Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen: Handbuch Rechen- und Bypasssysteme ; ingenieurbiologische Grundlagen ; Modellierung und Prognose ; Bemessung und Gestaltung = Fish protection and downstream passage at hydro power stations : handbook of bar rack and bypass systems
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Halle (Saale)
Ebel, Büro für Gewässerökologie und Fischereibiologie
2013
|
| Edition: | 1. Aufl. |
| Series: | Mitteilungen aus dem Büro für Gewässerökologie und Fischereibiologie
4 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturverz. S. 353 - 393 |
| Physical Description: | 484 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783000396861 |
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Titel: Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen
Autor: Ebel, Guntram
Jahr: 2013
Inhaltsverzeichnis
Vorwort. 9
Danksagung. 11
Einleitung. 23
1 Biologie der Fischabwanderung. 27
1.1 Typologie von Wanderungen.27
1.1.1 Grundlagen.27
1.1.2 Migrationsgilden.30
1.1.2.1 Diadrome Arten.32
1.1.2.1.1 Anadrome Arten.33
1.1.2.1.2 Katadrome Arten.40
1.1.2.1.3 Amphidrome Arten.42
1.1.2.2 Potamodrome Arten.42
1.1.2.3 Ozeanodrome Arten.44
1.2 Abwandernde und abdriftende Entwicklungsstadien.45
1.2.1 Embryonen / Eier.45
1.2.2 Eleutheroembryonen / Dottersackbriitlinge.46
1.2.3 Larven.46
1.2.4 Juvenile.48
1.2.5 Adulte.49
1.3 Zeitgeberund Rhythmikder Abwanderung.52
1.3.1 Geophysikalische Zeitgeber und resultierende Rhythmen.53
1.3.1.1 Jahreszeitliche Rhythmik.53
1.3.1.2 Tageszeitliche Rhythmik.57
1.3.1.3 Lunare Rhythmik.60
1.3.2 Sonstige Zeitgeber.61
1.3.2.1 Abfluss.61
1.3.2.2 Wassertemperatur.63
1.3.2.3 Weitere Faktoren.64
1.4 Intensitat der Abwanderung.64
1.4.1 Untersuchungen mit Plankton- und Driftnetzen.66
1.4.2 Untersuchungen mit Hamen und Reusen.67
1.5 Wanderkorridore.70
1.5.1 Horizontale Differenzierung.70
1.5.2 Vertikale Differenzierung.71
15
75
2 Schadigung abwandemder Fische.
. ^ . . .75
2.1 Schadigung in Turbinen.
2.1.1 Technische Grundlagen.
2.1.1.1 Kaplan-Turbinen.^
2.1.1.2 Francis-Turbinen.
84
2.1.2 Schadigungsraten.
2.1.2.1 Salmoniden.88
2.1.2.2 Aale.87
2.1.2.3 Neunaugen.87
2.1.2.4 Sonstige Arten.87
2.1.3 Prognosemodelle.88
2.1.3.1 Physikalische Modelle.90
2.1.3.1.1 Modell von Raben, 1. Fassung (1957a).92
2.1.3.1.2 Modell von Raben, 2. Fassung (1957a).93
2.1.3.1.3 Modell von Raben, 3. Fassung (1957b).94
2.1.3.1.4 Modell Monten, 1. Fassung (1985).95
2.1.3.1.5 Modell Monten, 2. Fassung (1985).96
2.1.3.1.6 Modell Bell (1990).97
2.1.3.1.7 Modell TURNPENNY et al. (2000).98
2.1.3.2 Empirische Modelle.99
2.1.3.2.1 Modelle Urinier Dartiguelongue (1989).99
2.1.3.2.2 Modelle Ebel (2008a).101
2.1.3.2.3 Modelle Gomes Larinier (2008).102
2.1.3.3 Vergleich von beobachteten und berechneten Mortalitatsraten.103
2.1.3.3.1 Physikalische Modelle.103
2.1.3.3.2 Empirische Modelle.104
2.1.3.4 Schlussfolgerungen.105
2.1.4 Sekundareffekte der Turbinenpassage.111
2.2 Schadigung in sonstigen Triebwerken.111
2.2.1 Wasserrader.111
2.2.2 Wasserkraftschnecken.111
2.3 Schadigung an mechanischen Barrieren.116
2.4 Schadigung an Stauanlagen.H9
2.4.1 Aufprall auf den Unterwasserspiegel.121
2.4.2 Abrasionen, Kollisionen, Scherkrafte und Turbulenzen.122
2.4.3 Veranderung der Gassattigung.123
2.4.4 Druckunterschiede.124
2.4.5 Pradation.HOC
.12b
3 Prinzipien des Fischschutzes an Wasserkraftanlagen
131
3.1 Fischschutz- und Bypasssysteme.
3.2 Fischschonende Turbinen.
. 133
16
3.3 Fischschonender Anlagenbetrieb. 135
3.4 Fang und Transport. 136
4 Typologie und Hydraulik mechanischer Barrieren und Bypasse. 139
4.1 Mechanische Barrieren.139
4.1.1 Barrieretypen.141
4.1.1.1 Konventioneller Rechen.141
4.1.1.2 Flachrechen / geneigter Rechen.143
4.1.1.3 Leitrechen / Schragrechen.143
4.1.1.4 Louver.145
4.1.1.5 Eicher Screen.147
4.1.1.6 Modular Inclined Screen.147
4.1.1.7 Tauchwand.147
4.1.1.8 Sohlleitwand.149
4.1.1.9 Vertika! umlaufende Barrieren.149
4.1.1.10 Horizontal umlaufende Barrieren.151
4.1.2 Stromungsvektoren. 152
4.1.2.1 Anstromgeschwindigkeit. 152
4.1.2.2 Normalgeschwindigkeit. 152
4.1.2.3 Tangentialgeschwindigkeit. 155
4.1.3 Hydraulische Verluste. 155
4.2 Bypasse. 160
4.2.1 Bypasstypen. 161
4.2.2 Bypasshydraulik. 164
5 Physische und verhaltensbiologische Grundlagen fur den Einsatz von
mechanischen Barrieren und Bypassen.165
5.1 Physische Grundlagen.165
5.1.1 Schwimmgeschwindigkeit.165
5.1.1.1 Grundlagen.165
5.1.1.2 Schwimmlevel.169
5.1.1.2.1 Sprintgeschwindigkeit.169
5.1.1.2.2 Gesteigerte und kritische Schwimmgeschwindigkeit.169
5.1.1.2.3 Dauerschwimmgeschwindigkeit.170
5.1.1.3 Modelle zur Charakterisierung der Schwimmgeschwindigkeit.170
5.1.1.3.1 Univariate Modelle.172
Allgemeine Modelle.172
Artspezifische Modelle.173
5.1.1.3.2 Multivariate Modelle.173
Allgemeine und gildenspezifische Modelle.173
Artspezifische Modelle.163
5.1.1.3.3 Schlussfolgerungen.194
5.1.2 Korperproportionen.105
5.1.2.1 Relative Korperbreite.195
5.1.2.2 Relative Korperhohe.195
17
. 197
5.1.2.3 Proportionsindex.
5.1.3 Physische Durchlassigkeit mechanischer Barrieren. 197
5.1.3.1 Durchlassigkeitsindex. ^
5.1.3.2 Kritische Korperlange fur die Passierbarkeit.
5 14 Toleranzen gegeniiber Druckanderungen und Scherkraften. 202
202
5.1.4.1 Druckanderungen. £
5.1.4.2 Scherkrafte.
Verhaltensbiologische Grundlagen. 208
5.2.1 Verhalten an Barrieren.208
5.2.1.1 Wahrnehmen von Barrieren und resultierende Reaktionen.208
5.2.1.2 Einfluss der lichten Weite.210
5.2.1.3 Einfluss der Anstromgeschwindigkeit.213
5.2.1.4 Einfluss der Exposition.214
5.2.1.4.1 Barrieren ohne horizontale Schraganstromung.215
Grundlagen.215
Spezielle Verhaltensweisen.217
Barrieren mit abweichendem Funktionsprinzip.218
Schlussfolgerungen.219
5.2.1.4.2 Barrieren mit horizontaler Schraganstromung.220
Grundlagen.220
Modelle.222
Spezielle Verhaltensweisen.234
Schlussfolgerungen. 237
5.2.2 Verhalten an Bypassen.238
5.2.2.1 Einfluss der Exposition.238
5.2.2.1.1 Longitudinale Anordnung.238
5.2.2.1.2 Vertikale Anordnung.239
5.2.2.1.3 Horizontale Anordnung.241
5.2.2.1.4 Schlussfolgerungen.242
5.2.2.2 Einfluss hydraulischer Faktoren.243
5.2.2.2.1 Geschwindigkeitsgradienten, Beschleunigung und Turbulenz. 244
5.2.2.2.2 Eintrittsgeschwindigkeit.245
5.2.2.2.3 Schlussfolgerungen.247
5.2.2.3 Einfluss geometrischer Faktoren.248
5.2.2.3.1 Profilbreite.249
5.2.2.3.2 Profilhohe/Wassertiefe.253
5.2.2.3.3 Profilform.254
5.2.2.3.4 Schlussfolgerungen.254
5.2.2.4 Einfluss der Beaufschlagung.256
Biologische Effizienz mechanischer Barrieren und Bypasse. 259
5.3.1 Konventionelle Rechen.260
5.3.1.1 Ergebnisse von Freilandstudien. 260
5.3.1.2 Ergebnisse von Laborstudien.!!!!."!!!"" 263
5.3.2 Leitrechen und Louver.264
5.3.2.1 Ergebnisse von Freilandstudien.264
5.3.2.2 Ergebnisse von Laborstudien. 268
5.3.3 Sohlleitwande und Tauchwande.270
5.3.4 Sonstige Barrieren.273
5.3.5 Schlussfolgerungen.273
6 Ingenieurbiologische Anforderungen an Rechen- und Bypasssysteme.275
6.1 Allgemeine Anforderungen. 275
6.1.1 Generelle Aspekte. 275
6.1.2 Effizienz von Fischabstiegsanlagen und resultierende Uberlebensraten. 276
6.1.3 Zielarten und -stadien fur die Bemessung von Fischabstiegsanlagen. 280
6.1.4 Betriebszeit von Fischabstiegsanlagen. 281
6.2 Anforderungen an Rechensysteme. 282
6.2.1 Lichte Weite. 282
6.2.1.1 Grundlagen. 282
6.2.1.2 Bemessungsempfehlungen. 285
6.2.2 Anstromgeschwindigkeit und Anstromwinkel. 285
6.2.2.1 Grundlagen. 285
6.2.2.2 Bemessungsempfehlungen. 287
6.2.3 Positionierung und Gestaltung. 292
6.2.3.1 Exposition zum Anstromvektor. 292
6.2.3.2 Stabausrichtung und Stabgeometrie. 293
6.2.3.3 Sohlleitwande und Tauchwande. 293
6.3 Anforderungen an Bypasssysteme. 298
6.3.1 Geometrische Parameter. 298
6.3.1.1 Grundlagen. 298
6.3.1.2 Bemessungsempfehlungen. 298
Profildimensionen. 298
Krummungsradien. 301
Tosbeckentiefe und -volumen. 302
6.3.2 Hydraulische Parameter. 302
6.3.2.1 Grundlagen. 302
6.3.2.2 Bemessungsempfehlungen. 302
Eintrittsprofil. 302
Gerinne. 303
Austrittsprofil. 303
6.3.3 Positionierung und Gestaltung. 304
6.3.4 Beaufschlagung. 305
6.3.5 Unterhaltung. 305
6.4 Zusammenfassung der Bemessungs- und Gestaltungsempfehlungen. 306
7 Ingenieurbiologische Planung von Rechen- und Bypasssystemen.309
7.1 Grundlagenermittlung.310
7.2 Planung von Rechensystemen.311
7.2.1 Lichte Weite.311
7.2.2 Anstromgeschwindigkeit und Anstromwinkel.312
19
7.2.2.1 Rechensysteme ohne horizontale Schraganstromung. 313
7 2 2 2 Rechensysteme mit horizontaler Schraganstromung.
7.2.3 Prufung des Risikos von Fischschaden durch Anpressung an den Rechen. 317
317
7.2.4 Typenwahl, Positionierurig und Gestaltung.
. 318
7.3 Planung von Bypasssystemen.
7.3.1 Geometrische Parameter. 318
7.3.1.1 Profildimensionen. 3^j8
7.3.1.2 .
7.3.1.3 Tosbeckentiefe und-volumen.
7.3.2 Hydraulische Parameter.°^u
7.3.2.1 Eintrittsprofil.320
7.3.2.2 Gerinne.321
Gberstromte Kontrollbauwerke.321
Unterstromte Kontrollbauwerke.323
Seitlich umstromte Kontrollbauwerke.323
Kombination unterschiedlicher Kontrollbauwerke.326
7.3.2.3 Austrittsprofil.327
7.3.4 Beaufschlagung. 327
7.3.5 Betriebszeit. 328
7.3.6 Typenwahl, Positlonierung und Gestaltung. 328
7.4 Anforderungen an die Planunterlagen. 329
8 Praktische Hinweise fiir den Einsatz von Leitrechen-Bypass-Systemen.331
8.1 Bisherige Entwicklungsarbeiten und kiinftige Forschungsschwerpunkte. 331
8.2 Leitrechen-Bypass-System nach Ebel, Gluch Kehl (2001). 332
8.2.1 Kurzbeschreibung. 332
Rechen. 332
Bypass. 332
8.2.2 Beispiele fur ausgefiihrte Anlagen. 335
Halle-Planena (Saale, Deutschland). 336
Rothenburg (Saale, Deutschland). 338
Raguhn (Mulde, Deutschland). 340
Oderwitz (WeiRe Elster, Deutschland). 342
Hadmersleben (Bode, Deutschland). 344
8.2.3 Betriebserfahrungen.340
9 Ausblick
10 Literaturverzeichnis
11 Verzeichnis der Arten
20
12 Verzeichnis der Kraftwerke und Stauanlagen. 396
13 Verzeichnis der Gewasser.398
14 Verzeichnis der Institutionen.400
15 Verzeichnis der Symbole.401
16 Verzeichnis der Abkurzungen.406
17 Verzeichnis der Tabellen.407
18 Verzeichnis der Abbildungen.409
19 Verzeichnis der Tafeln.420
20 Verzeichnis der Bildautoren.421
Anlagen.425
Anlage A: Daten zu Schwimmgeschwindigkeiten. 427
Anlage B: Daten zu Korperproportionen.439
Anlage C: Daten zur Effizienz von Schutz- und Abstiegssystemen.445
Anlage D: Datengrundlage fur Regressionsanalysen.465
Sach- und Artenregister.475
In der Schriftenreihe bislang erschienene Titel.484
21 |
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