Hydrogeologie Rötenbachtal

Grundlagen für
Schutz und Bewirtschaftung der
Grundwasser des Kantons Bern
Hydrogeologie Rötenbachtal
Leitung: Wasser- u. Energiewirtschaftsamt des Kantons Bern
Bearbeitung: Geotest, Zollikofen, Bern
Wasser- u. Energiewirtschaftsamt des Kantons Bern
(WEA)

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Leitung: Wasser- u. Eriergiewirtschaftsamt des Kantons Bern
Bearbeitung: Geotest, Zollikofen, Bern
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Herausgeber:
Wasser- u. Energiewirtschaftsamt des Kantons Bern jWEA)
Leitung: Dr, R.V. Blau (WEA)
Bearbeitung; Geotest, Zollikofen/Bern
Mitarbeit; Dr. H.R, Keusen
Kartographie; P. Eichwald, P. Kunz (WEA)
Reprographie: Diaset AG, Fotosatz, Hinterkappe!en/Bern
Druck:
Aerni-Leuch AG, Liebefeld/Bern
Ausgabe 1985
Kaufpreis Fr.25.^..

I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
Seite
ZUSAMMENFASSUNG
^
1. EINLEITUNG 1
1.1. Zielsetzung der Untersuchungen 1
1.2. Gebietsabgrenzung 1
1.3. Sachbearbeiter 7
2. VERWENDETE UNTERLAGEN 7
3. DURCHGEFUEHRTE UNTERSUCHUNGEN 8
3.1. Allgemeine Bemerkungen 8
3.2. Geoelektrisehe Sondierungen 8
3.3. Bohrungen 8
3.4. Bohrlochmessungen 9
3.5. Hydrometrie 10
3.6. Hydrochemie und Temperatur 10
4. GEOLOGIE DES ROETENBACHTALES 10
4.1. Quartärgeologischer Ueberblick 10
4.2. Schichtaufbau der Talfüllung 13
4.2.1 Ergebnisse der geoelektrisehen Untersuchungen 13
4.2.2 Lockergesteine 14
5. HYDROMETRIE 19
5.1. Hydrologisches Einzugsgebiet 19
5.2. Messstellennetz und Messungen 19
5.2.1 Niederschlag 19

Seite
5.2.2 Oberflächengewässer 20
5.2.3 Grundwasser 29
5.2.4 Einfluss von Niederschlagsereignissen auf
die Grundwasserspiegel-Lage 29
6. GRUNDWÄSSERHYDRAULIK 30
6.1. Durchgeführte Untersuchungen 30
6.2. Durchlässigkeit des Grundwasserleiters 30
6.3. Gefälle und Fliessgeschwindigkeit des Grundwassers 33
7. HYDROCHEMIE 34
7.1. Oberflächengewässer 34
7.2. Grundwasser 34
8. TEMPERATUREN 34
9. GRUNDWASSERBILANZIERUNG 41
9.1. Grundsätzliche Bemerkungen 41
9.2. Verdunstung 42
9.3. Oberflächenabfluss 45
9.4. Annahmen für die Grundwasserbilanzierung 45
9.5. Grundwasserneubildung und Grundwasserabfluss 46
9.6. Vergleich der Bilanzierung mit den grundwasserhydraulisch
berechneten Durchflüssen 49
10. SIEDLUNGSWASSERWIRTSCHAFTLICHE UEBERLEGUNGEN 50
10.1. Grundwasserdargebot 50
10.2. Grundwasserqualität 51
10.3. Nutzung des Grundwassers 51
10.3.1 Trinkwasser 51
10.3.2 Nutzung der Grundwasserwärme 51
2

VERZEICHNIS DER FIGUREN
Seite
Fig. 1 Die Lockergesteinsabfolgen im Gebiet des Rötenbachs
(vereinfacht)
''
Fig. 2 Bohrprofile aus dem Rötenbachtal 15
Fig. 3 Kornverteilungskurven aus dem Gebiet Röthenbach 17
Fig. 4 Einzugsgebiet des Rötenbaches, Verlauf der Isohyeten 17
Fig. 5 Abflussmessungen im Rötenbachtal 21
Fig. 6 Rötenbach Lägenprofil 23
Fig. 7 Vergleich von Sollabfluss und effektiv gemessenem
Abfluss im Rötenbach bei Nieder- und Hochwasser 27
Fiq. 8 Ganglinien der Grundwasserspiegel im Rötenbachtal in
der Zeit vom März 1983 bis September 1984. Tägliche
und 10-tägige (gerastert) Niederschlagshöhen 31
Fig. 9 Hydrochemische Verhältnisse im Rötenbachtal 35
Fig. 10 Korrelation zwischen Abflussmengen und Frachten des
Rötenbachs (J = Jassbach) 3/
Fig. 11 Wassertemperaturen im Rötenbach 39
Fig. 12 Grundwasser- und Bachwassertemperaturen im Rötenbachtal 43
Fig. 13 Grundwasserbilanzierung für einzelne Abschnitte des Rötenbachtal
es
^'
BEILAGE
Beilage 1
Isohypsen des Grundwasserspiegels und Profile 1:10'000
LITERATURVERZEICHNIS
53
3

i
i
i

HYDROGEOLOGIE
ROETENBACHTAL
ZUSAMMENFASSUNG
In den Jahren 1983 bis 1984 wurden im Rötenbachtal hydrogeologische Untersuchungen
durchgeführt. Ziel der Studien war, das vorhandene Grundwasservorkommen
mengen- und gütemässig zu erfassen und Grundlagen für die künftige Nutzung
zu gewinnen.
Der Grundwasserleiter besteht aus mehr oder weniger siltigen, 30 bis 55m
mächtigen Schottern. Der Schichtaufbau ist, bedingt durch die zahlreichen
seitlich einmündenden Schuttfächer, sehr inhomogen.
Die im Einzugsgebiet des Rötenbachs 1983 registrierten Niederschlagshöhen von
1200 - 1300mm entsprechen dem langjährigen Mittel. Zweimal in diesem Jahr
wurde das Gebiet von ausserordentlich starken Gewittern heimgesucht.
Mit dem Tauchstab ausgeführte Abflussmessungen erlauben, Infiltrations- und
Exfiltrationsstrecken auszuscheiden. Die Infiltration herrscht eindeutig vor
und beträgt im Mittel ca. 0.03 m^/s • km. Die Exfiltration beschrankt
sich auf einen kurzen Flussabschnitt zwischen Mettie und Früetisey.
Der Grundwasserspiegel liegt oberhalb des Dorfes Röthenbach 25 - 30m unter
Terrain. Flussabwärts verringert sich der Flurabstand auf wenige Meter. Die
Grundwasserspiegel Schwankungen variieren zwischen 1 - 8m.
Die anhand von Pumpversuchen im Räume Röthenbach bestimmten Durchlässigkeiten
liegen in der Grössenordnung von 1 • 10-3 m/s. Der Speicherkoeffizient
wurde hier mit 0.08 - 0.11 ermittelt. Bei einem Grundwassergefalle von 8 -
^5%o betragen die Fliessgeschwindigkeiten 8 - lOm/Tag.
Chemisch zeichnet sich das Grundwasser durch eine geringe Mineralisierung und
hohe Sauerstoffgehalte aus. Seine Temperatur liegt in von der Infiltration
wenig beeinflussten Bereichen bei ca. ^C.
In zwei Analysenkampagnen wurden die chemischen Eigenschaften und Frachten
der Oberflächengewässer bestimmt. Bei Sulfat und Kalziumkarbonat ("geochemische"
Komponenten) ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen Fracht und
Abflussmenge. Die Frachten antropogener Stoffe wie Chlorid und Nitrat sind
nicht eindeutig von den Abflussmengen abhängig.
Die Grundwasserbilanzierung erfolgte über die Abschätzung der Grundwasserneubildung.
Dabei wurde, für das ganze Einzugsgebiet betrachtet (54 kmO, von
folgenden Annahmen ausgegangen:
- Niederschlag = ^200 mm/a = 2055 1/s
- Verdunstung = 700 mm/a = 1200 1/s
- Abfluss oberirdisch ohne Berücksichtigung
der In- und Exfiltration = 450 mm/a = 770 1/s
5

- Versickerung ohne Infiltration aus
Oberflächengewässern = 50 mm/a = 85 1/s
Die Nettoinfiltration (Infiltration abzüglich Exfiltration) wurde zu 119 1/s
bestimmt. Damit ergibt sich für das Durchflussprofil Eggiwil eine Grundwasserneubildungsrate
von 204 1/s.
An jenen Stellen, wo k-Wert-Bestimmungen zur Verfügung standen, ergab sich
eine gute Uebereinstimmung der nach Darcy ermittelten Durchflussmenqen und
der Grundwasserneubildung.
^
Das Grundwasservorkommen des Rötenbaches zeichnet sich durch grosse Ergiebigkeit
und sehr gute qualitative Eigenschaften aus. Trotzdem wird das Grundwasser
bis heute nur wenig genutzt (geschätzte Entnahme ca. 6 1/s). Die Gemeinde
Rothenbach hat nun beschlossen, im Räume Niderei einen Brunnen abzuteufen und
Pnnll-? Ti ^""'f^ """^ Brauchwasserversorgung Grundwasser zu fördern,
festhalten weiteres an den verschiedenen Quell Wasserversorgungen
Auch wenn in naher Zukunft nur ein kleiner Prozentsatz des Grundwasservorkommens
genutzt wird, erfordert langfristig gesehen die Sicherstellung der regionalen
und unter Umständen auch der überregionalen Trink- und Brauchwasserversorgung
einen ausreichenden Schutz dieser Grundwasserreserven. Dieser erfordert:
- ifeder häusliche noch gewerblich-industrielle Abwässer dürfen versickern
Gewasserschutzyorschriften und -massnahmen müssen dies garantieren. Periodisch
kontrolliert werden müssen durch die Fachbehörden von Gemeinden und
Kanton: Die Lagerung und Verarbeitung von gewässergefährdenden Stoffen sowie
die Beseitigung der aus den Arbeitsprozessen anfallenden Ausschussprodukte
in Gewerbe und Industrie, ferner Zustand und Unterhalt aller dem Gewasserschutz
dienenden Anlagen.
- des Grundwassers durch infiltrierendes Oberflächenwasser aus dem
Rotenbach (73%) und seinen seitlichen Zuflüssen (7%) gebildet werden, ist
sorgfaltig darauf zu achten, dass die Oberflächenwasserqual ität sich langfristig
nicht verschlechtert. Es muss aber auch soweit als möglich sicherfu*^"*..^®*"^®"'
"^'^^^ Unfall oder einer Fehlmanipulation
Schadstoffe aus Gewerbe und Industrie in grösseren Mengen in die Bäche und
von hier mit dem infiltrierenden Wasser in den Grundwaserl eiter gelangen
können.
- Oberhalb Eggiwil ist ein Schutzareal im Sinne des Eidgenössischen Gewässerschutzgesetzes
von 1971 (Art. 31) und der Kantonalen Gewässerschutzverordnung
von 1983 (Art. 51) auszuscheiden. Es soll ermöglichen, künftig den
Grundwasserstrom optimal zu nutzen.
6

1. EINLEITUNG
1.1. Zielsetzung der Untersuchungen
Mit den in den Jahren 1983 bis 1984 durchgeführten hydrogeologisehen Untersuchungen
sol1te ein Ueberblick über die Eigenschaften des Grundwasserstromes
des Rötenbachtales gewonnen werden. Im Vordergrund standen dabei eine Abschätzung
der verfügbaren Grundwassermengen und der Gute. Da das Grundwasservorkommen
des Rötenbachtales abseits grösserer Siedlungen liegt, besteht zur
Zeit höchstens von Seiten der beiden Gemeinden Röthenbach und Eggiwil ein gewisses
Interesse an einer Nutzung des Grundwassers. Unsere Untersuchungen
wurden daher auf jenes Minimum beschränkt, welches eine grobe Abschätzung der
verfügbaren Grundwassermengen und der Qualitätseigenschaften ermöglichte.
1.2. Gebietsabgrenzung
Das untersuchte Gebiet umfasst das Haupttal des Rötenbaches von Selialp bis
zur Einmündung in die Emme bei Eggiwil.
1.3. Sachbearbeiter
Die Untersuchungen wurden durch folgende Mitarbeiter der GEOTEST AG in
Zollikofen
durchgeführt:
Geologie Dr. H.R. Keusen (Leitung)
— Dr. B. Kaufmann
Di pl. Geol. P. Schuler
Geophysik
P. Holub
2. VERWENDETE UNTERLAGEN
Für die Untersuchungen standen uns folgende Unterlagen zur Verfügung:
- Geologischer Atlas der Schweiz, 1:25'000, Blatt Eggiwil
_ Untersuchungen der "Petroles d'Aquitaine S.A." im Rötenbachtal (nur Bohrprofile
der Seismik-Kampagne 1968-70)
- Hydrogeologisches Register des Kantons Bern (WEA)
- Röthenbach, Mehrzweckgebäude Hübeli, Grundwassererkundung, Bericht GEO­
TEST Nr. 80226 und 80226A (1981/82)
- Röthenbach, Hydrogeologische Untersuchungen im Hinblick auf eine Grundwassernutzung
für Trinkwasserzwecke, Bericht GEOTEST Nr. 82150 (1983)
_ "Projekt für die Korrektion und Verbauung des Rötenbaches", Ingenieurbüro
E. Kramer, Sumiswald (1984).
7

3. DURCHGEFUEHRTE UNTERSUCHUNGEN
3.1. Allgemeine Bemerkungen
Während unserer Untersuchungen zeichnete sich von Seiten der Gemeinde Röthenbach
ein gewisses Interesse für die all fäll ige Nutzung von Grundwasser für
rIl7L'"^'''"'7'''°:9""9 ab. Ein ähnliches Bedürfnis besteht heute für die
bemeinae tggiwil nicht.
Unsere Untersuchungen konzentrierten sich daher auf das Gebiet Röthenbach
Generelle hydrologische und hydrogeologische Untersuchungen wurden im ganzen
Tal abschnitt ausgeführt, Bohrungen und Pumpversuche beschränkten sich abe?
auf das Grundwassergebiet oberhalb des Dorfes Röthenbach.
3.2. Geoelektrisehe Sondierungen
d?ertVn'dur"rhi!?nh;. werden i'"'. Rötenbachtal geoelektri sehe Tiefensonaufgeführt
Nachstehend sind die einzelnen Untersuchungsprogramme
Tabelle 1
Geoelektrisehe Sondierungen
Ordnungs-Nr.
geol.Dok.WEA
Ausführung
Methode
Datun
Auftraggeber
Untersuchungszweck
Profillänge
623/189.1 1980 Gde. Röthenbach
GEXJTEST
BERN
M
Brunnenbau
für Wärmepumpe
Geoelektrik
180 ra
622/188. 15
623/188.1
624/190.1
626/190.8
627/191.7
CaSOTEST AG
BERN
WEA GEOTEST AG
BERN
1984 WEA Erkundung
des Grundwasserleiters
622/187.1 1982 Gem. Röthenbach
Trinkwasserversorg
.
Geoelektrik
Röthenbach
Geoelektrik
160 m
200 m
160 m
140 m
70 m
90 m
3.3. Bohrungen
Im Untersuchungsgebiet wurden seit 1968 insgesamt 26 Bohrungen abgeteuft. Bei
20 Bohrungen handelt es sich um Spülbohrungen für die Seismik-Kampagnen der
Petroles d'Aquitaine S.A.". Sie sind für unsere Untersuchungen vS^geringem
Wert, weil das Spul gut häufig falsch interpretiert wurde.
SMrrhwpn/M''J'"r"'^K" ^"""""^c- J?c5en Zilmatt und Eggiwil handelt es sieh
GrundwafLrTeiters "^'"^ Hinweise über den Aufbau des
Unsere Untersuchungen müssen sich daher auf lediglich 6 Kernbohrungen stützen,
wovon 4 im Räume Röthenbach abgeteuft wurden.
8

Die folgende Tabelle orientiert über diese Kernbohrungen.
Tabelle 2
Kernbohrungen im Rötenbachtal
Ordnungs-Nr.
Geol.Dok.WEA
Koordinaten Datum
geber
Auftrag­
Ausführung
Zweck der
Bohrung
Ausbau
Tiefe
625/190.5
625/190.6
623/189.1 1)
623/189. 2
625.285/190.065
625.250A90.075
623.180A89.163
623.174AB9.170
1968
1968
1981
1982
Kant.
Tiefbauamt
Qnde.
Röthenbach
?
?
Stump
Bohr AG
Fassung
für Wärmepumpe
Mehrzweckgebäude
10 m
10 m
PVC 4^2" 34 ra
PVC 400 rti 1 35.7 m
622/188.14
622.955/188.200
1983
WEA
PVC 6"
40 m
622/187. 1
622.960/187.480
1983
Untersuchung
der Grunc
wasserverhältnisse
PVC 4"
40 m
1) in der Situation, Beilage 1, i s t nur der Filterbrunnen
zeichnet. Die Sondlerbohrung befindet sich 4in nördlich
und i s t mit einem Limmnigraphen ausgerüstet.
3.4. Bohrlochmessungen
Im Juni 83 wurden in den Bohrungen Nr. 622/188.14 und 622.187/1 durch die
GEOTEST AG folgende Bohrlochmessungen durchgeführt:
Dif ße\Vimmungen des elektrischen Widerstandes der einzelnen Schichtglieder
einer Bohrung diente der besseren Interpretation der geoelektrisehen Tiefensondierungen.
Tonmineralien, insbesondere die Illite, sind häufig reich an Radioaktivem Kalium
Die natürliche Gammastrahlung eines Lockergesteins ist deshalb abhangig
vom Gehalt an Tonmineralien in der gemessenen Schicht. Das Gamma-Log ermöglicht
Rückschlüsse auf die Durchlässigkeit einzelner Schichten.
DafSeut^on-Seutron-Log liefert im wassergesättigten Bereich des Grundwasserleiters
Anhaltspunkte über die Durchlässigkeit der verschiedenen Schichten.
Die emittierten schnellen Neutronen werden im Gestein besonders durch Wasserstoff
abgebremst und eingefangen. Je mehr Wasserstoff im Gestein vorhanden
ist, d.h. je grösser die Porosität ist, umso weniger Neutronen werden am Detektor
registriert.
9

3.5. Hydrometrie
Die hydrometrisehen Untersuchungen umfassten
- ^H'^sfbirzgTsr"""^^" ^ Beobachtungsstellen in der Zeit vom
^ b^^'^"e"eil1'TSes^pr^ Seitenbächen (3 Messkampagnen
^ TnlZ^lT^^^^^^^^ Meteorologischen Zentral-
- Pumpversuche in den Brunnen bei Niderei und Röthenbach.
3.6. Hydrochemie und Temperatur
Folgende hydrochemische Untersuchungen wurden durchgeführt:
- Chemische und bakteriologische Analysen des Grundwassers während der
rumpversuche
" ^JfJ^'^^t? Analysen des Rötenbachwassers während der Abfl ussmesskampagne
" uJId irRöteÜbach^"^^*" Grundwasserbeobachtungsstellen
4. GEOLOGIE DES ROETENBACHTALES
4.1. Quartärgeologischer Ueberblick
Verbreitung, ungefähre Mächtigkeit und stratigraphische Stellung der Lockergesteinsabi
agerungen im Einzugsgebiet des Rötenbaches zwischen Eggiwil und
?a?rhlhnTtVi"/ ^^9. 1 schematisch dargestellt. Im N-S verlaufenden, oberen
Tal abschnitt lassen sich alle Abfolgen auf der linken Tal sei te, im W-E verlaufenden
unteren Tal abschnitt auf der rechten Tal seite jeweils von Oberei
bis Eggiwil, zusammenfassen.
Riss-Eiszeit
T/Z'irinL^l'h'^' u^^'* "^"^ ^t' Einzugsgebiet des Rötenbaches bis an
die Nordflanke der Honegg, im Maximal Stadium bis ca. 1200 m ü. M. verglet-
^l"yj°?I^^^'^l^ «gerungen aus dieser Zeit stehen als Höhenschotter (q 3s)
reliktisch oberhalb 1000 m ü. M. auf der Wasserscheide von Heimerüti an. Es
MHrhtS^?/M''-"^''on ^'^r^ ^^^^ittete Sande und Kiese mit Steinen von einer
Mächtigkeit kleiner 20m Der geringen Ausdehnung wegen sind sie hydrogeologisch
gesehen bedeutungslos.
^
TJn m""^® i^T Riss-Eiszeit exponierten flacheren Gelände oberhalb
ung. 900 m u M. entstand über der nicht aufgeschlossenen Rissmoräne und der
Molasse ein Verwitterungsboden (q 3).
Würm-Eiszeit
im Würm-Maximum drangen von W her Lappen des Aaregletschers über Wachsei dorn
bis ans Rotenbachtal und über Linden bis an den Jassbach. Zur Zeit des Berner
Vorstosses reichten sie noch bis Linden und Oberlangenegg.
10

echter Tolhang W ; N linker Talhang
s -
m ö,M.
I
i
1200 •
I
1000 -
q4mE
I
800 -
Eggiwil Röthenboch Oberei
I
Sumpf, Ried, Torfmoor und Torfböden
q4mA Moränen der Houpttalgletscher
q4mE (Äore-und Emmegietscher)
Molossefeis -
Oberfläche
""mh
Bachschuttkegel
7TT-7^q4sV Verstoss Schotter (Frühwürm)
Stauschotter (randglaziöre Schmeizwasserabtogerungen)
^^T^qSs Spätglaziale Schotter und Terrassen
(i^s
Risseiszeitliche fluvioglaziale Schotler (Höhenschotter)
Quell ~ und
Grundwasseraustritte
Verwitterungsboden auf risseiszeitlicher
Grundmoräne und Molossegestemen

i
I
I

Der Emme-Gletscher stiess nicht weiter als bis Eggiwil
vor.
Ein grosser Teil des Einzugsgebietes des Rötenbaches blieb somit unvergletschert.
Frühwürmzeitliche Vorstoss-Schotter (q 4 sV) sind an der Ostflanke des Süderenhubels
aufgeschlossen. Sie sind weniger als 40m mächtig, von Moräne bedeckt
und führen Grundwasser, welches nördlich von Süderen in mehreren Quellfassungen
genutzt wird.
Moränen des Aaregletschers (q 4 mA) sind im Sattel zwischen Stauffen und Honegg
als Grundmoräne, bei Linden als Wallmoräne ausgebildet.
Moränen des Emmegletschers (q 4 mE) stehen im Chnubei an. Wegen der relativ
geringen Durchlässigkeit der Moräne sind Geländedepressionen in diesem Gebiet
häufig vernässt (Wachseidorn, Chnubei).
Randglaziäre Schmelzwasserablagerungen in Form von Stauschottern und Kames-Sedimenten
(q 4s; geschichtete Sande und Kiese) finden sich in einer
Mächtigkeit bis 40m an der rechten Tal flanke zwischen Linden und Jassbach,
Ihre Bedeutung als Grundwasserleiter ist gering, Quellaustritte oder Fassungen
sind nicht vorhanden.
Spätglaziale Schotter (q 5s) in einer Mächtigkeit von kleiner 20m blieben
Erosionsrelikte an der rechten Tal flanke des unteren Jassbaches erhalten.
als
Die Seitenbäche vergrössern ihre Schuttkegel, der Rötenbach terrassiert die
Talauen.
4.2. Schichtaufbau der Tal füllung
4.2.1 Ergebnisse der geoelektrisehen Untersuchungen
Der "elektrische" Schichtaufbau in den Querprofilen des Rötenbachtales ist
generell wechselhaft und komplex. Es können von oben nach unten elektrisch
folgende Schichten unterschieden werden:
Tabelle 3
Geologische Zuordnung der spezifischen Widerstände
Spezifischer
(Ohm-m)
Widerstand
Materialbeschreibung
60 - 800
200 - 600
50 - 170
ca. 300 - 800
ca. 200 - 250
60 - 120
Deckschicht
s i l t i g - s a n d i g e r Kies (trocken)
s i l t i g e Sande und sandige
S i l t e mit Kies
Kies,
Kies,
Molasse
trocken
wassergesättigt
(Nagelfluh)
13

Die Ergebnisse der geoelektrisehen Tiefensondierungen sind in den geologischen
Querprofilen A - F in Beilage 1 dargestellt. ^ ^
Mit Ausnahme von Profil A, B und C
standen keine Bohrungen zur besseren InnTZTiTZ/'.-
S^T^'^^'J^ zur Verfügung und auch hier wurden die Bohrungen
nicht bis auf die Molasseoberflache abgeteuft.
Die geologische Interpretation der Geoelektrik. wie sie den Profilen zugrunde
liegt, ist daher mit grosser Vorsicht zu betrachten. Je nach Wahl des Modells
bei der Auswertung ergeben sich grössere Differenzen bei der Lage der Molasseobertlache.
K^:p?:;:i;^Sf?;ri^:^t!^^
d^e^l^^n^dw^a^^^et^^^^^^^^^^
MolasseoberflHohe als bei Eggiwil. wo
bfZr^LIill* die Molasseoberfläche im Rötenbachtal wesentlich tiefer als
dnä MMr K ? Geologischen Atlas 1:25'00Q Blatt Eggiwil (1188)
400m NNE Rothenbach und be Fisibach eingezeichneten Bohrungen aus der Seismik-Kampagne
der Petroles d'Aquitaine zeigen viel zu hohe Molassekoten an.
4.2.2 Lockergesteine
Von den im Rötenbachtal insgesamt sechs abgeteuften Kernbohrungen sind fünf
in Figur 2 dargestellt. Die Tal füll ung besteht im wesentlichen aus mehr oder
weniger siltigen Kiesen mit Steinen und unterschiedlichem Sandgehalt (2 Kornin
Fig 3 dargestellt). Vereinzelt konnten schwach
siltige bis saubere Kieseinschaltungen beobachtet werden. In Rb 622/188.14
wurde in 18m Tiefe ein ca. 3m mächtiger Blockhorizont erbohrt.
?n"Dh®^A99no^7 Lockergesteine nahe der Oberfläche reich an Feinanteilen.
lin L n l J l - ' r'^^^" in den obersten 12m mehrere tonig-siltige und siltig-feinsandige
bis zu 2m machtige Zwischenlagen erbohrt. Diese Tendenz
zeigt sich auch deutlich in den geoelektrischen Tiefensondierungen, wo in
geringer Tiefe häufig eine bis zu 10m mächtige, gut leitende Einschaltung gemessen
wurde.
Die ausgeprägte Wechsellagerung von Lockergesteinen unterschiedlicher Zusams?ärkJ^"".^11Hntn
Th'^?^Silt-Ton-Gehalt). wie auch das Vorherrschen von
starker siltigen Schottern deuten auf ein wechselhaftes z.T. deltaähnliches
ä^.n?L^r^'-'J'l" ^?;v.^" sind überall kleinere und grössere, ins
Haupttal mundende Zuflüsse vorhanden. Hier entstanden ausgeprägte Schuttr!±L7*n-"^"'°r'"
Schichtabfolgen von kiesigen, sandigen' und siltigen
Gesteinen Die heute im Tal vorhandene Lockergesteins-Abfolge ist das komplexe
Produkt von solchen seitlichen Schuttablagerungen und des dadurch häupin^rh.^t.mZ
"^"P""^^ Talboden. Ständige Umlagerungen und seitliche
Einschaltungen führten zum sehr inhomogenen Schichtaufbau.
Das in Rb 622/187.1 gefahrene Gamma-Log (natürliche Gamma-Strahlung) ist in
Figur 2 neben dem Bohrprofil aufgezeichnet. Die lebhaft wechselnde Abfolge in
den obersten 12m zeigt sich auch in einer deutlichen Variation der natürlichen
Gamma-Strahlung. Die darunter folgende monotone Abfolge von leicht sil-
14

Fig. 2
Bohrprofile aus dem Rötenbachtal
Rb 622/187,
Grabemat
Rb 622/188. 14 Rb 623/189.
Nidersi
Rothenbach
Rb 625/190. 5
iclM!
^0
90
1 1
! 1
Ii:?-.
10
10
r
7
Rb 625/190. 6
0
20
30 H
>
'mm
'10.
Blöcke
m s Steine
Kies
Sond
Silt
40 H

Fig. 3 Kornverteilungskurweri aus dem Gebiet Röthenbach
0,001 0,002
Bohrung Hehrzweckgebäude Hübeli 625/189.1
° (saubere Schotterschicht aus 30 Meter Tiefe)
, Bohrung Niderei 622/188.1'f
° (Durchschriittsprobe aus 26 - 27 Meter Tiefe)
Fig. 4
Einzugsgebiet des Rötenbachs, Verlauf der Isohyeten
O Niederschlagsmessstolion M2A
1400 Linien gieicher Niederschiogshohe 1983 in mm

tigen Kiesen geht einher mit nur noch schwachen Impulsunterschieden im Gamma-Log.
5. HYDROMETRIE
5.1. Hydrologisches Einzusgebiet
Das Einzugsgebiet des Rötenbaches bei Eggiwil umfasst 54.2 km^ und liegt
zwischen 730 und 1500 m ü. M. Es ist im E begrenzt durch den Schallenberg. Im
S zieht die Wasserscheide entlang des Honegg-Grates über Wachsei dorn nach
Linden. Im N verläuft die Grenze entlang den Höhenzügen in der östlichen Verlängerung
des Chuzenberg über Martisegg und Chapf nach Eggiwil.
Die Oberfläche des Einzugsgebietes weist ein ausgeprägtes Relief auf. Tief
eingeschnittene Tobel und Gräben, sowie steile Tal flanken sind häufig.
Schätzungsweise etwas mehr als die Hälfte des Einzugsgebietes ist bewaldet.
Das eigentliche Grundwassergebiet des Rötenbachtales umfasst ca. 2.3 km^,
d.h. ca. 4.5% des gesamten Einzugsgebietes.
5.2. Messstellennetz und Messungen
5.2.1 Niederschlag
Die Figur 4 zeigt die Lage des Einzugsgebietes und die umliegenden Niederschlagsmessstationen
der Schweizerischen Meteorologischen Zentralanstalt. Das
Einzugsgebiet liegt grösstenteils im Thiessen-Polygon der Messstelle Schwarzenegg.
Tabelle 4
Jahresniederschläge der Messstationen Schwarzenegg und Langnau
Jahresniederschlag
(mm)
Messstation
Jahreanittel
1901 - 1960
Trocken jähr
1976
Nassjahr
1979
grösster
Jahresniederschlag
Unter suchungs^eriode
Schwarzenegg
U83 876 1385 1617* 1183
Lar^nau i.E. 1265 1047 1631 1749** 1500
* 1927 *• 1965
Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, dass das Jahr 1983, während unseren Untersuchungen,
ungefähr Niederschlagsmengen verzeichnete, welche dem langjährigen
Mittel entsprechen.
Die Station Langnau registriert höhere Niederschlagsmengen als Schwarzenegg,
dies zeigen die Linien gleicher Niederschlagsmengen (Isohyeten) in Figur 4.
Ein Vergleich der Starkniederschläge (Tabelle 5) zeigt, dass das Gebiet Lang-
19

nau auch grössere Regenintensitäten aufweist als Schwarzenegg.
Tabelle 5
Starkniederschläge im Gebiet Langnau-Schwarzenegg
Station
grösster
Tagesniederschlag
1983
grösste Tagesniederschlagsmer^en
in den Perioden
1901 - 1970
Schwarzenegg
am 16.8.83
58 mn
76 um am 2.8.68 und 14.6.1910
Langnau i.E.
am 1.9.83
64 mn
105 mn am 14.6.1910
82 mn am 2.7. 1930
Auch im Untersuchungsjahr 1983 wurde das Rötenbachtal zweimal von heftigen
Niederschlägen heimgesucht. Die grössten Schäden entstanden dabei durch Erosion
in den steilen Tal flanken und bis in die Talböden vorstossende Murgänge.
Der grösste Teil des Rötenbachtales dürfte aufgrund seiner geschlossenen Lage
im Einflussbereich der etwas niederschlagsärmeren Zone liegen, welche südlich
an den "Gewitterzug" bei Langnau anschliesst.
5.2.2 Oberflächengewässer
Messmethodik
Die Abflussmessungen im Rötenbach und allen seinen seitlichen Zuflüssen wurden
mit dem Tauchstab nach JENS (1968) ausgeführt. Messmethoden sowie die
Grenzen ihrer Anwendung werden in BLAU et al. (1983) ausführlich beschrieben.
Die Abflussmessungen fanden an folgenden Tagen statt:
19. 4. 1983 mittlerer Wasserstand
10. 5. 1984 niederiger Wasserstand
7. 9. 1984 hoher Wasserstand.
Die Abfluss-Messstellen sind in Beilage 1 und in Figur 5 eingezeichnet.
Die Abflussmessungen erfolgten an niederschlagsfreien Tagen stromabwärts, wobei
jedes Messprofil zweimal gemessen wurde. Die Ergebnisse der Messungen
wurden gemittelt, der mittlere Fehler betrug ± 1.2%. Bei den seitlichen Zuflüssen
ist der mittlere relative Fehler grösser (± 2 - 3%), fällt aber wegen
der geringen Abflussmengen entsprechend weniger stark ins Gewicht.
Nach Abschluss einer vollständigen Messkampagne wurde jeweils das oberste
Profil nochmals gemessen, um allfällige, während des Messtages eingetretene,
Veränderungen im Abflussgeschehen festzustellen.
Während der Messkampagne bei niedrigem und mittlerem Wasserstand ergab die
20

Fig. 5 Abflussmessungen im Rötenbachtal
Eggiwi.
Pegel 5
W
Abfluss " Lattenpegel
Abflussmessstelle
' L /lal/y

Profil A

Kontrollmessung am Abend gleiche Abflusswerte wie am Morgen,
Korrekturen notwendig.
es waren keine
Die Messkampgane während hohem Wasserstand zeigte bei der Kontrollmessung 10h
später einen um 20% verminderten Abfluss. Unter der sehr vereinfachten Annahme
eines linearen und bei allen Messstellen ungefähr gleichzeitig ablaufenden
Rückganges des Abflusses wurden die Ergebnisse der Messreihe entsprechend auf
den gleichen Zeitpunkt korrigiert. Die so umgerechneten Messwerte für den hohen
Wasserstand sind daher unsicher, dürften aber in ihrer Grössenordnung einigermassen
richtig sein.
Allgemein muss festgehalten werden, dass Hochwasser-Abflussverhältnisse in
längeren Tal abschnitten von Voralpenbächen sehr schwer mit nicht simultanen
Einzelmessungen erfassbar sind, da sich die Abflüsse von Haupt- und Seitenbächen
sehr rasch verändern.
Messergebnisse
Die Resultate der 3 Tauchstabmesskampagnen sind in Tabelle 6 aufgezeichnet,
das Längenprofil des Rötenbaches zeigt Figur 6.
Figur 7 zeigt eine graphische Auswertung der Messergebnisse bei
stärkerer Wasserführung des Rötenbaches.
geringer und
Dabei wird der Sollabfluss, welcher durch Aufsummation sämtlicher Zuflüsse
zum Abfluss im obersten Messprofil Selialp gebildet wird, mit den effektiv im
Rötenbach an verschiedenen Stellen gemessenen Abflüssen verglichen.
Das Diagramm gibt differenzierte Informationen über die Infiltrations- und
Exfiltrationsverhältnisse des Rötenbaches zwischen Selialp und Eggiwil. In
den meisten Abschnitten verliert der Bach mehr oder weniger Wasser.
Lediglich in der Gegend von Pegel 4-Früetisey tritt Exfiltration auf. Die
Stellen, wo die Infiltration in Exfiltration und umgekehrt) ubergeht, sind
durch die relativ weit auseinander liegenden Messstellen nicht genau lokalisierbar.
Deshalb entsprechen auch die berechneten In- und Exfiltrationsleistungen
(Mengen pro km) hier nicht der Realität. Die angegebenen In- und Exfiltrationsmengen
stellen aus dem gleichen Grunde bilanzierte Werte dar, die
sich sowohl aus In- und Exfiltrationsanteilen zusammensetzen können.
Die enge gegenseitige Beziehung zwischen Grundwasserspiegel 1age und dem Bachbett
unterhalb Pegel 3 (Profil D) ist aus dem Längenprofi 1 (Fig. 6) gut ersichtlich.
In diesem Abschnitt dürfte ein stetiger Wechsel zwischen Exfiltration
und Infiltration in Abhängigkeit der Spiegellagen von Grundwasser und
Rötenbach stattfinden. Oberhalb dieser Stelle vergrössert sich der Abstand
zwischen Bachsohle und dem tiefer liegenden Grundwasserspiegel mehr und mehr:
es kann keine Exfiltration stattfinden. Hier zeigt sich nun deutlich, dass
die Infiltration bei hohem Wasserstand des Rötenbaches deutlich grosser ist
(Faktor 1,2 - 4) als bei Niederwasser (siehe Figur 7).
25

e 6
Rötenbach, Ergebnisse der Abflussmessungen mit dem Tauchstab
Messstelle
19.4.83
U/S)
Niederwasser
10.5.84 (9./S) r e l . Hochwasser *
7.9.84 (£/s)
S e l i a l p 358 273 494
Pegel 1 249 270 490
Rouchgratgrab 20 20 32
Oeschebach 19 15 35
Niderei 364 294 510
Pegel 2 342 274 482
Jassbach 228 161 222
Schmittbach 5
0 . 5 16
Pegel 3 529 405 668
Fampach 39 20 45
Husgrabe 3 4 20
Fischbach 2 1 1
Fisibach 16 3
Pegel 4 614-670 366 705
Flüebach 50 31 34
Brambach 1.5 1.5 5
Rotbach 32 23 35
Ob. Zilmatt 0 . 5 0.5 2
Chalbbach 32 2 2
Früetisey ex. noch nie h t 530 800
Pegel 5 628 416 705
* Messwerte entsprechend Ausführungen Seite 25 k o r r i g i e r t .
In der Schlussbilanz resultiert bei allen Messkampagnen gemäss folgender TafulLtr
'^-V'^"' Wasserverlust von ca. 25%. Die berechneten mittleren Infiltrationsleistungen
des Rotenbaches entsprechen jenen des unteren Emmentaes,
wo bei Nieder- und Mittelwasser O.Ol - 0.03 m3/s-km gemessen wurden
n-'V ^^-^i^-..^"?.?^"" Infiltrationsraten (Infiltrationsmengen pro benetzte
Flächeneinheit) beider Flüsse sind vergleichbar.
^\fl^l^ri Jahresabfluss und ein mittlerer spezifischer Abfluss konnten
V u exakt bestimmt werden, da kontinuierliche Schreibpegelmessungen im Rötenbach
rehlen.
Erläuterung zu Figur 7
Die Neigung resp. die Steigung zwischen den gemessenen Abflusswerten gibt ein
Mass für die In- resp. Exfiltrationsleistung zwischen den entsprechenden
Messprofilen. Die In- resp. Exfil trationsleistung (qi resp. qv) und die
^"-/^^P;. Exfiltrationsmengen (Qj resp. Qx) zwischen den Messprofilen
gelten für die entsprechenden Abschnitte und sind in der Figur ebenfalls eingetragen.
26

7 Vergleich von Sollabfluss und effektiv gemessenem Abfluss im Rötenbach
bei Nieder- und Hochwasser
I
1

I
j
I
j

Kessung
am
Abfluss
Profil
Selialp
(t/s)
total
Zuflüsse
(H/s)
Sollabfluss
Eggiwil
(l/s)
ef f ekt.
Abfluss
Wasser-
Verlust
Eggiwil
(t/s) t/s %
mittlere
Infiltrationsleistung
m^/s-tai
19.4.1983 358 448 806 628 178 22 0.02
10.5.1984 273 283 556 416 140 25 0.016
7.9.1984 494 449* 943* 705* 238* 25* 0.026*
Messl^ampagne, siehe Seite 25.
5.2.3 Grundwasser
Zur Ueberwachung des Grundwasserspiegels dienten die in 3.3 aufgeführten
Bohrungen sowie der Brunnen bei der Mühle Stomeg. Zusätzlich zu diesen Messstellen
wurden sieben 1 "-Grundwasserspiegel-Beobachtungsrohre gerammt. Die
Lage aller Grundwasser-Messstellen ist aus Beilage 1 ersichtlich. Die Abstiche
wurden in der Beobachtungsperiode vom März 83 - März 84 wöchentlich
gemessen.
In der Sondierborhung "Mehrzweckgebäude Hübeli" ((623/189.1) in Röthenbach
wurde am 9.2.83 durch das WEA ein Schreibpegel installiert. Die in der relativ
kurzen Beobachtungsperiode gemessenen maximalen Grundwasserspiegel Schwankungen
variieren zwischen 1.08 und 7.79m. Die langjährigen maximalen Schwankungen
dürften z.T. wesentlich höher liegen.
Die grössten Schwankungen wurden in und oberhalb Röthenbach gemessen.
Die gemessenen Grundwasserspiegel im Peilrohr Pm 1 weichen von den übrigen
stark ab. Es wurden hier durchwegs höhere, bei Grundwassertiefstand sogar 5m
höhere Wasserspiegel gemessen als in der ca. 500m stromaufwärts gelegenen
Bohrung "Hübeli". Obwohl Pm 1 sehr nahe am Rötenbach liegt, verhalten sich
die gemessenen Grundwassertemperaturen ähnlich wie in den anderen Piezometern.
Eine direkte Beeinflussung durch den Rötenbach erscheint daher unwahrscheinlich.
Vielmehr liegt die Vermutung nahe, dass in Pm 1 ein lokal
vorhandenes, höheres Grundwasserstockwerk gemessen wurde. Dies könnte eventuell
unterirdisch aus dem Schmittbachgraben gespiesen werden.
In Figur 8 sind die Ganglinien der gemessenen Grundwasserspiegel dargestellt.
5.2.4 Einfluss von Niederschlagsereignissen auf die Grundwasserspiegel-Lage
Weil während unseren Untersuchungen nur selten längere niederschlagsfreie
Perioden zu verzeichnen sind, ist die Reaktion der Grundwasserspiegel auf Regenereignisse
schwer analysierbar. Frühere Beobachtungen beim Mehrzweckgebäude
Hübel i in Röthenbach zeigen, dass der Grundwasserspiegel hier sehr rasch
auf Niederschläge reagiert. Wir führen dies auf die intensive Alimentation
des Grundwasserleiters durch von den Seitenhängen zufliessendes Hangwasser
zurück.
29

6. GRUNDWASSERHYDRAULIK
6.1. Durchgeführte Untersuchungen
Zur Bestimmung der Durchlässigkeit des Untergrundes wurden im Filterbrunnen
Hubeli' in Rothenbach und in der Sondierbohrung Niderei mehrtägige Pumoversuche
durchgeführt.
^
6.2. Durchlässigkeit des Grundwasserleiters
Die durchgeführten Pumpversuche wurden nach verschiedenen Methoden ausgewertet.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 7 und 8 zusammengestellt.
Tabelle 7
Ergebnisse Pumpversuche Mehrzweckgebäude "Hübeli"
Beobachtungsrohr Filterbrunnen Piezometer
Abstand zum Brunnen 5 m
JACOB
(Absenkung-Abstand)
T
k
0.014 rti^/s
8 X 10-"* m/s S = 0.11
THIEM-DUPUIT
THEIS
{WiederanStieg)
T
k
T
k
0.014 m2/s
8 X lO-'im/s
0.018 rn^/s
1.1 X lO-^m/s
0.016 m^/s
9 X 10-''m/s
THEIS
(Absenkung - Zeit)
T
k
0.017 m^/s
1 X lO-^m/s
0.017 m^/s
1 X 10-^ m/s
T
k
S
0.016 m^/s
9 X 10-'' m/s
0.11
T = Transmissivität
k = Durchlässigkeitsbeiwert
Die Pumpversuche wurden in unvollkommenen Brunnen durchgeführt. Wegen der
ausgeprägten horizontalen Gliederung des Grundwasserleiters wurden keine
Korrekturen für die Zuströmung zum Brunnen von unten vorgenommen. Da die Tiefe
des Grundwasserstauers nicht genau bekannt ist, sind die berechneten
K-Werte mit einigen Unsicherheiten behaftet. Zu ihrer Berechnung wurde der
Grundwasserstauer auf UK Filterrohr angenommen, die k-Werte dürften deshalb
eher zu gross sein. Erschwerend kam hinzu, dass sich der Grundwasserspiegel
wahrend der Pumpversuche regional absenkte, wodurch scheinbar kein stationärer
Zustand erreicht werden konnte. Diese regionale Absenkung konnte ebenfalls
nur ungenau korrigiert werden, da keine Grundwasserbeobachtungsrohre in
geeigneter Nähe des Brunnens zur Verfügung standen.
30

Fig. 8 Gariilinieri der Gruiidwasserspieciel im Rötenbachtai in der Zeit vom IVlärz 1983
bis September 1984. Tägliche und 104ägige fierastert| Niederschlagshöhen.

Tabelle 8
Ergebnisse Pumpversuch Niderei
Beobachtungsrohr Filterbrunnen Pm 1 Pm 2 Pm 3 Pm 4
Abstand zum Brunnen 10 m 30 m 50 m 25 m
JACOB
(Absenkung-Abstand
a l l e Messstellen)
T
k
S
0.025 mVs
1.7 X 10~^m/s
0.063
THIEM - DUPUIT T
O.Ol
m^/s
0.024 m^/s
0.021 m^/s
0.024 m^/s
0 . 024 mVs
k
7 X lO^^m/s
1.6 X lO'^m/s
1.4 X 10"' ra/s
1.6 X 10"' m/s
1.6 X 10"'m/s
THEIS
(wiederanstieg)
T
k
0.013 m2/s
9 X lO-'tm/s
0.012 ra2/s
8 X lO-'tm/s
0.013 m2/s
8 X 10-tm/s
0.014 m2/s
9 X 10-tm/s
0.011 m2/s
8 X 10-tm/s
THEIS
(Absenkung-2eit)
T
k
S
0.031 mVs
2 X 10"^m/s
0.016 mVs
1.1 X lO'Ws
0.13
0.014 m Vs
9 X lO'"* m/s
0.105
0.014 m Vs
9 X lO"" m/s
0 . 57
0.008 m Vs
5 X 10-" m/s
0.086
T
0.0176 mVs
k
1.2 X 10-3 n,/s
S
0.088
6.3. Gefälle und Fliessgeschwindigkeit des Grundwassers
Das mittlere Grundwassergefälle im Rötenbachtal beträgt ca. ^0%o. Das Untersuchungsgebiet
kann bezüglich dem Grundwassergefälle wie folgt gegliedert
werden:
Selialp - Niderei 8.7%o
Niderei - Röthenbach 12.1Xo
Röthenbach - Brüggmatt 7.4%o
Brüggmatt - Brambach ll.l%o
Brambach - Leime IS.Zlo
Leime - Eggiwil 14.0%o
Die Fliessgeschwindigkeit des Grundwassers berechnet nach der Formel
V =
k • i
P
wurde für die Querschnitte Niderei (Profil B) und Schache (Profil C) wie
folgt berechnet:
Querschnitt i k P* V
Niderei
8.7 °/oo
1.2 X 10"'m/s
0.088
10 m/d
Schache
12.1 °/oo
9 X 10"" m/s
0.11
8.6 m/d
* Annahme: p = S
33

7. HYDROCHEMIE
7.1. Oberflächengewässer
In Figur 9 sind einige wichtige chemische Eigenschaften der Oberflächenwasser
graphisch dargestellt. Neben der Konzentration bei zwei verschiedenen
Wasserführungen werden auch die Frachten angegeben.
Der Röthenbach ist im Vergleich mit andern Oberflächengewässern wie z.B.
Luthern und Wigger (vgl. Bericht MENGIS et al. 1984) wenig belastet und die
Frachten sind sehr gering. Dies kann durch die geringe Bevölkerungsdichte im
Einzugsgebiet und die vorwiegend extensive Bewirtschaftung der Böden erklärt
werden.
Der Zusammenhang zwischen Fracht und Abflussmenge ist aus Figur 10 ersichtlich.
Bei Sulfat und Kalk (CaCo3) ergibt sich eine lineare Korrelation.
Dies ist typisch für "geochemische'^ Komponenten, die in Abhängigkeit der Wasserführung
mobilisiert werden (ZOBRIST, 1983).
Bei Nitrat, Nitrit und Chlorid, welche vorwiegend antropogenen Ursprungs
sind, besteht eine solche Beziehung nicht. Immerhin werden auch hier mit zunehmender
Abflussmenge generell höhere Frachten verzeichnet. Dies deutet auf
eine zunehmende Auswaschung von Düngestoffen aus den Böden bei nasser Witterung
hin.
Die sehr gute Qualität des Rötenbaches (wobei Analysen von DOC und BSBc
aber fehlen) ist wichtig für die Qualität des Grundwassers, weil mehr als die
Hälfte des Grundwassers durch die Infiltration des Rötenbaches neu gebildet
wird.
7.2. Grundwasser
Für die Beurteilung der Grundwasserqualität existieren noch relativ wenige
Analysen. Einige wichtige Parameter sind in Figur 9 dargestellt.
Das Grundwasser im Gebiet Röthenbach (Analyse Mehrzweckgebäude "Hübeli" und
Bohrung Niderei) ist mittelhart und weist sehr geringe Gehalte an Nitrat,
Chlorid, Sulfat und eine hohe SauertsoffSättigung auf. Bakteriologisch ist
das Wasser einwandfrei.
Bei Eggiwil ist das Grundwasser etwas stärker mineralisiert und besitzt
leicht erhöhte Nitrat-, Chlorid- und Sulfatgehalte.
Bemerkenswert ist, dass der Rötenbach eine ähnliche Karbonat-Konzentration
aufweist wie das Grundwasser.
8. TEMPERATUREN
Die mittlere Lufttemperatur im Rötenbachtal liegt bei ca. 6.1 - 6.8°C.
Die im Rötenbachwasser beobachteten Temperaturschwankungen 1983 - 1984 sind
aus Figur 11 ersichtlich. Dabei interessieren vor allem Hinweise auf Exfiltra-
34

Hydrochemie von Rötenbach und Grundwasser
I
Korbonathärte
[frz*]
Nitrate [ms Noj/i] Sylfate [msSs/Q ChlorMe [mgC!/i] Oxidierbarteii [mo KMaO^/l]
0 5 10 15
•t-a i5 ?n
Rotenbach
Pe,el 3
Pegel 4
0
I
6
I
Röfh.nboch Hübeli
Eggiwil Mühle
Frachten des Rötenbaches
Nitrat
[g/s]
0 1 2
Chlorid
0
i
1
[«/»] Siilfot [g/s]
? 1 ! !
Mitrlt
t ? ]
[g/s]
R t , b h P I '
I
10^5.1984 (Abfl
7.9. 19&
I
416 1/s!
- 705 l/»)

Fig. 10 Korrelation zwischen Äbflussmengen und Frachten des Rötenbachs fJ = Jassbach)
Sulfat
[s/s]
Kalk
150-
8 100
5
O J
OJ
50
OJ
Oj
Abf lussmenge
0.5
^ 1 J ^ p - y -
0.5 [mS/s]
Abflussmenge
Chlorid
Nitrat • /Nitrit +
i
2H
OJ
OJ
Abf lussmenge
0.5
[0,3/s]
T- f f f^"
0,5
Abflussmenge

i
i
' Fig. 11 Wassertemperaturen tenbach

tion. In der Tat werden in den Pegeln 4 und 5 im Sommer 2 - 4 C niedrigere
und im Winter 2 - höhere Temperaturen gemessen als in den übrigen Pegeln.
Besonders auffallend ist dieser Effekt im Winter 1983 - 84, wo das Rötenbachwasser
bei Pegel 1, 2, 3 von Mitte November bis Mitte März bei 0 C liegt,
bei Pegel 4 und 5 aber lediglich auf Minima von 2 resp. 4.3 °C sinkt.
Damit wird die in Figur 7 anhand von Abflussmengen nachgewiesene Exfiltration
des Rötenbaches unterhalb Pegel 4 deutlich bestätigt.
Die Ganglinien der Grundwassertemperaturen, Im unterhalb des Grundwasserspiegels
gemessen, sind in Figur 12 dargestellt.
Oberhalb des Dorfes Röthenbach (Rb 1 und Rb 14) werden ausserordentlich geringe
Jahresschwankungen beobachtet. Die Temperaturmaxima liegen bei 7.6 C,
die Minima bei 7.0 - 7.2°C. Die Grundwassertemperaturen liegen damit wenig
über dem langjährigen Mittel der Lufttemperaturen. Die geringen Schwankungen
sind durch den sehr hohen Flurabstand von 25 - 30m zu erklären.
Unterhalb des Dorfes Röthenbach verstärken sich die jahreszeitlichen Schwankungen
entsprechend dem abnehmenden Flurabstand und vor allem infolge der Infiltration
des Rötenbaches. Die Amplituden erreichen hier über 7 C.
9. GRUNDWASSERBILANZIERUNG
9.1. Grundsätzliche Bemerkungen
Bei der Grundwasserbilanzierung muss das zur Verfügung stehende Grundwasserdargebot
möglichst zuverlässig und genau berechnet werden. Eine optimale Bewirtschaftung
des Grundwasservorkommens setzt dies voraus.
Für die Bilanzierung stehen verschiedene Methoden zur Verfügung:
a) Abschätzung der Grundwasserneubildung aus dem Niederschlag; berücksichtigt
werden müssen dabei Zusammenhänge mit den Oberflächengewässern
(In- und Exfiltrationen). , , .^^
b) Abschätzung der Grundwasser-Durchf1ussmengen in den Talquerschnitten anhand
der Durchflussquerschnitte, der Gradienten und der Durchlässigkeiten
nach der Formel von DARCY (vgl. Tab. 10).
Die Grundwasserneubildung ist im wesentlichen von den Faktoren Klima (Grösse
und Verteilung der Niederschläge, Temperatur, Sonnenbestrahl ung), Beschaffenheit
der Erdoberfläche (Morphologie, Vegetation, Ueberbauung, Melioration)
und der Beschaffenheit des Untergrundes (Durchlässigkeit, Schichtung, Kluftung,
tektonische Störungen) abhängig.
Diese Faktoren sind starken Wechseln unterworfen. Die Bestimmung der mittleren
Grundwasserneubi1dungsrate ist deshalb mit grosser Unsicherheit behaftet.
Die für eine saubere Bilanzierung erforderlichen Grössen konnten im Rahmen
unserer Untersuchungen nicht vollständig erarbeitet werden; wir sind teilweise
auf Schätzungen angewiesen. Besonders erschwerend wirkt sich das Fehlen
von gesicherten Talquerschnitten und von einer grösseren Zahl von Durchlassig-
41

keitsbeiwerten, insbesondere Bereichs-k-Werten (vgl. BLAU et al 1983) des
Grundwasserleiters aus.
Trotzdem gelingt eine grobe Abschätzung des Grundwasserdargebotes, vor allem
deshalb, weil wir uns auf die Erfahrungen in ähnlichen Grundwasserleitern
(Emmental, Luthern - Wiggertal) abstützen können.
9.2. Verdunstung
Der Verdungstungsanteil kann nach verschiedenen Formeln berechnet werden.
Das Eidg. Amt für Wasserwirtschaft gibt in einer internen Studie, welche sich
auf die statistische Auswertung von über 100 Einzugsgebieten der Schweiz abstutzt,
folgende Methode für die Berechnung der Verdunstung:
V (mm/a) = (650 - 0.135 H) k] • kz
kl
\/l
+ 0.8 w + 1.7 s
1.22 + 0.6 g
3r—p
k2 V - +0.9
H = mittlere Höhe des Einzugsgebietes
w = Wal danteil an der Gebietsfläche
s = Seeanteil an der Gebietsfläche
G = Gletscheranteil an der Gebietsfläche
f = Flussdichte (km Gewässerläufe pro km^ Einzugsgebiet)
Für das Einzugsgebiet des Rötenbaches ergibt sich nach dieser Formel eine
Verdunstungshöhe von
V = 700 mm
wobei w = 0.5, f = 0.5 und s = 0.07 (s für abflusslose Sumpfgebiete) angenommen
wurden. Dies entspricht bei 1200 mm Niederschlag einem Verdunstungsanteil
von 58%.
Die langjährigen Untersuchungen von ENGLER (1919) und BURGER (1954) ergaben
für die Gebiete Sperbelgraben und Rappengraben im Emmental ähnliche Werte der
Verdunstungshohen:
Ort
Höhe
m ü.M.
Waldanteil
mittlere
Verdunstting
1943 - 1952
Verdunstungsanteil
van Niederschlag
Sperbelgraben 1063 99 % 877 nm 56 X
Rappengraben 1141 31 % 756 nm 46 X
42

Fig. 12 Grundwasser- und Bachwasserternperaturen irn Rötenbachtal

I
j

Grundsätzlich sollte die Verdunstung immer in mm angegeben werden. Die Angabe
in % führt zum falschen Schluss, die Verdunstung sei stark von der Niederschlagsmenge
abhängig, was für unsere Gebiete nicht zutrifft.
9.3. Oberflächenabfluss
Der oberflächliche Abfluss lässt sich aus den Abflussmengen im Rötenbach bei
Eggiwil abschätzen. Dabei fehlen uns jedoch kontinuierliche Messungen. Wir
qehen aufgrund unserer Erfahrungen davon aus, dass der mittlere Abfluss etwa
dem Mittel der beiden Messungen vom 10.5.84 und 7.8.84 {Niederwasser und relativ
hoher Wasserstand) entspricht. Die extremen Hochwasserstände zeichnen
sich durch sehr kurze Spitzen aus und fallen kaum ins Gewicht.
Ohne Berücksichtigung der In- und Exfiltration beträgt der mittlere Sollabfluss
hier 770 1/s was 38% des gesamten Niederschlags entspricht. Für den
Jassbach allein ergibt sich ein gleicher Anteil von ebenfalls 38%. Berücksichtigt
man Infiltration und Exfiltration des Rötenbaches, betragt der
effektive oberflächliche Abfluss lediglich 28% des Niederschlages. 10% des
Niederschlages infiltrieren aus dem Rötenbach ins Grundwasser.
9.4. Annahmen für die Grundwasserbilanzierung
Für unsere Bilanzierung legen wir folgende Annahmen zu Grunde:
Durchschnittliche Anteile für das ganze Einzugsgebiet (54 km2)
Niederschlag N = 1200 irnn = 2055 l/s = 100 X
Verdunstung V = 700 mm = 1200 H/s = 58 X
Abfluss oberird.* A = 450 mm 770 d/s = 38 X
Versickerung S = 50 mm 85 %/s 4 X
* Sollabfluss, ohne I n - und E x f i l t r a t i o n
Für eine Abschätzung des unterirdischen Abflusses
das Einzugsgebiet in drei Teilbereiche unterteilt:
(Grundwaserneubildung) wird
- Talboden über Grundwasserleiter (2.3 km^)
- direkt zum Talboden entwässernde Seitenhänge (3.2 km^)
- übriges Einzugsgebiet, welches über Seitenbäche des Rötenbaches entwassert
wird (48.5 km?).
Für die einzelnen Teilbereiche betragen die Grundlagen für die Bilanzierung:
Talboden
N = 100 % = 88 l / s
V = -58 X = 51 i/s
A = -12 X = 11 IL/s
S = -30 % = 26 l/s
45

Anmerkung:
Der Wert S wurde in einer nicht veröffentlichten Studie von WYSSLING in vergleichbaren
Gebieten zu 27 - 33% in Abhängigkeit der Niederschlagshöhe bestimmt.
Bei N = 1200 mm ergab sich hier eine Versickerungsrate von 350mm
= 29%. Das entsprechende Diagramm ist im Bericht von MENGIS et al (1984) enthalten.
Seitenhänge
N = 100 X = 122 H/s
V = -58 % = 71 )!/s
A = -22 X = 27 I./S
S = -20 X = 24 l/s
Anmerkung:
Die Sickerrate von 20% ergibt sich unter der Annahme, dass vom Seitenhang ca.
42% des Niederschlages oberflächlich zum Talboden abfliessen und hier zur
Hälfte in den Untergrund versickert.
Uebriges Einzugsgebiet
N = 100 X = 1845 l / s
V = -58 % = 1070 £/s
A = -4 0 X = 752 J/s
S = -1,2 % 23 l / s
Ein ähnliches Modell und ähnliche Annahmen wurden der Bilanzierung des Luthern-
und Wiggertales zugrunde gelegt (MENGIS et al. 1984).
9.5. Grundwasserneubildung und Grundwasserabfluss
Mit den in 9.4 genannten Bilanzierungsgrössen können die Grundwasserneubildung
und der unterirdische Abfluss berechnet werden.
Figur 13 enthält diese Angaben für das Rötenbachtal, unterteilt in einzelne
Grundwasser-Abschnitte. Dabei bedeuten:
z = Zufluss in den Abschnitt aus dem nächsthöher gelegenen; entspricht dem
unterirdischen Abfluss im Profil, welches die beiden Abschnitte trennt
t = Grundwasserneubildung durch Niederschlag auf den Talboden
s = Grundwasserneubildung durch Niederschlag auf die direkt ins Haupttal entwässernden
Seitenhänge
b = Grundwasserneubildung aus Seitenbächen
46

Fig. 13 Grundwasserbilanzierung für einzelne Abschnitte des Röteribachtales
Talboden über dem
Grundwasserleiter
Direkt in den Leiter
enfwössernde Seilenhänge
—...f,
Seitenböche
ElilanzierutiC|sprofi!e
Ä " F Bilciniierurigsabschnitte
z, f, s, b,i,e,n und a in !/s
{Zeichenerklärung siehe 9.5)

1 = Infiltration des Rötenbachs ins Grundwasser
e = Exfiltration von Grundwasser in den Rötenbach und Drainagen
n = Grundwasserentnahme für die Nutzung von Trink- und Brauchwasser
a = Grundwasserabfluss aus dem Abschnitt in den nächst tiefer gelegenen
Die errechneten Werte sind in Tabelle 9 zusammengestellt:
Tabelle 9
Ergebnisse der Bilanzierung für einzelne Abschnitte des Rötenbachtal
es (Zeichenerklärung s. oben; vgl. Fig. 14)
Teilgebiet
Grundwassemeubildung durch
Infiltration und Versickerung
Grundwas
dur
Grundwasserzufluss
vom nächsthöheren
Gebiet
Exfiltration
serverlust
ch
Wasserentnahme
Grundwasserabfluss
z U/B) t U/s) s (t/s) b (n/s) i U/s) e U/s) n U/s) a U/s)
A 12.5 4 5.8 1.5 9 - - 32.8
B 32.8 1 1.2 1.5 9 - - 45.5
C 45.5 3.0 2.3 1.5 29 - - 81.3
D 81.3 7.0 4.0 11.5 43 - - 3 143.8
E 143.8 7.0 5.2 4.5 55 - 61 - 154.5
F 154.5 4.0 5.5 2.0 83 - 48 - 3 198
26 24 22.5
Bilanzierung
für
228 -109 - 6 198
Profil
F
12.5 72.5
(Eggiwil)
100 %
Anteil
% 4 X 8 % 8 % 7 % 73 % 35 X 2 X 63 %
Für das ganze Rötenbachtal betrachtet erfolgt die Grundwasserneubildung nur
zu ca. 16% durch direkte Versickerung aus dem Niederschlag. 73% des Grundwassers
werden gebildet durch infiltrierendes Rötenbachwasser.
35% des Grundwassers gehen durch Exfiltration verloren, lediglich 2% werden
heute durch die Trink- und Brauchwasserversorgung genutzt.
9.6. Vergleich der Bilanzierung mit den grundwasserhydraulisch berechneten
Durchflüssen
Bei den Profilen B und C verfügen wir über Anhaltspunkte zur Durchlässigkeit
k des Grundwasserleiters. Bei Profil B wurde der k-Wert in einer direkt auf
dem Profil liegenden Bohrung ermittelt. Im Falle von Profil C können die Werte
verwendet werden aus dem Pumpversuch, der ca. 300m stromabwärts durchgeführt
worden ist.
49

Das Ergebnis des Vergleichs der auf verschiedene Arten berechneten unterirdischen
Abflüsse ist aus Tabelle 10 ersichtlich.
Tabelle 10 Unterirdische Abflüsse in verschiedenen Abschnitten des Rötenbachtales.
Vergleich der Ergebnisse einer Schätzung, ausgehend
von der wahrscheinlichen Grundwasserneubildung, und der Berechnung
nach der Formel von DARCY (vgl. Beilage 1)
Bilanzierungsp
r o f i l
durch PV
ermittelter
k-Wert
[m/s]
[o/oo]
J
Grundwässergefälle
Durchflussquerschnittsflache
[m^]
Durchfluss
nach Darcy
Q = k-J'F
[K/sJ
Durchfluss
aufgrund
Grundwasserneubildung
[ l / s ]
notwendiger
Gebiets-k-Wert
für diesen
Durchfluss
[m/s]
A
Grabenmatt
9 .1 4100 32 . 8 8.8 X lo"''
B
Niderei
1.2 X 10"^ 8.2 4700 46 45.5 1.18x 10"^
C
Schachen
Röthenbach
9.0 X 10~^ 11.8 4800 51 81.3 1.4 X 10"^
D
Fischbach
10.5 7300 143.8 1.9 X 10"^
E
Ob. Zilmatt
15 . 4 4600 154.5 2 . 2 X 10"-'
F
Leime,
Eggiwil
15 . 2 7100 198 1.8 X 10"^
Der Vergleich ergibt für die Profile B und C eine relativ gute Uebereinstimmung.
Wir können davon ausgehen, dass die der Bilanzierung zugrunde gelegten
Annahmen in ihrer Grössenordnung stimmen.
10. SIEDLUNGSWIRTSCHAFTLICHE UEBERLEGUNGEN
10.1. Grundwasserdargebot
Aufgrund unserer Ueberlegungen in Kapitel
9 ergeben sich Grundwassermengen von
- 50 1/s im Gebiet oberhalb Röthenbach
- 150 - 200 1/s im Gebiet oberhalb Eggiwil.
Das Grundwasservorkommen des Rötenbachtal es erweist sich damit als sehr ergiebig.
Als Nebenarm des Emmegrundwasserstromes dürfte es diesem ung. 1/3 der
unterhalb von Eggiwil im Emmental abfliessenden Grundwassermengen beisteuern.
50

10.2. GrundwasserqualItät
Das Grundwasser des Rötenbachtales zeichnet sich durch eine allgemein sehr
geringe Mineralisierung und hohe Sauerstoffgehalte aus. Für die Nutzung al s
Trinkwasser besitzt das Grundwasser des Rötenbaches nahezu ideale Eigenschaften.
Bedingt durch die geringe Bevölkerungsdichte, die nicht sehr intensive
landwirtschaftliche Bewirtschaftung des Talbodens und die positive Wirkung
des Uferinfiltrates dürfte das Grundwasser auch in Zukunft seine guten qualitativen
Eigenschaften bewahren können.
10.3. Nutzung des Grundwassers
10.3.1 Trink- und Brauchwasser
Die Nutzung des Grundwassers als Trink- und Brauchwasser ist zur Zeit noch
unbedeutend und beschränkt sich auf einige private Wasserfassungen im Dorf
Eggiwil. Die Wasserversorgungen der Gemeinden Röthenbach und Eggiwil beziehen
ihr Wasser traditionsgemäss aus Quell fassungen in den angrenzenden Molassehügeln.
Röthenbach hat nun beschlossen, im Zuge der Sanierung der Wasserversorgung,
einen Brunnen abzuteufen und für die Wasserversorgung Grundwasser zu
nutzen. Die Entahmestelle ist in der Ni derei vorgesehen. Der grosse Flurabstand
von über 25m an dieser Stelle verschafft dem Grundwasser einen guten
natürlichen Schutz. Die Grundwasserschutzzonen für den Brunnen werden knapp
bemessen werden können und wenig Einschränkungen bezüglich der heutigen Nutzungen
mit sich bringen. Durch den neuen Brunnen in der Niderei kann der Wasserbedarf
der Agglomeration Röthenbach quantitativ wie qualitativ wirtschaftlich
auf lange Sicht sichergestellt werden.
Aehnliche Pläne bestehen bei Eggiwil nicht. Aber auch hier könnte sich in absehbarer
Zeit das Umstellen auf eine Grundwassernutzung als zweckmässig erweisen.
Im Sinne der eidgenössischen und kantonalen Gesetzgebung ist daher zu
prüfen, wie oberhalb des Dorfes im Gebiet "Leime" ein Schutzareal für eine
künftige Nutzung ausgeschieden werden kann, damit der Grundwasserstrom künftig
optimal genutzt werden kann.
10.3.2 Nutzung der Grundwasserwärme
In Röthenbach befindet sich seit 1983 die Wärmepumpe des Mehrzweckgebäudes in
Betrieb. Diese nutzt ca. 500 1/min ca. 7X warmes Grundwasser. Die Dimensionierung
des Filterbrunnens würde den Einbau einer zweiten Pumpe gestatten.
Der Anschluss einer weiteren Wärmepumpe, z.B. für das Schulhaus, wäre dann
möglich.
Die weitere Nachfrage einer Grundwassernutzung für Heizzwecke wird sich in
Grenzen halten, weil die Bautätigkeit im Rötenbachtal gering und die Erschliessung
von Grundwasser wegen des z.T. grossen Flurabstandes aufwendig
ist.
Bei der Konzessionierung weiterer Wärmepumpen ist auf die künftigen Interessen
der Tri nkwasserversorgung Rücksicht zu nehmen, d.h. unmittelbar oberhalb
der potentiellen Entnahmegebiete für die Wasserversorgungen von Röthenbach
und Eggiwil, sollten keine Brunnen für Wärmepumpen bewilligt werden.
51

i
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LITERATURVERZEICHNIS
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