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Kernstück der KHR-Anlagen ist der 197 Mio. m3 fassende Stausee Valle di Lei. Aufgestaut wird der drittgrösste Stausee der Schweiz durch eine Bogenmauer mit einer maximalen Höhe von 138 m, einer Kronenlänge von 690 m und einer Kubatur von 840'000 m3.
Die Stauanlage Valle di Lei ist eine Meisterleistung italienischer Ingenieure, Bauunternehmen und Arbeitskräfte. Weil das Tal nur zu Fuss erreichbar war, musste die Baustelle vor Beginn der eigentlichen Bauarbeiten zuerst erschlossen werden. Von Campodolcino (I) aus wurden zwei 15 km lange Seilbahnen errichtet – je eine für Personen und für Material. Von Norden her musste zunächst die Averserstrasse ausgebaut werden. Dann wurde eine Fahrstrasse zum Tunnelportal errichtet und schliesslich der Zufahrtstunnel erstellt. Zu realisieren war ausserdem eine Infrastruktur zur Unterbringung von 1500 Arbeitern. Die Bauarbeiten im Valle di Lei wurden im Sommer 1957 aufgenommen und nach der Leistung von rund 1'080'000 Manntagen im Herbst 1962 mit dem ersten Vollstau beendet.
Die Staumauer lag ursprünglich auf italienischem Gebiet, gelangte aber nach ihrer Vollendung durch einen Gebietsabtausch zwischen den beiden Ländern auf Schweizer Boden. Fast der ganze Stausee – und auch das zugehörige natürliche Einzugsgebiet, aus welchem rund ein Drittel des aufgestauten Wassers stammt – liegen in Italien. Rund zwei Drittel des Wassers werden aus den Tälern Avers, Madris und Niemet zugeleitet bzw. aus dem Einzugsgebiet des Stausees Sufers über das Kraftwerk Ferrera ins Valle di Lei hochgepumpt.
Der Stausee Sufers wird durch eine schlanke Bogenmauer von 58 m Höhe und 125 m Kronenlänge aufgestaut. Er gleicht die durch die Niederschläge und die Schneeschmelze stark schwankenden Zuflüsse aus dem 194 km2 grossen Einzugsgebiet Rheinwald aus. Das Stauziel wird bei Kote 1401 m ü. M. erreicht, darüber entsteht Überlauf. Aus dem Stausee Sufers kann auch Wasser ins Ausgleichsbecken Ferrera bzw. in den Stausee Valle di Lei gepumpt werden. Die Speicherpumpen sind im Kraftwerk Ferrera installiert. Im Durchschnitt werden jährlich etwa 60 Mio. m3 von Ferrera ins Valle di Lei gepumpt.
Im eingestauten Talboden gingen ca. 30 ha Wiesland verloren, was fast 20 % des gesamten Futterertrags der Gemeinde ausmachte. Eine Reduktion des Wieslandes in diesem Ausmass hätte einigen Familien die Existenzgrundlage entzogen. Schon vor dem Bau erwarben die KHR alle käuflichen Wiesen in Sufers, um sie in eine Gesamtmelioration einzubringen. Während des Baus wurde im Stauraum der vorhandene Humus sorgfältig gewonnen und auf bisher mageren – vorher von Steinen geräumten und planierten – Böden verteilt. Mit diesen Bodenverbesserungen ist es gelungen, die landwirtschaftliche Produktion in der Gemeinde erheblich zu steigern.