Dem nachstehend beschriebenen Anlagenteil soll ein besonderer Platz eingeräumt werden. Das optimale Kiesspülsystem wurde mit einer umfangreichen Analyse gesucht und gefunden. Für jede Wasserfassung sind verschiedene Bauarten und Betriebsmöglichkeiten denkbar. Eine behördliche Vorgabe verlangt, dass anfallendes Geschiebe fortlaufend dem Fluss zurückzugeben ist. Mehrere Möglichkeiten hinsichtlich der Geschiebebewirtschaftung wurden geprüft:
- Kiesfang, Herausheben in Korb,
- Herausnehmen mit Baggerschaufel oder ähnlichem,
- Abschwemmen über den Unterwasserkanal,
- Förderschnecke, welche die Ablagerungen aus dem
- Triebwasserkanal über ein Spülrohr ins Unterwasser des Stauwehrs befördert und dazu die Druckdifferenz zwischen Oberwasser und Unterwasser des Wehrs nutzt.
Die zwei erstgenannten Möglichkeiten entsprechen nicht den behördlichen Vorgaben und sind nicht ausreichend effizient. Das Abschwemmen über den Unterwasserkanal als drittgenannte Möglichkeit birgt verschiedene Risiken: Verschleiss der Kanalsohle durch die beträchtlichen Mengen an grobem Geschiebe, Ablagerungen infolge geringer Sohlenneigung und ungenügender Transportfähigkeit der Strömung beim Ausbaudurchfluss von 21.5 m3/s beträgt die Fliessgeschwindigkeit nur 21.5 m3/s : 15.25 m2 = 1.41 m/s. Im Vordergrund stand darum eine Lösung mit der Kiesförderschnecke (Archimedische Schraube) (Bild 8). Diese weist grosse Vorteile auf:
- Die Spülungen erfordern keine Absenkung des Stauspiegels. Der Spülwasserbedarf ist minimal, wodurch die Stromerzeugung erhöht wird.
- Ein Betriebsunterbruch des Kraftwerks ist nicht notwendig.
- Die Schnecke erlaubt einen vollautomatischen Kraftwerksbetrieb mit sehr einfacher Überwachung und Steuerung.
- Der Unterhalt an der sehr robusten Einrichtung ist gering.
- Der Spülvorgang ist sehr effizient: Die Schnecke befördert das abgelagerte Material in Intervallen vor den Spülschütz und in der zweiten Phase öffnet sich dieser. Der intensive Spülstrom transportiert das Material durch das Spülrohr in das höher gelegene Unterwasser. Der Spülwasserbedarf ist sehr gering und der Spülvorgang dauert weniger als eine Minute.
- Der Energiebedarf für die Kiesförderschnecke ist sehr gering.
- Das angesammelte Geschiebe wird unmittelbar dem Fluss weitergegeben, wie es den behördlichen Vorgaben entspricht.
- Befördert werden alle Komponenten des Geschiebes, bis kopfgrosse Steine, aber auch Geschwemmsel, etwa Holzprügel aus Lawinenniedergängen.
- Der Planungsaufwand ist bescheiden.
- Die Investition in die Kiesförderanlage, inkl. Anteil Massivbau, ist mit ca. 400 000 CHF klein im Vergleich zur Gesamtinvestition in das Kraftwerk von 5 600 000 CHF.
Die Geschieberäumung mit einer Archimedischen Schnecke wurde bisher im Kraftwerkbau noch kaum angewendet und darf deshalb als Pionierprojekt betrachtet werden. Bereits ist die Anlage mehr als zwei Jahrzehnte in Betrieb und hat sich äusserst gut bewährt. Im Laufe der Zeit wurden Kinderkrankheiten behoben und Verbesserungen angebracht, insbesondere wurde der Antrieb verstärkt und die Steuerung optimiert.
Nur ein Teil des anfallenden Geschiebes kann über die Stauklappe (Bild 8) oder durch den Spülkanal links der Wehröffnung ins Unterwasser befördert werden. Ein bedeutender Teil des kiesig-sandigen Materials gelangt durch den Grobrechen ins Vorbecken und weiter ins Absetzbecken. Es setzt sich dort ab, weil die Fliessgeschwindigkeit in diesem Bereich deutlich unter 1 m/s liegt.
Quer durch das rechteckige Absetzbecken, unterhalb des tiefsten Punktes der Sohle, verläuft eine Rinne (Bild 5). Ein zur U-Form gebogenes Stahlblech wurde in diese Rinne gelegt und auf der Innenseite mit Kunststoff-Platten ausgekleidet. In der Rinne liegt die 6.0 m lange Kiesförderschnecke mit 530 mm Durchmesser, auch als Förderspirale bezeichnet. Geometrisch betrachtet entspricht ihre Form einer Wendelfläche ohne feste Achse. Der Antrieb befindet sich in einem Schacht auf der linken Seite des Beckens. Die Drehzahl des 4-kW-Motors ist mit einem Frequenz-Umrichter regulierbar. Die höchste Drehzahl nach dem Getriebe
beträgt 3.7 U/min. Am rechten Ende der Rinne ist ein Kiesspülschütz angeordnet. Dahinter folgt ein 9.0 m langes Stahlrohr mit Durchmesser 800 mm, entsprechend ca. 0.5 m2 Querschnitt, mit ca. 25 % Gegensteigung. Es funktioniert als Spülkanal und mündet unterhalb der Stauklappe mit dem Kiesauslauf in die Linth (Bild 9 und 10).
Der Spülvorgang wird automatisch eingeleitet, sobald sich eine bestimmte Menge an Geschiebe in der Schnecke angesammelt hat. Das Startsignal geht von der Stromaufnahme des Antriebsmotors aus. Ohne Ablagerungen in der Schnecke beträgt die Stromstärke 3.8 Ampère; bei einem Strombedarf von 4,5 Ampère wird die Spülung ausgelöst. Erreicht der Wert 8 Ampère, entsprechend 4 kW Motorenleistung, wird die Anlage wegen Überlast abgestellt und ein Alarm ausgelöst.
Ist eine Spülung fällig, so wird der Kiesspülschütz angehoben und die Schnecke befördert durch ihre Drehbewegung das Material vor den Spülschütz an der rechten Wand. Die Kote 517.61 m ü. M. der Eintritts- schwelle in den Spülkanal liegt 2.99 m tiefer als die Kote 520.60 m ü. M. der Flusssohle. Hat die Schnecke das abgesetzte Material einmal bis ans Ende der Querrinne befördert, so gelangt dieses in den Sog der Spülströmung. Diese intensive Spülströmung, welche selbst kopfgrosse Steine mitreisst, kommt durch die hydraulische Fallhöhe von etwa 2 m zwischen Ober- wasser (522.94 m ü. M.) und Unterwasser zustande. Diese Fallhöhe h entspricht ungefähr der Strömungsgeschwindigkeit v = (2gh)1/2 = (2 x 9.81 x 2.0)1/2 = 6.3 m/s und wirkt als Staudruck kraftvoll auf die mitgerissenen Steine. Diese werden mühelos durch den ansteigenden Spülkanal hochtransportiert und der Linth zugeführt. Der Spülstrom erreicht je nach Unterwasserstand bis zu 3 m3/s.
Diese Spülmethode ist sehr effizient: Der Spülvorgang benötigt ganz wenig Wasser und Spülzeit. Eine Absenkung des Stauspiegels oder ein Betriebsunterbruch während der Spülungen sind nicht erforderlich.
