Gewässer | Fischschutz und Fischabstieg 12 2020 - idloom-events
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
110. Jahrgang · ISSN 0043 0978 · www.springerprofessional.de
12
2020
Gewässer | Fischschutz und Fischabstieg
wünscht Ihnen
eine besinnliche Weihnachtszeit
und ein
erfolgreiches neues Jahr
wissenschaftlich fundiert
immer aktuell
inklusive E-Magazin
für Abonnenten
Noch kein Leser? Dann kostenlos testen: www.mein-fachwissen.de/wawi
KOMMENTAR
Von Propheten und fehlgeleiteten
Fischen
Kürzlich hatte ich Gelegenheit, bei den Gerade vorgestern ist mir ein interes-
beiden EU-Horion-2020 -Projekten santer Bericht auf den Tisch geflattert. An
AMBER (Adaptive Management of Bar einer Wasserkraftanlage, die mit einem
riers in European Rivers) und Hydro Fischpass, einer VLH-Turbine und einer
power Europe zur Fischdurchgängigkeit rauen Rampe für Fischwanderungen aus-
an Wasserkraftanlagen zu referieren. In gerüstet ist, wurde ein wissenschaftliches
beiden Veranstaltungen wurde die Frag- Monitoring zum Fischabstieg durch
mentierung der europäischen Flüsse geführt. Fische wurden im Oberwasser
durch Querbauwerke, darunter natürlich ausgesetzt und 1 665 nach dem Abstieg in
auch Wasserkraft, vorrangig themati- den Fangeinrichtungen wieder aufgefan-
siert. Zweifelsfrei zu Recht! gen. 19,6 % der Fische stiegen über die
© Rutschmann
Gemäß Schätzung des AMBER-Pro- Turbine, 10,4 % über den Fischpass und
jekts gibt es in ganz Europa rund eine 70 % über die raue Rampe ab. Nicht im-
Million Querbauwerke, welche die mer ist es ratsam, mit der großen Masse
Prof. Dr. Peter Rutschmann Fischwanderungen behindern. Der WWF zu schwimmen! 51,4 % der Fische über-
Lehrstuhl für Wasserbau und vertritt die klare Position: Keine neue lebten in der rauen Rampe nicht! im
Wasserwirtschaft, TU München Wasserkraft, Rückbau ungenutzter Quer- Fischpass starben 26,6 % und in der Tur-
bauwerke und Verbesserung der Durch- bine 30,7 % der absteigenden Fische.
gängigkeit bei sinnvoller Wasserkraftnut- Sollten sie jetzt verwirrt sein, nehmen
zung, worunter ausschließlich leistungs- sie es locker! Es wird sich nichts ändern!
starke Großwasserkraft zu verstehen ist. Wir werden weiterhin potenzielle Wasser
Das deutsche Wasserhaushaltsgesetz kraftstandorte zurückbauen und durch
regelt in § 35 Abs. 3, dass an Querverbau- raue Rampen ersetzen, wir werden wei-
ungen, deren Rückbau langfristig nicht tererzählen, was schon immer am lautes-
vorgesehen ist, eine Wasserkraftnutzung ten kundgetan wurde, und wir werden
möglich ist. Die Bausubstanz solcher auch weiterhin die Realität so sehen, wie
Querbauwerke zu erhalten, ökologisch wir sie sehen wollen, und wo nötig auch
und energetisch nachhaltig zu nutzen mal den Begriff Fake News einwerfen.
und gleichzeitig für Fische und Feststoffe Den Fischen aber würde ich empfehlen:
eine Durchgängigkeit zu schaffen, war Macht euch selber schlau! Lest den voll-
der Leitgedanke unseres innovativen ständigen Abschlussbericht - nicht nur
Schachtkraftwerks. Eine klassische Win- die Zusammenfassung - zum Fischöko
win-Situation, könnte man denken! Der logischen Monitoring an der Wasser-
Staat spart sich das Geld für die Erstel- kraftanlage Baierbrunn der Landeskraft-
lung der Durchgängigkeit, kann die werke Bayern, in der Zusammenfassung
eingesparten Mittel andernorts sinnvoll auf den Seiten des LfU Bayern werdet ihr
einsetzen und Ökostrom kann für Gene- darüber nämlich nichts finden! Und hört
rationen produziert werden. Offenbar nicht auf all die selbsternannten Prophe-
falsch gedacht! Gerade die energetisch in- ten und Weltverbesserer!
teressanten Standorte werden prioritär zu
rauen Rampen umgebaut! Dabei fallen in
Heimertingen an der Iller die vierfachen Mit besten Grüßen
Kosten des 20 km entfernten 315-kW-
Schachtkraftwerks in Dietenheim mit
vergleichbaren Standortbedingungen an!
P. S.: Die vollständige Studie ist wie folgt zu finden: www.fisch.wzw.tum.de/fileadmin/
user_upload/Sebastian/Upload_Bericht_WK/Abschlussbericht_2020_Band_08_Baierbrunn.pdf
www.springerprofessional.de/wawi 12 | 2020 3
Termine
Veranstaltungen Januar bis Juni 2021
Zeit und Ort Thema der Veranstaltung Information / Anmeldung
26. und 27. Januar 2021 Hydromorphologie-IV-Workshop zum Thema „Administrative und hymo4@ecologic-events.eu
Dessau praktische Umsetzung von Gewässerentwicklungsmaßnahmen“ www.gewaesser-bewertung.de/
10. und 11. Februar 2021 AQUA Suisse – Schweizer Fachmesse für Wasser, Abwasser und Gas www.aqua-suisse-zuerich.ch
Zürich, Schweiz
24. bis 27. Februar 2021 INCOLD 2021 – Sustainable Development of Dams and River Basins www.icold2020.org
New Delhi, Indien / Virtuell
2. bis 4. März 2021 Smagua – Internationale Wasser- und Umweltausstellung www.feriazaragoza.es/smagua-2021
Saragossa, Spanien
9. und 10. März 2021 VKU-Verbandstagung 2021 https://vku-akademie.de/veranstaltungen/595-vku-
Berlin verbandstagung-2021
9. und 10. März 2021 Grundlagen der Hydrogeologie für Ingenieure www.dgfz.de/termine
Dresden
10. und 11. März 2021 Seminar Wasserrecht kompakt www.vdi-wissensforum.de/weiterbildung-
Mannheim umwelttechnik/wasserrecht-kompakt/
13. bis 15. April 2021 Symposium “The Chemical Monitoring Station of the Future” www.bafg.de
Koblenz
13. bis 15. April 2021 AFRICA 2021 ~ Water Storage and Hydropower Development for Africa Africa2021@hydropower-dams.com
Lake Victoria, Uganda
15. und 16. April 2021 35. Oldenburger Rohrleitungsforum 2021 www.iro-online.de
Oldenburg
20. und 21. April 2021 Kanal- und TiefbauTage https://de.dwa.de/de/kanal-und-tiefbautage.html
Hennef
22. April 2021 Fachexkursion: Wörnitz. Wasser. Leben. Hochwasserschutz https://eva.dwa.de/details.php?id=3911
Wassertrüdingen Wassertrüdingen
27. bis 29 April 2021 VA-Mässan Jönköping – Internationale Fachmesse für Wasser und www.elmia.se/en/va-massan/
Jönköping, Schweden Abwasserindustrie
28. und 29. April 2021 LAWA-Klimawandelforum 2021 www.lawa-klimawandelforum.de
Stuttgart
29. und 30. April 2021 Bodenwasserhaushalt & Grundwasserneubildung www.dgfz.de/termine
Dresden
6. Mai 2021 DWA-Landesverbandstagung Sachsen/Thüringen 2021 www.dwa.de
Weimar
16. bis 18. Mai 2021 Global Water Summit 2021 www.watermeetsmoney.com
Madrid, Spanien
26. bis 28. Mai 2021 Probenahme von Grundwasser, Oberflächenwasser und Sediment, www.dgfz.de/termine
Dresden inkl. MHM und modular praktischer Seeprobenahme
8. und 9. Juni 2021 Dresdner Grundwassertage www.dgfz.de/termine
Dresden
4. bis 11. Juni 2021 89. ICOLD Annual Meeting / 27. ICOLD Kongress http://cigb-icold2021.fr
Marseille, Frankreich
10. Juni 2021 Norddeutscher Versorgertag 2021 https://vku-akademie.de/jahrestagungen/
Hamburg norddeutscher-versorgertag
13. bis 16. Juni 2021 American Water Works Association Annual Conference and www.awwa.org/ace
San Diego, USA Exposition 2021
16. bis 18. Juni 2021 Hydrogeochemische Modellierung mit phreeqC www.dgfz.de/termine
Dresden
22.Juni 2021 Ausbau und Benutzung von Gewässern www.dgfz.de/termine/
Dresden
24. Juni 2021 Wasserwirtschaftstagung „Wasserwirtschaft im Zeichen www.wbw-ev.de
Heidenheim der Klimaentwicklung in Baden-Württemberg“
Juni 2021 12. Forum Hochwasserrisikomanagement info@uniwasser.com
Jena
Aufgrund der Corona-Krise werden derzeit viele Veranstaltungen abgesagt oder verschoben.
Bitte informieren Sie sich frühzeitig, ob die oben angekündigten Veranstaltungen wie geplant stattfinden.
Weitere Veranstaltungshinweise finden Sie unter www.springerprofessional.de/energie-umwelt
4 12 | 2020 www.springerprofessional.de/wawi
INHALT
Ausgabe 12 | 2020
3 Kommentar | Von Propheten und fehlgeleiteten Fischen
Peter Rutschmann
6 Aktuell
Titel
10 Gewässer | Verluste und Auslegung von Schrägrechen anhand
ethohydraulischer Studien
Als mögliche Lösung zur Herstellung des Fischschutzes und der
Durchgängigkeit an Wasserkraftwerken hat sich der schräg angeströmte
10
Horizontalstabrechen, hier als Schrägrechen bezeichnet, inzwischen
© Berger
bewährt. Nun wurden anhand wissenschaftlicher Labor- und Feldstudien
die Ermittlung der hydraulischen Verluste, d. h. Rechenverluste, am
Titelbild: Lachssmolts im ethohydraulischen Schrägrechen und die hydraulischen Signaturen, welche durch den
Versuch an der TU Darmstadt Rechen hervorgerufen werden, untersucht. Die Schutz- und Leitwirkung
auf abwandernde Lachssmolts und Aale konnte daran anknüpfend in
ethohydraulischen Studien für unterschiedliche Rechenparameter
Service ermittelt werden.
4 Termine Claudia Berger
64 Fachliteratur
Forschung
65 Wasser und Recht
18 Gewässer | Biologische Wirksamkeit von Leitrechen-Bypass-Systemen -
66 Springer Professional Aktueller Kenntnisstand
67 Markt Guntram Ebel
70 Vorschau | Impressum 28 Gewässer | Verbesserung des Prozessverständnisses der
Kraftwerkspassage von Aalen durch neuartige Ansätze
Elena-Maria Klopries und Holger Schüttrumpf
Im Abo MehrWert:
Umfassende & unabhängige Fachinformation
33 Gewässer | Zur Berechnung der Schädigungsraten von Fischen bei der
Turbinenpassage
Jetzt neu und kostenlos zusätzlich zur gedruckten
Ausgabe – Digital und interaktiv: Das WasserWirtschaft
Franz Geiger, Mathilde Cuchet und Peter Rutschmann
E-Magazin!
Lesen Sie auf allen Endgeräten ohne App-Download und
41 Gewässer | Zur Verringerung von Fischschäden in Turbinen mittels
durchforsten Sie mit der Schlagwortsuche in Sekunden- Verhaltensbeeinflussung
schnelle die gesamte Ausgabe. Speichern und downloaden Franz Geiger, Mathilde Cuchet und Peter Rutschmann
Sie klassisch PDFs und springen mit einem Klick im interak-
tiven Inhaltsverzeichnis sofort auf den gewünschten Heft
beitrag. Verlinkte Quellenangaben der Fachartikel liefern Praxis
zusätzliches Spezialwissen rund um die Themen im Heft.
Der interaktive Terminkalender bietet vollumfängliche 46 Wasserkraft | Wasserkraft ist unverzichtbar für Klimaund Artenschutz -
Informationen zum Event durch Verknüpfung mit Seminar-, Erwiderung auf das WWF-Manifest „Stoppt neue Wasserkraft in Europa“
Kongress- und Messeseiten. Und das Beste: Heftabonnenten
von WasserWirtschaft erhalten die digitale Ausgabe zusätz- 49 Interview | „Die meisten Menschen kennen den Lachs nur vom
lich und kostenlos. Fischbrötchen“
Satte Rabatte: Im Jahresabo sparen Privatpersonen Benedikt Baikousis
jährlich mehr als 400,– Euro im Vergleich zum Einzelheft-
kauf und Unternehmen sparen gegenüber dem Einzel 51 Gewässer | Workshop zur Maßnahmenplanung und -umsetzung an
heftkauf knapp 17 Prozent!
großen Wasserkraftanlagen im Donaueinzugsgebiet
Onlinenutzung von weiteren 80 Ausgaben inklusive: Walter Reckendorfer, Cornelia Häckl, Ralf Klocke, Georg Loy
Freier Zugriff auf das Onlinearchiv mit 80 weiteren
Ausgaben zum kostenlosen Lesen, Recherchieren, Down- und Karl-Heinz Strasser
loaden inkl. pdf-Generierung.
54 Wasserwirtschaft | Optische Methoden ermöglichen neuen Blaualgen-
Druckfrische und pünktliche Lieferung: Nach Hause oder
ins Unternehmen.
Schnelltest
Ann-Kathrin Kniggendorf, Christoph Wetzel und Bernhard Roth
Viele Prämienchancen für Abonnenten: Ihre Empfehlung
ist uns viel wert. Denn wer kann die WasserWirtschaft besser
empfehlen als ein überzeugter Leser wie Sie? Werben Sie
56 Wasserwirtschaft | Sandspeicherdämme für die Wasserversorgung im
einen neuen Abonnenten für uns und Sie erhalten ein ganz erosionsreichen Eritrea
besonderes Dankeschön. Sie haben die Möglichkeit, aus Reinhard de Lucas Murillo de la Cueva
hunderten von Prämien auszuwählen. Schauen Sie hier:
www.meinfachwissen.de/umwelt 58 Personen und Firmen
Rundum-Betreuung: 24-Stunden-Service im Internet
und täglich erreichbare Hotline +49 (0) 6221 / 345-4303 60 Produkte und Anlagen
(jeweils 8 – 18 Uhr). 62 Tagungen und Messen
Sie lesen die WasserWirtschaft noch nicht regelmäßig im
Abonnement: Dann bestellen Sie noch heute Ihr persön
liches Vorteilsabo beim WasserWirtschaft-Leserservice:
Peer review
Tel. +49 (0) 6221 / 345-4303 oder online unter: Die Fachzeitschrift WasserWirtschaft ist in zahlreichen Abstract- und Zitatendatenbanken für
www.mein-fachwissen.de/wawi wissenschaftliche Veröffentlichungen akkreditiert. Eine vollständige Übersicht finden Sie im
Wenn wir Sie noch nicht überzeugen konnten, testen Sie Impressum. Dazu gehören SCOPUS, Science Citation Index Expanded (SciSearch) und
gerne kostenlos 2 Heftausgaben: International Bibliography of Periodical Literature (IBZ).
www.mein-fachwissen.de/wawi/probe
Alle Fachartikel seit 2004 sind im Volltext recherchierbar unter www.springerprofessional.de/wawi.
www.springerprofessional.de/wawi 12 | 2020 5
AK TUELL
Wasserwirtschaft | Eine nationale Wasserstrategie für Deutschland
Rund zwei Jahre hat sich der nationale
Wasserdialog mit der Wasserwirtschaft
der Zukunft beschäftigt. Mehr als 200 Ex-
pertinnen und Experten diskutierten, wie
Länder und Kommunen künftig besser
mit Wasserknappheit umgehen können
und wie sich der natürliche Wasserhaus-
halt erhalten und schützen lässt. Ergebnis
des Dialogs sind Handlungsempfehlun-
gen, die in die nationale Wasserstrategie
© instamatics/Getty Images/iStock
einfließen sollen. Im Sommer 2021 will
das Bundesumweltministerium (BMU)
diese Strategie vorstellen.
Hintergrund ist, dass Deutschland
durch den Klimawandel künftig öfter
und länger unter Dürren leiden könnte.
Wasser könnte dann in mehr und mehr Wie können Städte wie Frankfurt künftig besser mit Wasserknappheit umgehen?
Regionen knapp werden. Gleichzeitig be-
lasten Nähr- und Schadstoffe viele geln entscheiden, wer alles vorrangig mit Verhältnis von Landwirtschaft und Ver-
Gewässer. Zukunftsszenarien wie diese Wasser versorgt wird. braucherschutz, Gewässerentwicklung
haben die Teilnehmerinnen und Teilneh- Der Nationale Wasserdialog war 2018 und Naturschutz sowie Wasser und Ge-
mer des Wasserdialogs untersucht und vom BMU gemeinsam mit dem Umwelt- sellschaft. Der Nationale Wasserdialog ist
mögliche Gegenmaßnahmen skizziert. bundesamt ins Leben gerufen worden. ein Beitrag Deutschlands zur Umsetzung
Eine wichtige strategische Überlegung Nach einer Auftaktkonferenz vertieften der UN-Wasserdekade, die 2018 startete
wäre z. B., eine Wasserhierarchie zu ent- die Teilnehmer ihre Diskussionen in und 2028 enden wird. Alle Ergebnisse des
wickeln. Das heißt, bei einer Dürre mehreren Einzelforen zu: vernetzte Infra Nationalen Wasserdialogs sind zu finden
würde man anhand zuvor festgelegter Re- strukturen, Risikofaktor Stoffeinträge, unter: www.bmu.de/wasserdialog BAI
Gewässer | Die Ems soll für Fische durchgängig werden
Der Niedersächsische Landesbetrieb für Dazu überträgt die WSV dem Land Nieder- gilt bis 2036. Geplant sind der Bau von
Wasserwirtschaft, Küsten und Naturschutz sachsen die Trägerschaft für die Planung, Fischaufstiegs- und -abstiegsanlagen an
(NLWKN) und die Wasserstraßen- und den Bau und das Monitoring der Wasser- den Wehren der WSV im niedersäch
Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) bauwerke einschließlich der bauvertrag sischen Teil der Ems. Konkret geht es um
haben eine Kooperationsvereinbarung lichen Verantwortung. Alle hoheitlichen die Sohlschwellen Listrup, Lingen und
unterzeichnet. Gemeinsam wollen sie die Befugnisse bleiben aber bei der WSV. Beversunden, die Wehranlagen Haneken-
ökologische Durchgängigkeit im nieder- Der Bund trägt die Kosten für Planung fähr, Hüntel/Versen, Hilter, Düthe, Bol-
sächsischen Teil der Ems wiederherstellen. und Bau. Die Kooperationsvereinbarung lingfähr und Herbrum sowie das Kultur-
wehr Varloh.
Die Bauwerke an der Ems werden von
der WSV betrieben und unterhalten. Die
WSV ist an Bundeswasserstraßen auch
dafür verantwortlich, die ökologische
Durchgängigkeit an den Querbauwerken
herzustellen. Derzeit erschweren bzw. ver-
sperren diese Bauwerke Wanderfischen
den Weg in die Laichgebiete in den strom-
aufwärts liegenden Nebengewässern. An-
© venemama/stock.adobe.com
hand der Fischpopulationen, aber auch der
Pflanzen und Wirbellosen wird der ökolo-
gische Zustand des Flusses beurteilt. Die
Ems zählt zu den kleinen bis mittelgroßen
Bundeswasserstraßen. Ab Rheine ist sie
Die Ems auf rund 280 km schiffbar. BAI
6 12 | 2020www.springerprofessional.de/wawi
AK TUELL
Wasserwirtschaft | Studie kategorisiert Binnenhäfen
es die wirtschaftliche Bedeutung (Hafen-
fläche, Warenumschlag, Verkehrsanbin-
dung), die Struktur (bauliche Elemente,
Unternehmenslandschaft) und die Quar-
tiersanbindung (Wohnbaufläche, Bevöl-
kerung, Gewerbe- und Industriefläche).
Auf der anderen Seite schließt es Fakto-
ren wie Sektorkopplung und Stromerzeu-
gung aus erneuerbaren Energien ein.
© Roland Weihrauch / dpa / picture alliance
Beim letzten Punkt spielen verschiedene
Fragen eine Rolle: Wie sieht die Netzinfra
struktur aus? Existieren vor Ort bereits
Power-to-X-Technologien? Und wäre der
Bau von Windkraft- oder Photovoltaik-
Anlagen zielführend?
Auf dieser Basis haben die Projekt-
Binnenhafen in Duisburg partner zehn Kategorien erstellt, die ver-
schiedene Merkmale berücksichtigen:
Ein Gesamtkonzept für eine effiziente Konzeptes auf andere Häfen gewährleis- wasserseitiger Warenumschlag (groß
Energienutzung und -versorgung des ten. Im Zentrum standen Kategorisie- oder klein), Umschlagsmöglichkeiten
Duisburger Binnenhafens erstellen – rung und Typologisierung von Binnenhä- (bimodal oder trimodal) und Quartiers-
so lautete das Ziel des Projektes enerPort. fen. Denn gleich zu Beginn ihrer Unter anbindung (Gewerbe/Industrie, Gewer-
Auf dem Weg dorthin haben das Fraun- suchung haben die Forscher festgestellt, be-/Industrie-affin, Wohnbau-affin,
hofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- dass es keine eindeutige und zielführen- Mischform). In Deutschland am stärks-
und Energietechnik (Umsicht) und der de Definition von Binnenhäfen gibt. ten vertreten sind Häfen mit der Kombi-
Duisburger Hafen einen wichtigen Mei- Deshalb entwickelten sie ein spezielles nation „klein, trimodal, Mischform“,
lenstein erreicht: Ein Jahr nach Projekt- Indikatorensystem, das Binnenhäfen in gefolgt von „klein, trimodal, Wohnbau-
start haben sie eine Metastudie durch ihren verschiedenen Ausprägungen cha- affin“ sowie „groß, trimodal, Misch-
geführt. Sie soll die Übertragbarkeit des rakterisiert. Auf der einen Seite umfasst form“. BAI
Forschung | Experten warnen vor Krill-Überfischung im Südpolarmeer
Fachleute empfehlen ein neues Manage- auf ein kleines Gebiet begrenzter Teil der gerade der atlantische Sektor des Südpolar-
ment, um die ökologisch wichtigen Krill- Population für Nachwuchs im gesamten at- meers besonders stark erwärmt, ist auch
Bestände des Südpolarmeeres vor Über- lantischen Teil des Südpolarmeeres verant- die Anpassungsfähigkeit der kleinen Kreb-
fischung zu schützen. Zwar sind die er- wortlich zu sein. Und schließlich ist nur we- se an den Klimawandel entscheidend.
laubten Fangmengen reguliert. Dennoch nig darüber bekannt, wann sich die neuen Der 5 cm lange, rötliche Krebs ist un-
ist Vorsicht geboten, um die Krill-Popu- Krill-Generationen wo aufhalten und wie scheinbar, gilt aber als Schlüsselart im Öko-
lation selbst und die von ihr abhängigen ihre Wanderungen aussehen. Es kann also system des Südpolarmeeres. Der Antarkti-
Arten nicht zu gefährden, warnt eine durchaus passieren, dass mit den werden- sche Krill ist Nahrungsgrundlage für zahl-
Gruppe von Krill-Experten im Fachjour- den Krill-Elterntieren und ihrem Nach- lose andere Tiere wie Fische, Pinguine,
nal Communications Earth & Environ- wuchs vom letzten Jahr ausgerechnet die Seevögel oder Wale. BAI
ment - Nature. Geleitet wird die Gruppe besonders wichtigen Teile der Population
von Prof. Dr. Bettina Meyer vom Alfred- überfischt werden.
Wegener-Institut, Helmholtz Zentrum Mit finanzieller Unterstützung des Bun-
für Polar- und Meeresforschung (AWI). desministeriums für Ernährung und Land-
Laut AWI gibt es aktuell gleich mehrere wirtschaft (BMEL) versucht Bettina Meyer
Gründe, warum man sich um die Zukunft nun mehr über die Lebensweise des Krill
© Lisa Pitzschler
der kleinen Krebse sorgen muss: So herauszufinden. Wichtig für ein künftiges
schwanken die Krill-Mengen in manchen Krill-Management sind u. a. Daten über die
Regionen aus noch unbekannten Gründen Wanderungen und Aufenthaltsorte der Tie-
von Jahr zu Jahr sehr stark, die Fangmen- re. Geklärt werden soll auch, welche Um- Antarktische Krill, gefangen auf
gen werden aber nicht entsprechend ange- weltbedingungen für besonders gute oder einer Expedition mit dem Forschungs
passt. Zudem scheint nur ein geringer und schlechte Krill-Jahre sorgen. Und da sich eisbrecher Polarstern
www.springerprofessional.de/wawi 12 | 2020 7
AK TUELL
Wasserkraft | Neue Wasserkrafttechnik nicht unbedingt besser für Fische
Auch moderne Wasserkraftwerke schüt Die Forscherinnen und Forscher fin schutz davon ab, wie die Technologien ein
zen Fische nicht unbedingt besser als kon gen im Umfeld der Anlagen mehr als gesetzt werden, welche Arten im Gewässer
ventionelle. Neben der Technologie spielen 70 000 Fische, um herauszufinden, ob vorkommen und welche Gegebenheiten an
auch der spezifische Standort des Kraft und wie die Tiere von den Maschinen den jeweiligen Standorten vorzufinden
werks und die dort vorkommenden Fisch verletzt und getötet werden. Zusätzlich sind.
arten beim Fischschutz eine Rolle. Zu haben sie rund 8 500 Fische geröntgt, um Weitere Erkenntnisse:
diesem Ergebnis ist ein Forschungsteam Hinweise auf innere Verletzungen zu er ■ Fischschutzrechen halten v. a. kleinere
der Technischen Universität München halten. Darüber hinaus interessierten sie Fische nicht davon ab, die Turbinen-
(TUM) gekommen, das seit 2014 verschie sich für die Zusammensetzung der aqua räume zu passieren.
dene Kraftwerkstypen miteinander vergli tischen Lebensgemeinschaft und die vor ■ Die an den Kraftwerken angelegten
chen hat. Zu den untersuchten Anlagen herrschenden Umweltfaktoren. Bypässe, in denen die Fische die Anla-
typen gehörten moderne wie die VLH-Tur Dabei stellte sich heraus: Die Mortali gen bei ihrer Wanderung flussaufwärts
bine (Very Low Head) mit geringer tätsraten an den technisch neueren Anla umschwimmen können, werden von
Fallhöhe, die Wasserkraftschnecke und gen waren nicht immer geringer als an den den meisten Tieren nicht für den Ab-
das bewegliche Kraftwerk sowie konven konventionellen Anlagen. Laut TUM- stieg verwendet.
tionelle wie die Kaplan-Rohrturbine. Team sei man bislang davon ausgegangen, ■ Aalrohre werden praktisch nicht ge-
dass moderne Anlagen nutzt. Besser sei es, während der
wie Wasserkraftschne Hauptwanderzeit im Herbst die Spül-
cken oder Kraftwerke mit klappen an den Wehren einen Spalt zu
VLH-Turbinen die Tiere öffnen.
besser schützen würden. ■ Unterbrechungen des Fließgewässers
Diese Annahme wurde durch Querbauwerke sollten kompen-
nun von der Studie wider siert werden, indem Ersatzlebensräume
© A. Heddergott/TUM
legt: Es gibt keine Anla geschaffen werden.
gen- und Turbinentech Das Vorhaben wurde vom Bayerischen
nik, die Fische per se bes Staatsministerium für Umwelt und Ver
ser schützt als andere. braucherschutz in Auftrag gegeben und
Kartierung eines Fischhabitats Vielmehr hängt der Tier finanziert. BAI
Forschung | Traditionelles Wissen über Meeresumwelt gefährdet
Wie wirken sich veränderte Lebensverhält fanden die Forscherinnen und Forscher
nisse auf das ökologische Wissen von tradi heraus, dass die Vielfalt und die Komple
© Sebastian Ferse, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
tionell lebenden Menschen aus? Diese Fra xität traditionellen ökologischen Wissens
ge hat ein Forscherteam des Bremer Leib mit zunehmenden Einflüssen von außer
niz-Zentrums für Marine Tropenforschung halb abnehmen.
(ZMT) auf den Salomon-Inseln im Südpa Sie konnten feststellen, dass die Nähe
zifik untersucht. Die Ergebnisse der Studie zu dem regionalen Marktzentrum mit
sind jetzt im Fachmagazin Ecological Indi moderner Infrastruktur wie Flugplatz,
cators erschienen. Tauchbasen und Einkaufsläden einen si
Auf den Salomonen, einer Inselgrup gnifikanten, negativen Einfluss sowohl
pe östlich von Neuguinea im südlichen auf die Anzahl der lokal unterschied
Pazifik, ist die Beziehung zwischen Men lichen Arten als auch auf die Komplexität
schen und ihrer natürlichen marinen des taxonomischen Wissens der jeweili
Umgebung ganz besonders eng verzahnt. gen Bevölkerungsgruppen hatte. Auch
Das ökologische Wissen in dieser Region gab es geschlechts- und altersspezifische Fischer in der Roviana-Lagune der
reicht von detaillierter Artenkenntnis bis Unterschiede in der Artenkenntnis, Salomon-Inseln
zu umfassenden Kenntnissen über das wobei jüngere Befragte einen signifikant
Verhalten von marinen Organismen. geringeren Wissensschatz lokaler Arten
Die Wissenschaftler führten Befra namen hatten. Ihr Fazit: Mit zunehmen rung verändert, wird auch weniger Zeit
gungen in vier Dörfern auf den Inseln den äußeren Einflüssen geht nicht nur die mit der Fischerei verbracht und so auch
durch, die in unterschiedlicher Entfer Vielfalt, sondern auch die Tiefe des tradi weniger Wert auf Traditionen und damit
nung zur nächsten größeren Siedlung mit tionellen ökologischen Wissens verloren. verbundenes Wissen gelegt.
Flughafen lagen. In ihrer Datenanalyse Wenn sich der Lebensstil der Bevölke BAI
8 12 | 2020www.springerprofessional.de/wawi
AK TUELL
Forschung | Neue
Erkenntnisse über
Schwebstoffe in Flüssen Die Hochschule Koblenz mit ihren Standorten in Koblenz,
Remagen und Höhr-Grenzhausen bietet Lehre, Weiterbil-
Je mehr Wasser in einem Fluss fließt, dung und angewandte Forschung mit einem umfangreichen
Präsenz- und Fernstudienangebot in den Bereichen Wirtschaft,
desto höher liegt die darin enthaltene Technik, Bauwesen, Sozialwissenschaften und Freie Kunst.
Menge an Schwebstoffen. Sinkt der Durch Derzeit studieren an der Hochschule Koblenz insgesamt mehr
fluss, nimmt auch die Schwebstoffkonzen als 9.800 Studierende, die von 170 Professuren und mehr als
400 Beschäftigten betreut werden.
tration wieder ab. Nur in Ausnahmen ver
Am Standort Koblenz ist im Fachbereich bauen–kunst–werkstoffe
ringert sich der Schwebstoffanteil bei sin (b-k-w) für die Studiengänge Bauingenieurwesen zum nächst-
kendem Durchfluss nicht – das dachte möglichen Zeitpunkt eine:
man zumindest bisher. Wissenschaftler Professur
innen und Wissenschaftler der BfG und Hydrologie und Wasserwirtschaft
(befristet auf sechs Jahre)
der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Uni (Bes.-Gruppe W 2)
versität Bonn fanden nun nämlich heraus, zu besetzen. Das Fachgebiet ist in den Bachelor- und Master-
dass dieses Phänomen öfter vorkommt als studiengängen sowie in der angewandten Forschung zu vertreten.
bislang angenommen. Und noch mehr: Bewerberinnen und Bewerber müssen über breite theoretische
Kenntnisse und fundierte Praxis-/Projekterfahrung im ausge-
Der Schwebstoff-Anteil kann mit abneh schriebenen Fachgebiet verfügen. Darüber hinaus sind Kenntnisse
mender Wassermenge sogar steigen. in Entwurf, Planung und Ausführung von Anlagen und Bauwer-
Hierfür verantwortlich sind Algen, also ken des Wasserbaus aus einer einschlägigen Praxistätigkeit
wünschenswert. Gesucht wird weiterhin eine Persönlichkeit
der Anteil an organischem Material in den mit Erfahrung in der Anwendung von einschlägigen hydrologi-
Schwebstoffen. Bei geringen Abflüssen, schen und wasserwirtschaftlichen Modellen. Erfahrungen in der
z. B. im Sommer bei hohen Wassertempe Erhebung und Auswertung von Messdaten sind von Vorteil.
raturen, steigt die Algenkonzentration und Es wird besonderer Wert auf eine vorbildliche didaktische Kom-
petenz gelegt und die Fähigkeit, Grundlagenwissen fundiert und
somit auch der Anteil an organischen praxisnah vermitteln zu können. Der Nachweis der pädagogi-
Schwebstoffen. Bei hohen Abflüssen ist da schen Eignung durch praktische Lehrerfahrung wird erwartet.
gegen der mineralische Anteil größer, weil Erfahrungen mit eLearning und modernen didaktischen Formaten
sind erwünscht. Die Bereitschaft zur Übernahme von weiteren
ergiebige Niederschläge oder Starkregen zu Grundlagenvorlesungen des Fachbereiches wird ebenso erwartet.
einem hohen Eintrag von ausgewaschenen Lehrveranstaltungen müssen auch in englischer Sprache gehalten
Stoffen in das Gewässer führen. werden können.
Für ihre Untersuchung hat das For Die zukünftige Stelleninhaberin/der zukünftige Stelleninhaber
soll die Forschung am Fachbereich weiterentwickeln. Die Bereit-
scherteam 750 000 Datenpunkte von schaft zu Kooperationen mit Wirtschaftsunternehmen, Forschungs-
62 Messstellen im gesamten Bundesgebiet einrichtungen und anderen Hochschulen sowie die Mitarbeit
analysiert. Die BfG verfügt durch die in entsprechenden Fachgremien, Kammern und Verbänden
wird erwartet. Vorhandene Erfahrungen mit Forschungs- und
fachliche Begleitung und Auswertung des Entwicklungsprojekten im Bereich Hydrologie und Wasser-
WSV-Schwebstoffdauermessnetzes über wirtschaft sind wünschenswert.
einen umfangreichen Datensatz. Ziel der Weiterhin wird eine aktive Mitarbeit bei der Betreuung der
Studie war es, mehr über mögliche Quel Studiengänge, in der Selbstverwaltung und die Bereitschaft
zu internationaler sowie interdisziplinärer Zusammenarbeit in
len und Transportwege von Schwebstof Forschung und Lehre erwartet.
fen in den Bundeswasserstraßen heraus Die Einstellungsvoraussetzungen für Professorinnen und Pro-
zufinden. Mit diesen neuen Erkenntnis fessoren ergeben sich aus § 49 Hochschulgesetz des Landes
Rheinland-Pfalz (HochSchG). Das Land Rheinland-Pfalz und die
sen könnte man nun die Quellen der Hochschule Koblenz vertreten ein Betreuungskonzept, bei dem
Schwebstoffe besser bestimmen und un eine hohe Präsenz der Lehrenden am Hochschulort erwartet wird.
terscheiden. Und das hilft auch der WSV, Die Hochschule Koblenz gilt als vorbildliche Wissenschafts-
die als Behörde für Baggermaßnahmen in einrichtung, die in ihrer Organisation für Chancengleichheit und
Vereinbarkeit von Beruf und Familie eintritt. Die Hochschule
den Bundeswasserstraßen zuständig ist. Koblenz fördert Frauen in Wissenschaft und Forschung; qualifi-
Durch gezielte Maßnahmen bereits an zierte Wissenschaftlerinnen werden ausdrücklich zur Bewerbung
der Quelle könnten die Schwebstoffmen aufgefordert. Personen mit Schwerbehinderung werden bei
entsprechender Eignung bevorzugt eingestellt.
gen nämlich verringert werden, bevor
diese im Gewässer zum Problem werden. Ihre aussagefähigen Bewerbungsunterlagen senden Sie bitte bis zum
14. Februar 2021 in einer PDF-Datei (max. 20 MB) per E-Mail an das
Schwebstoffe sind kleinste Partikel, die Sekretariat der Fachrichtung Bauingenieurwesen: ortwein@hs-koblenz.de.
von Böden mit dem Regenwasser in Gewäs Die Bereitstellung von elektronischen Unterlagen über Cloud-Dienste
ser gelangen oder direkt im Gewässer ent wird nicht akzeptiert.
stehen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Schriftliche Bewerbungen richten Sie bitte incl. einer PDF-Datei
(max. 20 MB) an den Dekan des Fachbereichs bauen-kunst-werkstoffe,
Forscher kürzlich in der Fachzeitschrift Prof. Dr.-Ing. Norbert Krudewig, Konrad-Zuse-Straße 1, 56075 Koblenz.
Earth Surface Dynamics. BAI
www.springerprofessional.de/wawi 12 | 2020 9
FORSCHUNG | Gewässer
© Berger
Verluste und Auslegung von Schräg-
rechen anhand ethohydraulischer Studien
Als mögliche Lösung zur Herstellung des Fischschutzes und der Durchgängigkeit an Wasserkraft
werken hat sich der schräg angeströmte Horizontalstabrechen, hier als Schrägrechen bezeichnet,
inzwischen bewährt. Nun wurden anhand wissenschaftlicher Labor- und Feldstudien die Ermittlung
der hydraulischen Verluste, d. h. Rechenverluste, am Schrägrechen und die hydraulischen Signaturen,
welche durch den Rechen hervorgerufen werden, untersucht. Die Schutz- und Leitwirkung auf
abwandernde Lachssmolts und Aale konnte daran anknüpfend in ethohydraulischen Studien für
unterschiedliche Rechenparameter ermittelt werden.
Claudia Berger
1 Zielstellung des Forschungsprojekts und hin zu einem Bypass vorhanden ist. Bekannt ist über die Wir-
Methodik kungsweise des Schrägrechens jedoch nur wenig: Weder die
Strömungssignaturen noch die hydraulischen Verlusthöhen
Zur Erreichung der Ziele nach WRRL bedarf es an Gewässern oder das Verhalten von Fischen an der Rechenebene bzw. bei
u. a. einer abwärts gerichteten Durchgängigkeit. Daher werden welchen Randbedingungen das Leiten von Fischen verursacht
häufig schräg zur Anströmung gerichtete Rechensysteme mit wird, sind gegenwärtig wissenschaftlich erklärt. Auch wurden
horizontalen Stäben, hier als Schrägrechen bezeichnet, instal- zur Erforschung der Wirksamkeit einzelner geometrischer Para-
liert bzw. gefordert. Solche Schrägrechen werden gegenwärtig meter kaum ethohydraulische Studien durchgeführt.
als zuverlässige Fischschutzmethode angesehen, da neben der Das hier vorgestellte Forschungsprojekt wurde im Rahmen
Schutzwirkung auch eine Leitwirkung entlang der Rechenebene einer Kooperation der EnBW Energie Baden-Württemberg AG
10 12 | 2020www.springerprofessional.de/wawiFORSCHUNG | Gewässer
Bild 1: Systemskizze des
modularen Rechensystems
für die Laborrinne (links),
Ansicht des eingebauten
Schrägrechens mit einem
© [7]
Anströmwinkel von 30°
mit der Technischen Universität Darmstadt, Institut für Wasser- Telemetrie
bau und Wasserwirtschaft, erstellt und untersuchte den Schräg- Zur Validierung der ethohydraulischen Befunde wurden Feld-
rechen hinsichtlich: versuche am Schrägrechen des Wasserkraftwerks Ottenau an der
¾ der Rechenverluste, Murg durchgeführt. Diese Versuche erfolgten mittels aktiver
¾ der hydraulischen Strömungssignaturen und Telemetrie. Zum näherungsweisen Vergleich mit den elektrifi-
¾ des Fischverhaltens. zierten Versuchen im Labor wurde am WKW Rotenfels an der
Damit konnten einige bestehende Wissenslücken geschlossen Murg eine elektrische Fischscheuchanlage installiert und deren
und wertvolle Praxisempfehlungen zur Planung gegeben Wirksamkeit mittels aktiv besenderten Aalen getestet.
werden. Diese Veröffentlichung stellt einen Auszug aus der Dis-
sertation [7] dar, welche sich in drei Schwerpunkte gliedert.
2 Rechenverluste
Hydraulik
Es wurde mittels Vergleichs von gemessenen und berechneten 2.1 Grundlagen
Verlusthöhen untersucht, ob die Anwendung bekannter Formeln (Schräg-) Rechen sind Strömungshindernisse für das fließende
auf den Schrägrechen zulässig ist. Darüber hinaus wurden für Wasser, da durch sie der Fließquerschnitt lokal eingeengt wird
verschiedene Schrägrechen-Randbedingungskonstellationen, und die Rechenstäbe umflossen werden müssen. Zur Aufrecht-
sogenannte Setups, die Strömungssignaturen durch hochaufge- erhaltung der Abflusskontinuität staut sich das Wasser vor dem
löste hydrometrische Messungen ermittelt, graphisch dargestellt Rechen auf, wodurch zwischen den Rechenstäben eine Beschleu-
und daraus erkannte Unterschiede zwischen Labor- sowie Feld- nigung des Wassers erfolgt. Die Folge ist eine Wasserspiegel
messungen bewertet. differenz ober- und unterwasserseitig des Rechens einhergehend
mit einem Abfall der Energiehöhenlinie und entstehenden
Ethohydraulik Rechenverlusten hV,Re. Die Verluste hV,Re sind abhängig von der
Zur Untersuchung der Schutz- und Leitwirkung wurden etho- geometrischen Form des Rechens (geometrische Verlustpara-
hydraulische Versuche realitätsnaher Setups im Labor durch- meter) und von seiner Anordnung im Gewässer bzw. von der
geführt. Um eine mögliche Kombination einer mechanischen Anströmung durch das Wasser (hydraulische Verlustparameter)
Barriere mit einer Verhaltensbarriere zu untersuchen, auch als (Tabelle 1).
Hybridrechen bezeichnet, wurde der Schrägrechen bei einigen
Setups im Labor zeitweise mit einem schwachen Stromfeld
belegt. Zur Analyse und Bewertung des Fischverhaltens
wurden die Strömungssignaturen der jeweiligen Setups hinzu- Tabelle 1: Verlustrelevante Rechenparameter (Quelle: [7])
gezogen.
Rechenstabdicke d [m]
Rechenstablänge l [m]
Stababstand s [m]
Kompakt
Geometrische
Rechenstabform ks [-]
Parameter
¾ Anwendung bekannter Verlustformeln an Schräg
Verbauungsgrad PRe [-]
rechen mit horizontalen Stäben nicht zulässig.
¾ Schrägrechen wirken als mechanische und als Rechenneigung α [°]
Verhaltensbarriere.
Hydraulische
Anströmgeschwindigkeit va [m/s]
Parameter
¾ Anströmgeschwindigkeit und -winkel wirken sich Horizontaler Anströmwinkel δ [°]
maßgeblich auf Schutz- bzw. Leitwirkung aus, Ergeb
nisübertragung auf Vertikalrechen nicht zulässig. Verlegungsgrad VRe [-]
www.springerprofessional.de/wawi 12 | 2020 11FORSCHUNG | Gewässer
Bild 2: Rechenverlust
diagramme für die vier
untersuchten Anströmwinkel
in Abhängigkeit von
Anströmgeschwindigkeit
© [4]
und Stababstand
2.2 Versuchsaufbau ner Parameter für orthogonal zur Anströmung ausgerichtete
An einem modularen Schrägrechen im Forschungslabor der Rechen mit einem Anströmwinkel von 90° (also ohne Schräg
TU Darmstadt wurden Rechenverluste experimentell ermittelt. anströmung) entwickelte. Weiterhin wurden Formeln unter-
Dazu wurde der Rechen in eine 40-m-Versuchsrinne im Labor sucht, welche eine Schräganströmung des Rechens berücksich-
eingebaut (Bild 1). Des Weiteren wurden die Verluste auch am tigen. Die Formel von Meusburger [2] ist die heute in der Praxis
Schrägrechen des WKW Ottenau physikalisch ermittelt. am weitverbreitetste, was neben einer parameterbasierten
Am Laborrechen wurde zum einen der Stababstand s (lichte Berücksichtigung der Anströmsituation auch an den enthalte-
Abstand zweier horizontaler Rechenstäbe zueinander) modifi- nen Verbauungsgraden und Verlegungsgraden liegt, welche
ziert (s = 10 mm, 18 mm, 30 mm). Weiter wurden unterschied- unter realistischen Naturbedingungen einen erheblichen Anteil
liche Anströmgeschwindigkeiten va (Geschwindigkeit oberstrom an den Verlusten verursachen können.
des Rechens ohne Rechenstäbe im vom Rechen unbeeinflussten Der Rechenverlust wird mit einem dimensionslosen Verlust-
Bereich) untersucht (va = 0,4 m/s, 0,5 m/s, 0,7 m/s, 0,8 m/s). Auf- beiwert ζ abgeschätzt, der alle verlustbestimmenden Einfluss-
grund der Modularbauweise konnten verschiedene Anström- faktoren beinhaltet:
winkel δ untersucht werden, unter dem die Anströmung auf den va
2
Schrägrechen traf (δ = 30°, 45°, 55°, 70°). Je schräger und somit = ζ ⋅ __
hv,Re 2g (1)
länger der Rechen, desto kleiner der Anströmwinkel. Bei ortho-
gonal angeströmten Rechen betrug der Anströmwinkel 90°. mit
Anhand der Modifizierung der Rechenparameter wurden hv,Re hydraulische Rechenverlusthöhe [m]
insgesamt 48 verschiedene Rechensetups untersucht und jeweils ζ Verlustbeiwert [-]
die Verluste sowie die Verlustbeiwerte ermittelt. Dafür wurden va unbeeinflusste Anströmgeschwindigkeit
ober- und unterstrom des Rechens Ultraschall-Abstands-Senso- im senkrecht durchflossenen Querschnitt
ren (UAS) als berührungslose Pegelsysteme installiert. vor dem Rechen [m/s]
Am Schrägrechen des WKW Ottenau konnte durch eine ent- g Erdbeschleunigung [m/s2]
sprechende Turbinensteuerung lediglich die Anströmgeschwin- Hieraus wird erkennbar, dass der Rechenverlust quadratisch
digkeit va variiert werden, Stababstand mit s = 18 mm sowie mit der Anströmgeschwindigkeit zunimmt. Diese Tatsache
Anströmwinkel mit δ = 44° waren fix. Die Rechenstabform ist führt in der Praxis dazu, Rechen häufig nur in großen Gerinne-
ein Rechteckprofil, welches aufgrund der gewünschten Ver- querschnitten mit möglichst geringen Anströmgeschwindigkei-
gleichbarkeit von Labor- und Feldstudien daher auch im Labor ten (0,5 m/s bis 1,2 m/s) einzubauen, um hohe Verluste zu ver-
verwendet wurde. Weitere Details zu den Gemeinsamkeiten von meiden [3].
Labor- und Feldstudien können der Dissertation [7] entnommen
werden. 2.4 Ergebnisse
Die untersuchten Rechenverlustformeln wurden für 48 Setups
2.3 Untersuchte Formeln zur Rechenverlustermittlung angewendet und deren Ergebnisse den physikalisch gemessenen
Zunächst wurde die Rechenverlustformel von Kirschmer Werten gegenübergestellt: Die tatsächlichen Verluste an Schräg-
1925 [1] untersucht, welcher diese in Abhängigkeit verschiede- rechen nehmen zu
12 12 | 2020www.springerprofessional.de/wawiFORSCHUNG | Gewässer
© verändert nach [5]
Bild 3: 3-D-Strömungssignaturen verschiedener Anströmgeschwindigkeiten mit Blick von Unterstrom in Richtung Oberstrom
auf den Schrägrechen (links strömungsberuhigtes Leitblech, in der Mitte die Rechenebene, rechts Bypass)
¾ bei größer werdendem Verbauungsgrad PRe als Quotient aus vor dem Rechen wurden hydraulische Strömungssignaturen
verbauter Rechenfläche und der gesamten Bruttorechenfläche erstellt, welche die Basis für ethohydraulische Interpretationen
inkl. aller verbauten Einzelkonstruktionsteile, der beobachteten Verhaltensweisen der Fische bildeten.
¾ kleiner werdendem Stababstand s,
¾ größer werdendem Anströmwinkel δ und 3.1 Grundlagen
¾ steigender Anströmgeschwindigkeit v . Schrägrechen wird eine Leitwirkung zugesprochen, welche
a
Den primären Einfluss haben der Verbauungsgrad und der einige Autoren durch eine Vektorenzerlegung von Anström
Stababstand, geringen Einfluss auf die Rechenverluste haben geschwindigkeit oder Strömungskräften modellieren. Die
hingegen der Anströmwinkel δ und die Anströmgeschwindig Anströmgeschwindigkeit vor dem Rechen kann in Abhängig
keit va (Bild 2). keit vom Anströmwinkel theoretisch in zwei Vektoren zerlegt
Die mit den existierenden Rechenverlustformeln ermittelten werden: Die Normalkomponente vN zeigt orthogonal auf die
rechnerischen Verluste steigen hingegen nicht mit größer, Rechenebene und die Tangentialkomponente vT ist parallel zur
sondern mit kleiner werdendem Anströmwinkel, was an der Rechenebene ausgerichtet. Sie sind beide mathematisch
Schräganströmung der untersuchten Schrägrechen lag. Alle abhängig vom Anströmwinkel δ. Im weiteren Verlauf der For
angewandten Formeln wurden ursprünglich für Rechen mit ver schungsarbeit wurde daher der Einfluss der Rechenschräg
tikal ausgerichteten Stäben ermittelt. Bei derartigen Rechen stellung auf die Leitwirkung und das Fischverhalten unter
existieren bei kleineren Anströmwinkeln δ deutliche Ablösun sucht.
gen infolge der Umlenkung der Strömung an den vertikalen
Stäben. Zudem sind einige Rechenverlustformeln nur unter 3.2 Versuchsaufbau
bestimmten Randbedingungen anwendbar, welche bei Schräg Am bereits beschriebenen Schrägrechen im Labor sowie in
rechen häufig nicht vorhanden sind (bspw. die Ausrichtung Ottenau wurden die Messungen der Fließgeschwindigkeiten und
senkrechter Stäbe mittels Stabwinkel β sowie Eintauchtiefen von Strömungsverteilungen mittels Acoustic Doppler Velicometer
senkrechten Stäben, etc.). (ADV) durchgeführt (Vectrino Standard Profiler, Fa. Nortek).
Die Ergebnisse des Vergleichs von gemessenen und berech ADV können dreidimensionale Strömungsgeschwindigkeiten
neten hydraulischen Verlusten bei Schrägrechen ergaben daher berührungslos und ohne signifikante Beeinflussung der Strö
keine Möglichkeit einer trivialen Anwendung der bekannten mung erfassen. Das ADV wurde mittels Haltevorrichtung auf
Formeln. Aufgrund der Stabausrichtung entstand am Schräg ein höhenverstellbares Schienensystem befestigt, von wo aus die
rechen gegenüber orthogonal angeströmten Rechen mit vertikal verschiedenen Messpunkte innerhalb der Messraster in x-, y-
ausgerichteten Stäben eine Situation, welche mit den Para und z-Richtung angefahren wurden.
metern der bekannten Verlustformeln nicht befriedigend dar Es wurden Anströmgeschwindigkeiten v a von 0,4 m/s,
gestellt werden konnte. 0,5 m/s, 0,7 m/s und 0,8 m/s eingestellt. Im Labor wurden zudem
Ebel [8] zeigt auf, dass Schrägrechen mit horizontalen Stäben noch der Anströmwinkel δ (30°, 45°, 55°, 70°), sowie der Stab
je nach Anströmgeschwindigkeit und Stababstand 20 % bis 33 % abstand s (10 mm, 18 mm, 30 mm) variiert. In Ottenau waren
weniger Rechenverluste aufweisen als vergleichbare Vertikal ein Anströmwinkel δ = 44°, der Stababstand s = 18 mm und die
stabrechen. mittlere Anströmgeschwindigkeit va von 0,4 m/s bis 0,8 m/s vor
handen.
3 Hydraulische Signaturen 3.3 Ergebnisse
Experimentelle Versuche mit einer Fadenharfe konnten im
Eine weitere Wissenslücke besteht hinsichtlich der Einflüsse der Labor keine Strömungszerlegung vor dem Schrägrechen in eine
Rechenanströmung auf das Verhalten von Fischen im Nahfeld tangentiale und in eine normale Geschwindigkeitskomponente
des Schrägrechens. Zur grafischen Darstellung der Strömungen nachweisen. Die Größe der Rechenfläche ist zudem für die
www.springerprofessional.de/wawi 12 | 2020 13FORSCHUNG | Gewässer
© verändert nach [5]
Bild 4: Tiefendiagramm der Strömungsfelder parallel zur Rechenebene bei einer Anströmgeschwindigkeit von 0,5 m/s
mit Blick in Fließrichtung am Rechen Ottenau
Anströmgeschwindigkeit vor dem Rechen irrelevant, es kommt suchungen mit Fischen. Die Strömungssignaturen des Labor
hier auf den Fließquerschnitt im Einlaufkanal vor dem Rechen rechens eigneten sich, um das Verhalten von Fischen vor dem
an. Ebenso sind die auf schwimmende Fische wirkenden Kräfte Rechen in Ottenau zu erklären.
nicht vom Anströmwinkel abhängig. Die in der Literatur postu Vertiefte Untersuchungen und Schaubilder können der Dis
lierten Forderungen bzgl. der Mindestwerte tangentialer sertation [7] entnommen werden.
Anströmkomponenten stammen aus theoretischen Modell
annahmen und sind für die Praxis mangels Messbarkeit eher
ungeeignet. 4 Ethohydraulische Studien
Die im Forschungslabor ermittelten Strömungssignaturen
zeigen eine Zunahme der Anströmgeschwindigkeit zum Bypass Die Ethohydraulik vereint die vergleichende Verhaltens
hin sowie strömungsberuhigte Zonen im rechten Bereich nahe forschung bei Fischen mit der Strömungsmechanik: Fische
der dortigen Leitwand (Bild 3). Strömungsberuhigte Zonen ent werden auf bestimmte Reize hin im wasserbaulichen Modell
stehen am Schrägrechen in Ottenau anlagenbedingt ebenfalls untersucht, die Ergebnisse ausgewertet und wenn möglich auf
an der rechten Seite. Die Geschwindigkeiten nehmen im Verlauf reale Anlagen übertragen. In Kombination mit Freilandunter
zur Abstiegsklappe hin erwartungsgemäß zu. Der Abfluss in den suchungen können und sollten diese Befunde von Laborstudien
Bypass hinein betrug im Labor 10 % der Gesamtabflussmenge, stets verifiziert werden.
in Ottenau je nach Kraftwerksdurchfluss zwischen 6 % und 11 %. Diese Veröffentlichung zeigt einen Einblick in die Befunde
Aus der Ähnlichkeit der Strömungswerte und Abflussmengen der Forschungsarbeit. Sämtliche Ergebnisse und Schlussfolge
ergibt sich eine gute Bewertungsbasis. rungen können der Dissertation [7] entnommen werden.
In Ottenau wurde erwartungsgemäß eine Abnahme der
Geschwindigkeit über die Tiefe ermittelt (Bild 4). Im For 4.1 Grundlagen
schungslabor war dies nicht zu messen: Die Geschwindigkeiten Die ethohydraulischen Versuche mit Fischen unterliegen dem
blieben nahezu konstant. Dies hing ursächlich mit der dortigen Tierschutzgesetz und werden nach § 7 als Tierversuche einge
geringen Wassertiefe von 60 cm bis 80 cm und der glatten Sohle stuft. Die erforderlichen Genehmigungen wurden bei den
zusammen. zuständigen Veterinärämtern eingeholt.
Die größten Strömungsinhomogenitäten entstanden im Feld Es wurden insgesamt 413 Lachssmolts und 500 Aale (u. a. vom
wie auch im Labor direkt am bzw. im Schrägrechen. Dennoch Catch-&-Carry-Programm der EnBW AG am Neckar) für die
wurden auch dort strömungsberuhigte Bereiche festgestellt. Laborversuche verwendet. Bei den Freilandversuchen wurden
Diese wurden durch Komponenten, wie Leitblech, Sohlenbalken, 60 Lachssmolts und 124 Schokker-Aale eingesetzt.
Rechenreinigungsarm, Rechenfeldträger etc., verursacht. Eine Aufgrund der Gefährdung des Aalbestandes und der Vor
regelmäßige Reinigung bzw. ein funktionierendes Reinigungs gaben der EU (Aalmanagementgewässer) wurde deren Einsatz
konzept sowie eine geringe Verbauung sind unerlässlich für eine als wichtige Komponente bei der Betrachtung mit Schrägrechen
gleichmäßige Anströmung des Rechens und eine erfolgreiche angesehen.
Fischabwanderung entlang der Rechenebene in Richtung eines
Bypasses. 4.2 Versuchsaufbau
Beide Schrägrechen - im Forschungslabor und in Ottenau - Die Verhaltensmuster wurden während der Versuche chronolo
waren unter hydraulischen Gesichtspunkten ähnlich und eigne gisch protokolliert und der Bereich im Nahfeld des Schräg
ten sich daher gut für situativ ähnliche ethohydraulische Unter rechens mittels Videokamera aufgezeichnet, teils auch von oben
14 12 | 2020www.springerprofessional.de/wawiFORSCHUNG | Gewässer
dessen Verhalten erstellt, mit denen sich die Bewegungsmuster
im Nahfeld des Rechens nachvollziehen ließen. Die Receiver
zeichneten bei Empfang im Sekundentakt Signale auf.
4.3 Ergebnisse der Laborstudien mit Lachssmolts
Gieren
Für eine erfolgreiche Leitwirkung des Schrägrechens und eine
Auffindbarkeit des Bypasses gab es vor allem ein Verhaltensmus
ter, welches eine schnelle Abwanderung begünstigte: das sog.
Gieren. Es beschreibt bei Fischen die Schrägstellung des Fisches
zur Strömung und damit das kraftsparende aber kontrollierte
© [7]
Driften entlang der Rechenebene Richtung Bypass (Bild 5). Das
Bild 5: Schrägstellung des Fisches (rot gestrichelte Linie) um Gieren erfolgte vorwiegend bei Anströmwinkeln von 45° bis 55°
20° bis 30° gegenüber der Anströmrichtung geneigt bei und nahm mit steigender Anströmgeschwindigkeit ab. Bei
einem Anströmwinkel des Schrägrechens von 45° (Rechen hohen Geschwindigkeiten von 0,7 m/s bis 0,8 m/s und steilen
setup 18 mm/45°/0,4 m/s) Anströmwinkeln von δ = 70° nahm das Gieren aufgrund der nur
kleinen benötigten Körperschrägstellung und der damit relativ
gefahrlosen seitlichen Anströmung auf den Fischkörper wieder
zu. Der Stababstand spielte beim Gieren augenscheinlich eine
mittels Unterwasserkamera. 22 Setups wurden mit Lachssmolts untergeordnete Rolle, da das Gieren meistens komplett ohne
gefahren, mit Aalen wurden zusätzlich zu den 26 nicht elektri Rechenkontakt bei den Smolts stattfand.
fizierten weitere 16 elektrifizierte Setups untersucht, bei denen
ein schwaches elektrisches Feld im Rechen aufgebaut wurde Rechenpassagen
(Tabelle 2). Rechenpassagen erfolgten am Schrägrechen selten und waren
Die Feldstudien in Ottenau wurden mittels Telemetrie durch vom Stababstand s abhängig: 0% Rechenpassagen bei einem
geführt, indem den Versuchstieren aktive Transponder Stababstand von 10 mm, 0,3 % Rechenpassagen bei einem Stab
(Fa. Sigma Eight Inc.) in die Bauchhöhle implantiert wurden. abstand von 18 mm (2 von 610 Lachssmolts) und 5 % Rechen
Diese Arbeiten führte das Biologenteam von IUS Weibel & Ness passagen bei einem Stababstand von 30 mm. Die Prozentanga
GmbH aus. Die dazugehörigen Empfänger (Typ Orion) wurden ben beziehen sich auf die Relation der Rechenpassagen zur
an verschiedenen Bereichen vor dem Rechen, im Bypass, in der Summe der eingesetzten Probanden.
Fischaufstiegsanlage, in der Ausleitungsstrecke sowie hinter
dem Rechen montiert, um alle Abwanderungswege aufzuzeich 4.4 Ergebnisse der Feldstudien mit Lachssmolts
nen. Die Anströmgeschwindigkeit am Rechen in Ottenau betrug Etwa zwei Drittel der Lachssmolts (63 %) wanderten über den
im Mittel 0,4 m/s. Aufgrund der heterogenen Anströmung lagen Bypass ab, 25 % über die danebenliegende Fischaufstiegsanlage.
auch Bereiche mit bis zu 0,8 m/s vor. Sowohl der oberflächennahe Klappenüberfall am Bypassals als
Die Feldstudien mit Aalen in Rotenfels wurden an einer tem auch der Tauchbalken am Fischpass veranlassten die Fische nicht,
porären Elektroscheuchanlage (Fa. Procom) durchgeführt. Die diese Bereiche zu meiden. Das Streichwehr wurde ebenfalls,
Anlage hatte Ähnlichkeit mit bereits vorangegangenen Elektro sobald es überströmt oder der Einschnitt aufgefunden wurde, als
scheuchversuchen der EnBW AG von 2011 bis 2015. Der Abwanderungskorridor genutzt (8 %). Lediglich ein Lachssmolt
Anströmwinkel betrug 39°, die Anströmgeschwindigkeit wanderte durch den 18 mm-Rechen ab, was einer ca. 98-%-igen
max. 0,6 m/s. Mit drei Elektrodenreihen wurden zwei Scheuch Schutzrate entspricht und somit eine positive Beurteilung der
zonen mit 65 Volt bzw. 72 Volt realisiert und lagen damit in der Rechenauslegung zulässt, da der Verbleib eines Lachssmolts unbe
Rechenebene höher als im Labor mit ca. 35 Volt. kannt ist.
Für jeden besenderten Fisch mit einer ausreichenden Daten Lachssmolts verhielten sich am Schrägrechen teilweise aktiv
menge an empfangenen Signalen wurden Schaubilder über sondierend und teilweise passiv verharrend ohne Suchbewegun
Tabelle 2: Durchgeführte Rechensetups bei Lachssmolts und Aalen (Quelle: [7])
Setups der ethohydraulischen Lachssmolts Aale Aale (elektrifiziert)
Laborstudien
Anströmwinkel δ 30°, 45°, 55°, 70° 30°, 45°, 55° 30°, 45°, 55°
Stababstand s 10 mm, 18 mm, 10 mm, 18 mm, 18 mm, 30 mm
30 mm 30 mm
Anströmgeschwindigkeit va 0,4 m/s, 0,5 m/s 0,4 m/s, 0,5 m/s 0,4 m/s, 0,5 m/s
0,7 m/s, 0,8 m/s 0,7 m/s, 0,8 m/s 0,7 m/s, 0,8 m/s
www.springerprofessional.de/wawi 12 | 2020 15Sie können auch lesen
