Bww standard normal.dot (D) - Comité suisse des barrages

Transcription

Schweizerisches Talsperrenkomitee
Comitato Svizzero delle Dighe
Comité Suisse des Barrages
Swiss Committee on Dams
FACHTAGUNG
JOURNÉES D‘ÉTUDE
Talsperren im heutigen Umfeld
Barrages dans le contexte actuel
23. / 24. Juni 2005, Interlaken
23 et 24 juin 2005, à Interlaken
Zusammenfassung der Vorträge
Résumés des conférences
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Comité suisse des barrages
Comitato svizzero delle dighe
Fachtagung / Journées d’étude
23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Barrages dans le contexte actuel
Conséquences du changement climatique,
Comportement et réhabilitation de barrages
Dr Georges R. Darbre, Section Barrages, Office fédéral des eaux et de la géologie, 2501 Bienne
Président du Groupe de travail pour l’observation des barrages
Résumé
Contexte
Le contexte actuel est influencé par de constantes évolutions et transformations, qu’elles soient
d’ordre naturel, technique, climatique, énergétique, économique ou politique. Le Groupe de
travail pour l’observation des barrages du Comité suisse des barrages a décidé de dédier les
journées 2005 à ce thème. Une vision qui allie nature, technique et énergie s’est alors imposée
comme point de rencontre : KWO plus.
Exploitation, renouvellement et extension des ouvrages des KWO
KWO plus représente un investissement de 1.2 milliards de francs sur 15 ans, une augmentation
du volume de retenue du lac du Grimsel de 75 millions de mètres cubes, un rehaussement des
barrages de Spitallamm et de Seeuferegg de 23 mètres, ainsi que l’assainissement et l’extension
de conduites et centrales. Ce projet a pour but une meilleure utilisation du potentiel
hydroélectrique de la région du Grimsel et s’inscrit directement dans le thème de nos journées
puisqu’il découle du contexte économique et énergétique actuel. Nous nous réjouissons de la
présentation du projet KWO plus par MM. Biasiutti et Fankhauser en fin de journée et de
l’opportunité qui nous est donnée de visiter le site.
Changement du climat, influences sur les barrages
Le changement, c’est aussi celui du climat avec son impact sur la vie des glaciers. Toute
modification peut affecter les eaux captées, entraîner des chutes de glace, mettre à jour des
zones instables, provoquer des ruptures de lacs morainiques. Ces aspects, et leurs impacts sur
les barrages, feront l’objet des conférences de MM. Martin Funk, Philipp Teysseire et Richard
Kuntner dans un premier bloc de conférences.
Comportement des digues et leurs environs
Dans un bloc consacré au comportement des digues et de leurs environs, il sera traité d’autres
changements liés aux variations naturelles des sites. Déformations d’appui, sédimentation,
glissements, infiltrations sont autant de phénomènes qui peuvent apparaître dans la vie d’un
ouvrage. Ces aspects seront traités par MM. Daniel Collomb, Bastian Otto et Thomas Schenk.
Réhabilitation de barrages
Le contexte actuel, c’est également la réhabilitation de barrages. Qu’elle soit motivée par une
modification des débits résiduels, un déficit de sécurité ou un simple vieillissement, une
réhabilitation reste une entreprise techniquement complexe. MM. Felix Hansmann, Walter
Amberg et Theodor Sonderegger présenteront de tels projets.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Contexte politique
Dans ce contexte changeant, un élément reste au centre de nos préoccupations : celui de la
sécurité. Il n’est plus nécessaire de présenter ici le concept de sécurité pour nos ouvrages
d’accumulation avec ses piliers de la sécurité structurale, de la surveillance et de l’entretien ainsi
que de la stratégie en cas d’urgence. Il est par contre opportun de fournir quelques informations
sur deux projets politiques qui affecteront la manière dont cette sécurité sera assurée dans le
futur au niveau des procédures.
Réorganisation de la surveillance de la sécurité : Le projet de réorganisation de la surveillance de
la sécurité résulte de la volonté politique de réduire les coûts de fonctionnement de
l’administration et de clarifier les responsabilités de chacun des intervenants. Il en résulte les
objectifs suivants :

L‘État ne prend en charge que les tâches qui ne peuvent raisonnablement pas être
déléguées;

Les responsabilités des différents acteurs sont clairement définies;

Les vérifications de la sécurité se déroulent selon des procédures établies à des coûts
supportables;

Les tâches de sécurité sont, au sein de l’administration, traitées de manière indépendante
à celles de soutien.
Deux projets de lois ont été préparés dans ce sens, un sur la réorganisation de la surveillance de
la sécurité et l’autre sur les ouvrages d’accumulation. Le changement le plus important concerne
les plus petits ouvrages d’accumulation, qui retourneraient sous la surveillance de la
Confédération. Des organes indépendants accrédités seraient par ailleurs chargés d’évaluer les
rapports de sécurité de ces ouvrages. Il est prévu de soumettre ces projets de loi au parlement
cet automne.
Réorganisation de l’administration : Le projet de réorganisation de l’administration fédérale
prévoit une redistribution des tâches actuellement traitées par les offices de l’environnement, des
forêts et du paysage, de l’énergie, et des eaux et de la géologie. Seuls 2 offices devraient
renaître de leurs cendres. La Section barrages de l’OFEG est évidemment concernée par cette
réorganisation, sans que cela n’affecte ni n’affectera ses tâches et la manière de les assumer.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Glaziologie und Talsperren
Glaciologie et barrages
Prof. Dr. Martin Funk, VAW, ETH-Zentrum, 8092 Zürich
Zusammenfassung
Bei Projektierung, Bau und Betrieb von Wasserkraftanlagen in vergletscherten Einzugsgebieten
können Gletscher eine wichtige Rolle spielen. Weil sich Gletscher mit der Zeit bekanntlich in ihrer
Ausdehnung verändern, ist vor allem in der Projektierungsphase auf glaziologische Einflüsse zu
achten. So können Gletscherschwankungen wasserwirtschaftliche- und
betriebliche
Konsequenzen haben. In gewissen Fällen können Gletscherveränderungen den Stauraum, die
Gefahr von Eisstürzen in den Stausee oder den Wasserhaushalt beeinflussen. Anhand von
ausgewählten Beispielen aus der Schweiz werden für die bekannten Probleme die relevanten
glaziologischen Prozesse erläutert und Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt. Weiter wird im Vortrag
auf Perspektiven für die Zukunft eingegangen.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Ausbrüche von Gletscher(vorland)seen, Diskussion
anhand von Fallbeispielen
Rupture de lacs glaciaires: Discussion de cas pratiques
Philipp Teysseire, Dr. Richard Kuntner, Teysseire & Candolfi AG,
Terbinerstrasse 18, 3930 Visp,
Zusammenfassung
Gletscher sind ein faszinierender Teil der Natur, jedoch stellen sie für Menschen und
Infrastrukturanlagen insbesondere auch Talsperren immer wieder eine Gefahr dar. Neben
Gletscherabbrüchen und durch den Gletscherschwund offen gelegten instabilen Hängen kann
auch von Gletscherhochwassern eine grosse Gefahr ausgehen. Gletscherhochwasser entstehen
durch ein plötzliches Entleeren von im oder am Rande von Gletschern gelegenen
Schmelzwasser-Reservoiren. Dabei werden durch die Wassermassen meist auch grosse
Mengen an Lockergestein mobilisiert, die dann in Form von Murgängen ins Tal fliessen.
Während Wasserreservoire im Gletscher nur schwer erkennbar sind lassen sich Seen auf oder
neben den Gletschern auch in sehr unwegsamem Gelände mit Fernerkundung erkennen und
teilweise auch überwachen. Zusammen mit gezielten baulichen Massnahmen lässt sich damit
das Risiko von Gletscherseeausbrüchen beherrschen.
In diesem Vortrag wird anhand von drei Fallbeispielen aufgezeigt, in welcher Form sich
Gletscherseeausbrüche manifestieren können, welche Gefährdung von Ihnen ausgeht und mit
welchen Massnahmen das Risiko beherrscht werden kann.
Der erste See, der Sirvoltesee liegt in der Nähe der Simplonpasshöhe auf rund 2400m.ü.M. Er
wird vor allem durch kleine Gletscher und Firnfelder gespiesen und durch eine aus der letzten
Eiszeit stammende Moräne zurückgehalten. Anlässlich der Unwetter von 1993 brach der See aus
und erodierte eine grosse Bresche in die Moräne. Das mobilisierte Material wurde grösstenteils in
unterliegenden flachen Geländekammern abgelagert und es wurden keine Personen- und kaum
Sachschäden verzeichnet.
Anders sieht es beim Weingartensee einem Gletscherzungensee oberhalb von Täsch aus. Durch
die starke Schneeschmelze kam es im Jahre 2001 zu einem Überlaufen des Sees und einer
Mobilisierung von instabilem Material im Bereich des Sees. Dieser Murgang im Gerinne des
Täschbachs führte in Täsch zu beträchtlichen Schäden. In der Folge wurde ein
Hochwasserschutzkonzept erarbeitet welches den Bau verschiedener Leitdämme vorsieht mit
dem allfällige Murgänge in Ablagerungsräume umgeleitet werden können.
Im Bereich des Grubensees oberhalb von Saas Balen haben sich mehrere Seen gebildet, die vor
und am Rande des Grubengletschers und auf dem neben dem Grubengletscher verlaufenden
Blockgletscher liegen. Zwei Ausbrüche des neben dem Gletscher liegenden Sees in den Jahren
1968 und 1970 verursachten in Saas Balen beträchtliche Schäden. In der Folge wurden
verschiedene bauliche Schutzmassnahmen realisiert. Im Laufe der späten 80er und frühen 90er
Jahre nahmen die Seen wegen des starken Gletscherschwundes stark zu, sodass die Sicherheit
durch die bereits realisierten Massnahmen nicht mehr gewährleistet werden konnte. Daher
wurden nach detaillierten Studien weitere bauliche Massnahmen realisiert und ein
Beobachtungskonzept aufgebaut, das eine ständige Überwachung der Entwicklung sicherstellt.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Digue d'Arnon : sécurité de l’ouvrage à garantir dans un contexte
géotechnique sensible
Der Damm von Arnon - Stabilität die unter empfindlichen geotechnischen
Bedingungen zu garantieren
Daniel Collomb, Bonnard & Gardel Ingénieurs-conseils SA, Lausanne
Résumé
L'aménagement hydroélectrique d'Arnon-Diableret appartient à la Romande Energie. Il exploite
les ressources hydrauliques des bassins d'alimentation d'Arnon (7,1 km2) et d'Ayerne (4,1 km2).
La digue d'Arnon est un ouvrage en terre de 18 m de hauteur maximale réalisé entre 1954 et
1957 avec des grès et des schistes des flyschs du Niesen extraits des alentours. L’accumulation
correspondante a une capacité d'environ 10 millions de m3. L'eau du lac est amenée à la centrale
des Diablerets par une galerie en pression et une conduite forcée. Sa chute nette est de 340 m
pour un débit de 1,75 m3/s.
Le comportement de l’ouvrage et de ses rives est suivi régulièrement depuis 1957, date de mise
en eau. Les principales mesures réalisées concernent le déplacement des repères de
triangulation et de nivellement ainsi que la percolation d’eau dans le corps de digue en fonction
du niveau de la retenue et de l’hydrologie (piézomètres, turbidité, conductibilité, débit du filtre et
débit d’une petite source sur le parement aval de la digue).
Il a été constaté rapidement des mouvements de terrain au droit de tous les repères installés en
1957. Afin de mieux contrôler le phénomène, le dispositif d'auscultation a été renforcé à partir de
1988 par la mise en place d’inclinomètres dans les zones en glissement et de nouveaux repères
plus ou moins éloignés de la digue et de ses ouvrages annexes. La recherche de points fixes a
conduit à s’éloigner toujours plus de la digue jusqu’à la mise en place en 1996 de points de
mesures GPS sur les crêtes à quelque 1,5 km de part et d’autre de la retenue. Ce dispositif a été
complété en 2003 par trois extensomètres dans le corps de digue et par un nouveau point GPS.
Toutes les mesures réalisées à ce jour confirment l'instabilité des deux rives et, dans une
moindre mesure, celle de la digue elle-même, de l'évacuateur de crue et de la quasi totalité du
périmètre d’observation (aucun des points GPS mis en place ne s’avère rigoureusement fixe). En
revanche, le comportement hydraulique de la digue est tout à fait satisfaisant.
Le glissement le plus actif est situé en rive gauche. Il correspond à une vitesse moyenne de la
masse glissée de 6 à 8 mm/an aux environs de la digue. Il affecte directement la tour déversoir
qui se déplace lentement et tend à basculer vers la retenue. Le glissement rive droite est moins
actif. Il correspond à une vitesse d'environ 3 à 4 mm/an. La cinématique des deux glissements
entraîne entre autres la compression longitudinale de la digue avec pour corollaire des zones en
extension verticale dans le corps de digue. Le risque de fracturation hydraulique correspondant à
cette situation nécessite un suivi attentif des percolations d'eau dans le corps de digue (zones
humides sur le parement aval, piézomètres, turbidité, conductibilité et débit du filtre).
Au titre des dégradations et/ou des instabilités locales observées à ce jour en rapport avec les
glissements qui affectent l’ouvrage et ses environs, on peut citer la rotation lente mais constante
de la tour déversoir et la dégradation des joints de la galerie d'évacuateur de crue. A noter
également qu’un glissement superficiel est survenu en 1994. Il a nécessité la réalisation
d'importants travaux de drainage sur le versant gauche.
En définitive, quand bien même la digue d'Arnon est un ouvrage modeste, son environnement
géotechnique nécessite un suivi régulier et minutieux de son comportement et de celui de ses
alentours.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Geohydraulische Phänomene in der Fundation des Rhodannenberg
Erddammes
Phénomènes hydrogéologiques dans la fondation de la digue
de Rhodannenberg
Dr. Bastian Otto, Nordostschweizerische Kraftwerke AG, Postfach, 5401 Baden
Zusammenfassung
Unterhalb des Staudammes Rhodannenberg, welcher den Klöntaler See abschliesst, fallen seit
der Erstellung des Dammes im Jahr 1909 beträchtliche Sickerwassermengen von bis zu 550 Liter
pro Sekunde bei Vollstau an. Erkundungen dieses Phänomens und Versuche, die
Sickerwassermengen zu reduzieren, wurden in den vergangenen fast hundert Jahren
verschiedentlich durchgeführt. Als letzte dieser Kampagnen wurden in den Jahren 2002 bis 2004
umfangreiche
hydrogeologische
Abklärungen
zur
detaillierten
Erkundung
der
Sickerwasserverhältnisse durchgeführt. Mittels Bodentemperaturmessungen zur thermischen
Leckortung, Tracerversuchen und hydraulischen Bohrlochversuchen konnte ein konzeptionelles
hydrogeologisches Modell erstellt und mit Messungen untermauert werden.
Die Ergebnisse dieser 2 Jahre dauernden Messkampagne, in welcher die Temperaturen im
Erddamm und dessen Fundation in einer sehr grossen zeitlichen wie örtlichen Dichte gemessen
wurden, werden im Vortrag vorgestellt und das daraus abgeleitete Modell erläutert.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Staudamm Godey und seine Umwelt
Digue de Godey et son environnement
Thomas Schenk, Electrowatt-Ekono AG, Hardturmstrasse 161, Postfach, 8037 Zürich
Zusammenfassung
Die Gesellschaft Lizerne et Morge S.A. wurde 1957 gegründet und hat ihr Kraftwerk 1960 in
Betrieb nehmen können. Das Werk nutzt das Wasser der Morge und der Lizerne, beides
rechtsseitige Zuflüsse der Rhone unterhalb von Sitten, und verarbeitet es in der Zentrale Ardon
(Ausbauwasssermenge 6 m3/s, inst. Leistung 50 MW, Jahresproduktion 140 Mio. kWh). Die
Erfahrungen der ersten 10 Betriebsjahre zeigten, dass mit einer grösseren Speichermöglichkeit
eine Verbesserung der Energiequalität erreicht werden könnte.
1973 wurde der Baubeschluss gefasst für die Erstellung eines Ausgleichsbeckens auf der
Lizerne und im gleichen Jahr mit den Bauarbeiten begonnen. Die Inbetriebnahme erfolgte im
Herbst 1974.
Das Becken wurde geschaffen mit einem Sperrenbauwerk von 35 m Höhe und 170 m
Kronenlänge auf der Lizerne bei Godey. Der homogene Erdschüttdamm (Volumen 290'000 m3)
und das Becken liegen im Flysch der Plaine Morte-Decke und auf Alluvionen, welche den
Talboden aufgeschottert haben. Die Dichtigkeit der Sperre wird erreicht durch eine bituminöse
Dichtungsschicht auf der wasserseitigen Dammoberfläche (8700 m2) und eine Schlitzwand
(1200 m2) im Untergrund. Der Grundablass, der sowohl der Entleerung des Beckens wie auch
der Wasserentnahme für den Betrieb dient, liegt unter dem Damm und hat eine maximale
Kapazität von 22 m3/s. Die Hochwasserentlastung (freier Überfall von 15 m Länge mit 2
Zwischenpfeilern) kann das Katastrophenhochwasser von 106 m3/s abführen.
Der Stausee hat ein Speichervolumen von rund 850’000 m3 und ein Einzugsgebiet von 7 km2.
Der jährliche Zufluss beträgt rund 11 Mio. m3. Das gespeicherte Wasser wird durch den
Grundablass ins Bachbett der Lizerne geleitet und rund 500 m unterhalb der Sperrstelle von der
seit 1960 bestehenden Lizerne-Fassung aufgenommen und dem Stollensystem zugeführt.
Beim Staudamm Godey haben sich insbesondere die nachstehenden Umweltbeeinflussungen
ergeben, welche Massnahmen notwendig machten:
-
Deformationen beim linken Widerlager, was knapp 2 Jahre nach der Inbetriebnahme zu
Setzungen und Rissen in der Dichtungsschicht geführt hat.
-
Relativ starke Verlandung des Staubeckens, was schon zweimal die Entfernung von über
20’000 m3 notwendig gemacht hat.
-
Eine Rutschung im rechtsseitigen Talhang ca. 100 m oberhalb des Staubeckens.
-
Ein Anfall von Schwemmholz im Staubecken, das eine Gefahr von Verklausung der
Hochwasserentlastung darstellen könnte.
Über die letzten beiden Umweltbeeinflussungen wird im Referat näher eingegangen:
Die Rutschung in der Zone La Lui ist 1985 vom Betriebspersonal entdeckt worden. Mit
Sondierbohrungen und Berechnungen ist das Gefahrenpotential für den Stausee und den Damm
abgeschätzt worden. Gleichzeitig wurde um das Gebiet der Rutschzone eine Drainage erstellt,
welche das Hangwasser fassen und kontrolliert ableiten kann. Die Bewegungen in der
Rutschzone werden laufend überwacht.
Auf die Verklausungsgefahr der Hochwasserentlastung ist vom Experten hingewiesen worden.
Mit einer Studie eines Forst- und eines Hydraulikingenierus ist die mutmassliche Holzmenge,
welche beim Extremhochwasser ins Staubecken gelangen könnte, und deren Konsequenzen auf
den Hochwasserabfluss abgeschätzt worden. Die Prüfung verschiedener Massnahmen hat zur
Reinigung und Abholzung in den Gefahrenzonen geführt.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Erneuerung Kraftwerk Wettingen, Neukonzessionierung - Wehrumbau
(Renouvellement de la centrale hydroélectrique de Wettingen,
Nouvelle concession - Transformation du barrage)
Felix Hansmann, ewz, Produktion, Postfach, 8050 Zürich
Zusammenfassung
Das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (ewz) erstellte in den Jahren 1930 – 1933 das Kraftwerk
Wettingen, zu jener Zeit das eigentliche Basiswerk für die Elektrizitätsversorgung der Stadt
Zürich. Die Anlage nutzt eine mittlere Fallhöhe von 22 m mittels einer Stauanlage, dem
anliegenden Maschinenhaus und einem ca. 400 langen Unterwasserstollen. Die
Ausbauwassermenge beträgt 133 m3/s, was eine maximale Leistung der 3 Kaplanturbinen von 24
MW ergibt.
Neukonzessionierung
Die Konzession zur Wasserkraftnutzung wurde der Stadt Zürich durch die beiden Kantone
Aargau und Zürich auf eine Dauer von 80 Jahren ab Betriebsaufnahme erteilt. Nach 70 Jahren
einwandfreien Betrieb haben sich neben den neuen rechtlichen Grundlagen (im Speziellen
bezüglich
Restwassermenge
und
Vernetzung
der
Gewässer)
auch
diverse
Abnutzungserscheinungen am Bauwerk und an den elektromechanischen Einrichtungen hervor
getan. Die elektromechanische Ausrüstung aus der Zeit der Kraftwerkserstellung entspricht nicht
mehr dem heutigen Stand der Technik. Speziell die "offene" Schaltanlage im Maschinenhaus
weist erhebliche Sicherheitsrisiken auf. Es bestand daher ein grösserer technischer
Erneuerungsbedarf. Damit die notwendigen Investitionen einer sinnvollen Amortisationsbasis zu
Grunde liegen, wurde eine neue Konzession mit den betroffenen Kantonen Zürich und Aargau
ausgehandelt und im 2003 erfolgreich in Kraft gesetzt.
Im Zusammenhang mit der Neukonzessionierung und der Baueingabe wurden die
Umweltverträglichkeitsberichte Stufe 1 und 2 mit den entsprechenden Massnahmen erstellt. Die
Projektierungs- und Ausführungskosten belaufen sich auf 76.8 Mio. SFr. und wurden am 7. April
2002 von den Stimmbürgerinnen und Stimmbürger der Stadt Zürich genehmigt. Nach Abschluss
des Erneuerungsprojektes steht ewz ein modernes, dem Stand der Technik angepasstes
Kraftwerk zur Verfügung.
Wehrumbau
Durch die massive Erhöhung der Restwassermenge von 0.6 m3/s auf 7.5 - 12 m3/s müsste eine
Produktionseinbusse von ca. 7 % in Kauf genommen werden. Anhand der gegebenen
Ausgangslage, der relativ grossen Reserven in der Ableitkapazität der bestehenden 4 Wehrfelder
und der notwendigen Anpassungen der Wehrorgane, konnte ein Konzept mit einem Umbau von
drei Wehrfeldern und der Einbau einer Dotieranlage im 4. bestehenden Wehrfeld realisiert
werden. Für die Einhaltung der n-1 Bedingung für das Ableiten des 1000-jährlichen Hochwassers
wurde der in jedem Wehrfeld vorhanden Grundablass zweigeteilt. Das sichere Ableiten der
Limmat bei Hochwasser wurde mit einem Modell an der VAW der ETH Zürich erfolgreich geprüft.
Damit eine genügende Ableitkapazität bei Hochwasser während der Umbauphase gewährleistet
werden kann, erfolgt der Umbau in Etappen. Pro Etappe wird ein Wehrfeld umgebaut, nach
Erstellung der drei Wehrfelder wird die Dotierturbine im letzten bestehenden Wehrfeld eingebaut.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Neben dem Nachweis der Hochwassersicherheit wurden auch die Stabilitäts- und
Statiknachweise inklusive Nachweis der Erdbebensicherheit erstellt. Dazu wurden mit dem
Finiten Elementen - Programm "Fenas (Eccon IPP)" die drei Hauptelemente Maschinenhaus,
Wehrfeld und linkes Wehrwiderlager (exklusive Felsuntergrund) modelliert. Die Berechung ist
konform den Vorschriften der "Richtlinie für den Nachweis der Erdbebensicherheit von
Stauanlagen", Version 1.0, Stand 20.11.00 des BWG ausgeführt worden.
Modellansicht Kraftwerk Wettingen
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Sihlsee - barrage In den Schlagen:
Amélioration de la sécurité sismique
Sihlsee - Staumauer In den Schlagen :
Erhöhung der Erdbebensicherheit
Walter Amberg, Lombardi SA, Via R. Simen 19, 6648 Minusio
Résumé
A la fin des travaux de construction, des fissures importantes sont apparues dans le béton du
barrage – poids, suite à un développement excessif de chaleurs d’hydratation.
Elles se situent à la base du couronnement et sont visibles au parement aval près de la ligne de
changement de pente, dans la galerie d’inspection supérieure et partiellement au parement
amont du barrage.
La partie haute du barrage est donc partiellement détachée du corps principal de l’ouvrage, ce
qui représente un affaiblissement intolérable pour une situation extrême de tremblement de terre.
L’exposé se concentre sur le projet et la réalisation des travaux d’assainissement nécessaires
pour rétablir la sécurité sismique du barrage.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Ertüchtigung, Rückbau oder Umbau von älteren Staumauern?
Zwei Beispiele aus der Ostschweiz
Theodor Sonderegger, Bundesamt für Wasser und Geologie, 2501 Biel
Zusammenfassung
Die Anlage Schwänberg am
Wissenbach wurde 1916 als
Gewölbemauer von 15 m Höhe in
Beton nach den Plänen von Ing.
Kürsteiner erstellt. Im Rahmen
der Abklärungen für die fällige
Konzessionserneuerung
wurde
die Staumauer 1989 der damals
gültigen
Talsperrenverordung
unterstellt
und
die
sicherheitsrelevanten
Punkte
durch einen Experten abgeklärt.
2001
erfolgte
die
Konzessionserneuerung
durch
den
federführenden
Kanton
Appenzell a. Rh. Damit war eine
Bedingung des Betreibers für die Inangriffnahme der behördlich verlangten Sanierung erfüllt. In
den folgenden Jahren entstand, verbunden mit einem Eigentümerwechsel, ein
Gesamterneuerungsprojekt, das neben der Ertüchtigung inbezug auf die Hochwassersicherheit
und der Mauersanierung auch eine Erneuerung der Druckleitung und der Produktionstechnik
umfasste. Der neue Besitzer, der Verein Appenzeller Energie, konnte die Anlage im Herbst 2004
in Betrieb nehmen.
Die Anlage Buchholz liegt unterhalb der Staumauer Schwänberg an der Glatt. Sie wurde 1982
von Ing. l, Kürsteiner als 18 m hohe Gewichtsperre
gebaut, aber bereits 1917 ausser Betrieb gesetzt
und unterlag seitdem einem Auflandungsprozess
bis zur vollständigen Auffüllung des Beckens. Nach
dem Besitzwechsel an die Gemeinde Gossau und
Flawil 1991 erneuerte das BWG (damals BWW) die
bereits früher gestellte Aufforderung, die Anlage
entweder zu sanieren oder den Rückbau in Angriff
zu nehmen. In der Folge kam ein Rückbauprojekt
zustande, das durch das BWG 1998 genehmigt
und vom Kanton St. Gallen 1999 wurde. Der
Vollzug scheiterte an unerledigten Einsprachen, die
insbesondere
die
Auswirkung
der
auszuschwemmenden Sedimentation betrafen.
2004 reichte eine auf Kleinwasserkraftanlagen
spezialisierte Ingenieurfirma ein Projekt ein, das
den talseitigen Ausbau der Mauer mit Integration
einer Turbine und einer Fischschleuse vorsieht und
den Sicherheits-Anforderungen des BWG genügt
und so als Alternative zum Rückbau bewilligt
werden konnte. Der Umbau befindet sich zurzeit in
der Realisierung.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Zukunft der Wasserkraftnutzung im Oberhasli
L’avenir de l’exploitation der forces hydrauliques dans l’Oberhasli
Dr. Gianni Biasiutti, KWO, Kraftwerke Oberhasli AG, 3862 Innertkirchen
Zusammenfassung
Der Alpenraum im Oberhasli ist der weitaus beste Standort für die Wasserkraftnutzung in
der Schweiz. Die bestehenden Kraftwerksanlagen an Grimsel und Susten sind ein
wichtiges Element der Stromversorgung des Landes. In der Optimierung und Ergänzung
dieser Anlagen, für welche das mehrteilige Investitionsprogramm „KWO plus“ steht,
steckt noch bedeutendes Potential – weiterhin das ökonomisch und ökologisch beste
Ausbaupotential der Schweizer Wasserkraft. Die Umwelschutz-Organisationen (USO) der
Schweiz wollen die Nutzung dieses Potentials verhindern.
Bereits 1908 haben die Ingenieure die aussergewöhnlich guten Voraussetzungen für die
Wasserkraftnutzung im Oberhasli erkannt (viel Niederschläge, ideale topografische
Voraussetzungen für den Bau von Speichern, grosse Höhenunterschiede, Granit) und die
Nutzungsmöglichkeiten studiert. Ueber die Gründung der KWO, Kraftwerke Oberhasli AG, wurde
schrittweise eine grosse Wasserkraftanlage gebaut: 9 Kraftwerke, 5 Stauseen, 1,1 GW installierte
Leistung.
Innerhalb
des
konzedierten
Einzugsgebietes
bestehen
weiterhin
bedeutende
Ausbaumöglichkeiten. Sie sind das grösste wirtschaftlich interessante und noch nicht durch
Schutzbestimmungen verschlossene Potential der Schweiz. Mit dem 1985 lancierten Projekt
Grimsel-West wollte man diese Möglichkeiten an Grimsel und Susten maximal ausnutzen. Dieses
grosse Projekt (3,2 Mia. CHF) wurde durch die USO blockiert und schliesslich durch die KWO in
teilweiser Übereinstimmung mit der Opposition aufgegeben.
Das Nachfolgeprojekt KWO plus weicht den bedeutenden Umweltkonflikten aus und beschränkt
sich auf die wenig konfliktträchtigen Elemente des bestehenden Ausbaupotentials (z.B. keine
neuen Fassungen). Es ist als Investitionsprogramm mit mehreren voneinander unabhängigen
Teilen konzipiert, welche auch den Instandhaltungsbedarf der 80jährigen Anlage einschliessen.
Das Programm beinhaltet die Sanierung und Aufwertung bestehender Kraftwerke, die
Vergrösserung des Grimselsees, sowie die Einflechtung neuer Verarbeitungsstränge.
Reihenfolge und zeitlicher Fortschritt hängen vom Erhalt der einzelnen Bewilligungen ab.
Die Vergrösserung des Grimselsees ist das Kernelement des Vorhabens. Das
Investitionsvolumen beläuft sich auf ca. 200 Mio. CHF, davon 1/3 für Instandhaltung. Mit dem
grösseren Stauvolumen sollen die Kraftwerke von minderwertiger Sommerproduktion und von
Wasserverlusten entlastet werden. Ziel ist, den Treibstoff ganzjährig ausgeglichen zur Verfügung
zu haben.
Abgesehen von den ersten zwei kleineren Teilen (total ca. 120 Mio. CHF), die bereits im Bau
stehen, lehnen die USO das Projekt strikte ab. Während 5 Jahren wurde in Dialogprozessen
versucht, über das Angebot von weitgehenden Ausgleichsmassnahmen Kompromisse zu finden.
Dies scheiterte an der fundamentalistischen Einstellung der USO. Im aktuellen politischen Kampf
entfernt sich die Argumentation der USO weit von den Fakten.
Die Region Oberhasli steht grossmehrheitlich hinter dem Vorhaben, und die Regierung des
Kantons unterstützt es ausdrücklich. Die Umweltinstanzen von Kanton und Bund haben keine
grundsätzlichen Einwände. Das Vorhaben braucht nun beherzte Unterstützung, wenn es nicht in
politischen Fallen und in langen Rechtwegen stecken bleiben soll.
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Erhöhung der Grimselstaumauern
Surélévation der barrages au Grimsel
Andres U. Fankhauser, KWO, Kraftwerke Oberhasli AG, 3862 Innertkirchen
Zusammenfassung
Die Idee die Grimselstaumauern zu erhöhen ist nicht neu. Bedingt durch den rasch wachsenden
Strombedarf wurden schon in den späten 30-iger Jahren erste diesbezügliche Projektideen
ausgearbeitet. Schon früh hat man also erkannt, dass die topographischen, geologischen und
hydrologischen Bedingungen für einen Höherstau äusserst vorteilhaft sind, ja eigentlich geradezu
danach verlangen. Im Rahmen des Projekts KWO plus haben die KWO nun die Projektidee
wieder aufgenommen und planen das Stauziel um 23 m anzuheben. Dies würde den Seeinhalt
um rund 75% auf etwa 172 mio m3 vergrössern, was eine Speicherung von rund 86% des
mittleren jährlichen Zuflusses erlaubt.
Der Grimselsee wird durch zwei Talsperren, die 114 m hohe Bogengewichtsmauer Spitallamm
und die 42 m hohe Gewichtsmauer Seeuferegg aufgestaut. Aufgrund des bei beiden Sperren
vorhandenen Gewichtsmauercharakters bedingt eine Erhöhung auch eine entsprechende
Verstärkung des bestehenden, respektive verbleibenden Mauerteils (Bild 1).
Spitallammsperre
Abgebrochener
Beton
Seeufereggsperre
Grimselstrasse
Neuer Beton
Fugenhohlraum
Neuer Beton
Bild 1: Profil der erhöhten Sperren
Das für die Spitallammsperre gewählte Erhöhungskonzept integriert die erforderlichen
Sanierungsarbeiten und kann wie folgt charakterisiert werden (Bild 1):
• Um die vorhandenen topographischen Bedingungen möglichst optimal zu nutzen, müssen
die Mauerbogen des erhöhten Mauerteils möglichst seewärts liegen, also wurde die
erforderliche Verstärkung des Profils auf der Seeseite angeordnet;
• Basierend auf dem grosszügig dimensionierten Fundament der Sperre muss die
oben genannte Verstärkung nicht über die gesamte Höhe der Sperre geführt werden;
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23. + 24. 6. 2005 Interlaken
Die oberen 26 m der bestehenden Sperre werden gänzlich abgebrochen, sodass
einerseits das vorhandene Rissproblem gelöst, und andererseits für den neuen Mauerteil
ein korrektes Auflager geschaffen werden kann;
Um die Probleme im Zusammenhang mit dem nicht-monolithischen Verhalten der Sperre
zu lösen, sollen der wasserseitig liegende Vorsatz- bzw. Trogbeton abgebrochen, und
durch einen neuen Vorsatzbeton guter Qualität ersetzt werden;
Um die Abtragung der Bogenkräfte im Mauerkörper und deren Einleitung in die Auflager
möglichst vorteilhaft zu gestalten, wird der neue Mauerteil als doppelt gekrümmte
Bogenmauer ausgebildet.
Bei der Seeufereggsperre können die folgenden Besonderheiten genannt werden (Bild 1):
• Die luftseitig steil abfallende Topographie lässt bei der Gewichtsmauer Seeuferegg nur
eine seeseitige Verstärkung zu (Bild 2);
• Im neuen Teil der Seeufereggsperre werden Fugenhohlräume mit einer maximalen Breite
von 6 m integriert;
• Die neue Grimselstrasse wird in einer geneigten Brückenkonstruktion an den erhöhten
Teil der Seeufereggsperre angebaut.
Diese Erhöhungskonzepte erfordern die temporäre Leerung des Grimselsees. Dies hat einerseits
zwar Betriebsausfälle zur Folge, andererseits aber den Vorteil, dass wirksame Massnahmen
gegen die Verlandung erstellt, und der Seegrund zur Anordnung der Baustelleninstallationen und
der Zuschlagstoffentnahme benutzt werden kann.
Im Herbst dieses Jahres soll die Baueingabe erfolgen. Ein nicht einfaches Unterfangen,
beinhaltet dieses Projekt doch zusätzlich zur Erhöhung zweier Talsperren auch die Verlegung der
Kantonsstrasse über den Grimselpass. Diese soll entlang der Seeufereggsperre steigend auf das
neue Stauziel gelangen und dann anschliessend den Grimselsee mit einem imposanten
Brückenbauwerk überqueren (Bild 2).
Bild 2: Sicht auf die erhöhten Grimselsperren
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