AT522467B1

AT522467B1 - Fish ascent screw

Info

Publication number: AT522467B1
Application number: ATA50640/2019A
Authority: AT
Inventors: Strasser Bernhard
Original assignee: Strasser & Gruber Ges M B H
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2020-11-15
Also published as: AT522467A4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fischaufstiegsschnecke (2) für den Transport von Fischen und im Wasser lebenden Kleintieren eines Flusses vom Unterwasser (8) zum Oberwasser (9) einer Wasserstauanlage, insbesondere eines Wasserkraftwerkes, wobei die Fischaufstiegsschnecke (2) ein Drehrohr (19) mit einer innenliegenden Wendel (20) aufweist und das Drehrohr (19) mit seinem oberen Ende (15) über das Oberwasser (9) reicht und mit seinem unteren Ende (14) in das Unterwasser (8) eintaucht, wobei das Ablaufwasser der Wasserstauanlage zumindest teilweise über eine Wasserüberleitungsöffnung (16) zum unteren Ende (14) des Drehrohres (19) in Fließrichtung des Flusses geleitet ist, und dass das untere Ende (14) des Drehrohres (19) zur Erzeugung einer aus dem unteren Ende (14) des Drehrohres (19) ausströmenden Lockströmung einen wasserdurchlässigen Abschnitt (21) aufweist. Die Erfindung betrifft weiters ein Wasserkraftwerk, das eine solche Fischaufstiegsschnecke (2) aufweist.The invention relates to a fish ascent screw (2) for the transport of fish and small animals living in the water of a river from the underwater (8) to the upper water (9) of a water dam system, in particular of a hydroelectric power plant, the fish ascent screw (2) having a rotary tube (19) with a has internal helix (20) and the rotary tube (19) with its upper end (15) extends over the upper water (9) and dips with its lower end (14) into the lower water (8), the drainage water of the water dam system at least partially over a water transfer opening (16) to the lower end (14) of the rotary tube (19) is directed in the direction of flow of the river, and that the lower end (14) of the rotary tube (19) for generating a from the lower end (14) of the rotary tube (19 ) outflowing attraction flow has a water-permeable section (21). The invention also relates to a hydroelectric power station which has such a fish elevator (2).

Description

description

FISCHAUFSTIEGSSCHNECKE FISH LIFT SNAIL

[0001] Die Erfindung betrifft eine Fischaufstiegsschnecke für den Transport von Fischen und im Wasser lebenden Kleintieren eines Flusses vom Unterwasser zum Oberwasser einer Wasserstauanlage, insbesondere eines Wasserkraftwerkes, wobei die Fischaufstiegsschnecke ein Drehrohr mit einer innenliegenden Wendel aufweist und das Drehrohr mit seinem oberen Ende über das Oberwasser reicht und mit seinem unteren Ende ins Unterwasser eintaucht. Weiters betrifft die Erfindung ein Wasserkraftwerk mit einer Fischaufstiegsschnecke. The invention relates to a fish ascent screw for the transport of fish and small animals living in the water of a river from the underwater to the upper water of a water dam, in particular a hydroelectric power plant, the fish ascent screw having a rotary tube with an internal helix and the rotary tube with its upper end over the Upper water reaches and dips with its lower end into the underwater. The invention also relates to a hydroelectric power station with a fish ascent screw.

[0002] Fischaufstiegsschnecken und Wasserkraftwerke, die mit solchen Fischaufstiegsschnecken ausgestattet sind, sind seit längerer Zeit bekannt, beispielsweise durch die EP 2 865 885 B1 und die AT 517 679 B1. Weiteren Stand der Technik zeigen DE202012104612 U1, AT509209 A4, AT515204 A4 und WO2015026289 A1. Diese zeigen jedoch nicht die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung. [0002] Fish ascent screws and hydroelectric power plants equipped with such fish ascent screws have been known for a long time, for example from EP 2 865 885 B1 and AT 517 679 B1. DE202012104612 U1, AT509209 A4, AT515204 A4 and WO2015026289 A1 show further prior art. However, these do not show the characteristic features of the invention.

[0003] Bei Wasserstauanlagen wie Wasserkraftwerken fließt in bekannter Weise das gegebenenfalls aufgestaute Flusswasser über ein Gefälle vom Oberwasser zum Unterwasser und betreibt dabei einen Strömungsenergiewandler, wie z.B. eine Wasserturbine, eine Wasserkraftschnecke oder ein Wasserrad. Der Strömungsenergiewandler kann die kinetische Energie entweder als Drehkraft auf In water dam systems such as hydropower plants, the possibly dammed river water flows in a known manner over a gradient from the upper water to the lower water and operates a flow energy converter, such as e.g. a water turbine, a hydropower screw or a water wheel. The flow energy converter can use the kinetic energy either as a torque

[0004] Nachfolgend wird auf die Wasserstauanlage allgemein Bezug genommen, wobei damit auch Wasserkraftwerke zu verstehen sind, die mit einer Wasserstauanlage kombiniert sind. [0004] In the following, general reference is made to the water dam system, which also means hydroelectric power plants that are combined with a water dam system.

[0005] Um Fischen oder anderen Wasserlebewesen zu ermöglichen, die durch eine solche Wasserstauanlage gegebene Absperrung zu überwinden, werden Fischaufstiegshilfen vorgesehen, die es Fischen und den anderen Wasserlebewesen ermöglichen, gegen die Strömungsrichtung des Flusses und der Wasserstauanlage nach oben ins Oberwasser zu gelangen. To enable fish or other aquatic creatures to overcome the barrier given by such a water dam, fish ladders are provided that allow fish and other aquatic creatures to go against the direction of flow of the river and the water dam up into the upper water.

[0006] Im vorliegenden Fall wird erfindungsgemäß eine Fischaufstiegsschnecke angeordnet, durch die durch die kraftbetriebene Bewegung der Schnecke Wasservolumina gegen die Fließrichtung des Flusses vom Unterwasser zum Oberwasser befördert werden, wodurch auch in dem Wasservolumen befindliche Fische nach oben transportiert werden. In the present case, a fish ascent screw is arranged according to the invention, through the powered movement of the screw water volumes are transported against the direction of flow of the river from the underwater to the upper water, whereby fish located in the water volume are transported upwards.

[0007] Es hat sich gezeigt, dass es für das Einschwimmen von Fischen in die Fischaufstiegsschnecke erforderlich oder vorteilhaft ist, eine Lockströmung vorzusehen, die von der Schnecke nach unten gerichtet ist, obwohl die Förderaufstiegsschnecke die Fische in die entgegengesetzte Richtung nach oben befördern soll. It has been shown that it is necessary or advantageous for the swimming of fish in the fish ascent screw to provide a lure flow which is directed downward from the screw, although the conveyor ascent screw is intended to convey the fish in the opposite direction upwards.

[0008] Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, bei einer solchen Fischaufstiegsschnecke mit möglichst einfachen und kostengünstigen Mitteln eine Lockströmung zu erzeugen. Dabei soll die Lockströmung nicht durch zusätzliche Pumpen sondern durch den natürlichen Wasserstrom erzeugt werden. The present invention solves the problem of generating a lure flow in such a fish climbing worm with the simplest possible and inexpensive means. The attraction flow should not be generated by additional pumps but by the natural water flow.

[0009] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung. The invention solves this problem with the features of the patent claims and the following description.

[0010] Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der Figuren beschrieben. [0010] The invention is described below, for example, with reference to the figures.

[0011] Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf ein Beispiel für eine Wasserstauanlage in Kombination mit einem Wasserkraftwerk mit Fischaufstiegsschnecke. Fig. 1 shows a plan view of an example of a water dam in combination with a hydroelectric power plant with a fish elevator.

[0012] Fig. 2 zeigt den Seitenriss der Fischaufstiegsschnecke mit zugehörigem Wasserlauf. Fig. 2 shows the side elevation of the fish ascent screw with the associated watercourse.

[0013] Fig. 3 zeigt schematisch das untere Ende der Fischaufstiegsschnecke mit erfindungsgemäßer Ausbildung des Drehrohres. Fig. 3 shows schematically the lower end of the fish ascent screw with the inventive design of the rotary tube.

[0014] Fig. 4 zeigt schematisch eine Aufsicht auf das obere Ende des Drehrohres. [0015] Die Fig. 1 zeigt die Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Wasserkraftwerk, welches neben Fig. 4 shows schematically a plan view of the upper end of the rotary tube. Fig. 1 shows the plan view of an inventive hydropower plant, which next to

den baulichen Einrichtungen einen Strömungsenergiewandler 1 in Form einer Wasserkraftschnecke und die Fischaufstiegsschnecke 2 umfasst. Das Flusswasser fließt in Richtung des Pfeiles 3 bei geöffnetem Einlaufschieber 4 in den Wasserkraftkanal 11 und strömt über die Wasserkraftschnecke nach unten bis zum Wasserablauf 6. Durch den Ablaufschieber 7 kann der Wasserstand im Wasserablauf 6 und Unterwasser 8 eingestellt werden. Durch das im Wasserkraftkanal 11 vom Oberwasser 9 zum Unterwasser 8 strömende Wasser wird die Wasserkraftschnecke oder allgemeiner der Strömungsenergiewandler 1 angetrieben und der mit ihm verbundene Generator 10 erzeugt den gewünschten Strom. the structural equipment includes a flow energy converter 1 in the form of a hydropower screw and the fish ascent screw 2. The river water flows in the direction of arrow 3 with the inlet slide 4 open into the hydropower channel 11 and flows down via the hydropower screw to the water outlet 6. The water level in the water outlet 6 and underwater 8 can be adjusted with the outlet slide 7. The water power screw or more generally the flow energy converter 1 is driven by the water flowing in the water power channel 11 from the upper water 9 to the lower water 8 and the generator 10 connected to it generates the desired current.

[0016] Es ist darauf hinzuweisen, dass der Strömungsenergiewandler 1 beliebig ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann zum Antrieb einer Arbeitswelle ein Wasserrad oder zum Generatorantrieb eine Turbine, wie Kaplan-Turbine, verwendet werden. Bei allen diesen Strömungsenergiewandlern tritt das Problem auf, dass Fische und andere Wasserlebewesen nicht vom Unterwasser 8 in das Oberwasser 9 gelangen können. It should be noted that the flow energy converter 1 can be designed as desired. For example, a water wheel can be used to drive a working shaft or a turbine, such as a Kaplan turbine, can be used to drive a generator. With all of these flow energy converters, the problem arises that fish and other aquatic organisms cannot get from the underwater 8 into the upper water 9.

[0017] Parallel zum Wasserkraftkanal 11 verläuft durch die Trennwand 12 getrennt der Fischaufstiegskanal 5, in welchem die Fischaufstiegsschnecke 2 angeordnet ist. Diese Fischaufstiegsschnecke 2 wird durch einen Motor 13 angetrieben. Parallel to the hydropower channel 11, the fish pass 5, in which the fish pass 2 is arranged, runs separately through the partition 12. This fish ascent screw 2 is driven by a motor 13.

[0018] Die Fischaufstiegsschnecke 2 liegt mit ihrem unteren Ende 14 im Unterwasser 8 und das obere Ende 15 liegt über dem Spiegel des Oberwassers 9. The fish ascent screw 2 lies with its lower end 14 in the underwater 8 and the upper end 15 lies above the level of the upper water 9.

[0019] Das über den Strömungsenergiewandler 1 abfließende Flusswasser fließt über die Wasserüberleitungsöffnung 16 vom Wasserablauf 6 des Wasserkraftkanals 11 in den Fischaufstiegskanal 5 und zwar in Richtung stromabwärts, wie dies durch den Pfeil 17 angedeutet ist. Dadurch ergibt sich ein Wasserdruck im unteren Ende 14 der Fischaufstiegsschnecke 2, welches wasserdurchlässig ist und ein Eindringen des Wassers in das Ende 14 entgegen der Transportrichtung der Fischaufstiegsschnecke 2 zulässt. Das Wasser strömt in Richtung des Pfeiles 17 in Richtung einer Verengung 18 des Strömungskanals, wodurch es zu einer Erhöhung der Strömgeschwindigkeit der Lockströmung kommt. The river water flowing through the flow energy converter 1 flows through the water transfer opening 16 from the water outlet 6 of the hydropower channel 11 into the fish ascent channel 5, specifically in the downstream direction, as indicated by the arrow 17. This results in a water pressure in the lower end 14 of the fish ascent screw 2, which is water-permeable and allows the water to penetrate into the end 14 against the transport direction of the fish ascent screw 2. The water flows in the direction of arrow 17 in the direction of a constriction 18 of the flow channel, which leads to an increase in the flow velocity of the attraction flow.

[0020] Die Funktionsweise der Anordnung ist derart, dass die Fische vom Unterwasser 8 entgegen der Strömung gemäß Pfeil 17 vorerst durch die Verengung 18 in den Fischaufstiegskanal 5 gelangen und durch die Strömung gemäß Pfeil 17 als Lockströmung in den Bereich des unteren Endes 14 der Fischaufstiegsschnecke 2 gelangen. Von der in der Fischaufstiegsschnecke 2 befindlichen Wendel 20 (siehe Fig. 2) werden die Fische aufgenommen und zufolge der Drehung der Wendel 20 nach oben bis zum oberen Ende 15 der Fischaufstiegsschnecke 2 transportiert. Dort werden die Fische in das Oberwasser 9 abgegeben, sodass die Fische und sonstige Wassertiere das Oberwasser 9 und den oberen Teil des Flusses frei benutzen können. The mode of operation of the arrangement is such that the fish from underwater 8 against the flow according to arrow 17 initially pass through the constriction 18 into the fish passage 5 and through the flow according to arrow 17 as a lure flow in the area of the lower end 14 of the fish ascent screw 2 arrive. The fish are picked up by the helix 20 located in the fish ascent screw 2 (see FIG. 2) and, as a result of the rotation of the helix 20, are transported upwards to the upper end 15 of the fish ascent screw 2. There the fish are released into the upper water 9 so that the fish and other aquatic animals can freely use the upper water 9 and the upper part of the river.

[0021] Die Fig. 2 zeigt den Seitenriss des Fischaufstiegskanal 5 mit der darin angeordneten Fischaufstiegsschnecke 2. Diese umfasst das Drehrohr 19 mit innenliegender Wendel 20. Diese Wendel 20 ist in Fig. 2 nur angedeutet und erstreckt sich entlang der Innenseite des Drehrohrs 19 ohne Unterbrechung vom unteren Ende 14 zum oberen Ende 15. Durch den Motor 13 wird das Drehrohr 19 mit der innenliegenden Wendel 20 derart gedreht, dass das am unteren Ende 14 einlaufende und von der Wendel 20 gefasste Wasser nach oben bis zum Oberwasser 9 geschöpft wird. 2 shows the side elevation of the fish pass 5 with the fish pass 2 arranged therein. This includes the rotating tube 19 with an internal helix 20. This helix 20 is only indicated in FIG. 2 and extends along the inside of the rotating tube 19 without Interruption from the lower end 14 to the upper end 15. The motor 13 rotates the rotary tube 19 with the internal helix 20 in such a way that the water entering at the lower end 14 and captured by the helix 20 is scooped up to the upper water 9.

[0022] Das für die Lockströmung erforderliche Wasser gelangt durch die Wasserüberleitungsöffnung 16 in den Fischaufstiegskanal 5 zum unteren Ende 14 der Fischaufstiegsschnecke 2 und fließt zufolge des wasserdurchlässigen Abschnittes 21, der beispielsweise aus einem Lochblech gefertigt ist, von diesem Abschnitt nach unten in Richtung der Fließrichtung gemäß Pfeil 17, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Dadurch werden die Fische und sonstige Kleinlebewesen angelockt, gegen die Strömung in das Innere der Fischaufstiegsschnecke 2 zu schwimmen, wo sie von der Schnecke 2 erfasst und nach oben bis zum Oberwasser 9 transportiert werden. The water required for the attraction flow passes through the water transfer opening 16 in the fish pass 5 to the lower end 14 of the fish elevator 2 and flows according to the water-permeable section 21, which is made for example from a perforated plate, from this section downwards in the direction of flow according to arrow 17, as shown in FIG. This attracts the fish and other small organisms to swim against the current into the interior of the fish ascent screw 2, where they are captured by the screw 2 and transported upwards to the upper water 9.

[0023] Die Fig. 3 zeigt schematisch das untere Ende der Fischaufstiegsschnecke 2 mit dem wasserdurchlässigen Abschnitt 21. Um das Vorbeischwimmen von Fischen an der Fischaufstiegsschnecke 2 zu verhindern, ist ein anhebbarer Rechen 22 vorgesehen, der den Querschnitt des 3 shows schematically the lower end of the fish ascent screw 2 with the water-permeable section 21. To prevent fish from swimming past the fish ascent screw 2, a liftable rake 22 is provided, the cross section of the

Drehrohres 19 frei lässt, aber die Bereiche neben und über dem Rohrquerschnitt abdeckt. Um den Zutritt von bodennahen Fischen und Wassertieren zu erleichtern, ist in bekannter Weise ein Sohlenkeil 24 vorgesehen. Rotary tube 19 leaves free, but covers the areas next to and above the tube cross-section. In order to facilitate the access of fish and aquatic animals close to the ground, a sole wedge 24 is provided in a known manner.

[0024] Als zusätzliche Ausstattung ist in Fig. 3 noch ein Schiebering 23 eingezeichnet, der entlang des Drehrohrs 19 außen über den wasserdurchlässigen Abschnitt 21 des Drehrohrs 19 geschoben werden kann, um die Eintrittsfläche des Wassers einstellen zu können. As additional equipment, a sliding ring 23 is shown in Fig. 3, which can be pushed along the rotary tube 19 outside over the water-permeable section 21 of the rotary tube 19 in order to adjust the entry surface of the water.

[0025] Fig. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch das obere Ende 15 des Drehrohres 19 in einer bevorzugten Ausführung. Das obere Ende 15 weist im Drehrohr 19 seitlich eine Auslassöffnung 25 auf, die sich mit dem Drehrohr 19 mitdreht. Somit sammelt sich das hochgeschöpfte Wasser mit Fischen im oberen Ende 15 und dieses wird schwallweise nach unten in das Oberwasser 9 entleert, wenn die Auslassöffnung 25 nach unten gedreht wird. Das Drehrohr 19 ist mit einer Abschlussplatte 26 abgeschlossen. Fig. 4 shows schematically a section through the upper end 15 of the rotary tube 19 in a preferred embodiment. The upper end 15 has an outlet opening 25 on the side in the rotary tube 19, which also rotates with the rotary tube 19. Thus, the scooped up water with fish collects in the upper end 15 and this is emptied in gushes downward into the upper water 9 when the outlet opening 25 is turned downward. The rotary tube 19 is closed with an end plate 26.

Österreichisches Austrian

BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Strömungsenergiewandler Fischaufstiegsschnecke Pfeil Current energy converter fish ascent screw arrow

Einlaufschieber Fischaufstiegskanal Wasserablauf Ablaufschieber Unterwasser Inlet slide fish ladder water drainage outlet slide underwater

Oberwasser Upper water

Generator Wasserkraftkanal Trennwand Generator hydropower channel partition

Motor engine

unteres Ende lower end

oberes Ende Wasserüberleitungsöffnung Pfeil (Strömrichtung / Fließrichtung) Verengung upper end of water transfer opening arrow (flow direction / flow direction) constriction

Drehrohr Rotary kiln

Wendel wasserdurchlässiger Abschnitt Rechen Helix permeable section rake

Schiebering Sliding ring

Sohlenkeil Sole wedge

Auslassöffnung Abschlussplatte Outlet opening end plate

AT 522 467 B1 2020-11-15 AT 522 467 B1 2020-11-15

Claims

1. Fish ascent screw (2) for the transport of fish and small animals living in the water of a river from the underwater (8) to the upper water (9) of a water dam, in particular of a hydroelectric power plant, the fish ascent screw (2) being a rotary tube (19) with an internal helix (20) and the rotary tube (19) with its upper end (15) extends over the upper water (9) and with its lower end (14) dips into the lower water (8), characterized in that the drainage water of the water dam system at least partially is passed through a water transfer opening (16) to the lower end (14) of the rotary tube (19) in the direction of flow of the river, and that the lower end (14) of the rotary tube (19) for generating a from the lower end (14) of the rotary tube ( 19) outflowing attraction flow has a water-permeable section (21).

2. fish elevator (2) according to claim 1, characterized in that the water-permeable section (21) at the lower end (14) of the rotary tube (19) is provided with openings allowing the flow of water, in particular is perforated.

3. fish ascent screw (2) according to claim 1 or 2, characterized in that the water-permeable section (21) at the lower end (14) of the rotary tube (19) is formed from a perforated plate.

4. fish ascent screw (2) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the water-permeable section (21) of the rotary tube (19) is at least partially, preferably by a sliding ring (23), can be covered.

5. fish ascent screw (2) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the water-permeable section (21) of the rotary tube (19) is partially or entirely immersed in the underwater (8).

6. fish ascent screw (2) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the upper end (15) of the rotary tube (19) is provided protruding above the water level of the headwater (9).

7. fish ascent screw (2) according to claim 6, characterized in that the upper end (15) of the rotary tube (19) has an outlet opening (25) laterally.

8. fish ascent screw (2) according to claim 7, characterized in that the upper end (15) of the rotary tube (19) is closed by an end plate (26).

9. Hydropower plant, characterized in that it has, in addition to the power-generating flow energy converter (1), such as a water turbine, hydropower screw, water wheel, a fish ascent screw (2) according to one of claims 1 to 8.

4 sheets of drawings