Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen an ... · 1. Untersuchungsabschnitt Mindestwassermenge •...

Auffindbarkeit von Fischaufstiegsanlagen

an Ausleitungskraftwerken

Praxisseminar Durchgängigkeit von Fluss-Systemen, Meiningen 27./28.05.2008

Dipl.-Biol. Wolfgang Schmalz

Fischökologische und Limnologische UntersuchungsStelle Südthüringen

GrundlegendesP

Abbildung aus Handbuch Querbauwerke

BegutachtungskriterienP

Grundlegendes

• Forderung: uneingeschränkte Durchgängigkeit am WKA-Standort an 300 Tagen im Jahr

• Aufsteigende Fische orientieren sich an der Gewässerströmung

• Als Mindestfließgeschwindigkeit wird für rheotaktischeAufstiegsbewegungen für die meisten Fische 0,2 m/s angegeben (Adam & Schwevers 2001)

• Schwimmstarke Arten wandern in der Hauptströmung, schwimmschwache an ruhigeren Randbereichen der Hauptströmung

Grundlegendes

Untersuchungsgebiet

Karte verändert nach TLU (1998): Gewässergütebericht.

Falken

Tiefenort

Wernshausen

Camburg

• Abfluss

– vgl. Jahresganglinie der Werra mit Ausbaugrad der WKA

– Bewertung der Restwassermenge

– Wassertiefe der pessimalen Stelle im Mutterbett

• Struktur

– Berücksichtigung vorhandener Strukturen für

Fischorientierung

• Fischfauna

– Fischarten, die auf die Wanderung zu bestimmten

Laichplätzen angewiesen sind

– Vorhandene und potentielle Fischfauna

– Saisonales Wanderverhalten

BegutachtungskriterienP

WKA Falken

Falken

Tiefenort

Wernshausen

Camburg

WKA Falken

Francis-turbinenmax 23,4 m³/s

min. 5 m³/s

WKA Falken

3,3 m³/s

Hydrolog. Gutachten: 7 Tage unter 8,3 m³/s (BCE Björnsen Beratende Ingenieure)

min. 5 m³/s

WKA Falken

Hydrolog. Gutachten: bis 203 Tage 8,6 – 33,2 m³/s

min. 5 m³/s

Lockströmung unter 0,2 m/süber 0,2 m/s

WKA Falken

Hydrolog. Gutachten: etwa 125 Tage über 39 m³/s

Lockströmung über 0,2 m/süber 0,2 m/s

strukturreich

strukturarm

Die Saale am Pegel Camburg

• MNQ = 10,9 m³/s

• MQ = 31,4 m³/s

• MHQ = 138 m³/s

WKA Falken

1936-2005 aus 69 Jahren

Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

WKA Falken

Hydrolog. Gutachten: etwa 15 Tage über 122 m³/s

Dominierende Lockströmung

strukturreich

strukturarm

Aus: Labor für Hydraulisches Versuchswesen, Gewässerschutz und Ökologie (Dr. F. Wagner) & NZO GmbH (Dr. Hoffmann) 2004

WKA FalkenP

WKA Falken

Hydrolog. Gutachten: bis 203 Tage 8,6 – 33,2 m³/s

min. 5 m³/s

Lockströmung unter 0,2 m/süber 0,2 m/s

WKA Tiefenort

Falken

Tiefenort

Wernshausen

Camburg

WKA Tiefenort

Kaplan-turbinemax. 14 m³/s

min. 2,1 m³/s

WKA Tiefenort

Hydrolog. Gutachten: bis 50 Tage bis zu 6,8 m³/s

min. 2,1 m³/s

WKA Tiefenort

Hydrolog. Gutachten: 87 Tage

14,7 – 25,5 m³/s

min. 2,1 m³/s

WKA Tiefenort

7,9 – 14,6 m³/s und 25,6 – 53 m³/s

min. 2,1 m³/s

konkurrierende Lockströmung

Die Saale am Pegel Camburg

• MNQ = 10,9 m³/s

• MQ = 31,4 m³/s

• MHQ = 138 m³/s

1965-2005 aus 41 Jahren

WKA TiefenortP

WKA FalkenP

WKA Tiefenort

über 63,6 m³/s

min. 2,1 m³/s

WKA Wernshausen

Falken

Tiefenort

Wernshausen

Camburg

WKA Wernshausen

Kaplan-turbinemax. 16 m³/s

Altrecht – keine geforderte Mindestwassermenge

200 m uh Wehr 10 m³/s Einleitung von WKA Kammgarn-spinnerei

WKA Wernshausen

max. 16 m³/s

200 m uh Wehr bis zu 10 m³/s Einleitung von WKA Kammgarn-spinnereiHydrolog. Gutachten: etwa 210

Tage bis zu 16 m³/s

WKA Wernshausen

max. 16 m³/s

200 m uh Wehr bis zu 10 m³/s Einleitung von WKA Kammgarn-spinnereiHydrolog. Gutachten: etwa

95 Tage über 22,5 m³/s

konkurrierende Lockströmungstrukturarm

1922 - 2005 aus 81 Jahren

UntersuchungsgebietP

WKA FalkenP

WKA Wernshausen

max. 16 m³/s

200 m uh Wehr bis zu 10 m³/s Einleitung von WKA Kammgarn-spinnereiHydrolog. Gutachten: etwa

25 Tage über 50,3 m³/s

dominierende Lockströmung

UntersuchungsgebietP

Durchführung systematischer Untersuchungen zur Konzeption funktionsgerechter Wanderhilfen im Bereich von Wasserkraftanlagen am

Beispiel der Wasserkraftanlage Camburg/Döbritschen an der Saale (Thüringen)

Untersuchungsgebiet

Falken

Tiefenort

Wernshausen

Camburg

Untersuchungsgebiet - Konflikt

Francis-turbinenmax. 20 m³/s

min. 3,1 m³/s

Untersuchungen:

• zum Orientierungsverhalten von Fischen

• zum Abwanderungsverhalten von Fischen

• zur optimalen Platzierung von Fischwanderhilfen

• zu Fischschäden an einer Kleinwasserkraftanlage

• zu ökologischen Auswirkungen einer veränderten

Restwasserabgabe

ZielsetzungP

Ist-Zustand:

• keine Fischwanderhilfe(n) �� keine Durchgängigkeit für die

Fischfauna

• keine gezielte Abgabe einer Mindestwassermenge über das

Wehr �� Abflüsse der Saale, die das Schluckvermögen der

WKA von ca. 20 m³/s übersteigen führten zu Durchflüssen

über das Wehr

• WKA:

- 2 Francisturbinen (je 10 m³/s)

- Fallhöhe: 2,6 m

- Rechenstababstand 2,5 cm

1. UntersuchungsabschnittP

1. Untersuchungsabschnitt

Geländeprofil

T 04 T 03

Mindestwassermenge

• Vergleichende Untersuchungen der Abiotik und der

Biozönose des Mutterbettes mit und ohne Abgabe einer

Mindestwassermenge von 3,1 m³/s

• Strömungssimulation mit Hydro2de

• Berechnungen und Aussagen zur ökologischen

Restwassermenge mittels CASIMIR-Modellierung,

• Prognose der Auswirkungen der veränderten

Restwassermenge auf das Temperaturregime

• Vergleich mit Ermittlung der Restwassermenge nach LAWA

1,6 m³/s 3,2 m³/s

6,4 m³/s 10,9 m³/s

Konzeption der ersten Wanderhilfe

• Im Bereich des Wehres

• auch unter Beachtung des Fischabstieges

Bau der Wanderhilfe

Kontrolle der Wanderhilfe

Hydraulische Bemessung der Wanderhilfe

Kontrolle des Fischauf- und Fischabstieges mit Reusen

Umorientierung beim Fischaufstieg

Elektrobefischung und Markierung im Mühlgraben

Ergebnisse der Fischaufstiegskontrollen 2005

• 5.659 Fische aufgestiegen

• 125 Fangtage

• 45,3 Fische pro Fangtag

• 9 Arten

Ergebnisse der Fischaufstiegskontrollen

2. UntersuchungsabschnittVergleich Elektrobefischungen 2005 mit Fischaufstiegskontrollen 2005

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Größenklasse [cm]

Elektrobefischungen [n = 366]

Fischaufstiegskontrollen [n = 2049]

Vergleich E-Befischung 2005 mit FAK gesamt 2005

0 20 40 60 80 100

Bachforelle

Blaubandbärbling

Döbel

Flussbarsch

Giebel

Gründling

Karausche

Karpfen

Plötze

Rotfeder

Schleie

Schmerle

Stichling

Zander

Anteil

FAK [n = 5659]

E-Befischung [n = 646]

Vergleich E-Befischung 2005 mit FAK 2005 ohne Gründling

0 100 200 300 400

Bachforelle

Blaubandbärbling

Döbel

Flussbarsch

Giebel

Karausche

Karpfen

Plötze

Rotfeder

Schleie

Schmerle

Stichling

Zander

Anzahl

E-Befischung

1,6 m³/s ,2 m³/s

,4 m³/s 10,9 m³/s

ge Aal

Fischfaunistische Referenz

Oberwasser

Unterwasser

Ergebnisse der Fischaufstiegskontrollen 2005

• alle Größenklassen konnten aufsteigen

• auch schwimmschwache Arten konnten aufsteigen

• strömungsliebende Arten wie Hasel, Barbe und Bachforelle

waren unterrepräsentiert

2. UntersuchungsabschnittFrühjahr 2005

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0

Bachforelle

Flußbarsch

Blaubandbärbling

Döbel

Gründling

Karausche

Plötze

Schleie

Schmerle

Stichling

Anteil [%]

Elektrobefischungen Turbinenkanal [n = 113]

Reusenfang Fischaufstiegsanlage [n = 1.487]

Herbst 2005

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Bachforelle

Flußbarsch

Döbel

Gründling

Rotfeder

Schmerle

Stichling

Anteil [%]

Elektrobefischungen Turbinenkanal [n = 287]

Reusenfang Fischaufstiegsanlage [ n = 4.172]

• strömungsliebende Arten wie Hasel, Barbe und Bachforelle

wanderten verstärkt mit der Hauptströmung in Richtung

Wasserkraftanlage

• strömungsmeidende u.

indifferente Arten

stiegen über das

Mutterbett auf

3,1 m³/s

• Eine Umorientierung markierter Fische, die den

Turbinenkanal verließen, um über das Mutterbett aufstiegen

erfolgte nicht.

• Eine zweite Fischwanderhilfe ist nötig, die den Aufstieg vom

Turbinenkanal in das Oberwasser ermöglicht.

Abschluss des 2. Untersuchungsabschnittes

• Einschätzen der Effizienz der Wanderhilfe (auch hinsichtlich

des Fischabstieges) �� an sich voll funktionsfähig für

Fischaufstieg, strömungsliebende Arten verfehlen das

Mutterbett und benötigen Aufstieg im Turbinenkanal

• Separater Fischabstieg nötig �� Verbesserungsbedarf

• Erfassung des Ist-Zustandes

Ausblick

• Bau und Kontrolle der ersten Wanderhilfe(n)

Ausblick

• Bau und Kontrolle der zweiten WanderhilfePra

• Konzeption, Baubegleitung und Hilfe beim Einbau der Hamenfangtechnik und Aufmessung der hydraulischen Parameter des FKP: Dipl.-Ing. Jens Sauerwein

• Bauausführung und Montage der Stahlhalterungen sowie technische Unterstützung: Wolfgang Härtel, Günther Fischer und Guido Schmidt. Herrn Günther Fischer gilt insbesondere unser Gedenken. Er verstarb im April 2005. Im Team des Hydrolabors wird er durch seinen Humor, seinen Sachverstand und seine Zuverlässigkeit unvergessen bleiben.

• In den Teams zur Schichtarbeit der Reusenkontrollen rund um die Uhr wirkten mit: André Henneberg, Norman Schleitzer, Andreas Michael, René Köhler, Jens Burisch, Thomas Harrlandt , Raimund Kleemann, Henning Kopmann, Michael Kraus und Dr. Falko Wagner

• Technische Unterstützung vor Ort erfolgte jederzeit durch Achim Lobenstein, der die WKA betreut.• Der ortsansässige Anglerverein Camburger Angelfreunde e. V. wirkte bei den täglichen Reusenkontrollen des

Fisch-Kanu-Passes mit und half tatkräftig bei dem Bau der Borstenelemente für den FKP.• Auch der ortsansässige Kanuverein Camburger Kanuten e. V. war bei der Herstellung der Borstenelemente

maßgeblich beteiligt.• Die Absolventen des freiwilligen ökologischen Jahres Claudia Hauthal, Karina Messerschmidt, Natalja

Rosly und Christoph Junghanns halfen beim Aussortierten des Makrozoobenthos, bei der Dateneingabe und deren Vorbereitung für die Auswertung und unterstützten durch ihre Mitarbeit die Freilandarbeiten.

• Bei der Artbestimmung des Makrozoobenthos unterstützte maßgeblich Frau Dipl.-Biol. Karin Krenkel.• Dipl.-Ing. Michael Sabrowski begleitete die Geländeaufnahme und die Auswertung der

Strömungssimulationen• Roy Eckhart befasste sich intensiv mit der Hydro2de-Simulationen.• Dr. Manfred Holzner, Dipl.-Biol. Christian Götz, Dipl.-Biol. Manfred Ache und Dipl.-Biol. Thomas

Oswald der AG Fischbiologie des Departments Tierwissenschaften der Technischen Universität München führten die Echolotuntersuchungen durch.

• Herrn Dr.-Ing. Reinhard Hassinger danken wir für die hilfreichen Ratschläge und das Überlassen seiner Berechnungsgrundlagen für die Konzeption des Fisch-Kanu-Passes.

• Dr.-Ing. Matthias Schneider stellte die für die Simulationen benötigten Fischeingangsdaten für das CASIMIR-Programm zur Verfügung. Auch für den konstruktiven Gedankenaustausch wird ihm gedankt.

Danksagung

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