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Die Erfindung betrifft eine Fischaufstiegshilfe ("Fischlift") in Form eines Schachtes mit pneumatisch gesteuertem Auslaufsverschluss gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Durch verschiedene anthropogene Eingriffe in die Gewässer wurden künstlich diskontinuierliche Sohizustände und Wasserspiegel lagen in Gewässerstrecken geschaffen. Dies erfolgte speziell bei der Errichtung von Wasserkraftanlagen und Sohlstabilisierungen im Zuge von Gewässerregulierungen. Durch die Schaffung von abrupten Höhenunterschieden von mehr als 0, 20m wurde jedoch das Gewässerkontinuum gestört bzw. zerstört. Die Durchgängigkeit für die aquatische Lebewelt wurde durch diese Unstetigkeit speziell in der Richtung flussaufwärts unterbunden.
Dies wirkt sich insbesondere beim Laichzug der Fische aus. Diese streben fluss-, bachaufwärts gelegene Sand- und Schotterbänke zum Ablaichen an. Durch künstliche Einbauten ist der Laichzug unterbrochen, die ökologische Funktionsfähigkeit der Gewässerstrecke ist verloren gegangen.
Im Sinne eines modernen Arten- und Gewässerschutzes werden nunmehr bei Neuanlagen (Wasserkraftanlagen u. dgl.) Fischaufstiegshilfen von der Wasserrechtsbehörde vorgeschrieben.
Alte Kraftwerksanlagen und Sohlabstürze, im Zuge von ehemalige Regulierungen hergestellt, können wasserrechtlich kaum behandelt werden. Es besteht zwar das öffentliche Interesse an der Wiederherstellung der ökologischen Funktionsfähigkeit der Gewässer, jedoch darf der für den Konsensinhaber verbundene Aufwand nicht ausser Verhältnis zu dem damit angestrebten Erfolg stehen.
Erfahrungsgemäss stellt die Errichtung einer Fischaufstiegshilfe einen nicht unerheblichen Kostenaufwand dar. Nur in aufwendigen rechtlichen Verfahren, und da nicht immer, können daher diese Aufstiegshilfen nachträglich vorgeschrieben werden.
Stand der Technik
Mit der US-Patentschrift 1, 680. 722 vom 14. August 1928, war es den Erfindern Arthur A. Bennett und Cecil Benett vorbehalten den Stand der Technik durch einen "Fish elevator" zu erweitern.
Durch diese Erfindung wurde eine Alternative zu Fischpässen, Umgehungsgerinnen udgl. gesetzt. Die grundlegende Idee war durch ein technisches Bauwerk (Schacht) Fische in ihrem Wandertrieb zu unterstützen und vom Unterwasser in das Oberwasser zu heben.
Der Aufstiegsschacht mit der hydraulisch - über Gestänge - betriebene Abschottung des Einund Auslasses durch Plattenschieber, dürfte jedoch den Fischlift ein "kompliziertes" und "anfälliges" Image verliehen haben, sodass der Bekanntheitsgrad dieser Erfindung nicht allgemein ist.
Der angemeldeten Erfindung liegt als Aufgabenstellung zugrunde, diese Probleme zu beheben und eine kostengünstige, wirksame Fischaufstiegshilfe mit entsprechenden Verschluss zu schaffen.
Diese Aufgabenstellung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Antrags 1 und dem Unteranspruch gelöst.
Die Figuren 1 und 2 zeigen den Querschnitt durch eine Fischaufstiegshilfe wobei verschiedene Phasen dargestellt sind.
Der Schacht zur Verbindung einer Höhendifferenz, die Verbindung von Oberwasser und Unterwasser wird als Stand der Technik übernommen. Er kann von jeglicher Form (rund, rechteckig oder dreieckig usw. ) sein. Es besteht keine Beschränkung der Grösse in Grund- und Aufriss. Auch ist er an kein bestimmtes Material gebunden. Es kann z. B. : Stahlbeton, Stahl oder Holz verwendet werden.
Der Schacht kann auch als schräg liegendes Rohr mit entsprechendem Durchmesser angeordnet sein.
Am Schachtboden befindet sich eine Öffnung zur Wasserablassung. Diese Öffnung wird in der Regel ein Rohr- oder ein Kastenprofil aufweisen. Es können auch andere Formen gewählt werden.
Diese Öffnung bzw. dieser Auslass wird zeitweise durch einen Verschluss verschlossen.
Es ist nicht erforderlich, dass der Verschluss dicht schliesst. Ein gewisser Abstrom aus der Auslassöffnung als Lockströmung ist immer erforderlich. Gegebenenfalls kann im Verschluss selbst oder neben dem Verschluss noch eine kleine Öffnung bestehen, aus dieser fliesst dann kontinuierlich Wasser als Lockströmung aus.
Der Schachtboden ist gegenüber der Auslassöffnung vertieft ausgeführt, dies deshalb, damit der in den Schacht einschwimmende Fisch sofort ein Wasservolumen mit mehr Tiefe vorfindet. Zur
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Auslassöffnung hin ist der Boden schleifend verzogen, sodass eine Spülung des Schachtbodens (Entfernung des Geschiebes, Sandes) ohne grosse Turbulenzen gegeben ist.
Um dem abfallenden Wasser die Energie zu entziehen können im Schacht Wasserräder eingebaut werden. Durch diese Massnahme ergeben sich zwei Effekte : 0 Energiegewinnung für eine Beleuchtung des Schachtes (weitere Anlockung der Fische) 0 Verminderung der Aufprallenergie im Schacht (Verhinderung der Verschreckung der
Fische)
Zur Überbrückung der Stillstände des Wasserrades ist ein Batteriebetrieb erforderlich. Bei "lnsellage"der Anlage könnt diese Energie auch für die Steuerung des Verschlusses verwendet werden.
Die Steuerung über Photovoltaik soll nicht ausgeschlossen werden.
ZEITLICHER ABLAUF DES "FISCHLIFTINGS"
Phase 1
Die Verschluss am Auslauf ist offen - vom Oberwasserspiegel aus der Stauhaltung fällt (fliesst) das Wasser in den Schacht - bei der Auslassöffnung im Unterwasser ist die normale Lockströmung vorhanden.
Die Fische schwimmen in den Schacht mit vertieftem Boden ein.
In dieser Phase wird durch das einströmende abfallende Wasser das Wasserrad betrieben (Energievernichtung bzw. -gewinnung)
Phase 2
Durch Zeitschaltung bei der Steuerung schliesst der Verschluss - das Wasser im Schacht staut sich an - ein verminderter Wasserdurchzug zur Aufrechthaltung der Lockströmung ist weiterhin gegeben - der Verschluss verschliesst die Auslassöffnung entweder nicht ganz oder durch eine Ausnehmung im Verschluss bzw. in der Schachtwand fliesst permanent Wasser ins Unterwasser.
Die Fische schwimmen frei im Schacht, zur Oberfläche.
Im Zuge der Füllung des Schachtes wird das Wasserrad nach einiger Zeit eingestaut.
Phase 3
Das Wasser im Schacht staut sich bis zum Oberwasserspiegel an.
Über einen Wasserstandsfühler wird der Impuls zu einer Zeitschaltung gegeben. Es ist dies der zeitliche Beginn für die Phasenabfolgen.
Die Lockströmung (verminderter Wasserdurchzug) vom Oberwasser ausgehend, ist weiterhin gegeben.
Die Fische folgen der Lockströmung und schwimmen über den Einlauf in das Oberwasser.
Das Wasserrad steht auf Grund des eingestauten Schachtes still.
Phase 4 Über Zeitschaltung, nach entsprechender Zeit, öffnet der Verschluss möglichst langsam - der Wasserspiegel im Schacht senkt sich-das Wasser vom aufgestautem Schacht fliess über die Auslassöffnung ab und erzeugt zusammen mit der normalen Wasserdotation eine verstärkte Lockströmung.
Im Schacht verbliebene Fische bleiben weiterhin im Schacht und kommen beim nächsten Hub ins Oberwasser oder schwimmen mit der Wasserwelle in das Unterwasser aus.
Das Wasserrad wird bei fallenden Wasserstand erneut beaufschlagt.
Phase 5 = Phase 1
Der Verschluss ist gänzlich offen. Der Wasserspiegel im Schacht ist vollkommen abgesenkt (Unterwasserniveau). Der Wasserausfluss ist drucklos und weist eine durch das Wasserrad verminderte Energie auf. Die Wasserströmung stellt die normale Lockwassermenge dar.
Die Fische können in den Schacht einschwimmen.
Das Wasserrad liefert Energie bzw. wandelt sie um.
Die vorseitig beschriebene Fischaufstiegshilfe nützt die Eigenschaft, dass Fische der Strömung nachwandern, aus und ist trotz ihrer Einfachheit in der Konstruktion geeignet den Fischaufstieg bei weniger Stressbeiastung für die Fische, im Gegensatz zu herkömmlichen Anlagen - zu erzielen Bei der Anpassungsfähigkeit an die Gegebenheiten kann diese Anlage bei geringstem Platzaufwand jeglichen Höhenunterschied überwinden und ist auch hinsichtlich des Wasserbedarfs univer-
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seil einsetzbar. Die Herstellung bezieht sich nicht nur bei Neubau z. B. einer Wasserkraftanlage, sondern besonders (wie schon ausgeführt) auf den nachträglichen Einbau. Hier kann sich die Anlage der gegebenen Situation ohne Schwierigkeiten anpassen.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten Anlagen ist die Wartung, speziell des Schachtes, als gering zu erachten. Versandungen und Schotterablagerungen können durch die sich immer wiederholenden Ablassspülstösse überhaupt nicht entstehen. An der Anlage befinden sich zwar mechanisch oder hydraulisch bewegliche Teile, diese sind jedoch robust und dem Fachkundigen in verschiedenster Form in der Rohrverschluss - und Wehranlagentechnik bekannt und erprobt.
Eine weitere Verbesserung ist dadurch gegeben, dass die Anlage an keine bestimmte Wasserdotation gebunden ist. Der Fisch findet in der Aufstiegshilfe (im "Fischlift") immer genügend Wasser zum Schwimmen vor und wird auch bei geringsten Wassereinströmungen über die Höhendifferenz angehoben. Einzig leicht zu erfüllende Bedingung ist, dass die Auslassöffnung so gross sein muss, dass bei geöffnetem Verschluss das einströmende Wasser ohne Aufstau im Schacht durchfliessen kann.
Ein weiteres Positivum der neuen Fischaufstiegshilfe ist die faktische Unverwundbarkeit durch Hochwässer. Dadurch, dass die Anlage in jede Nische gebaut werden kann, kann sie gegenüber den viel Platz beanspruchenden Altanlagen dem Hochwasserangriff entzogen werden. Besonders günstig ist der Einbau im sogenannten Nebenschluss, wie er bei einem Mühlbach durch Ober- und Unterwerkskanal geben ist.
Ohne auf die Fischpsychologie näher eingehen zu wollen, wird verständlich sein, dass die Stressbelastung für den einzelnen Fisch bei der Überwindung einer Höhendifferenz, durch Sprung von einen Becken in das nächste oder durch das aufwärts Ankämpfen gegen eine ziemlich turbulente Strömung ungleich höher ist, als in einem Schacht mit genügend Raum ungehindert aufschwimmen zu können. Altanlagen tragen der "sportlichen Leistung" beim Aufstieg insofern Rechnung, dass Ruhezonen innerhalb der Aufstiegshilfen eingeplant sind. (Kosten, Platzbedarf !)
Der Fischaufstieg in diesen Altfischleitern stellt praktisch immer ein Selektionierungsverfahren dar. Kleine Fische springen nicht hoch genug, grosse Fische finden eine nicht genügende Wassertiefe vor.
Bei den vielen zu beachtenden und auszuführenden Parametern wird oft durch Überlagerung und nicht Erkennen derselben, ein optimales Funktionieren der Anlage in der Praxis nicht erzielt.
In die beschriebene Fischaufstiegshilfe, in den "Fisch lift", schwimmen Fische unterschiedlicher Grösse ein und werden gemeinsam ohne weitere Probleme angehoben.
Das im Aufstiegsschacht eingesetzte Wasserrad dient einerseits der Beruhigung der Fische durch Energievernichtung andererseits kann diese gewonnene Energie z. B. : zur Beleuchtung des Innenteils des Schachtes herangezogen werden und so eine zusätzliche Anlockung der Fische erfolgen.
Eine nicht zu vernachlässigende Beachtung verdient die Tatsache, dass bei konventionellen Anlagen oft "Fressfeinde" der Fische (z. B. Fischreiher) einen ertragreichen Zugriff in den begrenzten Becken auf den aufsteigenden Fisch haben. Im projektierten Schacht ist der Fisch vor der Aussenwelt geschützt und wird sicher vom tiefen Unterwasser zum tiefen Oberwasser geführt.
Auf Grund der dargestellten Positiva und der wesentlich geringeren Kosten ist zu erwarten, dass durch die nun bestehende Verfügbarkeit dieser Aufstiegshilfe eine wesentliche Entspannung zwischen Behörde und Wasserkraftwerksbetreiber eintritt. Die im öffentlichen Interesse erforderliche ökologische Funktionsfähigkeit des Gewässers kann hinsichtlich der Kosten leichter erreicht werden.
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