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Consorzio depurazione acque di Lugano e dintorni – Genereller Entwässerungsplan für das Verbandsgebiet (VGEP)

Kontext

2008 bewilligte der Rat des Konsortiums „Consorzio depurazione acque di Lugano e dintorni (CDALED)“ einen Kredit in Höhe von CHF 4‘232’000 für die Ausarbeitung des Generellen Entwässerungsplans für das Verbandsgebiet (VGEP). Im Rahmen der Kreditvergabe forderte ein Änderungsantrag die Einrichtung eines speziellen Systems zur Projektverfolgung, das anschliessend mit der Schaffung einer „technischen“ Arbeitsgruppe und einer „politischen“ Strategiegruppe 2009 umgesetzt wurde. Die Hauptziele der Arbeitsgruppe der Region Lugano (GOL) waren:

  • Aktualisierung der Abwasserreinigungsziele der Region Lugano;
  • Koordinierung der Ziele, Umsetzungsfristen, Massnahmen und Finanzierung der regionalen Konsortien der Region Lugano.

Konkret bestand die erste Handlung der GOL darin, die im vorherigen Bericht von 2010 integrierten Ziele des Gewässerschutzes zu definieren bzw. zu aktualisieren. Anschliessend wurden die Spezifikationen des GEP CDALED überarbeitet. Dazu wurden sie so weit wie möglich an die Standardspezifikationen des VSA angepasst und ein in verschiedene Blöcke unterteiltes Dokument erstellt. Die aktualisierten Spezifikationen wurden 2011 durch die GOL genehmigt. Die Struktur und die Details aus dem „CDALED-Blockbericht“ dienten im Anschluss dazu, den Inhalt der anderen GEP der Region Lugano (Consorzio depurazione acque del Medio Cassarate, del Pian Scairolo e della Magliasina) zu definieren. Zudem wurden und werden sie weiterhin als Beispiel für die Definition der Leistungen für die GEP der Konsortien des gesamten Kantons Tessin verwendet.

Das Gebiet der ARA von Bioggio ist im Wesentlichen in zwei Regionen unterteilt: Das Einzugsgebiet des Flusses Vedeggio und das Einzugsgebiet des Flusses Cassarate. Während der Ausarbeitung des GEP CDALED wurde das Einzugsgebiet des Flusses Cassarate in zwei Regionen unterteilt: das untere Einzugsgebiet des Cassarate mit der Stadt Lugano und den umliegenden Gemeinden sowie das mittlere und obere Einzugsgebiet des Cassarate, das sein Abwasser in die Anfang 2017 abgebaute ARA des Consorzio depurazione acque del Medio Cassarate in Cadro leitete.

Beim Projektstart ist nicht der gesamte Perimeter des VGEP CDALED mit dem Konsortium des CMC verbunden. Der VGEP CDALED integrierte diesen Bereich daher nicht direkt, berücksichtigte ihn jedoch insbesondere für die Wasserkraft- und Umweltprüfungen in Bezug auf den Golf von Lugano. Seit Anfang 2017 verbindet ein Abwasserkanal den Bereich des CMC wieder mit der ARA von Bioggio.

Da sich neben dem VGEP CDALED auch der GEP der Stadt Lugano und das VGEP CMC in der Planungsphase befanden, war die Koordinierung ausserordentlich schwierig.

Auch die ARA von Isone und Medeglia sollen eine kurze Erwähnung finden. Für diese beiden Anlagen läuft derzeit eine Studie, um die Möglichkeiten einer Sanierung oder der Anbindung an die ARA von Bioggio zu bewerten.

Die ARA von Bioggio verfügt über Belebtschlamm, Nitrifikation/Denitrifikation, Filtration, Hygienisierung während der Tourismussaison. Es gibt kein Fangbecken am Zulauf der ARA.

Funktionales Netz

Der Untersuchungsperimeter für den VGEP CDALED wurde auf das gesamte Einzugsgebiet der Abwasserreinigungsanlage (ARA) von Bioggio erweitert und umfasste sowohl das Kanalisationsnetz des Konsortiums als auch das der Gemeinden rund um die ARA von Bioggio. Auf diese Weise wurde ein vom Eigentümer und Betreiber unabhängiges funktionales Netz für die Untersuchung des VGEP definiert.

Teil des funktionalen Netzes sind:

  • das Netz des Konsortiums einschliesslich der Sonderbauwerke, der Haltungen der Sonderbauwerke (Regenbecken, Überläufe etc.) und der Einleitungsstelle;
  • die kommunalen Netze bis zum letzten Einleitungsbauwerk (Fangbecken, Überläufe, …) einschliesslich der Sonderbauwerke und der Haltungen der Sonderbauwerke bis zur Einleitungsstelle.

Diese Entscheidung ermöglichte es, folgende Fragen und Aspekte innerhalb des VGEP mit einem integralen und allgemeinen Ansatz zu behandeln:

  • die Netzhydraulik und die Funktion der Sonderbauwerke durch Analyse der Funktion der Sonderbauwerke im Bereich des funktionalen Netzes;
  • die Auswirkung auf die Gewässer durch sorgfältige und individuelle Identifizierung sämtlicher Einleitungsstellen des funktionalen Netzes (sowohl in die Fliessgewässer als auch in den See) und die Quantifizierung der in den See eingeleiteten Belastungen (Nährstoffeinträge);
  • die Definition eines Entwässerungskonzepts, das die Hydraulik des Kanalisationsnetzes, die Funktion der Sonderbauwerke, die Kapazität der ARA und die Auswirkungen auf die Gewässer berücksichtigt.

Bei diesem umfangreichen Projekt mussten der Anschluss des Gebiets rund um die ARA von Cadro (Consorzio depurazione acque del Medio Cassarate) an die ARA von Bioggio, der Stand der Umsetzung des GEP der Stadt Lugano sowie Projekte regionaler Bedeutung mit Einfluss auf die zu treffenden Entscheidungen hinsichtlich des künftigen Konzepts zur Wasserbewirtschaftung (Strassenbahn-Eisenbahn-Netz, Sanierung der Autobahn N2, neuer Sektor NQC etc.) beachtet werden.

Entwässerungskonzept

Das Entwässerungskonzept wurde auf Grundlage der beiden Haupteinzugsgebiete Vedeggio und Cassarate ausgearbeitet. Das CDALED arbeitete mit der Stadt Lugano zusammen. Da zwischen dem Stadtgebiet, dem kommunalen Netz und dem funktionalen Untersuchungsnetz eine starke gegenseitige Abhängigkeit besteht, ist es nicht möglich, sie getrennt voneinander zu betrachten. Daher wurde ein kohärentes Konzept zwischen dem CDALED und der Stadt Lugano erstellt, das es ermöglicht, Synergieeffekte zwischen den beiden GEP zu erzielen.

Das Entwässerungskonzept definiert den geplanten Zustand des Netzes und der Infrastrukturen. Das Konzept lässt sich wie folgt zusammenfassen:

  • Anpassung der bestehenden Bauwerke an die Normen, um die vorhandenen Infrastrukturen zu optimieren
  • Beseitigung der hydraulischen Mängel des Netzes durch Vornahme von Änderungen (nur falls erforderlich)
  • Reduzierung der Überlastungen des Netzes durch Verringerung der befestigten Flächen, die direkt mit dem Netz des Konsortiums verbunden sind
  • Reduzierung des eingeleiteten Mischwassers bei Regen, Festlegung von Prioritäten je nach Gewässer, Optimierung der bestehenden Bauwerke (Steuerung der Abflüsse, wasserbauliche Eingriffe und koordinierte Bewirtschaftung)
  • Verbesserung der Qualität des eingeleiteten Mischwassers (Anbringung von Rechen, Optimierung der Funktionsweise der Mischbecken)
  • Erhöhung der Abflüsse in die ARA von Bioggio und Nutzung der vorhandenen hydraulischen Höchstkapazität de ARA 3‘000 l/s) und somit Reduzierung der Einleitungen des Netzes
  • Errichtung eines neuen Beckens für Mischwasser (Parco Ciani Lugano) mit einer Kapazität von 1‘260 m³

Eine integrale Bewirtschaftung für Lugano: Weshalb?

Die allgemeinen Ziele des Gewässerschutzes für die Flüsse, den See und das Grundwasser erfordern eine integrale Betrachtung. Die Ziele für die Flüsse sind: Keine Beeinträchtigung der Biozönose aufgrund der Einleitungen:

  • Reduzierung der Einleitungen (lokal)
  • Optimierung der Netzfunktion
  • Verbesserung der Behandlung in den Fangbecken
  • Erhöhung der Abflussmenge in Richtung ARA

Keine optischen Auswirkungen:

  • Installation von Rechen am Abfluss der Mischbecken

Für den Luganersee:

Keine Beeinträchtigung der Biozönose aufgrund der Einleitungen:

  • Reduzierung der Einleitungen (lokal)
  • Optimierung der Netzfunktion
  • Verbesserung der Behandlung in den Becken
  • Erhöhung der Abflussmenge in Richtung ARA

Prävention von Eutrophierung, Reduzierung der Phosphoreinträge:

  • Reduzierung der Einleitungen (insgesamt im Bereich des Einzugsgebiets)
  • Verbesserung der Regenwasserbehandlung

Keine Ablagerungen fester Abfallstoffe:

  • Installation von Rechen in den Mischbecken

Grundwasser:

  • Keine bakterielle Verunreinigung im Grundwasser
  • Vermeidung der Einleitung von Mischwasser oberhalb von Schutzgebieten

 

Verwendete Daten und Instrumente

Es wurden zahlreiche verschiedene Daten und Instrumente verwendet. Dieses Kapitel enthält die wichtigsten Informationen.

Spezialanalysen zur Hydroökologie (Fliessgewässer und Seen)

Im Rahmen der Ausarbeitung des VGEP CDALED wurden 120 Einleitungsstellen auf dem Gebiet untersucht (108 in Fliessgewässern und 12 im Luganersee).

Fliessgewässer

Die Durchführung der Messungen in den Fliessgewässern erfolgte ober- und unterhalb der Einleitungsstelle. Dabei wurden die Messungen verglichen und die Defizite (Auswirkungen) in Verbindung mit der Einleitung von Mischwasser bei Regen bestimmt. Die für die verschiedenen Standorte erfolgten Analysen stützen sich hauptsächlich auf das Modul-Stufen-Konzept des Bundesamtes für Umwelt, insbesondere auf die Module Äusserer Aspekt, Kieselalgen und Makrozoobenthos.

Die Analysen des äusseren Aspekts und des Pflanzenwachstums ermöglichen es, den Grad der Einhaltung der Anforderungen an die Wasserqualität nach Anhang 2 der Gewässerschutzverordnung (GSchV) zu definieren. Die Ergebnisse der Analysen zur Makrozoobenthos und Kieselalgen lassen sich verwenden, um festzulegen, ob die Ziele laut Anhang 1 der Gewässerschutzverordnung erreicht wurden.

Luganersee

Die Analysen im Luganersee wurden mithilfe von Tauchgängen durchgeführt. Sieben Transekte im Bereich rund um die Eintrittsstelle wurden analysiert (1 Transekt an der Eintrittsstelle, jeweils 3 Transsekte rechts und links des ersten Transekts mit einem Abstand von 10, 30 und 70 Metern). Dabei ging es um folgende Elemente:

  • Vegetation: Arten, Dichte, Prozentsatz verschiedener Arten, Höhen, Ufervegetation.
  • Sediment: Qualität, Typ, Sedimentablagerungen
  • Hydraulische Auswirkungen
  • Algen, Fische, heterotrophe Organismen (Pilze, Bakterien, Protozoen, …)
  • Eisensulfidflecken
  • Schlammablagerungen, Trübheit, Gerüche, Verfärbungen
  • Abfälle

Jede Veränderung der Dichte, des Artenspektrums, des Gefälles oder des Untergrunds grenzt einen Abschnitt ab. Anschliessend wird der Vegetationsreichtum in Abhängigkeit der definierten Abschnitte gemäss einer standardisierten Methode berechnet.

Analyse der Einleitungen eines Regenüberlaufs beim Tauchgang: Beispiel eines Überlaufs in Aktion und visuelle Beobachtungen (Vorhandensein von Abfällen) nach dem Ereignis. Quelle: Büro AQUAPLUS

STORM-Konzept, Modellierung mit MikeUrban und KOSIM

Die vorhandenen Einleitungsinfrastrukturen und die durch den VGEP vorgeschlagenen Bauten wurden mithilfe der STORM-Richtlinie des VSA bewertet. Für die bestehenden Bauwerke bestand der erste Schritt darin, mithilfe einer biologischen Untersuchung herauszufinden, ob die Einleitung eine negative Auswirkung auf das Gewässer hat und eine Intervention erforderlich ist. Zur Abrundung der Analyse wurden die Ergebnisse verschiedener Simulationsmodelle (KOSIM und MikeUrban) genutzt, um die Einträge in die Gewässer langfristig zu reproduzieren. Die Simulationsdaten wurden zudem mit den Mindestanforderungen der STORM-Richtlinie für Entlastungsbauwerke verglichen.

Dies wurde sowohl für das aktuelle Szenario als auch für das geplante optimierte Szenario in Abhängigkeit der im VGEP vorgesehenen Massnahmen durchgeführt.

Analyse der hydraulischen Kapazitäten/Behandlung der ARA von Bioggio

Der VGEP übernahm die bei der Dimensionierung der ARA von Bioggio definierten hydraulischen Rahmenbedingungen und erhöhte, soweit möglich, die in Richtung ARA gespeicherten Mengen bis zur Erreichung der Höchstkapazität der ARA (ca. 3’000 l/s). Zudem definierte er eine Sofortmassnahme im Bereich des Aktionsplans, um die Notwendigkeit einer Anpassung der Abwasserbehandlung der ARA zu prüfen. Insbesondere die in den verschiedenen Behandlungsschritten einzuhaltenden Abflüsse und hydraulischen Belastungen müssen im Rahmen der Optimierung der Kapazität der ARA festgelegt werden.

Eine Anpassung der biologischen Behandlung der ARA ist erforderlich, um die Höchstkapazität von 3 m³/s behandeln zu können. Dieser Aspekt ist Gegenstand einer Sofortmassnahme bei der Umsetzung des Aktionsplans CDALED.

 

PASST-Analyse

Die PASST-Analyse zeigt das Potenzial einer dynamischen Bewirtschaftung dieses Netzes deutlich. Das Ergebnis steht in völligem Einklang mit den durch das Konsortium festgelegten Zielen. Eine dynamische Bewirtschaftung kann es tatsächlich ermöglichen, die Einleitungen in die Gewässer zu beschränken. Das Ergebnis liegt im „grünen“ Bereich, das heisst: „Im Einzugsgebiet wird die dynamische Wasserbewirtschaftung empfohlen, das Kosten-Nutzen-Potenzial ist hoch.“

Der Betreiber der ARA merkt dennoch an: Wie lässt sich eine optimale Funktion künftiger Systeme in Echtzeit gewährleisten, wenn man die zahlreichen Probleme mit Ventilen, Messsystemen etc. im Entwässerungsnetz berücksichtigt? Dieser Aspekt verdient es, in künftigen Arbeiten des VSA berücksichtigt zu werden.

Integraler Ansatz für Lugano

Hinsichtlich der integralen Wasserbewirtschaftung wurden im Beispiel Lugano mehrere Bereiche auf verschiedenen Ebenen betrachtet. Wie aus nachfolgender Abbildung ersichtlich wird, ist die Bewirtschaftung auf der Ebene Netz-ARA-Gewässer perfekt integriert.

Die anderen Bereiche sind auf verschiedenen Ebenen integriert. Die Aspekte „Freizeit und Erholung“ spielten bei diesem Projekt aufgrund seines touristischen Kontexts eine Schlüsselrolle. Auch der Kampf gegen Hochwasser warf, in Zusammenhang mit der lokalen Niederschlagsmenge und der Überschwemmungsgefahr, zahlreiche Fragen auf.

Abbildung der verschiedenen Bereiche der integralen Wasserbewirtschaftung, die von den verschiedenen Beispielen dieses Standorts betroffen sind: innerer Ring, NAG-Bereich, äusserer Ring: weitere betroffene Bereiche

Die mässig in die Überlegungen einbezogenen Aspekte (Gesamtbeurteilung) betreffen:

  • Raumordnung: Integration des Fangbeckens von Lugano in das lokale Siedlungsgeflecht
  • Revitalisierung von Gewässern: Hier gilt es insbesondere, Konflikte zu vermeiden, die in Zusammenhang mit den Einleitungen bei Regen auftreten könnten.
  • Biodiversität: insbesondere in Zusammenhang mit den biologischen Korridoren und den Besonderheiten der Gewässer
  • Fischfang: mehr oder weniger identisch wie der Bereich Biodiversität berücksichtigter Bereich

Die weiteren Bereiche wurde nur am Rande in die Überlegungen einbezogen.

In diesem Beispiel führt der territoriale Aspekt (breit angelegte Wasserbewirtschaftung) zur Suche nach natürlich integrierten Lösungen.

Zusammenfassung

Die Region Lugano ist bei der Einführung einer integralen Wasserbewirtschaftung bereits weit fortgeschritten. Die eingerichtete Organisation legte klare Ziele für einen besseren Gewässerschutz (Beschränkung der Phosphoreinträge), eine Ausschöpfung der Höchstkapazität der ARA und eine optimale Bewirtschaftung des Entwässerungsnetzes fest. Der touristische Aspekt spielt bei diesem Beispiel eine sehr grosse Rolle.

Auch die Schwierigkeiten dieses Ansatzes wurden klar bestimmt, insbesondere im Bereich der Qualität der Daten der verschiedenen Netze, Gemeinden etc. und der verschiedenen administrativen Arbeitsmassstäbe. Dennoch wurden diese Schwierigkeiten überwunden. Die Einführung dieses Konzepts erfolgte auf äusserst pragmatische Art und Weise, wobei lokale Besonderheiten und budgetäre Zwänge Berücksichtigung fanden. Die vorgeschlagene globale Betrachtung ist besonders hilfreich, um von den verschiedenen betroffenen Gemeinden Kredite zu erhalten. Die Sichtbarkeit der durchzuführenden Arbeiten ist gestiegen: Es lässt sich nun schwarz auf weiss feststellen, dass es bei bestimmten Punkten Probleme gibt. Die Investitionen sind daher einfacher zu rechtfertigen. Die Vorteile in Sachen Wasserqualität sind noch nicht sichtbar oder bestimmbar, die Probleme damit werden jedoch in diesem Beispiel auch nicht länger als akut betrachtet.

Auf Kantonsebene ist man mit diesem Projekt zufrieden, da das Konsortium eine regionale Betrachtung der Wasserbewirtschaftung entwickelt. Es stellt einen Schritt in Richtung eines Regionalen Entwässerungsplans (REP) dar, den es auf Kantonsebene noch nicht gibt. Das Konzept eines „funktionalen Netzes“ verschafft dem Betreiber einen gewissen Mehrwert, mit einer globalen Betrachtung des Systems und gezielten Investitionsmöglichkeiten.

Die PASST-Analyse ist für dieses Beispiel validiert und zeigt das Potenzial einer dynamischen Bewirtschaftung der Infrastrukturen deutlich.

 

 

Quellen, Ansprechpartner und verwendete Dokumente

Diese Zusammenfassung wurde durch Renzo Brenni für die VSA-Arbeitsgruppe „Integrale Bewirtschaftung Netz-ARA-Gewässer“ erstellt und basiert auf den durch das Berner Unternehmen Hunziker Betatech in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Ruprecht Ingeneria in Pazzallo und dem Büro Aquaplus in Zug im Rahmen des VGEP CDALED ausgearbeiteten Dokumenten.

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