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Die Erfindung betrifft eine Fischschleuse zum Überwinden von Niveauunterschieden in Fließgewässern um eine Fischwanderung zu ermöglichen, wobei die Fischschleuse mindestens zwei Kammern aufweist und jede der Kammern mindestens eine stromaufwärtige Öffnung mit einem Verschlussorgan zum oberstromseitigen Fließgewässer und mindestens eine stromabwärtige Öffnung mit einem Verschlussorgan zum unterstromseitigen Fließgewässer aufweist, wobei die beiden Kammern mit einem zwischen den Kammern angeordneten Kanal verbunden sind und der Kanal mit mehreren verschließbaren Öffnungen mit den Kammern verbunden ist, um die Kammern alternierend zu nutzen und eine Leitströmung zu erzeugen.
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Eine derartige Fischschleuse ist in der
EP 3 156 546 A1 beschrieben. Zur Energieerzeugung ist hier in dem Kanal eine Turbine vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fischschleuse der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine besonders schonende und gefahrlose Fischwanderung ermöglicht wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Fischschleuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei einer Fischschleuse zum Überwinden von Niveauunterschieden in Fließgewässern um eine Fischwanderung zu ermöglichen, wobei die Fischschleuse mindestens zwei Kammern aufweist und jede der Kammern mindestens eine stromaufwärtige Öffnung mit einem Verschlussorgan zum oberstromseitigen Fließgewässer und mindestens eine stromabwärtige Öffnung mit einem Verschlussorgan zum unterrstromseitigen Fließgewässer aufweist, wobei die beiden Kammern mit einem zwischen den Kammern angeordneten Kanal verbunden sind und der Kanal mit mehreren verschließbaren Öffnungen mit den Kammern verbunden ist, um die Kammern alternierend zu nutzen und eine Leitströmung zu erzeugen, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass mindestens zwei verschließbare Öffnungen zwischen dem Kanal und den Kammern im stromabwärtigen Endbereich jeweils als verschließbare Überfallwehre ausgebildet sind.
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In diesem Fall kann die Überleitung des Wassers aus der Kammer, deren stromaufwärtige Öffnung geöffnet ist, in den Kanal über eine Überlaufschwelle erfolgen. Das Überlaufwehr ist dabei so ausgebildet, insbesondere so hoch bzw. mit solchen Niveauunterschieden, dass es für Fische nicht überwindbar ist. Dabei wird die Energie des Wassers direkt hinter dem Überfallwehr abgebaut. Auf diese Weise kann dem Wasser Energie entzogen werden, ohne dass zusätzliche oder andere bauliche Maßnahmen getroffen werden müssen, bei denen die Gefahr besteht, dass Fische verletzt oder geschädigt werden. Derartige Fischschleusen dienen vor allem der stromaufwärtigen Wanderung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kanal im Bereich der Überfallwehre als Tosbecken ausgebildet. In einem solchen Tosbecken kann die Energie des Wassers gezielt und örtlich beschränkt abgebaut werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kanal U-förmig mit einer U-Basis und zwei U-Schenkeln ausgebildet, wobei die U-Basis an dem stromabwärtigen Ende der Fischschleuse angeordnet ist und die zwei U-Schenkel sich stromaufwärts erstrecken. Bevorzugt ist dabei die U-Basis als das Tosbecken ausgebildet. Dazu ist dann jede der Kammern im stromabwärtigen Endbereich mit den Überfallwehren mit der U-Basis des Kanals verbunden. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in jedem der beiden U-Schenkel eine Öffnung mit einem steuerbaren Verschlussorgan angeordnet, so dass die Leitströmung immer durch die U-Basis und alternierend durch einen der beiden U-Schenkel des U-förmigen Kanals erzeugbar ist. Durch die U-Schenkel und deren oberstromseitige Verbindung zu den Kammern wird die Leitströmung durch die ganze Kammer hindurch erzeugt.
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In ein bevorzugten baulichen Ausgestaltung weist der U-förmige Kanal drei Wandelemente auf, nämlich ein erstes Wandelement, das sich von der oberstromseitigen Wand der Fischschleuse in Richtung der unterstromseitigen Wand der Fischschleuse erstreckt, jedoch mit Abstand zu der unterstromseitigen Wand endet, und ein zweites und ein drittes Wandelement, die sich zu beiden Seiten des ersten Wandelementes erstrecken, bevorzugt parallel, und ausgehend von der unterstromseitigen Wand der Fischschleuse sich in Richtung der oberstromseitigen Wand der Fischschleuse erstrecken, jedoch mit Abstand zu der oberstromseitigen Wand der Fischschleuse enden. Auf diese Weise ist eine baulich einfache Ausbildung der erfindungsgemäßen Fischschleuse möglich.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die oberstromseitigen Öffnungen und die unterstromseitigen Öffnungen der Kammer als zum Boden des Fließgewässers reichende, verschließbare Öffnungen ausgebildet.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Öffnungen in den U-Schenkeln als zum Boden des Kanals reichende, verschließbare Öffnungen ausgebildet sind. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Fischschleuse ist diese derart betreibbar, dass in einem Betriebszustand die oberstromseitige Öffnung einer ersten Kammer, das Überfallwehr der ersten Kammer zu dem Kanal, die Öffnung des Kanals zu dem U-Schenkel, der der zweiten Kammer zugeordnet ist und die unterstromseitige Öffnung der zweiten Kammer geöffnet sind, während die korrespondierenden anderen vier Verschlussöffnungen geschlossen sind, nämlich die oberstromseitige Öffnung der zweiten Kammer, das Überfallwehr zwischen der zweiten Kammer und dem Kanal, die Öffnung zwischen dem Kanal und dem U-Schenkel, der der ersten Kammer zugeordnet ist, und die unterstromseitige Öffnung der ersten Kammer.
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Mit der erfindungsgemäßen Fischschleuse lassen sich zwei Kammern alternierend betreiben. Die Fischschleuse benötigt nur ein geringes Wasservolumen und erzeugt zu jeder Zeit eine Leitströmung oder Lockströmung und keine Störströmung beim Ablassen, so wie dies bei getrennten Schleusen erfolgen würde. Zudem wird durch die Überfallwehre und das Tosbecken eine Bauart realisiert, bei der der Energieabbau hinter den Überfallwehren, bevorzugt in dem Tosbecken erfolgt, so dass auf zusätzliche Schutzmaßnahmen wie Rechen und Gitter verzichtet werden kann und die Fische insbesondere auch nicht vor einer Turbine geschützt werden müssen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
- 1: eine erfindungsgemäße Fischschleuse mit geöffneter erster Kammer;
- 2: eine erfindungsgemäße Fischschleuse gemäß 1 im Überströmzustand;
- 3: eine erfindungsgemäße Fischschleuse mit geöffneter zweiter Kammer; und
- 4: eine Fischschleuse gemäß 3 im Überströmzustand.
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In 1 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Fischschleuse 1 dargestellt. Eine solche Fischschleuse 1 dient als Umgehungsweg für Dämme, Kraftwerke oder ähnliches, um den Fluss oder das Fließgewässer für Fische und andere Organismen durchgängig zu gestallten. Parallel neben der in 1 dargestellten Fischschleuse 1 ist daher das hier nicht dargestellte Fließgewässer mit dem darin vorhandenen Hindernis vorhanden. Die Fischschleuse 1 weist eine Wand 5 zum oberstromseitigen Fließgewässer 2a und eine Wand 6 zum unterstromseitigen Fließgewässer 2b auf. In der Fischschleuse 1 sind hier zwei Kammern 3 und 4 vorhanden, wobei die Kammer 3 auch als erste Kammer und die Kammer 4 als zweite Kammer bezeichnet wird, wobei diese Nummerierung willkürlich ist und nur der Kennzeichnung dient. Die erste Kammer 3 hat eine oberstromseitige Öffnung 16, die unterhalb der Wasseroberfläche ist und bevorzugt bis zum Boden des Fließgewässers reicht und die durch ein Verschlussorgan 17, insbesondere eine vertikal oder horizontal verschiebbare Platte oder ein Schütz verschließbar ist. Dies gilt für sämtliche der im Folgenden beschriebenen Verschlussorgane. Die Kammer 3 weist bei dem unterstromseitigen Fließgewässer 2b ebenfalls eine Öffnung 20 auf, die ebenfalls bevorzugt unterhalb des Wasserspiegels ist und bevorzugt bis zum Boden des Gewässers reicht und die durch ein Verschlussorgan 21 verschließbar ist. In gleicher Weise weist die zweite Kammer 4 eine oberstromseitige Öffnung 18 mit einem Verschlussorgan 19 und eine unterstromseitige Öffnung 22 mit einem Verschlussorgan 23 auf. Die beiden Kammern 3 und 4 sind durch einen zwischen diesen beiden Kammern 3 und 4 angeordneten Kanal 9 verbunden. Besonders bevorzugt ist dieser Kanal 9 U-förmig ausgebildet und weist dazu eine U-Basis 10 und zwei U-Schenkel 11 und 12 auf. Die Bauform ist dadurch realisiert, dass eine mittlere Wand 13 vorhanden ist, die sich ausgehend von der oberstromseitigen Wand 5 der Fischschleuse 1 in Richtung zur unterstromseitigen Wand 6 der Fischschleuse 1 erstreckt, jedoch mit einem gewissen Abstand dazu endet, so dass an diesem unterstromseitigen Endbereich der Fischschleuse 1 die U-Basis 10 des Kanals 9 ausgebildet wird. Zu beiden Seiten der mittleren Wand 13 erstrecken sich Wände 14 und 15 mit einem gewissen Abstand zu der mittleren Wand 13, so dass zwischen diesen Wänden jeweils die U-Schenkel des U-förmigen Kanals 9 gebildet sind. Die Wände 14 und 15 erstrecken sich dabei von der Wand 6 der Fischschleuse 1 am unterstromseitigen Ende in Richtung der Wand 5 am oberstromseitigen Ende der Fischschleuse 1, enden jedoch mit Abstand dazu, so dass eine Strömung in diese U-Schenkel des Kanals 9 ermöglicht wird. Erfindungsgemäß ist in den unterstromseitigen Endbereichen der Kammern 3 und 4 eine Verbindung zum Kanal 9, hier nämlich insbesondere zu der U-Basis 10 des Kanals 9, durch jeweils ein Überfallwehr 24 zur Kammer 3 und ein Überfallwehr 26 zur Kammer 4 gegeben. Bei Erreichen eines bestimmten Wasserstands in der Kammer 3, 4 und bei einer Freigabe des Überfallwehrs durch das dazugehörige Verschlussorgan 25 bzw. 27 stürzt das Wasser dann aus der Kammer 3 bzw. 4 in die U-Basis 10 des Kanals 9, das dadurch als eine Art Tosbecken ausgebildet ist. Dabei ist das Überfallwehr so hoch gestaltet, dass beim Überlaufen in das Tosbecken eine derartige Höhe und Wassermasse gegeben ist, dass eine Wanderung der Fische in diese Richtung nicht mehr möglich ist. Weiterhin ist in dem U-Schenkel 11 eine Öffnung 28 von der U-Basis 10 des Kanals 9 zum U-Schenkel 11 vorhanden, die durch ein Verschlussorgan 28 verschließbar ist. Genauso ist in dem zweiten U-Schenkel 12 des Kanals 9 zur zweiten Kammer 4 eine Öffnung 30 vorhanden, die durch ein Verschlussorgan 31 verschließbar ist. Diese beiden Öffnungen 28 und 30 reichen zum Boden des Kanals 9 und sind verschließbar. Diese verschließbaren Öffnungen definieren das Ende des Tosbeckens und sind hier bevorzugt am Anfang der U-Schenkel angeordnet, könnten jedoch auch in einem weiter stromaufwärts gelegenen Teil der U-Schenkel 11, 12 angeordnet sein.
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Mit Bezug auf 2 wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Fischschleuse 1 weiter erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In 2, so wie auch in 1, ist die oberstromseitige Öffnung 16 der ersten Kammer 3 geöffnet. Dies ist durch das hochgefahrene Verschlussorgan 17 angedeutet. Das Wasser kann jetzt vom oberstromigen Fließgewässer 2a in die Fischschleuse einströmen. Wenn das Wasser in der ersten Kammer 3 entsprechend aufgestaut ist, fällt es über das Überfallwehr 24 in die U-Basis 10 des Kanals 9. Ein entsprechendes Aufstauen ist nur möglich, indem gleichzeitig die Öffnung 20 der Kammer 3 zum unterstromseitigen Fließgewässer 2b durch das Verschlussorgan 21 geschlossen ist. Aus der U-Basis 10 des Kanals 9 fließt das Wasser entsprechend der Strömungspfeile 32 in den zweiten U-Schenkel 12, der zur zweiten Kammer 4 führt. Dies ist dadurch möglich, dass das Verschlussorgan 29 die Öffnung 28 von der U-Basis 10 des Kanals 9 schließt und gleichzeitig die Öffnung 30 von der U-Basis 10 des Kanals 3 zur zweiten Kammer 4 durch das hier hochgefahrene Verschlussorgan 31 freigegeben ist. Parallel ist auch das Überallwehr 26 von der zweiten Kammer 4 zum Tosbecken bzw. zur U-Basis 10 geschlossen, sowie auch die Öffnung 18 der zweiten Kammer 4 zum oberstromseitigen Fließgewässer 2a geschlossen ist, während die Öffnung 22 der zweiten Kammer 4 zum unterstromseitigen Fließgewässer 22 offen ist und durch das Verschlussorgan 23 freigegen ist. Es bildet sich daher eine Lockströmung oder Leitströmung entsprechend der Strömungspfeile 32 aus, so dass Fische vom unterstromseitigen Fließgewässer 2b in die zweite Kammer 4 der Fischschleuse 1 einschwimmen.
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In den 3 und 4 ist nunmehr die zu den 1 und 2 umgekehrte Situation bzw. der umgekehrte Betriebszustand dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, so dass insoweit auf die Beschreibung der 1 und 2 verwiesen wird. Im Betriebszustand der 3 und 4 sind die vorher geschlossen Öffnungen nunmehr geöffnet und umgekehrt. In 3 ist daher die zweite Kammer 4 oberstromseitig offen und unterstromseitig geschlossen und die ersten Kammer 3 ist oberstromseitig geschlossen und unterstromseitig offen. Fische können daher von der Kammer 4 zum oberstromseitigen Fließgewässer 2a ein- oder ausschwimmen und umgekehrt in der Kammer 3 zum unterstromseitigen Fließgewässer 2b einschwimmen oder ausschwimmen. Sobald nach dem Wechsel des Betriebszustandes sich die Kammer 4 bei verschlossener Öffnung 22 zum unterstromseitigen Fließgewässer 2b soweit gefüllt hat, dass das Wasser über das Überfallwehr 26 in die U-Basis 10 des Kanals 9 stürzt, bildet sich die in 4 mit den Strömungspfeilen 33 angedeutete Strömung aus, die eine Lockströmung von der ersten Kammer 3 zum unterstromseitigen Fließgewässer 2b bildet, so dass Fische dort zu diesem Zeitpunkt in die erste Kammer 3 einschwimmen können. Durch die Ausbildung des Kanals 9 mit den U-Schenkeln wird die Leitströmung über die gesamte Länge der Kammer 3 erzeugt.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
