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Ingenieurbüro
Dr.-Ing. Rolf-Jürgen Gebler GmbH
Sanierung Fischaufstiegsanlage KW Flumenthal
Auftraggeber:





Vom Ing.-Büro Dr. Gebler
ausgeführte Arbeiten:



Alpiq Hydro Aare AG
Aarburgerstrasse 264
4618 Boningen



- Planung
- Ausschreibung
- Bauüberwachung / Abrechnung
Gesamtabmessungen Fischaufstiegsanlage

Gesamtlänge:
Länge Einlaufbauwerk:
Länge naturnahes Fliessgewässer:
Länge Durchlassbauwerk:
Länge Raugerinne:
Länge Schlitzpass/Mündungsbauwerk

Gefälle Fliessgewässer:
Gefälle Raugerinne:
Gefälle Schlitzpass:

Gesamtabfluss = Abfluss Fliessgewässer
(inkl. Dotierabfluss):
Abfluss Raugerinne / Schlitzpass:

Gesamthöhenunterschied:
Höhenunterschied Einlaufbauwerk:
Höhenunterschied Fliessgewässer:
Höhenunterschied Durchlassbauwerk:
Höhenunterschied Raugerinne:
Höhenunterschied
Schlitzpass/Mündungsbauwerk:

480 m
22 m
120 m
60 m
228 m
50 m

1:120
1:36
1:33


3,0-5,0 m³/s
1,0 m³/s

8,59 m (Stauziel zu Q347)
0,72 m
0,98 m
0,72 m
4,74 m

1,43 m
Einlaufbauwerk

- Das Einlaufbauwerk befindet sich ca. 150,0 m oberhalb des KW. Das 22,0 m lange Bauwerk wird als Spundwandkonstruktion mit
  einer Betonsohle erstellt.
- Innerhalb des Einlaufbauwerks erfolgt die Regulierung des Betriebsabflusses der FAA von Qmin = 1,0 m³/s bis Qmax = 5,0 m³/s und
  die Anpassung an die niedrigeren Wasserspiegellagen im OW bei höheren Aareabflüssen.
Zusammenfassende Angaben Einlaufbauwerk

Höhenunterschied
Länge Bauwerk:
Breite unregulierter Querschnitt:
Breite regulierter Querschnitt:
Abfluss unregulierter Querschnitt:
(Raugerinne)
Abfluss regulierter Querschnitt:

0,11 - 0,72 m
22,0 m
6,0
4,0 m
Q = 0,4 – 3,0 m³/s

Q = 0,6 – 4,5 m³/s
Naturnahes Fliessgewässer

Die Gestaltung des naturnahen Fliessgewässers erfolgt durch den Einbau von Kiesschnellen aus Grobkies, anschliessenden strömungsberuhigten Tiefwasserzonen und einem durch-gehenden tiefen Gewässerlauf (Sicherstellung des Fischaufstieges).

Kiesschnellen
Die Kiesschnellen dienen als Laichhabitate und Lebensraum für Kieslaicher. Die Gestaltung erfolgt im Wesentlichen auf die Laichhabitatansprüche von Nasen und Barben. Um die Voraussetzungen als Laichhabitate zu erfüllen, sollte die Wassertiefe auf den Schnellen > 20 cm betragen.

- Die Schnellenkrone wird ca. 30 cm unterhalb des Oberwasserspiegels bei einem Abfluss von Qmin = 3,0 m³/s angeordnet.
- Die eigentliche Kiesschnellen werden mit einer Neigung zwischen 1:50 und 1:70 ausgeführt undaus einer 50 cm starken Schicht aus
  Grobkies (80 – 200 mm) hergestellt.


Tiefer Gewässerlauf
Um die aquatische Durchgängigkeit des Fliessgewässers für alle Fischarten und die Benthosfauna zu gewährleisten, wird parallel zu den Kiesschnellen ein tiefer Gewässerlauf mit geringeren Fliessgeschwindigkeiten und ausreichenden Wassertiefen durch Querriegel gestaltet.

- In jedem Querriegel ist eine vertikale Lücke mit einer Breite von 0,85 m integriert, an denen ein Höhenunterschied von etwa 10cm
  abgebaut wird
- Entsprechend der hydraulischen Dimensionierung ergibt sich aus der Lückengeometrie an jedem Querriegel eine
  Wasserspiegeldifferenz von ?h = 0,075 m.
- Der Abfluss in dem tiefen Gewässerlauf beträgt 1,21 m³/s (bei Qmin=3,0 m³/s) bis 1,73 m³/s (bei Qmax = 5,0 m³/s).
- Die Blocksteine sind mindestens 40 cm in das Sohlmaterial eingebunden und durch eine Reihe von kleineren Blocksteinen mit einer
  Kantenlänge von 0,6 - 0,8 m fixiert.
.
Zusammenfassende Angaben Fliessgewässer

Höhenunterschied Fliessgewässer
Länge Fliessgewässer:

Kiesschnellen
Anzahl:
Wasserspiegeldifferenz jeweils:
Wassertiefe:
Gefälle:
Wasserspiegelbreite:

Tiefer Gewässerlauf
Wasserspiegeldifferenz pro Querriegel:
Wassertiefe:
Gefälle:
Wasserspiegelbreite:

Tiefwasserzonen
Wassertiefe:
Wasserspiegelbreite:
0,98 m
120,0 m


3 Stück
0,26 – 0,38 m
0,27 – 0,40 m
1:50 – 1:70
ca. 6,5 m


0,075 m
1,2 – 1,35 m
ca. 1:60
ca. 5,5 m


1,20 – 1,35 m
ca. 12 m
Übersicht
Einlaufbauwerk - Planung
Naturnahes Fließgewässer - Planung



Durchlassbauwerk

- Das Durchlassbauwerk wird als Spundwandbauwerk errichtet und weist eine lichte Breite von 3,0 m auf. Die Länge des Bauwerkes
  beträgt etwa 60 m.
- Der Abfluss in dem Gerinne beträgt (unabhängig vom Gesamtabfluss der FAA) konstant 1,0 m³/s, oberhalb des
  Durchlassbauwerkes wird der Abflussanteil > 1,0 m³/s in die Dotierleitung ausgeleitet.
- In die Rinne werden in relativ grossen Abständen (min. 5,0 m) Querriegel aus Felsgestein gesetzt.
- In jedem Querriegel wird je eine Lücke mit einer Breite von 0,85 m versetzt angeordnet.
- Durch die Geometrie der Lücke und des geplanten Abflusses ergibt sich an jedem Riegel eine Wasserspiegeldifferenz von 0,12 m.
Zusammenfassende Angaben Durchlassbauwerk

Länge Bauwerk:
Wasserspiegelbreite:
Mittlere Wassertiefe:
Wasserspiegeldifferenz an dem Riegeln:
Gesamthöhenunterschied Bauwerk:
60,0 m
3,00 m
0,86 m
0,12 m
0,72 m
Durchlassbauwerk - Planung

Naturnahes Raugerinne

Unterhalb des Durchlassbauwerks wird die FAA als naturnahes Raugerinne gestaltet. Nach einer 180° Kehre wird der Anschluss an den Schlitzpass / Mündungsabschnitt hergestellt.

- Das naturnahe Raugerinne weist ein mittleres Gefälle von 1:36 bei einer Gesamtlänge von ca. 228,0 m auf.
- Das Gerinne verläuft von oberhalb des Zählbeckens am Rand der Zufahrtsstrasse zum Kraftwerksvorplatz auf einer Länge von ca.
  35,0 m bis zu einem Brückenbauwerk.
- Innerhalb des 7,0 m langen Brückenbauwerkes erfolgt die Querung der Zufahrt zum KW.
- Anschliessend verläuft das Raugerinne entlang der Böschung auf einer Länge von 80 m parallel zur Aare. Nach einer 180°-Kehre
  führt das Gerinne gegen die Fliessrichtung der Aare zurück zum KW und schliesst an den Schlitzpass / Mündungsbauwerk an.
Projektbeschreibung

Das 1970 in Betrieb genommene Aarekraftwerk Flumenthal weist eine Fischaufstiegsanlage in Form eines Beckenpasses am linken Ufer des Kraftwerkes (KW) auf. Die Funktion der Fischaufstiegsanlage wurde bei der koordinierten Fischaufstiegskontrolle im Jahr 2005 als „ungenügend“ bewertet.
Die Alpiq Hydro Aare AG beabsichtigt nun, gemäss des Gewässerschutzgesetzes für die Sanierung der Wasserkraft, die vorhandene Fischaufstiegsanlage (FAA) zu sanieren bzw. zu erneuern.


Konzept der Fischaufstiegsanlage:

- Die Fischaufstiegsanlage weist einen Betriebsabfluss zwischen 3,0 – 5,0 m³/s auf und wird am rechten Ufer der Aare errichtet. Die gesamte
  Länge der Fischaufstiegsanlage beträgt 480,0 m.
- Ein Grossteil des Höhenunterschiedes von max. 8,59 m wird über ein naturnahes Raugerinne und einen Schlitzpass unterhalb des KW
  überwunden.
- Das rechtwinklig von der Aare abzweigende Einlaufbauwerk liegt ca. 150,0 m oberhalb des KW. In dem Einlaufbauwerk erfolgen die
  Abflussregulierung und die Anpassung an die Wasserspiegelschwankungen im OW.
- Nach dem Einlaufbauwerk verläuft die FAA als naturnahes Fliessgewässer weitgehend parallel zur Aare in Richtung KW.
- Das Fliessgewässer wird mit einer Abfolge von flach geneigten Kiesschnellen und parallel dazu verlaufenden tiefen Gewässerläufen gestaltet.
- Die Kiesschnellen dienen als Lebensraum und Laichhabitat, der tiefe Gewässerlauf gewährleistet die aquatische Durchgängigkeit
  (Fischaufstieg).
- Das naturnahe Fliessgewässer weist eine Wasserspiegelbreite von ca. 12,0 m bei einer Länge von 120,0 m auf.
- Etwa 30,0 m oberhalb des KW wird der Abflussanteil > 1,0 m³/s in einem Entnahmebauwerk ausgeleitet und durch eine Dotierleitung zum
  Mündungsbauwerk geführt.
- Der Dotierabfluss wird über eine Turbine energetisch genutzt und anschliessend in das Mündungsbecken geleitet.
- Nach dem Fliessgewässer verläuft die FAA mit einem konstanten Abfluss von 1,0 m³/s in einem 3,0 m breiten Betongerinne innerhalb eines
  60,0 m langen Durchlassbauwerkes in Richtung UW.
- Nach dem Durchlassbauwerk schliesst sich das naturnahe Raugerinne mit einer Gesamtlänge von ca. 228,0 m an.
- Am Anfang des Raugerinnes wird am rechten Rand der FAA ein Zählbecken zur biologischen Wirkungskontrolle errichtet. Das Zählbecken ist
  im Nebenschluss an-geordnet, der Abfluss der FAA wird nur während der Zählperiode durch das Becken geleitet.
- Nach etwa 110 m folgt eine 180°-Kehre, anschliessend verläuft das Raugerinne gegen die Fliessrichtung der Aare zurück zum KW.
- Um auch bei hohen Unterwasserständen (bis zu einem Abfluss, der an 30 Tagen erreicht bzw. überschritten wird) eine ausreichende
  Leitströmung trotz des Rückstaues innerhalb der FAA zu gewährleisten, wird der untere Abschnitt als Schlitzpass gestaltet.
- An den Schlitzpass schliesst sich das Mündungsbecken an. Innerhalb des Mündungsbeckens erfolgen die
  Zuleitung des Dotierabflusses und eine entsprechende Umlenkung der Strömung zu der Mündung bzw. in den Sammelkanal.
- Ein Grossteil des Gesamtabflusses von bis zu 5,0 m³/s wird über die regulierbare Mündungsöffnung strömungsparallel zur Aare in das UW
  eingeleitet.
- Die bestehende Ufermauer wird in der Höhe abgetragen. Die Betonmauern des Schlitzpasses und des Mündungsbauwerkes bilden die neue
  Ufermauer.
- Unterhalb der Mündung der FAA entsteht durch die rückverlegte Ufermauer eine 3,5 m breite Berme. Die Oberkante der Berme liegt dauerhaft
  unter dem Wasserspiegel. Die Berme verläuft auf einer Länge von etwa 35 m bis zu dem Übergang des befestigten Turbinenauslaufes an die
  Aaresohle und schliesst an die natürliche Sohle an.
- Durch die Berme wird entlang der neuen (zurückversetzten) Ufermauer eine strömungsberuhigte Zone (keine bzw. geringe Beeinflussung durch
  die Turbinen-strömung) geschaffen und somit die Aufstiegsmöglichkeit für leistungsschwache und sohlsubstratorientierte Arten gewährleistet.
- Von dem Mündungsbecken zweigt der Sammelkanal ab. Der Sammelkanal wird entlang des gesamten Krafthauses über der
  Saugschlauchmündung angeordnet und weist zwei weitere Mündungen in das UW auf.
- Die Mündungen liegen zu beiden Seiten des Mittelpfeilers und ermöglichen somit den Einstieg in die FAA auch für die Fische, die sich im UW
  des Wehres befinden und die entlang des rechten Ufers aufwärts wandern.
Zusammenfassende Angaben Raugerinne
Länge Raugerinne:
Höhenunterschied:
Gefälle Raugerinne:
Wasserspiegelbreite:
Mittlere Wassertiefe in den Becken:
Wasserspiegeldifferenz pro Becken:
228,0 m
4,56 m
1:36
5,0 - 6,0 m
0,86 m
0,12 m
Naturnahes Raugerinne -Planung

Schlitzpass

- Der Schlitzpass schliesst an das naturnahe Raugerinne an.
- Der Schlitzpass wird in einem 40,0 m langen und 3,0 m breiten Betongerinne errichtet.
- An den Schlitzpass schliesst sich das Mündungsbecken der FAA an. Parallel zu dem Schlitzpass erfolgt die Zuleitung des
  Dotierabflusses über die Dotierturbine.
- Die Sohle des Schlitzpasses weist ein Gefälle von 1:33 auf, so dass sich bei einer lichten Beckenlänge von 4,20 m an
  jeder Trennwand ein Höhenunterschied von 0,13 m einstellt.
- Die Breite des Schlitzes in den Querwänden beträgt jeweils 50 cm. Oberhalb der Querwand beträgt die Wassertiefe 1,48 m, unterhalb
  beträgt die Wassertiefe 1,35 m.


Zusammenfassende Angaben Schlitzpass:
Länge Schlitzpass:
Höhenunterschied:
Mittlere Wassertiefe:
Höhenunterschied:
Mittlere Wassertiefe:
Schlitzweite:
Wasserspiegeldifferenz pro Becken:
Lichte Beckenlänge:
Lichte Beckenbreite:
Neigung der Sohle:
Schlitzweite:
Wasserspiegeldifferenz pro Becken:
Lichte Beckenlänge:
Lichte Beckenbreite:
Neigung der Sohle:
Mündungsbauwerk / Sohlanschluss

- Nach der untersten Trennwand des Schlitzpasses wird über die gesamte Länge des Mündungsbeckens am rechten Rand der Dotierabfluss
   aus einem Beruhigungsbecken zugeleitet.
Schlitzpass - Planung

Mündungsbauwerk - Planung

Sammelkanal

- Der Sammelkanal wird als Stahlkonstruktion erstellt und verläuft über die gesamte Breite des Turbinenauslaufs bis zum Mittelpfeiler.
- Um einen Einstieg in die FAA vom UW des Wehres zu ermöglichen, wird durch den Mittelpfeiler hindurch ein Verbindungsgerinne zu dem
  Sammelkanal geschaffen.
- Von dem Sammelkanal erfolgt eine Mündung in das UW des Turbinenauslaufes am linken Rand des Mittelpfeilers. Die zweite Mündung liegt
  am Ende des Verbindungsgerinnes im Mittelpfeiler und erfolgt in das UW des Wehres.
- Die Lage der Einmündung in das UW wurde so angeordnet, dass diese unterhalb bzw. am Ende der turbulenten Zone bei Wehrüberfall liegt.
  Dazu wurde bei mehreren Hochwasserereignissen die Strömungssituation beobachtet und begutachtet (siehe Beiblatt 21).
- Die beiden Mündungen weisen jeweils eine lichte Breite von 0,40 m und eine min. Wassertiefe von 0,80 m auf.
- Wie bei der Mündung der FAA ergibt sich gemäss der hydraulischen Dimensionierung ein Höhenunterschied von 0,13 m an den beiden
  Mündungen.



Zusammenfassung Sammelkanal
Länge Sammelkanal:                     
Breite Sammelkanal:                     
Abfluss:                                         
Breite Mündungen Sammelkanal:
Wasserspiegeldifferenz:
Wassertiefe (Q347 – Q30:

45,0 m
2,00 m
0,80 – 1,75 m³/s
2 x 0,40 m
0,13 m
0,80 – 1,60 m
Sammelkanal - Planung
40,0 m
1,43 m (inklusive Mündungsbauwerk)
1,41 m
1,43 m (inklusive Mündungsbauwerk)
1,41 m
0,50 m
0,13 m
4,20 m
3,00 m
1:33
0,50 m
0,13 m
4,20 m
3,00 m
1:33