der Schweiz zu garantieren, ist ein Zubau von WKK und Gaskombikraftwerken nötig. An den bestehenden Klimazielen ist festzuhalten.

Autonomie: Die erste Etappe des Energiepakets geht in allen Bereichen von Potenzialen aus, welche die Schweiz aus eigener Kraft und ohne vertiefte internationale Zusammenarbeit mit den heute vorhandenen oder absehbar marktreifen Technologien erschliessen kann.

Effizienz: Um den Energie- und Strombedarf zu decken, muss der Verbrauch reduziert werden. Der Schwerpunkt liegt bei Anreizen im Gebäudebereich und der Industrie.

Erneuerbare Energien: Bei den erneuerbaren Energien inklusive Wasserkraft sowie bei der Wärme-Kraft-Koppelung ist das Potenzial unter Abwägung von Schutz und Nutzen festzulegen. Neu sollten dazu Gebiete ausgeschieden werden. Die Förderung durch die «Kostendeckende Einspeisevergütung» (KEV) wird umgebaut.

Um Warteschlangen künftig zu vermeiden, sollen Photovoltaik-Anlagen bis 10 kW Leistung neu mit einer Direkt-Investitionshilfe und Net-Metering unterstützt werden.

Monitoring: Die tatsächliche Wirkung der Massnahmen, die internationale Entwicklung sowie die technologischen Fortschritte werden laufend beobachtet. Dank dieses Monitorings kann das Energiepaket jederzeit mit

weiteren Massnahmen ergänzt werden.

• Energieabgabe: Die bereits bestehenden Instrumente, die CO2-Abgabe und die KEV, werden weitergeführt. Für die Zeit nach 2020 soll eine weitere Etappe konzipiert werden in der gemeinsam mit der Weiterentwicklung der Klimapolitik die Energiepolitik strategisch neu ausgerichtet wird. Dabei soll ein besonderes Augenmerk darauf gelegt werden, dass der Übergang vom bestehenden Förder- hin zu einem Lenkungssystem fliessend und innerhalb einer vertretbaren Übergangsfrist stattfinden wird. Das UVEK wird beauftragt, strategische Entscheide mit Bezug auf diese zweite Phase für die Vernehmlassung zu konkretisieren.

Die Arbeiten werden mit einem Bericht zur ökologischen Steuerreform des EFD koordiniert.

Ausführlichere Informationen zu den Massnahmen des Energiepaketes sind in einem Faktenblatt zugänglich. Informationen zur Netzstrategie sowie zu Forschung und Entwicklung folgen in separaten Paketen im Sommer 2012.

Wirkung des Energiepakets 2050 Bei den nun vorliegenden Massnahmen handelt es sich um ein erstes Massnahmenpaket zur Umsetzung der Energiestrategie 2050. Es beruht auf einer konsequenten Umsetzung der Energieeffizienz im Gebäudebereich, bei Elektrogeräten, in der Industrie und in der Mobilität sowie auf dem geplanten Zubau erneuerbarer Energien und auf fossiler Stromproduktion zur Überbrückung. Damit sollen in erster Linie jene Effizienzpotenziale genutzt werden, welche die Schweiz bereits heute mit den vorhandenen bzw. absehbaren Technologien realisieren kann und für die noch keine tiefgreifende, internationale Zusammenarbeit mit der EU und Drittstaaten erforderlich ist. Dabei wird das vorhandene Potenzial der erneuerbaren Energien gänzlich erschlossen. Das Massnahmenpaket entfaltet sich erst ab dem Jahr 2015. Aus diesem Grund fällt die Gesamtwirkung auf den Endenergie- und den Stromverbrauch bis 2020 bescheiden aus. Ab 2020 beschleu-

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Bericht zur Stromversorgung der Schweiz: Bundesrat begrüsst Ausbau Pumpspeicherung zur Integration «Neue Erneuerbare» Der Bundesrat hat den Bericht «Stärkung der Stromdrehscheibe Schweiz und der Versorgungssicherheit» gutgeheissen.

Der Bericht erfüllt das Postulat 09.3468 der Kommission für Umwelt, Raumplanung und Energie des Nationalrats UREK NR vom 11. Mai 2009, das vom Bundesrat umfassende Informationen zur Stromversorgung mit erneuerbaren Energien im europäischen Kontext wünschte.

Der Bundesrat hält im Bericht fest, dass die erneuerbaren Energien ein wesentlicher Eckpfeiler der vom Bundesrat am 25. Mai 2011 definierten neuen Energiepolitik sind.

Der Ausbau der Stromversorgung aus erneuerbaren Quellen bedinge jedoch den gleichzeitigen Ausbau des Elektrizitätsnetzes. Im Vergleich zum gesamteuropäischen Ausbaupotenzial der erneuerbaren Energien sei beispielsweise die Windenergie in der Schweiz nur beschränkt nutzbar, insbesondere auch wegen der Anliegen des Landschaftsschutzes. Dafür sieht der Bundesrat ein grosses Potenzial für die Pumpspeicherkraftwerke in der Schweiz, da diese grosse Mengen Strom speichern und so zum Ausgleich der schwankenden Stromproduktion aus Wind- und Sonnenenergie aus Nachbarländern genutzt werden können. Durch den Zubau von 1 Gigawatt Pumpspeicherleistung (entspricht der Leistung des Ausbauprojektes Linthal 2015) könnten so zusätzlich vier bis fünf Gigawatt Leistung aus Wind- und Sonnenergie ins System integriert werden. 2010 betrug der Einnahmeüberschuss im Stromaussenhandel rund 1.3 Milliarden Franken (225 Millionen Franken weniger als 2009).

Der Bundesrat ist der Auffassung, dass der Ausbau der schweizerischen Pumpspeicherkraftwerke einen wesentlichen Beitrag zur Integration der erneuerbaren Energien in Europa und somit zur Wertschöpfung in der Schweiz leisten kann.

Download des Berichtes: http://www.bfe.admin.ch (BFE)

Was s e r kr af tnut zung Kraftwerke Oberhasli: Bundesrat genehmigt Schutz- und Nutzungsplanung Der Bundesrat hat im März 2012 die Schutz- und Nutzungsplanung für die Aare und ihre Zuflüsse im Grimselgebiet genehmigt. Das entsprechende Gesuch

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war vom Kanton Bern im Rahmen des Projekts zur Vergrösserung des Grimselstausees eingereicht worden. Die Schutz- und Nutzungsplanung regelt nur die Frage der Restwassermengen und der Ausgleichsmassnahmen aufgrund der erhöhten Wasserentnahme. Sie ist eine unverzichtbare Voraussetzung für die Erteilung einer neuen Konzession an die Kraftwerke Oberhasli AG als Betreiberin des Stausees.

Seit 1992 schreibt das Gewässerschutzgesetz vor, dass unterhalb von Wasserentnahmen eine Mindestrestwassermenge in Flüssen verbleiben muss, die 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 Restwassermengen festgelegt werden, die das gesetzliche Minimum unterschreiten. Bedingung dafür ist jedoch, dass geeignete Ausgleichsmassnahmen getroffen werden. In diesem Fall sind das Ausmass der Mehrnutzung sowie die vorgesehenen Ausgleichsmassnahmen in einer Schutz- und Nutzungsplanung festzuhalten. Diese Planung, die vom Bundesrat genehmigt werden muss, regelt lediglich die Restwassermengen sowie die notwendigen Ausgleichsmassnahmen in den betroffenen Oberflächengewässer.

Mehrnutzung und Ausgleichsmassnahmen Die Schutz- und Nutzungsplanung für die Aare und ihre Zuflüsse sieht eine Mehrnutzung bei vier Gewässern oberhalb der Grimselstaumauer vor (Oberaar-, Bächli-, Gruben- Gelmerbach). Die gesamte Wassermenge wird aus diesen Gewässern entnommen. Es handelt sich dabei um kleinere, hochgelegene Nichtfischgewässer mit grossem Gefälle, deren ökologische Bedeutung gering ist. Ausserdem wird auf die Festlegung eines Restwasserabflusses für die Aare unterhalb der Grimselstaumauer verzichtet. Dieser Abschnitt wird jedoch nicht trockengelegt, da aus dem Seiteneinzugsgebiet Wasser zufliesst.

Die Ausgleichsmassnahmen für diese Mehrnutzung sind überwiegend im nahe gelegenen Gadmental, einem zum Susten führenden Hochtal, geplant. Dort wird die Dotation von zwei Bächen im oberen Talbereich erhöht. Flussabwärts soll im Raum Obermad eine ausgedehnte dynamische Auenlandschaft neu geschaffen werden. Zudem sollen der heute kanalisierte Schwarzbrunnengrabenbach sowie der unterste Abschnitt des Steinwassers renaturiert werden. Eine weitere Aue (Hopflauenen) wird ökologisch aufgewertet.

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Nachrichten

nigt sich dann die Wirkung der Massnahmen. Die von Bundesrat und Parlament beschlossenen CO2-Reduktionsziele können bis 2020 mit einer höheren CO2-Abgabe und einem deutlich verstärkten Gebäudeprogramm erreicht werden.

Finanzierung Die heutigen Förderinstrumente CO2-Abgabe und KEV müssen erhöht werden.

2012 liegt die CO2-Abgabe bei 36 CHF/ Tonne CO2; die KEV bei 0.45 Rp./kWh. Vorgesehen ist eine Anhebung der CO2Abgabe auf 60 CHF/Tonne CO2 und des KEV-Zuschlags auf 1.9 Rp./kWh (ca 1.2 Mrd. CHF). Die Budgets für Pilot- und Demonstrationsanlagen sowie für das Programm Energie Schweiz sind über das ordentliche Budget zu erhöhen.

Volkswirtschaftliche Auswirkungen Vertiefte Analysen des UVEK zeigen, dass die Energiestrategie 2050 machbar ist und sich die volkswirtschaftlichen Auswirkungen in Grenzen halten. Den erheblichen Investitionen in Energieeffizienz stehen bedeutende Einsparungen bei den Energieimporten gegenüber. Aufgrund der durch die gesteigerte Stromeffizienz reduzierten Stromnachfrage fallen die Investitionen in den Kraftwerkspark bis 2050 geringer aus, als dies ohne solche Effizienzgewinne der Fall wäre. Es sind jedoch beträchtliche Investitionen nötig, insbesondere für den Zubau der Stromproduktion aus erneuerbaren Energieträgern. Die Mehrkosten aufgrund des Verzichts auf neue Kernkraftwerke belaufen sich auf insgesamt rund 30 Milliarden Franken bis 2050.

In diesem Betrag sind die Kosten für den Um- und Zubau des Stromnetzes noch nicht enthalten, die über die Netznutzungsentgelte finanziert werden. Für die Massnahmen im Gebäudebereich und die Förderung der erneuerbaren Energien sind Fördergelder in der Höhe von jährlich maximal 1.7 Milliarden Franken nötig.

Diese werden aus der Teilzweckbindung der CO2-Abgabe und über die Kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) finanziert. Die Umsetzung des Energiepakets dürfte den Bundeshaushalt jährlich zwischen 42 und 82 Millionen Franken belasten.

Weiteres Vorgehen Auf der Grundlage der Entscheide des Bundesrats zum Energiepaket 2050 arbeitet das UVEK die erforderlichen Verfassungs- und Gesetzesanpassungen aus.

Diese werden Ende Sommer 2012 in eine Vernehmlassung geschickt.

(Der Bundesrat/UVEK / BFE)

Nachrichten Als zusätzliche Massnahmen sind eine Aufwertung der Aare unterhalb der Aareschlucht und ein Verzicht auf die Nutzung der Fassung Mattenalp im benachbarten Urbachtal durch die Kraftwerke vorgesehen (siehe Karte oben).

Ein vorbildliches Abkommen Dank der Übereinkunft werden die Kraftwerke mehr Strom erzeugen können als ohne diese Schutz- und Nutzungsplanung.

Die Ausgleichsmassnahmen werden ihrerseits dazu beitragen, die Umweltqualität in den Bereichen Wasser und Biodiversität zu verbessern. Für das Bundesamt für Umwelt BAFU, das mit der Prüfung der Schutz- und Nutzungsplanung betraut war, handelt es sich bei diesem Projekt um eine Übereinkunft mit Modellcharakter, die mit allen betroffenen Parteien erarbeitet worden ist.

Die Schutz- und Nutzungsplanung ist eine unverzichtbare Voraussetzung für die Erteilung einer neuen Konzession an die Kraftwerke Oberhasli AG. Nach der Genehmigung der Planung kann der Kanton

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Bern das Gesuch der Kraftwerke Oberhasli AG weiterbehandeln.

Parallel zur angestrebten Erhöhung der Staumauer treiben die Kraftwerke Oberhasli AG zwei weitere Grossprojekte voran.

Bei beiden geht es darum, die Strompro-

duktion aus Wasserkraft im Grimselgebiet zu steigern und gleichzeitig die damit verbundenen negativen Umweltauswirkungen zu vermindern (siehe nebenstehenden Kasten).

(Der Bundesrat/UVEK)

Drei laufende Projekte Parallel zur Vergrösserung des Grimselstausees treiben die Kraftwerke Oberhasli AG zwei weitere Grossprojekte voran. Bei beiden geht es darum, die Stromproduktion aus Wasserkraft im Grimselgebiet flexibler zu gestalten und zu steigern und gleichzeitig die negativen Umweltauswirkungen dieser Art der Stromerzeugung zu vermindern.

Dabei handelt es sich zum einen um das Pumpspeicherwerk Grimsel 3 zwischen dem Oberaarsee und dem Räterichsbodensee und zum andern um die Aufwertung der Kraftwerke Innertkirchen und Handeck in Verbindung mit dem Bau von Ausgleichsbecken bei Innertkirchen, mit denen die plötzlichen Wasserstandsschwankungen der Aare vermindert werden sollen. Die Stadt Bern, welche zu einem Sechstel an den Kraftwerken Oberhasli AG beteiligt ist, hat am 11. März zu diesem Projekt Stellung genommen.

Für die Bewilligung der drei genannten Vorhaben ist der Kanton Bern zuständig. Die Konzessionsverfahren für diese Projekte sind im Gang. Die entsprechenden Umweltverträglichkeitsprüfungen wurden durchgeführt.

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Gefahrenkarten zu 80 Prozent erstellt Die grossen Anstrengungen der Kantone bei der Erarbeitung der Gefahrenkarten zeigen Wirkung. 80 Prozent der Gefahrenkarten sind erstellt, insbesondere sind die Gebiete mit hohem Schadenspotenzial erfasst. Die verbleibenden 20 Prozent sollen gemäss den kantonalen Planungen bis 2013 erarbeitet sein.

ist ersichtlich, welche Naturgefahren wie Lawinen, Rutschungen, Steinschlag oder Hochwasser die Siedlungsgebiete bedrohen können. Die jährliche Erhebung des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) über den Stand der Erstellung der Gefahrenkarten zeigt, dass die Kantone Ende 2011die Gefahrenkarten zu 80 Prozent realisiert haben. Die noch fehlenden Karten sollen gemäss der Planung der Kantone bis Ende 2013 vorliegen.

Erstmals wird dann eine landesweite Übersicht über die gefährdeten Gebiete vorliegen. Damit ist der Prozess der Gefahrenbeurteilung jedoch nicht abgeschlossen. Die Bedrohung durch Naturgefahren muss regelmässig überprüft und die Gefahrenkarten müssen bei Bedarf angepasst werden.

Umsetzung in Raumplanung wichtig Ein wichtiger Schritt ist die Anwendung der Gefahrenkarten in der Raumplanung.

Bis heute sind rund zwei Drittel der Gefahrenkarten in der kommunalen Nutzungsplanung verbindlich bis auf Stufe Parzelle umgesetzt. Den Nutzen von Gefahrenkarten haben zum Beispiel die Ereignisse vom 10. Oktober 2011 im Kandertal im Kanton Bern gezeigt: Aufgrund der Gefahrenkarten waren vorsorgliche Schutzmassnahmen ergriffen worden, so dass vielerorts grössere Schäden verhindert werden konnten.

In Zukunft müssen die Lücken bei den Gefahrengrundlagen geschlossen werden.

So gilt es, weitere Gefahren etwa aufgrund aussergewöhnlicher Niederschläge wie das Eindringen von Wasser in Gebäude durch Kanalisationsrückstau, Hangwasser oder Grundwasseranstieg zu erfassen. Der Bund wird diese wichtigen Arbeiten auch in Zukunft fördern, indem er 50 Prozent der Kosten übernimmt.

Weitere Infos: Roberto Loat, Abt. Gefahrenprävention, BAFU, Tel. 079 459 61 92 Bundesamt für Umwelt BAFU Internet: http://www.bafu.admin.ch

Ene E ne r g iewi i ewi r ts t s c haf t

Stand Gefahrenkartierung Januar 2012 Gefahrenkarte vorhanden in % der Flächen.

Die Kantone erstellen seit Ende der neunziger Jahre mit der Unterstützung des Bundes Gefahrenkarten. Aus den Karten

Stromverbrauch 2011 um 2% gesunken; wetterbedingter Rückgang der Produktion aus Wasserkraft 2011 ist der Stromendverbrauch in der Schweiz um 2.0% auf 58.6 Milliarden Kilowattstunden (Mrd. kWh) gesunken; rechnet man die Übertragungs- und Verteilverluste dazu, lag der Inlandverbrauch bei 63.0 Mrd. kWh. Die einheimischen Kraftwerke erzeugten 5.1% weniger Strom als im Vorjahr: Die Landeserzeugung lag bei 62.9 Mrd. kWh bzw. 60.4 Mrd. kWh nach

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Abzug des Verbrauchs der Speicherpumpen. Es resultierte damit ein Stromimportüberschuss von 2.6 Mrd. kWh (63.0–60.4 Mrd. kWh).

Der schweizerische Elektrizitätsverbrauch (Endverbrauch = Landesverbrauch nach Abzug der Übertragungs- und Verteilverluste von 4.4 Mrd. kWh) sank 2011 um 2.0% auf 58.6 Mrd. kWh (2010: 59.8 Mrd. kWh). In jedem Monat lag der Elektrizitätsverbrauch zwischen –0.1% und –5.8% unter dem entsprechenden Vorjahreswert.

Der grösste Rückgang ergab sich mit 3.5% im vierten Quartal, in den übrigen Quartalen sank der Stromverbrauch um 0.6% (1. Quartal), 2.0% (2. Quartal) und 1.9% (3.

Quartal). Trotz des tieferen inländischen Verbrauchs wurde deutlich mehr Strom aus dem Ausland importiert als im Vorjahr, da gleichzeitig die inländische Stromproduktion markant zurückging.

Elektrizitätserzeugung und Verbrauch 2011 Mrd. kWh

Veränderung gg.

Vorjahr %

I. Elektrizitätserzeugung - Wasserkraftwerke

33.8

-9.8

- Kernkraftwerke

25.6

+1.4

3.5

-2.0

62.9

-5.1

der Speicherpumpen

2.5

-1.1

III. Einfuhrüberschuss

2.6

-

- Konventionell-thermische Kraftwerke und andere Total II. Verbrauch

IV. Übertragungs- und Verteilverluste V. Elektrizitätsverbrauch

4.4

-2.0

58.6

-2.0

7637 *

-

Elektrizitätsverbrauch pro Kopf (kWh) (2010)

Wichtige gesamtwirtschaftliche Treiber, welche den Elektrizitätsverbrauch beeinflussen, sind das Wirtschaftswachstum und die Bevölkerungsentwicklung. Das Bruttoinlandprodukt (BIP) nahm 2011 um 1.9% zu (Quelle: Staatssekretariat für Wirtschaft, SECO) bei deutlicher Abkühlung der Konjunktur im zweiten Halbjahr. Das Bundesamt für Statistik (BFS) hat noch keine Daten zur Entwicklung der Wohnbevölkerung im Jahr 2011 publiziert, jedoch soll gemäss den BFS-Bevölkerungsszenarien 2010 die Bevölkerung der Schweiz («mittleres» Bevölkerungsszenario) ab 2010 um rund 0.9% pro Jahr wachsen.

Zum tieferen Stromverbrauch trug auch die deutlich wärmere Witterung bei: Gemäss Meteo Schweiz war 2011 das wärmste Jahr seit Beginn der Messungen im Jahr 1864.

Die Heizgradtage nahmen gegenüber dem 167

Nachrichten

H oc o c hwas s e r s c hut z

Nachrichten

Vorjahr um 18.1% ab. Gemäss den Analysen des Energieverbrauchs nach Verwendungszweck (BFE/Prognos 2010) werden in der Schweiz knapp 10% des Stromverbrauchs für das Heizen verwendet.

Rückgang der Produktion von Strom aus Wasserkraft Die Elektrizitätsproduktion (Landeserzeugung vor Abzug des Verbrauchs der Speicherpumpen von 2.5 Mrd. kWh) des schweizerischen Kraftwerkparks sank 2011 um 5.1% auf 62.9 Mrd. kWh (2010: 66.3 Mrd. kWh). In jedem Quartal des Jahres 2011 lag die Inlanderzeugung unter den entsprechenden Vorjahreswerten (–3.8%, –8.3%, –3.2% und –5.0%).

Die Wasserkraftanlagen (Laufkraftwerke und Speicherkraftwerke) erzeugten 9.8% weniger Elektrizität als im Vorjahr (Laufkraftwerke –8.1%, Speicherkraftwerke –11.0%). Im Sommer betrug der Produktionsrückgang der Wasserkraftwerke 10.4%, in den beiden Winterquartalen 8.9%.

Die Stromproduktion der fünf schweizerischen Kernkraftwerke stieg um 1.4% auf 25.6 Mrd. kWh (2010: 25.2 Mrd. kWh), unter anderem aufgrund eines neuen Produktionsrekords des Kernkraftwerks Leibstadt.

Die Verfügbarkeit der Kernkraftwerke lag bei 89.3% (2010: 88.7%).

Am gesamten Elektrizitätsaufkommen waren die Wasserkraftwerke zu 53.7%, die Kernkraftwerke zu 40.7% sowie die konventionellthermischen und anderen Anlagen zu 5.6% beteiligt.

Importüberschuss im Jahre 2011 Bei Importen von 83.3 Mrd. kWh und Exporten von 80.7 Mrd. kWh ergab sich 2011 ein Importüberschuss von 2.6 Mrd. kWh (2010: 0.5 Mrd. kWh). Damit verzeichnet die Schweiz zum vierten Mal nach 2005, 2006 und 2010 einen Importüberschuss.

Im ersten und vierten Quartal importierte die Schweiz per Saldo 4.4 Mrd. kWh (2010: 3.7 Mrd. kWh), im zweiten und dritten Quartal exportierte sie per Saldo 1.8 Mrd. kWh (2010: 3.2 Mrd. kWh).

Der Erlös aus den Stromexporten betrug 5689 Mio. Franken (7.07 Rp./kWh). Für Importe fielen Ausgaben von 4671 Mio. Franken an (5.62 Rp./kWh). Gegenüber dem Vorjahr stiegen die Erlöse damit um 12.3 % und die Ausgaben um 25.0 %. Der positive Aussenhandelssaldo der Schweiz sank um 23.3 % auf 1018 Mio. Franken (2010: 1328 Mio. Franken).

(BFE)

168

Ein Jahr nach Fukushima: Nur Deutschland, die Schweiz, Italien und Japan ändern ihre Kernenergiepolitik Der Weltenergierat mit seinen über 90 nationalen Mitgliedkomitees veröffentlicht eine Erhebung über die weltweite Beurteilung der Kernenergie ein Jahr nach Fukushima.

Beteiligten bereit sind, in einer ehrlichen faktenbasierten Debatte Lösungen zu suchen für die sich widersprechenden Anforderungen der Energieversorgungssicherheit, der sozialen Gerechtigkeit und der Verminderung schädlicher Auswirkungen auf die Umwelt.

(Schweizerischer Energierat)

Rüc kbl ic k Ve r anstaltungen anstaltunge n CCHydro-Tagung Auswirkungen der Klimaänderung auf Wasserressourcen und Gewässer Von David Volken, BAFU

Member countries of WEC. Der Bericht zeigt, dass – mit Ausnahme Japans – die Nuklearkatastrophe zu keinem Verzicht auf die Nutzung der Kernenergie ausserhalb Europas geführt hat. In Europa haben nur Deutschland, die Schweiz und Italien ihre Kernenergiepolitik geändert.

Insbesondere in Nicht-OECD-Ländern ist eine gewisse Verlangsamung des Ausbaus festzustellen, jedoch gibt es keine Anzeichen für einen Verzicht. Derzeit betreiben, erstellen oder planen um die 50 Länder Kernkraftwerke, wobei rund die Hälfte dieser Staaten Neueinsteiger sind.

Mehr als 60 Kernkraftwerke sind im Bau, vorwiegend in China, Russland, Indien und Südkorea.

Praktisch von allen Mitgliedkomitees wird aber eine verstärkte Sicherheitskultur der Anlagenbetreiber und eine ausgebaute internationale Überwachung gefordert.

Es wird bedauert, dass in dieser Hinsicht während des letzten Jahres nicht genügende Fortschritte erzielt wurden. Der Weltenergierat wird weiterhin darauf drängen, dass nun gehandelt wird: Es braucht eine internationale Organisation, die in Zusammenarbeit mit nationalen Behörden verbindliche Standards für den Bau, Betrieb und Unterhalt von Kernkraftwerken festlegt und in allen Ländern ermächtigt ist zur Verifikation ihrer Umsetzung auf nationaler Ebene.

Schliesslich stellt der Generalsekretär des Weltenergierates, der Schweizer Christoph Frei, auch eine Demokratisierung in Energiefragen fest. Die Einflussnahme der Zivilgesellschaft auf die Bestimmung des künftigen Energiemixes spiele gerade in der Schweiz eine entscheidende Rolle.

Voraussetzung müsse aber sein, dass alle

Am 8. Juni hat in Bern die Abschlusstagung zum Forschungsprojekt «Klimaänderung und Hydrologie in der Schweiz (CCHydro)» stattgefunden. Das Forschungsvorhaben wurde 2008 vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) mit dem Ziel initiiert, wissenschaftliche hydrologische Grundlagen zur Erarbeitung einer Anpassungsstrategie an die Klimaänderung zu liefern. Basierend auf den neusten Klimaszenarien für die Schweiz wurde die künftige Entwicklung des Wasserkreislaufes bis in die nahe (2035) und die ferne (2085) Zukunft berechnet. Vor über 200 Personen aus Verwaltung, Forschung und Wirtschaft präsentierten die Autoren der wissenschaftlichen Berichte die neuen und vielfältigen Erkenntnisse des Projektes CCHydro.

Zudem diskutierten Vertreter aus Tourismus, Landwirtschaft, Rheinschifffahrt und Wasserwirtschaft in einem Fachgespräch mögliche Folgen in ihren Fachbereichen und mögliche Anpassungsstrategien für die Zukunft. Zum Abschluss würdigte Bundesrätin Doris Leuthard die Ergebnisse des Projektes CCHydro im politischen Umfeld der Klimaanpassungsstrategie und der Energiepolitik.

Die Forschungsergebnisse, welche in einem Synthesebericht zusammengefasst sind, bilden eine solide Basis für künftige wasserwirtschaftliche Entscheidungen.

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Sommer deutlich weniger Niederschlag und reduzierte Schmelzwassermengen.

Glazial und nival geprägte Einzugsgebiete werden gegen Ende dieses Jahrhunderts nur noch vereinzelt zu finden sein. Die kleinen Einzugsgebiete werden zunehmend mittelländisch bzw. meridional geprägt sein. Im Mittelland wird ein neuer RegimeTyp auftreten, «pluvial de transition», welcher sich durch ein ausgeprägtes Abflussminimum im August und zwei Maxima im Januar und im März auszeichnen wird.

Im Winter wird in vielen Gebieten deutlich mehr Abfluss, im Sommer jedoch weniger – ausser in den noch vergletscherten Gebieten – erwartet. Deshalb wird sich im grössten Teil des Mittellandes die potenzielle Hochwasserzeit vom Frühsommer in das Winterhalbjahr verschieben und teilweise auch verlängern. Die Häufigkeit von mittleren (in den Voralpen und Alpen) bzw. grossen (im Mittelland und Jura) Hochwasserereignissen dürfte zudem in vielen Gebieten steigen. Auch die grossen Flüsse, welche aus zahlreichen kleineren Einzugsgebieten gespeist werden, werden sich entsprechend verändern. Im Rhein wird sich beispielsweise im Laufe der Zeit zusätzlich zum Frühsommer ein zweites saisonales Maximum im Winter bilden. Bis Ende des Jahrhunderts wird jeder zweite Sommer mindestens so warm sein wie derjenige von 2003, zudem wird der Sommerniederschlag beidseits der Alpen sehr stark zurückgehen (um 20 %). Trockenperioden dürften damit häufiger auftreten und länger anhalten. Niedrigwasserereignisse werden sich in den Fliessgewässern der Voralpen und der Alpen vom Winter in den Spätsommer verschieben und dann weniger ausgeprägt sein. In den Gebieten des Mittellandes werden die Niedrigwasserabflüsse deutlich abnehmen und die Niedrigwasserperioden länger werden. So werden beispielsweise die Niedrigwasserabflüsse der Aare im Spätsommer allmählich Werte annehmen, welche tiefer sein werden als heutzutage im Winter.

Ausblick Die bestehenden Hochwasserschutzmassnahmen müssen im Mittelland und Jura überprüft werden. Zudem bergen grössere Risiken für Wasserknappheit im Sommer ein Konfliktpotenzial unter den verschiedenen Nutzern. Da sich die Abflussregimes und z.T. die Wassertemperaturen markant verändern, müssen die rechtlichen Regelungen in verschiedenen Bereichen (Einleitung von Kühlwasser, Abwasser, Regulierreglemente der Seen, Restwasser) überdacht werden. Der Bedarf an zusätzlichen (Mehrzweck) Spei-

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chern muss abgeklärt werden. Häufiger und stärker vorkommende Niedrigwasserereignisse sowie höhere Winterabflüsse könnten die Rheinschifffahrt vermehrt beeinträchtigen.

Mit dem Forschungsprojekt «Klimaänderung und Hydrologie in der Schweiz» (CCHydro) konnten wichtige hydrologische Grundlagen für strategische Überlegungen und Entscheidungen bereitgestellt werden. Die Resultate des Projekts CCHydro erlauben es, erstmals flächendeckend für die ganze Schweiz die zukünftigen Auswirkungen der Klimaänderung auf die einzelnen Komponenten des hydrologischen Kreislaufs abzuschätzen.

Der Synthesebericht kann, bald auch auf Französisch, beim BAFU bezogen bzw. heruntergeladen werden (www.bafu. admin.ch/uw-1217-d). Zudem stehen die Berichte zu den Teilstudien sowie die Tagungspräsentationen zur Verfügung.

Synthesebericht, siehe Literatur (BAFU)

Ve r anstaltungen anstaltunge n

Hauptversammlung 2012 Fachtagung und Hauptversammlung 2012: Die Wasserwirtschaft im Zeichen neuer Generationenprojekte 6./7.9.2012, Melchsee-Frutt

Hotel Frutt-Lodge am Melchsee.

Der SWV lädt Mitglieder, Gäste und Interessierte ganz herzlich zur 101. Hauptversammlung ein. Wir treffen uns praktisch in der Mitte der Schweiz, im neuen Hotel Frutt-Lodge am Melchsee. Die Referate der begleitenden Tagung spannen den Bogen von den wasserwirtschaftlichen Herausforderungen in der Region bis zu den neuen Generationenprojekten: Netzausbau, Gewässerschutzgesetz und Energiewende. Den Abschluss machen zwei Referate zum Thema Hochwasservorhersage mit Bezug zu Kraftwerken. An der Exkursion haben wir die Gelegenheit, unter 169

Nachrichten

Auswirkungen der Klimaänderung auf die Wasserspeicher: Weniger Schnee und Eis Im Vergleich zu 1980 bis 2009 wird die erwartete Temperaturzunahme in der Schweiz von heute bis zum Jahr 2085 3 °C ±1 °C betragen. Dies wird nicht ohne Auswirkungen auf die saisonalen hydrologischen Speicher in der Schweiz bleiben: Parallel zur Temperaturerhöhung findet ein Anstieg der Schneefallgrenze statt. Die im Mittel von Schnee bedeckte Fläche nimmt stetig ab, gleichzeitig vermindern sich die Mächtigkeit und die Dauer der Schneedecke. Schliesslich sind weniger Schneereserven vorhanden, welche geschmolzen werden können. Rund 40% des Abflusses aus der Schweiz in der Periode 1980–2009 bestand aus Schneeschmelze. Dieser Anteil wird bis 2085 auf etwa 25 % sinken.

Damit wird ein immer grösserer Teil des Niederschlags, insbesondere im Winter, sofort abfliessen können. Nur weniger als 2 % des Jahresabflusses entstammen heute der sommerlichen Gletscherschmelze. In gletschernahen Fliessgewässern bildet sie jedoch im Sommer einen bedeutenden Anteil. Da die Gletscher, welche nur träge auf Umweltveränderungen reagieren, zu gross sind im Vergleich zu den heutigen und zu den erwarteten zukünftigen Klimabedingungen, werden sie weiterhin stark schmelzen. Dies wird zu zusätzlichen Abflüssen in den alpinen Einzugsgebieten führen, allerdings nur für eine relativ kurze Zeit: Für die volumenmässig grösseren Gletscher bis etwa 2040, bei kleineren Gletschern nehmen die Abflüsse bereits jetzt wieder ab. Bis 2100 werden voraussichtlich nur noch 30 % der heutigen Eisvolumen übrig bleiben, hauptsächlich im Einzugsgebiet der Rhone.

Die Abflussregimes verändern sich, die Gefahr für Hoch- und Niedrigwasser steigt Bis in die nahe Zukunft (2035) wird sich das jährliche Wasserangebot der Schweiz mit Ausnahme vorübergehender Zunahmen der Abflüsse in stark vergletscherten Gebieten nur wenig verändern. Langfristig (bis 2085) werden die verfügbaren Wasserressourcen leicht abnehmen, vor allem im Einzugsgebiet des Lago Maggiore (Flüsse Ticino und Toce, minus 10 %). Die jahreszeitlichen Verteilungen der Abflüsse (Abflussregimes) hingegen werden sich beinahe in der ganzen Schweiz verschieben.

Dies ist auf die temperaturbedingten Speicheränderungen (Schnee, Eis) sowie auf eine erwartete saisonale Umverteilung der Niederschläge zurückzuführen: Im Winter mehr Niederschlag in flüssiger Form, im

Nachrichten

kundiger Führung aktuelle Wasserbauprojekte entlang Melchaa und Sarneraa zu besichtigen.

Programm Donnerstag, 6.9.2012 ab 13 Uhr Eintreffen im Melchsee-Frutt ab 13:30 Uhr Tagung mit Fachreferaten ab 17:15 Uhr Hauptversammlung SWV ab 18:30 Uhr Apéro ab 19:30 Uhr Nachtessen Freitag, 7.9.2012 ab 08:30 Uhr Exkursion ca. 14:30 Uhr Ende in Sarnen Das detaillierte Tagungsprogramm ist diesem Heft als Flyer beigelegt bzw. kann der Webseite entnommen werden. Tagungssprachen sind Deutsch und Französisch.

Kosten Fachtagung • Einzel- / Kollektivmitglieder: CHF 70.–.

• Nicht-Mitglieder: CHF 120.–.

• Studierende: CHF 50.–.

Nachtessen: CHF 100.– Exkursion: CHF 80.–.

Anmeldung Ab sofort und bis zum 10. August 2012 ausschliesslich bequem und einfach über unsere Webseite: www.swv.ch/Hauptversammlung-2012 Die Teilnehmerzahl für Tagung und HV ist auf rund 100 Personen beschränkt – Berücksichtigung der Anmeldungen nach Eingang.

Fachtagung Wasserkraft 2012 Bau, Betrieb und Instandhaltung von Wasserkraftwerken – Aktuelle Herausforderungen 8.11.2012, Hochschule Luzern, Horw

Die von der Kommission Hydrosuisse des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes (SWV) lancierte Tagung bezweckt den Austausch aktueller technischer Entwicklungen rund um die Wasserkraftnutzung.

Zielpublikum Angesprochen werden insbesondere Ingenieure und Fachleute von Wasserkraft170

betreibern, Beratungsbüros und der Zulieferindustrie.

Zielsetzung, Inhalt An der Fachtagung werden aktuelle Entwicklungen aus Forschung und Praxis in den Bereichen Wasserbau, Stahlwasserbau, Maschinenbau, Elektrotechnik sowie Projektvorbereitung und -abwicklung ausgeleuchtet und diskutiert.

Tagungsprogramm- und sprache Das detaillierte Tagungsprogramm ist diesem Heft als Flyer beigelegt bzw. kann der Webseite entnommen werden. Die Tagungssprache ist Deutsch.

Kosten Für Mitglieder des SWV gelten vergünstigte Tarife: • Einzel- / Kollektivmitglieder: CHF 150.–.

• Nichtmitglieder: CHF 230.–.

• Studierende: CHF 75.–.

Inkl. Mittagessen und Pausenkaffee; exkl.

8% MWSt. Anmeldung Anmeldungen bitte ausschliesslich einfach und bequem über die Webseite des SWV: www.swv.ch/Tagung-Wasserkraft-2012 Die Anmeldungen werden nach Eingang berücksichtigt. Teilnahmebestätigung und Rechnungsstellung erfolgen im Okt. 2012.

KOHS-Weiterbildungskurse 3. Serie, Gefahrengrundlagen und Hochwasserbewältigung

Donnerstag, 25.10.2012 • Gefahrengrundlagen • Schwachstellenanalyse • Alarmorganisation und Notfallplanung am konkreten Beispiel Freitag, 26.10.2012 • Spurensicherung, Ereignisdokumentation und Ereignisanalyse • Sofortmassnahmen während und nach einem Hochwasserereignis • Umgang mit weiteren Gefahren und die Intervention des Einzelnen Das Detailprogramm kann der Webseite unter www.swv.ch/Weiterbildung entnommen werden.

Kosten Für Mitglieder des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes SWV und des Vereins für Ingenieurbiologie 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.

Durchführungstermine, Anmeldung Die Durchführungstermine für die nächsten Kurse im Jahre 2012 wie folgt: • 25./26.10.2012, Brienz/Interlaken • 15./16.11.2012, Sarnen/Stans Anmeldungen bitte ausschliesslich einfach und bequem über die Webseite des SWV. Die Online-Anmeldeformulare werden jeweils ca. 2 Monate vorher auf der Webseite des SWV aufgeschaltet und über E-Mail-Newsletter angekündigt. Die Teilnehmerzahl ist auf rund 25 Personen pro Kurs begrenzt.

Age nd a

Zielpublikum Der Kurs richtet sich an Fachleute von Ingenieur- und Beratungsunternehmen sowie von kantonalen Verwaltungen. Die Teilnehmerzahl ist auf rund 25 Personen beschränkt.

Zielsetzung, Inhalt Die zentralen Elemente der Bewältigung von Hochwasserereignissen werden von ausgewiesenen Fachleuten präsentiert und in Workshops diskutiert.

Aus dem Inhalt:

Dübendorf 19.6.2012 International Workshop on Hydropeaking Alpine Convention: Platform Water Management in the Alps. More information: www.alpconv.org/pages/default.aspx Andermatt 28./29.6.2012 STK-Fachtagung: Erhöhung von Betonmauern und Schüttdämmen mit Exkursion, Schweizerisches Talsperrenkomitee STK. Weitere Informationen folgen: www.swissdams.ch Melchsee-Frutt 6./7.9.2012 Wasserwirtschaftstagung mit Hauptversammlung SWV: Wasserwirtschaft

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im Zeichen neuer Generationsprojekte Weitere Informationen und Anmeldung: www.swv.ch

Sitten 12.–14.9.2012 Stahlwasserbau – Abschlussorgane, Druckleitungen – Rechenreinigungsmaschinen (F) Fachhochschulen in Zusammenarbeit mit dem SWV Weitere Informationen und Anmeldung: www.weiterbildung-hydro.ch Horw 17.–19.9.2012 Hydraulische Maschinen (D) Fachhochschulen in Zusammenarbeit mit dem SWV Weitere Informationen und Anmeldung: www.weiterbildung-hydro.ch Interlaken 25./26.10.2012 KOHS-Weiterbildungskurs 3. Serie: Gefahrengrundlagen und Hochwasserbewältigung (4. Kurs, D) BAFU in Zusammenarbeit mit der Kommission Hochwasser (KOHS) des SWV. Weitere Informationen und Anmeldung: www.swv.ch Luzern 8.11.2012 Fachtagung Wasserkraft: Bau, Betrieb und Instandhaltung von Wasserkraftanlagen Weitere Informationen und Anmeldung: www.swv.ch

P e r s onen Per one n Schweizerisches Talsperrenkomitee Comité suisse des barrages Comitato svizzero delle dighe Swiss Committee on Dams

Wechsel im Präsidium des Schweiz.

Talsperrenkommittess Bei der Generalversammlung vom 6. März 2012, wurde Herr Dr. Roger Bremen zum neuen Präsidenten des Schweizerischen Talsperrenkomitees gewählt. Er übernimmt das Amt von Herrn Prof. Dr. Anton Schleiss der das Talsperrenkomitee während 6 Jahren geführt hat.

Nach seinem Bauingenieurstudium und eine darauf folgende Doktoratsarbeit auf

Nachrichten

Sitten 10.–14.9.2012 Einführung in hydroelektrische Anlaen, mit Besichtigungen (D/F) Fachhochschulen in Zusammenarbeit mit dem SWV Weitere Informationen und Anmeldung: www.weiterbildung-hydro.ch

Roger Bremen neuer Präsident des Schweizerischen Talsperrenkomitees. dem Gebiet der Tosbecken an der ETH Lausanne, hat Roger Bremen seine berufliche Tätigkeit im Jahre 1990 bei der Lombardi AG begonnen. Als Geschäftsleiter und Vize-Präsident des Verwaltungsrates führt er die Firma seit einigen Jahren.

Seit mehr als 20 Jahren befasst er sich mit konstruktivem Wasserbau im In -und Ausland. In der Schweiz har er insbesondere die Sanierungen der Talsperren Montsalvens und Maigrauge geleitet, sowie die Projektierung der Sera und der in Ausführung stehenden Muttseesperre geführt.

Bei der Auslandaktivität liegt der Schwerpunkt in Lateinamerica wie die Gesamtprojektierung der Anlage Cerro del Aguila am Rio Mantaro in Peru welche z.Z in Ausführung steht.

(STK)

L ite i te r atur «Les barrages – Du projet à la mise en service» Das kürzlich von A. Schleiss, Prof. für Wasserbau an der ETH Lausanne, und H. Pougatsch, langjähriger Leiter der Sektion Talsperren am früheren Bundesamt für Wasser und Geologie (BWG), publizierte Fachbuch (vgl. Hinweis WEL 4/2011) stellt einen äusserst interessanten Beitrag auf dem Gebiet der Talsperren dar. Es sei erwähnt, dass es sich meines Wissens um eines der wenigen, umfassenden französischsprachigen Lehrbücher in diesem Fachgebiet handelt. Aber auch im deutschsprachigen Raum gibt es derzeit kein vergleichbares Fachbuch.

Die Autoren stellen ihr reichhaltiges Wissen über die grössten Ingenieurbauwerke un-

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Auteurs: Anton J. Schleiss, Henri Pougatsch, ISBN: 978-2-88074-831-9, 2011, 720 pages imprimées en quadri, 19 × 24 cm, relié, Prix: CHF 129.50, Bezug: Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR) www.ppur.org serer Zeit auf über 700 Seiten einer Leserschaft dar, die vom Bauingenieurstudenten bis zum Talsperrenfachingenieur reicht.

Das Buch gliedert sich in neun Überkapitel zu den Themen Allgemeines, Talsperrensicherheit, Grundlagen für Planung und Ausführung, Betonmauern, Beton, Schüttdämme, Fundationen, Betrieb und Verlandung, welche ihrerseits in insgesamt 34 Kapitel unterteilt sind. Eine umfangreiche Bibliographie, Symbol- und Abkürzungssowie Schlagwortverzeichnisse runden die Publikation ab. Das Buch ist reich bebildert, und Tabellen und Grafiken veranschaulichen den Inhalt zusätzlich.

Die Ausführungen zu den einzelnen Sperrentypen sind ausführlich und geben einen guten Überblick über die massgebenden Einwirkungen und Stabilitätsbetrachtungen. Dabei wird beispielsweise auch auf Sperrenerhöhungen und –ertüchtigungen eingegangen, und auch die noch relativ jungen Bauweisen der Walzbetonsowie CFRD-Sperren werden eigens behandelt. Ausserdem wird dem Baustoff Beton und seinem Verhalten ausführlich Platz eingeräumt, was im Hinblick auf die Bedeutung dieses Materials für viele Talsperrentypen sehr zu begrüssen ist, nicht zuletzt z.B. angesichts der zu beobachtenden Alkali-Aggregat-Reaktion an älteren Betonsperren. Gefallen hat mir auch das Kapitel zu Untergrundbehandlungs- und –abdichtungsmassnahmen, denen im Talsperrenbau naturgemäss eine besondere Bedeutung zukommt, sollen Sperre und Stauraum dauerhaft stabil und gebrauchstauglich sein. Das Buch profitiert zudem 171

Nachrichten

von der reichen Erfahrung des Koautors mit der Talsperrenbeobachtung und -überwachung einschliesslich Notfallmassnahmen und Bevölkerungsschutz – allesamt Fachthemen, in denen die Schweiz weltweit eine führende Stellung einnimmt. Zu guter Letzt werden auch die tendenziell zunehmende Problematik der Stauraumverlandung behandelt und Massnahmen zu deren Eindämmung aufgezeigt, wenngleich dies im Rahmen eines solch umfassenden Fachbuchs nur von eingeschränkter Detailliertheit sein kann.

Obwohl die schweizerischen Talsperren und die hiesige Sicherheitsphilosophie im Fokus der Betrachtungen stehen, so lassen sich auch für international tätige Ingenieure wegen der meist grossen Parallelen zu anderen Länderspezifikationen viele wertvolle Anregungen für Planung, Bau, Betrieb und Überwachung von Talsperren finden.

Ich beglückwünsche die Autoren zu dieser gelungenen Publikation.

Prof. Dr. Robert Boes, Professor für Wasserbau an der ETH Zürich

Auswirkungen der Klimaänderung auf Wasserresourcen und Gewässer: Synthesebericht zum Projekt CCHydro

Bundesamt für Umwelt BAFU (Hrsg.) 2012: Auswirkungen der Klimaänderung auf Wasserressourcen und Gewässer. Synthesebericht zum Projekt «Klimaänderung und Hydrologie in der Schweiz» (CCHydro). Bundesamt für Umwelt, Bern. Umwelt-Wissen Nr. 1217: 76 S. (BAFU)

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Einzugsgebietsmanagement: Anleitung für die Praxis zur integralen Bewirtschaftung des Wassers in der Schweiz

Die Erarbeitung der weiteren Teile zu den Aspekten Prozessleitung, Partizipation, Finanzierung, Monitoring und Erfolgskontrolle werden wir in diesem Jahr an die Hand nehmen. Deren Publikation ist für Beginn 2013 geplant.

(BAFU)

Response of an embedded block impacted by high-velocity jets

Nummer: UW-1204-D Hrsg.: Bundesamt für Umwelt BAFU Reihe: Bezug Umwelt-Wissen Download: http://www.bafu.admin.ch/publikationen Im Leitbild Einzugsgebietsmanagement (Wasser-Agenda 21, 2011) wurde der Ansatz des Einzugsgebietsmanagements definiert und dessen Grundsätze dargelegt. In der Praxisanleitung werden die Grundsätze aus dem Leitbild konkretisiert und Hilfestellung für das methodische Vorgehen gegeben. Die Konkretisierung besteht nicht in einheitlichen Standardlösungen. Dies würde den vielfältigen Randbedingungen und Situationen in der Schweiz nicht gerecht. Vielmehr erfolgt die Hilfestellung, indem Umsetzungsoptionen erläutert, das methodisches Vorgehen beschrieben und anhand von Fallbeispielen aufgezeigt werden. Wo verfügbar, wird auf bestehende Methoden, Instrumente und in der Praxis erprobte Umsetzungsmodelle zurückgegriffen. So enthält die Praxisanleitung eine Art Sammlung von bewährten Vorgehensweisen.

Die Praxisanleitung ist in einzelne Teile gegliedert und als dynamische Internetlösung konzipiert, bei der neue Erkenntnisse, Erfahrungen und gute Beispiele im Zuge von Aktualisierungen der einzelnen Teile einfliessen können. Da mit den neuen Aufgaben aus der revidierten Gewässerschutzgesetzgebung insbesondere die Aspekte Feststellung des Koordinationsbedarfs, Abstimmung im Einzugsgebiet und strategische Planung an Bedeutung gewinnen, wurden jene Teile mit Bezug zu diesen Aspekten zeitlich prioritär behandelt.

M. Federspiel, Communication du Laboratoire de constructions hydrauliques – LCH N° 47, EPFL, 2011, 316 Seiten, 20.5 × 14.5 cm. Herausgeber: Prof. A. Schleiss, ISSN 1661-1179 The safety of dams is very often endangered by the formation of scour near the foundation as a result of high-velocity jet impact. These jets issue from appurtenant structures such as spillways and may impact in the immediate vicinity of the dam toe. The process of rock scour is very complex and full physical understanding of the water-air-rock interaction is still lacking. With his PhD research Dr. Matteo Federspiel filled up a gap towards a better scientific understanding of the scouring process. For the first time the response of an artificial rock block under high-velocity plunging jets was studied in a systematic way by physical modelling and numerical analysis. By means of an experimental setup producing near-prototype scaled jet velocities impacting on a highly instrumented artificial rock block embedded in a cylindrical plunge pool, the dynamic pressure field acting inside the fissures surrounding the block was recorded. Beside pressure fluctuations, both block accelerations and displacements could be measured independently at very high acquisition fre-

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Flood management in a complex river basin with a real-time decision support system based on hydrological forecasts

J. García Hernández, Communication du Laboratoire de constructions hydrauliques – LCH N° 48, EPFL, 2011, 335 Seiten, 20.5 × 14.5 cm. Herausgeber: Prof. A. Schleiss, ISSN 1661-1179 In alpine valleys with strong urban development, river training works for flood safety become more and more difficult to implement because of economic and environmental constraints. Thus flood manage-

ment has a great importance especially in river basins equipped with storage power plants having a large retention potential. To reduce the flood risk in the Upper Rhone River basin in the Cantons of Vaud and Valais, the MINERVE flood forecast system was developed. It aims an optimized flood management by taking advantage of the numerous existing high head power plants and reservoirs. The MINERVE flood forecast system was operational since 2006 with deterministic meteorological forecasts. Dr. Javier García Hernández improved and enhanced the system by implementing ensemble meteorological forecasts as well as an adapted decision making tool for preventive operations of the hydropower plants. This needed several scientific developments namely a combination of multi-attribute decision-making methodology with probabilistic forecasts for mathematical optimisation and a global procedure for solving a complex river basin with deterministic and probabilistic forecasts. The MINERVE system is now able to provide hydrological ensemble forecasts all over the Upper Rhone catchment area. Furthermore a new warning system tool was developed which allows producing warning reports. The warning system predicts the future time evolution of the hydrological situation at selected main checkpoints in the catchment area.

Three warning levels during a flood event have been implemented depending on related critical discharge thresholds. Furthermore, in order to manage the multi-reservoir system during floods in an optimal way and to limit or avoid flood damages, optimization algorithms and procedures have been developed and tested. The most important scientific contribution of Dr. Javier García Hernández is the development of a decision support tool called MINDS (MINERVE Interactive Decision Support System), which allows real-time decision making based on hydrological forecasts. This tool suggests preventive operation measures of the hydropower plants such as turbine and bottom outlet releases in order to achieve an optimum economical use of the reservoirs, reducing the river discharge during the flood peak.

The developed decision support system combines high-quality optimization of the system with a user-friendly interface that helps decision makers understanding the consequences of the preventive operation measures. Although MINDS has been specifically developed for the Upper Rhone River basin, the architecture of the system and its conceptual methodology can be

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

applied to other cases in the field of water resources, flood warnings or reservoir management.

(LCH-EPFL)

Monitoring of steel-lined pressure shafts considering water-hammer wave signals and fluid-structure interaction

F. Hachem, Communication du Laboratoire de constructions hydrauliques – LCH N° 49, EPFL, 2011, 275 Seiten, 20.5 × 14.5 cm. Herausgeber: Prof. A. Schleiss, ISSN 1661-1179 High head pressure tunnels and shafts of hydropower plants with low rock overburden have to be steel-lined. Since the water can reach in an uncontrolled way the rock surface in case of failure of these waterconveying systems, high damages due to landslides and debris flow can occur. Furthermore high strength steel is used nowadays for such steel liners, which have an increased risk brittle and fatigue failure.

Storage hydropower plants and especially pumped-storage power plants are operating today more and more under rough conditions in order to satisfy the highly volatile peak energy demand. Therefore, an enhancement of the existing theoretical design model for steel-lined pressure shafts and tunnels is necessary. Finally due to the considerable risk of these hydraulic structures also new, non-intrusive monitoring methods have to be developed.

Dr. Fadi Hachem addressed these issues during his thesis research. Regarding the question of appropriate design methods he applied for the first time the fluid-structure interaction which results in different wave speeds during transient operation and water-hammer formation compared to 173

Nachrichten

quency. This allowed sound analysis of the response of an embedded rock block due to high velocity jet impact. Also, the influence of the degree of freedom of the block as well as the air entrainment on block displacements was studied for the first time.

This unique and highly sophisticated experimental facility allowed systematic recording of the interaction of the artificial rock block with the high-velocity turbulent flow in the cylindrical plunge pool for several jet impact positions (symmetrical and asymmetrical) and jet characteristics (core, transition and developed jets). Furthermore, the water depth in the plunge pool and the jet velocity were varied. Finally, both active and passive additional air entrainment added to the jet before issuance have been studied. Dr. Matteo Federspiel presented the practical relevance of his experimental work by discussing the net force, net impulsion and uplift as well as the time evolution of the pressures acting on the block. A net block uplift coefficient could be defined which may be useful for real-life scour problems and predictions.

(LCH-EPFL)

Nachrichten

the normally used quasi-static approach.

Furthermore he developed successfully a new monitoring approach, which allows to detect, to locate and to quantify the formation of week zones along steel lined pressure shafts and tunnels. The method is based on the analysis of water hammer signals produced by transient operation of the hydropower plant. Thus the monitoring method is non-intrusive and continuously.

Dr. Fadi Hachem validated the new proposed monitoring method with systematic tests at a sophisticated experimental set-up in the laboratory. Dr. Fadi Hachem tested for the first time the performance of geophones for the assessment of water hammer signals. For the analysis of the highly dynamic and high frequency data he used advanced statistical and mathematical methods. He showed the application and implementation with in-situ measurements at the Grimsel II pumped-storage power plant in Switzerland.

(LCH-EPFL)

Etude expérimentale de refuges à poissons aménagés dans les berges de rivières soumises aux éclusées hydroélectriques

J.-M., Ribi, Communication du Laboratoire de constructions hydrauliques – LCH N° 50, EPFL, 2011, 187 Seiten, 20.5 × 14.5 cm.

Herausgeber: Prof. A. Schleiss, ISSN 1661-1179 Les centrales hydroélectriques à accumulation contribuent à satisfaire la demande en énergie électrique lors des pointes de consommation, grâce à des turbinages séquentiels. Sur les cours d’eau alpins et préalpins concernés, ce mode d’exploitation provoque des variations 174

de débit et de niveau d’eau relativement rapides. Celles-ci sont particulièrement marquées en hiver quand le débit de base est faible. Pour réduire ce marnage, défavorable du point de vue écologique, des mesures constructives telles que des bassins de rétention sont possibles.

L’aménagement morphologique du cours d’eau peut également produire un effet de laminage et simultanément offrir des habitats plus intéressants qu’un endiguement linéaire. Lors de revitalisations de cours d’eau soumis aux éclusées hydroélectriques, il est ainsi imaginable d’aménager des refuges à poissons dans les berges.

Ces refuges pourraient constituer une mesure de protection des poissons contre les vitesses d’écoulement excessives lors des éclusées et en même temps servir d’habitat. Dr Jean-Marc Ribi a étudié pour la première fois le potentiel de tels refuges aménagés dans les berges, au travers d’expérimentations systématiques menées dans un canal avec des poissons (truites fario juvéniles). Le canal d’essais a été conçu et construit à cet effet dans une ancienne centrale hydroélectrique, ce qui a permis une alimentation en eau courante.

Dr Jean-Marc Ribi a pu optimiser la forme et l’aménagement du refuge dans l’objectif de maximiser le taux présence des poissons dans les conditions d’éclusée. Des mesures de vitesses détaillées ainsi les observations des poissons par vidéo ont permis d’établir le lien entre le cheminement des poissons et le champ des vitesses.

Le lien important qui existe entre les débits dérivés dans le refuge, les vitesses d’écoulement à l’interface entre le canal et le refuge et la fréquentation du refuge par les poissons a ainsi pu être démontré. Finalement Dr Jean-Marc Ribi a identifié les paramètres significatifs pour l’établissement d’un projet de refuges en rivière ainsi que les critères de transposition du contexte expérimental à la situation réelle.

(LCH-EPFL)

Die Themen der deutschen «Wasserwirtschaft» 6-2012 • Forschung und Praxis in der bayerischen Wasserwirtschaft – Integrale Wildbach-Entwicklungskonzepte und Gedanken zur numerischen Modellierung Martin Grambow, Tobias Hafner, Andreas Rimböck • Modellversuche zur Verklausung von Hochwasserentlastungsanlagen mit Schwemmholz Arnd Hartlieb

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Einsatz der Quelltermmethode bei Hochwasserschutzkonzeptionen im ländlichen Raum Carsten Lange, Martin Lindenberg, Tim Fröhlich, Reinhard Hinkelmann Numerische Simulation variabel gesättigter Strömungen in Dammbauwerken mit der Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) Christian Volz, Robert M. Boes Physikalische Modellversuche zur Untersuchung des Einflusses von Biofilm auf die Sohlenstabilität Moritz Thom, Holger Schmidt, Silke Wieprecht, Sabine U. Gerbersdorf Entgasung in einem Kammerwasserschloss Wolfgang Richter, Johannes Schneider, Gerald Zenz, Stephan Kolb

I ndustr ie iemit mit te iilungen lunge n Grundsteinlegung für Neubau der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich Was lange währt, wird endlich gut… Über Jahrzehnte gab es immer wieder Bestrebungen, die Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich vom ETH-Zentrum in einen Neubau auf dem ETH-Campus Hönggerberg zu verlegen. Anfangs März feierte sie nun zusammen mit dem Departement Bau, Umwelt und Geomatik (D-BAUG) die Grundsteinlegung ihres künftigen Laborgebäudes. 2013 sollen darin die ersten Forschungsarbeiten durchgeführt werden.

Neubau der VAW im Vordergrund, dahinter die bestehende Bauhalle des D-BAUG. Am Vormittag des 9. März war es endlich soweit: Die VAW feierte zusammen mit dem D-BAUG die Grundsteinlegung des neuen Laborgebäudes. Mit dem Neubau erfüllt sich für das Departement D-BAUG und die ihm angegliederte Versuchsanstalt ein zentrales Anliegen. Bislang forschte diese fernab von der Lehre im ETH-Zen-

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Sensation: Lachs am Hochrhein Erst Anfang März hat Energiedienst das naturnahe Fischaufstiegs- und Laichgewässer am neuen Wasserkraftwerk Rheinfelden in Betrieb genommen. Nun hat der erste Lachs das neue Umgehungsgewässer genutzt.

«Das ist eine Sensation», sagt Jochen Ulrich, Leiter Ökologie und Werkdienst von Energiedienst. «Seit den 50er- Jahren wurden hier keine Lachse mehr gesichtet. Es wurde sehr viel von verschiedensten Seiten unternommen, um dafür zu sorgen, dass er den Weg aus dem Meer wieder zu uns an den Hochrhein zurückfindet und hier wieder heimisch wird. In den letzten Jahren

Foto: (von links) Peter Weisser (Fischereibehörde Regierungspräsidium Freiburg), Michael Strittmatter (Fischereiverein Karsau) und Jochen Ulrich (Energiedienst) haben zum Beispiel auch die Kraftwerksbetreiber die Fischaufstiegsanlagen optimiert. Diese Mühe scheint sich nun gelohnt zu haben. Wir freuen uns sehr, dass wir den Lachs hier gefunden haben und dies zugleich zeigt, dass unser Umgehungsgewässer auch tatsächlich lachsgängig ist.

Und die Kraftwerke flussabwärts scheinen dies auch zu sein.»

Der Lachs wurde bereits am 23. Mai 2012 im Zählbecken des Kraftwerks Rheinfelden von Mitgliedern des Fischervereins Karsau unter Leitung von Michael Strittmatter aufgefunden und bis zur eindeutigen Bestimmung in einem Becken gehältert.

Peter Weisser, Fischereibehörde, Regierungspräsidium Freiburg: «Bei dem Tier handelt sich mit grösster Wahrscheinlichkeit um einen Lachs und nicht um eine Meerforelle oder grosse Rheinforelle.

Durch grosse Anstrengungen der Rheinanliegerstaaten und auch des Landes Baden-Württemberg sowie der Kantone der Nordwestschweiz zur Wiederansiedlung des Lachses ist es seit einigen Jahren gelungen, langsam wieder einen Lachsbestand im Rhein aufzubauen. Aus Wiederansiedlungsprojekten stammende Lachse steigen wieder vom Meer in den Rhein auf, um sich dort und insbesondere in den Rheinzuflüssen fortzupflanzen.

Zuletzt stiegen regelmässig Lachse bis in den mittleren und teilweise bis in den südlichen Oberrhein und die dortigen Zuflüsse auf. In den letzten Jahren wurde die natürliche Fortpflanzung in baden-württembergischen Rheinzuflüssen wie z.B. Kinzig und Murg nachgewiesen.

Die stark eingeschränkte Durchwanderbarkeit etlicher Kraftwerke am südlichen Oberrhein hat die Ausbreitung der Lachse rheinaufwärts bislang aber noch verhindert. Wie das jetzige Beispiel am Hochrhein zeigt, finden einzelne Exemplare aber den Weg über die Schiffsschleusen der Kraftwerke am südlichen Oberrhein ge-

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wässeraufwärts. Bei konsequenter Weiterführung der bisherigen Anstrengungen sowohl im Rhein als auch in den Rheinzuflüssen wird auch der Lachs im südlichen Oberrhein und im Hochrhein wieder heimisch werden.»

Der 89 cm lange und 5.9 kg (oder 12 Pfund) schwere Lachs wurde im sogenannten Zählbecken gefunden. Seit Anfang April zählt, vermisst und bestimmen Energiedienst zusammen mit dem Fischerverein Karsau (D) und dem Fischerverein Bezirk Rheinfelden (CH) die Fische, die die neuen Fischaufstiegsmöglichkeiten am Wasserkraftwerk Rheinfelden nutzen. Ziel ist, zu prüfen, ob die Anlagen von den Tieren angenommen werden. Neben dem naturnahen Fischaufstiegs- und Laichgewässer können Fische durch einen RaugerinneBeckenpass auf deutscher Seite und einen sogenannten Vertical-Slot-Fischpass auf Schweizer Seite aufsteigen.

Nach dem der Lachs vermessen und Schuppen sowie eine Gewebeprobe entnommen wurde, konnte er seine Wanderschaft im Rhein fortsetzen.

Mehrere Fischereiexperten haben den Fisch als Lachs identifiziert. Die Sicherheit liegt bei rund 99 Prozent. Hundertprozentige Sicherheit wird es nach Analyse der DNA-Probe geben, die das Regierungspräsidium Freiburg in Auftrag gegeben hat.

Das naturnahe Fischaufstiegs- und Laichgewässer in Rheinfelden ist mit einer Länge von rund 900 Metern und einer Breite von etwa 60 Metern einzigartig in dieser Grössenordnung. «Dank einer Lockströmung finden die Fische den Einstieg in die Mündungsrampe und können die Staustufe mit einer Höhendifferenz von neun Metern überwinden», erklärt Jochen Ulrich. Ausserdem wurden Bereiche gestaltet, die Fischen als Laich- und Ruhezonen dienen.

Energiedienst Holding AG Baslerstrasse 44, CH-5080 Laufenburg Tel. +41 62 869-2664 www.energiedienst.ch

Schweizer Know-how unterstützt Kompetenzzentrum in Indonesien Indonesien weist das grösste Wasserkraftpotenzial Südost-Asiens auf. Gleichzeitig ist aber dessen Nutzung noch sehr bescheiden. Mit einem neu erstellten Kompetenzzentrum, das Laboreinrichtungen aus der Schweiz umfasst, wird die Realisierung kleiner Anlagen gezielt unterstützt.

Zwei separate Entwicklungen, auf zwei unterschiedlichen Kontinenten, führten zu einem gemeinsamen Projekt. Dank die175

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trum, während das Departement seit seiner Gründung 1999 seinen Sitz auf dem Hönggerberg hat. Das ändert sich 2013 mit dem Umzug: Zum ersten Mal werden die VAW und das D-BAUG am gleichen Standort sein. Der Weg dorthin war lang. Bereits in den 1970er- und den späten 1990erJahren beschäftigten sich die damaligen Direktoren der VAW, die Professoren Vischer und Minor, mit einem Standort auf dem Hönggerberg. Zahlreiche Projektberichte und –skizzen verkamen jedoch zu Papiertigern. Erst seit dem Amtsantritt des jetzigen Direktors Prof. Robert Boes wurde der Nutzungsdruck am heutigen Standort an der Gloriastrasse so gross, dass der Neubau verwirklicht werden konnte. Das bestehende Gebäude wird nach dem Umzug abgerissen, um einem anderen Bauprojekt der ETH Zürich zu weichen.

Mit dem 24 Mio. CHF teuren Neubau erhält die Versuchsanstalt eine rund 1500 m2 grosse Versuchshalle, Werkstätten für die Mechanik, Schlosserei und Schreinerei, Büros mit rund 15 Arbeitsplätzen, Infrastruktur-, Technik- und Lagerräume sowie Lagerplätze im Freien. Der Grossteil der Arbeitsplätze wird in einem bestehenden benachbarten Gebäude Platz finden.

Kernstück des Projekts ist die Versuchshalle, wo wie bisher physikalische Flussund Wasserbaumodelle für die Grundlagen und Auftragsforschung erstellt werden. Beim Laborgebäude soll es in Zukunft nicht bleiben. Geplant ist ein Holzbau, der an die neue Versuchshalle angebaut werden und der Versuchsanstalt weitere 58 Arbeitsplätze bescheren soll. Der Projektstart ist vorgesehen, sobald die Finanzierung gesichert ist.

Fotos der Grundsteinlegung und zum Baufortschritt können unter www.vaw.ethz.ch/ about/move eingesehen werden.

(VAW-ETHZ)

Nachrichten Bild 1. Ankunft der Anlagenteile des Zürcher Hydrauliklabors in Indonesien. ser verbindenden Idee können heute die Nutzung von Wasserkraft und die entsprechende Weiterbildung von Fachleuten in Indonesien mit technischen Anlagen aus einem Zürcher Labor unterstützt werden.

Während die auf die Entwicklung von Kleinwasserkraft-Anlagen spezialisierte Firma entec AG in St. Gallen durch ihre Tochterfirma in Indonesien bereits einige Zeit ein rudimentäres Labor betrieben hatte, wurde in Zürich der Entscheid zum Abbau des Hydraulik-Labors gefällt. Die Hochschule für Technik in Zürich, seit diesem Jahr integraler Bereich der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW), benötigte diese Anlagen nicht mehr für den Unterricht. Daraus entstand der Impuls für ein neues Kompetenzzentrum für Kleinwasserkraft in Indonesien, das auch dem gesamten südostasiatischen Raum dienen könnte.

Initiant dieses Vorhabens war Alex Arter, der die Anlagen des Zürcher Hydrauliklabors aus eigenen Erfahrungen kannte.

Vor 30 Jahren studierten Sie hier hydraulische Maschinen und Anlagen. Bildeten diese Erkenntnisse die Grundlage für Ihre spätere Tätigkeit?

Alex Arter: Die damaligen Eindrücke waren nicht nur positiv, denn die Themen waren schwierig und der Professor streng.

Trotzdem begeisterte mich das Thema und prägte daraufhin meinen beruflichen Weg. Ich habe mich auf die Wasserkraft spezialisiert. Später kam ich dann selber als Dozent in dieses Labor zurück und unterrichtete Studierende. Und eines Tages wurde ich informiert, dass das Labor geschlossen werden soll.

REPIC unterstützt den Anlagentransfer Auf diese Weise kamen zwei Dinge optimal zusammen: der Abbau des Labors in Zürich und die Chance für die Entwicklung eines Kompetenzzentrums in Indonesien.

Mit Unterstützung von REPIC, einer inter176

Bild 2. Das HYCOM, Kompetenzzentrum für Kleinwasserkraft, in Bandung ist fertig gestellt.

departementalen Plattform zur Förderung der erneuerbaren Energien in der internationalen Zusammenarbeit, u.a. getragen vom Bundesamt für Energie (BFE), konnten die bestehenden Laboreinrichtungen in Zürich abgebaut und nach Indonesien verschifft werden. Die Anlagen entsprachen dem aktuellen Stand der Technik und gelangten 2005 nach Bandung / West Java. Dort sollte ein neues, erweitertes Kompetenzzentrum für die Nutzung von Wassserkraft mit Installationen kleiner und mittlerer Leistung erstellt werden. Die zerlegten Maschinenteile standen somit bereit für die Montage im neu zu erstellenden Gebäude von HYCOM, dem Hydropower Competence Centre. Der Bau fand im Rahmen eines PPP-Projekts (public private partnership) statt, zusammen mit dem ASEAN Centre for Energy (ACE), der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und der Entec AG. Realisiert wurde das Projekt von Gerhard Fischer, Geschäftsführer von PT Entec Indonesien.

Was waren die ursprünglichen Überlegungen zur Gründung einer Geschäftsniederlassung in Indonesien?

Alex Arter: Dazu müssen wir kurz auf das Jahr 1987 zurückblicken. Damals wurde ich von der GIZ beauftragt, das Kleinwasserkraftpotenzial von Sumatra und Süd-Sulawesi abzuklären. Sofort erkannte ich, dass man von St. Gallen aus keine angepassten Schritte einleiten kann, sondern vor Ort Strukturen aufbauen muss. Mit Mark Hayton und Gerhard Fischer konnten wir dieses Vorhaben erfolgreich realisieren.

Gerhard Fischer: Zudem war es uns ein Anliegen, die Partner in Indonesien weiterhin unterstützen zu können. Und wir wollten den Beweis erbringen, dass Wasserkraft eine Technologie ist, die auch Arbeitsplätze schaffen kann. Also begannen

wir, Wasserkraftwerke zu planen, bauen und zu betreiben.

Welche Erfahrungen haben Sie in Indonesien mit der Entwicklung von Anlagen im Leistungsbereich von 100 kW bis 1 MW gemacht?

Gerhard Fischer: Wir haben in diesem Rahmen beispielsweise ein 800-kW-Wasserkraftwerk in Sumatra aus eigenen Mitteln renoviert und betreiben es nun schon seit vier Jahren mit Erfolg. Dieses Kraftwerk (Salido Kecil) wird mit einer BOT(build, operate, transfer)-Vereinbarung mit dem indonesischen Besitzer der Anlage noch 12 Jahre betrieben; danach geht die neue, durch uns installierte und bezahlte elektromechanische Ausrüstung in den Besitz unserer Partnerfirma über. Seit 2002 gibt es eine Regelung zur Abnahme erneuerbarer Energie durch die staatliche Stromversorgungsunternehmung PLN. Vor rund einem Jahr wurde dieses Abkommen erneuert; heute werden kostendeckende Tarife bezahlt. Dies hat zu einem grossen Interesse für Investoren im Anlagenbereich bis 10 MW geführt, und viele Akteure interessieren sich jetzt auch für die Netzeinspeisung durch private Kleinwasserkraftwerke.

Alex Arter: Wenn ich an den Anfang denke, kommt mir spontan nur das Murphy-Gesetz («Alles, was schiefgehen kann, wird auch schiefgehen.») in den Sinn. Aber wir wollten unseren Partnern die Chance geben, sich auf einer Lernkurve zu bewegen. Mit Erfolg, wie sich inzwischen gezeigt hat.

Gerhard Fischer: Ein weiteres Beispiel ist die Energieversorgung der Teeplantage Dewata durch ein 250-kW-Wasserkraftwerk, das 2001 zusammen mit unseren indonesischen Partnern (inkl. lokal gebauter Turbine und Regler) geplant und gebaut wurde. Solche Pionierbeispiele helfen, den jetzigen Investoren Vertrauen in ihre Anschaffungen zu geben.

«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

Bild 3. Jürg Schneider, erster Sekretär der Schweizer Botschaft in Indonesien, pflanzte bei der Einweihung von HYCOM zusammen mit Alex Arter (links) einen Baum.

Was sind die besonderen Herausforderungen bei Standortevaluation, Genehmigung, Planung, Ausführung und Betrieb solcher Wasserkraftanlagen in Indonesien?

Alex Arter: In der Regel kann man sich auf hoch motivierte Leute verlassen, die mit ihren teilweisen Bildungs- und Erfahrungsdefiziten dennoch machen, was sie können und stetig dazulernen. Insgesamt ist Indonesien jedoch ein logistischer Alptraum.

Gerhard Fischer: In der Tat muss man mit den lokalen Gegebenheiten und dem gelegentlich anderen Zeitkonzept leben lernen. Die lokale Bevölkerung muss auch hier einbezogen werden, falls eine neue Anlage gebaut werden soll. Administrative Regeln gibt es viele und meist auch einen Weg sie zu erfüllen.

Wie wichtig sind – aus heutiger Sicht – inländische Partner für die Realisierung von Projekten?

Gerhard Fischer: Es ist insbesondere für ausländische Investoren notwendig, einen indonesischen Partner zu haben, der das Vertrauen der lokalen Bevölkerung besitzt und sich im administrativen Dschungel bewegen kann. Dinge brauchen Zeit und Geduld.

Ist die Genehmigung da, wird wohl die Ausführung zum nächsten Hindernis, das zu überwinden ist?

Gerhard Fischer: Ja, es ist schwierig, dem Qualitätsgedanken einer so langfristigen Investition gerecht zu werden. Oft

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nismässig schwache Anlagen, doch hatten sich unzählige dieser Anlagen als Ersatz von Diesel-Aggregaten bewährt und massgeblich zur Reduktion des Ausstosses von Treibhausgasen beigetragen. Für den Leistungsbereich von 100 bis 1000 kW mit einem erheblichen Potenzial genügte die lokal produzierte Qualität nicht. Wegen der Abhängigkeit von Maschinen-Importen resultierte ein höherer Stromgestehungspreis, wodurch die weitere Verbreitung der Kleinwasserkraft zunächst gebremst wurde. Der staatliche, indonesische Elektrizitätsversorger (PLN) will vorläufig keine neuen Gross-Kraftwerke bauen.

Welche Bedingungen mussten bei der Gestaltung des Kompetenzzentrums und dem Einbau der Zürcher Anlagen erfüllt werden?

Gerhard Fischer: Wir haben HYCOM als eigenständiges Gebäude mit Büro und Vorlesungsräumen für ca. zwei mal zehn Studierende auf dem Gelände des staatlichen Ausbildungszentrums für Gewerbelehrer (TEDC / Technical Education Development Centre) realisieren können. Uns war es ein Anliegen, Kurse vollkommen autonom durchführen zu können. Jedoch hat TEDC auch viele Ausbildungsmodelle und Plätze im Bereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Bauwesen, die je nach durchgeführtem Training flexibel integriert werden können.

Hat TEDC das Thema Wasserkraft aufgenommen?

Gerhard Fischer: Tatsächlich wurde Wasserkraft und erneuerbare Energien im TEDC-Ausbildungsportfolio integriert.

Baulich wurde die Anlage im HYCOM wie in Zürich aufgebaut, jedoch mit Erweiterungsmöglichkeiten für einen zusätzlichen Turbinenprüfstand für die in Indonesien häufig verwendete Durchströmturbine und Platz für ein paar kleine Turbinenprüfstände, welche TEDC bereits selber besass.

Wie schätzen Sie die Bildung der nötigen Netzwerke vor Ort ein?

Gerhard Fischer: Beim Betrieb wird eben oft keine vorbeugende Wartung gemacht, was zum Anlagenstillstand führen kann. Wir versuchen durch das Training diesen Schwachpunkt zu bekämpfen. Insbesondere bei Inselanlagen unter 100 kW, die von Gemeinden betrieben werden, machen wir eine solide Ausbildung, um den langfristigen Betrieb gewährleisten zu können.

Alex Arter: Positiv wirkt hier die Tatsache, dass Indonesier sehr gut vernetzt sind: Man kennt sich, man hilft sich, das ist eine ausgesprochene Stärke dieser Ge177

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wird mit ungenauen Plänen und viel Spontanität angefangen und dann im Baufortschritt improvisiert. Das Billigkonzept ist aber auch erforderlich, da oft nicht genügend Kapital vorhanden ist. Dann geraten Baustellen nach einem begeisterten Beginn ins Stocken.

Zwei Turbinenprüfstände für Ausbildung und Forschung Die in Zürich abgebauten Maschinen des Hydrauliklabors befanden sich in gut gewartetem Zustand und waren voll funktionstüchtig. Die Einrichtungen bestanden aus einer 11-kWFrancis- Turbine (umbaubar auf Kaplan) mit einer Wirbelstrombremse, einer 11-kW-Pelton- Turbine mit einem Gleichstrom-Generator.

Dazu gehörten eine 30-kW-Schraubenradpumpe mit Druckbehälter, Steuerung und Antrieb für den Betrieb der Francis-/ Kaplan-Turbine, sowie eine 30-kW-Radialkreiselpumpe mit Antrieb für die Erzeugung des benötigten Wasserdrucks für die Pelton-Turbine. Ergänzend wurden die nötigen Steuerungsschränke, ein PC mit Messprogramm zur Auswertung der Versuche sowie ein Messeinrichtung zur Bestimmung der Wassermenge auf den Weg nach Indonesien geschickt. Inzwischen werden diese beiden Turbinenprüfstände im HYCOM eingesetzt.

Aufgrund technischer Probleme (labiler Baugrund und Grundwassereinbruch) gab es grosse Verzögerungen und eine erhebliche Kostenüberschreitung bei der Erstellung des HYCOM-Gebäudes. Die Bauarbeiten konnten erst im Mai 2010 aufgenommen werden; die Eröffnung erfolgte dann am 22. November 2011.

Potenziale der Wasserkraftnutzung überzeugen Lange Zeit standen fossile Energieträger zur Erzeugung von Strom im Vordergrund.

Indonesien weist zwar das dritthöchste theoretische Potenzial an Wasserkraft in Asien auf. Doch deren Nutzung erfordert bedeutend mehr Know-how. Dennoch konnte in den vergangenen 20 Jahren die produzierte Energie aus Wasserkraftwerken vervierfacht werden. Dies widerspiegelt aber in erster Linie die Erschliessung von Kraftwerken im Bereich von über 1 MW. Kraftwerke in diesen Dimensionen werden praktisch ausschliesslich an ausländische Firmen vergeben, die lokale Industrie erhält höchstens Aufträge für Bauarbeiten.

Trotzdem gibt es in Indonesien eine Industrie, welche sich auf kleinere Insel-Anlagen (bis 100 kW) zur Elektrifizierung von ländlichen Gebieten spezialisierte. Die Qualität der Produkte reichte zwar nur für verhält-

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sellschaft. Und mit dem Ort, an welchem HYCOM angesiedelt ist, also die Ausbildungsstätte für Fachlehrer, bietet sich eine optimale Vernetzung.

Wie sieht die Finanzierung des Kompetenzzentrums aus?

Alex Arter: Das Kompetenzzentrum muss sich über Dienstleistungen und Weiterbildungsangebote selbst finanzieren.

Wie weit dies gelingen wird, ist heute eine offene Frage.

Gerhard Fischer: Selbstverständlich hoffen wir, dass TEDC durch seine guten Verbindungen zum Bildungsministerium eine langfristige Grundfinanzierung erhalten wird. Ebenso sind wir darauf angewiesen, Kurse für internationale Geberorganisationen durchführen zu können, um den nicht unerheblichen Finanzierungsbedarf eines solchen Labors decken zu können.

Aus- und Weiterbildung als Ziel Das HYCOM, regionales Kompetenzzentrum für Kleinwasserkraft, soll mit internationaler Ausstrahlung im südostasiatischen Raum die Weiterentwicklung von Knowhow und einen optimalen Wissenstransfer ermöglichen. Dabei kommen der Aus- und Weiterbildung, sowohl als Standardkurse als auch mit angepassten Themenkursen, von Fachleuten aus Behörden, Verwaltung, Industrie und Hochschulen eine besondere Bedeutung zu. Man erarbeitet dafür auch modulare Lehrpläne und Trainingsdokumentationen. Für Hersteller bietet HYCOM Testmöglichkeiten an, für die Ingenieure der Ausbildungsinstitute geeignete Forschungseinrichtungen.

Welche Fragen und Probleme stehen in Bezug auf eine inländische Produktion von Anlagen im Vordergrund?

Gerhard Fischer: In Indonesien werden im Moment pro Jahr ca. 80–100 Anlagen im Leistungsbereich von 1 kW bis 200 kW hergestellt. Es gibt in Bandung drei renommierte Turbinen- sowie drei Reglerhersteller. Daneben sind auch in Java, Sumatra, Sulawesi und Papua zahlreiche Hersteller vorhanden. Wir haben in den letzten 20 Jahren einen Schwerpunkt bei der Ausbildung dieses Hersteller gesetzt, ein Prozess, der mit den Erfordernissen des Marktes einhergeht. Nach unserer Schätzung wurden bisher ca. 600–700 Anlagen mit lokal gefertigter elektromechanischer Ausrüstung realisiert. Nicht zu vergessen ist, dass Indonesier grundsätzlich das billigste Produkt kaufen.

Die Leiter von HYCOM müssen die entsprechende Ausbildung mitbringen. Woher kommen sie? Welche Perspektiven können ihnen gegeben werden?

Alex Arter: Dies ist offensichtlich eines 178

unserer Hauptanliegen. Im Moment engagiert sich Gerhard Fischer intensiv. In Bandung stehen noch verschiedene Hersteller und Berater zur Verfügung.

Gerhard Fischer: Und auch innerhalb der staatlichen Energieversorgung finden wir hochqualifizierte Experten (und teils Pensionäre), die eingebunden werden können. TEDC stellt Personal mit grosser pädagogischer Erfahrung bereit, allerdings mit begrenzter internationaler Erfahrung.

Wie sieht die weitere Zusammenarbeit von HYCOM mit der Schweiz aus?

Alex Arter: Wir mussten die Erfahrung machen, dass Kurzzeiteinsätze von Schweizer Experten in Indonesien sehr wenig bringen, obschon die vorhandene Erfahrung und das Wissen relevant wären.

Aber ein solcher Know-how-Transfer funktioniert nicht.

Gerhard Fischer: Wichtig ist ein permanenter Austausch und der Aufbau eines Beziehungsnetzes. Entec ist seit ca.

20 Jahren hier involviert; einige Mitarbeiter haben jahrelang in Indonesien gelebt und gearbeitet. Nur dadurch wurde das Erreichte möglich. Sollten regelmässige Kurse mit Schweizer Dozenten und ein Austausch mit Schweizer Hochschulen entwickelt werden, wäre das jedoch wertvoll.

Hindernisse auf dem Weg der internationalen Zusammenarbeit Aufgrund langer Erfahrungen bei Projekten im Bereich erneuerbarer Energien in Südostasien hat Alex Arter einige grundlegende Thesen für eine erfolgreiche Zusammenarbeit formuliert. Beispielsweise beeinträchtigen unrealistische Zielsetzungen die Erfolgsaussichten von Förderprogrammen.

Projektideen müssen potenziellen Gebern und Regierungen schmackhaft gemacht werden. Ein Empfängerland wird eine Projektidee deshalb so formulieren, dass sie für Geber attraktiv erscheint. In dieser Absicht werden vielfach illusionäre Maximalziele definiert, was schliesslich zur Festlegung unrealistischer Projektziele führt.

Mit technologiefokussierten Programmen kann der optimale Wirkungsgrad oft nicht erreicht werden. Viele Förderprogramme für erneuerbare Energie sind so auf eine bestimmte Technologie fixiert, dass sie örtliche Gegebenheiten und regionale Unterschiede nicht berücksichtigen können.

So kommen manchmal Projekte an Orten zur Durchführung, an welchen besser andere, ergiebigere und billigere Energiequellen genutzt würden.

Ausserdem ist die Umsetzungszeit der meisten Programme und Projekte zu knapp bemessen, denn das Verhältnis zwischen

Vorbereitungs- und Umsetzungsphase beträgt 40 zu 60, günstigstenfalls 30 zu 70 Prozent. Weil Vorbereitungsarbeiten rund einen Drittel der Gesamtlaufzeit ausmachen, sind in der verbleibenden Zeit Projekte kaum umsetzbar.

HYCOM bestätigt das Interesse an Wasserkraft HYCOM, das lokale Kompetenzzentrum für Kleinwasserkraft, führt heute Trainings mit verschiedenen nationalen und internationalen Teilnehmenden durch. Das grosses Interesse am Labor bestätigt die Bedeutung der Wasserkraft in Indonesien und im südostasiatischen Raum. Zudem wird bereits darüber gesprochen, wie sich HYCOM zu einem Zentrum für erneuerbare Energie- und Umwelttechnologien ausbauen liesse.

Kontakte HYCOM, Kompetenzzentrum für Wasserkraft in Bandung / Indonesien www.hycom.info Gerhard Fischer gerhard.fischer@hycom.info Alex Arter alex.arter@gmail.com REPIC www.repic.ch Bundesamt für Energie (BFE) Bereichsleiter: Michael Moser Programmleiter: Klaus Jorde www.bfe.admin.ch/forschungwasserkraft www.energieforschung.ch

Weitere Informationen Jürg Wellstein, Fachjournalist SFJ Wollbacherstrasse 48, CH-4058 Basel Tel. 061 603 24 87 wellstein.basel@bluewin.ch

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«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

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Ihr Unternehmen fehlt in diesem Verzeichnis?

Infos unter: SWV Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband Rütistr. 3a · CH-5401 Baden Tel. 056 222 50 69 · m.minder@swv.ch

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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», avant 1976 «Cours d’eau et énergie» Redaktion: Roger Pfammatter (Pfa), Direktor des Schweizerischen Wasserwirtschaftsverbandes Layout, Redaktionssekretariat und Anzeigenberatung: Manuel Minder (mmi) ISSN 0377-905X Verlag und Administration: Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband, Rütistrasse 3a, CH-5401 Baden, Telefon 056 222 50 69, Telefax 056 221 10 83, http://www.swv.ch, info@swv.ch, E-Mail: r.pfammatter@swv.ch, m.minder@swv.ch, Postcheckkonto Zürich: 80-32217-0, «Wasser Energie Luft», Mehrwertsteuer-Nr.: 351 932 Inseratenverwaltung: Manuel Minder · Schweizerischer Wasserwirtschaftsverband (SWV) Rütistrasse 3a · 5401 Baden · Telefon 056 222 50 69 · Fax 056 221 10 83 · E-mail: m.minder@swv.ch Druck: buag Grafisches Unternehmen AG, Täfernstrasse 14, 5405 Baden-Dättwil, Telefon 056 484 54 54, Fax 056 493 05 28 «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.

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

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«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

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«Wasser Energie Luft» – 104. Jahrgang, 2012, Heft 2, CH-5401 Baden

mmi · swv · 9/08

Einnahmen aus Wasserzinsen erweitern den Finanzspielraum von Kantonen und Gemeinden.