Die Nollaverbauungen im Wandel – Ersatzneubau der Sperre 8

Einzugsgebiet und Geologie
Das rund 30 km² grosse Einzugsgebiet der Nolla liegt südwestlich von Thusis und markiert die Grenze zwischen dem Heinzenberg im Norden und dem Piz Beverin sowie dem Val Schons im Süden. Ihre beiden Quellbäche, die Wiss und die Schwarz Nolla, vereinigen sich auf einer Höhe von 1120 m ü. M. und münden bei Thusis auf etwa 680 m ü. M. in den Hinterrhein.
Geologisch ist das Gebiet durch instabile Formationen und Hangbewegungen geprägt. Es besteht überwiegend aus Mergelschiefer und Kalkphylliten mit Sandsteineinlagerungen. Während die rechte Talseite den Bündnerschiefer-Decken zugeordnet wird, ist die linke Talseite durch Sackungen geprägt und als Moräne charakterisiert. Diese Instabilität begünstigt Erosion, Rutschungen sowie grosse Geschiebefrachten und macht die Nolla seit Jahrhunderten zu einem gefürchteten Wildbach.

Historische Hochwasser und Gefahren
Historische Quellen berichten wiederholt von heftigen Ereignissen. Bereits 1585 verzeichnete der Chronist Hans Ardüser ein verheerendes Hochwasser, das ganze Landstriche verwüstete. Auch 1705 zerstörte die Nolla mit grosser Gewalt Dämme, Brücken und umliegende Gebiete, was die Region nachhaltig prägte.
Im späten 18. Jahrhundert vertiefte sich das Nollatobel stark, wodurch der Heinzenberg gefährdet wurde und das Dorf Tschappina wegen der fortschreitenden Erosion gar vollständig abzurutschen drohte. Grosse Geschiebemengen verursachten zudem regelmässig Überschwemmungen im Domleschg und zerstörten die wichtige Nollabrücke bei Thusis mehrfach.
Im frühen 19. Jahrhundert untersuchte der damalige Präsident der Linth-Aufsichtskommission, Hans Conrad Escher, die Ursachen der massiven Ero­sionserscheinungen. Er führte die Probleme auf die grossflächige Abholzung der Bergflanken und die unkontrollierte Versickerung von Wasser zurück. 1828 präsentierte der Oberbauingenieur Richard La Nicca ein umfassendes Schutzprojekt, welches nebst der Verbauung der Nolla auch die Kanalisierung des Hinterrheins beinhaltete. Obwohl das Projekt auf grosses Interesse stiess, wurde zunächst nur der Hinterrhein korrigiert, da die finanziellen Mittel für die Verbauung der Nolla fehlten.

Entwässerungskanal aus Holz zwischen Glaspass und Tschappina. (Quelle: Tiefbauamt Graubünden TBA GR, Urheber unbekannt)

Verbauung, Aufforstung und Entwässerung
Erst nach erneuten katastrophalen Hochwassern in den Jahren 1868–1870 begann der Kanton mit der Umsetzung der Verbauungsmassnahmen. 1870/­71 wurden unter der Leitung von Oberingenieur von Salis die ersten drei Sperren errichtet, bis 1901 wuchs das System auf 70 Sperren im gesamten Einzugsgebiet an. Ziel dieser Bauwerke war es, Geschiebe zurückzuhalten und der Rutschung am Heinzenberg durch eine Anhebung der Bachsohle entgegenzuwirken. Ergänzend wurden die kahlgerodeten Bergflanken am inneren Heinzenberg systematisch aufgeforstet und Wasser gezielt über kilometerlange Holzkanäle und Zementschalen aus instabilen Bereichen abgeleitet. 1910 wurde zudem der Lüschersee, der als zusätzlicher Risikofaktor für die Hangbewegungen galt, vollständig über einen unterirdischen Stollen entwässert. Diese Kombination aus wasserbaulichen und forstlichen Massnahmen trug wesentlich zur Beruhigung der Situation bei.

Historische Baustelle an der Nolla. (Quelle: Kulturarchiv Thusis-Viamala KAT, Urheber unbekannt)

Heutige Herausforderungen
Die Verbauungen der Nolla werden bei Hochwassern durch enorme Mengen an Wasser und Geschiebe stark beansprucht. Weil viele der Sperren enorme Mengen Material zurückhalten, hat sich bis heute ein erhebliches Schadenspotenzial aufgebaut. Ein plötzliches Versagen einer solchen Sperre könnte Hunderttausende Kubikmeter Geschiebe mobilisieren und verheerende Schäden an den Verbauungswerken selbst sowie den Schutzgütern im Unterlauf verursachen.
Ab dem Jahr 2020 wurde die Schutzwirkung sämtlicher Sperren in der Nolla überprüft. Dabei wurden die Sperren entsprechend ihrer Funktion im Gesamtsystem als Schlüsselbauwerke und Standardbauwerke beurteilt. Standardbauwerke übernehmen heute keine übergeordnete Funktion mehr im System und werden künftig nicht mehr unterhalten. Bei Schlüsselbauwerken sind der kontinuierliche Unterhalt und die regelmässige Instandsetzung nach wie vor unerlässlich.

Komplett gerodete (oben) und später wiederaufgeforstete Bergflanke (unten) am inneren Heinzenberg. (Quelle oben: Amt für Wald und Naturgefahren AWN GR, Urheber unbekannt. Unten: Schweizerische Luftwaffe 1942)

Instandsetzung 2022–2024
In den Jahren 2022–2024 wurden die zentralen Schlüsselbauwerke instandgesetzt. Bei Sperre 1 wurde die stark abrasierte Abflusssektion mit Granitblöcken erneuert, bei den Sperren 2, 4, 5 und 6 wurden Bauwerksschäden behoben, Abflusssektionen erneuert und Leitwerke repariert. Im Mittelpunkt stand der Ersatzneubau der Sperre 8.

Übersichtskarte mit den Sperren an der Nolla. Schlüsselbauwerke (rot) werden weiterhin unterhalten und instandgesetzt. Standardbauwerke (violett) übernehmen heute keine übergeordnete Schutzfunktion mehr. (Hintergrundkarte: Bundesamt für Landestopografie swisstopo)

Die 1946/47 als Schwergewichtsmauer errichtete Sperre 8 war durch die seitliche Einwirkung von Rutschkräften in ihrer Stabilität stark beeinträchtigt und wurde 2020 zusätzlich durch ein Sommerhochwasser weiter beschädigt. Die Bauwerksüberprüfung zeigte, dass die Gebrauchstauglichkeit der Sperre nicht mehr gewährleistet war und ein Ersatzneubau notwendig wurde.
Mit dem Neubau der Sperre 8 hielt eine neue Generation von Sperrbauwerken Einzug in die Nollaverbauung. Die neue Sperre 8 wurde direkt an die bestehende Sperre angesetzt und ist das erste Bauwerk an der Nolla, das statisch konsequent auch auf seitliche Rutschkräfte bemessen wurde. Eine inte­grierte Vorsperre erhöht die Kippsicherheit und verbessert die Gesamtstabilität.

Planung und Umsetzung der neuen Sperre 8
Der Ersatzneubau wurde so geplant, dass die unterhalb liegende, ebenfalls schadhafte Sperre 7 künftig nicht mehr instandgesetzt werden muss. Die Fundationskote der neuen Sperre 8 ist so tief gewählt, dass selbst bei einem Komplettversagen der unterliegenden Sperre 7 die Stabilität der Sperre 8 gewährleistet bleibt. Zudem wurde die Überfallsektion um 1 m angehoben, wodurch sich oberhalb der Sperre eine höhere Sohlenlage einstellt und die Nettofallhöhe der Sperre 9 auf 2 m reduziert wird. Dadurch entfällt auch die Notwendigkeit zur Instandsetzung von Sperre 9.

Längsschnitt des Ersatzbaus inkl. Vorsperre (grün): der Ersatzbau wurde direkt an die bestehende Sperre 8 (grau) gesetzt. (Plan: B. Schlegel AG)

Vorbereitung der Fundation (Schalung, Bewehrung) der links-eitigen Vorsperrenhälfte und Unterfangungsaushub der bestehenden Sperre 8 für die Baugrube des Seitenflügels.

Die Gesamthöhe der neuen Sperre 8 beträgt 17 m, ihre Nettofallhöhe 13,5 m. Die Sperre ist 43 m breit. Verbaut wurden rund 205 Tonnen Stahl, 1800 ­Kubikmeter Beton sowie 4000 Tonnen Blocksteine. Die Ausführung erfolgte etappenweise während den wasserbaulich günstigen Jahreszeiten Herbst und Frühling. Zunächst wurde die linke Hälfte der Vorsperre, der Seitenflügel sowie die linke Seite der Hauptsperre errichtet. Anschliessend folgte dieselbe Vorgehensweise auf der rechten Seite. In der abschliessenden Bauphase erhielt die Hauptsperre über ihre gesamte Breite ihre endgültige Höhe.

Neue Sperre 8 über die ganze Höhe: vom Fundament bis zum Flügel. (Bild: P. Christen, Gemeinde Thusis)


Setzen der Blocksteine am rechten Leitwerk mit dem Schreitbagger.

Sicherheit und Herausforderungen während des Baus
Zur Sicherung der tiefen Baugrube kamen Bewehrungsnetze, Spritzbeton und Anker zum Einsatz. Die Stabilität der bestehenden Sperre wurde währenddessen laufend mittels Laservermessung überwacht. Zusätzlich sorgte ein Hochwasser-Alarmierungskonzept in Zusammenarbeit mit MeteoSchweiz für die notwendige Arbeitssicherheit.
Der Bauablauf wurde durch mehrere Hochwasserereignisse beeinträchtigt. Beim Ereignis vom 22.10.2022 wurde die Baugrube mit Geschiebe gefüllt. Drei weitere Hochwasser während der Bauzeit führten dazu, dass die Fertigstellung der Sperre 8 nicht wie geplant im Dezember 2023, sondern erst im Frühjahr 2024 erfolgen konnte.

Neue Sperre 8 nach Bauabschluss mit Sperre 9 im Hintergrund.

Kosten und Finanzierung
Die veranschlagten Gesamtkosten für die Nolla-Instandsetzung 2022–2024 lagen bei 4,0 Millionen Franken. Die Finanzierung erfolgte zu 35 % durch den Bund und zu 30 % durch den Kanton. Die Restkosten wurden von den perimeterpflichtigen Gemeinden Thusis, Tschappina, Urmein, Flerden, Masein, Sils i. D. und Cazis gemäss dem im Jahr 1985 vertraglich geregelten Kostenteiler getragen. Eine zusätzliche finanzielle Unterstützung erhielten die Gemeinden teilweise von gemeinnützigen Organisationen. Die effektiven Gesamtkosten beliefen sich auf 3,8 Millionen Franken, womit die veranschlagten Kosten eingehalten werden konnten.

Christian Vögeli (Verfasser Artikel), Rolf Eichenberger und Ivo Thaler (Projektleitung Instandsetzungsprojekt), arbeiten bei der Auin AG, La-Nicca-Strasse 6, 7000 Chur.