Geschiebeanalyse Allenbach - Adelboden
Geschiebeanalyse Allenbach - Adelboden
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Schwellenkorporation <strong>Adelboden</strong><br />
Geschiebebewirtschaftung Allebach<br />
Teil 1: Analyse des Geschiebehaushaltes und Prognose<br />
einer zukünftigen Entwicklung<br />
Bern, 24.06.13<br />
Flussbau AG SAH<br />
dipl. Ing. ETH/SIA flussbau.ch<br />
Schwarztorstr. 7, CH-3007 Bern Tel. 031 - 376 11 05 Fax 031 - 376 11 06
Inhalt<br />
1 Einleitung 1<br />
1.1 Ausgangslage 1<br />
1.2 Auftrag 1<br />
1.3 Untersuchungsgebiet 1<br />
1.4 Verwendete Grundlagen 2<br />
2 Der Allebach und sein Einzugsgebiet 3<br />
2.1 Einzugsgebiet 3<br />
2.2 Geologie 3<br />
2.3 Morphologie 4<br />
2.4 Korngrößen 8<br />
2.5 Geschiebequellen im Einzugsgebiet 9<br />
2.6 Schutzgebiete 10<br />
3 Hochwasserhydrologie 11<br />
3.1 Vergangene Hochwasserereignisse 11<br />
3.2 Frequenzanalysen 11<br />
3.3 Abflussganglinien 13<br />
4 Verbauungsgeschichte und ihren Einfluss auf den<br />
Geschiebehaushalt 15<br />
4.1 Vorgehen 15<br />
4.2 Verbauungen vor 1974 16<br />
4.3 Verbauungen 1974-1984 17<br />
4.4 Verbauungen 1984-1992 18<br />
4.5 Verbauungen 1992-2012 19<br />
4.6 Fazit 21<br />
5 Zukünftige Sohlenveränderungen 23<br />
5.1 Geschiebetransportmodell 23<br />
5.2 Szenarien 23<br />
5.3 Geschiebetransport und Sohlenveränderungen bei HQ5 24<br />
5.4 Geschiebetransport und Sohlenveränderungen bei HQ100 26<br />
5.5 Sensitivitätsrechnungen 28<br />
5.6 Lokale Effekte beim Zusammenfluss von Allebach und Engstligenbach 29<br />
6 Folgerung 31<br />
Planbeilage: Übersicht Querprofile und Schwellen
1 Einleitung<br />
1.1 Ausgangslage<br />
Der Allebach entspringt am Albristhorn und entwässert die Talkessel von Sillere und Geils<br />
südwestlich des Dorfes <strong>Adelboden</strong>. Bei Öy fließt er mit dem Engstligenbach zusammen<br />
und von dort als Engstlige in Richtung Frutigen.<br />
In den letzten Jahren hat sich bei Öy vermehrt Geschiebe abgelagert. Es wird befürchtet,<br />
dass die Ablagerungen weiter zunehmen und die Abflusskapazität des Allebachs bzw. der<br />
Engstlige beeinträchtigen und daraus in Öy eine Überflutungsgefahr für Gebäude entlang<br />
des Gewässers entstehen könnte.<br />
Die Schwellenkorporation möchte deshalb untersuchen lassen, ob von den heutigen und<br />
möglichen zukünftigen Ablagerungen eine Hochwassergefahr ausgeht und wenn ja, wie<br />
und wo Geschiebe im Allebach entnommen werden könnte um die Hochwassergefahr zu<br />
vermindern. Es soll auch abgeklärt werden, ob eine Entnahme im Auenschutzgebiet zwischen<br />
Hornbrügg und Rehärtibrücke möglich und zulässig wäre.<br />
1.2 Auftrag<br />
Mit Brief vom 27. September 2012 hat die Schwellenkorporation <strong>Adelboden</strong> die Flussbau<br />
AG SAH in Bern beauftragt, die Verbauungsgeschichte und den aktuellen Geschiebehaushalt<br />
zu beschreiben und eine mögliche zukünftige Entwicklung des Geschiebehaushaltes<br />
aufzuzeigen.<br />
Mögliche Optionen für Kiesentnahmen sollen bei Bedarf in einer zweiten Phase untersucht<br />
werden.<br />
Für die Beschaffung der Grundlagen hat die Flussbau AG SAH die ingenta ag in Bern als<br />
Unterakkordanten beigezogen.<br />
1.3 Untersuchungsgebiet<br />
Der Untersuchungsraum reicht im Allebach von der Hornbrügg bis zum Zusammenfluss<br />
mit dem Engstligenbach und in der Engstlige bis zur Margelibrücke unterhalb des Campingplatzes<br />
(Abb. 1). Die Zuflüsse auf diesem Abschnitt werden als Geschiebelieferanten<br />
in die Untersuchung mit einbezogen.<br />
1<br />
Abb. 1: Untersuchungsgebiet<br />
und<br />
Auengebiet (Maßstab<br />
1:50'000).
2<br />
1.4 Verwendete Grundlagen<br />
Gefahrengrundlagen<br />
[1] Ereigniskataster der Naturgefahren des Kantons Bern. Geoportal des Kantons Bern,<br />
abgefragt am 05.12.12<br />
[2] Gemeinde <strong>Adelboden</strong>: Naturgefahrenkarte, Technischer Bericht. Kellerhals + Haefeli<br />
AG, Geotest AG, Kissling + Zbinden AG. 2004.<br />
Geometrie<br />
[3] DTM-AV des Kantons Bern.<br />
[4] Übersichtsplan 1:5'000 des Kantons Bern.<br />
[5] Querprofile Allebach zwischen Hornbrügg und Rehärtibrücke. Häberli + Toneatti<br />
AG, September 2012.<br />
[6] Absturzhöhen der Schwellen zwischen Rehärtibrügg und Margelibrücke. Häberli +<br />
Toneatti AG, September 2012.<br />
Verbauungsprojekte (Quelle: Archiv Kissling+Zbinden AG)<br />
[7] Projekt IV Engstligen, <strong>Allenbach</strong> und Geilsbach. Kissling + Zbinden AG. 1961.<br />
[8] Projekt V Engstligen, <strong>Allenbach</strong> und Geilsbach. Kissling + Zbinden AG. 1974.<br />
[9] Projekt VI Engstligen, <strong>Allenbach</strong> und Geilsbach. Kissling + Zbinden AG. 1984.<br />
[10] Projekt VII Engstligen, <strong>Allenbach</strong> und Geilsbach. Kissling + Zbinden AG. 1995.<br />
[11] Projekt VIII Engstligen, <strong>Allenbach</strong> und Geilsbach. Kissling + Zbinden AG. 2001.<br />
[12] Schadenplan über die Unwetter vom 29. Juli und 7. August 1992. Kissling + Zbinden<br />
AG. 1993.<br />
[13] Projekt 1993 für die Verbauung des <strong>Allenbach</strong>s km 8.700-8.830 Hochwasserablenkdamm<br />
bei der Quellfassung. Kissling + Zbinden AG. 1993.<br />
Weitere Grundlagen<br />
[14] Botschaft des Bundesrates an die Bundesversammlung betreffend Zusicherung eines<br />
Bundesbeitrages an die Verbauung der Engstligen und des <strong>Allenbach</strong>es in der<br />
Gemeinde <strong>Adelboden</strong>, Kanton Bern. 28. März 1931.<br />
[15] Geologische Karte Der Schweiz 1:500'000, Bundesamt für Landestopographie,<br />
2005.<br />
[16] Statistik der Kiesentnahmen aus der Engstligen i de Stude. Tiefbauamt des Kantons<br />
Bern, OIK I.
2 Der Allebach und sein Einzugsgebiet<br />
2.1 Einzugsgebiet<br />
Der Allebach entspringt am Albristhorn und entwässert die Talkessel von Sillere und Geils<br />
südwestlich des Dorfes <strong>Adelboden</strong>. Bei Öy fließt er mit dem Engstligenbach zusammen<br />
und von dort als Engstlige in Richtung Frutigen.<br />
Bis zum Zusammenfluss mit dem Engstligebach misst sein Einzugsgebiet 30.5 km 2 , bis<br />
zum Ende des Untersuchungsgebietes bei der Margelibrücke sind es 60.1 km 2 . Die Ausdehnung<br />
der verschiedenen Teileinzugsgebiete ist in Abb. 2 dargestellt.<br />
Die bedeutendsten Zubringer des <strong>Allenbach</strong>s sind der Rossbach, der Chüebachgrabe, der<br />
Stiegelbach und der Gilsbach. Im Dorf <strong>Adelboden</strong> münden außerdem der Schrenzigraben,<br />
der Ueligraben in den Allebach und der Schmittegraben in die Engstlige.<br />
2.2 Geologie<br />
Das Einzugsgebiet des <strong>Allenbach</strong> liegt im Nordosten in der Niesendecke (in Lila, siehe<br />
Abb. 3). Diese besteht aus Flyschen mit Konglomerat und Karbonatlagen. Die Zuflüsse<br />
Gilsbach und Engstligen liegen in der Allochthonen Schuppenzone (Sattelzone Plaine-<br />
Morte-, Sex-Mort-, Bex-Laubhorn-, Arveyes-, Meilleret-Decke in Grün) mit Flysch, Mergel,<br />
Gips und Schiefer. Die Engstligenalp im Süden des Einzugsgebiets liegt in der Wildhorndecke<br />
mit verkarsteten Kalken (in Blau).<br />
3<br />
Abb. 2: Ausdehnung<br />
der Teileinzugsgebiete<br />
des Allebachs<br />
bzw. der Engstlige<br />
(Maßstab 1:100'000).
4<br />
Abb. 3 : Geologie im<br />
Einzugsgebiet des<br />
<strong>Allenbach</strong>s [15].<br />
2.3 Morphologie<br />
Der Allebach lässt sich in vier morphologisch unterschiedliche Abschnitte unterteilen. Ein<br />
fünfter Abschnitt umfasst den Abschnitt der Engstlige bis zur Margelibrücke. Die Abschnitte<br />
werden im Folgenden kurz umschrieben. Ihre morphologischen Kenngrößen sind<br />
in der Tabelle 1 zusammengefasst.<br />
Horebrügg bis Einmündung Gilsbach (km 9.057 – km 6.600)<br />
Der Allebach hat ein breites, verzweigtes Flussbett, welches nur bei Hochwasserabfluss<br />
über die ganze Breite benetzt ist. Bei Niederwasser wird nur ein kleiner Teil des Querschnitts<br />
beansprucht. Auf diesem Abschnitt wird das Geschiebe, welches aus den steilen<br />
Seitenbächen (Rossbach, Chüebachgrabe, Stigelbach) herangeführt wird, abgelagert und<br />
nur teilweise flussabwärts weiter verfrachtet.
Einmündung Gilsbach bis Münti (km 6.600 – km 6.188)<br />
Das Gerinne wird durch die Talflanken auf eine Breite von 15 m bis 18 m begrenzt. In der<br />
Munti folgt der Lauf des <strong>Allenbach</strong>s zwei markanten Krümmungen. Auf dieser Strecke<br />
wird Geschiebe umgelagert. Zwei Sperrengruppen mit drei bzw. fünf Schwellen fixieren<br />
die Sohlenlage.<br />
Münti bis Steinige Brügg (km 6.188 – km 5.815)<br />
Auf diesem Abschnitt fließt der Allebach in einer engen Schlucht. Die Sohle wird durch<br />
Fels oder große Blöcke gebildet. Das Längengefälle ist etwas größer als auf den angrenzenden<br />
Abschnitten. Herangeführtes Geschiebe wird ohne Ablagerung hindurch transportiert.<br />
Auf diesem Abschnitt betreibt das Bundesamt für Umwelt eine Abflussmessstation.<br />
Abb. 4: Verzweigtes<br />
Gerinne des Allebachs<br />
unterhalb der<br />
Horebrügg.<br />
Abb. 5: Allebach bei<br />
Münti (Schwelle 30,<br />
km 6.321)<br />
5
6<br />
Abb. 6: Abflussmessstation<br />
des Bundesamtes<br />
für Umwelt auf<br />
der steilen Schluchtstrecke.<br />
Abb. 7: Sperren N°<br />
16 und 17 im Allebach.<br />
Steinige Brügg bis Einmündung Engstligenbach (km 5.815 – km 4.628)<br />
Nach dem Austritt aus der Schlucht hat der Allebach eine veränderliche Breite zwischen<br />
10 m und 20 m; lokal sogar bis 28 m. Die Ufer sind über weite Strecken verbaut, um die<br />
angrenzenden Gebäude oder die Verkehrsinfrastruktur vor Erosion zu schützen. Das Längenprofil<br />
ist durch 20 Schwellen fixiert. Sie haben ein Bruttogefälle von rund 4.5 %. Die<br />
Absturzhöhen bei den Schwellen variieren stark. Das deutet darauf hin, dass auf diesem<br />
Abschnitt Geschiebe umgelagert wird. Auf dem untersten Teil dieses Abschnittes wurden<br />
in der Vergangenheit vermehrte Ablagerungen beobachtet (Abb. 8).<br />
Einmündung Engstligenbach bis Margelibrücke (km 4.628 – km 3.777)<br />
Nach der Einmündung des Engstligenbachs ändert die Morphologie des Gewässers vorerst<br />
wenig. Die Sohlenerosion wird mit Hilfe von Sperren begrenzt. Oberhalb des Campingplatzes<br />
ist das Gerinne etwas breiter. Dort befindet sich ein Installationsplatz für Kiesentnahmen<br />
aus der Engstlige (Abb. 9). Entlang des Campings ist die Sohle der Engstlige mit<br />
einer 78 m langen Blockrampe fixiert.
Abschnitt km Breite Gefälle # Sperren Geschiebetransport<br />
Horebrügg - Gilsbach km 9.057 -<br />
km 6.600<br />
Gilsbach – Münti km 6.600 -<br />
km 6.188<br />
Münti - Steinige Brügg km 6.188 _<br />
km 5.815<br />
Steinige Brügg - Engstligenbach<br />
Engstligenbach - Margelibrücke<br />
km 5.815 -<br />
km 4.628<br />
km 4.628 -<br />
km 3.777<br />
Gerinne: 40 - 60 m 6 - 8 % 0 Ablagerung<br />
Gerinne: 15 - 18 m<br />
Sperren: 11 - 18 m<br />
Brutto: 4.3 - 6.2 %<br />
Netto: 4.5 %<br />
8 Umlagerung<br />
Gerinne: 10 – 12 m 4.5 - 6.0 % 1 Transport<br />
Gerinne: 10 - 20 m<br />
Sperren: 10 - 15 m<br />
Gerinne: 12 - 24 m<br />
Sperren: 12 - 20 m<br />
Brutto: 4.5 %<br />
Netto: 3.5 - 4.5 %<br />
Brutto: 4.5 - 5.8 %<br />
Netto: 3.0 - 4.0 %<br />
20 Umlagerung /<br />
Ablagerung<br />
8 + Blockrampe<br />
Ablagerung / Entnahme<br />
Abb. 8: Ablagerungen<br />
beim Zusammenfluss<br />
von Allebach<br />
(von links) und<br />
Engstligenbach (von<br />
rechts).<br />
Abb. 9: Kiesentnahmestelle<br />
an der<br />
Engstlige I de Stude<br />
(km 4.122).<br />
7<br />
Tabelle 1: Morphologische<br />
Kenngrößen<br />
der verschiedenen<br />
Abschnitte von Allebach<br />
bzw. Engstlige<br />
(Nettogefälle = gleitendes<br />
Mittel aus fünf<br />
Sperrenfeldern).
8<br />
Abb. 10: Kornverteilungskurven<br />
des<br />
Sohlenmaterials im<br />
Allebach.<br />
Tabelle 2: CharakteristischeKorndurchmesser<br />
in Allebach<br />
und Gilsbach.<br />
2.4 Korngrößen<br />
Entlang des Allebachs wurden sechs Linienproben entnommen und nach der Methode von<br />
Fehr in Volumenproben der Unterschicht umgerechnet. Zwei weitere Proben wurden im<br />
Gilsbach entnommen. Die resultierenden Kornverteilungskurven sind in Abb. 10 dargestellt.<br />
Die Proben 1 und 6 im Allebach sowie die Probe 2 aus dem Gilsbach sind eher grob und<br />
werden dem Sohlenmaterial zugeordnet. Die Proben 3, 4 und 5 sowie die Probe 1 aus<br />
dem Gilsbach haben eine sehr ähnliche, etwas feinere Kornverteilung. Es handelt sich hier<br />
um laufendes Geschiebe. Die Probe 2 hat sich als wenig repräsentativ erwiesen und wird<br />
bei der Auswertung nicht weiter verwendet.<br />
Bei den Hochwasserszenarien, welche im Rahmen dieser Studie untersucht werden, wird<br />
sowohl das feinere Geschiebe als auch das gröbere Sohlenmaterial transportiert. Für die<br />
weitere Untersuchung wurde deshalb eine mittlere Kornverteilungskurve aus allen Proben<br />
(außer der Probe 2) verwendet (gestrichelte Kurve in Abb. 10). Daraus resultieren die charakteristischen<br />
Korndurchmesser von Tabelle 2. Der Korndurchmesser dm bestimmt maßgeblich<br />
die Geschiebetransportkapazität. Mit dem Durchmesser d90 wird die Rauheit des<br />
Gerinnesohle definiert. Für Sensitivitätsanalysen in den Geschiebetransportrechnungen<br />
wurden die charakteristischen Durchmesser um jeweils 20 % vergrößert bzw. verkleinert.<br />
Probe Standort dm [cm] d90 [cm]<br />
LZA1 oberh. Horebrügg 13.5 35.8<br />
LZA3 km 8.7 6.5 13.7<br />
LZA4 km 6.9 6.1 14.3<br />
LZA5 km 5.6 6.7 16.0<br />
LZA6 km 4.7 9.3 25.1<br />
LZA1 Gilsbach 1360 m 6.7 14.5<br />
LZA2 Gilsbach 1560 m 8.6 20.0<br />
Mittlere KVK 8.2 19.8
2.5 Geschiebequellen im Einzugsgebiet<br />
Die Zuflüsse des Allebachs im Talkessel vom Stiegelschwand entspringen im Flysch und<br />
zeichnen sich durch ein hohes Gechiebepotenzial aus (Stiegelbach, Chüebachgrabe, Rufigräbli,<br />
Albristgrabe, Rossbach und Zuflüsse). Die Feststoffe können in Form von Murgängen<br />
in den Allebach eingetragen werden (Abb. 11 links). Das breite, verzweigte Gerinne<br />
des Allebachs in Stiegelschwand speichert das Geschiebe und gibt es dosiert an den<br />
Unterlauf ab.<br />
Im Gilsbach ist das Einzugsgebiet viel weniger morphologisch aktiv. Geschiebe kann zwar<br />
in den erosiven Flanken des Lavey-Grates und durch Böschungsrutschungen entlang des<br />
Gilsbaches mobilisiert werden. Der Transport bis in den Allebach wird aber durch dazwischen<br />
liegende Umlagerungsstrecken begrenzt (Abb. 11 rechts). Die Wildbachverbauungen<br />
im Unterlauf des Gilsbaches limitieren zudem die Mobilisation von Geschiebe aus der<br />
Sohle und den Böschungen.<br />
Der Engstligenbach hat beim Zusammenfluss mit dem Allebach ein ähnlich großes Einzugsgebiet<br />
wie Letzterer. Es ist jedoch hydrologisch weniger aktiv und nur der Teil unterhalb<br />
Birg trägt zum Geschiebeaufkommen im Engstligenbach bei. Der Eintrag in die<br />
Engstlige ist demnach wesentlich geringer als derjenige aus dem Allebach.<br />
Die linksseitigen Zuflüsse des Allebachs im Dorf <strong>Adelboden</strong> (Schrenzigrabe, Ueligrabe,<br />
Schmittegrabe) sind steil und murfähig. Führen sie Hochwasser wird ein Teil der Feststoffe<br />
außerhalb des Gerinne abgelagert und nur ein Teil des Geschiebes gelangt in den Vorfluter.<br />
Der Geschiebeeintrag aus dem Oberlauf des Allebachs sowie aus dem Gilsbach und dem<br />
Engstligenbach wird mit Hilfe der berechneten Transportkapazität abgeschätzt. Der Geschiebeeintrag<br />
aus den übrigen Zubringern wird im Sinne einer ersten Näherung vernachlässigt.<br />
9<br />
Abb. 11: Links: Der<br />
Stiegelbach bringt<br />
Geschiebe direkt bis<br />
in den Allebach.<br />
Rechts: Eine Umlagerungsstrecke<br />
bei<br />
Bergläger begrenzt<br />
den Geschiebeeintrag<br />
aus dem Gilsbach in<br />
den Allebach.
10<br />
2.6 Schutzgebiete<br />
Oberhalb der Rehärtibrücke durchfließt der Allebach das Auengebiet nationaler Bedeutug<br />
N° 325 Horebrücke. Die Grenzen des Schutzgebiets sind in Abb. 1 dargestellt.
3 Hochwasserhydrologie<br />
3.1 Vergangene Hochwasserereignisse<br />
Das Bundesamt für Umwelt betreibt seit 1974 eine Abflussmessstation am Allebach. Im<br />
Rahmen dieser Studie wurden die Abflussmessungen ausgewertet um einerseits Hochwasserabflüsse<br />
verschiedener Jährlichkeiten zu bestimmen und andererseits eine charakteristische<br />
Hochwasserganglinie für Geschiebetransportberechnungen herzuleiten.<br />
In der Tabelle 3 sind die fünf größten Hochwasserereignisse in der Messperiode von 1974<br />
bis 2011 aufgeführt. Das Hochwasserereignis vom 10. Oktober 2011 ist das größte davon,<br />
sowohl was die Abflussspitze als auch was das Volumen betrifft. Der Abflussspitze<br />
des Ereignisses wird eine Wiederkehrdauer zwischen 30 und 50 Jahren zugeordnet, dem<br />
Abflussvolumen eine Wiederkehrdauer von etwas mehr als 100 Jahren (vgl. Kap. 3.2).<br />
Aus der Zeit vor den Abflussmessungen ist insbesondere das Hochwasserereignis vom 3.<br />
Juli 1930 zu erwähnen. Die Abflussspitze oder das Abflussvolumen dieses Ereignisses ist<br />
nicht bekannt. Aufgrund der Schäden welche durch das Ereignis verursacht wurden, wurde<br />
ein größeres Verbauungsprojekt am Allebach in Angriff genommen.<br />
Datum Abflussspitze<br />
[m 3 /s]<br />
Datum 6h-Volumen<br />
[Tausend m 3 ]<br />
Datum 12h-Volumen<br />
[Tausend m 3 ]<br />
10.10.2011 79 10.10.2011 1'211 10.10.2011 1'616<br />
07.08.1977 75 07.08.1977 545 22.08.2005 933<br />
17.07.2009 70 22.08.2005 510 07.08.1977 809<br />
07.08.1992 66 08.08.2007 484 08.08.2007 694<br />
07.08.2004 60 07.08.1992 440 12.05.1999 665<br />
3.2 Frequenzanalysen<br />
Die Jahreshöchsthochwasser der Periode 1974 bis 2011 wurden einer Frequenzanalyse<br />
unterzogen. Die Verteilung der gemessenen Abflüsse kann mit einer log-Pearson III-<br />
Verteilung beschrieben werden. Die Ergebnisse sind in Abb. 12 dargestellt bzw. in Tabelle<br />
4 zusammen gefasst.<br />
Hochwasserereignisse werden in der Regel nach ihrer Abflussspitze statistisch eingeordnet.<br />
Für den Geschiebetransport interessiert aber auch das Abflussvolumen von Hochwasserereignissen.<br />
Für den Allebach wurden deshalb nicht nur Abflussspitzen analysiert sondern<br />
auch das Abflussvolumen über eine Zeitdauer von 6 Stunden bzw. 12 Stunden.<br />
In der Gefahrenkarte <strong>Adelboden</strong> aus dem Jahre 2004 wurden für den Allebach und seine<br />
Zubringer ebenfalls Hochwasserabflüsse geschätzt. Die Hochwasserabflüsse im Allebach<br />
wurden mit der Methode von Koella bestimmt. Für HQ100 resultierte ein Abfluss von<br />
75 m 3 /s. Der neu geschätzte Wert für HQ100 ist mit 92 m 3 /s rund 20 % höher. Der Unterschied<br />
ist in erster Linie auf die unterschiedlichen Schätzverfahren zurück zu führen. Die<br />
Tatsache, dass in den letzten 35 Jahren ein Abfluss von 75 m 3 /s zweimal erreicht bzw.<br />
überschritten wurde, lässt den höheren Wert für HQ100 als plausibel erscheinen.<br />
11<br />
Tabelle 3: Die fünf<br />
größten gemessenen<br />
Hochwasserereignisse<br />
(Abflussspitze<br />
bzw. Abflussvolumen)<br />
der Periode<br />
1974 bis 2011.
12<br />
Abb. 12: Frequenzanalyse<br />
der Jahreshöchsthochwasser<br />
(Abflussspitzen) der<br />
Periode 1974 bis<br />
2011. Dargestellt ist<br />
auch das 10 %-<br />
Vertrauensintervall<br />
für die log-<br />
Pearson III-<br />
Verteilung.<br />
Abb. 13: Frequenzanalyse<br />
der Jahreshöchsthochwasser<br />
(6h-Abflussvolumen)<br />
der Periode 1974 bis<br />
2011. Dargestellt ist<br />
auch das 10 %-<br />
Vertrauensintervall<br />
für die log-<br />
Pearson III-<br />
Verteilung.<br />
Abb. 14: Frequenzanalyse<br />
der Jahreshöchsthochwasser<br />
(12h-<br />
Abflussvolumen) der<br />
Periode 1974 bis<br />
2011. Dargestellt ist<br />
auch das 10 %-<br />
Vertrauensintervall<br />
für die log-<br />
Pearson III-<br />
Verteilung.<br />
Tabelle 4: Hochwasserabflüsse<br />
und<br />
Abflussvolumina<br />
verschiedener Wiederkehrdauer<br />
aus<br />
den Frequenzanalysen.<br />
Werte mit der<br />
log-Pearson III-<br />
Verteilung bestimmt.<br />
Wiederkehrdauer<br />
[Jahre]<br />
Abflussspitze<br />
[m 3 /s]<br />
6h-Volumen<br />
[Tausend m 3 ]<br />
12h-Volumen<br />
[Tausend m 3 ]<br />
2 27 240 390<br />
5 45 380 590<br />
10 57 500 750<br />
20 67 620 920<br />
30 73 730 1'050<br />
50 82 870 1'240<br />
100 92 1'080 1'500<br />
300 105 1'410 1'900
3.3 Abflussganglinien<br />
Aus den gemessenen Abflüssen im Allebach wurde eine charakteristische Abflussganglinie<br />
für ein 5-jährliches Hochwasser hergeleitet. Dazu wurden sechs Hochwasserganglinien<br />
mit einer Abflussspitze zwischen 40 und 50 m 3 /s übereinander dargestellt und daraus<br />
von Hand eine mittlere Ganglinie eingepasst (Abb. 15). Diese mittlere Ganglinie hat<br />
eine Dauer von 6 Stunden und führt in dieser Zeit 380'000 m 3 Wasser ab. Sie entspricht<br />
damit auch in Bezug auf das 6h-Volumen einem 5-jährlichen Hochwasserereignis. Auf<br />
der Basis dieser Ganglinie HQ5 wurde eine ähnliche Ganglinie für HQ100 konstruiert. Auch<br />
bei dieser Ganglinie haben sowohl die Abflussspitze als auch das 6h-Volumen eine Wiederkehrdauer<br />
von 100 Jahren.<br />
13<br />
Abb. 15: Ganglinien<br />
verschiedener Hochwasserereignisse<br />
und<br />
charakteristische<br />
Abflussganglinie HQ5<br />
und HQ100.
4 Verbauungsgeschichte und ihren Einfluss auf den Geschiebehaushalt<br />
4.1 Vorgehen<br />
Der Allebach zwischen Rehärtibrücke und Margelibrücke und der Gilsbach in seinem Unterlauf<br />
sind mit zahlreichen Sperren verbaut. Zudem sind die Ufer zwischen den Sperren<br />
mancherorts mit Buhnen („Schildkröten”) oder Blocksatz gesichert, um Wege oder Siedlungen<br />
vor Ufererosion zu schützen. Die Verbauungen wurden häufig im Nachgang zu<br />
Hochwasserereignissen errichtet, welche lokal Schäden verursacht haben. Die Lage der<br />
Schwellen ist in der Planbeilage dargestellt.<br />
Schwellen Nr. Stationierung<br />
[km]<br />
Baujahr Schwellenhöhe<br />
[m ü. M.]<br />
37 6.741 1340.57<br />
Breite Überfallsektion<br />
[m]<br />
36 6.675 1976/77 1334.23 11 –3.90<br />
35 6.600 1976/77 1331.06 11 –0.80<br />
34 6.550 1977 1328.88 11 –0.20<br />
33 6.345 1995 1315.56 11 –2.20<br />
32 6.306 1995 1313.55 11 +0.70<br />
31 6.270 1995 1311.05 11 –1.20<br />
30 6.231 1995 1308.40 18 –0.25<br />
29 6.188 1995 1306.08 13 –1.90<br />
Absturzhöhe 2012<br />
[m[<br />
Messstelle 6.056 1974 –1.00 (ungefähr)<br />
28 5.815 1972 1282.69 10 –1.80<br />
27 5.795 1984 1279.96 11 –1.80<br />
26 5.705 1992/93 1274.63 15 –0.80<br />
25 5.636 1992/93 1270.53 15 –1.60<br />
24 5.559 1992/93 1268.33 15 ±0.00<br />
23 5.497 1992/93 1265.16 15 +0.15<br />
22 5.432 1992/93 1261.79 11 –0.15<br />
21 5.378 1990 1259.40 11 +0.12<br />
20 5.299 1992/93 1256.21 11 –0.50<br />
19 5.235 1992/93 1253.49 15 –0.10<br />
18 5.110 1987 1248.24 11 –0.50<br />
17 5.057 1987 1245.44 11 –0.50<br />
16 5.006 1985 1243.47 11 –0.80<br />
15 4.950 1970 1239.63 10 –0.80<br />
14 4.898 1970 1237.09 10 –0.10<br />
13 4.832 1970 1235.71 10 –0.70<br />
12 4.782 1970 1232.88 10 –0.60<br />
11 4.735 1974 1230.83 10 ±0.00<br />
10 4.688 1974 1229.03 10 +0.40<br />
9 4.628 1982 1227.40 11 ±0.00<br />
8 4.580 nach 1992 1224.83 15 –1.30<br />
7 4.549 nach 1992 1222.67 15 –0.70<br />
6 4.510 nach 1992 1220.73 12 –1.80<br />
5 4.287 1980 1212.76 12 –1.30<br />
4 4.231 1975 1209.74 12 –1.80<br />
3 4.122 1976 1204.83 15 –0.70<br />
2 4.034 1976 1201.35 15 +0.50<br />
1 3.777 1965 1192.04 20 –0.25<br />
15<br />
Tabelle 5: Sperren im<br />
Allebach zwischen<br />
Rehärtibrücke und<br />
Margelibrücke, Angaben<br />
aus [6] bis<br />
[11].
16<br />
Aus den Plänen der Bauprojekte, welche zwischen 1961 und 2001 erarbeitet worden sind<br />
([7] bis [11]) lässt sich das ungefähre Baujahr der Schwellen ableiten. Im Folgenden werden<br />
vier Phasen der Verbauung unterschieden. Ein vollständige Liste der Sperren ist in<br />
Tabelle 5 wiedergegeben. Sämtliche Sperren wurden aus Beton errichtet. Sie sind in gutem<br />
Zustand.<br />
In den Längenprofilen der Projekte sind die Sohlenlagen im Allebach vor der Realisierung<br />
einer Ausbauetappe eingetragen. Vergleicht man diese Sohlenlage mit derjenigen nach<br />
Realisierung, welche im darauf folgenden Bauprojekt dargestellt ist, lässt sich ein möglicher<br />
Zusammenhang zwischen dem Bau von Sperren und Sohlenveränderungen im Allebach<br />
herleiten.<br />
4.2 Verbauungen vor 1974<br />
Viele der Ufersicherungen mit Buhnen gehen auf ein Bauprojekt zurück, welches nach<br />
dem Hochwasser vom 4. Juli 1930 ausgeführt wurde. Die damaligen Bauten waren darauf<br />
ausgerichtet, die Ufer lokal zu sichern, ohne den Lauf des Allebachs allzu stark zu beeinträchtigen:<br />
„Es zeigte sich auch hier, dass die Ausführung eines gar zu regelmässigen<br />
Gerinnes nicht so gute Resultate herbeizuführen vermag wie ein allmähliches Vorgehen<br />
mittels einzelner, an den gefährdeten Stellen auszuführender Schutzbauten, bei Belassung<br />
der von der Natur geschaffenen und geforderten Erweiterungen, Ablagerungs- und<br />
Beruhigungsbecken, um dann erst in einem grossen Zeitraume, unter Anlehnung an die<br />
bettbildende Wirkung der Hochwasser, ein haltbares Gerinne zu schaffen, welches der<br />
wilden Natur solcher Bäche entspricht.” (aus der Botschaft des Bundesrates zur Zusicherung<br />
des Bundesbeitrages [14])<br />
Die erste Sperre wurde 1965 bei Flusskilometer 3.777 unterhalb der Margelibrücke errichtet.<br />
Vier weitere Sperren folgten im Bereich der Schützenbrücke (1970) sowie eine<br />
weitere unterhalb der Steinige Brügg (1972). Diese ersten Sperren hatten offenbar zum<br />
Ziel, die Brückenwiderlager vor Unterkolkung zu schützen. Die Sperren wurden in der<br />
Regel mit einer Krone errichtet, welche höher lag als die aktuelle Sohle, so dass sich oberhalb<br />
der Sperre Geschiebe ablagerte. Hinter den oben erwähnten Sperren summieren<br />
sich die Ablagerungen zu ungefähr 12'000 m 3 (Abb. 16).<br />
In der Abb. 16 und folgende sind für die betrachteten Perioden die Längenprofile des<br />
Allebachs und die aus den Sohlendifferenzen zwischen zwei Sohlenaufnahmen rekonstruierten<br />
Ablagerungs- oder Erosionsvolumina dargestellt. Zur Berechnung der Ablagerungsvolumina<br />
wurde angenommen, dass die Sohlenbreite im Allebach gleich der Breite<br />
der Überfallsektion der unterliegenden Sperre ist. Weil die Sperrenöffnungen eher etwas<br />
schmaler sind als das übrige Gerinne, werden die Ablagerungs- und Erosionsvolumina mit<br />
dieser Annahme tendenziell unterschätzt.
4.3 Verbauungen 1974-1984<br />
Zwischen 1974 und 1984 wurden elf weitere Sperren gebaut:<br />
Drei Sperren unterhalb der Einmündung des Gilsbaches (1976/77), vier Sperren unterhalb<br />
der Einmündung des Schmittegrabe (1975/76/80), drei Sperren zum Erosionsschutz unterhalb<br />
der Sperren bei der Schützenbrücke (1974 bzw. 1982) sowie eine Sperre zur Kolksicherung<br />
der Sperre bei der Steinige Brügg (1984). Letztere wurde notwendig, weil sich<br />
das Bett des Allebachs zwischen der Steinige Brügg und der Sillerebahn auf einer Länge<br />
von 580 m um durchschnittlich 2 m eingetieft hatte. Dabei wurden rund 13'000 m 3 Geschiebe<br />
erodiert. Die Eintiefung ist vermutlich auf das Hochwasserereignis vom 7. August<br />
1977 und/oder auf den Geschieberückhalt durch Schwellenbauten im Unterlauf des Gilsbaches<br />
zurück zu führen.<br />
Es fällt auf, dass die Sperren zwischen der Schützenbrücke und der Einmündung des<br />
Engstligenbaches die geringsten Kronenbreiten haben (10 m).<br />
17<br />
Abb. 16: Längenprofil<br />
zwischen Gilsbach<br />
und Margelibrücke<br />
mit Sohlenlagen bis<br />
1974 sowie beobachteteVolumenänderungen<br />
in diesem<br />
Zeitraum.
18<br />
Abb. 17: Längenprofil<br />
zwischen Gilsbach<br />
und Margelibrücke<br />
mit Sohlenlagen<br />
zwischen 1974 und<br />
1984 sowie beobachteteVolumenänderungen<br />
in diesem<br />
Zeitraum.<br />
4.4 Verbauungen 1984-1992<br />
In den Jahren 1985 und 1987 wurde die Sperrenstaffel oberhalb der Schützenbrücke mit<br />
drei weiteren Sperren ergänzt. Eine weitere Sperre wurde 1990 unmittelbar oberhalb der<br />
heutigen Talstation der Sillerebahn errichtet.<br />
In dieser Periode wurden in Allebach und Engstlige wiederum Ablgerungen verzeichnet,<br />
und zwar auf dem Abschnitt zwischen Steinige Brügg und Sillerebahn sowie unterhalb der<br />
Einmündung des Engstligebachs. Diese können nicht direkt mit dem Bau von Schwellen in<br />
Zusammenhang gebracht werden. Sie könnten auf das Hochwasser vom 7. August 1992<br />
zurückzuführen sein. Dieses Hochwasser, welches durch ein Gewitter ausgelöst wurde,<br />
war im Allebach von relativ kurzer Dauer, hatte aber eine hohe Spitze. Der Engstligenbach<br />
hatte auch Hochwasser geführt.
4.5 Verbauungen 1992-2012<br />
Nach den starken Überschwemmungen im Juli und August 1992 wurden weitere Maßnahmen<br />
ergriffen um die Sohle zu stabilisieren. Dazu wurden 15 weitere Sperren errichtet: In<br />
den Jahren 1992/1993 sieben Sperren zwischen Steinige Brügg und der Sillerebahn sowie<br />
drei Sperren unterhalb der Einmündung der Engstlige und 1995 eine Gruppe von fünf<br />
Sperren in der Münti. In den Sperrenfeldern haben sich insgesamt über 12'000 m 3 Geschiebe<br />
abgelagert. Allerdings sind 1992 und 2012 in der oberen Hälfte des Abschnitts<br />
zwischen Steinige Brügg und Sillerebahn auch 2'400 m 3 aus der Sohle erodiert worden.<br />
Das flache Gefälle zwischen den Sperren 25 und 24 lässt vermuten, dass dort Geschiebe<br />
während des Baus einer Fernwärmeleitung maschinell entnommen worden ist.<br />
Auch unterhalb der 1992 errichteten Sperren 6, 7 und 8 (unterhalb der Einmündung des<br />
Engstligenbachs) hat sich die Sohle eingetieft. Das kann eine Folge des Rückhaltes in den<br />
oben liegenden Sperren sein oder aber eine Folge der Kiesentnahmen I de Stude.<br />
19<br />
Abb. 18: Längenprofil<br />
zwischen Gilsbach<br />
und Margelibrücke<br />
mit Sohlenlagen<br />
zwischen 1984 und<br />
1992 sowie beobachteteVolumenänderungen<br />
in diesem<br />
Zeitraum.
20<br />
Abb. 19: Längenprofil<br />
zwischen Gilsbach<br />
und Margelibrücke<br />
mit Sohlenlagen<br />
zwischen 1992 und<br />
2012 sowie beobachteteVolumenänderungen<br />
in diesem<br />
Zeitraum.<br />
4.6 Kiesentnahmen<br />
Laut Auskunft der Schwellenkorporation <strong>Adelboden</strong> und des Tiefbauamtes des Kantons<br />
Bern wurde in früheren Jahren in Zubringern des Allebachs Geschiebe entnommen, um<br />
Hochwasserschutzbauten oder Straßen zu errichten. Erwähnenswert sind insbesondere<br />
Entnahmen aus dem<br />
– Allebach bei der Horebrügg (in den 1990er Jahren),<br />
– Gilsbach bei Bergläger (in den 1990er Jahren),<br />
– Engstligenbach Under der Birg.<br />
Nach Auskunft der Schwellenkorporation ist seit dem Jahr 2000 eher weniger Geschiebe<br />
aus den Bächen entnommen worden als früher.
In der Engstlige wurde zwischen 1982 und 2013 i de Stude, zwischen den Sperren 3 und<br />
4 regelmäßig Geschiebe entnommen. Verschiedene Firmen hatten jeweils unterschiedliche<br />
Konzessionen mit maximal zulässigen Entnahmemengen zwischen 2'000 m 3 /a und<br />
5'000 m 3 /a. Laut Entnahmestatistik des Tiefbauamtes wurde diese Menge in der Regel<br />
nicht ausgeschöpft (Tabelle 6). Die Konzessionen sind in der Zwischenzeit abgelaufen.<br />
1982 6'315 1990 2'064 1998 178 2006 189<br />
1983 1'739 1991 1'928 1999 0 2007 189<br />
1984 1'922 1992 0 2000 0 2008 0<br />
1985 1'944 1993 290 2001 509 2009 0<br />
1986 0 1994 0 2002 2'457 2010 1'354<br />
1987 0 1995 113 2003 0 2011 0<br />
1988 0 1996 0 2004 4'662 2012 0<br />
1989 2'064 1997 1'169 2005 950 2013 300<br />
4.7 Fazit<br />
Mit den Sperrenbauten der letzten 40 Jahre wurde die Sohlenlage im Allebach und der<br />
Engstlige beeinflusst. Neue Schwellen wurden in der Regel höher eingebaut als die Sohle<br />
zum Zeitpunkt des Projektes. Das hat zur Folge, dass sich im Oberwasser der Sperren<br />
Geschiebe abgelagert hat und im Unterwasser ein Geschiebedefizit durch Sohlenerosion<br />
wieder ausgeglichen wurde.<br />
Einzelne Sperren ragen aus dem Längenprofil heraus. Sie bilden dadurch einen besonders<br />
markanten Fixpunkt im Längenprofil (z.B. Sperre 9 oberhalb der Einmündung des Engstligenbaches<br />
und Sperre 13 oberhalb der Schützenbrücke). Andere Sperren haben eine verhältnismäßig<br />
tiefe Überfallkante und neigen so zur Verlandung (z.B. Sperren 14 und 25<br />
oberhalb der Einmündung des Schrenzigrabens).<br />
Vergleicht man das Nettogefälle in den Sperrenfeldern von 2012 mit dem Sohlengefälle<br />
welches 1974 gemessen wurde fällt auf, dass das Gefälle zwischen der Steinige Brügg und<br />
der Schützenbrücke heute zwischen 0.5 % und 1.0 % geringer ist als noch 1974. Das kann<br />
verschiedene Gründe haben:<br />
– Mit dem Bau der Schwellen wurde das Gerinne tendenziell eingeengt. Bei gleich<br />
bleibender Geschiebezufuhr ist das Gefälle in einem schmalen Querschnitt geringer<br />
als in einem breiten Querschnitt.<br />
– Verbauungen im Einzugsgebiet des Allebachs, insbesondere im Unterlauf des Gilsbaches<br />
und die 1995 errichteten Sperren in der Münti, haben die mittlere jährliche<br />
Geschiebezufuhr vermindert. In der Folge hat sich ein geringeres Gleichgewichtsgefälle<br />
eingestellt. Die Tatsache, dass im Unterlauf des Allebachs vermehrt Auflandung<br />
beobachtet worden sind, würde dieser These widersprechen.<br />
– Mit der verwendeten Messmethode wird das aktuelle Nettogefälle in den Sperrenfeldern<br />
unterschätzt 1 .<br />
– Die Veränderung liegt innerhalb des Bereichs jährlicher Schwankungen und ist nicht<br />
signifikant.<br />
Um das aktuelle Nettogefälle auf den Wert von 1974 anzuheben, müssten zwischen der<br />
Steinige Brügg und der Schützenbrücke rund 3'500 m 3 Geschiebe abgelagert werden.<br />
1 Das Nettogefälle wird ermittelt aus: Differenz der Schwellenhöhen, abzüglich Überfallhöhe,<br />
geteilt durch die Länge des Sperrenfeldes. Wegen der Kolkbildung kann die Überfallhöhe überschätzt<br />
werden. Ein Fehler von ±10 cm an der gemessenen Überfallhöhe hat eine Unschärfe<br />
im Nettogefälle von ±0.13 % zur Folge.<br />
21<br />
Tabelle 6: Kiesentnahmen<br />
aus der<br />
Engstligen i de Stude<br />
[16].
22<br />
Abb. 20: Nettogefälle<br />
in den Sperrenfeldern<br />
des Allebachs 2012<br />
und Gefälle der Sohle<br />
1974.<br />
Auch unterhalb der Einmündung des Engstligenbaches ist das Nettogefälle aktuell geringer<br />
als 1974. Dies könnte aber auf Kiesentnahmen zurück zu führen sein.
5 Zukünftige Sohlenveränderungen<br />
5.1 Geschiebetransportmodell<br />
Der Abfluss und der Geschiebetransport in Allebach und Engstlige wurden eindimensional<br />
mit dem Programm TREPPE simuliert. Es wurde ein Abschnitt von der Horebrügg bis zur<br />
Margelibrücke simuliert.<br />
Als Eingangsgrößen für das Modell werden die Geometrie der Gerinneabschnitte (Breite,<br />
Sohlenhöhen), die Korngrößen von Sohlenmaterial und Geschiebe, Abflussganglinien und<br />
der Geschiebeeintrag benötigt. Die Zufuhr von Geschiebe kann sowohl am oberen Modellrand<br />
als auch entlang der Fließstrecke simuliert werden.<br />
Das Simulationsprogramm berechnet zunächst unter Normalabflussbedingungen die Geschiebetransportraten<br />
in den einzelnen Gerinneabschnitten. Anschließend werden der<br />
Geschiebeeintrag und -austrag in jedem Abschnitt bilanziert und daraus die Sohlenveränderung<br />
bestimmt (Speicherkaskaden). Als Resultat können die Geschiebetransportraten,<br />
die Sohlen- und Wasserspiegellagen bzw. die Sohlenveränderung als Längenprofil oder in<br />
den einzelnen Gerinneabschnitten in Funktion der Zeit dargestellt werden.<br />
5.2 Szenarien<br />
Die Sohlenveränderungen wurden für ein kleines und ein großes Hochwasserereignis simuliert.<br />
Stellvertretend für solche Ereignisse wurden die Abflussganglinien für HQ5 und<br />
HQ100 aus Abb. 15 verwendet.<br />
Der Geschiebeeintrag am oberen Modellrand und die Zufuhr aus dem Gilsbach und dem<br />
Engstligenbach wurden mit Hilfe von Transportrechnungen auf limitierenden Abschnitten<br />
bestimmt. Die so ermittelte Geschiebezufuhr wurde als Grundszenario verwendet. Um die<br />
Sensitivität gegenüber der Geschiebezufuhr zu testen, wurden die Sohlenveränderungen<br />
auch bei einer um 50 % erhöhten Zufuhr simuliert. Die verwendeten Abflusswerte und<br />
Geschiebeeinträge sind in Tabelle 7 zusammengefasst.<br />
Das Simulationsmodell verwendet die Sohlelage von 2012 als Eingangsgröße. Um 'Unebenheiten'<br />
in dieser Geometrie auszugleichen, wurde jeder Simulation ein Hochwasserereignis<br />
HQ5 voran gestellt. Die in den nachfolgenden Längenprofilen als Ausgangssohle<br />
bezeichnete Geometrie hat also bereits Sohlenveränderungen erfahren.<br />
Szenario HQ5 Szenario HQ100<br />
Abschnitt Abflussspitzen Geschiebeeintrag Abflussspitzen Geschiebeeintrag<br />
G-Eintrag bei Horebrügg 5'000 / 7'500 m 3 11'700 / 17'600 m 3<br />
Allebach: Horebrügg-Stiegelbach 23 m 3 /s 47 m 3 /s<br />
Allebach: Stiegelbach-Gilsbach 29 m 3 /s 60 m 3 /s<br />
G-Eintrag Gilsbach 600 / 900 m 3 3'000 / 4'500 m 3<br />
Allebach: Gilsbach-Engstligenbach 45 m 3 /s 92 m 3 /s<br />
G-Eintrag Engstligenbach 1'400 / 2'100 m 3 3'700 / 5'600 m 3<br />
Engstlige: Engstligenbach-Margelibrücke 59 m 3 /s 121 m 3 /s<br />
Die Sensitivität des Simulationsmodells auf andere Eingangsgrößen wurde ebenfalls getestet.<br />
So wurde das Szenario HQ5 mit einer um 2 m breiteren Gerinnesohle simuliert und<br />
das Szenario HQ100 mit Korndurchmessern, welche jeweils um 20 % vermindert bzw.<br />
vergrößert wurden.<br />
23<br />
Tabelle 7: Szenarien<br />
für die Simulation<br />
von Geschiebetransport<br />
und Sohlenveränderungen.
24<br />
Abb. 21: Geschiebefracht<br />
und Sohlendifferenzen<br />
für das<br />
Szenario HQ5. Gestrichelte<br />
Linie: Geschiebeeintrag<br />
+50 %.<br />
5.3 Geschiebetransport und Sohlenveränderungen bei HQ5<br />
In der Abb. 21 sind die Geschiebefracht entlang von Allebach und Engstlige und die simulierten<br />
Sohlenveränderungen für das Szenario HQ5 dargestellt. Eine flussabwärts abnehmende<br />
Geschiebefracht weist auf die Ablagerung von Geschiebe auf der Sohle hin; die<br />
entsprechenden Sohlendifferenzen haben ein positives Vorzeichen. Eine flussabwärts<br />
zunehmende Geschiebefracht bedeutet Erosion von Geschiebe aus der Sohle; die entsprechenden<br />
Sohlendifferenzen sind negativ. Ein Sprung in der Geschiebefracht weist auf eine<br />
Zufuhr von Geschiebe aus einem Seitenzubringer hin.<br />
Beim Szenario HQ5 passieren rund 5'000 m 3 Geschiebe die Rehärtibrücke. Ein Teil davon<br />
wird unterhalb der Einmündung des Gilsbaches abgelagert, so dass etwas 4'000 m 3 durch<br />
die Steilstrecke in der Münti transportiert werden. Unterhalb der Steinige Brügg wird die<br />
Hälfte dieses Materials abgelagert und die Sohle landet um mehrere Dezimeter auf. Auf<br />
der Höhe der Sillerebahn nimmt der Allebach wieder Geschiebe auf - die Sohle erodiert<br />
wenige Dezimeter - um es noch vor der Einmündung des Engstligenbaches wieder abzulagern.<br />
Der größte Teil des Geschiebes, welches vom Engstligenbach eingetragen wird,<br />
wird auf dem Abschnitt bis zur Einmündung des Schmittegrabe wieder abgelagert. Rund<br />
3'000 m 3 Geschiebe passieren die Margelibrücke und werden in den Unterlauf der<br />
Engstlige ausgetragen.<br />
Wird die Geschiebezufuhr um 50 % erhöht, hat das keine Auswirkungen auf das generelle
Bild der Ablagerung. Die Ablagerungen auf der Umlagerungsstrecke unterhalb der Horebrügg<br />
und diejenigen unterhalb der Einmündung des Engstligenbaches fallen etwas<br />
mächtiger aus.<br />
25<br />
Abb. 22: Längenprofil<br />
des Allebachs zwischen<br />
Steinige Brügg<br />
und Öy für das Szenario<br />
HQ5.<br />
Abb. 23: Längenprofil<br />
des Allebachs zwischen<br />
Öy und der<br />
Einmündung des<br />
Engstligenbaches für<br />
das Szenario HQ5.
26<br />
Abb. 24: Geschiebefracht<br />
und Sohlendifferenzen<br />
für das<br />
Szenario HQ100.<br />
Gestrichelte Linie:<br />
Geschiebeeintrag<br />
+50 %.<br />
5.4 Geschiebetransport und Sohlenveränderungen bei HQ100<br />
Beim Szenario HQ100 passieren rund 13'000 m 3 Geschiebe die Rehärtibrücke. Ein Teil<br />
davon stammt aus Sohlenerosion in der Umlagerungstrecke unterhalb der Horebrügg. Von<br />
dem Geschiebe, welches vom Gilsbach eingetragen wird, wird ein Teil unmittelbar nach<br />
der Einmündung abgelagert. Weiter flussabwärts nimmt der Allebach erneut Geschiebe<br />
aus der Sohle auf, was eine Sohlenerosion von bis zu einem Meter zur Folge hat. Es passieren<br />
rund 16'000 m 3 die Steinige Brügg. Ähnlich wie beim Szenario HQ5 wird ein großer<br />
Teil des Geschiebes unterhalb der Steinige Brügg abgelagert und die Sohle landet bis zu<br />
einem Meter hoch auf. Beim Szenario HQ100 ist die Geschiebefracht aber so groß, dass<br />
auf dem ganzen Abschnitt zwischen der Sillerebahn und der Einmündung des Engstligenbaches<br />
Geschiebe abgelagert wird. Die Ablagerungen betragen jeweils im Unterwasser<br />
einer Sperre einen halben Meter. Einzelne Sperren werden dadurch ganz eingeschottert.<br />
Unterhalb der Eimündung des Engstligenbaches wird ebenfalls Geschiebe abgelagert. Die<br />
Ablagerungen sind aber nicht mächtiger als beim Szenario HQ5. Die Engstlige führt bei<br />
diesem Szenario genügend Wasser, um den größten Teil des Geschiebe flussabwärts zu<br />
verfrachten. Es werden 14'000 m 3 in den Unterlauf ausgetragen.
Wird die Geschiebezufuhr um 50 % erhöht wird in der Umlagerungsstrecke unterhalb der<br />
Horebrügg Geschiebe abgelagert statt aufgenommen. Die Ablagerungen unterhalb der<br />
Einmündung des Engstligenbaches fallen etwas mächtiger aus und der Geschiebeaustrag<br />
bei der Margelibrücke erhöht sich um etwa 1'000 m 3 . In Öy hat der erhöhte Geschiebeeintrag<br />
keine Auswirkungen.<br />
Die Ablagerungen auf der Sohle des Allebachs sind am Ende der Hochwasserganglinie am<br />
mächtigsten. Während der Abflussspitze ist die Geschiebetransportkapazität groß und es<br />
lagert sich wenig Geschiebe auf der Sohle ab. Aus diesem Grund haben die Ablagerungen<br />
auch wenig Einfluss auf den Hochwasserspiegel.<br />
27<br />
Abb. 25: Längenprofil<br />
des Allebachs zwischen<br />
Steinige Brügg<br />
und Öy für das Szenario<br />
HQ100.<br />
Abb. 26: Längenprofil<br />
des Allebachs zwischen<br />
Öy und der<br />
Einmündung des<br />
Engstligenbaches für<br />
das Szenario HQ100.
28<br />
Abb. 27: Entwicklung<br />
der Sohle und des<br />
Wasserspiegels über<br />
die Zeit im Profil<br />
unterhalb der<br />
Schwelle 11.<br />
In Abb. 27 ist die Veränderung der Sohlenlage und des Wasserspiegels während zweier<br />
Hochwasser exemplarisch im Profil unterhalb der Schwelle 11 (50 m unterhalb der Schützenbrücke)<br />
dargestellt. Im Bild ist deutlich sichtbar, wie sich Geschiebe erst im abklingenden<br />
Ast der Hochwasserwelle des HQ100 auf der Sohle ablagert.<br />
5.5 Sensitivitätsrechnungen<br />
Wird in der Simulation der Korndurchmesser um 20 % erhöht oder vermindert ändert sich<br />
der generelle Verlauf der Geschiebefracht entlang des Allebachs nicht. Das heißt, die Zonen<br />
mit Ablagerung und Erosion bleiben sich gleich. Die Variation des Korndurchmessers<br />
hat aber einen Einfluss auf den Betrag der Geschiebefracht. Bei kleineren Korndurchmessern<br />
kann der Allebach in der Umlagerungsstrecke unterhalb der Horebrügg mehr Geschiebe<br />
aufnehmen, bei größeren Korndurchmessern bleibt mehr Geschiebe unterhalb der<br />
Einmündung des Gilsbaches liegen. Der Austrag bei der Margelibrücke ändert sich um<br />
±1'500 m 3 .<br />
Eine Variation der Sohlenbreiten wirkt sich noch weniger auf das Ergebnis aus als die Variation<br />
des Korndurchmessers. Es wird deshalb darauf verzichtet, die Ergebnisse graphisch<br />
darzustellen.
5.6 Lokale Effekte beim Zusammenfluss von Allebach und Engstligenbach<br />
Mit dem verwendeten Abflussmodell können lokale Effekte beim Zusammenfluss von Allebach<br />
und Engstligenbach nicht nachgebildet werden. Bei den simulierten Hochwasserszenarien<br />
treffen die Abflussspitzen von Allebach und Engstligenbach gleichzeitig auf und<br />
das herangeführte Geschiebe wird immer abtransportiert.<br />
In der Natur kann eine andere Abfolge von Hochwassern ein anderes Bild der Ablagerungen<br />
hervorrufen. Wenn zum Beispiel die Abflussspitze des Engstligenbaches auftritt, während<br />
dem das Hochwasser im Allebachs bereits am Abklingen ist, wird der Allebach zurück<br />
gestaut und Geschiebe aus dem Allebach lagert sich im Rückstau ab. Die Situation in<br />
Abb. 29 dürfte so entstanden sein. Dort ist sichtbar, wie die Abflussrinne des Engstligenbachs<br />
(im Bildhintergrund) deutlich tiefer liegt als die Ablagerungen im Vordergund, welche<br />
vom Allebach stammen.<br />
Solche Phänomene sind auf den unmittelbaren Mündungsbereich beschränkt. Die Ablagerungen<br />
im Allebach werden wieder weggespült, wenn dieser Hochwasser führt ohne dass<br />
gleichzeitig im Engstligenbach eine Abflussspitze auftritt.<br />
29<br />
Abb. 28: Geschiebefracht<br />
und Sohlendifferenzen<br />
für das<br />
Szenario HQ100 mit<br />
variablen Korndurchmessern.<br />
Abb. 29: Zusammenfluss<br />
von Allebach<br />
(von rechts) und<br />
Engstligenbach (im<br />
Bildhintergrund).
6 Folgerung<br />
Aus den Untersuchungen zur Verbauungsgeschichte und zum Geschiebetransport bei<br />
Hochwassern im Allebach und der Engstlige lassen sich die folgenden Schlüsse ziehen:<br />
– Der Geschiebetransport in Wildbächen ist grundsätzlich variabel und Schwankungen<br />
in der Sohlenlage sind die Regel.<br />
– Im Allebach und seinen wichtigsten Zuflüssen Gilsbach und Engstligenbach ist die<br />
Zufuhr von Geschiebe durch Flachstrecken begrenzt. Lokale Defizite können durch<br />
Erosion aus der Sohle ausgeglichen werden, ein Überschuss an Geschiebe wird auf<br />
der Sohle zwischengespeichert.<br />
– Sperrenbauten, welche seit 1965 immer wieder unternommen wurden, haben<br />
künstliche Rückhalteräume für Geschiebe geschaffen. Der Rückhalt hinter einer<br />
Sperre hat häufig eine Sohlenerosion im Unterwasser ausgelöst, welche dann wiederum<br />
mit neuen Sperren unterbunden wurde.<br />
– Der Rückhalteraum hinter den Sperren ist in der Zwischenzeit aufgefüllt und die<br />
vorübergehend reduzierte Geschiebezufuhr ist wieder kontinuierlich (Ausnahme:<br />
Flachstrecke zwischen den Sperren Nr. 24 und 25).<br />
– In Öy, d.h. von der Talstation der Sillerebahn an flussabwärts, kann für kleine<br />
Hochwasser keine generelle Ablagerungstendenz nachgewiesen werden. Nur bei<br />
großen Hochwasserereignissen mit einem deutlichen Geschiebeüberschuss wird im<br />
abklingenden Ast einer Hochwasserwelle Geschiebe abgelagert. Während der<br />
Hochwasserspitze ist die Abflusskapazität nicht durch Ablagerungen beeinflusst.<br />
– Beim Zusammenfluss von Allebach und Engstligenbach unterliegt die Sohlenlage<br />
Schwankungen, welche durch die unterschiedliche zeitlich Abfolge von Hochwasserwelle<br />
in den beiden Bächen verursacht wird.<br />
– Die Sperren Nr. 8 und 9 beim Zusammenfluss liegen relativ hoch. Sie beeinflussen<br />
die Sohle im Oberwasser übermäßig und auch dann, wenn im Mündungsbereich<br />
kein Geschiebe abgelagert ist.<br />
Vorschlag für Maßnahmen:<br />
– Die Sohlenentwicklung in Öy soll regelmäßig beobachtet werden. Die Vermessung<br />
der Überfallhöhe bei den Schwellen soll alle vier bis fünf Jahre wiederholt werden.<br />
– Es soll geprüft werden, ob die Krone der Sperren Nr. 8 und 9 um etwa 60 cm abgesenkt<br />
werden könnte. Damit würde die Sohlenlage im Oberwasser der Schwelle tiefer<br />
zu liegen kommen und die Schwelle Nr. 10 wäre wieder wirksam.<br />
– Geschiebeentnahmen im Oberlauf des Allebachs können nicht empfohlen werden.<br />
Der Allebach würde ein Geschiebedefizit durch Sohlenerosion im Unterwasser der<br />
Entnahmestelle wieder ausgleichen.<br />
– Möchte die Schwellenkorporation in Zukunft die Möglichkeit haben, Geschiebe aus<br />
Gründen der Ressourcennutzung entnehmen zu können, bietet sich dafür der<br />
Standort I de Stude an. Für diesen Standort soll ein Entnahmekonzept erarbeitet<br />
werden.<br />
Bern, 24.06.13<br />
Flussbau AG SAH<br />
Dr. L. Hunzinger<br />
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