Hassinger, Reinhard

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Conference Paper, Published VersionHassinger, ReinhardErster Fischhebetrog für Rechenreinigung undFischabstieg in Interlaken in BetriebDresdner Wasserbauliche MitteilungenZur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technischeHydromechanikVerfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/104608Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Hassinger, Reinhard (2018): Erster Fischhebetrog für Rechenreinigung und Fischabstieg inInterlaken in Betrieb. In: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau undtechnische Hydromechanik (Hg.): Wasserbauwerke im Bestand - Sanierung, Umbau,Ersatzneubau und Rückbau. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen 60. Dresden:Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik. S.113-122.Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use:Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichendenNutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, dieWeiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung derNamensnennung. Im Einzelfall kann eine restriktivere Lizenz gelten; dann gelten abweichend von den obigenNutzungsbedingungen die in der dort genannten Lizenz gewährten Nutzungsrechte.Documents in HENRY are made available under the Creative Commons License CC BY 4.0, if no other license isapplicable. Under CC BY 4.0 commercial use and sharing, remixing, transforming, and building upon the materialof the work is permitted. In some cases a different, more restrictive license may apply; if applicable the terms ofthe restrictive license will be binding.Technische Universität Dresden – Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik 41. Dresdner Wasserbaukolloquium 2018 „Wasserbauwerke im Bestand – Sanierung, Umbau,    Ersatzneubau und Rückbau“    A3  Saal 3  Erster Fischhebetrog für Rechenreinigung und Fischabstieg in Interlaken in Betrieb Reinhard Hassinger  Der in der Versuchsanstalt und Prüfstelle für Umwelttechnik und Wasserbau an der Universität Kassel entwickelte Fischhebetrog kom-biniert die Reinigung von feinen Fischschutzrechen mit einem behut-samen und schnellen Fischabstieg. Dazu wird auf der Oberwasserseite des Feinrechens eine vertikal verfahrbare Rinne (Fischhebetrog FHT) angeordnet, die zum Rechen hin mit einer klappbaren Abstreifleiste aus Kunststoff versehen ist. Ausgehend von der Ruheposition in einer Sohlvertiefung fährt die Rinne in regelmäßigen Abständen nach oben und streift dabei das Rechengut von der Rechenfläche ab. Fische, die abwärts wandernd vor dem Rechen stehen, werden im Strömungs-schatten eines vorne aufgestellten Fischschutzkammes in diesen Trog aufgenommen und mit dem Rechengut zum Unterwasser abgeleitet. Am Aare-Kraftwerk "Schifffahrtskanal" der Industriellen Betriebe In-terlaken (IBI) wurde dieses System erstmals installiert. Die Eigen-schaften und die Effizienz werden in einem aufwändigen Monitoring-programm geprüft. Stichworte: Fischschutz; Fischabstieg; Feinrechen; Durchgängigkeit 1 Einführung 1.1 Problemstellung Der Fischschutz und die Durchgängigkeit für abwärts wandernde Fische sind an den meisten Wasserkraftanlagen noch nicht auf dem Stand, den die Europäische Wasserrahmenrichtlinie /WRRL) und das Deutsche Wasserhaushaltsgesetz (WHG) fordern. Die Stababstände der Rechen sind vielfach deutlich zu groß und auffindbare Bypässe in Richtung Unterwasser fehlen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), das in älteren Versionen zu ökologischen Verbesserun-gen durch finanzielle Anreize motivieren sollte, kann diese Funktion nicht mehr erfüllen; trotzdem bleiben die Anforderungen zur Verbesserung des Fischschut-zes und Bereitstellung eines Wanderkorridors bestehen, da die WRRL und das 114 Erster Fischhebetrog für Rechenreinigung und Fischabstieg in Interlaken in Betrieb    WHG dies erfordert. Somit besteht an vielen Wasserkraftanlagen behördlicher-seits ein erheblicher Druck, den Fischschutz zu verbessern und die schnelle und verletzungsfreie Abwärtspassage zu ermöglichen. 1.2 Motivation für die technische Weiterentwicklung Als gängige Lösungskonzepte zur Bereitstellung von Fischschutz und Ab-wärtspassage gelten derzeit einerseits die flach geneigten Rechen (Beispiel Un-kelmühle) oder andererseits die im Grundriss schräg zur Strömung stehenden horizontalen Leitrechen, wie sie vielfach (z.B. an der Saale) schon gebaut wur-den. Für den horizontalen Leitrechen, z.B. ausführlich dargestellt von Ebel, 2013, werden teilweise hohe absolute Abstiegszahlen berichtet. Jedoch besteht noch eine erhebliche Unsicherheit darin, dass bei Anordnung an einem großflä-chigen Oberwasser die Strömungsverhältnisse, die für eine gute Funktion nötig sind, aus prinzipiellen Gründen auf erheblichen Teilen des Rechens nicht vor-handen sein können. Der für die Leitwirkung nötige Schnittwinkel zwischen Stromlinie und Rechenfläche ist gemäß Abbildung 1 nicht durchgehend vorhan-den. Dort, wo die Stromlinien praktisch senkrecht stehen und damit keine Leit-wirkung mehr vorhanden ist, liegen zudem deutlich erhöhte Anströmgeschwin-digkeiten vor). Dieses mit einfachen Mitteln nicht zu vermeidende Phänomen wird derzeit oft noch nicht ausreichend beachtet. Für beide Konzepte liegen derzeit  noch keine publizierten Nachweise für eine hohe Schutz- und Abstiegseffizienz vor, die belegen könnten, dass ein hoher Prozentsatz der wanderstimmig ankommenden Fische schnell (z.B. innerhalb einer Stunde) und unbeschadet das Unterwasser erreicht. Auch ganz aktuelle Berichte über den Lachs- und den Aalabstieg an der Unkelmühle (Økland et. al., 2016, 2017) können eine hohe Effizienz der für den Abstieg vorgesehenen Ab-stiege an einem flach geneigten (ca. 30 Grad) Rechen über oberflächennahe Verbindungen nicht belegen, da z.B. die mittlere benötigte Zeit für die Passage des 200 m langen Abschnittes mit dem Kraftwerk darin beim Aal mehr als 100 Stunden und beim Lachs 25 bzw. 14 Stunden (für zwei Monitoringperioden) betrug. Weiterhin zeigen ältere und neuere Untersuchungen (z.B. Lehmann & Adam, 2016), dass an den Einstiegen von Bypässen oder an Kontrollorganen von den Fischen nur geringe Beschleunigungen toleriert werden. Diese moderaten hyd-raulischen Bedingungen sicher zu kontrollieren erfordert für die Kontrollorgane im Bypasskanal (z.B. Stützwehr), dass diese wesentlich präziser dem Oberwas-serspiegel nachgeregelt werden müssen, als es bisher der Fall ist. Diese Anfor-derungen werden den Aufwand für die Sicherstellung günstiger hydraulischer Verhältnisse weiter in die Höhe treiben. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 60 – 41. Dresdner Wasserbaukolloquium 2018 „Wasserbauwerke im Bestand – Sanierung, Umbau, Ersatzneubau und Rückbau“ 115    A3  Saal 3   Beiden Lösungen ist gemein, dass sie bei der Nachrüstung im Bestand sehr auf-wändig und teuer sind, weil zur Umsetzung im Oberwasser der Kraftwerke um-fangreiche Baumaßnahmen durchzuführen sind. Dieser einer schnellen und ver-breiteten Anwendung entgehen stehende Umstand führte zur Entwicklung eines grundsätzlich anderen Fischabstiegskonzeptes, bei dem der Fischabstieg mit der Rechenreinigung verknüpft ist - dem Fischhebetrog. RechenBy-pass-kanalWehranlageVerteilung der Geschwindigkeitsvektorenzur WKA Abbildung 1: Leitrechen an einem großflächigen Oberwasser: In Leitrichtung steiler wer-dende und zunehmende Geschwindigkeitsvektoren - keine durchgehende Leitwirkung zum Bypasskanal 2 Das Konzept des Fischhebetroges  2.1 Funktionsweise Der Fischhebetrog liegt im Ausgangszustand in einer Bodenrinne vor dem Re-chen, der an der Oberwasserkante drehbar angebrachte Fischschutzkamm ist auf der Sohle abgelegt und bildet eine Verbindungsrampe für sohlnah wandernde Fische (Abbildung 2). Die schwenkbare Abstreifleiste liegt auf dem Rechen auf. Zu Beginn der Reinigungsfahrt wird der Fischschutzkamm aufgestellt. Dahinter bildet sich ein strömungsberuhigter Bereich aus, der auch das abzureinigende Rechengut hydraulisch entlastet. Der Trog fährt mit Frequenzumrichter gesteu-ert langsam aufwärts. Das Rechengut wird abgestreift und die Fische sammeln 116 Erster Fischhebetrog für Rechenreinigung und Fischabstieg in Interlaken in Betrieb    sich im Raum über dem Trog hinter dem Kamm. Sie nutzen den strömungsberu-higten Bereich und werden vom Trog langsam nach oben mitgenommen.  Abbildung 2: Links: Funktion des Fischhebetroges; rechts: Aale bei der Aufwärtsfahrt im Labor-FHT Wenn die Spitzen der Kammzinken den Wasserspiegel durchstoßen, sind die Fische gefangen. Der Trog fährt weiter aufwärts entweder mit seiner Oberkante zum Wasserspiegel oder darüber hinaus. Bei der Entleerungsvariante am Was-serspiegel geht seitlich ein Absenkschütz zu einem Bypasskanal auf und der Trog läuft langsam in diesen Kanal leer, wobei durch Bodenöffnungen mit Rückschlagklappe dauernd Wasser weiter nachfließen kann. Bei der Entlee-rungsvariante über dem OW-Spiegel wird der Trog soweit gehoben, bis er mit Öffnungen fluchtet, die in die Trennpfeiler gebohrt sind. Dann kann der Trog ebenfalls leerlaufen, wobei zur Spülung Wasser nachzupumpen ist. Diese Vari-ante empfiehlt sich, wenn mehrere Rechenfelder synchron bedient werden. 2.2 Laborprojekt  Im Jahr 2013 wurde ein von der Bundestiftung Umwelt (dbu) unter dem Akten-zeichen 27863-24/0 gefördertes Projekt abgeschlossen, indem das Konzept des Fischhebetroges im Labor erfolgreich getestet wurde (Hassinger & Hübner, 2013). Die ethohydraulischen Versuche mit diversen Fischarten bei den derzeit genehmigungsfähigen Anströmgeschwindigkeiten (0,50 m/s) zeigten, dass alle Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 60 – 41. Dresdner Wasserbaukolloquium 2018 „Wasserbauwerke im Bestand – Sanierung, Umbau, Ersatzneubau und Rückbau“ 117    A3  Saal 3   vor dem Rechen befindlichen Fische unabhängig von der Schwimmlage mit dem Rechengut zum Unterwasser geführt werden konnten. Insbesondere die Aale zeigten eine große Affinität zur strömungsberuhigten Zone innerhalb des Troges (Abbildung 2). Die Vorteile des Konzeptes wurden dabei sehr deutlich: • Schneller Abstieg: Wenn bei jedem Hub (Intervall 20 min) nur (ange-nommen) 50% der wanderstimmig angekommenen Fische erfasst werden, sind nach einer Stunde bereits 87,5% abgestiegen. • Es ist kein Kraftaufwand und kein Suchverhalten für den Abstieg nötig. • Alle Fischarten werden erfasst, sofern sie nah vor dem Rechen stehen. • Die Fische sind mit dem Rechengut untrennbar verbunden; die Weiter-schwemmung des Rechengutes steht nicht zur Diskussion. • Der Wasserbedarf ist sehr gering (weniger als 1 l/s pro lfm Rinne). • Aus fischökologischer Sicht kann als Vorteil gelten, dass die Funktion des Fischabstiegs nicht vernachlässigt oder abgeschaltet werden kann, da sie untrennbar mit der Rechenreinigung verknüpft ist. Es wurden jedoch auch einige Einsatzbedingungen deutlich, die teilweise als Nachteile angesehen werden könnten: • Es ist ein Grobrechen samt zugehöriger Reinigung erforderlich. • Der Abstiegskorridor ist gemäß Grundfunktion nicht permanent offen; bei einer Abstiegsrinne unter dem Oberwasserspiegel kann aber ein perma-nenter Abstieg bereitgestellt werden. • Die Sohlrinne (Vertiefung in der Sohle für die Heberinne) muss gespült werden können, da sich hier andernfalls Feststoffe ablagern können. • Die Funktion kann bei hohen Anströmgeschwindigkeiten beeinflusst sein. Diese vermeintlichen Nachteile können durch entsprechende Auslegung ver-mieden werden, so dass in der Summe die Kosten immer noch deutlich niedriger sind als bei den in Abschnitt 1.2 beschriebenen Lösungen. Insbesondere in Kombination mit dem Fischschonrechen, der sich bei moderaten Anströmge-schwindigkeiten leicht durch Abstreifen reinigen lässt, war eine gute Funktion des Hebetroges auch in der Natur zu erwarten. 118 Erster Fischhebetrog für Rechenreinigung und Fischabstieg in Interlaken in Betrieb    3 Die Pilotanlage in Interlaken 3.1 Lagesituation Die Wasserkraftanlage der Industriellen Betriebe Interlaken (IBI) befindet sich an einem Übergang von einem Arm der Aare in den Schifffahrtskanal, der vom Bahnhof Interlaken-West zum Thuner See verläuft. Die Abbildung 3 zeigt die Lage im Gewässersystem. Die in Abbildung 3 rechts unten zu sehende Trenn-wand im Wasser soll Querströmungen zum Schiffsanleger an der gegenüber lie-genden Seite verhindern (Müller et. al., 2017).  Abbildung 3: Lagesituation des Wasserkraftwerks "Schifffahrtskanal" der IBI Interlaken (Müller et al, 2017) Die Details zur Anordnung im Grundriss gehen aus Abbildung 4 hervor. Die Feinrechenanlage, bestehend aus Fischschonrechen 10 mm und Fischhebetrog, liegt unterstrom eines Grobrechens (lichter Stababstand 200 mm) direkt vor dem Kraftwerkseinlauf unter einer bereits vorhandenen Rechenbühne. Die Entschei-dung für den Fischhebetrog fiel, weil der Platz im direkten Oberwasser der An-lage nicht für die bisher gängigen Lösungen ausreichte. Die größte Zielfischart ist die Seeforelle, die wieder zwischen dem Brienzer See und dem Thuner See wechseln können soll. In einem aufgelassenen Turbinengang unter dem Kraft-werksgebäude ist eine Fischaufstiegsanlage in Form einer Borstenrampen-Fischschleuse (Hassinger, 2017) untergebracht. Ihre Auffindbarkeit wird mit einer Lockstrompumpe unterstützt (nicht im Bild), die neben den aus der Ein-stiegsöffnung austretenden Lockstrom verstärkt. 122 Erster Fischhebetrog für Rechenreinigung und Fischabstieg in Interlaken in Betrieb    führen. Dabei ist aber auch zu beachten, dass der Grobrechen die Zielfisch-arten noch ohne zu starke Verhaltensbarrierewirkung durchlässt. • Wenn möglich sollte der Trogantrieb in beide Richtungen wirkend konstru-iert werden (z.B. mit einer umlaufenden Kette). Dies ermöglicht ein gerin-geres Troggewicht und eine zuverlässigere Abwärtsfahrt.  4 Literatur Ebel, G., (2013). Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen – Handbuch Rechen- und Bypasssysteme. Mitt. a. d. Büro f. Gewässerökolog. und Fischereibiol.; Eigenverlag bgf Halle/Saale, 2013 Hassinger, R. & Hübner, D. (2013). Entwicklung und Untersuchung einer neuartigen Kombination von Fischabstiegsvorrichtung und Rechenreiniger. Abschlussbericht dbu-Projekt AZ 27863-24/0, Kassel 2013 (erhältlich beim Autor) Hassinger, R. (2017). Die Borstenrampen-Fischschleuse – ein Konzept zur wirtschaftlicheren Lösung des Fischaufstiegsproblems. Vortrag bei der Artenschutztagung Jena 10.+11.02.2017 (Manuskript erhältlich beim Autor) Lehmann, B. & Adam, B. (2016). Empfehlungen zur Bypassgestaltung für den Fischabstieg bei Wasserkraftanlagen. Vortrag SVK-Tg. Künzell 2016 Müller, M.,Mende, M., Keller, Y., Billeter, P. & Bärtschi, W. (2017). Innovative facilities for fish migration restoration: case study of the HPP Schifffahrtskanal, Switzerland. Proc. of the HYDRO 2017 Conf. 9-11 Oct. 2017, Seville, Spain Økland, F., Teichert, M.A.K., Thorstad, E.B., Havn, T.B., Heermann, L., Sæther, S.A., Diserud, O.H., Tambets, M., Hedger, R.D. & Borcherding, J. 2016. Downstream migration of Atlantic salmon smolt at three German hydropower stations. NINA Report 1203: 1-47, Köln and Trondheim August 2016 Økland, F., Teichert, M.A.K., Havn, T.B., Thorstad, E.B., Heermann, L., Sæther, S.A., Tambets, M. & Borcherding, J. 2017. Downstream migration of European eel at three German hydropower stations. NINA Report 1355: Köln, Trondheim Oct. 2017  Autoren:  Dr.-Ing. Reinhard Hassinger Versuchsanstalt u. Prüfstelle für Umwelttechnik und Wasserbau  Universität Kassel Kurt-Wolters-Straße 3 D- 34125 Kassel   Tel.: +49 561 804 3291 Fax: +49 561 804 2684 E-Mail: VPUW@uni-kassel.de   

Erster Fischhebetrog für Rechenreinigung und Fischabstieg in Interlaken in Betrieb

http://henry.baw.de/bitstream/20.500.11970/104608/1/17_Hassinger_113_bis_122.pdf

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