EXAR-Studie ermöglicht die Überprüfung der Hochwassersicherheit von 19 Stauanlagen

Wie extrem können Hochwasser an der Aare sein, die statistisch nur einmal in 100, 1’000, 10’000 oder gar nur einmal in 100’000 Jahren auftreten? Das war die Kernfrage der Studie «Extremhochwasser an der Aare (EXAR)». Nun liegen die Ergebnisse vor. Welche Bedeutung haben sie für die Sicherheit der Stauanlagen im Einzugsgebiet der Aare? Was heisst das für das Bundesamt für Energie (BFE) als Aufsichtsbehörde über die Stauanlagen? Und was passiert jetzt mit den Erkenntnissen?

Energeiaplus hat bei Markus Schwager nachgefragt. Markus Schwager leitet das Forschungsprogramm Stauanlagensicherheit und hat die EXAR-Studie für das BFE als Auftraggeber begleitet.

Energeiaplus: Führt ein Fluss extrem viel Wasser, kann das auch Auswirkungen auf die Stauanlagen haben. Welche?

Markus Schwager: Bei extrem seltenen Hochwassern ist es denkbar, dass eine Stauanlage über- oder umströmt wird, wenn die Wassermassen nicht abgeleitet werden können. Dauert dieser Zustand an, kann dies im schlimmsten Fall zu einem Bruch der Anlage führen. Allerdings: Bei einem extremen Hochwasser sind die Wehranlagen an den grossen Flüssen im Mittelland vollständig geöffnet, so dass möglichst viel Wasser abfliessen kann. Weil kaum mehr Wasser gestaut wird, sind die Auswirkungen eines allfälligen Bruchs gering.

Was sind die Erkenntnisse der EXAR-Studie?

Der Bericht umfasst nahezu 2000 Seiten. Vereinfacht lässt sich feststellen, dass die Ergebnisse der EXAR-Studie im Grundsatz jenen aus früheren Untersuchungen entsprechen. Entlang gewisser Abschnitte an der Aare zeigen die EXAR-Ergebnisse aber eine etwas höhere Hochwassergefährdung, als man bisher angenommen hat.

Markus Schwager leitet das Forschungsprogramm Stauanlagensicherheit im Bundesamt für Energie

Können Sie da genauer werden: Die Studie hat die Hochwassergefährdung für die Gebiete entlang der Aare ab Ausfluss Thunersee bis zur Rheinmündung in Koblenz (AG) untersucht. Welche Stauanlagen sind betroffen?

Auf Grund der EXAR-Ergebnisse kann eine Hochwassergefährdung für 19 Stauanlagen im Einzugsgebiet der Aare abgeleitet werden. Zwölf dieser Stauanlagen liegen an der Aare, drei Stauanlagen liegen an der Saane und je eine Stauanlage liegt an der Orbe, der Limmat, der Reuss und der Sarner Aa.

Das Bundesamt für Energie ist die Aufsichtsbehörde des Bundes über die grossen Stauanlagen in der Schweiz. Welche Auswirkungen hat die Studie auf die Aufsichtstätigkeit des BFE?

Alle Stauanlagen unter Bundesaufsicht müssen schon heute die Hochwassersicherheit nachweisen können. Die Stauanlagen erfüllen also die heutigen Anforderungen an die Sicherheit. Für die bereits erwähnten 19 Stauanlagen ermöglichen die EXAR-Ergebnisse eine Überprüfung der bestehenden Nachweise. In einem ersten Schritt wird das BFE nun durch weiterführende wissenschaftliche Arbeiten für jede dieser 19 Stauanlagen spezifische Hochwasserereignisse ableiten. In einem zweiten Schritt wird das BFE die Betreiber dieser Stauanlagen auffordern, die heutigen Nachweise bezüglich der neuen Gefährdungsgrundlagen zu überprüfen.

In erster Linie müssen die Betreiber von Stauanlagen sicherstellen, dass Ihre Anlagen solchen Extremereignissen standhalten. Gehen Sie davon aus, dass bauliche Massnahmen nötig werden?

Es ist die gesetzliche Pflicht der Betreiber, die Sicherheit der Anlagen nach Stand von Wissenschaft und Technik zu gewährleisten. Die Betreiber und auch wir als Aufsichtsbehörde sind also in der Pflicht, diese neusten Erkenntnisse aus der Studie EXAR zu berücksichtigen. Die Umsetzung dieser Erkenntnisse ist ein Prozess, der mit der Veröffentlichung der Studie erst beginnt. Wie bei jeder sicherheitstechnischen Überprüfung ist es möglich, dass man am Ende zum Schluss gelangen wird, dass einzelne Massnahmen durch den Betreiber nötig sein werden. Der Umfang und die Art dieser allfälligen Massnahmen können zum heutigen Zeitpunkt jedoch noch nicht abgeschätzt werden.

Die EXAR-Studie hat die Auswirkungen extremer Hochwasser an der Aare und ihrem Einzugsgebiet untersucht. Es gibt aber auch Stauwehre an anderen Flüssen. Kann man die Erkenntnisse aus der EXAR-Studie auf diese Anlagen übertragen?

Die gewonnenen Erkenntnisse gelten für das Einzugsgebiet der Aare. Die entwickelte Methodik hingegen kann auch auf andere Einzugsgebiete übertragen werden. Mit dem kürzlich gestarteten Projekt «Extremhochwasser Schweiz» soll genau dies im Auftrag des BAFU und des BFE für die ganze Schweiz geschehen. So wird es möglich sein, auf ähnliche Weise eine Hochwassergefährdung für viele weitere Stauanlagen in der Schweiz zu erarbeiten.

Was unterscheidet die beiden Studien EXAR und «Extremhochwasser Schweiz» eigentlich von früheren Hochwasserstudien?

Den beiden neuen Studien liegt eine kontinuierliche Simulation der Niederschläge und der Abflüsse über mehrere 100’000 Jahre hinweg zugrunde. Dieses Vorgehen hat gegenüber herkömmlichen Ansätzen zwei Vorteile. Erstens stützt sich die Simulation auf sehr viele Wetter- und Abflussdaten im ganzen Einzugsgebiet. Dadurch sind die Resultate robuster als beispielsweise eine herkömmliche Auswertung (Frequenzanalyse) der Daten einer einzelnen Abflussmessstation.

Zweitens werden durch die lange Simulationsdauer die verschiedenen möglichen Kombinationen von Umweltbedingungen abgebildet. Beispielsweise die Niederschlagsmuster, die Schneehöhen oder die Bodenfeuchten. Bei einer herkömmlichen hydrologischen Simulation eines einzelnen Niederschlagsereignisses wäre dies nicht der Fall.

Auslöser für die EXAR-Studie waren die Ereignisse von Fukushima 2011, als ein Tsunami die Küstengebiete überschwemmt und zu einem grossen Reaktorunfall geführt hat. Man wollte danach wissen, wie hoch das Überschwemmungsrisiko in der Schweiz ist. Aber: Grosse Hochwasser gab es in der Schweiz schon vorher. Entlang der Aare zum Beispiel 1999 und 2005. Warum hat man diese Untersuchung nicht schon früher gemacht?

Hochwasser an der Aare werden schon seit langer Zeit untersucht. Man denke dabei an die Abklärungen zur Kanderkorrektion im 18. Jahrhundert oder die Planungsarbeiten zur ersten und zweiten Juragewässerkorrektion im 19. und 20. Jahrhundert. Die Studie EXAR ist ein weiterer Schritt in einer langen Entwicklung zum Verständnis der Hochwassergefahr im Einzugsgebiet der Aare. Dieser Schritt wäre vor wenigen Jahren noch nicht möglich gewesen, da sowohl die verwendeten Modelle wie auch die nötige Leistung bei der Datenverarbeitung noch nicht zur Verfügung standen.

Facts zu EXAR

Unter der Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL haben sich in den letzten Jahren mehrere in- und ausländische Universitäten, staatliche Forschungsstellen und private Ingenieurbüros mit dem Projekt EXAR beschäftigt.

2016 hatten das Bundesamt für Umwelt (BAFU), das Bundesamt für Energie (BFE), das Bundesamt für Bevölkerungsschutz (BABS) und das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI) die Hauptstudie in Auftrag gegeben.

Die Resultate, die nun vorliegen, umfassen das Teilgebiet der Aare von ihrem Ausfluss aus dem Thunersee bis zur Mündung in den Hochrhein bei Koblenz (AG). Ein Expertenbeirat mit international anerkannten Fachleuten hat das Projekt begleitet und die Tauglichkeit der eingesetzten Modelle und ihrer Verknüpfung bestätigt.

Das Interview führte Brigitte Mader, Kommunikation, Bundesamt für Energie