Neuigkeiten vom neuen Standort der Laboratorium3D in Iragna

Maggia – Brücke Visletto

Das Hochwasserereignis vom 29.–30. Juni 2024 führte zum Einsturz der Kantonsstrassenbrücke in Visletto, zum Versagen eines angrenzenden Abschnitts der Pflästerung sowie zu erheblichen Schäden an der ehemaligen FART-Fuss- und Velobrücke. Während des betrachteten Ereignisses wird der Abfluss auf 1’000 bis 1’100 m³/s geschätzt. Neben dem Neubau der Brücke sind Massnahmen zur Stabilisierung der Sohle und der Ufer erforderlich, um die Sicherheit der bestehenden Infrastrukturen zu gewährleisten.

Die Ziele der physikalischen Modellierung sind:

• Analyse und Optimierung der Sohlsicherungen zum Schutz der neuen Brücke Visletto sowie der ehemaligen FART-Brücke;
• Analyse und Optimierung der Ufersicherungen zum Schutz der bestehenden Infrastrukturen;
• Bewertung der Auswirkungen der Massnahmen bei einer Sohlenabsenkung von 2 m unterhalb der Mündung der Rovana durch Simulation der grossräumig untersuchten fortschreitenden Erosion.

Modellmassstab: 1:40

Draufsicht auf die Brückenpfeiler

Baltschiederbach

Die Ereignisse im Sommer 2025 haben das Rückhaltesystem des Baltschiederbachs stark beansprucht und eine Schwachstelle im Zusammenhang mit dem hohen Schwemmholztransport aufgezeigt. Insbesondere feines Schwemmholz führte zu einer nahezu vollständigen Verstopfung des Auslaufbauwerks.

In Zusammenarbeit mit der Gemeinde, dem Kanton und dem Bund wurde eine Optimierung des Schutzsystems in zwei Phasen gestartet. Nach den Sofortmassnahmen zur Verbesserung der kontrollierten Entleerung des Rückhaltebeckens umfasst die zweite Phase die Planung und Optimierung von dauerhaften Massnahmen für den Geschiebe- und Schwemmholztransport. Dazu gehören unter anderem ein Schwemmholzrechen sowie ein Rückhaltesystem im Unterbecken.

Zur Überprüfung und Optimierung des Gesamtsystems wird ein physikalisches Modell im Massstab 1:32 auf der Grundlage der Froude-Ähnlichkeit erstellt. Die Versuche ermöglichen die Untersuchung des hydraulischen Verhaltens, des Geschiebetransports sowie des Schwemmholztransports unter verschiedenen Hochwasserbedingungen, einschliesslich Bemessungsereignissen und Extremereignissen.

Die Simulationen umfassen die Nachbildung des Ereignisses von 2025 sowie eine Reihe von Szenarien mit Abflüssen zwischen dem hundertjährlichen Hochwasser (HQ₁₀₀ = 100 m³/s) und dem Extremhochwasser (EHQ = 200 m³/s). Dabei werden Geschiebe und Schwemmholz kontrolliert in das Modell eingebracht. Die Ergebnisse dienen dazu, die Wirksamkeit der Rückhaltebauwerke zu beurteilen, mögliche Schwachstellen zu identifizieren und die optimalen baulichen Massnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems festzulegen.

Draufsicht auf das Projekt

Neumühle sulla Töss

Das bestehende Wehr Neumühle an der Töss stellt ein prioritär zu sanierendes Hindernis für die Fischwanderung dar und muss bis 2035 saniert werden. Neben der Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit für Fische soll das Projekt den Standort auch für den Wassersport aufwerten. Geplant ist der Bau eines Wassersportanlage mit mehreren stehenden Wellen, die das sichere Ausüben von Flusssurfen und Kajakfahren ermöglicht.

Im Rahmen des SBB-Projekts «MehrSpur Zürich–Winterthur (MSZW)» werden im Auftrag des AWEL (Projektperimeter der Blockrampe an der Töss) sowie der Stadt Winterthur und des Vereins Wintiwelle (Projektperimeter der Wassersportanlage) physikalische Modellversuche bei der Laboratorium3D durchgeführt.

Der im Modell nachgebildete Abschnitt der Töss hat eine Länge von rund 150 m. Vorgesehen ist der Bau einer Gitterstrukturrampe mit einer Längsneigung von 4 %, die sich direkt neben der Wassersportanlage befindet. Das natürliche Längsgefälle der Töss liegt zwischen 0,3 % und 0,6 %. Das physikalische Modell wird im Massstab 1:30 auf der Grundlage der Froude-Ähnlichkeit erstellt.

Die Geometrien werden mit steigenden hydraulischen Belastungen untersucht. Die Abflüsse reichen vom zehnjährlichen Hochwasser (HQ₁₀ = 180 m³/s) bis zum Extremhochwasser (EHQ = 577 m³/s). In ausgewählten Versuchen wird zusätzlich Geschiebe kontrolliert in das Modell eingebracht. Jede Versuchssituation wird systematisch ausgewertet, indem die Abflussverhältnisse sowie die Sohlengeometrie nach Erreichen des Gleichgewichtszustands dokumentiert werden.

Draufsicht auf die Blockrampe

Sambuco

Im Rahmen des Projekts für die neue Hochwasserentlastungsüberfall wurde ein dreidimensionales zweiphasiges numerisches Modell (Wasser–Luft) des gesamten Entlastungssystems erstellt. Das Modell umfasst die Überfallschwelle, die Sektorenschützen, den Verbindungsschacht, den darunterliegenden Stollen sowie den umliegenden Bereich. Parallel dazu wurde ein physikalisches Modell im Massstab 1:30 zur Untersuchung der Schwemmholzrückhaltung aufgebaut. Die Untersuchungen sind derzeit im Gange und ermöglichen die Überprüfung des hydraulischen Verhaltens des Systems unter Bemessungs- und Sicherheitshochwasser.

Die Ziele der Studie sind:

• Analyse der Abflusskapazität des gesamten Systems unter Bemessungshochwasser (QB = 109 m³/s) und Sicherheitshochwasser (QS = 197 m³/s);
• Bewertung des hydraulischen Verhaltens des Entlastungsüberfalls, der Wirksamkeit des Belüftungssystems sowie Bestimmung der Wasserstands-Abfluss-Beziehung (h–Q);
• Analyse der Geschwindigkeitverteilung, Drücken und der freien Wasseroberfläche sowie Identifikation möglicher unerwünschter Phänomene wie stehender Wellen und kavitationsgefährdeter Bereiche;
• Überprüfung der Wirksamkeit der Schwemmholzrückhaltemassnahmen anhand des physikalischen Modells.

3D-Zweiphasenmodell und physikalisches Modell im Massstab 1:30

Draufsicht auf das Stauanlagenmodell

Contra-Staumauer – Verzasca

Das Projekt untersucht das Verhalten von Schwemmholz im Bereich der Hochwasserentlastungsanlagen der Contra-Staumauer während Hochwasserereignissen. Ziel ist es, das Verstopfungsrisiko zu bewerten und wirksame Schutzmassnahmen zu entwickeln.

Das Projekt umfasst eine physikalische und numerische Modellierung der Hochwassereinteilung. Das numerische 3D-Modell dient zur Analyse der hydrodynamischen Verhältnisse im Stausee und zur Festlegung der Randbedingungen. Ein physikalisches Modell im Massstab 1:30 ermöglicht hingegen die detaillierte Untersuchung des Transports, der Ansammlung und des Rückhalts von Schwemmholz.

Die Ziele der Studie sind:

• Analyse der Abflusskapazität der Überfälle bei hohem Schwemmholzanfall;
• Bewertung der Durchlässigkeit und Porosität der Schwemmholzansammlungen im Bereich der Entlastungsanlagen;
• Entwicklung und Optimierung von Schwemmholzrückhaltemassnahmen oberhalb der Überfälle;
• Überprüfung der Wirksamkeit verschiedener Projektvarianten anhand vergleichender Versuche.

Modell im Massstab 1:30

Ergebnisse der numerischen 3D-Modellierung (oben), physikalisches Modell im Massstab 1:30 (unten links) sowie Versuch mit Schwemmholz (unten rechts)

Kander

Der untersuchte Flussabschnitt befindet sich an der Kander oberhalb des BKW-Kraftwerks in der Nähe von Spiez (BE). In diesem Abschnitt befinden sich mehrere Querbauwerke, die durch vier Blockrampen ersetzt werden. Das Abflussregime wird durch den Betrieb des Wasserkraftwerks beeinflusst, wodurch sich der Abfluss verringert. Ziel des Projekts ist die Stabilisierung der Sohle, die Wiederherstellung der Fischgängigkeit sowie die Optimierung der Blockrampen auf der Grundlage der im physikalischen Modell beobachteten Prozesse, insbesondere der Erosion und des Geschiebetransports.

Die Blockrampen sind zwischen 25 und 40 m breit und weisen ein Längsgefälle von 3 bis 4 % auf. Zur Optimierung ihrer Geometrie werden Versuche mit verschiedenen Bauvarianten und unterschiedlichen Hochwasserszenarien durchgeführt. Für jede Variante werden vier Versuche mit folgenden hydrologischen Szenarien und den entsprechenden Spitzenabflüssen durchgeführt: HQ₃₀ (230 m³/s), HQ₁₀₀ (270 m³/s), 1,3 × HQ₁₀₀ (351 m³/s) und EHQ (405 m³/s).

Das physikalische Modell wird im Massstab 1:35 erstellt

Draufsicht auf das Projekt