Sanierungen des Geschiebehaushalts: Frische Kiesablagerungen schaffen neue Lebensräume

11.02.2015 - Hindernisse in Flüssen und Bächen - wie Staumauern oder Wehre - schränken den natürlichen Geschiebetransport ein. Dadurch fehlt im Unterlauf der Gewässer Kies und Sand auf der Sohle. Das revidierte Gewässerschutzgesetz soll den damit verbundenen Verlust an wichtigen Lebensräumen für Tiere und Pflanzen nun wiedergutmachen. Erste Sanierungen zur Reaktivierung des Geschiebehaushalts sind erfolgreich angelaufen.

Bogenstaumauer Solis (GR)
In der Nähe von Tiefencastel (GR) staut die Bogenstaumauer Solis den Fluss Albula seit 1986 zu einem fast 3 km langen See. Weil die Gewässer Albula und Julia jährlich rund 80‘000 Kubikmeter Geschiebe anschwemmen, verlor der Stausee Solis bis 2011 rund die Hälfte seines ursprünglichen Volumens. Mit dem Bau eines Umleitstollens, der Gestein, Kies und Sand bei Hochwasser unterhalb der Staumauer wieder in die Albula führt, hat das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (ewz) als Besitzerin der Anlage die Probleme inzwischen erfolgreich behoben. Dies kommt - neben der Stromproduktion - auch dem Gewässerlebensraum zugute.
© ewz-Medienarchiv, Matthias Kunfermann

Text: Kaspar Meuli

Der Tourismusunternehmer Samih Sawiris hat Andermatt (UR) mit seinem Luxushotel «Chedi» nicht bloss ein nobles Ferienresort beschert. Indirekt gab das Projekt den Anstoss für die Realisierung eines Pionierwerks des Hochwasserschutzes, das auch ökologischen Anliegen gerecht wird. Der neuartige Geschiebesammler an der Unteralpreuss wäre zwar auch ohne die mehrere Hundert Mio. teure Hotelanlage entstanden. Doch die wertvollen Immobilien in einer Zone mit potenziellen Naturgefahren haben den Hochwasserschutz vor Ort beschleunigt. Das neue Bauwerk direkt oberhalb des Dorfes hält bei einem grösseren Hochwasser die auf dem Grund des Baches transportierte Sand-, Kies- und Steinfracht zurück. Ansonsten hingegen lassen Öffnungen das mitgeführte Geschiebe ungehindert passieren.

Die Verbauung entspricht damit den Vorgaben des per 1. Januar 2011 geänderten Gewässerschutzgesetzes. Seine Bestimmungen bezwecken unter anderem eine Reaktivierung des gestörten Geschiebehaushalts. Eine Ursache für diese Defizite sind die Geschiebesammler. In ihrer traditionellen Bauweise halten sie in vielen Bächen einen Teil oder gar das gesamte Geschiebe zurück. Beim periodischen Ausräumen der Bauwerke geht das ökologisch wertvolle Material den Gewässern meist definitiv verloren.

Gefährdeter Lebensraum unter Wasser

«Die Lücken zwischen den Kieselsteinen bilden den natürlichen Lebensraum der meisten Tiere, die im Gewässer vorkommen», erklärt Manuel Nitsche, der beim BAFU für die Sanierung des Geschiebehaushalts zuständig ist. «Verschiedene Fischarten und Wirbellose, aber auch Insekten nutzen die Kies- und Sandablagerungen als Lebensraum, zur Fortpflanzung sowie als Nahrungsquelle.» Doch Flussverbauungen, Geschiebesammler und Wasserkraftwerke können den Geschiebehaushalt und damit die Ökosysteme vieler Bäche und Flüsse beeinträchtigen.

Neuste Erhebungen, welche die Kantone im Rahmen der strategischen Planung zur Renaturierung der Gewässer durchführen mussten, ergeben nun erstmals ein provisorisches Gesamtbild für die ganze Schweiz: Von den untersuchten Gewässern mit einer Länge von schätzungsweise 10‘000 Kilometern genügen etwa ein Drittel den neuen Anforderungen nicht und müssen deshalb saniert werden. Die dafür nötigen Massnahmen betreffen insgesamt rund 1000 Anlagen. Dabei handelt es sich bei ungefähr einem Drittel um Kraftwerke und bei zwei Dritteln um andere Anlagen wie Geschiebesammler.

Führen beeinträchtigte Flüsse nicht genügend Geschiebe mit sich, wird die Sohle erodiert, und es kann zu unnatürlichen Eintiefungen kommen. Zudem besteht die Gefahr unterspülter Ufer, zerstörter Hochwasserschutzbauten und erodierter Brückenpfeiler. Aber auch zu viel Geschiebe oberhalb der Anlagen ist ein Problem: So können Ablagerungen in Flussgerinnen zu Hochwasserproblemen führen, weil Fliessgewässer mit einer verringerten Durchflusskapazität rascher über die Ufer treten. Dies hat teilweise enorme ökonomische Schäden zur Folge. Sorgen bereitet das Geschiebe zudem den Betreibern von Stauseen, weil deren Fassungsvermögen durch das Verlanden immer kleiner wird.

Ilustration Geschiebeumleitstollen Solis (GR)
Beispiel Stausee Solis (GR)
© ewz-Medienarchiv, Matthias Kunfermann

Verlandung bringt finanzielle Einbussen

So hatte zum Beispiel der Stausee Solis (GR) durch das von den Flüssen Albula und Julia abgelagerte Geschiebe seit dem Bau im Jahr 1986 rund die Hälfte seines ursprünglichen Volumens verloren. Die Verlandung drohte gar die Staumauer zu erreichen und die Ablässe zu verstopfen, mit denen der See bei Hochwasser abgesenkt wird. Das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich als Besitzerin der Anlage entschloss sich deshalb, einen Umleitstollen für das Geschiebe zu bauen.Das rund 40 Mio. CHF teure Pionierprojekt ist seit 2012 erfolgreich in Betrieb. Bei einem sich abzeichnenden Hochwasser wird der Wasserstand im Stausee um rund sechs m abgesenkt. Die dadurch freigelegte Oberkante einer Mauer lenkt das Geschiebe zum Umleitstollen. Schliesslich wird das vom Hochwasser durch den Stollen gespülte Material unterhalb der Staumauer wieder zurück in den Fluss geleitet, was auch dessen ökologische Aufwertung ermöglicht.

Einflüsse auf das Grundwasser

Ein gestörter Geschiebehaushalt beeinflusst auch den Wasseraustausch mit dem Grundwasser. Auf der Gewässersohle haben Sand und Kies nämlich die Funktion eines Filters zwischen dem Wasser im Fluss und demjenigen im Untergrund. «Wird das grobkörnige Sediment nicht regelmässig erneuert oder fehlt es ganz, so verklebt dieser Filter, und es findet kein Austausch zwischen Gewässer und Grundwasser mehr statt», erläutert Manuel Nitsche vom BAFU. Zudem können durch Sohlenerosion entstehende Eintiefungen eines Flussbetts unter anderem eine Absenkung des Wasserstands von flussnahen Grundwasservorkommen nach sich ziehen. Verlust an natürlicher Dynamik. Die Ursachen für Störungen des Geschiebehaushalts sind je nach Region unterschiedlich. An den grossen Mittellandflüssen etwa haben die Wasserkraftwerke den grössten Einfluss. In den kleineren Mittellandgewässern spielen Geschiebesammler und im Alpenraum zusätzlich Kiesentnahmen für die Bauindustrie, Kraftwerke sowie Gewässerverbauungen eine entscheidende Rolle. Auch die ökologischen Auswirkungen dieser Eingriffe sind je nach Anlage verschieden. Doch allgemein lässt sich sagen, dass Flüsse und Bäche direkt oberhalb und unterhalb von künstlichen Hindernissen an Dynamik und damit an Lebensraumqualität verlieren können. Wenn die Fliessgewässer kein Geschiebe mehr führen, bilden sich auch keine frischen Kiesablagerungen mehr. Ohne sie kann ein Fluss seine vielfältigen ökologischen Funktionen jedoch nicht erfüllen. Diese Strukturen sind enorm wichtig für viele strömungsliebende Fischarten wie Forellen, Äschen oder Nasen, welche für ihre Fortpflanzung auf eine lockere Kiessohle angewiesen sind. Ebenso brauchen manche Vogelarten - wie etwa der Flussregenpfeifer - Kiesflächen und offene Flachwasserzonen zum Brüten und als Lebensraum. Und viele Amphibien sowie Reptilien sind spezialisiert auf die Besiedlung von Pionierstandorten wie Kiesbänke, benötigen zusätzlich aber auch Totholz als Unterstände. «Besonders die Auen mit ihrem natürlichen Reichtum an Pflanzen- und Tierarten sind auf genügend Geschiebe und eine funktionierende Abflussdynamik angewiesen», erklärt Andreas Knutti, Chef der BAFU-Sektion Lebensraum Gewässer. «Dasselbe gilt auch für die artenreichen Deltas in den Mündungsgebieten von Flüssen.»

Kiesschüttungen Aare in Deitingen und Aarwangen
Die 2005 realisierten Kiesschüttungen in der Aare bei Deitingen (SO) und Aarwangen (BE) waren Pilotprojekte. Sie sollten die negativen Auswirkungen der dortigen Wasserkraftwerke Flumenthal und Bannwil auf den Geschiebetrieb teilweise kompensieren.
© Flussbau AG SAH

Breite Palette von Sanierungsmassnahmen

So unterschiedlich die Ursachen und Auswirkungen des gestörten Geschiebehaushalts, so vielfältig sind die Massnahmen zu seiner Sanierung. Aufwendige technische Anlagen wie der neue Geschiebesammler in Andermatt und der Umleitungsstollen in Solis sind nur zwei von zahlreichen Möglichkeiten. «Bei vielen Laufkraftwerken lässt sich die Situation auch dadurch verbessern, dass die Betreiber bei Hochwasser die Grundablässe stärker öffnen und die Menge des abfliessenden Wassers erhöhen», sagt Manuel Nitsche. Dadurch wird das oberhalb der Sperre abgelagerte Geschiebe vom schnell fliessenden Wasser mitgerissen. «Aus Sicht des Gewässerschutzes ist das die beste Massnahme, denn sie verlangt keine zusätzlichen Eingriffe.» Die Kehrseite der Medaille für die Kraftwerkeigner ist der Verlust an Wasser zur Energieproduktion.An der Aare bei Rothrist (AG) planen die Betreiber des Flusskraftwerks Ruppoldingen ebenfalls eine periodische Absenkung des Wasserpegels mit entsprechend positiver Wirkung auf den Geschiebetransport. Bei einigen Stauanlagen nutzt man auch künstliche Hochwasser - etwa bei der Staumauer Punt dal Gall am Lago Livigno im Bündnerland. Auf diese Weise wird im Stausee an der Grenze zwischen der Schweiz und Italien einmal jährlich das Geschiebe mobilisiert. Einige Erfahrung gesammelt hat man mit Kiesschüttungen, einer weiteren Methode zur Sanierung des Geschiebehaushalts: Dabei wird der oberhalb einer Sperre abgelagerte Kies ausgebaggert, auf Lastwagen verladen und dem Fluss unterhalb des Hindernisses wieder zugeführt. Ein 2005 erfolgter Pilotversuch an der Aare mit der Schüttung von zwei Kiesbänken bei Deitingen (SO) und vor Aarwangen (BE) konnte aufzeigen, dass sich diese Massnahme positiv auf den Lebensraum der Gewässerorganismen auswirkt. Das seither durchgeführte Monitoring belegt unter anderem positive Einflüsse auf die Laichplätze und eine Zunahme der Fischbestände.

Kiesschüttungen Limmat
Nur wenige Tage nach dieser Kiesschüttung in der Limmat verlagerte ein Hochwasser im Juli 2011 praktisch die gesamte Kiesbank an der Zürcher Breitensteinstrasse flussabwärts. Dabei wurden fast 2500 Kubikmeter Geschiebe wegerodiert.
© Flussbau AG SAH

Jährliche Kiesschüttungen am Hochrhein

Künftig wird auch an acht Stellen am Hochrhein zwischen Rheinau (ZH) und Koblenz (AG) jedes Jahr Kies geschüttet. Zu dieser Sanierungsmassnahme musste sich der Stromkonzern Axpo als Eigentümer des Kraftwerks Eglisau (ZH) bis zum Auslaufen der Konzession im Jahr 2046 verpflichten. Die Initialschüttungen erfolgten im Herbst 2013 und kamen auf rund 3 Mio. CHF zu stehen. Die jährlich wiederkehrenden Kosten werden sich auf 1 bis 2 Mio. CHF belaufen.An Möglichkeiten zur Reaktivierung des Geschiebehaushalts fehlt es also nicht. Doch wie lässt sich abklären, wo genau in Flüssen und Bächen Sanierungsmassnahmen nötig sind? Zur Ermittlung von Defiziten im Geschiebehaushalt greifen Spezialisten auch auf alte Landkarten zurück. Hilfreich ist zum Beispiel die Siegfriedkarte, welche die Schweiz gegen Ende des 19. Jahrhunderts abbildet. Vergleiche zeigen auf, wo es früher Kiesbänke gab, die mittlerweile durch Eingriffe in den natürlichen Geschiebetransport verschwunden sind. «Handeln ist überall dort angezeigt, wo die Struktur eines Gewässers und seine Abflussdynamik so beeinträchtigt sind, dass ein Flussabschnitt seine natürliche Funktion nicht mehr wahrnehmen kann», sagt Manuel Nitsche vom BAFU. Ob Sanierungsmassnahmen tatsächlich machbar sind, hänge allerdings ebenfalls davon ab, ob sie den Hochwasserschutz auch künftig gewährleisten könnten.In ihren weitgehend abgeschlossenen strategischen Planungen zur Umsetzung des Gewässerschutzgesetzes legen die Kantone fest, welche Flüsse und Bäche beeinträchtigt sind, und bestimmen die Verursacher der Geschiebedefizite. Ab 2015 entwickeln sie konkrete Massnahmen für sanierungspflichtige Anlagen, die deren Inhaber gemäss den geltenden Vorschriften bis spätestens 2030 realisieren müssen. Bei Wasserkraftwerken werden die entsprechenden Kosten hierzulande vollumfänglich rückerstattet. Die Finanzierung erfolgt durch einen Zuschlag von 0,1 Rappen pro Kilowattstunde auf die Übertragungskosten der Hochspannungsnetze. Letztlich wird die Reaktivierung des Geschiebehaushalts also über den Stromkonsum von uns allen bezahlt.

Die Geschiebefrachten erfassen

bjo. In den Einzugsgebieten von Wildbächen ist der Geschiebehaushalt sehr komplex, so dass sich die räumlich und zeitlich stark variierenden Mobilisierungs-, Transport- und Ablagerungsprozesse nur schlecht messen oder gar vorhersagen lassen. Bei Gefahrenbeurteilungen auf Schwemmkegeln oder Dimensionierungen von Verbauungen bilden Angaben über Einzelereignisse und zu mittleren jährlichen Geschiebemengen jedoch die wichtigste Entscheidungsgrundlage. Dem Mangel an langjährigen Messreihen und Erfahrungswerten will die BAFU-Abteilung Hydrologie mit ihrer Geschiebemessnetz-Datenbank (SOLID) entgegenwirken. Sie soll die entsprechenden Frachten langfristig erfassen, eine zentrale und koordinierte Geschiebebeobachtung sicherstellen sowie die Mess- und Auswertungsmethoden vereinheitlichen.

Das Messnetz deckt im schweizerischen Alpenraum mehr als 100 Einzugsgebiete mit Geschiebesammlern ab. Es basiert auf Angaben zu den Materialmengen bei der Leerung der Sammler, beispielsweise nach einem Hochwasser. Neben den Kubaturen liefern die Kantone dem BAFU nach Möglichkeit auch Angaben zur Erhebungszeitperiode und zu den Ursachen der jeweiligen Ereignisse. Dank der Speicherung und Auswertung dieser Daten stehen den Wasserbau-Fachleuten zusätzliche Grundlagen für die Konzeption und Dimensionierung von Schutzmassnahmen - wie etwa Wildbachsperren oder Geschiebesammler - zur Verfügung.

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Letzte Änderung 27.03.2015

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