Fischtreppe

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Kaskaden in der Isar

Eine Fischtreppe oder Fischpass (auch Fischwanderhilfe oder Organismenaufstieg, amtlich auch Fischweg genannt) ist eine wasserbauliche Einrichtung an Fließgewässern, um Fischen im Rahmen der Fischwanderung die Möglichkeit zu geben, Stauwehre, Wasserkraftanlagen und gegebenenfalls auch Wasserfälle zu überwinden. Alle Fließgewässer-Organismen sind auf die Durchwanderbarkeit der Gewässer angewiesen. Fischwanderhilfen ermöglichen Fischen und auch Kleintieren der Gewässersohle (Makrozoobenthos) die Überwindung von baulichen Hindernissen. Europaweit gesetzlich geregelt wird die Notwendigkeit von Fischwegen – so der juristisch und fachlich gebräuchliche Begriff – unter anderem durch die EU-Wasserrahmenrichtlinie.

Fischaufstieg[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mäander-Fischpass an der Schwentinemündung in Kiel
Fischaufstiegsanlage an der Aller in Celle

Zu unterscheiden sind Wanderhilfen für den Fischaufstieg (Fischaufstiegshilfen und -anlagen) und für den Fischabstieg (sogenannte Bypässe).

Beim Fischaufstieg unterscheidet man naturnahe und technische Bauweisen. Zu den naturnahen Fischaufstiegshilfen gehören vor allem sogenannte raue Rampen oder raue Gleiten, auch Sohlgleiten und Umgehungsgerinne. Zu den technischen Bauweisen zählen beispielsweise Schlitzpässe, Beckenpässe, Aalbrutleiter oder Fischliftanlagen.

Fischabstieg[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Fischabstieg ist zwar in fachlicher Hinsicht weitreichend erforscht[1] [2][3] und als Forderung auch in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie erfasst. Jedoch sind genau wie beim Fischaufstieg die Erkenntnisse und Vorgaben an vielen älteren Wasserkraftanlagen noch nicht ausreichend umgesetzt. An nicht durchgängigen Wassekraftanlagen müssen Fische, wenn sie nicht über die Fischtreppe absteigen, bei der gewässerabwärts gerichteten Wanderung die Rechen und die Turbinen von Wasserkraftanlagen passieren. Für den Fall, dass die Fische durch den Rechen passen, kann der Abstieg durch die Turbine je nach Turbinentyp, -größe und -drehzahl mit einer erheblichen Mortalität verbunden sein. Die Fische, die aufgrund ihrer Körperproportionen nicht durch den Rechen passen, können die Wasserkraftanlage nicht passieren. Wenn Fische auf ihrem abwärts gerichteten Wanderweg mehrere Wasserkraftanlagen ohne Abstiegseinrichtung durchwandern müssen, ist ein völliger Ausfall der Migration oder der Population der Fische zu befürchten. Jedoch ist nicht - wie oft fälschlicherweise angenommen wird - die Turbine der ausschlaggebende Faktor für die Mortalität, sondern die Gestaltung des Abwanderungssystems, d.h. der Kraftwerksperipherie.

Moderne Wasserkraftwerke sind daher bereits vom Aufbau her so gestaltet, dass ein verletzungsfreier Abstieg für alle migrationswilligen Lebewesen möglich ist. Eine angemessene Ausführung des Rechens als Feinrechen (Rechenstababstand <20mm) und ein Leitsystem zum Auffinden des Bypasses verhindern den Abstieg durch die Turbinenkammer (Hinweis: jeder Wasserkraftanlage ist ein Rechen vorgeschaltet, durch den verhindert wird, dass Treibgut, Schmutz und Geschwemmsel, Baumstämme u.v.m. in die Turbine gelangen. Herkömmliche Stababstände sind jedoch >20mm). Leitrechen-Bypass-Systeme, die nach aktuellem biologischen Kenntnisstand ausgelegt sind, ermöglichen es den wandernden Lebewesen, den Bypass als Abstiegsmöglichkeit sicher aufzuspüren und verletzungsfrei an der Turbinenkammer vorbeizuschwimmen[4]. Zahlreiche Freilandstudien und Laboruntersuchungen weisen die Funktionsfähigkeit des Systems nach[5][6][3][7][8]. Eine weitere Möglichkeit der fischfreundlichen Kraftwerksgestaltung ist das Schachtkraftwerk.

Durch Kombination einer fischfreundlichen Gestaltung der Wasserkraftanlage mit einer fischfreundlichen Turbine, kann die Mortalität auch für die Lebewesen reduziert werden, die trotz des Feinrechens in die Turbine gelangen. Kriterien für fischfreundliche Turbinen sind u.a.:

  • geringe Anzahl an Laufradschaufeln (Verringerung der Kollisionswahrscheinlichkeit)
  • niedrige Drehzahlen (Verringerung von Kollisionswahrscheinlichkeit und -geschwindigkeit)
  • stumpfe Eintrittskanten (Verringerung des Verletzungsrisikos bei Kollisionen)
  • spaltfreie Turbinen, d.h. ohne Spalte zwischen Laufradschaufel und -Nabe, bzw. minimalen Spalten zwischen Laufradschaufel und Außenwand der Turbine (Verringerung des Verletzungsrisikos durch Einklemmen).[9]

Diese Kriterien werden zum Beispiel durch drehzahlvariable Propellerturbinen erfüllt. Anstatt verstellbarer Laufradschaufeln haben drehzahlvariable Turbinen feste Schaufeln. Anstatt der Verstellung des Schaufelwinkels wie bei Kaplanturbinen, wird die Drehzahl dem schwankenden Durchfluss angepasst[10]. Die aufwendige Mechanik zur Verstellung der Laufradschaufeln auf der rotierenden Welle entfällt damit bei drehzahlvariablen Turbinen und die Schaufelzahl kann beliebig gesetzt und reduziert werden (Minimum 3 Schaufeln). Außerdem ist die Verbindung zwischen Laufradnabe und -schaufeln komplett spaltfrei. Auch moderne Wasserkraftschnecken mit integriertem Fischlift ermöglichen den Fischen ein gefahrloses Passieren in beide Richtungen.[11]

Typen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Sohlgleite und Aalbrutleiter

Bei Fischpässen oder Fischtreppen werden kleine Wasserbecken gebaut, durch die die Fische den Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterwasser überwinden können. Stark künstlich erscheinende, klassische Treppenanlagen werden in Deutschland seit den 1990er Jahren kaum noch gebaut, da sie oft nur wenig angenommen werden und mit ihren flachen Wasserbecken vor allem Raubvögeln ideale Fischfangplätze bieten.

Eine neuere Technik ist die Kombination von Fischaufstiegsanlage und Bootsgasse, der Fisch-Kanu-Pass.

Ein Wildpass dient in erster Linie dazu, die Fließgeschwindigkeit des Wassers zu verringern.

Fischlift[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ansicht des Fischlifts am Ausgleichsbecken in Fuhren am Gadmerwasser

Mit einem Fischlift kann auf kleinem Raum ein großes Gefälle überwunden werden und die Funktionsfähigkeit ist unabhängig von Wasserspiegelschwankungen im Oberwasser des Wanderhindernisses. Auch wie bei anderen Fischaufstiegshilfen führt eine künstlich erzeugte Leitströmung die Fische an den gewünschten Ort. Sie schwimmen in ein Wasserbecken, dem sogenannten Reusenkorb, der mit einer Vorrichtung das Entweichen verhindert. Regelmäßig wird nun das Wasserbecken aufwärtsgefahren und oben schonend ausgekippt. Anschließend fährt die Konstruktion wieder nach unten und öffnet den Einlass für die nächsten Fische. Ein Fischlift befindet sich zum Beispiel am Wasserkraftwerk Wyhlen der Staustufe Augst/Wyhlen, an der Fassung Fuhren am Gadmerwasser,[12] ein anderer in Grellingen.[13] Bei den beiden 2015 in Betrieb genommenen Wasserkraftschnecke von Neubruck (Ö) und Retznei (Ö) ist der Fischlift integrierter Bestandteil der Anlage.

Fischaufstiegsschnecke[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Drehrohr-Doppelwasserkraftschnecke in der Jeßnitz bei St. Anton. Die außenliegende Schnecke ermöglicht den Fischabstieg und produziert Strom, während die innere Archimedische Schraube einen verletzungsfreien Fischaufstieg erlaubt.

Mit einer Archimedischen Schraube wird Wasser angehoben in dem der sich Fische und andere Lebewesen in das Oberwasser tragen lassen können. Ein Beispiel ist ein Kleinwasserkraftwerk an der Url, in Amstetten in Niederösterreich. Parallel zu der Wasserkraftschnecke, die der Stromgewinnung dient, wurde eine weitere Schnecke für den Aufstieg installiert. Erste Tests zeigen eine fünfmal stärkere Aufstiegshäufigkeit als bei anderen Systemen.[14][15]

Helix-Turmfischpass[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein Fischweg in Form einer Wendeltreppenturms mit Mäanderbecken ist der Helix-Turmfischpass. Die Kosten des Fischpasses beim Wasserkraftwerk Raisdorf betrugen rund 550.000 Euro und wurden überwiegend aus EU-Mitteln finanziert.[16][17] Die erste Umsetzung in Raisdorf wurde vom Bund der Steuerzahler und dem Landesnaturschutzbund Schleswig-Holstein als Verschwendung von Steuergeldern bezeichnet.[18][19]

Beispiele[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die bislang größte Anlage Europas bei der Staustufe Geesthacht finanzierte der Stromproduzent Vattenfall als ökologischen Ausgleich für das weiter stromabwärts liegende Kohlekraftwerk Moorburg.[20][21] Die serpentinenartig verbundenen 45 Wasserbecken ermöglichen Wanderfischen, ein Wehr zwischen dem Mündungsgebiet und der mittleren Elbe zu umschwimmen, das zur Eindämmung des Tidenhubs auf die Wasserstraße gebaut wurde.
Das Lahnfenster in Gießen ermöglicht mittels Fensterscheiben den Einblick in eine Fischtreppe in der Lahn bei Gießen. Seit 2015 sind in Österreich zwei Wasserkraftschnecken mit integriertem Fischlift in Retznei an der Sulm und in Neuburg an der Jesnitz in Betrieb [22], die sich durch eine besondere Fischverträglichkeit auszeichnen. Studien der Universität für Bodenkultur Wien in denen keine verletzten Fische festgestellt werden konnten, belegen, dass die meisten Fischarten die Anlagen gut passieren konnten.[23]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

US-amerikanisches Symbol
  • 1987: Günter Jens: Der Bau von Fischwegen. Fischtreppen, Aalleitern und Fischschleusen. Parey, Hamburg / Berlin 1982, ISBN 3-490-07414-9.
  • 1997: Beate Adam, Ulrich Schwevers: Funktionsüberprüfung von Fischwegen. Einsatz automatischer Kontrollstationen unter Anwendung der Transponder-Technologie. Wirtschafts- und Verlagesellscft Gas und Wasser, Bonn 1997. ISBN 3-89554-069-2.
  • 1999: Jürgen Eberstaller: Fischaufstiegshilfen – Gestaltungskriterien und Funktionsfähigkeit / Nature-like Fish Bypasses – Design Criteria and Effectiveness. Dissertation Universität für Bodenkultur Wien: Institut für Wasservorsorge, Gewässergüte und Fischereiwirtschaft. 1999.[24]
  • 2000: Michael Hütte: Ökologie und Wasserbau. Ökologische Grundlagen von Gewässerverbauung und Wasserkraftnutzung. Parey, Vieweg 2000, ISBN 3-528-02583-2.
  • 2001: Beate Adam, Ulrich Schwevers: Planungshilfen für den Bau funktionsfähiger Fischaufstiegsanlagen (= Bibliothek Natur & Wissenschaft, Band 17). VNW Verlag Natur und Wissenschaft, Solingen 2001, ISBN 3-927889-97-0.
  • 2004: Heinz Patt, Peter Jürging, Werner Kraus: Naturnaher Wasserbau. Entwicklung und Gestaltung von Fließgewässern. 2. Auflage, Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-20095-9.
  • 2016: Matthias Meyer, Steffen Schweizer, Elena Andrey, Andres Fankhauser, Sandro Schläppi, Willy Müller, Martin Flück: Der Fischlift am Gadmerwasser im Berner Oberland, Schweiz. Springer, Wasserwirtschaft (2/3): S. 42–48, ISSN 0043-0978

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Fischtreppen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Bemessung und Gestaltung von Fischschutz- und Fischabstiegssystemen. Abgerufen am 2. Mai 2015.
  2. Institut für angewandte Ökologie (Hrsg.): Untersuchungen zum Orientierungs- und Suchverhalten abwandernder Fische zur Optimierung der Dimensionierung und Anordnung von Fischschutzeinrichtungen vor Wasserkraftanlagen. Ethohydraulische Studien, 2014-2015.
  3. a b Marius Heiß: Evaluation of innovative rehabilitation measures targeting downstream migrating Atlantic salmon smolt (Salmo salar) at a hydroelectric power plant in southern Sweden. 2015.
  4. Leitrechen-Bypass-System nach Ebel, Gluch& Kehl. Abgerufen am 2. Mai 2015.
  5. Ökologische Betrachtung des Fischabstiegs am WKW Halle Planena. Wasserkraftanlage Planena GmbH & Co. KG, abgerufen am 2. Mai 2016 (deutsch).
  6. Dipl.-Hydrol. Arne Gluch: Nachhaltigkeit an Wasserkraftanlagen Fischabstieg downstream fish passage. Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft (LHW) Sachsen-Anhalt, abgerufen am 2. Mai 2016.
  7. Dr. Armin Peter: Downstream migration - Biological improvement of Bypass System. Abgerufen am 2. Mai 2016.
  8. Einsatz des Leitrechen-Bypass-Systems nach Ebel, Gluch & Kehl an Wasserkraftanlagen - Grundlagen, Erfahrungen und Perspektiven. Springer Vieweg, abgerufen am 2. Mai 2015.
  9. Dr. Guntram Ebel: Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen. Handbuch Rechen- und Bypasssysteme. Hrsg.: Büro für Gewässerökologie und Fischereibiologie. ISBN 978-3-00-039686-1, 3.2 Fischschonende Turbinen, S. 133 ff.
  10. Fella Maschinenbau GmbH: DIVE-TURBINE - Drehzahlanpassung. In: www.dive-turbine.de. Abgerufen am 4. Mai 2016.
  11. Siehe Studie von B. Zeiringer von der Universität für Bodenkultur zur Fischverträglichkeit der Wasserkraftschnecke mit integriertem Fischlift in Neubruck (NÖ), die von der Firma Hydroconnect betrieben wird.
  12. Matthias Meyer. Der erste Fischlift im Kanton Bern [1]. Beschreibung des Fischlifts an der Fassung Fuhren. Abgerufen am 8. April 2016
  13. Markus Hintermann. Wenn Fische in den Fahrstuhl steigen ... Erster Fischlift in der Schweiz [2]. Detaillierte Beschreibung des Grellinger Fischlifts. Abgerufen am 4. Dezember 2014
  14. Innovativer „Aufzug“ für Fische auf ORF vom 18 April 2015 abgerufen am 18. April 2015
  15. Fischaufstiegsschnecke: Monitoring bringt hervorragende Ergebnisse auf Oekonews.at vom 10. Februar 2015 abgerufen am 18. April 2015
  16. http://www.schwentinental-inside.de/frames/archiv/helix-turmfisch-pass.htm
  17. http://www.ruhr-uni-bochum.de/denkposter/68.pdf
  18. Bericht im Schwarzbuch 2005 des Bundes der Steuerzahler (pdf, ca. 1,77 MB, Seiten 46–47)
  19. Schilda lässt grüßen. Handelsblatt.de, Artikel vom 27. September 2005, 16:55 Uhr
  20. Wanderfische: Nothilfe für Migranten auf zeit.de
  21. Europas größte Fischtreppe bei Geesthacht: Schutz für Elbe und Fische auf vattenfall.de (Memento vom 23. Juli 2012 im Internet Archive)
  22. Patentnr. 512766, Anmeldedatum: 13. Januar 2012, Datum der Veröffentlichung: 15. Februar 2015, Anmelder und Erfinder: Walter Albrecht.
  23. B. Zeiringer: Fish Passage through a Hydrodynamic Double-Screw: An Alternative Solution for Restoring River Connectivity. American Fisheries Society, 145th Annual Meeting in Portland, OR, August 16.-20.2015: Abstract auf der Website der Amerikanischen Fischerei-Gesellschaft. Die Anlage an der Sulm wird vom Verbund betrieben. Die Anlage an der Jesnitz betreibt die Entwickler-Firma Hydroconnect selbst.
  24. abstract