Das Projekt „Passierbarkeit von Sonderbauwerken beim Fischaufstieg und Durchführung ethohydraulischer Untersuchungen“ ist Teil des FuE-Rahmenkonzeptes zur ökologischen Durchgängigkeit der Bundeswasserstraßen. Die übergreifenden Ziele und die weiteren, in diesem Rahmen durchgeführten FuE-Projekte sind unter der Projektnummer M39630404009 nachzulesen (Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit für Fische an den Staustufen der Bundeswasserstraßen – Rahmenkonzept für Forschung und Entwicklung).

Fischaufstiegsanlagen an großen Flüssen sind meist einem bestimmten Bautyp zuzuordnen, mit einer regelmäßigen Abfolge von Becken. Darüber hinaus gibt es jedoch "Sonderbauwerke" an jeder FAA, die von der Standardbauweise abweichen, wie beispielsweise Einstiegsbecken mit Dotationszugabe für eine ausgeprägte Leitströmung, Verteilerbecken, an denen Zubringer aus mehreren Einstiegen zur weiterführenden FAA vereinigt werden, oder Ausstiegsbecken mit Zähleinrichtungen.

Für solche Sonderbauwerke gibt es derzeit keinen technischen Standard und kaum funktionierende Beispiele. Um zu vermeiden, dass Fische diese Elemente nicht gut passieren können, sind reproduzierbare Untersuchungen zu Verhalten und Leistungsfähigkeit der Fische in diesen spezifischen hydraulischen Situationen notwendig. Daraus können dann konkrete Planungsanforderungen formuliert werden.

Veranlassung

Empfehlungen für den Bau von FAA stammen überwiegend aus Erfahrungen an Bächen und kleinen Flüssen. An großen Flüssen erschweren ein breites Unterwasser, Turbinenabströmungen und schwankende Wasserstände die Auffindbarkeit einer FAA für die Fische. Stärkere Leitströmungen, aber auch eine geeignete Anzahl und Lage von Einstiegen können abhelfen, erfordern aber besondere Konstruktionen in einer FAA, etwa besondere Einstiegsbauwerke, Dotationsbecken oder Verteilerbecken. Ein weiteres Sonderbauwerk kann am oberen Ende der FAA das Ausstiegsbecken sein, mit dem die FAA in die Stauhaltung übergeht und wo zur Funktionskontrolle Zähleinrichtungen eingeplant werden müssen. Für solche „Sonderbauwerke“ gibt es keinen ausreichenden Stand der Technik, sodass sich im Planungsprozess Unsicherheiten ergeben. Auch ist häufig unklar, welche dieser Bauwerke für kleine Fischarten passierbar sind, die besonders stark auf erhöhte Fließgeschwindigkeiten und Turbulenz reagieren können. An einer speziellen ethohydraulischen Versuchsrinne der BAW werden daher FAA-Bereiche und deren Hydraulik im Naturmaßstab nachgebildet. Eine dazu von der BfG eingerichtete und betriebene Fischhälterung ermöglicht es, hier Versuche mit Wildfischen zu den verschiedenen Fragestellungen durchzuführen. Im Freiland wird zudem mittels HDX-Telemetrie und/oder Imaging-Sonar die Passage der Fische durch die Sonderbauwerke der Pilotanlagen überwacht.

Ziele

• Konkrete Planungsfragen der WSV beantworten und wichtige, fischökologisch abgesicherte Bemessungsgrößen entwickeln, überprüfen und anpassen.
• Mehrere Fischarten berücksichtigen, um eine breite fischökologische Übertragbarkeit der Ergebnisse sicherzustellen.
• Untersuchungen an mehreren Pilotstandorte durchführen, um eine breite standörtliche Übertragbarkeit der Ergebnisse sicherzustellen.

Ergebnisse

• In den Jahren 2016 - 2017 wurden "Auswirkungen der Dotationszugabe auf die Passierbarkeit von FAA" auf fünf Fischarten untersucht. Aus Ergebnissen zu verschiedenen Varianten einer Dotation im Einstiegsbereich einer FAA wurden "Bemessungsempfehlungen zur Dotation in Becken einer Fischaufstiegsanlage" erarbeitet.

• Seit 2018 werden verschiedene Aspekte zur Passierbarkeit von FAA-Einstiegen durch kleinere Fische untersucht:
  • Der Passageerfolg bei vier verschiedenen Fließgeschwindigkeiten im Einstieg eröffnete die Versuchsreihe. Kritische Fließgeschwindigkeiten und Artunterschiede ließen sich so ermitteln.
  • 2020 bis 2021 schlossen sich Versuche zu „Effekten von Sohlrauheit in FAA-Einstiegen“ an, bei denen der positive Einfluss einer rauen Sohle auf die Passagerate festzustellen war.
  • Zeitliche Fließgeschwindigkeitsschwankungen im Einstieg und ihr Einfluss auf die Fischpassage wurden im Herbst 2022 und Frühjahr 2023 untersucht. Es zeigte sich, dass die Schwankungen keinen wesentlichen Einfluss auf die Passagerate der untersuchten Fische hatten.

Ausblick auf die nächsten Jahre

• Versuchsergebnisse publizieren: „Effekte von Sohlrauheit in FAA-Einstiegen“ und „Zeitabhängige Strömungsprozesse in FAA-Einstiegen“

• Sonderbauwerke der Pilotanlagen mit HDX-markierten Fischen und Imaging-Sonar untersuchen

Die Ergebnisse werden hinsichtlich ihrer Planungsrelevanz ausgewertet und gehen in die Fachberatung der BfG zum Bau von FAA ein, u. a. durch entsprechende Fachempfehlungen im WSV-Handbuch: „Ökologische Durchgängigkeit“.

Projektpartner