Leitströmung an Fischaufstiegsanlagen: Bewertung und Optimierung über ethohydraulische Modellierung

Schlüsselkomponente an Fischaufstiegsanlagen ist deren Auffindbarkeit. Eine Erweiterung des Habitatmodells CASiMiR ermöglicht die Bewertung der Leitströmung durch die Kombination von Numerik und Ethohydraulik. Über einen agentenbasierten Ansatz und die Particle-Tracking-Methode lassen sich Migrationspfade von aufsteigenden Fischen, unter Annahme idealer Rheotaxis, ermitteln. Der Ansatz ermöglicht eine adaptive Planung von Fischpässen durch Optimierung von Position, Geometrie und Ausrichtung der Einstiege und Anpassung des Dotierabflusses.

Eines der Hauptziele der WRRL ist die Wiederherstellung der Durchgängigkeit der Gewässer. Dies hat in den letzten Jahren zur Sanierung und Neuerrichtung einer großen Zahl von Fischaufstiegshilfen geführt. Diese sind in der Regel nach dem Stand der Technik hergestellt und die hydraulischen Bedingungen in der Fischaufstiegsanlage (FAA, in Österreich: Fischwanderhilfe = FWH) entsprechen den Vorgaben für die jeweilige biozönotische Region. In Zusammenhang mit der Funktionalität von FAA spielt aber auch die Positionierung des Einstieges und damit die Auffindbarkeit im Unterwasser eine maßgebliche Rolle.

Besonders wichtig ist die Auffindbarkeit des FAA-Einstiegs unter den typischen Abflüssen der Hauptwanderphasen der betroffenen Fischarten. Aber auch außerhalb der Migrationsperioden der Wanderfische sind Wanderbewegungen z. B. zum Revier- und Habitatwechsel von Bedeutung. Die Durchwanderbarkeit sollte daher über das gesamte Jahr und bei einem breiten Spektrum von Abflusssituationen gewährleistet sein. In Deutschland und Österreich wird i.d.R. gefordert, dass der Fischaufstieg an mindestens 300 Tagen und bei einem Abflussspektrum zwischen Q30 und Q330 bzw. W30 und W330 möglich ist. D. h. für die Bewertung der Funktionsfähigkeit sind sehr unterschiedliche Abflusssituationen zu betrachten.

Neue Entwicklungen in der Ökohydraulik, im Besonderen die Eulersche-Lagrangesche-Agenten-Methode (ELAM), liefern wertvolle Grundlagen und Werkzeuge für die Sanierung von existierenden FAA und den Entwurf neuer Anlagen. Die hier vorgestellte Methode kombiniert die Lagrangesche Formulierung für die Simulation der Bewegung eines virtuellen Fisches (dieser repräsentiert ein Individuum oder den Teil einer Population) mit dem Strömungsfeld, welches mit dem Eulerschen Formalismus beschrieben wird. Der resultierende Euler-Lagrange-Hybrid-Algorithmus ist durch Umgebung-Reaktions-Regeln ergänzt, um das Verhalten eines sogenannten Stellvertreter-Fisches zu imitieren.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft 10/2016 (Oktober 2016)
Seiten: 6
Preis: € 10,90
Autor: Dr.-Ing. Ianina Kopecki
Dr.-Ing. Matthias Schneider
Johannes Ortlepp
Dipl.-Ing. Stefan Thonhauser
Mag. Dr. Martin Schletterer
 
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