Bedrohte Wasser­fassungen

Weitläufige 420 km² gross ist das Konzessions­gebiet der Kraftwerke Oberhasli AG (KWO) im östlichen Berner Oberland. Es befindet sich in einer teilweise hochalpinen Bergwelt an den Pässen Grimsel und Susten. Gäste und Einheimische fasziniert die Landschaft. Für die Fachleute der KWO bringt der Unterhalt dieses Kraft­werks­parks aber Heraus­forde­rungen mit sich. Beispielsweise haben Ende August 2023 mehrere Murgänge die Fassung des Rotlauibachs verschüttet und die Wasser­ein­leitung massiv beschädigt.

Die Wasserfassung Rotlaui liegt oberhalb des Dorfs Guttannen rechtsufrig auf 1306 m ü. M. Sie wurde 1943 gebaut, um das Wasser aus dem darüber liegenden Einzugs­gebiet von rund 4 km² ins Kraftwerk Innert­kirchen 1 zu leiten. Durch die Fassung fliessen rund 4,4 Mio. m³ Wasser in die unterste Produktions­stufe im Aaretal. Dort lassen sich damit rund 7,4 GWh pro Jahr produzieren. Der Rotlouwibach, der der Fassung den Namen gibt, mündet oberhalb von Guttannen in die Aare. Bereits in den vergangenen Jahr­zehnten wurde klar, dass die Bewirtschaftung der Rotlaui­bach­fassung anspruchsvoll ist, da diese in einem Gebiet liegt, in dem es immer wieder zu Murgängen und Lawinen kommt.

Hochwasser beschädigt 2005 die Fassung

Im August 2005 regnete es tagelang äusserst stark in vielen Teilen der Alpen­nord­seite. In Stunden stiegen die Seespiegel teilweise auf Höchststände. Bäche und Flüsse wurden zu reissenden Strömen. Auch das Haslital und die Rotlouwi waren von den Unwettern betroffen. Am 22. August 2005 ereignete sich ein enormer Murgang mit Geschiebe von rund 550’000 m³, was vergleichbar ist mit einem Fussballfeld, auf dem 77 m hoch Gestein liegt. Mehr als ein halber Kilometer der Pass­strasse wurde verschüttet. Oberhalb von Guttannen begann die Aare einen See zu bilden und suchte sich ausserhalb des Bachbettes einen anderen Weg. Massive Aufräum­arbeiten waren nötig, und die Kantons­strasse musste neu verlegt werden.

Die Wasserfassung Rotlaui wurde von diesem Murgang ebenfalls stark beschädigt. Etwa zwei Drittel des im Tal abgelagerten Materials wurden durch Erosion aus dem Kegel im Unterlauf produziert. Nebst der grossen Nieder­schlags­menge waren eine grosse Vorfeuchte sowie eine hohe Null­grad­grenze für den Murgang verant­wortlich. Die Gerinne­sohle im Wasser­fassungs­bereich lag nach dem Murgang 11 m tiefer als vorher, die Wasserfassung war somit verloren. Im Einzugsgebiet fand eine grosse System­umstellung der Natur­gefahren­prozesse statt.

Ebenfalls 2005 aktivierte sich eine grosse Rutschung rechtsufrig des Rotlouwibachs. Sie erstreckte sich über rund 0,25 km² und umfasste mehrere Mio. m³ Locker­material und zerfallenen Fels. Sie wird in den kommenden Jahren die Fassung möglicher­weise zusätzlich beeinträchtigen.

Charakteristik der Murgänge

Das Kar des früheren Hohmadgletschers, der einst oberhalb der Rotlouwi lag, besteht mit seiner mächtigen Bastions­moräne aus grobem Blockschutt über einem kleinen Toteiskörper. Die Murgänge lösten sich 2005 vermutlich hauptsächlich unter der Bastions­moräne. Wegen des undurchlässigen Untergrunds aus Eis im oberen Einzugsgebiet und Fels im Mittel­abschnitt kam es zu starken Abflüssen. Die Murschübe konnten im Felsbereich viel Energie aufbauen. Gepaart mit der grossen Erosions­anfäl­lig­keit des Gehänge­schutts war dies die Ursache für die Erosion im Kegel, die mehr als 20 m tief war. Die Rutschung 2005 wurde vermutlich aufgrund der Unwetter vom August durch Wasserdruck auf der Gleitfläche ausgelöst. Der ausgedehnte Anriss deutete auf eine sehr schnelle Bewegung hin. Durch die ruckartige Bewegung des Gesteins löste sich schliesslich der Wasserdruck und die Rutschung kam zum Stillstand.

2006 und 2010 kam es durch Böschungs­rutschungen zu weiteren Murgängen in der Grössen­ordnung von je 25’000 bis 45’000 m³ Schutt. Im Oktober 2011 fielen innerhalb weniger Tage 70 bis 120 mm Niederschlag. Hinzu kam viel Neuschnee, der aufgrund der stark steigenden Null­grad­grenze rasch schmolz und ins Tal floss. Die Abflüsse rissen die Firnfelder auf und legten neue Lockermaterialquellen frei. Wieder löste sich an der Rotlouwi ein Murgang, diesmal mit einem Gesamt­volumen von rund 80’000 m³. Es entstanden Schäden an der Wasserleitung aus Steinkörben und dem befestigten Dammbau, die 2007 bis 2008 erstellt worden waren. Sie konnten mit relativ kleinem Aufwand repariert werden. 2012 bis 2014 war die Rotlouwi­rutschung erneut stark aktiv und erfuhr im nieder­schlags­reichen Jahr 2014 einen Schub von bis zu 0,9 m.

Überwachung, Prävention und Instandhaltung

Die Rotlauifassung ist die herausforderndste Zwischen­bach­fassung im KWO-Nutzungs­gebiet. Alle zwei bis drei Jahre muss das Bauteam kleinere Arbeiten ausführen, wie etwa den Rechen der Wasser­ein­leitung freilegen oder die Fassung entstopfen, weil es öfter zu kleineren Ereignissen durch Lawinen, Steinschlag oder fluvialen Geschiebe­transport kommt. Bis 2020 inspizierten KWO-Fachleute das Gebiet Rotlouwi mindestens einmal jährlich. In den Jahren 2007 und 2008, jeweils von Sommer bis Herbst, führte die KWO Wieder­instand­stellungs­arbeiten an der neuen Fassung durch. Wegen der starken Erosion durch die Murgänge im August 2005 lag diese nun tiefer und wurde neu mit einem Tirolerwehr und einer Ent­sander­anlage geschützt in den Berg gebaut. Die Kosten für die Sanierung betrugen rund zweieinhalb Millionen Franken. Schon damals hat man die Wasser­ein­leitung im Rotlouwi­bach flexibel, und nicht mit einem starren Beton­bauwerk gebaut.

Seit 2013 lassen die Gemeinde Guttannen, die KWO, der Kanton Bern sowie die Schwellenkorporation Guttannen im Rutschgebiet regelmässige GPS-Vermessungen mit 38 Punkten im Gelände durchführen und seit 2019 Laser­distanz­mes­sun­gen mit 27 Spiegeln. Die Messpunkte sind auf gut einge­wachsenen Felsblöcken im Gelände installiert, die vom Tal her vermessen werden können.

Die bisherigen mittleren Verschiebungen der Messpunkte auf dem Rutsch­körper betrugen 0,4 m pro Jahr vertikal und 0,5 m pro Jahr horizontal (in x- und y-Richtung). Von 2007 bis 2014 stellten sich vertikal maximale Bewegungen von 6,5 m ein und 9 m horizontal. Ab 2014 waren es nur noch wenige Dezimeter pro Jahr. Aktuell ist die Geschwin­digkeit der Rutschung unter einem Dezimeter jährlich.

Das Hochwasser mit Murgang im Herbst 2011 motivierte die KWO, 2014 eine Risikoanalyse mit Fokus auf Sohlerosion, Verfüllung und Aufladung durch Rutschung durchzuführen. Die Analyse ergab eine Wahr­schein­lichkeit kleiner als eins, dass die Erosion in der Sohle nahe der Fassung innert zehn Jahren über eine grössere Länge bei mehr als 3 m liegen würde. Im Herbst 2023 traf dann aber genau dies ein.

Totalschaden im August 2023

Vom 23. bis 26. August 2023 beschädigten mehrere Murgänge mit einem Volumen von rund 95’000 m³ die Wasser­ein­leitung der Rotlaui­bach­fassung komplett. Seitdem wird das Wasser für die Stromproduktion nicht mehr gefasst und fliesst ungenutzt in die Aare. Durch die Murgänge sind auch Schäden durch riesige Blöcke am Einlaufrechen des Tirolerwehrs sowie am Fassungs­bau­werk und durch den Sedimenteintrag in die Entsander­anlage entstanden. Durch die vorherige Ausleitung der Fassungsanlage hat sich zwar nicht das ganze Entsander­becken mit Sedimenten verfüllt, aber die Gerinne­sohle senkte sich im Fassungsbereich um weitere 4 bis 5 m im Vergleich zum Stand 2005 ab, was viel schwerer wiegt.

Zudem hat sich 2023 die Charakteristik des Murgang­prozesses verändert. Das meiste Material kam nun aus dem Oberlauf über der Fassung. Kurze, intensive und lokale Starkniederschläge haben die drei Murgang­stösse ausgelöst. Seit 2011 kam das Murgang­material meist von der Sekundär­rutschung rechtsufrig der Rutschung oberi Rotlouwi in den Bach.

Sanierungsarbeiten für Sommer 2024 und 2025 geplant

Die KWO hat durch ein Geologiebüro eine Ereignisanalyse erstellen lassen und ein Planungsbüro beauftragt, verschiedene Varianten für die Sanierung der Rotlaui­bach­fassung zu erarbeiten. Wichtig ist, die Wasser­ein­leitung nach dem Totalschaden wieder flexibel zu konzipieren, um beim Bau und Unterhalt auf die stark wechselnden geologischen Voraus­set­zungen reagieren zu können: linksufrig anstehender Fels und rechtsufrig riesige Blöcke in der Sohle und rutschender Gegenhang, der vor allem aus Lockermaterial besteht.

An der Rotlaui­bach­fassung sollen 2024 folgende Arbeiten durchgeführt werden, um die Wasser­ein­leitung und Fassung wieder instand­zustellen: Eine neue Zufahrt soll für die Bauarbeiten erstellt werden, die es ermöglichen wird, die Fassung mit grossen Baumaschinen zu unterhalten. Zudem soll das bestehende Fassungs­bauwerk mit Unterfangung und Reparatur des Rechens und der Ent­sander­anlage gesichert werden. Schliesslich soll eine Sperrentreppe und eine Wasser­ein­leitungs­konstruk­tion aus einem Murgangnetz mit einer Hinter­füllung und Abdich­tung und zur Sohl­sicherung montiert werden, zudem hinterfüllte Murgang­netze als Sperren­treppe unter der Wasser­ein­leitung.

Wie geht es weiter?

Die Rotlauibachfassung wird die KWO auch weiterhin beschäftigen. Nach Einschätzung von externen Experten und Fachleuten der KWO ist es wahrscheinlich, dass ein grosser Murgang im Jahrzehnte-Rhythmus Teile der Fassung und die Wasser­ein­leitung beschädigen wird. Eventuell sind die Abstände der Ereignisse sogar kürzer. Für eine Verbesserung der Situation spricht Folgendes:

• Das Material im Rotlouwibach stammt heute von Sekundärrutschungen der Rutschung Rotlouwi. Die Rutschungsrate für die «obri Rotlouwi» ist mittlerweile sehr langsam. Somit reduziert sich die Materialproduktion.
• Der Hohmadgletscher bildet sich weiter zurück und kann Murgänge kaum mehr auslösen.
• Im Ablagerungsraum steigt die Auflandung weiter bachaufwärts.
• Die Bachsohle oberhalb der Fassung fliesst meist auf anstehendem Felsen. Vom Bach wird kaum Material aus der Sohle aufgenommen.

Die KWO rechnet damit, dass der Rotlouwibach laufend mit Material gespiesen wird, das Murgänge auslösen kann. Das Materiallager wird sich längerfristig wieder aufbauen. In einigen Jahren oder Jahrzehnten dürfte erneut ein Murgang in der Grössen­ordnung von 2011 oder 2023 auftreten. Die bestehende Sohle mit hinterfüllten Murgangnetzen als Sperrentreppe soll die weitere Sohlerosion unterbinden und die Wasser­einleitung bei geringer Unterhaltsarbeit sicherstellen. Interventionen im Gerinne sollen schnell mit grossen Baumaschinen erfolgen können. Die baulichen Massnahmen dürften rund 8 bis 12 Jahre überdauern. Nach rund zweieinhalb Jahren Betrieb ist die Investition in die Sperrentreppe mit der Wasser­einleitung aus Murgang­netzen amortisiert.

Alles Klimawandel?

Nach Einschätzung von Fachbüros, Wissen­schaft­lerinnen und Wissen­schaftlern sowie internen Fachleuten sind die Ereignisse an der Rotlouwi teilweise vom Klimawandel getrieben. Es wirken stets Prozessketten: Lange, intensive Niederschläge, langsame Prozesse wie die Rutschung, schnelle Prozesse wie die Murgänge oder die Hochwasser. Dazu diverse Sturzprozesse, die unter Perma­frost­gebieten normal sind. Eine Rolle spielt die Rückbildung des Hohmad­gletschers und kleinerer Perma­frost­gebiete, die auf der Südseite des Gebiets des Stein­hüshoren, Chilchlistock bis Offenhoren vorhanden sind. Alle Berggipfel liegen 3000 m ü. M. und führen zu weiteren, möglichen Sturzprozessen als Material­lieferant. Zudem kommen spezielle Wetterlagen hinzu mit unter­schied­lichen Nieder­schlags­intensitäten. Auch die Jahres­schnee­menge oder intensiver Schneefall haben einen Einfluss. Es ist klar, dass der Klimawandel heute bei Murgängen, Rutschungen und ähnlichen Prozessen einen grösseren Anteil hat als noch in den Pionierjahren der KWO.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

Ein kompetenter Umgang mit Naturgefahren ist für Kraft­werks­betreiber wichtig. Die KWO hat interne Spezialisten mit Wissen im Bereich Natur­gefahren­manage­ment, Hydrologie und Geo­morpho­logie. Essenziell ist auch ein langjähriges Betriebswissen über die Wasser­fassungen im Konzes­sions­gebiet und ihre Heraus­forderungen. Ebenso zentral ist die kontinu­ierliche Zusammen­arbeit mit externen Fachleuten, mit Kompetenzen in Geologie, Geo­morpho­logie und Risiko­manage­ment. Gemeinsam mit den Fachstellen des Kantons Bern wie dem Ober­inge­nieur­kreis 1 des Tiefbauamts, dem kantonalen Amt für Wald und Naturgefahren (AWN) steht die KWO in regem Austausch und realisiert gemeinsame Projekte wie satelliten­gestützte Verschie­bungs­messungen im Einzugsgebiet der KWO. Viele Resultate der Abklärungen, wie laufende Monitorings, die Vermessungen der Rutschung oder die Beobachtungen zu ­Hoch­was­ser­ereignissen, stehen auch anderen Betroffenen wie Gemeinden oder Werkeigentümern von öffentlichen Infrastrukturen zur Verfügung. Zudem ist die Forschung und Ausbildung von Forschenden in diese Themen eingebunden. Auch der Austausch mit anderen Kraft­werks­betreibern ist wertvoll. Fazit: Solche Ereignisse lassen sich zwar nicht verhindern, aber als Kraft­werks­betreiber kann man sich vorbereiten und lernen, das gesammelte Wissen entsprechend einzusetzen.