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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fangvorrichtung für wandernde Fische zur Umgehung eines Hindernisses im Fluss oder zur Umgehung eines sperrenden Querbauwerks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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In Fließgewässern kommen Hindernisse in Form von sog. Querbauwerken vor, welche abwandernden und aufwandernden Fischen die Passage erschweren oder ganz verhindern. Die Mehrzahl der Fische wandert mit der Hauptströmung im Fluss auf oder ab und orientiert sich dabei an Strukturen wie Ufer, Sohle, Bauwerken im Fluss und dergleichen.
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Rechenanlagen im Oberwasser
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An Staustufen mit Wasserentnahmebauwerken beispielsweise für die Ausleitung von Trinkwasser oder für Wasserkraftwerke sind Schutzvorrichtungen bekannt, welche abstiegswilligen Fischen das Einschwimmen in die Wassernutzungsanlage verwehren. Diese sogenannten Rechenanlagen werden im Oberwasser vor dem Einlauf in die Wassernutzungsanlage angeordnet. Sie bestehen zum Beispiel aus Lochblechen, Gitterstrukturen oder parallel angeordneten Stäben, welche das Betriebswasser hindurch lassen, Treibzeug und Fische jedoch nicht. So können sowohl Schäden durch Treibzeug verhindert, also auch abwanderungswillige Fische vor möglichen Verletzungsgefahren innerhalb der Wassernutzungsanlage geschützt werden. Je enger die Maschenweite bzw. der Stababstand der Rechenanlage ist, desto größer ist die Schutzwirkung. Allerdings verhindern diese Rechenanlagen nicht nur das Eindringen der Fische in die Wassernutzungsanlage, sondern auch deren Abwanderung ins Unterwasser.
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Als eine besondere Ausführung sind horizontal oder vertikal schräg in die Strömung gestellte Rechenanlagen bekannt. Hier werden abwandernde Fische durch die parallel zu den Rechenstäben gerichtete Strömungskomponente des durchströmenden Wassers zum Ende des Rechenfeldes geleitet und können dort ggf. durch einen Bypass ins Unterwasser gelangen. Diese Leitwirkung hängt von den Strömungsbedingungen ab und ist umso größer, je schräger die Rechenanlage in der Wasserströmung ausgerichtet ist. Besonders bei Rechenanlagen mit horizontalen Rechenstäben und sehr schrägen Anströmwinkel (<= 30 - 35°) werden sehr gute Leitwirkungen beobachtet.
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Fischaufstiegsanlagen
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Um die Aufwanderung der Fische zu ermöglichen, werden Fischaufstiegsanlagen errichtet, welche zum Beispiel im DWA-Merkblatt 509 „Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke - Gestaltung, Bemessung, Qualitätssicherung“, Mai 2014, beschrieben sind. Zum Stand der Technik zählen hierbei fischpassierbare Rauhgerinne, becken- oder gerinneartige Fischaufstiegsanlagen, sowie Fischschleusen und Fischaufzüge.
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Allen ist gemeinsam, dass sie ihren Fischeinstieg im Unterwasser des Querbauwerkes haben, den Fischen einen Weg nach Oberwasser ermöglichen und diese dort wieder entlassen. Bei den bekannten Fischaufstiegsanlagen wird Wasser aus dem Hauptstrom im Oberwasser abgezweigt, durch die Fischaufstiegsanlage geleitet und im Unterwasser wieder in den Hauptstrom eingeleitet. Dieses ausgeleitete Wasser dient zum einen dazu, innerhalb der Fischaufstiegsanlage ausreichend Wasservolumen für die Bewegung der Fische zu gewährleisten und zum anderen als Lockströmung den Fischen zunächst den Einstieg in die Fischaufstiegsanlage im Unterwasser aber auch innerhalb der Fischaufstiegsanlage den Weg stromaufwärts zu weisen.
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Da i. d. R. nicht das gesamte abfließende Wasser über die Fischaufstiegsanlage geleitet werden kann, konkurriert das über die Fischaufstiegsanlage geleitete Wasser in seiner Lockfunktion für aufsteigende Fische vor dem Einstieg in die Fischaufstiegsanlage im Unterwasser mit der über andere Abflusskorridore (z. B. über die Wehranlage oder ein Wasserkraftwerk) geleiteten Wassermenge. Ziel bei der Planung von Fischaufstiegsanlagen ist es daher, den Leitabfluss der Fischaufstiegsanlage so groß wie möglich zu halten, um die Auffindbarkeit des Einstieges zur Fischaufstiegsanlage so gut wie möglich zu gewährleisten, denn generell gilt: je größer der Leitabfluss durch die Fischaufstiegsanlage, desto besser ist deren Auffindbarkeit.
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Je mehr Wasser über eine Fischaufstiegsanlage geleitet wird, desto größer muss sie gestaltet werden, sonst können die hydraulischen Bedingungen für einen erfolgreichen Fischaufstieg sowohl von starken als auch von schwachen Schwimmern unter den Fischen nicht eingehalten werden. Der Erhöhung der Leitwassermenge stehen also zum einen die Kosten entgegen, welche für den Bau einer möglichst großen Fischaufstiegsanlage anfallen. Bei großen Höhenunterschieden zwischen Oberwasser und Unterwasser steigen die Kosten und der Platzbedarf für eine Fischaufstiegsanlage derart an, dass dann oft nur noch Fischschleusen oder Fischaufzüge realisiert werden können.
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Zum anderen steht möglicherweise aber auch das Interesse zum Betrieb von Wasserkraftwerken dagegen, die an vielen Querbauwerken mit deutlichem Wasserspiegelunterschied zwischen Oberwasser und Unterwasser installiert wurden. Je mehr Wasser über eine Fischaufstiegsanlage geleitet wird, desto weniger steht für die Nutzung im Kraftwerk zur Verfügung und desto geringer ist die Erzeugung von regenerativem Strom.
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Dieser Konflikt führt nicht nur oft zu heftigen Auseinandersetzungen der unterschiedlichen Interessengruppen, sondern in der Regel auch zu relativ geringen Wasserdotierungen für die Fischaufstiegsanlage im Vergleich zum Gesamtabfluss. Daher wird in Deutschland inzwischen eine Mindestmenge für die Fischaufstiegsanlagen von 1- 5% des höchsten für den Fischaufstieg noch relevanten Gesamtabflusses seitens der Ökologie gefordert.
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Weiterhin ist für die gute Auffindbarkeit und damit die Funktion einer Fischaufstiegsanlage die Position des Einstieges entscheidend. Aufstiegswillige Fische suchen gegen die Strömung nach Aufstiegsmöglichkeiten, weil die Strömung die einzige für sie wahrnehmbare Größe ist, die ihnen verrät, in welcher Richtung es stromauf geht. Die stärkste Strömung übt dabei die größte Leitwirkung aus. Da die stärkste Strömung aber i. d. R. nicht aus der Fischaufstiegsanlage kommt, sondern über andere Abflusskorridore (z. B. Wehr oder Wasserkraftwerk) fließt, soll der Einstieg zu einer Fischaufstiegsanlage möglichst nahe an dem Hindernis angeordnet werden, über welches der Hauptabfluss abfließt. Je weiter der Einstieg entfernt liegt, desto geringer ist die Auffindbarkeit. Besonders nachteilig wirkt sich dabei die Positionierung des Einstieges stromab vom Wanderhindernis, weil die Fische, die am Hindernis nicht mehr weiterkommen, nicht aus freien Stücken wieder umdrehen und mit der Strömung nach einer alternativen Aufstiegsmöglichkeit suchen. Den Leitstrom aus der Fischaufstiegsanlage können sie dann u. U. gar nicht wahrnehmen, weil sie möglicherweise zu weit von der Fischaufstiegsanlage entfernt an das Hindernis gestoßen sind.
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Fischschleusen
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Es sind Sonderformen von Fischaufstiegsanlagen bekannt, sogenannte Fischschleusen, die wie Schiffsschleusen durch wechselseitiges Öffnen und Schließen des oberen und unteren Verschlusses aufstiegswilligen Fischen zunächst den Einlass in die Schleuse gewähren, nach Schließen des unteren Verschlusses wird der obere so weit geöffnet, dass Wasser aus dem Oberwasser die Schleuse langsam füllt bis der Wasserspiegel innerhalb der Schleuse dem des Oberwassers entspricht. Sodann wird der obere Verschluss ganz geöffnet, damit die in der Schleuse befindlichen Fische ins Oberwasser schwimmen können. Anschließend wird der obere Verschluss wieder vollständig geschlossen und der untere geöffnet, damit so viel Wasser aus der Schleuse abfließen kann, bis der Wasserspiegel innerhalb der Schleuse dem des Unterwassers entspricht und Fische in die Schleuse einschwimmen können.
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Um hier wiederum eine Lockströmung zu indizieren, wird über eine Bypassleitung oder kleine Öffnungen in einem oder beiden Verschlüssen eine gewisse Menge Wasser durch die Schleuse geleitet. Aus der
EP 1 717 374 B1 ist eine Fischschleuse bekannt, welche auf diese Weise einen permanenten Durchfluss durch die Schleuse gewährleistet.
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Aus der Internationalen Patentanmeldung
WO 2014/172721 A1 ist eine schachtförmige Fischschleuse mit einer siebartigen Fangkammer bekannt. Das Wasserhebeprinzip ist wie bei einer Schiffsschleuse. Eine in der Schleusenkammer angeordnete Fangkammer soll Fische konzentrieren und hat Auftriebskörper, die dafür sorgen, dass die Fangkammer bei ansteigendem Wasserspiegel mit hochsteigt.
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Nachteile der Fischschleusen
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Wie bei allen anderen bekannten Fischaufstiegsanlagen kann auch gemäß Offenbarung der
WO 2014/172721 A1 nicht das gesamte Flusswasser als Lockströmung durch die Schleuse geleitet werden. Auch muss eine Fischschleuse zusätzlich zum Querbauwerk und allen sonstigen Baugruppen der Staustufe positioniert werden. Hierdurch entstehen die beschrieben Probleme u. a. bei der Nutzung des vorhandenen Platzangebotes und der Auffindbarkeit der Schleuse durch wanderwillige Fische.
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Darüber sind die Verschlüsse einer Fischschleuse naturgemäß vollständig verschließbar, so dass kein oder nur sehr wenig Wasser durch sie hindurchfließen kann, um die verschiedenen Betriebsphasen mit unterschiedlichen Wasserständen innerhalb der Schleuse zu ermöglichen. Solange eine der Verschlüsse geschlossen ist, wird die Lockströmung weiter reduziert oder, während der Verschlusszeit des unteren Verschlusses, sogar ganz unterbrochen.
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Also kann die ohnehin relativ geringe Lockströmung von Fischen nur in bestimmten Betriebsphasen überhaupt wahrgenommen werden.
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Fangkammern
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Ferner sind Fangkammern bei Fischaufstiegsanlagen bekannt, die vor dem Einstieg zu einer Fischaufstiegsanlage im Unterwasser angeordnet werden. Nähern sich Fische dem Einstieg zur Fischaufstiegsanlage, so müssen sie zunächst in die Fangkammer einschwimmen, die üblicherweise großzügiger ausgebildet ist, als der Einstieg in die Fischaufstiegsanlage. Um den tatsächlichen Eintritt in die Fischaufstiegsanlage zu beschleunigen, wird ein Verschiebegitter innerhalb der Fangkammer in Richtung Einstieg zur Fischaufstiegsanlage bewegt, welches alle Fische innerhalb der Fangkammer in die Fischaufstiegsanlage zwingt. Sobald die Fische in der Fischaufstiegsanlage sind, wird die Verbindung zwischen Fangkammer und Fischaufstiegsanlage durch eine Schütztafel verschlossen, damit die Fische nicht wieder zurück in die Fangkammer entweichen. Anschließend fährt das Verschiebegitter wieder zum Eingang der Fangkammer, um weitere Fische zur Fischaufstiegsanlage zu drängen.
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Nachteile der Fangkammern
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Die Wasserbeaufschlagung der Fangkammer geschieht durch die Wasserdotation aus der Fischaufstiegsanlage und kann über eine Bypassleitung mit eine zusätzlichen Dotationsmenge aus dem Hauptabfluss noch etwas erhöht werden. Auch hier besteht das Problem der konkurrierenden Lockströmungen aus der Fangkammer mit dem sehr viel größeren Hauptabfluss, wodurch die Auffindbarkeit der Fangkammer und die Aufstiegsrate in der anschließenden Fischaufstiegsanlage reduziert wird.
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Weiterhin wird die Lockströmung in die Fangkammer zusätzlich verringert, solange die Verbindung zwischen Fischaufstiegsanlage und Fangkammer durch eine Schütztafel unterbrochen ist, um das Zurückschwimmen von Fischen zu verhindern.
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Ein wichtiger Nachteil ergibt sich wiederum aus der Notwendigkeit, Fischaufstiegsanlage und Fangkammer neben dem Hauptabfluss zu positionieren. Hierdurch wird nicht nur die Auffindbarkeit für die aufstiegswilligen Fische erschwert, weil nur die Fische den Einstieg finden, die in unmittelbarer Nähe des Einstieges zur Fangkammer vorbei schwimmen, sondern es ist auch ein zusätzlicher Platzbedarf für die Anordnung der Bauwerke erforderlich, der an Staustufen nicht immer gegeben sein oder nur mit hohem Aufwand bereitgestellt werden kann.
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Die Effektivität aller bekannten Fischaufstiegsanlagen ist daher oft nur sehr eingeschränkt gegeben.
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Barriereschirm
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Aus dem US-Patent
US 4481904 A ist ein Barriereschirm bekannt, welcher für die Verbesserung des Fischabstieges oberhalb eines Wasserentnahmebauwerkes in einem Fließgewässer quer zur Fließrichtung des Wassers angeordnet wird und durch seine Gitterstruktur für Wasser durchlässig, für Fische aber unpassierbar ist. Der Barriereschirm ist so gestaltet, dass außer dem durch die Bypässe abfließenden Wasser das gesamte Flusswasser durch ihn hindurchströmen kann. Ferner ist ein verschiebbarer Schirm vorgesehen, der sich vor dem Barriereschirm seitlich hin und her bewegt. Links und rechts des Barriereschirmes befinden sich Bypässe, durch welche Fische an dem Wasserentnahmebauwerk vorbei ins Unterwasser geleitet werden können. Gelangen abwandernde Fische mit dem Wasserstrom vor den Barriereschirm, so soll der verschiebbare Treibschirm die Fische seitlich zu den Bypässen treiben, damit sie durch diese sicher ins Unterwasser gelangen können und nicht in das Wasserentnahmebauwerk gezogen werden.
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Nachteil des Barriereschirmes
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Im Prinzip stellt der in der
US 4481904 A beschriebene Barriereschirm eine bekannte Rechenanlage mit waagerecht verschiebbarer Reinigungsschiene dar, wie sie bei Wasserentnahmebauwerken (z. B. Wasserkraftwerken) seit langem üblich sind, auf der an beiden Seiten Bypässe angeordnet sind. Lediglich die Ausdehnung des Treibschirmes im Oberwasser ist größer als die Reinigungsschiene bei üblichen Rechenanlagen.
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Abgesehen von sehr schräg in die Strömung gestellten Rechenanlagen (siehe vor) werden vor derartigen Barrieren nur sehr geringe Leitwirkungen auf Fische festgestellt. Auch entlang der Barrierenfläche verschiebbare Treibeinrichtungen, wie sie die üblichen Reinigungsschienen in gewissem Maße auch darstellen, verbessern die gewünschte Verschiebung von Fischen nicht. Dies war und ist ein wesentlicher Kritikpunkt z. B. an senkrecht oder nur mit geringem Winkel im Wasser stehenden Rechenanlagen mit oben liegender Spülrinne, wie sie bis vor einigen Jahren noch häufig installiert wurden.
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Fische verhalten sich nämlich nicht wie leblose Gegenstände, die, von der Wasserströmung vor den Barriereschirm gespült, solange davor verharren, bis ein weiterer Schirm sie zu einer Seite treibt und ihnen dann nur noch der Bypass zur Abwanderung zur Verfügung steht. Auch lassen sie sich nicht „in die Enge“ treiben, um ihnen den Einlass zum Bypass zu weisen, solange noch Ausweichmöglichkeiten bestehen. Vielmehr weichen sie als Fluchttiere allen ihnen unbekannten, bewegten Gegenständen aus und entweichen in freie Bereiche ihres Lebensraumes. Sobald sich also der Treibschirm in Bewegung setzt und sich auf vor dem Barriereschirm befindliche Fische zubewegt, fliehen diese ins Oberwasser, weil dies der einzig sichere Freiraum für sie ist. Die beschriebene Erfindung kann daher nicht in der gewünschten Weise funktionieren und es ist nicht bekannt, dass sie irgendwo zum Einsatz gekommen wäre.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Umsetzung von Fischen von einem ersten an einen zweiten Ort so zu verbessern, dass beispielsweise möglichst viele in einem Fließgewässer aufsteigenden Fische, die unterwasserseitig an ein Wanderhindernis stoßen, sicher und ohne großen Zeitverlust ins Oberwasser gelangen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Fangvorrichtung besteht aus einem ersten und einem zweiten Verschluss, welche für das abströmende Wasser durchlässig ist, für Fische aber nicht. Beide Verschlüsse können aus dem abströmenden Wasser herausgenommen werden. Wird der zweite Verschluss geöffnet, während der erste verschlossen bleibt, können Fische gegen die Strömung in die Fangvorrichtung einschwimmen. Sobald der zweite Verschluss ebenfalls geschlossen wird, sind die Fische innerhalb der Fangvorrichtung gefangen. Durch Verschieben eines oder bei- der Verschlüsse oder einer separaten Verschiebevorrichtung werden die Fische in einem Bereich der Fangvorrichtung verdichtet und aus der Fangvorrichtung heraus in eine Transportvorrichtung befördert und von dort ins Oberwasser verbracht.
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Dadurch dass die Verschlüsse für Wasser durchlässig sind, kann die Fangvorrichtung in jeder Betriebsphase von abfließendem Wasser durchströmt werden. Dies erlaubt, die Fangvorrichtung unmittelbar in einem Fließgewässer zu positionieren, so dass die gesamte Abflussmenge des Gewässers durch die Fangvorrichtung strömt. Die Lockströmung für aufwandernde Fische ist dadurch maximiert und die Auffindbarkeit der Fangvorrichtung optimal, da alle im Gewässer aufwandernden Fische in die Fangvorrichtung gelangen.
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Vorteile der Erfindung
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Hierzu werden bekannte Baugruppen erfindungsgemäß neu angeordnet und neu miteinander kombiniert. So werden Schutzvorrichtungen, wie sie beispielsweise bei Wasserkraftwerken ausschließlich im Oberwasser eingesetzt werden, im Unterwasser angeordnet, also hinter dem Kraftwerk, wo das Betriebswasser die Turbinen bereits verlassen hat.
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Darüber hinaus werden wenigstens zwei Schutzvorrichtungen in Fließrichtung des Wassers hintereinander gesetzt, so dass erfindungsgemäß eine Fangvorrichtung im Abflussquerschnitt hinter dem Kraftwerk entsteht, welche einen in Fließrichtung des abfließenden Wassers mindestens einen ersten und einen zweiten Verschluss aufweist, die beide für das abfließende Wasser durchlässig sind, aber für Fische nicht. Damit fließt ein Großteil oder sogar das gesamte Wasser des Kraftwerkes ungehindert durch die Fangvorrichtung (siehe 1 bis 22).
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Die wasserdurchströmbaren Verschlüsse können wie bekannte Schutzvorrichtungen bei Wasserentnahmevorrichtungen als Rechen mit parallelen Stäben, als Lochbleche, Gewebegitter oder Ähnliches ausgebildet und senkrecht oder schräg zur Fließrichtung des abströmenden Wassers in der Strömung positioniert werden. Aber anders als bekannte Schutzvorrichtungen im Oberwasser beispielsweise von Wasserkraftwerken, die permanent im Wasser verbleiben, um eine ununterbrochene Sperrwirkung für Treibgut und Fische zu entfalten, können die wasserdurchströmbaren Verschlüsse der Fangvorrichtung erfindungsgemäß aus dem Abflussquerschnitt der Fangvorrichtung teilweise oder ganz nach oben, nach unten oder zur Seite herausgenommen werden. Weiterhin werden erfindungsgemäß einer oder beide Verschlüsse verschiebbar angeordnet, so dass durch gezieltes Herausnehmen oder Einsetzen sowie Verschieben eines oder beider Verschlüsse wandernde Fische in der Fangvorrichtung gefangen, verdichtet und ins Oberwasser verbracht werden (siehe z. B. 3 bis 6). Es entstehen ähnlich wie bei Fischschleusen vier Betriebsphasen:
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1. Einschwimmphase
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Der zweite Verschluss ist herausgenommen und erlaubt aufsteigenden Fischen, in die Fangvorrichtung einzuschwimmen. Der erste Verschluss ist dagegen eingesetzt und versperrt das Aufschwimmen von wandernden Fischen über die Fangvorrichtung hinaus.
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2. Verdichtungsphase
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Der zweite Verschluss wird ebenfalls geschlossen und sperrt die in der Fangvorrichtung befindlichen Fische ein. Anschließend bewegen sich beispielsweise der erste Verschluss durch die Fangvorrichtung auf den zweiten Verschluss zu und verdichten die Fische an einer Stelle der Fangvorrichtung, an der sich eine Hebevorrichtung befindet.
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3. Transportphase ins Oberwasser
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Die Fische werden mittels der Hebevorrichtung in eine Transportvorrichtung verbracht, über welche sie in das Oberwasser befördert werden.
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4. Rücklaufphase
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Nach Verbringung der gefangenen Fische in die Transportvorrichtung senkt sich die Hebevorrichtung wieder ab und der verschiebbare erste Verschluss wird aus dem Abflussquerschnitt herausgenommen, um mögliche Belegungen auf dem ersten Verschluss zu entfernen. Gegebenenfalls können abwanderungswillige Fische, welche aus dem Oberwasser durch das Wasserentnahmebauwerk sowie die vorgeschaltete Schutzvorrichtung gelangt sind und sich vor dem ersten Verschluss befunden haben, mit der Wasserströmung in die Fangvorrichtung gelangen. Anschließend fährt er zurück in seine Ausgangsstellung. Nach dem Wiedereinsetzen des ersten Verschlusses wird der zweite Verschluss wieder aus dem Abflussquerschnitt genommen, um Verunreinigungen abzustreifen. Abwandernde Fische können weiter ins Unterwasser schwimmen, während aufwandernde Fische, die während der Verdichtungsphase vom unteren Verschluss am weiteren Aufstieg gehindert wurden, in die Fangvorrichtung gelangen können. Damit beginnt der Zyklus erneut.
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Je nach Gegebenheit können erfindungsgemäß auch der zweite oder beide Verschlüsse verschiebbar ausgeführt werden und in der Verdichtungsphase einzeln oder gleichzeitig aufeinander zu laufen.
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Weiterhin kann in der Fangvorrichtung erfindungsgemäß eine Verschiebevorrichtung angeordnet werden, welche vom ersten bis zum zweiten Verschluss reicht und sich über die gesamte Wasserhöhe von der Sohle bis über den Wasserspiegel erstreckt (siehe z. B. 7 bis 9). Sie dient dazu, Fische, die sich zwischen den beiden Verschlüssen befinden, in der Verdichtungsphase zu einer Hebevorrichtung oder direkt in eine Transportvorrichtung zu verbringen, ohne dass diese wieder in offene Bereiche des Abflusses entweichen können.
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Bei Ausführung der erfindungsgemäßen Fangvorrichtung über die gesamte Breite des Abflusses wird der gesamte Abfluss des Fließgewässers durch die Fangvorrichtung geleitet und damit die größtmögliche Lockwirkung auf wandernde Fische ausgeübt. Jede vom Hauptstrom ausgeleitete Betriebswassermenge für eine bekannte Fischaufstiegsanlage kann dagegen nur eine geringere Lockwirkung entwickeln, da sie mit dem Hauptabfluss konkurrieren muss.
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Da die Verschlüsse der Fangvorrichtung für Wasser permanent durchströmbar sind, wird diese Lockströmung für aufwandernde Fische, anders als bei bekannten Fischaufzügen und Fischschleusen, zu keinem Zeitpunkt unterbrochen. Die Fische erhalten also einen permanenten Anreiz, in die erfindungsgemäße Fangvorrichtung zu gelangen. Sowohl die Lockströmung als auch die Auffindbarkeit der Fangvorrichtung sind damit optimiert und allen anderen bekannten Fischaufstiegsanlagen überlegen.
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Die erfindungsgemäße Ausführung mit verschiebbaren Verschlüssen und gegebenenfalls kombiniert mit beweglichen Ausgleichselementen erlaubt es, die Verschlüsse nicht parallel zueinander zu positionieren, sondern in einem Winkel zueinander. Dadurch kann die erfindungsgemäße Fangvorrichtung auch an gebogene und aufweitende bzw. verengende Gewässerverläufe (wie sie z. B. oft bei Ein- und Ausläufen von Wasserkraftwerken vorkommen) angepasst werden.
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Durch unterschiedliche Länge der Einschwimmphase und Taktung der Betriebsphasen kann wandernden Fischen unterschiedlich viel Zeit gegeben werden, um in die Fangvorrichtung zu gelangen. Damit kann auf unterschiedliche Fischarten mit ihren jeweiligen Aufwanderverhalten in Abhängigkeit beispielsweise von der Jahreszeit oder der gesamten Abflussmenge reagiert werden, um eine optimale Fangrate zu erhalten. Auch durch die Kombination mit Detektionseinrichtungen für Fische kann die Taktung der erfindungsgemäßen Fangvorrichtung zusätzlich verbessert und angepasst werden. Die erfindungsgemäße Fangvorrichtung kann hinter jedem Querbauwerk angeordnet werden. Besonders geeignet ist sie für eine Anordnung hinter Wasserkraftwerken, da in deren Auslauf kein grobes Treibgut mehr vorkommt. Damit wird der Nachteil in Bezug auf die aufwärtsgerichtete Durchgängigkeit, welcher der Nutzung von Wasserkraft oft vorgeworfen wird, vollständig ausgeglichen.
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Bei Wasserkraftwerken ist zudem die Ertragseinbuße durch den Strömungswiderstand der erfindungsgemäßen Verschlüsse der Fangvorrichtung je nach Ausbaugrad der Kraftwerke deutlich geringer als die Verluste aufgrund von ausgeleitetem Betriebswasser für separate Fischaufstiegsanlagen. Schließt sich an ein Wasserkraftwerk ein längerer Einleitungskanal bis zum Hauptflussbett an, so kann die erfindungsgemäße Fangvorrichtung gegebenenfalls soweit vom Wasserkraftwerk entfernt angeordnet werden, dass der zusätzliche Rückstau durch den Strömungswiderstand der Verschlüsse gar nicht mehr ins Gewicht fällt.
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Bei Staustufen, welche noch keine oder nur eine schlecht funktionierende Fischaufstiegsanlage besitzen, kann die erfindungsgemäße Fangvorrichtung mit weniger Raumbedarf im Uferbereich und zu erheblich geringeren Kosten als eine dem Stand der Technik entsprechende Fischaufstiegsanlage errichtet werden.
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Wird die erfindungsgemäße Fangvorrichtung für den Fischabstieg eingesetzt, so kann sie beispielsweise in einem Bypasskanal angeordnet werden und dort das zurückschwimmen von Fischen ins Oberwasser verhindern. So gelangen diese schneller und ohne großen Energieverlust sicher ins Unterwasser, als wenn sie sonst übliche Wanderkorridore (Wehre, Fischaufstiegsanlagen, Spülrinnen usw.) abwandern müssten.
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Figurenliste
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- 1 Fangvorrichtung im gesamten Abflussquerschnitt des Fließgewässers
- 2 Fangvorrichtung in einem Teil des Abflussquerschnittes des Fließgewässers
- 3 Fangvorrichtung mit verschiebbarem Verschluss - Einschwimmphase, Draufsicht
- 4 Fangvorrichtung mit verschiebbarem Verschluss - Einschwimmphase, Schnitt (längs zur Strömung)
- 5 Fangvorrichtung mit verschiebbarem Verschluss - Verdichtungsphase, Draufsicht
- 6 Fangvorrichtung mit verschiebbarem Verschluss - Verdichtungsphase, Schnitt (längs zur Strömung)
- 7 Fangvorrichtung mit Verschiebevorrichtung - Einschwimmphase, Draufsicht
- 8 Fangvorrichtung mit Verschiebevorrichtung - Einschwimmphase, Schnitt (längs zur Strömung)
- 9 Fangvorrichtung mit Verschiebevorrichtung - Verdichtungsphase, Draufsicht
- 10 Fangvorrichtung mit verschiebbarem Verschluss und beweglichen Ausgleichselementen an einer Seite für Anordnung in gebogenem und aufgeweitetem Fließgewässer, Draufsicht mit mehreren Positionen eines verschiebbaren Verschlusses
- 11 Fangvorrichtung mit Verschiebevorrichtung am Ufer - Einschwimmphase, Draufsicht
- 12 Fangvorrichtung mit Verschiebevorrichtung am Ufer - Einschwimmphase, Schnitt (quer zur Strömung)
- 13 Fangvorrichtung mit Verschiebevorrichtung am Ufer - Verdichtungsphase, Schnitt (quer zur Strömung)
- 14 Fangvorrichtung mit Verschiebevorrichtung am Ufer - Verdichtungsphase, Draufsicht
- 15 Fangvorrichtung kombiniert mit Leitrechen für sehr breite Fließgewässer (z. B. hinter großen Wasserkraftanlagen), Draufsicht
- 16 Segmente einer Verschiebevorrichtung
- 17 bewegliche Ausgleichselemente an Segmenten einer Verschiebevorrichtung zur fischdichten Abdichtung gegen unebene Gewässersohle
- 18 in Höhe flexible Ausgleichselemente an Segmenten einer Verschiebevorrichtung zur fischdichten Abdichtung gegen raue Gewässersohle, Ausführung hier: mit Borstenelementen, Schnitt längs zur Verschiebevorrichtung
- 19 in Höhe flexible Ausgleichselemente an Segmenten einer Verschiebevorrichtung zur fischdichten Abdichtung gegen raue Gewässersohle, Ausführung hier: mit Borstenelementen, Schnitt quer durch Verschiebevorrichtung
- 20 Fangvorrichtung mit horizontaler Verschiebevorrichtung als Anpassung an unregelmäßige Gewässerform
- 21 Fangvorrichtung mit verschiebbarem Verschluss, ein Verschluss schräg im Wasser angestellt - Einschwimmphase, Schnitt (längs zur Strömung)
- 22 Fangvorrichtung mit verschiebbarem Verschluss, ein Verschluss schräg im Wasser angestellt - Verdichtungsphase, Schnitt (längs zur Strömung)
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Kurzbeschreibung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels An einem Querbauwerk 30, das als Wanderhindernis in einem Fließgewässer 31 die Passage von Fischen 40 behindert, wird eine erfindungsgemäße Fangvorrichtung 1 mit einem in Fließrichtung des abströmenden Wassers 33 ersten Verschluss 4 und einem zweiten Verschluss 5 positioniert. Der erste Verschluss 4 und der zweite Verschluss 5 sind für das durch die Fangvorrichtung 1 abfließende Wasser 33 durchlässig, aber für Fische 40 nicht.
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Der erste Verschluss 4 und der zweite Verschluss 5 können aus dem Abflussquerschnitt 3 der Fangvorrichtung teilweise oder ganz herausgenommen werden. Bei Verwendung der Fangvorrichtung 1 als Fischaufstiegsanlage wird durch Herausnehmen des zweiten Verschlusses 5 und Einsetzen des ersten Verschlusses 4 der Zugang zur Fangvorrichtung 1 für aufwärts wandernde Fische 40 freigegeben, so dass diese in die Fangvorrichtung „1 hinein schwimmen. Anschließend wird auch der zweite Verschluss 5 wieder eingesetzt und die innerhalb der Fangvorrichtung 1 gefangenen Fische 40 werden in einem Bereich der Fangvorrichtung 1 konzentriert. Diese Verdichtung der Fische wird durch Verschieben des ersten Verschlusses 4 und/oder des zweiten Verschlusses 5 oder durch eine separate Verschiebevorrichtung 8 erreicht.“
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Die Verschiebevorrichtung 8 erstreckt sich vom ersten Verschluss 4 bis zum zweiten Verschluss 5 und reicht über die gesamte Wasserhöhe von der Sohle 2 der Fangvorrichtung 1 bis über den Wasserspiegel 34.
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Die verdichteten Fische werden entweder direkt in eine Transportvorrichtung 25 außerhalb der Fangvorrichtung 1 oder zunächst in eine Hebevorrichtung 16 und von dort in eine Transportvorrichtung 25 verschoben. Mit Hilfe der Transportvorrichtung 25 werden die Fische 40 über das Querbauwerk in das Oberwasser verbracht.
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Dadurch dass sowohl der erste Verschluss 4 wie auch der zweite Verschluss 5 in eingesetztem Zustand permanent vom abfließenden Wasser 33 durchströmt werden, entsteht ein ununterbrochener Lockstrom für aufwandernde Fische 40 in die Fangvorrichtung 1. Die Fangvorrichtung 1 kann über den gesamten Abflussquerschnitt 32 des Fließgewässers 31 ausgeführt werden, wodurch der gesamte Abfluss 33 des Fließgewässers 31 auch durch die Fangvorrichtung 1 fließt und somit die größtmögliche Lockwirkung auf wandernde Fische 40 ausgeübt wird. Eine konkurrierende Lockströmung wie bei bekannten Fischaufstiegsanlagen, welche die Auffindbarkeit der Fischaufstiegsanlagen z. T. erheblich herabsetzt, besteht nicht mehr. Vielmehr wird mit der erfindungsgemäßen Fangvorrichtung 1 die maximal mögliche Auffindbarkeit für aufwandernde Fische 40 erreicht.
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Erfindungsgemäße Ausführungen
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Es ist denkbar, dass die Sohle der Fangvorrichtung erfindungsgemäß zum Beispiel der Ufersohle folgend ansteigend ausgeführt wird, bis sie knapp unterhalb oder sogar über den Wasserspiegel hinaus emporsteigt (siehe z. B. 11 bis 14). Die Verschlüsse werden dabei der Sohlform angepasst. Die Verschiebevorrichtung bewegt sich dann ebenfalls ansteigend und schiebt die gefangenen Fische über die ansteigende Sohle in einen Transporttrog. Mindestens im unteren Bereich kann die Verschiebevorrichtung wasserundurchlässig ausgeführt werden, damit auch Wasser aus dem Fließgewässer in den Transporttrog geschoben wird, um den gefangenen Fischen ausreichend Wasservolumen während des Transportes ins Oberwasser zur Verfügung zu stellen.
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Wird auf beiden Seiten des Fließgewässers eine Transportvorrichtung angeordnet, so kann die Verschiebevorrichtung die in der Fangvorrichtung befindlichen Fisch erfindungsgemäß in beide Richtungen verdichten und muss sich nicht z. B. über dem Wasserspiegel in ihre Ausgangsstellung zurückbewegen.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung werden ein oder beide Verschlüsse schräg zur Strömungsrichtung des abfließenden Wassers angestellt. In der Verdichtungsphase läuft der bewegliche Verschluss oder die Verschiebevorrichtung so an diesem entlang, dass gefangene Fische über den Wasserspiegel direkt in eine Transportvorrichtung geschoben werden. Vorteilhaft können hierzu beim verschiebbaren Verschluss ein Bereich am unteren Ende und am schräg im Wasser positionierten Verschluss ein Bereich am oberen Ende wasserundurchlässig ausgeführt. Somit befördert der verschiebbare Verschluss in der Verdichtungsphase mit den gefangenen Fischen auch eine Wassermenge in die Transportvorrichtung (siehe z. B. 21 und 22).
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Da Fische in der Regel gegen die Hauptströmung aufwärts wandern, sind einige Bereiche des Fließgewässers, z. B. die Außenkurve von Biegungen, der sogenannte Prallhang, stärker frequentiert als andere. Wird die Fangvorrichtung in diesen Bereichen platziert, so kann bereits ein Großteil der aufwandernden Fische erfasst und ins Oberwasser verbracht werden, ohne die Fangvorrichtung über die ganze Breite des Fließgewässers ausdehnen zu müssen. Hierbei kann die zur Mitte des Fließgewässers gerichtete Seite der Fangvorrichtung vorteilhaft aus einer festen Trennwand bestehen.
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Bei sehr breiten Abflussquerschnitten ist es denkbar, dass die Fangvorrichtung erfindungsgemäß auch nur einen Teilbereich des Abflussquerschnittes abdeckt. In diesem Falle kann im übrigen Teil des Abflussquerschnittes ein schräg in die Strömung gestellter Horizontalrechen angeordnet und so mit der Fangvorrichtung kombiniert werden, dass Fische, die nicht direkt in die Fangvorrichtung schwimmen, durch den Horizontalrechen in diese hineingeleitet werden (siehe z. B. 15).
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Wird die Fangvorrichtung nicht hinter einem Wasserentnahmebauwerk, zum Beispiel einem Wasserkraftwerk, mit vorgeschalteter Schutzvorrichtung angeordnet, so ist mit großem Treibgut bis hin zu ganzen Bäumen im abfließenden Wasser zu rechnen. Daher ist es denkbar, einen Grobrechen vor der Fangvorrichtung zu platzieren, um grobes Treibgut abzuhalten oder abzuweisen.
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Die Verschiebevorrichtung ist für Fische erfindungsgemäß nicht durchgängig. Sie kann aber vorteilhaft auch wasserundurchlässig ausgeführt werden. Alternativ kann sie erfindungsgemäß Öffnungen aufweisen, die Wasser durchströmen lassen, Fische aber nicht.
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Die Verschiebevorrichtung kann vorteilhaft einen Strömungsschutz aufweisen, welcher aus der Ebene der Verschiebevorrichtung hervorragt und so einen strömungsberuhigten Bereich vor dem zweiten Verschluss erzeugt, damit schwimmschwächere Fische, die gegebenenfalls durch eine starke Strömung an diesen gedrückt werden, sich lösen können und nicht mechanisch von der Verschiebevorrichtung erfasst werden. Der Strömungsschutz kann ganz oder teilweise wasserdurchlässig sein (siehe z. B. 13 und 14).
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Um die Fangvorrichtung auch in Bereichen mit unebenen Gewässersohlen betreiben zu können, ist es denkbar, die Verschiebevorrichtung und/oder die verschiebbaren Verschlüsse erfindungsgemäß in Segmente aufzuteilen. Die Segmente werden erfindungsgemäß unabhängig voneinander in der Höhe verstellbar ausgebildet und können so beispielsweise ansteigende Sohlen im Auslauf von Wasserkraftwerken besser abbilden.
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Zusätzlich ist es denkbar, die Verschiebevorrichtung und/oder die verschiebbaren Verschlüsse oder ein oder mehrere Segmente dieser Baugruppen erfindungsgemäß mit beweglichen Ausgleichselementen an der Unterseite auszustatten, die sich dem Sohlverlauf z. B. im Bereich des jeweiligen Segmentes anpassen (siehe z. B. 16 und 17). So können auch bei unebenen Sohlen Undichtigkeiten zwischen Sohle und Verschiebevorrichtung bzw. verschiebbaren Verschlüssen verringert und die Fluchtmöglichkeiten für Fische innerhalb der Fangvorrichtung vermieden werden.
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In gleicher Weise können erfindungsgemäß die Seiten der Verschiebevorrichtung bzw. der verschiebbaren Verschlüsse mit beweglichen Ausgleichselementen ausgestattet werden, um eine fischundurchlässige Abdichtung an sich aufweitende oder verengende Randbauwerke des Gewässers zu gewährleisten (siehe z. B. 10).
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Es ist auch denkbar, die Verschiebevorrichtung und/oder die verschiebbaren Verschlüsse an den zur Sohle oder zum Randbauwerk des Gewässers weisenden Kanten mit in der Höhe flexiblen Ausgleichselementen zu versehen, welche sich rauen Oberflächen, wie sie an Flusssohlen und Uferbereichen üblicherweise vorkommen, anzupassen (siehe z. B. 18 und 19).
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Bei starker Strömung im Abflussquerschnitt des Fließgewässers ist es denkbar, erfindungsgemäß strömungsberuhigende Elemente so an Sohle und Seitenwänden vor, innerhalb und hinter der Fangvorrichtung zu positionieren, dass schwimmschwache Fische ebenfalls die Möglichkeit erhalten, in die Fangvorrichtung zu gelangen und sich dort aufzuhalten ohne von der Strömung wieder heraus gespült oder an den zweiten Verschluss gepresst zu werden. Es ist denkbar, dass diese Elemente beispielsweise aus geschlossenen oder gelochten Tafeln bestehen oder auch Borstenelemente beinhalten, wie sie sich beim sogenannten Borstenfischpass als strömungsbrechende Elemente vielfach bewährt haben (siehe z. B. 2 - 9).
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Dabei können die strömungsberuhigenden Elemente erfindungsgemäß so beweglich ausgeführt werden, dass sie die Bewegung der Verschiebevorrichtung oder eines beweglichen Verschlusses nicht behindern, indem sie beispielsweise wegklappen, sobald sich eine verschiebbare Baugruppe über sie hinweg oder an ihnen vorbei bewegt (siehe z. B. 3- 6 sowie 11 - 14).
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Eine erfindungsgemäße Ausführung der Fangvorrichtung weist eine Verschiebevorrichtung auf, die sich horizontal über die gesamte Grundfläche der Fangvorrichtung zwischen erstem und zweitem Verschluss sowie den seitlichen Begrenzungsflächen erstreckt und in der Höhe verschiebbar angeordnet ist. Die Verschlüsse müssen dann nicht verschiebbar ausgeführt werden, denn beim Anheben oder Absenken der Verschiebevorrichtung werden die Fische an der Oberfläche oder über der Sohle verdichtet, von wo sie in eine Transportvorrichtung verbracht werden (siehe 20). Alternativ kann die horizontale Verschiebevorrichtung auch nur einen Teil der Grundfläche der Fangvorrichtung abdecken und wird dann mit beweglichen Verschlüssen und/oder vertikaler Verschiebevorrichtung kombiniert. Hierdurch wird der Einsatz der Fangvorrichtung bei unregelmäßig geformten Gewässerformen mit nicht parallelen Seitenwänden oder ansteigenden/abfallenden Sohlen erleichtert.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die erfindungsgemäße Fangvorrichtung eine Steuerungseinrichtung aufweist, mittels der eine automatisierte bzw. teilautomatisierte Umsetzung von Fischen von einem ersten an einen zweiten Ort erfolgen kann.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die erfindungsgemäße Fangvorrichtung eine Anzahl von Erfassungsmittel aufweist, mittels der eine Erkennung wenigsten einer fischrelevanten Größe erfolgt und dass das Detektionsmittel eine Anzahl von Signalen zur Ansteuerung der oben genannten Steuerungseinrichtung liefert.
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Unter einer fischrelevanten Größe wird im Kontext der vorliegenden Anmeldung eine Anzahl von Fischen, eine Anzahl von Fischen in einem bestimmten Volumen, eine bestimmte Art eines Fisches, eine bestimmte Art eines Fisches in einem bestimmten Volumen und/oder weitere zur Ansteuerung einer Steuerungseinrichtung im Kontext der Anmeldung geeignete Größen.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die erfindungsgemäße Fangvorrichtung eine Auslöse-Einrichtung aufweist, welche eine Anzahl von Signalen an die Steuerungseinrichtung liefert. Die Auslöse-Einrichtung kann beispielsweise Signale an die Steuerungseinrichtung liefern, welche von einem vorbestimmbaren Wasserstand, einer vorbestimmbaren Wettersituation, einer vorbestimmbaren Jahreszeit einem vorbestimmbaren Tag und/oder einer vorbestimmbaren Uhrzeit abhängen. Weiterhin kann die Auslöse-Einrichtung bei der Signalgenerierung historische, beispielsweise in der Auslöse-Einrichtung gespeicherte Daten, zusätzlich oder ausschließlich verwenden. Auf diese Weise ist es möglich eine Fischumsetzung in Abhängigkeit von beispielsweise dem Wasserstand, der Jahreszeit oder einer bestimmten Wettersituation durchzuführen.
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Es weiterhin denkbar, die erfindungsgemäße Fangvorrichtung auch oberhalb eines Wanderhindernisses für den Abstieg von Fischen einzusetzen. In diesem Falle ist es denkbar, dass der erste und der zweite Verschluss sinnvollerweise, wie ein bekannter Horizontalrechen mit waagerechten Rechenstäben schräg in die Wasserströmung gestellt werden. Der zweite Verschluss bleibt dann permanent im Wasser, damit keine Fische und kein Treibgut zum Wanderhindernis (zum Beispiel Wasserkraftwerk) gelangen. Stattdessen befindet sich an der Verschiebevorrichtung eine Reinigungsvorrichtung, welche beim Bewegen der Verschiebevorrichtung zur Transportvorrichtung auch Belegungen des zweiten Verschlusses mit Treibgut entfernt. Der erste Verschluss wird wie bei der Anordnung hinter dem Wanderhindernis zyklisch geöffnet und geschlossen, damit abwandernde Fische, die nicht schon von der Leitwirkung des schräg in der Strömung befindlichen ersten Verschlusses zur Transportvorrichtung oder einem Bypass ins Unterwasser geleitet wurden, in die Fangvorrichtung hineinschwimmen können.
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Schließlich ist auch denkbar, dass die erfindungsgemäße Fangvorrichtung in einem Gewässer mit wenig oder keiner ausgeprägten Wasserströmung (z. B. Seen oder Teiche) eingesetzt werden kann.
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Sämtliche erläuterten Merkmale, auch die der Bezugszeichenliste, sind nicht nur in der angegebenen Kombination bzw. den angegebenen Kombinationen, sondern auch in einer anderen Kombination bzw. anderen Kombinationen oder in Alleinstellung anwendbar. Insbesondere ist es möglich, anhand der Bezugszeichen und den diesen zugeordneten Merkmalen in der Beschreibung der Erfindung, der Figurenbeschreibung und/oder der Bezugszeichenliste, ein Merkmal oder eine Mehrzahl von Merkmalen in der Beschreibung der Erfindung und/oder der Figurenbeschreibung zu ersetzen. Ferner kann dadurch ein Merkmal oder können eine Mehrzahl von Merkmalen in den Patentansprüchen ausgelegt, näher spezifiziert und/oder substituiert werden.
