Wasser Energie Luft 3/2021

3-2021

Luftaufnahme des unteren Teils der Gürbe (Foto: Matthias Lüscher).

9. September 2021

Konzeption Entlastungsstollen Thalwil Numerische Simulation FAH Bannwil Rückblick KOHS-Tagung

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WEL 2-2021

WEL 1-2021

WEL 4-2020

WEL 3-2020

WEL 2-2020

WEL 1-2020

WEL 4-2019

WEL 3-2019

WEL 2-2019

WEL 1-2019

WEL 4-2018

WEL 3-2018

WEL 2-2018

WEL 1-2018

WEL4-2017

WEL 3-2017

Editorial Stresstest bestanden

Andreas Stettler Geschäftsführer SWV, Directeur ASAE

Die lang andauernden Niederschläge von Mitte Juli über der ganzen Schweiz haben nach vorherge­henden gewittrigen Wochen mit teilweise intensivem Hagel­ schlag die Aufnahme- und Abflusskapazitäten vieler Seen und Flüsse an ihre Grenzen gebracht. Zu Per­so­ nenschäden, wie im Grenzgebiet zwischen Deutsch­ land und Belgien, kam es glücklicherweise nicht. Auch wenn die Auswertungen zur Ereignisbewältigung und das Ableiten von Lerneffekten für spätere Vorkomm­ nis­se noch einige Zeit beanspruchen werden, kann bereits heute bestätigt werden, dass die vielfältigen um­ ge­­setzten Hochwasserschutzmassnahmen den Stress­ ­test bestanden haben. Ebenso haben die Information und nötigenfalls die Alarmierung der Bevölkerung über ver­schiedenste Websites und Apps bestens funktioniert.

Doch wie sind wir auf zukünftige Extremereignisse vorbereitet, die nicht grossräumig, sondern lokal und mit hohen Niederschlagsspitzen auftreten? Verfügen wir über Simulationsmodelle mit genügend kleinräu­

miger Auflösung, um bei lokalen Extremereignissen die Alarmierung zur Verhinderung von Schäden auch bei kürzester Vorwarnzeit sicherzustellen? Wie die vorliegende Ausgabe des WEL zeigt, sind noch nicht sämtliche geplanten Hochwasserschutzmassnahmen umgesetzt, aber mit dem Entlastungsstollen Thalwil ist ein wichtiges Objekt auf guten Wegen.

Können auch alternde, teilweise historische Schutz­ bauten infolge neuerer, redundanter Systeme zurückgebaut werden? Dieser Frage ging die Kommission für Hochwasserschutz des SWV an ihrer jährlich durch­ geführten Tagung im Juni nach und diskutierte die verschiedenen Standpunkte nach einer filmischen Exkursion ins Einzugsgebiet der Gürbe. Auch wenn die Antworten nicht eindeutig vorliegen, kann eines bestätigt werden: der Hochwasserschutz ist nicht nur ein technisches, sondern auch ein gesellschaftliches Thema, bei welchem die Bevölkerung mitgenommen werden muss.

Test de résistance réussi Les précipitations continues de la mi-juillet sur l’ensemble de la Suisse, après les épisodes orageux avec des chutes de grêle parfois intenses des semaines précédentes, ont poussé à leurs limites les capacités d’absorption et d’écoulement de nombreux lacs et cours d’eau. Heureusement, aucun dommage corporel n’est à déplorer, comme dans la région frontalière entre l’Allemagne et la Belgique. Même s’il faudra encore un certain temps pour évaluer la gestion des intempéries et en tirer des enseignements pour des événements futurs, on peut déjà confirmer que les différentes mesures de protection contre les crues mises en œuvre ont passé le test de résistance. De même, l’information et, au besoin, l’alerte de la population via divers sites internet et apps ont également très bien fonctionné.

Mais comment sommes-nous préparés aux futurs événements extrêmes qui ne se produisent pas à grande échelle mais localement et avec des pics de précipitations élevés ? Disposons-nous de modèles de simulation avec une résolution à petite échelle suf-

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 3, CH-5401 Baden

fisante pour garantir qu’en cas d’événements extrêmes locaux, des alarmes soient déclenchées afin de prévenir les dommages, même avec un délai d’alerte très bref ? Comme le montre ce numéro de WEL, toutes les mesures de protection contre les crues prévues n’ont pas encore été mises en œuvre, mais avec la galerie d’évacuation de Thalwil, un objet important est sur la bonne voie.

Les ouvrages de protection vieillissants, en partie historiques, peuvent-ils également être rétablis grâce à des systèmes plus récents et redondants ? Cette question a été examinée par la Commission de protection contre les crues de l’ASAE lors de son symposium annuel en juin et les différents points de vue ont été discutés après une excursion filmée dans le bassin versant de la Gürbe. Même si les réponses ne sont pas univoques, une chose peut être confirmée : la protection contre les crues n’est pas seulement une question technique mais aussi une question sociale dans laquelle la population doit être impliquée.

III

Inhalt 3 / 2021

153

Entlastungsstollen Thalwil – Stand und Ausblick

Adrian Stucki

163

Optimierung der Fischaufstiegshilfe am Wasserkraftwerk Bannwil mittels 3D-CFD-Simulation

Mattias Deller, Steffen Corbe, Sandra Krähenbühl, Carl Robert Kriewitz-Byun

171

Virtuelle Fachtagung der Kommission Hochwasserschutz (KOHS) mit filmischer Exkursion im Gürbetal: «Schutzkonzepte und ihre Bauten am Lebensende – was nun?»

153

Jürg Speerli

163

171

IV

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 3, CH-5401 Baden

Inhalt 3 / 2021

176

Risikomanagement für unplanbare Auswirkungen des Klimawandels

Martin Unverricht

177

Nachrichten 177 Politik 180 Wasserkraftnutzung 183 Wasserbau / Hochwasserschutz 184 Veranstaltungen 184 Agenda 184 Zeitschriften

176

185 Archiv

187 187

Impressum

Branchen-Adressen

184

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 3, CH-5401 Baden

V

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VI

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 3, CH-5401 Baden

Entlastungsstollen Thalwil – Stand und Ausblick Adrian Stucki

Zusammenfassung Bei einem Extremhochwasser der Sihl sind das untere Sihltal und die Stadt Zürich überschwemmungsgefährdet. Sollte die Sihl bei einem Extremhochwasser über die Ufer treten, wären grossflächige Überflutungen der Zürcher Innenstadt und des Haupt­ bahnhofs Zürich nicht zu verhindern. Deshalb setzte der Kanton Zürich verschiedene Massnahmen um, und es wurde ein grossräumiges Projekt zur Ver­bes­se­rung des langfristigen Hochwasserschutzes im Einzugsgebiet von Sihl, Zürich­see und Limmat gestartet. Das Kernprojekt stellt der Entlastungsstollen Thalwil dar, mit dem kritische Hochwasserspitzen aus der Sihl in den Zürichsee ausgeleitet werden sollen. Dadurch wird der Hochwasserschutz im Einflussbereich der Sihl unterhalb des Stolleneinlaufs auf das Schutzniveau auf ein 500-jährliches Hochwasser (HQ500) erhöht. Notwendig macht diesen hohen Schutzgrad das grosse Schadenpotenzial im national bedeutenden Lebens- und Wirtschaftsraum im unteren Sihltal und in der Stadt Zürich.

Heute ist in der Stadt Zürich etwa ab einem Sihl-Abfluss von rund 300 m3 /s (entspricht etwa einem HQ30) mit Schäden zu rechnen.

1. Hochwasserschutz Sihl, Zürichsee, Limmat 1.1 Gefährdung durch Hochwasser der Sihl Das Sihltal und Zürich hatten in der Ver­gan­ genheit immer wieder grosse Hoch­wasser der Sihl zu bewältigen. Bei den Hoch­was­ serereignissen von 1846 und 1874 wurden viele Sihlbrücken zerstört und es kam zu grossflächigen Überflutungen. Weil die Siedlungsfläche auf dem Schwemm­kegel der Sihl noch klein war, hielten sich die Schäden in Grenzen. Im Lauf seiner Ent­ wicklung dehnte sich Zürich jedoch immer weiter auf das gefährdete Gebiet aus. So richtete 1910 ein Hochwasser in der stark gewachsenen Stadt bereits grosse Schäden an. Weite Teile von Zürich und die Ebene bis Schlieren standen unter Wasser. 1937 wurde das Etzel-Pumpspeicherkraftwerk fertiggestellt, das einen Teil der Hochwas­ ser­problematik durch die Regulierung und die Schaffung von Rückhaltevolumen im Sihlsee entschärfte. Trotz des Sihl-Stau­ sees können bei Extremereignissen grosse Hochwasser im Sihltal und in Zürich immer noch zu Überschwemmungen durch die Sihl mit erheblichem Ausmass führen.

2005 entging Zürich nur dank eines güns­tigen Wetterverlaufs grossen Hoch­

wasser­schäden. Die anschliessende Lage­ beurteilung zeigte, dass für den Schutz vor seltenen Hochwassern in Zürich ein grosser Handlungsbedarf besteht. Alleine in der Stadt Zürich wird das Schaden­po­

ten­­zial von der kantonalen Gebäude­ver­ siche­rung auf bis zu 6,7 Mia. CHF geschätzt (Aller et al., 2017). Hinzu kämen volkswirtschaftliche Kosten durch Be­ triebs­­störungen, Unterbrüche und der Aus­ ­fall oder die Zerstörung der Infra­struktur für Energie, Telekommunikation und Ver­ kehr. Diese Folgekosten würden die materiellen Schäden bei Weitem übersteigen.

Ge­fähr­det ist auch der Zürcher Haupt­bahn­ hof, die nationale Verkehrsdreh­schei­be der Schweiz.

1.2 Umgesetzte und geplante Hochwasserschutzmassnahmen Das übergeordnete Projekt Hochwas­ser­ schutz «Sihl, Zürichsee, Limmat» hat zum Ziel, den Hochwasserschutz entlang der Sihl und der Limmat unter Einbezug des Zürichsees zu verbessern. Die einzelnen Teilprojekte dieses umfassenden Ge­samt­ projektes sind in Bild 1 dargestellt und nachfolgend beschrieben.

Bild 1: Übersicht über die verschiedenen Teilprojekte im Rahmen des Gesamtprojektes Hochwasserschutz Sihl, Zürichsee, Limmat.

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1. Als Sofortmassnahme wurde die Fluss­sohle der Sihl im Bereich des Hauptbahnhofes um bis zu 60 cm abgesenkt.

2. Der geplante Entlastungsstollen Thalwil stellt das Kernstück des Gesamtprojekts dar und soll Hoch­ wasserspitzen der Sihl in den Zürich­ see überleiten. Damit wird der Hoch­ wasserschutz des unteren Sihltals und der Stadt Zürich verbessert.

3. Der 2017 eingeweihte Schwemm­holz­ rechen Sihl oberhalb von Langnau a. A. verhindert Verklausungen durch Schwemm­holz an kritischen Stellen wie Brücken oder den Durchlässen unter dem Hauptbahnhof Zürich.

4. Seit 2008 ist das Hochwasser­ vorhersagesystem (IFKIS-Hydro Sihl) in Betrieb, das eine gezielte Vorab­ senkung des Sihlsees ermöglicht.

Hiermit kann ein Rückhalteraum zur Dämpfung von Hochwasserwellen bzw. Spitzenabflüssen der Sihl geschaffen werden.

5. Die aktive Sihlseesteuerung und Anpassung des Wehrreglements ist seit 2018 in Betrieb und ermöglicht bei erhöhter Wasserführung der Alp die Drosselung des Sihlsee-Ausflusses.

Damit können Spitzenabflüsse der Sihl unterhalb des Zusammenflusses mit der Alp gedämpft werden.

6. Die geplante Erneuerung des Wehrs Platzspitz dient der Verbesserung der Regulierbarkeit des Zürichsees.

7. Die geplante Sohlenabsenkung und der Ersatzneubau der Rathausbrücke erhöhen die Abflusskapazität der Limmat.

8. Die geplante Sohlenabsenkung und Verstärkung der Münsterbrücke werden in erster Linie die Abfluss­ kapazität der Limmat erhöhen.

9. Die angedachte Aufwertung und der Hochwasserschutz Allmend Brunau sollen den Hochwasserschutz durch gezielte Ufererhöhungen verbessern.

Zudem soll der Sihlraum aufgewertet werden.

2. Der Weg zum Entlastungsstollen Der Planungsprozess zur Verbesserung des langfristigen Hochwasserschutzes im Ein­ zugsgebiet von Sihl, Zürichsee und Limmat wurde 2009 gestartet. Drei interdisziplinär zusammengesetzte Planer­ teams erhielten den Auftrag, umfassende Lösungen für den Hochwasserschutz aufzuzeigen. Ausgangs­punkt für die Erar­bei­ 154

tung der Lösungsansätze waren drei unter­ schiedliche Strategien für den Hochwas­ serschutz: 1. Rückhalten und Objektschutz 2. Durchleiten durch Vollausbau 3. Umleiten durch Entlastungsstollen An mehreren Workshops mit Experten und einer Begleitgruppe wurden aus den 35 erarbeiteten Lösungsansätzen die fünf vielversprechendsten Varianten ausge­ wählt. Im weiteren Verlauf des WorkshopVerfahrens ergab die Kombination von Elementen der fünf Varianten zwei mögliche Konzepte für den langfristigen Hoch­ wasserschutz: • Kombilösung Energie • Entlastungsstollen Thalwil Bis ins Jahr 2017 wurden für den langfristigen Hochwasserschutz die Konzepte «Kombilösung Energie» – Erneuerung und Ausbau des Pumpspeicherkraftwerks Etzel­ werk durch die SBB, mit dem rasch ein ausreichendes Rückhaltevolumen im Sihl­ see hätte geschaffen werden können – und «Entlastungsstollen Thalwil» verfolgt (Marti et al., 2014). Im Oktober 2017 entschied der Zürcher Regierungsrat mit Be­ schluss RRB Nr. 943 / 2017, das Konzept «Entlastungsstollen Thalwil» weiter zu projektieren und die Varianten am Sihlsee nicht weiterzuverfolgen. Der Konzept­ent­ scheid wurde auf Basis der technischen Untersuchungen, der umfassenden Risi­ko­ beurteilung, der (politischen) Umsetz­bar­ keit, dem Vergleich der ökologischen Aus­ wirkungen sowie von wirtschaftlichen Über­ legungen (Kosten-Nutzen-Verhältnis) und dem langfristigen Betrieb gefällt (AWEL, 2017).

Der Entlastungsstollen bietet die höchs­ ­te Sicherheit, da er den zu erwar­tenden Jahresschaden am stärksten reduziert.

Mit der Inbetriebnahme des Ent­lastungs­ stol­lens werden Hochwasser­schä­den in der Stadt Zürich erst ab einem HQ500 auftreten. Die Funktion des Ent­las­tungs­stol­ lens ist unabhängig von Wetter- und Ab­ flussvorhersagen sowie vom Ab­fluss­vo­lu­ men – beides schwer abschätz­ba­re Grös­ sen – und stellt eine robuste Lö­sung dar.

Bewilligungsprozess, Kosten und Finanzierung Die Projektunterlagen wurden in den jeweiligen Bauämtern von Thalwil, Langnau a. A., Adliswil, Rüschlikon und Richterswil im 2019 öffentlich aufgelegt. Während der öffentlichen Planauflage gingen 24 Ein­ sprachen gegen das Projekt ein. Mit 22 Einsprechenden konnte eine Einigung er-

zielt werden. Auf eine Einsprache wurde wegen fehlender Legitimation der Ein­ sprecher nicht eingegangen. Mit einem Ein­sprecher konnte bisher keine einvernehmliche Lösung gefunden werden.

Am 16. Dezember 2020 hat der Re­gie­ rungsrat mit Beschluss RRB Nr. 1273/2020 das Projekt für den Entlastungsstollen so­ wie die erforderlichen ökologischen Er­ satzmassnahmen festgesetzt. Die verbleibende Einsprache wurde vom Re­gie­ rungsrat abgewiesen. Aufgrund des ge­ gen den Festsetzungsentscheid erho­be­ nen Rechtsmittels ist aktuell noch das Beschwerdeverfahren vor dem Verwal­ tungs­gericht des Kantons Zürich hängig.

Der Einsprache wurde jedoch die aufschiebende Wirkung entzogen. Somit kön­ nen die Arbeiten zur Umsetzung weiter vorangetrieben werden.

Am 10. Mai 2021 wurde der Objekt­kre­ dit von 175,5 Mio. CHF mit Be­schluss Nr. 5642 vom Kantonsrat bewilligt. Neben dem Kanton beteiligen sich am Projekt­ vorhaben auch der Bund mit mindestens 35 % der anrechenbaren Kosten, die Stadt Zürich mit höchstens 15 Mio. CHF, die SBB mit rund 4 Mio. CHF sowie die SZU mit 1 Mio. CHF. 3. Projektübersicht In der Untersuchung zur Umweltverträg­ lichkeit wird aufgezeigt, dass durch den Bau und den Betrieb des Entlastungs­stol­ lens schutzwürdige Biotope beeinträchtigt werden. Das nationale Natur- und Heimat­ schutzgesetz sieht daher vor, dass der Verursacher für Schutz, Wiederherstellung oder angemessenen Ersatz zu sorgen hat.

Aus diesem Grund sind ökologische Er­ satzmassnahmen an der Sihl im Bereich der Gemeinden Langnau a. A., Thalwil und Rüschlikon, am Gontenbach zwischen Lang­nau a. A. und Adliswil sowie am Zü­ rich­ see in Richterswil geplant. Zusam­ men­­fassend besteht das Projekt «Entlas­ tungs­stollen Thalwil» aus den nachfol­gen­ den Teilprojekten (Bild 2): • Entlastungsstollen • Ökologische Ersatzmassnahmen Sihl • Ökologische Ersatzmassnahmen Zürichsee 4. Entlastungsstollen 4.1 Lage und Konzept Der Entlastungsstollen Thalwil soll das untere Sihltal und die Stadt Zürich vor ei­ ner Sihl-Hochwasserspitze von bis zu 600 m3 /s schützen. Das entspricht einem Extremhochwasser mit einer statistischen

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laufbauwerk. Das Einlaufbauwerk kontrolliert den Zufluss in den Entlastungsstollen und stellt sicher, dass im Entlastungs­ stollen auch in Überlastsituationen noch schiessender Freispiegelabfluss herrscht.

Beim Auslaufbauwerk erfolgt die Energie­ dissipation in einer Toskammer. Anschlies­ send fliesst das Wasser in einem Kanal unter der Seestrasse und dem Seebad Bürger 1 hindurch und mündet mit geringer Fliessgeschwindigkeit und genügend Abstand zum Ufer in den Zürichsee.

Bild 2: Zum Schutz des unteren Sihltals und der Stadt Zürich sollen mit dem Entlastungsstollen Hochwasserspitzen der Sihl in den Zürichsee umgeleitet werden. Die gesetzlich vorgeschriebenen ökologischen Ersatzmassnahmen sind im Sihltal und am Zürichsee in Richterswil vorgesehen.

Eintretenswahrscheinlichkeit von einmal in 500 Jahren (HQ500). Notwendig macht diesen hohen Schutzgrad das grosse Scha­ den­potenzial im national bedeutenden Le­ bens- und Wirtschaftsraum im unteren Sihl­ tal und in der Stadt Zürich.

Der geplante Einlauf des Entlastungs­ stollens befindet sich an der Sihl oberhalb

von Langnau a. A. und direkt unterhalb des im Jahr 2017 errichteten Schwemm­holz­­ rechens. Im Bereich des Seebads Bür­ger 1 in Thalwil sollen der Entlastungs­stollen bzw. das Auslaufbauwerk in den Zürichsee mün­ ­den.

Die Hochwasserausleitung in Richtung Zürichsee erfolgt mit dem regulierten Ein­

4.2 Einlaufbauwerk Das Einlaufbauwerk wird grösstenteils aus Ortbeton erstellt und kommt unterstrom des bereits realisierten Schwemm­ holz­ rechens Rütiboden bzw. oberhalb von Langnau a. A. zu liegen. Dort wird es in der Aussenkurve der Sihl als Seitenüberfall mit einer Überfalllänge von 80 m ange­ord­ net. Das Einlaufbauwerk ist so ausgelegt, dass kleinere und mittlere Hochwasser weiterhin die gesamte Sihl durchfliessen.

Damit bleibt dem Fluss die nötige Dy­na­ mik erhalten, um gelegentlich Geschiebe zu transportieren und umzulagern. Dies ist nötig, um die Grundwasserträger im unteren Sihltal weiterhin mit Flusswasser zu alimentieren und um Fischlaichgründe zu schaffen und zu erhalten. Nur die Spitzen grosser Hochwasser sollen in den Ent­las­ tungs­stollen geleitet werden. Dafür sind automatisch regulierbare Schlauch­wehre am Einlaufbauwerk geplant.

Bild 3: Der ge­ plante Einlauf des Ent­las­tungs­ stollens befindet sich an der Sihl oberhalb von Lang­nau a. A., direkt unter­ halb des neuen Schwemm­holz­ rechens.

Im Be­reich des See­bads Bür­ger 1 in Thal­wil soll er in den Zürich­see münden.

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Bild 4: Schematischer Längsschnitt durch den Entlastungsstollen von Langnau a. A. nach Thalwil (nicht massstäblich). öf­fnung angeordnete Belüf­tungs­bauwerk (5) verbindet den Entlastungsstollen mit der freien Atmosphäre und sorgt für eine genügende Luftzufuhr in den Stollen. Das Belüftungsbauwerk ist in das Betriebs­ gebäude integriert, in dem einerseits die Arbeits- und Ruheräume für das Be­triebs­ personal und andererseits die Antriebsund Steuerräume für das Schlauchwehr und das Abschlussorgan untergebracht sind. Zur Gewährleistung der Arbeits­si­cher­ ­heit kann das Einlaufbauwerk bei Inspek­ tions- und Unterhaltsarbeiten am Entlas­ tungs­stollen mit dem Abschluss­organ (6, Tafelschütz aus Stahl) verschlossen werden.

Bild 5: Aufteilung des Sihl-Ab­flus­ses (Q) im Bemessungsfall (HQ500).

Die hydraulisch wichtigsten Bestandteile des Einlaufbauwerks sind im Längsschnitt in Bild 4 und in Bild 6 dargestellt. Vor dem Seitenüberfall sind eine Tauchwand (1) zur Abweisung von Schwemmholz und ein Grob­rechen (2) mit lichtem Stababstand von 2 m angebracht. Der Seitenüberfall selber besteht aus einer festen Wehrschwelle mit aufgesetzten Schlauchwehren (3), welche in zwei Wehrfeldern von je 40 m Über­ falllänge angebracht sind. Die 2,5 m hohen Schlauchwehre können in drei verschie­ de­nen Wehrstellungen betrieben werden: vollständig gefüllt (Bild 7 a), teilweise abge­ senkt (Bild 7 b) und vollständig abgesenkt 156

(Bild 7 c). Die Stellung der Schlauchwehre bzw. die Lage der Überfallkante kontrolliert die Entlastung, sodass die Sihl unterhalb des Einlaufbauwerks den kritischen Abfluss von 300 m3 /s nicht überschreitet.

Hinter dem Überfall wird das Wasser in einem Sammelbecken (4) gefasst und fliesst durch eine Drosselöffnung (6) in den Entlastungsstollen. Die rechteckige Dros­sel­ öffnung weist eine lichte Breite von 6,8 m und eine lichte Höhe von 5,0 m auf und beschränkt den Stollenabfluss bei hohen Ge­ samtabflüssen in der Sihl, wodurch der Frei­spiegelabfluss im Ent­las­tungs­stollen sicher­gestellt wird. Das hinter der Drossel­

Trenncharakteristik Wenn die Pegelmessgeräte am Oberlauf der Sihl (Messstation Sihl-Blattwag) das Überschreiten der vordefinierten Pegel­ stände melden, werden die Schlauch­ wehre automatisiert schrittweise abge­ lassen. Der Anspringpunkt ist bei einem Sihl-Abfluss von 250 m3/s geplant, d. h. bis zu diesem Abfluss bleiben die Schlauch­ wehre vollständig gefüllt (Bild 7 a). Rund alle zehn bis 15 Jahre bzw. bei Sihl-Abflüs­ sen über 250 m3 /s werden die Schlauch­ wehre teilweise und etwa alle 40 bis 50 Jahre bzw. ab rund 350 m3 /s komplett entleert (Bild 7 b und 7 c), damit bei einem HQ500 von 600 m3/s (Bemessungsfall) beim Einlaufbauwerk rund 330 m3 /s durch den Entlastungsstollen in den Zürichsee umgeleitet werden können. Zum Vergleich: Beim Hochwasser 2005 betrug die Hoch­ wasserspitze in der Sihl rund 290 m3 /s.

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Bild 6: Schnitt durch das 3D-Modell des Einlaufbauwerks.

Bild 7: Betrieb des Einlaufbauwerks bei Sihl-Abfluss Q < 250 m3 /s (a), 250 m3 /s < Q 350 m3 /s (b) und Q > 350 m3 /s (c).

Kontrollschwelle Zusätzlich zu den vorgenannten Bestand­ teilen des Einlaufbauwerks sind die zwei Sohlschwellen zu erwähnen, die in der Sihl unterstrom des Einlaufbauwerks quer zur

Fliessrichtung eingebaut werden. Die Sohl­ schwellen dienen als Kontrollquerschnitt und verursachen einen Rückstau, der für eine optimale Anströmung des Einlauf­ bauwerks sorgt. Der Aufbau der Schwellen

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erfolgt mit Riegelsteinen mit einem Block­ gewicht von rund 3,5 bis 4,5 t (ca. 1,6 m Vertikalachse), welche kraftschlüssig in die gefräste Sohle gesetzt und mit einer minimalen Einbindetiefe von 0,8 m in den 157

auf den naheliegenden Schwemmholz­ rechen abgestimmt. Im flacheren Bereich ist die Böschung mit einem Blockbesatz aus Alpenkalk gesichert. Mit anwach­sen­ der Neigung wird die Böschungssicherung mit einem Mauerwerk aus Quarzsand­ steinen ausgeführt, die dann an die betonierte Tauchwand des Einlaufbauwerks anschliesst. Die Betonoberflächen der Tauch­ wand werden mit einer speziell rauen Schalung strukturiert (Bild 8). Der raue Beton bietet Ansatzstellen für Moose, Flechten und Trockengräser. Die Rechen­ stäbe des Grobrechens werden – in An­leh­ nung an die Gestaltung des Schwemm­ holz­rechens – als betonverfüllte rohe Stahl­ rohre ausgebildet.

Bild 8: Fotomontage des Einlaufbauwerks, Blick in Fliessrichtung.

Felsen einbetoniert werden. Zur Sicher­ stellung der Fischgängigkeit bei Nieder­ wasser wird in beiden Sohlschwellen ein Wanderkorridor (Schlitz) ausgestaltet.

Gestaltung und Umgebung Die Gestalt des Einlaufbauwerks wird mass­

geblich geprägt von den Anforderungen an dessen Funktionalität und von der to­ po­grafischen Lage. Die sorgfältige Ge­stal­ tung der sichtbaren Teile des Bauwerks erfolgte in Zusammenarbeit mit Fach­leu­ ten für Architektur und Landschaftsge­ staltung. Die gewählte Materialisierung ist

4.3 Stollenbauwerk Der rund 2 km lange Entlastungsstollen ver­läuft unter dem Zimmerberg und der Gemeinde Thalwil bis zum Zürichsee in der oberen Süsswassermolasse und weist einen Kreisquerschnitt mit einem Innen­ durchmesser von 6,60 m auf. Die vertikale Linienführung sieht eine Überquerung des von der Schweizerischen Bundesbahnen AG (SBB) geplanten Zimmerberg-Basis­ tunnels II (ZBT II) vor. Deshalb weist der Entlastungsstollen im oberen Abschnitt

Bild 9: Normalprofil des Entlastungsstollens mit Tübbingausbau.

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Bild 10: Schematische Darstellung des Auslaufbauwerks. bis zur Überquerung des ZBT II ein Längs­ gefälle von rund 1,3 % und anschliessend ein Längsgefälle von rund 3,3 % auf.

Um Erschütterungen im bebauten Ge­ biet bestmöglich zu vermindern, wird der Entlastungsstollen mit einer EinfachschildTunnelbohrmaschine ausgebrochen. Die Ausbruchsicherung und Verkleidung wird mit Stahlbetontübbingen hergestellt. Der Vortrieb erfolgt fallend vom Einlaufbau­ werk bei «Rütiboden» in Richtung Zürich­ see. Ein Vortrieb von Thalwil her kommt aufgrund der sehr engen Platzverhältnisse, der mit dem Vortrieb verbundenen Lärmund Staubbelastung sowie der stark befahrenen Seestrasse nicht infrage. Beim Einlaufbauwerk ist ab dem bergmänni­ schen Portal eine rund 20 m lange Start­ röhre vorgesehen, die konventionell ausgebrochen wird. Oberhalb des Auslauf­ bauwerks unterquert der Entlastungs­stol­ len die SBB-Bahnlinien Zürich – Luzern bzw. Zürich – Chur. Die Unterquerung der SBB-Bahnlinie Zürich – Chur ist aufgrund der geringen Überdeckung bautechnisch anspruchsvoll und erfolgt im Gegen­vor­ trieb. Der Gegenvortrieb hat eine Länge von rund 36 m und wird konventionell ausgebrochen.

Der Tübbingring wird über den ganzen Umfang mit Ringspaltmörtel verpresst.

Dabei muss der Ringspaltmörtel über Ver­ pressdüsen, die am Schild angebaut sind, rundherum eingebracht werden, damit eine Vollfüllung des Ringspalts bis zum Schild erreicht wird. Eine hohe Versetz­ge­ nauigkeit der Tübbinge ist erforderlich, um einerseits zu verhindern, dass die hydraulische Rauigkeit erhöht wird – insbeson­ dere im flacheren Stollenabschnitt – und andererseits lokale Kavitationsschäden

Bild 11: Toskammer mit Be-/Entlüftungsschacht und offenem Stahlpanzertor. ver­mieden werden können (IG Sihl-Ent­las­ tungs­stollen, 2020).

Die hydraulischen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit der Tüb­ binge unterscheiden sich im flacheren (bis zur Querung des ZBT II) und im steileren Stollenabschnitt. Im flacheren Stollenab­ schnitt wird eine möglichst glatte Ober­ fläche angestrebt, um die hydraulischen Verluste und damit den erforderlichen Ab­ flussquerschnitt zu minimieren. Die mit einer Stahlschalung vorfabrizierten Tüb­ binge sollen eine glatte Betonoberfläche mit einer äquivalenten Sandrauigkeit von ca. ks = 0,5 mm aufweisen. Im steileren Stol­len­ abschnitt wird eine raue bzw. gerippte Be­ tonoberfläche der Tübbinge angestrebt, um den Reibungswiderstand zu erhöhen und dadurch die Strömungs­ge­schwin­dig­ keit zu reduzieren. Die gerippte Oberfläche soll mit einer Spezialschalung hergestellt werden und eine äquivalente Sand­rauig­ keit von ca. ks = 10 mm aufwei­sen.

4.4 Auslaufbauwerk Das Auslaufbauwerk wird aus Ort­ beton erstellt und kommt im Bereich des Seebades Bürger 1 und der ARA Thalwil am Zürichseeufer zu liegen. Das Auslauf­ bauwerk wird aufgrund der Topografie und Bebauung grösstenteils unterirdisch angeordnet.

Das im Entlastungsstollen abfliessen­ de Wasser schiesst nach einem Profil­ über­gang in die rechteckige, 8 m breite, ca.

20 m hohe und ca. 35 m lange Toskammer (9). In der Toskammer erfolgen die Energie­ dis­sipation und der Wechsel vom Frei­ spiegel- zum Druckabfluss. Die Toskam­ mer wird mit dem sogenannten Balkenrost ausgerüstet. Auf dem 16 m langen Balken­

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rost verläuft der Wasserstrahl horizontal als Oberflächenstrahl in Richtung Prall­ wand, während er zwischen den Längs­ balken in die Tiefe abtaucht. Hierdurch wer­ ­den die Energieumwandlung verbes­sert und der Lufteintrag in den anschlies­sen­den Rechteckkanal reduziert. Für die Zu- und insbesondere Abfuhr der mittrans­por­tier­ ten Luft ist ein Be-/Entlüftungs­schacht (8) über der Toskammer vorge­sehen.

Mit dem Rechteckkanal (11) wird das Wasser aus der Toskammer unter der Seestrasse und dem Seebad Bürger 1 rund 90 m in den Zürichsee geführt. Im Bemessungsfall (Q = 330 m3 /s) beträgt die mittlere Fliessgeschwindigkeit rund 4 m/s.

Mit der Anordnung des Rechteckkanals bzw. des Mündungsbauwerks (12) wird sichergestellt, dass sich das bei einer Entlastung übergeleitete Sihlwasser im Som­mer entweder in die grösste Tiefe des Zürich­sees (vermutlich vor allem zu Be­ ginn bei grosser Partikeldichte) oder bei geringem bis mittlerem Partikelgehalt in der Sprungschicht des Zürichsees ausbreitet. Im Winter kann das Sihlwasser grundsätzlich in die Tiefe der Seewas­ser­ fassungen (rund 35 m) gelangen, jedoch wird es sich wegen der schwachen Dichte­ schichtung über ein grosses Volumen (horizontal und vertikal) verteilen. Mit der gewählten Ausführung des Rechteckkanals ist eine Beeinträchtigung von Seewas­ser­ fassungen unwahrscheinlich oder mit wenigen g/m3 gering und mit Sandfilter­an­ lagen problemlos zu bewältigen.

Der Zugang in den Entlastungsstollen ist bei der Toskammer angeordnet und mit einem Panzertor versehen. Mit den Ab­ mes­sungen von 5,00 x 4,20 m ist gewährleistet, dass im Bedarfsfall (Revision, In­ 159

Bild 12: Modellfoto des sichtbaren Teils des Auslauf­ bau­werks (Tos­ kammer, in der Bildmitte) mit der links an­schlies­ senden neuen ARA Zimmerberg (brauner Quader).

Der Zugang ist auf der rechten Seite angeordnet und in den Hang eingelassen.

ten Ausgabe von «Wasser Energie Luft» (113. Jahrgang, 2021, Heft 4) vorgestellt.

4.6 Wirkung Für die Erstellung der Gefahrenkarte Hoch­ wasser von Sihl, Limmat und Zürichsee für die Stadt Zürich wurde ein hoch aufge­lös­ tes 2D-Modell erstellt (TK Consult, 2020).

Die den durchgeführten Überflutungs­si­ mu­lationen in der Stadt Zürich zu Grunde liegenden Szenarien beinhalteten sowohl den Ist-Zustand als auch den zukünftigen Zustand mit der Wirkung des Entlastungs­ stollens (Zustand 2026). Der Vergleich zwischen Bild 14 und 15 zeigt, wie sich die Überflutungsflächen in der Stadt Zürich auf­ grund der Inbetriebnahme des Entlas­tungs­ stollens verändern. Der jährliche Scha­den­ erwartungswert von rund 67 Mio. CHF (ohne Berücksichtigung der bereits vorhan­de­ nen Hochwasserschutzmassnahmen) kann durch die Wirkung des Entlastungsstollens auf rund 5 Mio. CHF gesenkt werden.

5. Ökologische Ersatzmassnahmen an der Sihl

Bild 13: Modell des Einlaufbauwerks im Bauzustand. spektion) ein Fahrzeug der Grösse eines PW resp. Lieferwagens in den Entlas­tungs­ stollen fahren kann. Für Revisionsarbeiten in der Toskammer und/oder dem Recht­ eck­kanal kann das Bauwerk mit Damm­ balken vom See abgeschottet und tro­ ckengelegt werden. Ein Gitter beim Mün­ dungsbauwerk sorgt dafür, dass niemand in das Auslaufbauwerk eindringen kann.

Gestaltung und Umgebung Das Auslaufbauwerk kommt in der Ufer­ bebauung von Thalwil zu liegen. Teile des Auslaufbauwerks, das Tosbecken und der Entlüftungskamin werden, unmittelbar ne­ ben der bestehenden und künftig erwei­ terten ARA liegend, Teil der neuen Ufer­ front Thalwils und sind gut sichtbar. Im End­ ­zustand kaum in Erscheinung treten wird der unter der Seestrasse in den Zürich­see führende Rechteckkanal.

Der sichtbare Teil der Toskammer wird mit der gleichen Sichtbetonoberfläche aus­ 160

gebildet wie die Tauchwand des Einlauf­ bau­werks. Das Auslaufbauwerk ist das Pen­dant zum Einlaufbauwerk und drückt das mit der analogen Art der Ausbildung der Betonoberflächen aus. Der speziell struk­turierte Beton stellt jedoch das einzige gemeinsame optische Merkmal dar, das die sichtbaren Bauten des Einlauf­ bauwerks mit denen des Auslaufbauwerks verbindet.

4.5 Hydraulische Modellversuche Zur Überprüfung und Optimierung der Funk­tionsfähigkeit des Einlauf- und Aus­ laufbauwerks wurden an der Versuchs­an­ stalt für Wasserbau, Hydrologie und Gla­ ziologie der ETH Zürich zwischen 2018 und 2020 hydraulische Modellversuche durchgeführt. Damit konnten die Funktions­ fähigkeit der beiden Bauwerke nachge­ wiesen und diverse weitere Fragestel­lun­ gen beantwortet werden. Die Resultate der Modellversuche werden in der nächs-

Die ökologischen Ersatzmassnahmen an der Sihl umfassen zum einen den 1,7 km langen Sihlabschnitt zwischen dem Bahn­ hof Langnau-Gattikon und der Wehr­ schwelle Gartendörfli und zum anderen den 70 m langen Mündungsabschnitt des Gontenbachs an der Gemeindegrenze von Langnau a. A. und der Stadt Adliswil (ARGE AquaFluss, 2019a). Die wichtigsten Projekt­ bestandteile sind in Bild 16 dargestellt.

Der Sihlabschnitt wird naturnah gestal­ tet (2), womit neue Lebensräume geschaf­ fen bzw. bestehende Lebensräume aufge­ wertet und die Vernetzung der natürlichen Lebensräume im und entlang des Gewäs­ sers verbessert werden. Dafür wird die Wehr­schwelle Gartendörfli durch eine Rie­ gel­rampe ersetzt (1). Die Riegelrampe ist so ausgelegt, dass neben der Längs­ver­ net­zung der Sihl für Wasserlebewesen auch der Hochwasserschutz gewährleis­tet ist und die Unterfangungskosten für das linke Ufer möglichst gering gehalten werden kön­ nen. Weiter wird zur Schaffung eines na­ tür­lichen Prallhangs am rechten Sihlufer ein rund 500 m langes Wander­weg­stück rückgebaut (4) und ein weiteres Stück nicht mehr unterhalten (5). Mit dem Verzicht auf den Wegunterhalt wird der Wanderweg mit­telfristig nicht mehr begehbar sein, da durch die gezielte Entfer­nung des Ufer­ schutzes der Hangfuss erodieren wird und in der Folge Hangrut­schun­gen auftreten kön­ nen. Als Ersatz wird der Wanderweg neu auf der linken Sihlseite geführt (6). Dazu

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Bild 14: Überflutungsflächen in der Stadt Zürich im IstZustand.

Bild 15: Überflutungsflächen in der Stadt Zürich nach der Inbetriebnahme des Entlastungsstollens.

Bild 16: Projektübersicht mit den geplanten ökologischen Ersatzmassnahmen an der Sihl. wird etwa auf Höhe des Bahnhofs Lang­nauGattikon mit dem Sihlsteg Spinnerei (8) ein neuer, hindernisfreier Fussgängersteg über die Sihl gebaut. Beim Stirnemannsteg wech­ selt der Wanderweg wieder auf die rechte Sihlseite zurück. Um die Anbindung des Thalwiler Ortsteils Gattikon an den Bahn­ hof Lang­nau-Gattikon zu verbessern, wird zwischen dem Sihlsteg Spinnerei und Gat­ ti­kon der neue Verbindungsweg Züsack erstellt (7). Der im Projektperimeter auf der linken Sihlseite verlaufende Veloweg wird durch das Projekt streckenweise ange­passt.

Das Projekt sieht weiter vor, auf ei­ner Län­ ge von rund 270 m ein permanent durchströmtes Seitengerinne anzulegen (3). Da­ zu wird die im Gelände vorgezeichnete Linie des ehemaligen Unter­wasserkanals des Kleinkraftwerks der Spin­nerei Langnau durch Aushubarbeiten fluss­aufwärts fortgesetzt und an die Sihl angeschlossen.

Im Gontenbach wird an einzelnen Stel­ len die Bachsohle abgesenkt und bei der Mündung in die Sihl eine Riegelrampe gebaut (9). Mit diesen Massnahmen werden einerseits Einstiegsmöglichkeiten für Fische geschaffen und andererseits die Ver­net­ zung für Wasserlebewesen gefördert.

6. Ökologische Ersatz­ massnahmen am Zürichsee Die ökologischen Ersatzmassnahmen am Zürichsee sind in der Gemeinde Richters­ wil im Uferabschnitt «Garnhänki» zwischen dem Seebad Richterswil und der Kan­ tonsgrenze vorgesehen. Geplant ist die Schaffung eines Flachufers mit Wasser­ wechselzone, wofür seeseitig der Bahn­ linie die Entfernung der Uferbefestigung, die Abflachung des Ufers und die Pflan­ zung von Schilf erforderlich sind. Ein solches Flachufer ist ein vielfältiger Lebens­ raum, der durch den weitgehenden Ver­ bau der Seeufer sowie die Regulierung des Seespiegels rar geworden ist. Der bestehende Seeuferweg wird etwas landeinwärts verlegt und für eine bessere Aus­sicht erhöht geführt (ARGE AquaFluss, 2019b).

Das Projekt beinhaltet auch Auf­wer­ tungen für die Bevölkerung. Der im Be­ reich der Unterführung zum Bahnhof gelegene Aufenthaltsbereich wird durch Sitz­bänke und Picknicktische aufgewertet und mit einem Zugang zum Wasser ergänzt (Abtreppung / Sitzstufen). Angren­ zend an das Seebad werden neue Auf­

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enthaltsmöglichkeiten mit Sitzbänken ge­ schaf­fen. Der bestehende Seeuferweg wird etwas landeinwärts verlegt und für eine bessere Aussicht etwas erhöht. Eine Platt­ form ermöglicht Einblicke in das neue naturnahe Flachufer.

Die Baudirektion und die Gemeinde Richterswil planen und finanzieren die öko­­logischen Ersatzmassnahmen in der «Garnhänki» gemeinsam. Damit wird die Gemeinde ihre gesetzliche Kompen­sa­ tions­pflicht aus der Erstellung eines neuen Bootshafens von 2003 erfüllen können.

Die Stimmberechtigten von Richterswil haben die finanzielle Beteiligung der Ge­ meinde an der Urnenabstimmung vom 7. März 2021 gutgeheissen.

7. Ausblick Die Realisierungsphase des Entlas­tungs­ stollens beginnt im Herbst 2021. Dabei wer­ den Forst- und Vorarbeiten im Sihl­tal durch­ geführt. Der Baustart des Ent­las­tungs­stol­ lens ist voraussichtlich im März 2022. Die Bauzeit beträgt rund 3,5 Jahre, womit der Entlastungsstollen voraussichtlich im 2026 in Betrieb genommen werden kann.

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Bild 17: Heutiger Zustand des Seeuferabschnitts «Garnhänki» in Richterswil.

Bild 18: Geplanter Zustand des Seeuferabschnitts «Garnhänki» nach der Projektumsetzung.

Hauptbeteiligte Projekt und Bauausführung: Bauherr / Gesamtprojektleitung: Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, CH-8090 Zürich Bauherrenunterstützung: Amberg Engineering AG, CH-8105 Regensdorf-Watt Kommunikation: Weissgrund AG, CH-8031 Zürich Entlastungsstollen: Oberbauleitung: Tiefbauamt Kanton Zürich, CH-8090 Zürich; Chefbauleitung / Bauleitung: AFRY Schweiz AG, CH-8048 Zürich; UBB / BBB: B+S AG, CH-8050 Zürich; Projektverfasser: IG Sihl-Ent­lastungs­ stollen, c / o IUB Engineering AG, CH-8005 Zürich; Hydraulische Modellversuche: Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETH Zürich, CH-8093 Zürich; Gestaltung: égü Landschafts­ architekten, CH-8049 Zürich und Eduard Imhof, CH-6003 Luzern Ökologische Ersatzmassnahmen an der Sihl: Projektverfasser: ARGE AquaFluss, c/o Flussbau AG (SAH), CH-8090 Zürich

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kologische Ersatzmassnahmen am Zürichsee: Projekt­verÖ fasser: ARGE AquaFluss, c/o Flussbau AG (SAH), CH-8090 Zürich; Gestaltung: Hager Partner AG, CH-8032 Zürich Quellen: Aller, D., Kleinn, J., Oplatka, M. (2017). Risiko der Langfristkonzepte beim Hochwasserschutz Sihl, Zürichsee, Limmat. Technischer Bericht ARGE AquaFluss (2019a). Hochwasserschutz an Sihl, Zürichsee und Limmat. Entlastungsstollen Thalwil. Ökologische Ersatzmassnahmen Sihl. Technischer Bericht Auflageprojekt Nr. ÖMS-BER ARGE AquaFluss (2019b). Hochwasserschutz an Sihl, Zürichsee und Limmat. Entlastungsstollen Thalwil. Ökologische Ersatzmassnahmen Zürichsee. Technischer Bericht Auflageprojekt Nr. ÖMZ-BER AWEL (2017). Hochwasserschutz an Sihl, Zürichsee und Limmat. Synthesebericht zum Konzeptentscheid «Entlastungsstollen Thalwil». Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL), Zürich

IG Sihl-Entlastungsstollen (2020). Hochwasserschutz an Sihl, Zürichsee und Limmat. Entlastungsstollen Thalwil.

Technischer Bericht Submission Nr. 14.51330.41-707 Marti, C., Oplatka, M., Scapozza, C. (2014). Hoch­ wasser­schutz Sihl – Zürichsee – Limmat, Inter­ nationales Sym­po­sium «Wasser- und Flussbau im Alpenraum», VAW-Mitteilung 228 (R. Boes, ed.), VAW, ETH Zürich, 577-589 TK Consult AG (2020). Überflutungsmodellierung Stadt Zürich und Limmattal – Gefahrenquellen Sihl, Limmat, Seebecken, Schanzengraben. Technischer Bericht Nr. TKC 24.038 Autor: Adrian Stucki, Gesamtprojektleiter, Baudirektion des Kantons Zürich, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL), Abteilung Wasserbau, Sektion Bau, Walcheplatz 2, CH-8090 Zürich, adrian.stucki@bd.zh.ch

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 3, CH-5401 Baden

Optimierung der Fischaufstiegshilfe am Wasserkraftwerk Bannwil mittels 3D-CFD-Simulation Mattias Deller, Steffen Corbe, Sandra Krähenbühl, Carl Robert Kriewitz-Byun

Zusammenfassung Technische Fischaufstiegshilfen (FAH) werden in der Regel mithilfe analytischer Lösungsansätze dimensioniert, die einer über 100-jährigen Forschungshistorie entstammen. Das im deutschsprachigen Raum bekannteste Regelwerk ist das «Merk­ blatt DWA-M 509 – Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke» (DWA, 2014). Die darin formulierten Dimensionierungsansätze zeigen für Standardbauweisen gute Übereinstimmung mit der Realität, stossen aber für Sonderbauwerke und spezifische Anforderungen an die hydraulischen Verhältnisse an ihre Grenzen. Dieser Beitrag stellt 3D-CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) als geeignetes Werkzeug für die vertiefte Analyse und Optimierung von FAH vor. Am Beispiel der geplanten FAH des Wasserkraftwerks Bannwil an der Aare wurden die signifikanten Fliesscharakteristika räumlich und zeitlich berechnet und visualisiert. Ihre Funktio­ na­lität wurde überprüft und in einem Variantenstudium optimiert. Zudem wurden die simulierten Resultate mit analytischen Ansätzen nach DWA (DWA, 2014) verglichen und nach Erkenntnissen der aktuellen Forschung diskutiert. Mit dem vorgestellten Ver­fahren kann die Hydraulik von FAH und insbesondere von Sonderbauwerken bereits vor dem Bau mit grosser Genauigkeit verstanden und optimiert werden.

bis auf Höhe der Kraftwerksgebäude und ist an ein Fischzählbecken angeschlossen.

Die Anbindung des Ausstiegs in das Ober­wasser erfolgt durch ein naturnahes Gerinne (Bild 1).

Die Vorbemessung der VSP-Becken erfolgte nach den Vorgaben des DWA-Re­ gelwerks (DWA, 2014), wobei für VSP 3 bewusst eine reduzierte Beckenlänge gewählt wurde. Es wurde dabei schnell klar, dass die Becken mit Richtungswechsel, das Verteilbecken und auch der obere Teil der FAH (VSP 3) nicht hinreichend mit den analytischen Ansätzen bemessen werden können. Zudem wurde im partizipativen Prozess durch alle Akteure das Ziel formuliert, im gesamten VSP strömungsstabile (SST) Strömungsmuster (SM) anzustre­ ben. Mit der analytischen Standardbe­mes­

1. Einleitung Das Wasserkraftwerk (WKW) Bannwil wur­ de gemäss Interkantonaler Aare­pla­nung (IKAP) (IKAP, 2014) im Hinblick auf die fluss­auf- und -abwärts gerichtete Fisch­ wan­derung als sanierungspflichtig im Sinne des Gewässerschutzgesetzes (GSchG) (Bundesgesetz, 1991) eingestuft. Im Jahr 2016 startete die BKW Energie AG mit der Projektierung einer neuen FAH. Dank des parallel geführten, partizipativen Prozes­ ses wurden die Anliegen der beteiligten Akteure (Bundes- und kantonale Behör­ den, Ge­mein­den, Fischerei und Umwelt­ schutz­­­verbände) berücksichtigt. Das Bun­ desamt für Umwelt (BAFU) bestätigte in der materiellen Vorprüfung im Jahr 2018 die einge­reich­te Bestvariante. Diese wur­ de anschliessend auf Stufe Bauprojekt aus­ge­arbeitet. Er­geb­nis der umfangrei­ chen Arbeiten ist der Neubau der FAH an der linken Uferseite mit zwei Einstiegen, an welche sich Verti­kal­schlitzpässe (VSP) anschliessen. Die beiden Einstiegsstränge (VSP 1 + 2) kommen in einem Verteil­be­cken zusammen, an das sich ein grösserer Ver­ tikalschlitzpass (VSP 3) mit doppelter Ab­ flussmenge anschliesst. Dieser verläuft

Bild 1: Situation des geplanten Neubaus der FAH.

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 3, CH-5401 Baden

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s­ ung konnte die Umsetzung dieses Ziels nicht garantiert werden. Um die Funk­ tionstüchtigkeit des zukünftigen Bau­ werks sicherzustellen, entschied sich die Planerin (BKW Engineering) dazu, die Sonderbauteile der Anlage und die SMPrognose numerisch verifizieren zu lassen. Im Zentrum der hier beschriebenen Untersuchung standen das Verteilbecken und die homogene Aufteilung der Abflüsse auf die VSP-Stränge zu beiden Einstiegen (VSP 1 + 2).

2. Methodik und Vorgehensweise 2.1 Planungsgrundlagen Die Planungsgrundlage für sämtliche FAH an der Aare in den Kantonen Bern, Solo­ thurn und Aargau liefert die interkan­to­na­ len Aareplanung (IKAP). Ihre Dimensionie­ rungsgrundsätze beruhen auf den aner­ kannten Regelwerken für technische FAH. Die IKAP (IKAP, 2014) definiert an der Aare zwei Ziel­fischarten: (i) Der Lachs, als Vertreter der Gross­ salmoniden, ist mittelfristig wieder im Aaresystem zu erwarten. Zukunfts­ sichere FAH müssen bereits heute auf seine Bedürfnisse ausgelegt und die Beckenabmessungen entsprechend grosszügig angelegt werden. (ii) Die Barbe ist an der Aare Leitart und namensgebend für die fischökologische Zonierung (Barbenregion).

Sie ist anders als der Lachs auch aktuell ein typischer Vertreter der Fischpopulationen in der Aare. Ihre Ansprüche definieren, stellvertretend für andere häufige epipotamale Fischarten, die hydraulischen Verhältnisse an eine FAH. Abgeleitet aus diesen Randbedingungen sind die in Tabelle 1 gelisteten Vorgaben zur Bemessung von VSP an der Aare mindestens einzuhalten.

Die Tabelle verdeutlicht, dass bei der Di­mensionierungsvorgabe für die zukünf­ ti­gen VSP an der Aare ein Kompromiss aus geometrischen und hydraulischen An­ sprü­chen beider Zielfischarten angestrebt wur­de. Die Beckendimensionen wurden auf ei­nen ausgewachsenen Lachs (Kör­ per­län­ge 1 m) ausgelegt, während die hydraulischen Parameter auf die Barbe aus­ ge­rich­tet wur­den. Dieser Umstand gab den An­stoss für die oben erwähnte Entschei­ dung, konsequent SST-SM in der FAH anzustre­ben, um schwimmstarken Arten einen durch­ge­henden Strömungskorridor zu bie­ten, dem sie ohne Verzögerung ins Ober­was­ser folgen können.

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Kenngrösse Lichte Länge Becken [m] Lichte Breite Becken [m] Wassertiefe Becken [m] Wasserspiegeldifferenz zw. Becken [m] Schlitzbreite Becken [m] Leistungsdichte Bekcen [W/m³] max. Fliessgeschwindigkeit [m/s] min. Fliessgeschwindigkeit [m/s] Fliessgeschwindigkeit beim Einstieg [m/s] Dicke Sohlensubstrat [m] Beschaffenheit Sohlensubstrat

Wert ≥ 3,0 ≥ 2,25 (= 3/4 x Länge) ≥ 0,8 ≤ 0,13 ≥ 0,30 – 0,35 100 – 120 1,3 0,3 ca. 1,0 ≥ 0,2 2 bis 3 Fraktionen: 35 – 45 cm 5 – 15 cm (0,8 – 3 cm)

Zielart (Vertreterart) Lachs / Grosssalmoniden Lachs / Grosssalmoniden Lachs / Grosssalmoniden Barbe Barbe / Lachs Barbe Barbe Barbe / Lachs Barbe / Lachs Barbe / Lachs

Tabelle 1: Bemessungsvorgaben der IKAP (IKAP, 2014) für VSP an der Aare.

Die Geometrie der VSP 1 + 2 wurde mit ei­ner Schlitzweite von 0,35 m und einer lich­ten Beckenlänge von 3 m entspre­chend den An­ forderungen der IKAP (IKAP, 2014) festgelegt. Gemäss den analytischen Be­mes­ sungs­­ansätzen nach DWA (DWA, 2014) kann mit einem Abfluss von 0,40 m3 /s die minimal ge­­forderte Wassertiefe (h) eingehalten wer­den. VSP 3 wurde so ausgelegt, dass mit der doppelten Abfluss­menge von 0,80 m3/s vergleichbare Fliess­verhältnisse wie in VSP 1 + 2 herrschen. Die lichte Becken­länge wur­de bewusst auf 4 m begrenzt, um den VSP 3 mit ähnlicher Leistungsdichte wie die VSP 1 + 2 realisieren zu können. In der Konsequenz lagen die Abmessungen aus­ serhalb der Empfeh­ lungen nach DWA (DWA, 2014) und wurden zur Minimierung der Projektrisiken numerisch verifiziert.

2.2 Numerisches Modell Modellperimeter und Berechnungsgitter Für die Beantwortung der Fragestellung wurden elf Becken vom VSP 3 und je vier Becken von VSP 1 + 2 betrachtet (Bild 2).

Die exakte Abbildung der Geometrie mit dem Berechnungsgitter ist für die 3D-­ CFD-Simulation zentral. Bereits kleine Ab­ weichungen bei der Schlitzbreite oder bei den Einbauten können einen wesentlichen Einfluss auf die berechneten Strömungs­ grössen und das Strömungsmuster ha­ ben. Um die Unabhängigkeit der berech­ neten Strömungsgrössen von der Gitter­ diskretisierung zu gewährleisten, wurde eine Sensitivitätsanalyse mit verschie­de­ nen Gitterauflösungen durchgeführt. Für die folgenden Simulationen wurde dieje­

Bild 2: Modellperimeter der 3D-CFD-Modellierung (rot umrandet).

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nige Diskretisierung verwendet, welche ge­ genüber der nächstfeineren keine Ver­än­ derung der Strömungsgrössen und -mus­ ter verzeichnete.

Sohle und Rauheit Um den Einfluss des groben Sohlsubstrats auf die Strömung zu evaluieren, wurden Simulationen ohne und mit grobem Sohl­ substrat, welches Expositionen von bis zu 0,15 m über der mittleren Sohllage aufwies, durchgeführt. Diese wurden im Berech­ nungs­gitter als physische Fliesshinder­nis­ se abgebildet (Bild 3). Es kann festge­hal­ ten werden, dass bis auf lokale Effekte im Sohlbereich keine relevanten Veränderun­ gen der Strömungsgrössen zu verzeich­nen waren. Zwischen den Steinen, an den Stei­ nen selbst und an den Wänden wurde die Sohl­reibung über die äquivalente Sand­ rauig­keit berücksichtigt.

Bild 3: Ausgestaltung der Sohle.

Randbedingungen An den Modellrändern (Zufluss- und Aus­ flussränder) müssen hydraulisch sinnvolle Randbedingungen (RB) definiert werden.

Bei der Zufluss-RB wurden der Abfluss Q sowie die Wassertiefe h und am Ausfluss­ rand ein fixes h über eine Druck-RB vorgegeben. Unter Einhaltung von h kann das zuströmende Wasser aus dem System flies­sen. Die Berechnung von Q und h erfolgte anhand der Dimensionierung nach DWA (DWA, 2014), was in diesen Berei­chen als hinreichend erachtet werden kann.

Software und Solver Die hydrodynamisch-numerischen Model­ lie­run­gen wurden mit dem Softwarepaket OpenFoam (OpenFOAM) durchgeführt, wel­ches die dreidimensionalen Strö­mungs­ vorgänge anhand der Reynolds-gemit­tel­ ten Navier-Stokes-Gleichungen berech­net.

Unter Anwendung der Finiten-VolumenMethode kann eine Lösung der dreidi­men­ sionalen Strömungsgleichung berechnet werden. Für die Beschreibung der Fliess­

Variante 1.1 Variante 1.2

Zufluss Ausfluss [m³/s] Randbedingung Druck 0,80 Randbedingung Druck 0,80 Randbedingung

Wassertiefe beim Ausfluss VSP 1: 1,15 m VSP 2: 1,15 m VSP 1: 0,80 m VSP 2: 0,80 m

Variante 2

0,80

zeroGradient

–

Variante 3

0,80

wall

–

Variante 4.1

0,80

Variante 4.2

0,80

Variante 4.3

0,80

Druck Randbedingung Druck Randbedingung Druck Randbedingung

VSP 1: 0,80 m VSP 2: 0,75 m VSP 1: 0,80 m VSP 2: 0,70 m VSP 1: 0,80 m VSP 2: 0,60 m

Bemerkung Hauptsimulation SST-SM (nach DWA) Hauptsimulation SD-SM (nach DWA) Verifikationssimulation Druckrandbedingung Verifikationssimulation Druckrandbedingung Sensitivität Verteilbecken auf unterschiedliche h bei VSP 1 + 2 Sensitivität Verteilbecken auf unterschiedliche h bei VSP 1 + 2 Sensitivität Verteilbecken auf unterschiedliche h bei VSP 1 + 2

Tabelle 2: Übersicht über die untersuchten Varianten. vorgänge im VSP wurden der InterFoamSolver und das Zweigleichungs-Turbulenz­ modell k-ꙍ-SST verwendet. Der InterFoamSolver berechnet die Wasseroberfläche über die Volume of Fluid Methode (VoF).

2.3 Übersicht Varianten Anhand unterschiedlicher Varianten wur­ den die generelle Funktionalität sowie die Sensitivität des Verteilbeckens auf unterschiedliche RB untersucht (Tabelle 2). Die Verteilung des Zuflusses von VSP 3 auf VSP 1 + 2 wurde mit zwei verschiedenen h am Modellrand (strömungsdissipierendes (SD)SM und SST-SM) nach Dimensionie­rung DWA (DWA, 2014)) untersucht (Va­riante 1.1 + 1.2). Zwei zusätzliche Varianten wurden simuliert, um eine Beeinflussung der Ver­ teilung durch die Vorgabe des h am Modell­ rand auszuschliessen. Bei Va­riante 2 konnte das zuströmende Wasser ohne Rück­ staueffekte frei aus dem Modell fliessen.

Weiter wurden bei Variante 3 die Modell­ ränder von VSP 1 + 2 als nicht durch­ström­ bar definiert und der Anstieg von h an den Modellrändern über die Zeit beobachtet.

Die Einstiege von VSP 1 + 2 liegen ca.

90 m voneinander entfernt. Deshalb können diese durch unterschiedliche Wasserspie­ gel (WSP) in der Aare beeinflusst sein. Um die Sensitivität der unterschiedlichen AareWSP auf die Abflussverteilung in VSP 1 + 2 zu beurteilen, wurde h in VSP 2 gegenüber VSP 1 um - 0,05 m, - 0,10 m und -0,20 m reduziert (Varianten 4.1 – 4.3).

2.4 Bewertungskriterien der Fischdurchgängigkeit Für die quantitative Beurteilung der Si­mu­ la­tionsergebnisse wurden die Zielgrössen gem. IKAP nach Tabelle 1 verwendet. Die Leistungsdichte ist dabei eine integrale Grösse, welche die durchschnittliche Tur­ bulenz in einem VSP-Becken beschreibt.

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Anhand dieser vereinfachten Betrachtung können allerdings keine Rückschlüsse auf die tatsächliche Turbulenz gemacht werden, welche ein Fisch beim Durch­schwim­ men der Schlitze erfährt. Deshalb wurde als weitere Zielgrösse die turbulente kinetische Energie (TKE) bei der Auswertung berücksichtigt. Die TKE beschreibt die Schwankung der kinetischen Energie in der Strömung. Die verwendeten Grenz­ werte basieren auf unterschiedlichen Studien (IKAP, 2014; Ana et al., 2012; Marriner et al., 2016), optimalerweise sollten die TKE-Werte kleiner 0,05 m2 /s2 sein und 0,10 m2 /s2 nicht überschreiten (Ana et al., 2012; Marriner et al., 2016). Zu hohe TKE-Werte können die Passage erschwe­ ren (Ana et al., 2012). Das SM wurde qualitativ über die Strömungsvektoren an der Wasser­oberfläche bewertet. Bei ei­nem SDSM verläuft die Strömung aus dem Schlitz in die diagonal gegenüberliegende Ecke.

Bei einem SST-SM verläuft die Strömung hingegen mehrheitlich als bauchiger, durch­ gehender Strömungs­faden von einem zum nächsten Schlitz (BAW, 2020).

3. Berechnungsergebnisse Planzustand 3.1 Verteilbecken Die Funktionsfähigkeit des Verteilbeckens wurde anhand des Volumenstroms über die Ausflussränder von VSP 1 + 2 ausge­ wertet. Ziel war die Gleichverteilung des Zuflusses auf VSP 1 + 2 von je 0,40 m3/s. In Bild 4 sind der zeitliche Verlauf des Vo­ lumenstroms und das Volumenstrom­ver­ hältnis (prozentuale Verteilung) zu VSP 1 + 2 für ausgewählte Varianten dargestellt. Es ist zu erkennen, dass sowohl für die Haupt­ simulation Variante 1.2 als auch die Ve­ri­fi­ kationssimulationen eine Gleichverteilung gegeben ist. Die Sensitivitätsanalyse bzgl.

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Bild 4: Links: Volumenstrom durch VSP 1 + 2. Rechts: Volumenstromverhältnis zwischen VSP 1 + 2. unterschiedlicher Aare-WSP bei den Ein­ stiegen VSP 1 + 2 zeigte lineare Zusam­ men­hänge von h für VSP 2 und der Ände­ rung des Volumenstroms. Eine Reduktion von h im VSP 2 um jeweils 0,05 m führt je­weils zu einer Erhöhung des Volumen­ stroms von ca. 3 Prozent.

3.2 Beurteilung der Fischgängigkeit 3.2.1 Wasserspiegel und Strömungs­muster Auf Basis der Dimensionierung nach DWA (DWA, 2014) wurde im Unterwasser der Trennwände h mit 1,15 m (SST-SM) bzw.

0,80 m (SD-SM) und Wasserspiegel­ dif­

ferenzen (Δh) zwischen den Becken von 0,12 m als Zielgrösse vorgegeben. In Bild 5 sind die WSP entlang eines Schnittes durch die Mitte der Trennwände von VSP 2 + 3 für die Varianten 1.1 +1.2 dargestellt. Bei der Variante 1.1 senkt sich das am Modell­ rand von VSP 2 fixierte h von 1,15 m sukzessive bis auf ca. 0,80 m in VSP 3 ab. Die Δh zwischen den Becken sind im VSP 2 deutlich kleiner als 0,12 m, im VSP 3 höher.

Bei Variante 1.2 bildet sich im VSP 2 ein konstantes h von 0,80 m aus, die Δh betragen ca. 0,12 m. Im VSP 3 liegt das h im Mittel auf 0,75 m und somit unterhalb der vorgegebenen 0,80 m. Der WSP im VSP 3 unterliegt starken Schwankungen von +/

0,12 m. Diese sind nicht auf numerische Phänomene zurückzuführen.

Die Ursache der WSP-Schwankungen in den Becken von VSP 3 sind mit hoher Wahrscheinlichkeit darauf zurückzufüh­ren, dass sich die Strömung im Über­gangs­ bereich zweier SM befindet. Dies lässt sich ggf. über das Verhältnis von Schlitzbreite zu Beckenlänge resp. Beckenlänge zu Be­ ckenbreite erklären, welches von den Vor­ gaben der DWA (DWA, 2014) abweicht. Im Zeitintervall von ca. 10 s wechselt das SM zwischen eher SST-SM und einem hydrau­ lischen Kurzschluss (HKS). Die Strö­mungs­ ­vektoren an der Wasseroberfläche in Bild 6 zeigen die Form beider SM. Beim eher

Bild 5: WSP entlang VSP 2 + 3. Die fetten Linien entsprechen dem WSP gemittelt über 10 s. Feine Linien zeigen die Schwankungsbreite.

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«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 3, CH-5401 Baden

SST-SM teilt sich der Strömungsfaden an der Leitwandspitze auf und bildet links und rechts des Strömungsfadens ausgeprägte Rezirkulationszonen (Bild 6, links). Beim HKS verbindet der Strömungsfaden die

Schlitze geradlinig, die Rezirkulations­zo­ nen sind bei diesem SM weniger ausge­ prägt (Bild 6, rechts). Bild 7 zeigt links den WSP bei tendenziell SST-SM und rechts bei einem HKS. Im ersten Fall liegt er deut­

lich höher als im zweiten. Die Beobachtung legt nahe, dass die hydraulischen Verluste und die Energiedissipation bei einem SSTSM grösser sind als beim HKS. Das zeitlich variable Auftreten zweier SM mit un­ter­ schiedlichen hydraulischen Verlusten erklärt die zeitliche Variabilität des WSP im VSP 3. Wichtig ist in diesem Kontext, dass die mittleren, analytisch berechneten h für ein SST-SM gemäss DWA (DWA, 2014) ca.

0,35 m höher liegen als die Resultate der 3D-CFD-Simulation. Demgegenüber zeigt sich eine gute Übereinstimmung von h für ein SD-SM.

Bild 6: Strömungs­ vektoren (links: SST-SM, rechts: HKS) an der WSPOberfläche im VSP 3 zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten für die Variante 1.2.

3.2.2 Fliessgeschwindigkeiten und TKE in den Schlitzen Für die optimale Passierbarkeit der FAH darf die Fliessgeschwindigkeit (v) 1.5 m/s nicht überschreiten (DWA, 2014). Bild 8 zeigt v und TKE in einem Schlitz von VSP 2 + 3 als Diagramm und in Bild 9 als Kon­tur­ plot. Die Berechnungsergebnisse zeigen, dass die maximalen v in den Schlitzen von VSP 2 + 3 die Grenzwerte deutlich überstei­ gen. Die mittleren v liegen im Ziel­be­reich.

Bild 7: WSP im VSP 3 für die Variante 1.2, Fliessrichtung von rechts nach links. Die linke Abbildung zeigt den WSP bei einem SST-SM, die rechte bei einem HKS.

Bild 8: Links: QS-gemittelte v im Schlitz von VSP 2 + 3. Rechts: Prozentualer Anteil der QS-Fläche im Schlitz von VSP 2 + 3 mit TKE-Werten kleiner 0,05 m2 /s2 resp. 0,10 m2 /s2.

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Bild 9: v (links) und TKE-Werte (rechts) an der Wasseroberfläche und durch den Schlitz für die Variante 1.2 (VSP 3).

Als weiteres Kriterium zur Beurteilung der Passierbarkeit wurde die TKE herange­zo­ gen. Anhand zweier Grenzwerte (0,05 m2 /s2 und 0,10 m2 /s2) kann jeweils der Flächen­ anteil im Querschnitt (QS) der Schlitze bestimmt werden, der unterhalb der Grenz­ werte liegt. Die QS-Anteile im VSP 3 variieren über die Zeit, da diese von schwankenden WSP beeinflusst werden. In den Schlitzen von VSP 3 werden die Grenz­ werte von 0,05 m2 /s2 resp. 0,10 m2 /s2 auf 3 – 20 Prozent resp. 50 – 60 Prozent der QS-Fläche in den Schlitzen eingehalten. Bei VSP 1 + 2 können die Grenzwerte hinge­ gen auf rund 35 Prozent resp. 80 Pro­zent der QS-Flächen eingehalten werden (Bild 8).

3.3 Diskussion Planzustand Die Simulationsresultate von VSP 1 + 2 zei­ gen bezüglich h und Δh eine gute Über­ ein­stimmung mit der analytischen Dimen­ sio­nierung für ein SD-SM. Allerdings stellt sich in der Simulation in den Becken von VSP 1 + 2 ein SST-SM ein. Im VSP 3 wechselt das Strömungsmuster über die Zeit zwischen eher SST-SM und HKS. Dieser Wechsel verursacht Schwankungen bei h, welche im Mittel ca. 0,05 m unterhalb der analytischen Dimensionierung für ein SDSM liegen. Die Ergebnisse zeigen für SSTSM deutlich geringere h als die analyti­ sche Berechnung. Bei der Dimensio­nie­ rung nach DWA (DWA, 2014) wird für ein SD-SM ein Durchflussbeiwert verwendet, welcher einen geringeren hydraulischen Verlust ausgibt als für SST-SM. Demnach sollte bei der analytischen Dimensionie­ rung h bei SD-SM kleiner sein als bei SSTSM. Dies widerspricht nicht nur den Er­ kennt­ nissen der 3D-CFD-Simulationen, son­dern auch der Erwartung, durch SDSM höhere hydraulische Verluste zu generieren. Die vorliegenden Berechnungser­ gebnisse können die Erkenntnisse aus Un­ ter­ suchungen der Bundesanstalt für Was­serbau (BAW) und des Karlsruher Ins­ 168

ti­tuts für Technologie (KIT) zu Durchflussund Fliesstiefenbeziehungen in Fisch­päs­ sen (BAW, 2020) bestätigen. An­hand eines physikalischen Fischpass­modells wurden Durchflussbeiwerte für SST-SM und SDSM berechnet und mit den Werten gemäss DWA (DWA, 2014) verglichen. Eine gute Übereinstimmung konnte bei SD-SM festgestellt werden, für SST-SM hingegen ergaben sich in den phy­sikalischen Ver­ suchen deutlich grössere Durchfluss­bei­ werte als beim analy­tischen Ansatz gemäss DWA (DWA, 2014). Die vorliegenden Berechnungsergebnisse sowie die Resul­ tate der Studien der BAW/KIT (BAW, 2020) legen nahe, dass die DWA-Dimensionie­ rungsansätze (DWA, 2014) für SST-SM zu hohe h ausgeben. Da die Dimensionierung des vorliegenden Fisch­passes nach DWA (DWA, 2014) für SST-SM durchgeführt wur­de, ist h (Bild 5) grundsätzlich zu gering und es kommt im VSP 3 zu hohen WSP-Schwankungen.

4. Strömungsoptimierung 4.1 Geometrie Optimierungsvariante Die Planvariante des VSP 3 wurde aus den o. g. Gründen überarbeitet. Das Ziel der Op­ timierung war eine Erhöhung von h und eine Reduktion von v und TKE in den Schlit­zen.

Da­zu wurde entsprechend der gewählten Beckenlänge von 4 m die Schlitz­weite gemäss Empfehlung nach DWA (DWA, 2014) ermittelt und h mit dem analytischen An­ satz für ein SD-SM berechnet. Damit die neu berechnete Wassertiefe h im VSP 3 mit h in den VSP 1 + 2 harmoniert, wurde die Sohle im VSP 3 relativ zur Sohle von VSP 1 + 2 und dem Verteil­be­cken um 0,30 m herabge­setzt.

Bei einer Schlitz­brei­te von neu 0,50 m statt 0,70 m entspricht ge­mäss der analytischen Berechnung das resultierende h 1,14 m bei einem Δh von 0,12 m. Die detaillierten Ab­ mes­sungen der ursprünglichen und der opti­ mierten Geo­metrie sind in Bild 10 zu finden.

Bild 10: Beckenabmessungen VSP 3, Optimierungsvariante (braun), Variante 1.2 (rot).

4.2 Wasserspiegel und Strömungs­muster Bild 11 zeigt den zeitlichen Verlauf der WSP ent­lang eines Schnittes durch die Mitte der Trennwände von VSP 2 + 3 für die Opti­mie­ rungsvariante und die Variante 1.2. Im VSP 2 zeigen die beiden Simulationen keine we­ sent­lichen Unterschiede. Das an­a­lytisch er­ mittelte h von 0,80 m und das Δh von 0,12 m werden eingehalten. Im VSP 3 zeigt die Opti­ mierungsvariante eine deutli­che Verbes­se­ rung gegenüber der Variante 1.2. Zum ei­nen nehmen die zeitlichen WSP-Schwankun­gen deutlich ab und das simulierte h zeigt eine

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Bild 11: WSP entlang VSP 2 + 3. Die fetten Linien entsprechen dem WSP gemittelt über 10 s. Feine Linien zeigen die Schwankungsbreite.

5. Zusammenfassung

Bild 12: Strömungs­ vektoren an der WSP-Ober ­fläche im VSP 3, zu zwei unter­schiedlichen Zeit­punkten für die Optimierungs­ variante. gute Überein­stim­mung mit der analyti­schen Berechnung. Δh liegt zwischen 0,12 – 0,14 m.

Bild 12 zeigt die Strömungsvektoren im VSP 3 für die Optimierungsvariante zu zwei Zeitpunkten. Die zeitlichen Schwan­ kungen des SM wurden deutlich reduziert und es wurde eher ein SST-SM erreicht.

Links und rechts des Strömungsfadens formen sich Rezirku­la­tionszonen.

4.3 Fliessgeschwindigkeiten und TKE in den Schlitzen Bild 13 zeigt v und TKE in einem Schlitz des VSP 3 als Diagramm und Bild 14 als Kon­tur­ plot. Die Optimierungsvariante zeigt signifi­ kant bessere Ergebnisse als Vari­ante 1.2.

Der Grenzwert für das maximale v wird noch

nicht im gesamten QS des Schlitzes eingehalten, der Flächenanteil mit v < 1,5 m/s konnte aber von 53 Prozent auf 63 Prozent erhöht werden. Die Ab­fluss­flächenanteile mit TKE-Werten kleiner 0,05 m2/s2 errei­chen bei der Optimierungs­variante 15 – 30 Pro­ zent und sind damit fast doppelt so gross wie bei Variante 1.2. Keine klare Verbes­se­ rung zeigen die Ab­flussflächenanteile mit TKE-Werten kleiner 0,1 m2 /s2, einige Zeit­ schritte sind mit ca. 80 – 90 Prozent deutlich besser, andere sind mit Variante 1.2 ver­ gleich­bar. Insge­samt konnten die hydraulischen Para­meter durch die geometri­schen Anpassungen des VSP 3 deutlich verbes­ sert werden und es ist zu erwarten, dass die Passierbarkeit signifikant erhöht wird.

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Am WKW Bannwil wird eine neue Fisch­ aufstiegshilfe mit dem Ziel geplant, die Längsvernetzung für alle Fischarten und -grössenspektren der Aare zu gewährleisten. Im Rahmen einer 3D-CFD-Si­mu­la­ tion wurde untersucht, welche Einflüsse das geplante Verteilbecken und die Forde­ rung nach strömungsstabilen Abfluss­ver­ hältnissen auf die Passierbarkeit haben.

Die Simulationen haben gezeigt: • Die Gleichverteilung des Abflusses im Verteilbecken bei identischen vorge­ gebenen Fliesstiefen an den Modell­ rändern der beiden Vertikalschlitz­ pässe (VSP) 1 + 2 ist eingehalten.

• Es stellt sich eine lineare Zunahme der Ungleichverteilung des Abflusses zwischen VSP 1 + 2 von 3 Prozent, für jede Zunahme der vorgegebenen Fliesstiefenunterschiede an den Modellrändern um 0,05 m, ein.

• Für strömungsstabile Strömungs­ muster unterschreiten die Fliesstiefen im numerischen Modell die analytisch nach DWA (DWA, 2014) dimensionierten um bis zu 0,35 m.

• Eine gute Übereinstimmung der Berechnungsergebnisse gemäss Dimensionierung nach DWA (DWA, 2014) für ein strömungsdissipierendes Strömungsmuster wird demgegenüber bestätigt, obwohl ein strömungssta­bi­ les Strömungsmuster beobachtet wird.

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Bild 13: Links: QS-gemittelte v in einen Schlitz von VSP 3. Rechts: prozentualer Anteil der QS-Fläche im Schlitz von VSP 3 mit TKE-Werten kleiner 0,05 m2 /s2 resp. 0,10 m2 /s2.

Bild 14: v (links) und TKE-Werte (rechts) an der Wasseroberfläche und durch den Schlitz für die Optimierungsvariante (VSP 3).

• Die vorliegenden Berechnungser­geb­ nisse sowie die Resultate der Studien der BAW/KIT (BAW, 2020) legen nahe, dass die DWA (DWA, 2014) Dimen­sio­nierungsansätze für strö­mungs­­stabile Strömungsmuster in Vertikal­ schlitzpässen zu hohe Fliess­tiefen bzw. zu geringe Abflüsse aus­geben.

Umbaumassnahmen verhindert werden.

Mit der Unterstützung von 3D-CFD-Si­mu­ lationen können Fischaufstiegshilfen bestmöglich optimiert und ihr fischökolo­gi­scher Nutzen kann kostengünstig maximiert wer­ den.

Bei der analytischen Dimensionierung wer­ den viele Details der komplexen Hydraulik in Vertikalschlitzpässen durch eine gemit­

telte Betrachtung vernachlässigt. Dies, ob­ wohl das resultierende Strömungs­mus­ter und die Fliesscharakteristiken von ge­nau diesen Details abhängig sind. Bei der Pla­ nung sollten diese Aspekte berücksich­tigt werden, insbesondere wenn Sonder­bau­ werke vorhanden sind oder strö­mungs­sta­ bile Strömungsmuster angezielt werden.

3D-CFD-Simulationen können als Pla­ nungs­­unterstützung zusätzliche Sicher­ heit geben und Risiken minimieren. Wird die Funktionalität bereits vor der bauli­chen Umsetzung gewährleistet, können teure

Quellen: Ana T. Silvaa, Christos Katopodis, José M. Santos, Maria T. Ferreira, António N. Pinheiro, (2012). Cyprinid swimming behaviour in response to turbulent flow.

Ecological Engineering, 40, 314–328 Bryan A. Marriner, Abul Basar M. Baki, David Z. Zhu, Jason D. Thiem, Steven J. Cooke, Chris Katopodis, (2014). Field and numerical assessment of turning pool hydraulics in avertical slot fishway. Ecological Engineering, 63, 88–101 Bundesanstalt für Wasserbau (BAW). BAW Mitteilungen Nr. 106, Hydraulik von Fischaufstiegsanlagen in Schlitz­passbauweise, September 2020 Bundesgesetz vom 24.01.1991 (Stand 01.01.2011) über den Schutz der Gewässer (Gewässerschutzgesetz, GSchG; SR 814.20)

DWA (2014): Merkblatt 509, Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke – Gestaltung, Bemessung, Qualitätssicherung. Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (Hg.), Hennef Interkantonale Aareplanung (IKAP): Strategische Planung Sanierung Fischgängigkeit, Fischwanderhilfen bei Aarekraftwerken, Einheitliche Grundsätze der Kantone. Version 1.1., 15.08.2014 Marriner, B. A., Baki, A. B., Zhu, D. Z., Cooke, S. J., & Katopodis, C. (2016). The hydraulics of a vertical slot fishway: A case study on the multi-species VianneyLegendre fishway in Quebec, Canada. Ecological Engineering, 90, 190–202 OpenFOAM, v.1912, www.openfoam.com

Salim, Salim M. & Cheah, S.C. (2009). Wall y+ strategy for dealing with wall-bounded turbulent flows. Int. MultiConf. Eng. Comput. Sci. (IMECS). 2. 1–6

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Danksagung Die Autoren danken Stephan Egli (BKW Energie AG, Grid- & Hydro-Engineering, Lei­ ­ter Ressort Ingenieurbau & Umwelt) für die Hinweise und die kritischen Anmer­kun­gen.

Autoren: Mattias Deller, TK CONSULT AG, mattias.deller@tkconsult.ch Steffen Corbe, TK CONSULT AG, steffen.corbe@tkconsult.ch Sandra Krähenbühl, BKW Energie AG, Ingenieurbau & Umwelt, sandra.kraehenbuehl@bkw.ch Dr. sc. ETH Zürich Carl Robert Kriewitz-Byun, Kanton Zürich, AWEL, robert.kriewitz@bd.zh.ch

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Virtuelle Fachtagung der Kommission Hochwasserschutz (KOHS) mit filmischer Exkursion im Gürbetal

«Schutzkonzepte und ihre Bauten am Lebensende – was nun?»

Jürg Speerli Die Kommission Hochwasserschutz (KOHS) des SWV organisiert eine jährlich stattfin­ dende Fachtagung zu den Themen Hoch­ wasserschutz, Wasser- und Flussbau so­ wie Gewässerpflege und Revitalisierun­gen.

Die diesjährige Tagung sollte am 24./25.

Juni in Thun und im Gürbetal zum aktuellen Thema «Schutzkonzepte und ihre Bauten am Lebensende – was nun?» stattfinden.

Aufgrund der Corona-Situation entschied sich im Frühjahr 2021 die mit der Organi­ sation der Tagung beauftragte Arbeits­grup­ pe, die Tagung als eintägige virtuelle Ver­

an­staltung durchzuführen. Ein wesentli­cher Bestandteil der Tagung wäre die Ex­kur­sion ins Gürbetal gewesen, an welcher an vier Posten die aktuelle Situation besichtigt und Fragestellungen zur In­stand­stellung der Schutz­bau­ten an der Gürbe diskutiert hätte werden können.

Die Tagung wurde mit den Organisa­ toren, den Referierenden sowie den Teil­ nehmern der filmischen Exkursion im Mes­se­­­zent­rum Thun Expo durchgeführt und via Live-Stream den Teilnehmenden zugänglich ge­macht.

Die verschiedenen Vorträge und die Podiums­diskussion mit den Teil­neh­men­den der filmischen Exkursion stiessen auf grosses Interesse. Fotos: SWV.

Blick auf die KOHS-Tagung aus Sicht der Regie. Foto: SWV.

Den Organisatoren seitens KOHS war es wichtig, dass die virtuelle Veranstaltung auch Möglichkeiten für die Vernetzung, für Fragen und Diskussionen und den Aus­ tausch neben den reinen Fachreferaten ge­boten hat. Für die technische Durch­ führung der Tagung wurde daher eine professionelle Firma, die OnStage Show­tech­ nik GmbH aus Pfäffikon SZ, beauftragt.

Die Veranstaltung in Thun wurde durch OnStage live gefilmt, für das Internet produziert und per Live-Streaming / Webcast an die Teilnehmenden übermittelt. Über die Chat-Funktionen konnten die Teil­neh­ men­den Fragen den Referierenden zu­kom­ ­men lassen. In virtuellen Pausenräumen bestand zudem die Möglichkeit, mit den Referieren­den für vertiefte Fra­gen und Dis­ kussionen rund um den Vor­trag in Kontakt zu treten.

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Vorstellung der Referierenden Catherine Berger und Adrian Schertenleib, welche das Einführungsreferat hielten, durch Jürg Speerli. Foto: SWV.

Anstatt der Exkursion ins Gürbetal wurde eine rund 42-minütige filmische Exkursion produziert. Mit der Produktion wurde die Firma Matthias Lüscher GmbH beauftragt.

Der Film basiert auf dem Drehbuch, welches die beiden KOHS-Mitglieder Lukas Hunzinger und Markus Zimmermann verfassten. An zwei Tagen Ende Mai wurden die vier Posten mit den lokalen Verant­wort­ ­li­chen und zusätzlichen Experten gefilmt.

Andreas Stettler hat dabei die Per­so­nen an den jeweiligen Posten interviewt und mit gezielten Fragen den roten Faden im Film hergestellt.

Die filmische Exkursion thematisierte schliesslich die verschiedenen Verbau­ungs­ ­konzepte, welche seit 170 Jahren an der Gürbe umgesetzt werden. Eine grosse Rut­­schung im Gebiet Meierisli im Februar 2018 hat mehrere Betonsperren und Holz­

ver­bau­ungen stark beschädigt. Das gab den An­lass, die jahrzehntealte Schutzstra­ te­­gie zu überden­ken. Dabei ist neben den Be­din­gun­gen im Oberlauf der Gürbe auch ein Blick auf die Verhältnisse auf dem Schwemm­­fächer und im Unterlauf des Flus­ ses notwendig. Im An­schluss an den Film stand pro Posten eine Person für Fragen und eine Diskus­sion, welche durch Lukas Hunzinger geführt wurde, zur Verfügung.

Besprechung des Produktionsablaufs für den Posten Meierisli-Graben. Foto: Jürg Speerli.

Stark beschädigte Sperren im Gebiet der Meierisli-Rutschung. Die unterste Sperre 33 ist im Bild unten auf Seite 173 im Detail zu sehen. Foto: Jürg Speerli.

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Andreas Stettler besichtigt mit Bernhard Perren und René Lauper die beschädigten Wildbachverbauungen im Meierisli-Graben. Foto: SWV.

Starke Beschädigungen an der Sperre 49. Der linke Sperrenflügel wurde durch die Rutschung ins Unterwasser weggedrückt. Foto: Jürg Speerli.

Das Produktionsteam der Matthias Lüscher GmbH ist bereit für die Filmaufnahmen im Gebiet des Meierisli-Grabens.

Foto: Jürg Speerli.

Detailansicht der starken Beschädigungen an der Sperre 33. Die Sperre ist stark verkippt und weist grosse Beton­ abplatzungen auf. Foto: Jürg Speerli.

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Andreas Stettler bespricht mit Gabi Hunziker und Kurt Ruchti die Situation bei der Meierisli-Rutschung.

Foto: SWV.

Markus Zimmermann erläutert Bruno Gerber, Daniela Nussle und Andreas Stettler das Drehbuch für das Interview bei den beiden Durchlässen. Foto: Jürg Speerli.

Filmaufnahme oberstrom der beiden Durchlässe im Gebiet links der Blumensteinbrücke.

Bruno Gerber veranschaulicht Andreas Stettler die Massnahmen im Bereich der beiden Durchlässe. Foto: Jürg Speerli.

Sperrentreppe in der Gürbe im Gebiet oberstrom der Ausschütte bis Blumensteinbrücke. Foto: Jürg Speerli.

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Letzte Anweisungen von Lukas Hunzinger an Andreas Stettler, Rudolf Trachsel und Alexandre Mérillat vor den Filmaufnahmen im Unterlauf der Gürbe.

Foto: SWV.

Daniela Nussle erklärt die Funktionsweise des Schwemm­ holzrückhaltebauwerks in der Ausschütte. Sie hat dazumal die Modellversuche zum Schwemm­holz­rückhaltebauwerk an der VAW betreut. Foto: Jürg Speerli.

Markus Zimmermann bespricht mit Bruno Gerber, Andreas Stettler und Daniela Nussle das Drehbuch für das Interview beim Schwemm­holz­rückhalte­bau­werk in der Ausschütte. Foto: Jürg Speerli.

Mit rund 220 Teilnehmenden war die diesjährige KOHS-Tagung ein toller Erfolg. In­ fol­ge der deutlich aufwendigeren Vorbe­ rei­tungs­ar­beiten für diese virtuelle Veran­ staltung, die Unterstützung durch zwei pro­­fessionelle Firmen sowie die Simultan­ übersetzung Deutsch / Französisch war es nicht möglich, die Kosten der Tagung alleine über die Teil­nahmegebühren zu finanzieren. Ein Dank ge­bührt dem Bundes­ amt für Umwelt (BAFU) für die finanzielle Unter­stützung dieser schweizweit wichtigen Wei­terbil­dungs­ver­anstaltung sowie dem SWV-Vor­standsausschuss, welcher eine Über­nah­me eines Defizits durch den SWV bewil­ligte.

Seitens der KOHS hoffen wir, dass die Tagung 2022 wieder mit Teilnehmenden vor Ort durchgeführt werden kann. Gerne begrüssen wir Sie am 12. / 13. Mai 2022 in Visp zur Tagung inkl. Exkursion, welche die 3. Rhonekorrektion als Thema hat.

Autor: Dr. Jürg Speerli, Vorsitzender der KOHS, Ingenieurbüro Speerli GmbH, speerli@iswb.ch

Luftaufnahme des unteren Teils der Ausschütte mit dem Schwemm­holz­rück­ haltebauwerk. Links vom Schwemmholzrückhaltebauwerk befindet sich die Tauchwand, welche im Überlastfall überströmt werden kann. Foto: Jürg Speerli.

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Risikomanagement für unplanbare Auswirkungen des Klimawandels Martin Unverricht

«Der Klimawandel wird die hydrologischen Grundkonstanten der Alpen fundamental verändern. Prägend dabei sind weniger die Veränderungen im Niederschlag als die Fol­ gewirkungen einer wärmeren At­mo­sphäre.

Die alpinen Winterwasser­spei­cher Eis und Schnee werden schwinden, der Abfluss sich infolge zurückge­hender Schnee- und Gletscherschmelze vom Som­­mer in den Winter verschieben. Im Som­mer und Herbst werden sich der Ab­fluss der Fliessge­wäs­ ser und der Was­ser­aus­tausch der Seen vermindern. Die Ab­hän­gigkeit vom aktuellen Nieder­schlags­ge­schehen wird grösser, und längere som­merliche Trocken­pha­sen werden nicht mehr aus dem Schnee­spei­ cher über­brückt. Das bekommen alle Nut­ zer zu spüren, und in einigen Sektoren hat die Anpassung bereits aktiv begonnen.»

Zu diesem Schluss kommt eine kürzlich veröffentlichte und im Auftrag des BAFU im Rahmen des Pro­jektes Hydro-CH2018 in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern und Experten entstandene Studie (BAFU, 2020). Unter anderem war es Ziel der Studie, einen fundierten Überblick über die potenziellen Aus­wirkungen des Klima­ wandels auf die Nutzungen der Schweizer Gewässer zu erhalten.

Während sich die erwartete gemittelte Verschiebung der Abflussmengen in den Fliessgewässern in einem gewissen Rah­ men betriebsseitig in der Wasser­ kraft­ ener­gieproduktion einplanen lässt, steigt das Varianzrisiko der Abflussmengen und das Risiko, dass sich Auswirkungen von zusammentreffenden meteorologischen, wirtschaftlichen und anderen Faktoren ge­ genseitig verstärken. Insbesondere wäh­ rend den prognostizierten längeren Tro­ cken­perioden kann die Verfügbarkeit von Ersatzenergie kritisch werden, wenn sich weitere unerwartete Faktoren überlagern.

Signifikante Umsatzeinbussen oder die Bilanz belastende Spotmarktpreise für Er­ satzenergie für die Produzenten sind eine mögliche Konsequenz.

Auf diesem Hintergrund hat die Pula Advisors AG innovative Risiko­mana­ge­ment­ 176

Bild: Pula. konzepte für Eigentümer und Betreibern von Kraftwerksanlagen erneuerbarer Ener­ gien erarbeitet, um den Ausbau sowie die Sicherung dieser Energien tatkräftig zu unterstützen. In diesem Rahmen übernimmt die Pula Advisors AG das Risiko mit der globalen Erwärmung einhergehender extremer Wettererscheinungen.

Die Pula Advisors AG ist eine 2015 gegründete schweizerische Gesellschaft für die Erbringung von Beratungsdienst­leis­ tungen und die Übernahme von Pro­jekt­ leitungen im Bereich der nachhaltigen Ent­ wicklungsförderung mit weltweit mehr als 57 strategischen Partnern, 40 Versiche­ rungs- und mehr als zehn Rückversiche­ rungspartnern (wie zum Beispiel SwissRe, Credit Suisse, Mastercard Stiftung, Shell Stiftung und der Bill and Melinda Gates Stiftung).

Das innovative Konzept nennt sich Parametric Weather Insurance. Dieses Risk Management Tool unterscheidet sich von gewöhnlichen Absicherungsange­bo­ ten dadurch, dass eine auszuzahlende Leistung nicht von dem Nachweis eines tatsächlichen Schadens abhängt. Es gibt

keinen «loss adjustment»-Prozess. Der Kraftwerksbetreiber oder -eigentümer wird entschädigt, wenn vereinbarte Wetter­kenn­ werte wie zum Beispiel Abflussmengen über- oder unterschritten werden. Damit können unter anderem nicht kompensierbare langfristige Verpflichtungen, Finan­ zie­rungskosten oder auch Kosten für Er­ satzenergie bei unerwarteten Wetter­er­ scheinungen abgesichert werden. Die Wet­terkennwerte und der Deckungsum­ fang werden nach den Bedürfnissen der Kunden fallspezifisch erarbeitet und vereinbart.

Quellen: Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserwirtschaft der Schweiz, Studie im Auftrag des Bundesamts für Umwelt, Wissenschaftliche Leitung Klaus Lanz (Hrsg.), international water affairs, Evilard Autoren: Cristina Cantarino, Pula Advisors AG, Mollis, cristina@pula.io Martin Unverricht, PS&A Consulting GmbH, Bad Zurzach, martin.unverricht@ps-a-consulting.com

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Nachrichten Informationen aus der Wasser- und Energiewirtschaft

Politik Nationalrat will Förderlücke bei erneuerbaren Energien schliessen Der Nationalrat will neue Windenergie-, Kleinwasserkraft-, Biogas-, Geothermieund Fotovoltaikanlagen ab 2023 mit ein­ maligen Investitionsbeiträgen fördern. Er hat in der Sommersession eine entspre­ chende Vorlage gutgeheissen. Es han­ delt sich um eine Übergangslösung.

Biogas, Kleinwasserkraft, Wind und Geo­ thermie wurden bisher hauptsächlich mit der kostenorientierten Einspeisevergütung (KEV) unterstützt. Die KEV läuft Ende 2022 aus. Die von beiden Parlamentskom­ mis­si­on­en angenommene parlamentarische Ini­tia­tive von Bastien Girod (Grüne / ZH) möch­te verhindern, dass danach eine Lücke bei den Förderinstrumenten entsteht.

Von einer sogenannten Einmalver­gü­ tung profitieren heute erheblich erweiterte oder erneuerte Kleinwasserkraftanlagen ab 300 Kilowatt sowie neue Kehrichtver­ brennungs-, Klärgas- und Holzheizanlagen von regionaler Bedeutung. Mit den Ände­ rungen im Energiegesetz sollen fortan erneuerbare Energien befristet bis Ende 2030 einheitlich gefördert werden.

Ungewohnte Geschlossenheit Im Grundsatz war die von der Energie­ kom­mission (Urek-N) ausgearbeitete Vor­ lage unbestritten. Für die Umsetzung der Ener­gie­strategie und eine umweltfreundli­ che, sichere Stromversorgung der Schweiz sei es wichtig, verschiedene erneuerbare Strom­erzeugungsformen zu unterstützen, lautete der Tenor.

Geschehe nichts, bestünde ab 2023 eine Ungleichbehandlung der erneuerbaren Energien. Willkürlich würden jene erneuerbaren Energien, welche eine Ein­ mal­vergütung erhalten, weiterhin geför­dert,

Für grosse Wasserkraftanlagen sollen gegenüber dem geltenden Recht die zur Verfügung gestellten Mittel verdoppelt werden. Bild: Staumauer Lago Bianco (Simon Walther). während für die anderen Technologien ein Förderstopp gelten würde.

Der gesetzgeberische Handlungs­be­ darf zum weiteren Ausbau der erneuerba­ ren Energien sei unbestritten, sagte auch Energieministerin Simonetta Sommaruga.

«Wir müssen sicherstellen, dass wir genügend sauberen Strom haben.» Der Bun­ desrat plant noch vor der Sommerpause, dem Parlament eine Revision des Energieund Stromversorgungsgesetzes vorzule­ gen.

Wasserkraft im Fokus Neue Wasserkraftanlagen sollen mit einer Leistung von mindestens einem Megawatt von Investitionsbeiträgen von höchstens 60 Prozent der Kosten profitieren können.

Erweiterungen und Erneuerungen von bestehenden Anlagen sollen vergütet werden, wenn sie mit einer zusätzlichen Leis­ tung von mindestens 300 Kilowatt einhergehen.

Für grosse Wasserkraftanlagen sollen ge­gen­über dem geltenden Recht die zur Ver­fügung gestellten Mittel verdoppelt wer­ den. Sie sollen 0,2 Rappen pro Kilowatt­ stunde erhalten. Nicht beanspruchte Mit­ tel sollen nicht reserviert werden und so­ mit für andere Förderinstrumente verwen­ det werden.

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Marktprämie weiterführen Ebenfalls soll die Unterstützung von bestehenden Grosswasserkraftwerken durch die Marktprämie bis Ende 2030 verlängert werden, anstatt dass diese wie im geltenden Recht vorgesehen 2022 ausläuft. Nicht beanspruchte Mittel für die Marktprämie sollen im Folgejahr bestehenden Wasser­ kraft­anlagen zufliessen – etwa für Erweite­ run­gen, Erneuerungen oder für ökolo­gi­ sche Sanierungen solcher Anlagen.

Schliesslich sollen die Gestehungs­ kos­ten für Elektrizität aus erneuerbarer inländischer Produktion über 2022 hinaus voll­ständig in die Tarife für Endverbraucher in der Grundversorgung verrechnet werden.

Die Finanzierung dieser Förderinstru­ mente erfolgt weiterhin über den Netz­zu­ schlag, dessen Höhe unverändert bei 2,3 Rappen pro Kilowattstunde bleiben soll.

Die neuen Investitionsbeiträge und die Auk­ tionen ermöglichen gegenüber dem Ein­ spei­severgütungssystem mit den gleichen Fördermitteln mehr Zubau.

In der Gesamtabstimmung nahm der Nationalrat die Änderungen im Energie­ gesetz mit 187 zu 3 Stimmen bei 3 Ent­hal­ tungen an.

Quelle: SDA-Meldung – Debatte im Nationalrat vom 16.06.2021 177

Nachrichten

Bundesrat verabschiedet Botschaft zum Bundesgesetz über eine sichere Stromversorgung mit erneuerbaren Energien Der Bundesrat hat an seiner Sitzung vom 18. Juni 2021 das Bundesgesetz über ei­ ne sichere Stromversorgung mit erneu­ erbaren Energien verabschiedet. Mit der Vorlage, die eine Revision des Energieund des Stromversorgungsgesetzes be­ inhaltet, will er den Ausbau der einhei­mi­ schen erneuerbaren Energien sowie die Versorgungssicherheit der Schweiz stär­ ken, insbesondere auch für den Win­ter.

Um die Ziele der Energiestrategie 2050 und der langfristigen Klimastrategie der Schweiz zu erreichen, braucht es eine umfassende Elektrifizierung im Verkehrs- und Wärme­ sektor. Dazu muss die inländische Strom­ er­ zeugung aus erneuerbaren Energien rasch und konsequent ausgebaut werden.

Die Netz- und Stromversorgungssicherheit muss zudem mit weiteren spezifischen Mass­nahmen gestärkt werden. Mit dem Bundesgesetz über eine sichere Strom­ ver­ sorgung mit erneuerbaren Energien schlägt der Bundesrat die dafür notwen­ digen Änderungen im Energiegesetz und im Stromversorgungsgesetz vor. Er schafft damit einen gesetzlichen Rahmen, der Pla­ nungssicherheit gibt und Investitions­an­ reize zum Ausbau der erneuerbaren Strom­ produktion und zu deren Integration in den Markt.

Wichtigste Inhalte der Vorlage Zielwerte: Das Energiegesetz enthält neu verbindliche Zielwerte für die Jahre 2035

und 2050. Die Zielwerte legen den ange­ strebten Ausbau der Wasserkraft und der anderen erneuerbaren Energien sowie die Senkung des Energie- und Elektrizitäts­ verbrauchs pro Kopf fest. Damit wird das Gesetz verbindlicher auf die Ziele der Ver­ sorgungssicherheit und der Klimapolitik ausgerichtet und schafft so Planungs­si­ cher­heit für Investitionen.

Förderinstrumente: Die bisherigen Förder­ instrumente für die erneuerbare Strompro­ duktion sind bis Ende 2022 und 2030 befristet. Neu werden sie bis 2035 verlängert – zeitlich abgestimmt auf den gesetzlichen Zielwert 2035 – und marktnäher ausgestal­ tet. Beispielsweise sollen grosse Photo­ voltaikanlagen mittels wettbewerblicher Ausschreibungen gefördert werden. Das Einspeisevergütungssystem läuft wie geplant aus und wird durch Investitions­bei­ träge ersetzt. Das sorgt für administrative Entlastung und ermöglicht mehr Zubau pro Förderfranken. Für grosse Wasser­ kraft­anlagen stehen mehr finanzielle Mittel zur Verfügung. Die Finanzierung der Un­ ter­stützungsinstrumente erfolgt weiterhin über den Netzzuschlag von 2,3 Rappen pro Kilowattstunde. Der Netzzuschlag wird nicht erhöht, wird jedoch entsprechend länger erhoben.

Längerfristige Stromversorgungs­sicher­heit im Winter: Auch nach dem Ausstieg aus der Kernenergie soll die bisherige Selbst­ versorgungsfähigkeit der Schweiz erhal­ ten bleiben. Dazu braucht es zusätzlich zum angestrebten Zubau der erneuerbaren Stromproduktion (Zielwert bis 2050: 39 TWh) bereits bis 2040 auch noch den

Der Bundesrat will prioritär grosse Speicherkraftwerke mit einem «Winter­ zuschlag» finanzieren. Dieser ist im Stromversorgungsgesetz bereits heute zur Vorbeugung gegen mögliche Versorgungssicherheitsdefizite enthalten.

Bild: Staumauer Lago del Naret (Simon Walther).

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Zubau von 2 TWh klimaneutraler Strom­ pro­duktion, die im Winter sicher abrufbar ist (siehe hierzu auch den folgenden Arti­ kel). Der Bundesrat will solche Anlagen, prioritär grosse Speicherkraftwerke, mit einem «Winterzuschlag» finanzieren. Die­ ser ist im Stromversorgungsgesetz bereits heute zur Vorbeugung gegen mögliche Versorgungssicherheitsdefizite enthalten.

Bei den Stromkonsumentinnen und -kon­ su­menten werden dafür maximal 0,2 Rap­ pen pro Kilowattstunde erhoben. Zudem wird eine strategische Energiereserve etabliert. Sie sorgt zusätzlich zu den Mecha­ nis­men im Strommarkt dafür, dass auch gegen Ende des Winters genügend Ener­ gie verfügbar ist. Daneben leistet der rasche Ausbau der erneuerbaren Energien auch im Winter einen zunehmend wichtigen Beitrag zur längerfristigen Versor­gungs­ sicherheit.

Strommarktöffnung: Die vollständige Öff­ nung des Strommarkts stärkt die dezen­ trale erneuerbare Stromproduktion. Sie ermöglicht innovative Geschäftsmodelle (beispielsweise Energiegemeinschaften), die heute im Monopol nicht erlaubt sind, und integriert so den erneuerbaren Strom besser im Markt. Endverbraucher und End­ verbraucher, die selbst Strom produzieren (Prosumenten), Produzenten und Strom­ lieferanten erhalten so wirtschaftlich wich­ ti­ge Freiheiten. Um kleine Endverbraucher wie Haushalte vor Preismissbrauch zu schüt­­ zen, gibt es auch weiterhin eine Grund­versorgung. Darin wird ein Elektri­zi­ tätsprodukt angeboten, das ausschliesslich aus einheimischer erneuerbarer Ener­ gie besteht.

Gewährleistung der kurzfristigen Versorgungssicherheit Durch den Abbruch der Verhandlungen für ein institutionelles Abkommen mit der EU dürfte auch das geplante Stromab­ kom­men nicht in nützlicher Frist zustande kommen. Der Bundesrat hat das UVEK beauftragt, in Zusammenarbeit mit der ElCom und unter Einbezug der Swissgrid, die kurz- bis mittelfristigen Auswirkungen auf die Netzsicherheit und die Versor­ gungs­sicherheit zu analysieren. Zudem sind UVEK und ElCom bereits daran, allfällige zusätzliche Massnahmen zur Si­cher­ stellung der kurzfristigen Versorgungs­si­ cherheit zu prüfen. Das UVEK wird dem Bundesrat gegen Ende Jahr darüber Be­ richt erstatten.

Quelle: Medienmitteilung UVEK vom 18.06.2021

«Wasser Energie Luft» – 113. Jahrgang, 2021, Heft 3, CH-5401 Baden

Am 18. August 2020 fand unter Leitung von Bundesrätin Simonetta Sommaruga der erste Runde Tisch «Wasserkraft» mit Vertreterinnen und Vertretern der Kantone, der Umweltverbände und der Branche statt. Im Zentrum des Gesprächs stand, ein gemeinsames Grundverständnis für die Herausforderungen der Wasserkraft vor dem Hintergrund von Energiestrategie 2050, dem Klimaziel Netto Null, der Ver­ sorgungssicherheit und dem Erhalt der Biodiversität zu entwickeln. Die Mitglieder des Runden Tischs setzten eine Begleit­ gruppe ein, welche in mehreren Sitzungen potenzielle Projekte zur Erhöhung der Ver­ sorgung im Winter und eine Kriterienliste zur Projektbeurteilung definierten. Ebenso wurden Diskussionen zu potenziellen Aus­ gleichsmechanismen geführt.

Am 21. Juni fand der zweite Runde Tisch «Wasserkraft» statt, bei dem die Re­ sultate der Arbeiten der Begleitgruppe besprochen und die folgenden Schritte in ei­ nem Mandat festgelegt wurden. Der Run­ de Tisch sieht sich dabei als Plattform, um gemeinsam und auf freiwilliger Basis nach Wegen zu suchen, wo und wie der Zubau der saisonalen Speicherung gemäss der Revision StromVG stattfinden kann.

Die Begleitgruppe wird in weiteren Be­ sprechungen die energetisch meistverspre­ chenden Wasserkraftprojekte, die gleichzeitig mit möglichst geringen Auswirkun­ gen auf die Biodiversität und Landschaft umgesetzt werden können, identifizieren.

Weitere Runde Tische sind im aktuellen Jahr vorgesehen.

nicht ausreichend. Der Importbedarf im Winterhalbjahr steigt nach der Ausserbe­ trieb­nahme der Kernkraftwerke gemäss Energieperspektiven über längere Zeit auf weit über 10 TWh an. Wie ein heute publizierter Bericht der ElCom zeigt, führt die hohe Importabhängigkeit zu wesentlichen Risiken während langer Zeit, zumal die Exportfähigkeit der Nachbarländer durch die Reduktion bzw. den Ausstieg aus Kernund Kohleenergie verringert wird. Gleich­ zeitig steigt die Abhängigkeit von politischen Entscheidungen im Ausland, sei dies von EU-Gremien oder von Regulatoren.

Der Abschluss eines Stromabkommens ist in weite Ferne gerückt, was die politischen Risiken weiter erhöht. Angesichts der enor­ men Bedeutung einer sicheren Strom­ver­ sorgung bedeutet es ein beträchtliches Ri­ siko, das System über Jahre am Limit zu betreiben. Aufgrund dieser Überlegungen empfiehlt die ElCom, dass in der Schweiz mindestens so viel Winterproduktion be­ reit­gestellt wird, dass im Winterhalbjahr nicht mehr als 10 TWh importiert werden müssen.

Quelle: Medienmitteilung ElCom vom 03.06.2021 Revision des Natur- und Heimat­ schutzgesetzes, des Wasser­ baugesetzes und diverser Ver­ ordnungen im Energiebereich Im Juli und August liefen die Fristen von meh­reren Gesetzes- und Verord­nungs­re­ visionen aus. Der SWV hat dazu in Zu­sam­ menarbeit mit seinen Kommissionen und Fachgruppen jeweils eine Stellungnahme

ausgearbeitet. Diese sind auf der Website des Verbandes abrufbar.

Insbesondere der indirekte Gegenvor­ schlag des Bundesrates zur Biodi­ver­si­täts­ initiative und die Haltung des SWV wurden in diversen Medien aufgenommen, da der Zielkonflikt bei der Umsetzung der Ener­ giestrategie 2050 deutlich zum Vorschein kommt. Der Bundesrat versuchte zwar gemäss seiner Botschaft, die Ziele der Ener­ giestrategie 2050 nicht zu tangieren, was mit dem vorliegenden Entwurf des Geset­ zestextes jedoch keineswegs gelungen ist.

Wasserkraft schliesst Förderung der Biodiversität nicht aus Seit über 20 Jahren fördert die Wasser­ kraft­branche die Biodiversität durch die Realisierung von freiwilligen Renaturie­rungs­ projekten. Wird ein Kraftwerk auf An­trag des Betreibers durch den VUE mit dem höchsten Gütesiegel – naturmade star – ausgezeichnet, so ist pro verkaufte Kilo­ wattstunde ein Rappen in einen Fonds ein­zubezahlen, der für ökologische Mass­ nah­men reserviert ist. Durch die erfolgreiche Zertifizierung zahlreicher Kraft­werke in der Schweiz in den letzten beiden Jahr­ zehnten und die erfolgreiche Projektsuche und -entwicklung sind gegen 1000 Rena­ tu­rierungsprojekte umgesetzt worden. Der SWV hat in enger Zusammenarbeit mit den Betreibern versucht, diese stolze Zahl an Projekten in einer Karte darzustellen.

Die Rückmeldungen haben auch gezeigt, dass permanent eine hohe Anzahl an Ideen und Projekten in der Entwick­lungsund Umsetzungsphase ist, weshalb die Karte periodisch ergänzt werden soll.

ElCom besorgt über Versorgungssicherheit Die Eidgenössische Elektrizitätskom­ mis­sion ElCom hat sich an ihrer Jahres­ medien­konferenz vom 03.06.2021 be­ sorgt zur Versorgungssicherheit, insbe­ sondere zur Winterproduktion und den Importrisiken, geäussert.

Die Politik hat den Handlungsbedarf in Be­zug auf die Winterproduktion grundsätz­ lich erkannt.

Die Pläne des Bundesrates im Mantel­ erlass, die Speicherwasserkraft um rund 2 TWh auszubauen und die heutige Selbst­ versorgungsfähigkeit zu erhalten, sind wich­tig. Ebenso unterstützt die ElCom die erhöhten Zielwerte bei den erneuerbaren Energien. Ein beschleunigter Ausbau ist dringend notwendig. Allerdings scheinen der ElCom die geplanten Massnahmen als

Karte mit gegen 1000 freiwilligen Renaturie­rungs­projekten der Wasser­kraft­ branche. Bild: SWV in enger Zusammenarbeit mit den Betreibern (www.swv.ch).

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Nachrichten

Runder Tisch Wasserkraft

Wasserkraftnutzung

Nachrichten

Weitere Wasserstoffproduktion bei einem Wasserkraftwerk geplant Die AEW Energie AG (AEW), die Kraft­werk Augst AG (KWA), das Energieunter­neh­ men IWB und die Fritz Meyer AG (FMAG) planen den Bau eines Elektrolyseurs zur Wasserstoffproduktion beim Kraftwerk Augst.

Die Partner haben eine Machbarkeits- und Variantenstudie durchgeführt. Die bevorzugte Variante sieht eine Produktions­an­ lage von 2,5 Megawatt Leistung im Ma­ schi­nenhaus des Kraftwerks vor. Von aus­ sen wird die Anlage nicht wahrnehmbar sein. Lediglich die Abfüllanlage auf dem Vor­platz des Kraftwerks ist sichtbar. Der Abtransport erfolgt über die Kraftwerks­ strasse mittels zwei bis drei LKW-Fahrten pro Tag. Die Parteien sind aktuell in Vorge­ sprächen mit den Behörden zur Klärung

der Zonenkonformität. Anschliessend wer­ den die Detailplanung in Angriff genom­ men und das Baugesuch eingereicht.

Quelle: Medienmitteilung AEW Bau der grössten alpinen Solar­ anlage der Schweiz an einer Staumauer gestartet Während der Sommermonate bauen Axpo und IWB an der Muttsee-Staumauer die grösste alpine Solaranlage der Schweiz.

Bereits Mitte Juni hatte die Standort­ge­ meinde Glarus Süd die formelle Baufrei­ gabe für AlpinSolar erteilt. Offiziell gestar­ tet wurden die Bauarbeiten mit dem Trans­ port des Baukrans per Helikopter zur Mutt­ see-Staumauer. Während der Bauarbeiten wird der Kran benötigt, um die Solarpanels und die Unterkonstruktion an der Mutt­seeStaumauer zu installieren.

Da die Muttsee-Staumauer nicht für Strassentransporte erreichbar ist, werden die Anlagekomponenten per Helikopter zur Staumauer gebracht. Dafür wurden mit

der Gemeinde optimale Flugzeiten sowie An- und Abflugkorridore festgelegt, um die Auswirkungen auf Umwelt und die lokale Bevölkerung so gering wie möglich zu halten. Der CO2 -Fussabdruck, der durch den Einsatz des Helikopters entsteht, wird bereits innerhalb von wenigen Monaten An­la­ genbetrieb wieder ausgeglichen sein. Ins­ ge­samt werden während der nächsten vier Monate 730 Tonnen Material nach Tier­fehd geliefert, dort bereitgestellt und per Heli­ kop­ter zur Staumauer transportiert. Auf­ grund der Bauarbeiten wird der Wander­ weg, der über die Muttsee-Staumauer führt, umgeleitet. Baustellenbesuche sind aus Sicherheitsgründen nicht möglich.

Winterstrom von der Staumauer Die Solaranlage an der Muttsee-Stau­mau­er wird bei optimalen Bedingungen 2,2-Mega­ watt elektrische Leistung ins Netz einspei­ sen und voraussichtlich 3,3 Millionen Kilo­ wattstunden Strom produzieren – die Hälfte davon im Winter. Sie ist somit in der Schweiz die grösste alpine Anlage. Das von Axpo initiierte Projekt wird zusammen mit IWB, dem Energieversorger von Basel-Stadt, um­gesetzt. Mit dem Bau der Solaranlage wurde Planeco beauftragt, eine Tochter­ ge­sellschaft von IWB. Abnehmer des Solar­ stroms während 20 Jahren ist der Detail­ händler Denner im Rahmen eines Strom­ ab­nahmevertrags.

Medienmitteilung AlpinSolar Baustart Wasserkraftwerk Arvigo in Calanca

Kraftwerk Augst. Bild: AEW Energie AG.

Axpo und IWB bauen an der Muttsee-Staumauer die grösste alpine Solaranlage der Schweiz. Bild: Axpo.

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Im Mai 2021 haben die Bauarbeiten für das Wasserkraftwerk Arvigo im Calancatal gestartet. Ab Spätherbst 2022 nutzt das Kraft­ werk das 710 Meter hohe Gefälle des Rià di Arvigo zwischen dem Zusammen­fluss des Rià della Pianca und des Rià d’Auriglia bis hinunter ins Dorf Arvigo. Mit einer Pel­ tonturbine wird es über eine Leis­tung von 1,7 Megawatt verfügen. Jährlich produziert das Kraftwerk ca. 5,0 Giga­watt­stunden erneuerbaren Strom und deckt den Bedarf von rund 1100 Haushalten. Das Kraftwerk leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Stromversorgung in der Region.

Für die Planung, die Bauausführung und den Betrieb der Anlage wurde die Kraft­werkgesellschaft Idro Arvigo SA mit Sitz in Arvigo gegründet. Diese ist zusam­ mengesetzt aus der BKW (Beteiligung 95,16 Prozent) und der Gemeinde Calanca (4,84 Prozent). Die Gesamtinvestitionen für das neue Kraftwerk betragen rund 11 Millionen Franken.

Medienmitteilung BKW

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Bau Wasserkraftwerk Arvigo in Calanca. Bild: BKW. Grundsteinlegung für neue Staumauer an der Grimsel Was in den 1930er-Jahren als Pionierarbeit begann, geht weiter: An der Grimsel im Ber­ ner Oberland haben Mitte Juni rund zwei Dutzend geladene Gäste die Grundstein­le­ gung für den Ersatzneubau der Spital­lammStaumauer gefeiert. Seit zwei Jah­ren rea-

lisieren die Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) auf rund 2000 Metern über Meer eine 113 Meter hohe, neue Staumauer, die 2025 fertig sein soll. Die bereits bestehende, rund 90 Jahre alte Spitallamm-Mauer, die den Grimselsee staut, ist sanierungsbe­ dürftig und wird später geflutet.

Die feierliche Grundsteinlegung für den Bau der neuen Spitallamm-Staumauer an

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Herausforderung richtige Betonmischung Von Juni bis Oktober 2021 wächst die Mauer nun in einer ersten Phase rund 40 Meter in die Höhe, wobei rund 50 000 Ku­ bik­meter Beton verbaut werden sollen.

Pro Block, der gegossen wird, bleibt den Arbeitern etwa zehn bis zwölf Stunden, um diesen zu erstellen und anschliessend den Zementfilm abzutragen, dann folgt der nächste Quader. Das Programm ist präzise, eng getaktet und muss gut aufgehen. Ist die Mauer dereinst fertig, wird sie aus rund 400 bis zu 900 m3 grossen Betonblöcken bestehen, die nun jeweils in den kurzen Bausaisons von Mai bis Oktober von den Arbeitern auf der Bau­ stelle bis Ende 2024 erstellt werden.

Ein sehr wichtiger Aspekt, aber gleichzeitig auch eine Herausforderung, ist die richtige Zusammensetzung des Stau­mauer­ betons. In mehreren Versuchsreihen ha­ben die Bauleiter der KWO gemeinsam mit Experten und Mitarbeitenden der ARGE

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Nachrichten

der Grimsel am 23. Juni 2021 hat den Start der Betonarbeiten markiert. In den vorangehenden zwei Jahren liefen die Vor­ arbeiten für den Mauerbau mit umfangreichen Sprengungen, dem Aufbau der grossen, hochmodernen Betonanlage unmittelbar vor Ort und des Kieswerks einige Kilometer entfernt in der Gerstenegg.

Nachrichten

Grimsel, bestehend aus den Baufirmen Frutiger AG, Implenia Schweiz AG und Ghelma Baubetriebe AG, in aufwendigen Verfahren die verschiedenen Betonzusam­ mensetzungen festgelegt – mit Versuchen vor Ort und Analysen in externen Labors.

Der Staumauerbeton besteht insgesamt aus drei verschiedenen Sorten Beton, dem Massen-, dem Vorsatz- und dem Kontakt­ beton, die alle eine andere Funktion erfüllen und unterschiedlich zusammenge­ setzt sind. Kies und Sand, die für die Be­ tonmischungen verwendet werden, stammen vom Ausbruch der neuen Staumauer sowie von einer Kiesdeponie der KWO aus den 1960er-Jahren an der Gerstenegg in unmittelbarer Nähe. Die Zusam­men­set­ zung des Materials ist sehr spezifisch und somit einmalig – Patentbetonrezepte bestanden also bisher nicht und mussten erst definiert werden.

Grosser Dank an die Arbeiter auf der Baustelle Rund 600 Arbeiter waren beim Bau der ersten Spitallamm-Staumauer beteiligt, heute sind es noch rund hundert – dank neuer Maschinen und Technologien. Den Arbeitern auf der Baustelle galt denn an der Grundsteinlegung auch der Dank der Rednerin und der Redner, darunter KWOVerwaltungsratspräsidentin Barbara Eg­ ger-Jenzer und Luc Frutiger, Vertreter der ARGE-Grimsel und Delegierter des Ver­ wal­tungsrates der Frutiger AG. «Man darf auf den Zwischenerfolg stolz sein», meinte Egger-Jenzer. Dank des unermüdlichen Einsatzes der Arbeiter auf der Baustelle habe man einen weiteren Meilenstein erreicht. Auch Luc Frutiger dankte den Ar­ beitern auf der Baustelle für ihr Engage­

Fotos: KWO. 182

ment. Bereits vor knapp 90 Jahren habe man Pionierarbeit geleistet. Und auch heute stünden Herausforderungen an: «Be­tonanlage, Kieswerk, Kräne, das alles ist eine Herausforderung, wir können das nicht im Prospekt bestellen», so Frutiger.

Wasserkraft wichtig für Schweizer Energieversorgung Daniel Fischlin, CEO der KWO, betonte in seiner Rede vor den geladenen Gästen die Wichtigkeit der Wasserkraft für die Stromversorgung in der Schweiz. Zwar ge­

höre der Grimselsee zum Herz der KWOAnlagen, aber derzeit seien die Speicher schlicht zu klein, um all das anfallende Schmelz- und Regenwasser speichern zu können. Und Fischlin wies darauf hin, dass Grimsel- und Sustengebiet für die Wasserkraft einmalige Standorte seien: «Grosse jährliche Niederschlagsmengen im Gebiet, grosse Höhenunterschiede mit kurzen Distanzen und eine sehr gute Geo­ logie. Nirgends sonst sind die Voraus­ setzungen für den Ausbau der Wasserkraft so gut.» Entsprechend enttäuscht zeige er sich über das stockende Konzes­sions­ verfahren beim Trift-Projekt, das wegen Einsprachen nun mehrere Jahre verzögert wird. Auch Egger-Jenzer betonte, der Aus­ bau der Wasserkraft sei wichtig für die Energiestrategie 2050 und sie mahnte: «Es braucht eine Kompromissbereitschaft in der Gesellschaft und in der Politik, um die Versorgungssicherheit in der Schweiz nicht zu gefährden.»

Schöne Grüsse aus der Gegenwart Selbstverständlich durfte eine symbolische Geste an der Grundsteinlegung für das Jahrhundertbauwerk «Ersatz Stau­ mauer Spitallamm» nicht fehlen: In eine rund 50 Zentimeter lange metallene Zeit­ kapsel legten die Rednerinnen und weitere Projektbeteiligte, darunter Annina Schläppi und Simon Graber als Vertreter der Arbei­ terschaft der ARGE Grimsel, einzelne Ge­

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Erhöhung des Aareabflusses beim Regulierwehr Port Trotz Rückkehr des sommerlichen Wetters wird es jedoch mehrere Wochen dauern, bis für die Jahreszeit normale Seepegel erreicht sind. Um dies zu beschleunigen, hat der Regulierdienst des Kantons Bern den Antrag gestellt, die Abflussmenge der Aare aus dem Bielersee beim Wehr Port weiter zu erhöhen. Das Regulierreglement für die II. Juragewässerkorrektion beschränkt die Abflussmenge aus dem Bielersee auf ein Maximum von 650 m3 pro Sekunde. So ei­ nigten sich das BAFU, die Anrainer­kan­tone Bern, Neuenburg, Waadt und Frei­burg und die Unterliegerkantone Solo­thurn und Aar­ gau am 17. Juli auf eine temporäre Erhö­

hung der maximalen Abfluss­menge beim Wehr Port auf 750 m3 pro Sekunde. So sollen die Pegel des Bieler-, Neuenburgerund Murtensees möglichst rasch abge­senkt werden, um die Sicher­heit der An­woh­ner­ schaft zu erhöhen und Platz zu schaffen für weitere Nieder­schlä­ge. Damit blieb der Abfluss der Aare un­ter­halb des Bielersees in der zweiten Juli­hälfte sehr hoch.

Zum Schutz der Unterliegerkantone wird der im Regulierreglement festgelegte maximale Aareabfluss bei Murgenthal (AG) von 850 m3 pro Sekunde berücksichtigt (sog. Murgenthaler Bedingung). Die betroffenen Kantone und das BAFU haben gemeinsam der Möglichkeit der Erhöhung des Abflusses der Aare zugestimmt.

Weitere Informationen zum öffentlichen Baustellenrundgang an der Grimsel: www.grimselwelt.ch/besichtigungen/ hospiz-baustellenfuehrung-spitallamm/ Weitere Informationen zum Projekt «Ersatz Staumauer Spitallamm»: www.grimselstrom.ch/ausbauvorhaben/ zukunft/ersatz-staumauer-spitallamm/

Wasserbau / Hochwasserschutz Absenkung der Jurarandseen – Zusammenarbeit unter den Kantonen funktioniert gut!

Broye oberhalb Murtensee: Bild: SWV.

Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) und die Vertreter der betroffenen Kantone Bern, Waadt, Freiburg, Neuenburg, Solo­ thurn und Aargau haben am 16. Juli 2021 gemeinsam beschlossen, den Abfluss der Aare aus dem Bielersee weiter zu er­ höhen. So sollen die Pegel von Bieler-, Neuenburger- und Murtensee sinken, wo­mit Platz für allfällige weitere Nieder­ schläge geschaffen wird.

Der intensive Dauerregen und die zahlreichen Gewitter Mitte Juli führten zu kritisch hohen Wasserständen in Flüssen und Seen. Der Pegel des Bielersees hat in der Nacht vom 16. auf den 17. Juli sein Maxi­ mum erreicht. Es lag wenige Zentimeter über der bisherigen Höchstmarke. Die Pegel des Neuenburger- und des Murten­ sees stiegen jedoch noch über mehrere Tage an und erreichten die Höchstmarke erst am 20. Juli.

Aare in Bern. Bild: SWV.

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genstände. Graber hatte sich entschie­den, seinen Hammer in die Kapsel zu legen und verwies darauf, dass heute auf der Baustelle vieles sehr modern und technologiegetrieben sei. Bereits früher habe man für den Bau der Mauer jedoch einen Hammer benötigt – und das sei auch heute noch so. Bereits vorher hatte Luc Frutiger die Kapsel unter anderem mit ei­ner kleinen Statue der heiligen Barbara, der Schutz­ patronin der Mineure, befüllt. KWO-Pro­ jekt­leiter Benno Schwegler schliess­lich legte zum Schluss mit Verweis auf die Corona-Pandemie eine Schutzmaske hinein und meinte: «Eine Pandemie und eine Strommangellage wurden 2015 als grösste Gefahren festgelegt. Lassen wir unsere Nachkommen entscheiden, ob wir zumindest bei einer Sache adäquat handeln können.»

Nachrichten

Veranstaltungen

Fachtagung Wasserkraft 2021 / Journée Force hydraulique 2021 «Bau, Betrieb und Instandhaltung von Wasserkraftwerken IX / Construction, exploitation et entretien des centrales hydroélectriques IX» Mittwoch, 10. November 2021, Hotel Arte, Olten (Veranstaltung mit COVIDZertifikat) / Mercredi, 10 novembre 2021, Hôtel Arte, Olten (Evénement avec certificat COVID)

werden. / La journée téchnique a pour objectif de faciliter les échanges en matière de développements techniques actuels. Pour les détails voir le programme sur le site web.

Kosten | Frais • Mitglieder SWV / Membres ASAE 200.– • Nicht-Mitglieder / Non-membres 280.– • Studierende / Etudiants 100.– Preise in CHF / Prix en CHF Inkl. Mittagessen und Pausenkaffee, exkl. 7,7 % MwSt. / Sont inclus le repas de midi et les pauses café, 7,7 % TVA exclue.

Annullierungskosten bis 20. Oktober 2021 CHF 50.–, später voller Betrag. / Frais d’annulation de CHF 50.– jusqu’au 20 octobre 2021, au-delà montant total.

Anmeldung / Inscription Anmeldungen bis spätestens 27. Ok­to­ber 2021 ausschliesslich über die Web­seite www.swv.ch / Inscriptions uniquement par le site web www.swv.ch jusqu’au 27 octobre 2021.

Die Anmeldungen werden nach Ein­ gang berücksichtigt. / Les inscriptions seront considerées par ordre d’arrivée.

Agenda

Die von der Kommission Hydrosuisse des SWV durchge­führte Ta­gung bezweckt den Austausch aktueller technischer Entwick­ lungen rund um die Was­serkraft­nutzung. / Sur l’initiative de la commission Hydrosuisse de l’ASAE, le symposium a pour objectif de faciliter les échanges en matière de développements techniques liés à l’utilisation de l’énergie hydraulique.

Zielpublikum / Publique cible Angesprochen werden insbesondere Inge­ nieure und technische Fachleute von Was­ ser­kraftbetreibern, Beratungsbüros und der Zu­lieferindustrie. / Le symposium est desti­né en particulier aux ingénieurs et aux spécialistes des exploitations hydrauliques, des bureaux de conseil et des activités induites.

Zielsetzung, Inhalt / But, contenu Die Fachtagung bezweckt den Austausch zu aktuellen Entwicklungen aus Forschung und Praxis – und ist ein exzellenter Treff­ punkt der Fachwelt. Das Ta­gungs­pro­gramm kann unter www.swv.ch heruntergeladen 184

21. / 22.10.2021, Mals / IT 4. Interalpine Energie- & Umwelttage: Wasserkraft im Spannungsfeld zwischen Klimawandel und Gewässer­ schutz – bleibt sie überlebensfähig?

IBI Euregio Kompetenzzentrum www.ibi-kompetenz.eu/energieumwelt 28. / 29.10.2021, Serpiano / TI KOHS-Weiterbildungskurs Wasserbau 5.5: Vorausschauende Entwicklung von Wasserbauprojekten (i) Kommission KOHS des SWV mit BAFU www.swv.ch 8. – 10.11.2021, Interlaken / BE Internationales Symposium für die Sanierung des Geschiebehaushalts Wasser-Agenda 21 plattform-renaturierung.ch/ geschiebehaushalt/internationalsymposium-on-bedload-management 10.11.2021, Olten / SO Hydrosuisse-Fachtagung Wasser­kraft 2021: Bau, Betrieb und Instandhaltung von Wasserkraft­ werken (d/f) Kommission Hydrosuisse des SWV www.swv.ch

17. / 18.8.2022, Gais / AR KOHS-Weiterbildungskurs Wasserbau 5.6: Vorausschauende Entwicklung von Wasserbauprojekten (d) Kommission KOHS des SWV mit BAFU www.swv.ch

Zeitschriften «WasserWirtschaft» Themen der Ausgabe 7 – 8 / 2021 • Markus Quirmbach, Thomas Einfalt, Elke Freistühler, Gerd Langstädtler, Bernd Mehlig und Ioannis Papadakis: ExUS2020 – Aufbau des Datenpools für Untersuchungen zum Stark­ regenverhalten in Nordrhein-Westfalen • Thomas Einfalt, Benedikt Rothe, Tobias Gehrmann, Fabian Netzel, Vera Schimetzek und Markus Quirmbach: Wann ist ein Trend ein Trend? – Über­ legungen zu Trends und Sprungstellen in Zeitreihen • Adrian Treis, Rike Becker, Burkhard Teichgräber und Angela Pfister: Un­sicherheiten in der radarbezogenen Aus­wertung von Starkregen­ereignissen • Felix Simon, Florian Oestermann, Fabian Netzel und Christoph Muders­ bach: Unsicherheits­betrachtung von Durchfluss­messungen und deren Auswirkungen auf Hoch- und Niedrig­ wasserkennwerte • Benjamin Mewes, Henning Oppel, Ioannis Papadakis, Frank Großklags, Marko Siekmann, Michaela Ringel­ kamp, Celeste Saldin und Frank Pohl: Messdatenprüfung mit Hilfe von selbst lernenden Datenanalyse­werkzeugen als Bestandteil eines Messdaten­ managementsystems (MDMS) • Henning Oppel, Alexander Hartung und Benjamin Mewes: Kontinuierliche Anpassung von Wasserstand-Durch­ fluss-Beziehungen • Johannes Hubmann und Gabriel Stecher: Durchflussschätzung an staugeregelten Fließgewässer­ abschnitten • Rouven Borchert, Brigitte Gundlich und Benno Schmidt: Hydrographische Vermessung von Binnengewässern – Von der relativen Tiefenmessung zum 3-D-Modell • Torsten Lambeck: Optimierte Ultraschall-Laufzeitmessung und Abflusskurve im Vergleich • Peter Eichendorff, Jannis Valldorf und Andreas Schlenkhoff: Kontinuierliche

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Archiv Folgende Titel sind aufgrund der Er­stel­ lung eines digitalen Archivs und der be­ reits bestehenden Archivierung in den zuständigen Institu­tionen gratis in phy­

sischer Form abzugeben. Bei Interesse können die Aus­ga­ben per E-Mail beim Schweizerischen Wasserwirtschaftsver­ band bezogen werden: Bitte wenden Sie sich bei Interesse an Mathias Mäder: mathias.maeder@swv.ch.

• Hoch- und Tiefbau, offizielles Organ schweizerische Baumeister- und Zimmermeisterzeitung: 1920 – 1966 • Schweizerischer Elektrotechnischer Verein, Bulletin des schweiz. Elektro­­ technischen Vereins: 1919 – 1981 • Schweizerische Bauzeitung, Wochen­schrift für Architektur, Ingenieurwesen und Maschinen­ technik, Organ des Schweizerischen Ingenieur- und Architekten-Vereins: 1883 – 1978 • Schweizerische technische Zeitschrift, offizielles Organ des Schweizerischen technischen Verbands STV: 1926 – 1972

• Hydrographisches Jahrbuch der Schweiz, ab 1980 hydrologisches Jahrbuch, 1934 – 1992 • Graphische Darstellung der schweizerischen hydrometrischen Beobach­tungen, 1900 – 1913 • Strom und See, Zeitschrift für Schifffahrt und Weltverkehr, offizielles Publikationsorgan der Rheinzentral­ kommission: 1943 – 1970 • Monatsbulletin für Gas und Wasser, Schweizerischer Verein von Gas- und Wasserfachmännern SVGW, 1921 – 1968, ab 1969 Gas, Wasser, Abwasser, schweiz. Monatsschrift für Gasver­sorgung und Siedlungswasser­ wirt­schaft: 1921 – 1981 • Elektrizitätsverwertung, internationale Zeitschrift für Elektrizitätsverwertung: 1927 – 1951

Die Wasserwirtschaft befasst sich mit sämtlichen Belangen von Nutzung und Schutz des Wassers sowie Schutz von Menschen und Gütern vor dem Wasser.

Werden Sie Mitglied unter: swv.ch/mitglied

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© simonwalther.ch

Der Schweizerische Wasser­wirtschafts­verband pflegt im Speziellen die Bereiche Wasserkraft, Hochwasserschutz und Wasserbau.

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Nachrichten

Messdatenerfassung mit OpensourceHardware am Beispiel eines modularen Arduino-Datenlogger-Konzepts • Alexander Gerner: Auswertung von Salzverdünnungsmessungen durch mechanische Integration • Detlef Sönnichsen: Hochwasser – von der Sintflut zum wasserwirtschaftlichen Verständnis • Jörg Wieland, Leon Jänicke und Jürgen Jensen: Diskussionsbeitrag: Warum Torricelli doch Recht hat • Willi H. Hager: Diskussionsbeitrag: Torricelli hat Recht

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Aber so!

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

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

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

Tel. +49 7021 9833-20, Fax +49 7021 9833-33 m.maier@idg-gmbh.com, www.idg-gmbh.com Dichtungssysteme für Drehzapfen Expansion, Kaplanschaufel, Leitschaufellager, Peltondüse, Schiebering, Servomotor.

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

Armaturen

Gewässervermessung

Layout, Anzeigen, Redaktion / Mise en page, annonce, rédaction Mathias Mäder, mathias.maeder@swv.ch ISSN 0377-905X Verlag, Administration / Edition, administration SWV, Rütistrasse 3 a, CH-5401 Baden Telefon +41 56 222 50 69, info@swv.ch, www.swv.ch Postcheckkonto Zürich: 80-1846-5 Mehrwertsteuer-Nr.: CHE-115.506.846 Abonnement / Abonnement Das Abonnement ist in der Mitgliedschaft SWV ent­halten. / L’abonnement est compris dans l’affiliation ASAE. Preise / Prix Jahresabonnement CHF 120.–, zzgl. MwSt.; für das Ausland CHF 140.–; Einzelpreis Heft, CHF 30.–, zzgl.

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«Wasser Energie Luft» ist offizielles Organ des SWV und seiner Gruppen: / «Eau énergie air» est l’organe officiel de publication de l’ASAE est ses groupes régionaux: Associazione Ticinese di Economia delle Acque (ATEA), Verband Aare-Rheinwerke (VAR), Rheinverband (RhV).

Die publizierten Beiträge geben die Meinung der jeweiligen Autoren wieder. Diese muss sich nicht mit derjenigen der Redaktion oder der Verbände decken. / Les articles publiés reflètent les avis des auteurs et ne correspondent pas forcément à ceux de la rédaction ou des associations.

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