Verstopfung von Flusswasserfassungen

Nebst Überflutung, Niederwasser und Erosion gilt die Verstopfung der Einlassrechen und -siebe der Nebenkühlwasserversorgung als ein sicherheitsrelevantes Ereignis. Die Beurteilung dieses Gefährdungspotentials stützt sich im Rahmen dieses Berichtes aus Analogiegründen auf die Situa-tion beim bestehenden KKG ab.

Die Nebenkühlwasserfassungen werden routinemässig einmal pro Schicht auf einwandfreien Zu-stand kontrolliert, bei höherer Verstopfungsgefahr wie bei Hochwasser oder sonstigen Gefähr-dungssituationen häufiger. Bis heute, d. h. nach einer mehr als 30-jährigen Betriebsphase, sind beim KKG keine Verstopfungen aufgetreten, die nicht durch Gegenmassnahmen rechtzeitig auf-gehoben werden konnten.

Die Verstopfungsgefahr der Nebenkühlwasserfassungen des KKG aus dem Ober- und Unterwas-serkanal des Wasserkraftwerkes Gösgen wurde probabilistisch im Rahmen der PSA von KKG un-tersucht. Es sind mehrere Szenarien berücksichtigt worden, mit unterschiedlichen Grössen und Herkunft von Geschwemmselgut an den Wasserfassungen.

Die Ergebnisse der PSA zeigen, dass die Eintrittshäufigkeit des Verlustes der Nebenkühlwasser-fassung aus dem Oberwasserkanal, konservativ ermittelt, bei 1.4 ⋅ 10^-2/a liegt. Für den Verlust von beiden Nebenkühlwasserfassungen aus dem Ober- und Unterwasserkanal wird eine Eintrittshäu-figkeit von 2 ⋅ 10^-3/a ermittelt. Dabei wird konservativ und vereinfachend postuliert, dass wenn die Räumung der Nebenkühlwasserfassung am Oberwasserkanal vor deren Verstopfung misslingt, die Räumung der Nebenkühlwasserfassung am Unterwasserkanal aus Zeitgründenebenfalls misslingt.

Die zwar konservativ ermittelten, jedoch relativ hohen Eintrittshäufigkeiten für den Ausfall der Ne-benkühlwasserversorgung aus dem Ober- und/oder Unterwasserkanal wegen Verstopfung werden beim Nebenkühlwasserkonzept im Baubewilligungsverfahren bei der Auswahl der Optionen unter Berücksichtigung von diversitären Systemen (Kühlzellen, Grundwasser für Notstandsfälle) mit be-rücksichtigt.

Der Verlust von Nebenkühlwasserfassungen aus weiteren Ursachen oder Kombinationen von Ur-sachen ist im Kapitel 3.8.7.1"Kombination von Erdbeben mit erdbebenbedingten externen Ereig-nissen“ und Kapitel 3.8.7.3 "Kombination von externer Überflutung (Hochwasser/Damm-/Wehrbruch) mit potentiellen externen Folgeereignissen“ behandelt.

Im Verlustfall einer oder gegebenenfalls beider Nebenkühlwasserfassungen kommen die redun-danten und/oder diversitären sicherheitsrelevanten Nebenkühlwassersysteme zum Einsatz. Zum heutigen Planungsstand sind insgesamt folgende Optionen und Kombinationen daraus möglich:

- Nebenkühlwasserversorgung aus dem Oberwasserkanal (wie bei KKG) - Nebenkühlwasserversorgung aus dem Unterwasserkanal (wie bei KKG) - Kühlzellen auf dem Kraftwerksgelände

- Grundwasserbrunnen für Notstandsfälle (wie bei KKG)

3.5.3 Grundwasser

3.5.3.1 Allgemein

Der Standort von KKN befindet sich im Gewässerschutzbereich Au (Anhang 4, Ziffer 111 GSchV 1998) am linken Rand des Aaretales. Der breite Grundwasserstrom folgt im Niederamt dem Lauf der Aare in West-Ost-Fliessrichtung. Das Fliessgefälle beträgt ca. 2 ‰ (Fröhlicher 1969). Der Grundwasserspiegel wird durch den Pegelstand der Alten Aare kontrolliert. Im Nord-Süd-gerichteten Fliessabschnitt westlich des bestehenden KKG-Geländes wirkt die Aare als Infiltrant und speist den Grundwasserträger. Unterhalb Mülidorf⁵ wirkt die Aare hingegen als Vorfluter. Im Zuge der Neukonzessionierung des Wasserkraftwerkes Gösgen ist die Restwassermenge einst-weilen neu verfügt worden. Als Umsetzung wurde ab November 2007 die Dotiermenge saisonal abhängig auf 7 bis 15 m³/s erhöht, im Durchschnitt 10 m³/s (Atel Hydro 2008). Beim Überschreiten der Ausbauwassermenge Q_{KW Gösgen} = 380 m³/s, was derzeit an ca. 90 Tagen im Jahr eintritt, steigt der Grundwasserspiegel praktisch gleichzeitig mit dem erhöhten Wasserpegel der Alten Aare an.

Dies ist ein Zeichen für eine enge hydraulische Beziehung zwischen dem Grundwasser im Stand-ortgebiet und der Aare.

Der Unterwasserkanal des Wasserkraftwerkes Gösgen dient ebenfalls als Vorfluter für das Schot-tergrundwasser. Der Oberwasserkanal hingegen ist weitgehend dicht; eine geringe Exfiltration des Kanalwassers ins Grundwasser wurde jedoch durch Färbversuche im Jahr 1994 nachgewiesen.

Auf der Talflanke nördlich des Oberwasserkanales fliesst im Hochterrassenschotter ein unabhän-giger Grundwasserstrom, der im Pumpwerk Düberten genutzt wird. Der Grundwasserspiegel liegt dort etwa 15 - 20 m über dem Talgrundwasserstrom und ist für die Standortbeurteilung nicht rele-vant.

Die Grundwasserverhältnisse im interessierenden Abschnitt des Aaretales sind in Abbildung 3.5-29 dargestellt. Die Darstellung der Grundwasserausdehnung und der Isohypsen entspricht der Gewässerschutz- und Grundwasserkarte des Kantones Solothurn, Blatt 4, Stand 2003 (AfU Solo-thurn 2003). Die Karte gibt Auskunft über die Ausdehnung des Grundwassergebietes bei Höchst-stand und über die Lage des höchsten Grundwasserspiegels in m. ü. Meer.⁶

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Abbildung 3.5-29 Grundwasserverhältnisse im Standortgebiet mit Angabe der Schutzzonen um öffentliche Fassungen. Darstellung der Grundwasserausdehnung und der Iso-hypsen bei Höchststand (AfU Solothurn 2003)

3.5.3.2 Grundwasserspiegel

Der Grundwasserspiegel ist eng an den Pegelstand der Alten Aare geknüpft. Im Hauptareal liegt der mittlere Grundwasserspiegel zwischen der Kote 375.5 (KKG Gelände aufstrom) und 374 (Cartaseta abstrom). Die Aare dient im Nord-Süd-gerichteten Fliessabschnitt westlich des KKG als Infiltrant und speist den Grundwasserträger. Unterhalb Mühledorf wirkt die Aare hingegen als Vorfluter. Die Uferpartien der Alten Aare sind generell nicht kolmatiert, weshalb der Grundwas-serspiegel rasch auf Flusspegelschwankungen reagiert. Bei erhöhter Wasserführung der Alten Aare (d. h. bei Q > 380 m³/s) kann die Wechselwirkung mit dem Grundwasser vorübergehend von Exfiltration auf Infiltration ändern (Inversion der Strömungsrichtung).

Im Rahmen der Überwachung des Grundwassers betreibt der Kanton Solothurn 8 Messstellen;

eine davon ist das Pumpwerk (PW) Inseli⁷ unmittelbar im Abstrombereich des Teilareales Nord (Abbildung 3.5-30).

7 Je nach Quelle auch Insel geschrieben, beide Schreibweisen werden nachfolgend der jeweiligen Quelle entsprechend benutzt.

Abbildung 3.5-30 Standorte der Grundwasserpermanentmessstellen (grün) und Wasserfassun-gen gemäss dem GIS-System des AfU Solothurn (blau) (AfU Solothurn 2007).

Einzelne Pumpwerke dienen auch als Messstelle (blau/grün)

An der Messstelle 0VX01L001 im Notstandsgebäude des KKG wird der Grundwasserpegel seit 1979 betriebsintern kontinuierlich erfasst (KKG 2009a). Ab Juni 2006 werden die Daten digital alle 5 Minuten abgespeichert. Der Grundwasserhöchststand dieser Messstelle wurde am 19. November 1985 mit 381.30 m ü. M. registriert. Der mittlere Grundwasserspiegel liegt bei 375.70 m. ü. M. (Median) und der Minimalstand bei 374.75 m ü. M. Einzelne Pegelmessungen über 380.50 m ü. M. werden vom Betreiber aus Plausibilitätsgründen als Fehlmessung eingestuft.

Extreme Hochwasser wurden im Juni 1970, im Februar 1972 und - jeweils im August - in den Jah-ren 1975, 2005 und 2007 beobachtet.

Im Kraftwerksgelände des KKG stieg der Grundwasserspiegel jeweils auf ca. 379 m ü. M. Generell kann der Grundwasserhöchststand auf dem Kraftwerksareal dem Höchststand des Aarewas-serspiegels unmittelbar westlich davon gleichgesetzt werden. Die Reaktion des Grundwassers auf das Hochwasserereignis vom August 2005 zeigt die Abbildung 3.5-31.

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

11.08.2005 15.08.2005 19.08.2005 23.08.2005 27.08.2005 31.08.2005 04.09.2005 08.09.2005 12.09.2005

Änderungen gegenüber langj. Mittelwert (m)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Verhältnis der Aareabflüsse zum langj. Mittelwert (Murgenthal)

PW Insel PW Spitzacker

PW Kürzefeld PW Obergösgen-Lostorf

PW Ey Li Dängertwäldli

KKG KG Belser

Abbildung 3.5-31 Veränderung der Grundwasserspiegel (farbige Linien) und Verhältnis der Aa-reabflüsse (schwarze Linie; rechte Achse) beim Hochwasser von August 2005 gegenüber den langjährigen Mittelwerten

Eine langjährige Aufzeichnung der 12-Uhr-Tageswerte zeigt den minimalen Pegelstand im Bereich von KKG zwischen 374.5 und 375.5 m ü. M (Abbildung 3.5-32). In den 1990er Jahren lag er im höheren Bereich und ist seither wieder gesunken. Je nach Wasserstand in der Alten Aare ist mit einem kurzfristigen Anstieg um 3 bis maximal 4 m zu rechnen (Hochwasserspitzen).

374 375 376 377 378 379 380 381 382

1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Jahr

Messkote [m ü.M.]

¶

¶

¶ ¶ ¶ ¶

¶ Extremwerte (ev. Messfehler)

¶ ¶ ¶

¶

Abbildung 3.5-32 Aufzeichnung der täglichen 12-Uhr-Werte an der Grundwassermessstelle 0VX01L001 des KKG (KKG 2009a)

Auf dem Projektareal KKN wurden in den neuen PRP Bohrungen (Abbildung 3.6-1) kombinierte Druck- und Temperatursonden zur Grundwasserüberwachung eingebaut. Die seit Mai 2009 konti-nuierlich erfassten Pegelstände liegen um 374.5 m ü.M. als Mittelwert. Die Schwankungen des Grundwasserspiegels betragen während der bisherigen Beobachtungsperiode von 3 Monaten et-wa 1 m. Der in diesem Zeitraum gemessene Minimalstand betrug 374.1 m ü.M. in KB05, am abstromseitigen Rand des Areales gelegen.