Wasserstands-/Abflussmodellierung Pfäffikersee

Michel Kuhlmann, Dr. Uli Kuhlmann, 15. Juli 2020

Beurteilung verschiedener Umbauszenarien des «Regulierwehrs Pfäffikersee» mittels inverser 1D Modellierung

3D Darstellung Pfäffikersee.

Das Regulierwehr Stegen ausgangs des Pfäffikersees in Wetzikon/Kt. Zürich kontrolliert die Wassermenge des Aabachs und somit Ausfluss und Wasserstände des Sees.

Im Rahmen einer Revision der Wehranlage ist nun geplant, die bestehende, automatisierte Seeregulierung durch ein Wehr mit konstanter Überfallhöhe zu ersetzen. Die Spiegelschwankungen im Päffikersee führen schon seit Einbau des Wehres zu Interessenkonflikten z.B. zwischen Naturschutz, Fischerei und Naherholung. Einerseits sind allzu hohe oder tiefe Wasserspiegel in den wertvollsten Mooren des Kantons zu vermeiden. Andererseits hat im Interesse des Hochwasserschutzes der See als Rückhalteraum zu dienen. Daher ist im Vorfeld der Neugestaltung des Wehres die Kenntnis wichtig, wie sich eine veränderte Wehrkonfiguration unter verschiedenen hydrologischen Bedingungen (z.B. Hochwasser, Trockenperioden) auf den Seespiegel auswirkt.

Hierfür wurde ein hydrodynamisches 1D-Modell des Pfäffikersee – einschliesslich Zu- und Abflüsse – erstellt, welches das Retentionsverhalten des Sees abbildet und die Simulation der Wasserstandentwicklung während unterschiedlicher hydrologischer Szenarien erlaubt.

Anschliessend wurden ausgewählte Hochwasser (ganzes Kalenderjahr 1999, 2013) und Trockenwetterjahre (2015, 2018) anhand aufgezeichneter Pegeldaten kalibriert. Die kantonalen Messstationen (vgl. Situation Abb. 1) zeichnen den Pfäffikerseepegel, Seeausfluss am Aabach und den Seehauptzufluss aus dem Chämtnerbach auf. Aus diesen gemessenen Daten kann mittels inverser Modellierung auf die unbekannten Bilanzterme wie diffuse Oberflächenzuflüsse, direketer Niederschlag und Verdunstung geschlossen werden.

Das Modell wird schliesslich auf dieselben, vorher kalibrierten, Jahre angewendet, um die Auswirkungen veränderter Wehrparameter wie Wehrbreite, Schwellenhöhe, Restwasserabfluss, etc. auf den Verlauf der Seewasserstände zu simulieren und zu beurteilen.

Aufgrund der oben erwähnten Interessenskonflikte, müssen als nächstes Zielwerte zum – auch jahreszeitlich – bevorzugten Seespiegel quantifiziert werden. Anschliessend kann das Modell zur Dimensionierung und Optimierung der Wehrparameter herangezogen werden.

Situation Hauptzufluss, Seeausfluss, Pegelmessstationen
Abbildung 1: Situation mit Hauptzufluss, Seeausfluss und Pegelmessstationen.