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Beim Hochwasserereignis im Jahre 1997 wurde die Bachsohle im Zimmertalgraben oberhalb von Heiligkreuz aufgerissen. Seither werden verstärkte Erosionsprozesse sowohl in der Bachsohle und als auch bei den seitlichen Böschungen beobachtet. Dies veranlasste die Gemeinde Sarnen dazu, verschiedene Möglichkeiten von Massnahmen zu prüfen. Im Jahr 2011 wurde ein Bauprojekt ausgearbeitet, welches im selben Jahr bewilligt wurde.
Im September 2012 wurde mit dem ersten Baulos oberhalb der Heiligkreuzbrücke begonnen. Dabei sollten vier Betonsperren erstellt werden. Da sich der Baugrund nicht optimal zeigte, erfolgte nach dem Bau der ersten Sperre ein Systemwechsel auf ein Stufen-Becken-Gerinne mit Blöcken im Hinterbeton. Die Bauarbeiten wurden im Dezember 2012 abgeschlossen, im Frühling 2013 erfolgte die Umgebungsgestaltung.
Im Januar 2013 wurde mit der Realisierung von Los 2 gestartet. Dabei sind insgesamt 13 Holzkastensperren unmittelbar im Anschluss an das Stufen-Becken-Gerinne erstellt worden.
Im Mai 2013 wurde das Hochwasserschutzprojekt Zimmertalgraben mit der Fertigstellung von Los 3 beendigt. Im Rahmen von Baulos 3 wurde das Gerinne im Abschnitt von den bereits bestehenden drei Holzkastensperren bis zur Brücke der Zimmertalstrasse mit sieben weiteren Holzkastensperren verbaut.
Durch die Verbauungen im Mittellauf des Zimmertalgrabens können Sohle und Böschungen wirkungsvoll vor Erosionen geschützt werden. Dank den Massnahmen ist es möglich, Geschiebe und Schwemmholz, das weiter unten zu Auflandungen und Verklausungen führen könnte, oben im Einzugsgebiet zurückzuhalten.