Fachbereich für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik Leiter: Prof. Dr.-Ing. habil. Boris Lehmann www.wasserbau.tu-darmstadt.de / Franziska-Braun-Straße 7 / D-64287 Darmstadt
Ethohydraulik zur Akzeptanz von Bypassöffnungen Dipl.-Ing. Veronika Hecht Im Auftrag des Bundesamt für Naturschutz und in Kooperation mit dem Institut für Angewandte Ökologie
Veranlassung und Sachstand
Ziele
Infolge der Novellierung des Wasserhaushaltsgesetzes sind nach § 35 an
Das Forschungsprojekt hat zum Ziel, die bestehenden Wissenslücken zum
Wasserkraftanlagen
geeignete
der
Verhalten von Fischen an Fischabstiegsanlagen - insbesondere Bypass- und
Fischpopulation
ergreifen.
bereits
Fischschutzeinrichtungen - zu schließen. Dabei ist die Durchführung von
zu
Maßnahmen Für
den
zum
Schutz
Fischaufstieg
sind
weitestgehend einheitliche Regeln vorhanden (DWA – M 509). Die
ethohydraulischen
Untersuchungen
maßgebend.
Biologisch
begründete
Planung und Durchführung von Schutzmaßnahmen und Wanderungshilfen
hydraulische Grenzwerte, konstruktive Vorgaben zur Gestaltung und
beim Fischabstieg stellen hingegen noch eine große Herausforderung dar.
Anordnung von Bypässen an Wasserkraftanlagen sollen durch Freiland- und
Allgemeingültige Bemessungsansätze zum Bau von Bypässen existieren
Laborversuche sowie numerischen Simulationen erarbeitet werden. Das
derzeit nicht.
Projekt wird vom Bundesamt für Naturschutz gefördert (FKZ 3513 85 0300) und in Kooperation mit dem Institut für angewandte Ökologie durchgeführt. Vorgehensweise ethohydraulische Tests
Laufzeit August 2013 bis Dezember 2015
Arbeitsschritte Freilandversuche am Wasserkraftwerk Auer Kotten an der Wupper Im Rahmen der Freilandversuche werden die hydraulischen Signaturen und Strömungsverhältnisse an den Bypasseinstiegen am Kraftwerk Auer Kotten aufgenommen. Zudem werden sämtliche existierende Abwanderkorridore (Bypässe, Turbine, Mutterbett) mit HDX-Antennen ausgestattet, um so präferierte Wanderkorridore identifizieren und Aussagen zu deren Auffindbarkeit und Passierbarkeit ableiten zu können. Die Erkenntnisse dieser Freilandversuche fließen in die Gestaltung und Umsetzung der ethohydraulischen Tests im Laborgerinne des wasserbaulichen Forschungslabors der TU Darmstadt ein.
Kraftwerk Auer Kotten an der Wupper
ADV Messungen an der oberen Bypassöffnung
Abwanderkorridore am Kraftwerk Auer Kotten; Foto: Floecksmühle
Strömungsmuster an der oberen Bypassöffnung
Ethohydraulische Tests im Laborgerinne der TU Darmstadt Aus den Erkenntnissen der Freilandversuche werden im 40m langen und 2m breiten Laborgerinne des wasserbaulichen Foschungslabors der TU Darmstadt ethohydraulische Tests durchgeführt. Unterschiedliche Bypassanordnungen werden situativ ähnlich nachgestellt und Fische verschiedener Arten und Altersstufen (Smolts, Blankaale und potamodrome Arten) in deren Abwanderungszeiten in das Versuchsgerinne eingesetzt. Aus den Reaktionsmustern wird die Akzeptanz (Auffindbarkeit und Passage) einer bypassgestützten Fischabstiegsanlage abgeleitet. Durch ADV-Messungen und einer 3D Strömungssimulation werden Fließgeschwindigkeit und –richtung erfasst und anschließend visualisiert. An Hand der Reaktionsmuster und der Strömungssignaturen werden schließlich hydraulische Grenzwerte, Vorgaben zur Anordnung und Gestaltung von Bypässen erarbeitet. Die Erkenntnisse der ethohydraulischen Tests sollen wiederum in der Transferphase im Freilandversuch am Auer Kotten umgesetzt werden.
Ethohydraulischer Test im Wasserbaulabor
Isotachenfläche (bspw. vres = 0,40 m/s) Dotierbares Nebenkompartiment mit Fluchtsperren
Fluchtsperre OW
vÖ = 0,3 m/s = 0,5 m/s = 0,8 m/s = 1,0 m/s
Q
Startkäfig
Schieber
QÖ
vÖ = 0,3 m/s = 0,5 m/s = 0,8 m/s
Strömungsvektoren an Messpunkten
Aufnahme der ethohydraulischen Signatur QÖ
vRinne = 0,17 bis 0,52 m/s
vÖ = 0,3 m/s = 0,5 m/s = 0,8 m/s = 1,0 m/s
QÖ
Versuchssetup mit vertikal durchströmten Rechen und anschließenden Bypassöffnungen
Drahtmodell des Versuchsstands
Ethohydraulische Signatur einer Testkonfiguration