DE9105694U1

DE9105694U1 - Fish-passable weir

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Publication number: DE9105694U1
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Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1991-05-07
Publication date: 1991-07-04
Anticipated expiration: 2001-05-08

Description

EISENFÜHR. SPEISER & STRASSERAILWAY. FEEDER & STREET

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6. Mai 19916 May 1991

AGL Institut für Angewandte
Gewässerkunde und Landschaftsökologie
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Bremen 1AGL Institute for Applied
Hydrology and landscape ecology
Fahrenheitstrasse 1
Bremen-1

Fischpassierbares StauwehrFish-passable weir

Description

Die Erfindung betrifft ein fischpassierbares Stauwehr, mit einer unterhalb des Unterwasserspiegels eine Ober- und Unterwasser verbindenden, von Fischen passierbaren Durchtrittsöffnung und einer wahlweise zum Verschließen und zur Freigabe der Durchtrittsöffnung betätigbaren Absperrvorrichtung. The invention relates to a fish-passable weir, with a passage opening below the underwater level connecting an upper and lower water, which can be passed by fish and a shut-off device that can be operated optionally to close and open the passage opening.

JK/asJK/as

Martinistrasse 24 ■ D-28O0 Bremen I ■ Tle^fon O4-2I-3X6O3V ■ Fax 0421-32 68 34 Telex 244020 fepat d ■ Datex-P4542104321Martinistrasse 24 ■ D-28O0 Bremen I ■ ^Tel . O4-2I-3X6O3V ■ Fax 0421-32 68 34 Telex 244020 fepat d ■ Datex-P4542104321

Ein solches Stauwehr ist z.B. aus der CH-PS 133 129 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine als Fischweg dienende Einrichtung beschrieben, die an Gefällstufen von Flüssen vorzusehen ist. Die bekannte Einrichtung enthält einen von Fischen passierbaren Kanal, der Ober- und Unterwasser miteinander verbindet. Dieser Kanal kann als schachtähnlicher Durchgangsraum und oder als Tunnel ausgebildet sein. Der Kanal weist an seiner oberwasserseitigen Öffnung und an seiner unterwasserseitigen Öffnung jeweils ein Abschlußorgan auf, das wahlweise zum Verschließen und zur Freigabe der jeweiligen Öffnung betätigbar ist. Zum Anlocken der Fische enthält der Kanal elektrische Lampen.Such a weir is known, for example, from CH-PS 133 129. This document describes a device that serves as a fishway and is to be provided at gradients in rivers. The known device contains a channel that fish can pass through and that connects the upper and lower waters. This channel can be designed as a shaft-like passageway and/or as a tunnel. The channel has a closing device on its upper water side opening and on its lower water side opening, which can be operated to close or open the respective opening. The channel contains electric lamps to attract fish.

Zum Durchschleusen der Fische durch den Kanal erfolgt die Betätigung der Abschlußorgane und das Ein- und Ausschalten der Lampen nach folgendem fest vorgegebenem Schema:To allow the fish to pass through the channel, the closing devices are activated and the lamps are switched on and off according to the following fixed scheme:

Beim Durchschleusen der Fische vom Unter- zum Oberwasser ist zuerst das obere Abschlußorgan geschlossen, während das untere Abschlußorgan geöffnet ist. Durch das untere Licht wird der Fisch in den Kanal hineingelockt. Anschließend wird das Abschlußorgan geschlossen, die Lampe gelöscht, die Lampe angezündet und darauf das Abschlußorgan geöffnet. Dadurch wird der Durchgangsraum mit Wasser gefüllt, und die Fische steigen nach oben gegen eine nun brennende obere Lampe. Diese Lampe wird dann gelöscht und die außerhalb des Kanals im Oberwasser befindliche Lampe angezündet, wodurch die Fische aus dem Kanal heraus in das Oberwasser gelockt werden. Das Durchschleusen der Fische vom Oberwasser zum Unterwasser erfolgt durch die Betätigung der Abschlußorgane und das Ein- und Ausschalten der Lampen in umgekehrter Reihenfolge.When the fish are channeled from the underwater to the upper water, the upper closing device is closed first, while the lower closing device is open. The fish are lured into the channel by the lower light. Then the closing device is closed, the lamp is turned off, the lamp is lit and then the closing device is opened. This fills the passage with water and the fish rise up against an upper lamp that is now burning. This lamp is then turned off and the lamp outside the channel in the upper water is lit, which lures the fish out of the channel into the upper water. The channeling of the fish from the upper water to the underwater water takes place by operating the closing devices and switching the lamps on and off in reverse order.

Der Zweck dieser Durchschleusung besteht darin, daß jegliche Kraftanstrengung des Fisches vermieden und dessen Schwimmblase auch nicht plötzlichen Druckänderungen des Wassers ausgesetzt werden soll, da sich der Kanal nur allmählich anfüllt und somit der Druck nicht plötzlich ansteigt.The purpose of this channel is to avoid any exertion of force on the part of the fish and to prevent its swim bladder from being exposed to sudden changes in water pressure, as the channel only fills up gradually and the pressure does not increase suddenly.

Eine solche Einrichtung ist jedoch nicht nur in ihrem Aufbau, sondern auch in ihrer Bedienung äußerst kompliziert. Insbesondere muß stets Personal bereit gehalten werden, das das Eintreffen von Fischen überwacht, um dann die Einrichtung zum Durchschleusen der Fische in der zuvor beschriebenen Weise in Funktion setzen zu können. Ein weiteres Problem dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß ihre Funktion nur dann gewährleistet ist, wenn sich der Oberwasserstand oberhalb der oberen Öffnung des Kanals befindet. Sackt dagegen der Oberwasserstand unter die obere Öffnung des Kanals ab, so ist die bekannte Einrichtung außer Funktion gesetzt, da der Kanal dann nicht mehr vollständig mit Wasser befüllt werden kann.However, such a device is extremely complicated not only in its construction, but also in its operation. In particular, personnel must always be on hand to monitor the arrival of fish in order to then be able to activate the device for channeling the fish through in the manner described above. Another problem with this known device is that it can only function if the headwater level is above the upper opening of the canal. If, on the other hand, the headwater level drops below the upper opening of the canal, the known device is no longer functional because the canal can then no longer be completely filled with water.

Aus der US-PS 3 2 69 124 ist ein tunnelförmiger Fischweg bekannt, der aus einem Tunnel besteht, welcher in einem Flußbett liegt und durch ein Stauwehr geführt ist. Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen bekannten Einrichtung ist auch dieser Tunnel sowohl an seinem stromabwärts gerichteten unteren Ende als auch an seinem stromaufwärts gerichteten oberen Ende jeweils mit einer wahlweise zum Verschließen und zur Freigabe der jeweiligen Öffnung betätigbaren Absperrvorrichtung in Form von Toren versehen. Zum Durchschleusen der Fische, die durch eine Innenbeleuchtung des Tunnels angelockt werden sollen, sind die beiden Tore geöffnet. Dann fließt das Wasser durch den Tunnel und zwar in derselben Weise, wie das Wasser ur-A tunnel-shaped fishway is known from US-PS 3 2 69 124, which consists of a tunnel that lies in a river bed and is led through a weir. Similar to the previously described known device, this tunnel is also provided with a shut-off device in the form of gates at both its downstream lower end and its upstream upper end, which can be operated to close and open the respective opening. The two gates are opened to allow the fish to pass through, which are to be attracted by the tunnel's interior lighting. The water then flows through the tunnel in the same way as the water originally flows through the tunnel.

sprünglich durch das Flußbett vor Errichtung des Stauwehrs geflossen ist; in diesem Fall verliert das Stauwehr also seine Wirkung. Dies ist jedoch nicht in allen Anwendungsfällen erwünscht, und zwar dann nicht, wenn eine bestimmte Mindestmenge von Stau- bzw. Oberwasser erforderlich ist, also ein bestimmter Oberwasserstand nicht unterschritten werden darf. Ferner muß auch bei dieser bekannten Einrichtung stets darauf geachtet werden, daß bei geöffneten Toren genug Wasser durch den Tunnel geleitet wird, damit die Funktion des Fischweges aufrecht erhalten werden kann. Sinken dagegen die Fließgeschwindigkeit und die Menge des Wassers unter einen bestimmten Wert, so ist eine ordnungsgemäße Funktion des Fischweges nicht mehr gewährleistet und die Fische können nicht mehr durch den Tunnel geschleust werden. Diese bekannte Einrichtung eignet sich daher nur für Gewässer mit konstanter hoher Durchflußgeschwindigkeit. Dagegen eignet sich die bekannte Einrichtung nicht für langsam oder nur periodisch fließende Gewässer.originally flowed through the riverbed before the dam was built; in this case the dam loses its effect. However, this is not desirable in all applications, namely when a certain minimum amount of dam or headwater is required, i.e. a certain headwater level must not be undercut. Furthermore, with this known device, care must always be taken to ensure that enough water is channeled through the tunnel when the gates are open so that the function of the fishway can be maintained. If, on the other hand, the flow rate and the amount of water fall below a certain value, the proper function of the fishway is no longer guaranteed and the fish can no longer be channeled through the tunnel. This known device is therefore only suitable for bodies of water with a constant high flow rate. On the other hand, the known device is not suitable for bodies of water that flow slowly or only periodically.

In der BRD stehen fast 80% der einheimischen Fischarten auf der "Roten Liste"; damit sind die Fische die am stärksten bedrohte Wirbeltiergruppe. Besonders gefährdet sind anadrome Fischarten, die zur Fortpflanzung aus dem Meer in Flüsse, Bäche und Gräben aufsteigen, sowie nicht wirtschaftlich genutzte Kleintierfischarten·In Germany, almost 80% of native fish species are on the "Red List", making fish the most threatened group of vertebrates. Particularly at risk are anadromous fish species that ascend from the sea into rivers, streams and ditches to reproduce, as well as small fish species that are not commercially used.

Neben der Gewässerverschmutzung sind besonders die Folgen der Gewässerregulierungen und -ausbauten für den Rückgang der meisten Fischarten verantwortlich. Insbesondere Norddeutschland, aber auch andere Küstenregionen bzw. Flachlandbereiche werden durch weitverzweigte Be- und Entwässerungssysteme und Polderwirtschaften geprägt, deren entscheidende Voraussetzung das Regulieren von Wasserstän-In addition to water pollution, the consequences of water regulation and expansion are responsible for the decline in most fish species. Northern Germany in particular, but also other coastal regions and lowland areas, are characterized by extensive irrigation and drainage systems and polder management, the key prerequisite for which is the regulation of water levels.

den mittels Stauwehren und Sielen darstellt.by means of weirs and sluices.

Während in großen Flüssen bei Stauwerken zumeist Fischtreppen wie z.B. gemäß der CH-PS 133 129 (allerdings höchst unterschiedlicher Effizienz) eingebaut wurden, gibt es in kleineren fließenden und fast stehenden Gewässern (Bäche, Fleete, Gräben, Tiefs) unzählige künstliche Hindernisse, die für Fische unüberwindlich sind.While in large rivers, fish ladders such as those in accordance with CH-PS 133 129 (although with very different levels of efficiency) have mostly been installed at dams, in smaller flowing and almost stagnant waters (streams, canals, ditches, deeps) there are countless artificial obstacles that are insurmountable for fish.

Bei Fließgewässern mit ausreichender Oberwasserführung bilden Fischaufstiegshilfen der zuvor beschriebenen bekannten Art eine Möglichkeit für Fischwanderungen, die sich aber bei sehr langsam fließenden oder stehenden Gewässern aufgrund zu geringer Oberwasserzuführung nicht bietet, da der oberwasserseitige Gewässerbereich leerlaufen bzw. die Fischtreppe trockenfallen würde. Damit sind Stauwehre, Siele und Kulturstaue in derartigen Gewässersystemen nach dem Stand der derzeitigen technischen Möglichkeiten für Fische praktisch unpassierbar.In flowing waters with sufficient headwater flow, fish ladders of the type described above provide an opportunity for fish to migrate. However, this is not possible in very slow-flowing or stagnant waters due to insufficient headwater flow, as the headwater area would dry out or the fish ladder would dry out. This means that weirs, sluices and dams in such water systems are practically impassable for fish given the current state of technical possibilities.

Gelegentlich können einzelne Fisch solche Barrieren stromabwärts gerichtet überwinden, beispielsweise, wenn es sich um Überfallwehre handelt. Vor allem für die Kleinfischfauna führen solche Kulturstaue jedoch zur Zerschneidung ihrer Lebensräume.Occasionally, individual fish can overcome such barriers in a downstream direction, for example if they are overflow weirs. However, such dams lead to the fragmentation of habitats, especially for small fish fauna.

Der Vollzug einschlägiger Gesetzesbestimmungen zum Schutz der Fischarten bleibt seit Jahren hinter den legislativen Grundlagen zurück, nicht zuletzt wegen fehlender technischer Möglichkeiten, sowohl den Lebensraum der heimischen Fischfauna zu erhalten und zu entwickeln, als auch den landwirtschaftlichen Bedürfnissen Rechnung zu tragen.The implementation of relevant legal provisions for the protection of fish species has lagged behind the legislative basis for years, not least because of the lack of technical possibilities to both preserve and develop the habitat of the native fish fauna and to take agricultural needs into account.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stauwehr anzugeben, das die vorherrschenden sowohl statischen als auch sich ändernden hydraulischen Parameter wie Wasserstände, unterschiedliche Abflußmengen etc. eines Gewässers berücksichtigt, sich daher auch für den Einsatz in langsam oder nur periodisch fließenden Gewässern eignet und bei geöffneter Absperrvorrichtung ein sicheres Passieren der Fische stets gewährleistet.The object of the invention is to provide a weir that takes into account the prevailing static as well as changing hydraulic parameters such as water levels, different discharge volumes, etc. of a body of water, is therefore also suitable for use in slowly or only periodically flowing bodies of water and always ensures that fish can pass safely when the shut-off device is open.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Einrichtungen zur automatischen Erfassung des Oberwasserstandes sowie Steuervorrichtungen vorgesehen sind, unter deren Steuerung die Absperrvorrichtung nur dann die Durchtrittsöffnung freigibt, wenn ein vorgewählter Oberwasserstand nicht unterschritten wird.This task is solved by providing devices for automatically detecting the headwater level and control devices, under the control of which the shut-off device only releases the passage opening if a preselected headwater level is not undercut.

Kern der Erfindung ist demnach nicht die Regelung der Stauhöhe, sondern die Regelung der Absperrvorrichtung in einer Weise, daß ein Abfallen des Oberwasserstandes unter eine Mindestgrenze verhindert wird, unterhalb derer eine ordnungsgemäße Passierbarkeit des Stauwehres für die Fische nicht mehr möglich ist. Aufgrund verschiedener äußerer Einflußfaktoren können sich die Fließgeschwindigkeit und die Wassermenge und somit der Oberwasserstand stark ändern. Unterschreitet dabei der Oberwasserstand eine bestimmte Mindesthöhe, unterhalb derer eine ordnungsgemäße Passierbarkeit des Stauwehrs für die Fische nicht möglich ist, wird die Absperrvorrichtung geschlossen. Da das Stauwehr soweit wie möglich das Passieren von Fischen gestatten soll, wird die Absperrvorrichtung sofort wieder in ihre Freigabestellung gesteuert, sobald der vorgewählte Oberwasserstand wieder überschritten worden ist. Demnach garantiert die Erfindung die Stabilität der aktuellen hydraulischen Gegebenheiten des Gewässers unter Berück-The core of the invention is therefore not the regulation of the dam height, but the regulation of the shut-off device in such a way that the upper water level is prevented from falling below a minimum limit, below which the fish can no longer pass the dam properly. Due to various external factors, the flow rate and the amount of water and thus the upper water level can change significantly. If the upper water level falls below a certain minimum height, below which the fish can no longer pass the dam properly, the shut-off device is closed. Since the dam should allow fish to pass as far as possible, the shut-off device is immediately returned to its release position as soon as the preselected upper water level is exceeded again. The invention therefore guarantees the stability of the current hydraulic conditions of the body of water, taking into account

sichtigung sämtlicher relevanter hydraulischer Variablen und ermöglicht eine maximale Passierbarkeit des Stauwehres für Fische.consideration of all relevant hydraulic variables and enables maximum passability of the dam for fish.

Das erfindungsgemäße fischpassierbare Stauwehr eignet sich daher für den Einsatz in Gewässern beliebiger Art, also sowohl in stark fließenden als auch in langsam oder nur periodisch fließenden Gewässern. Der Aufbau des Stauwehres ist einfach, da gegenüber dem Stand der Technik nur eine einzige Absperrvorrichtung vorzusehen ist. Die Erfindung eignet sich daher insbesondere auch zur Umrüstung schon bestehender Stauwehre. Da das Öffnen und Schließen aufgrund der erfindungsgemäßen Regelung automatisch erfolgt, welche eine maximale Passierbarkeit des Stauwehres für Fische ermöglicht, kann auf die Bereitstellung von Überwachungspersonal verzichtet werden.The fish-passable weir according to the invention is therefore suitable for use in any type of water, i.e. both in strongly flowing and in slow or only periodically flowing water. The structure of the weir is simple, since, compared to the state of the art, only a single shut-off device is required. The invention is therefore particularly suitable for converting existing weirs. Since the opening and closing takes place automatically due to the control according to the invention, which enables maximum passability of the weir for fish, the provision of monitoring personnel is not necessary.

Die Durchtrittsöffnung muß unterhalb des unterwasserseitigen Wasserspiegels angelegt werden, um auch Klein- und Grundfischen Aufstiegsmöglichkeiten ins Oberwasser zu bieten. Überdies gewährt eine solche Anordnung im Gegensatz zu Fischtreppen einen relativ gefahrlosen Aufstieg gegenüber potentiellen Freßfeinden.The passage opening must be placed below the underwater water level in order to provide small and bottom fish with the opportunity to climb into the upper water. In addition, in contrast to fish ladders, such an arrangement allows a relatively safe ascent from potential predators.

Eine erfindungsgemäße Anlage kann über mehrere Jahre praktisch wartungsfrei betrieben werden.A system according to the invention can be operated practically maintenance-free for several years.

Wesentliche weitere Vorteile der Erfindung sindFurther significant advantages of the invention are

verbesserte Wasserstandshaltung von aufgestauten Gewässern sowie die genauere Einstellung des Stauziels; improved water level control of dammed water bodies and more precise setting of the dam level;

- beidseitige Fischpassierbarkeit auch in periodisch oder langsam fließenden sowie stehenden Gewässern;
geringer Ausbauaufwand für eine automatische quan-- fish passage on both sides, even in periodically or slowly flowing and still waters;
low expansion effort for automatic quantitative

-S--S-

titative Erfassung von Fischwanderungsbewegungen auch einzelner Fische im Rahmen von Überwachungsmaßnahmen, undtitative recording of fish migration movements, including those of individual fish, as part of monitoring measures, and

erhebliche Kostenersparnis gegenüber herkömmlichen Fischaufstiegshilfen (z.B. Fischtreppen) in Fließgewässern. significant cost savings compared to conventional fish ladders (e.g. fish ladders) in flowing waters.

Für die Messungs- bzw. Regelungsvorgänge wird Energie benötigt, die vorzugsweise jedoch nicht extern geliefert, sondern zur Minimierung des Unterhaltungsaufwandes an Ort und Stelle produziert wird. Möglichkeiten einer solchen internen Energieerzeugung liegen z.B. in der Solartechnik, zu welchem Zweck die Antriebsvorrichtung für die Absperrvorrichtung mit einer über Solarzellen aufladbaren Batterie verbunden wird. Neben der Kostenreduzierung durch die interne Energieerzeugung liegt ein weiterer Vorteil in der Unabhängigkeit gegenüber bestehenden Möglichkeiten der Energiezuführung, so daß das System auch in entlegensten Flur-, Wiesen- und Weidebereichen völlig autark arbeiten kann.Energy is required for the measurement and control processes, but this is preferably not supplied externally but produced on site to minimize maintenance costs. Possibilities for such internal energy generation include solar technology, for which purpose the drive device for the shut-off device is connected to a battery that can be charged using solar cells. In addition to the cost reduction through internal energy generation, another advantage is the independence from existing energy supply options, so that the system can operate completely autonomously even in the most remote areas of fields, meadows and pastures.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Durchtrittsgeschwindigkeit des durch die Durchtrittsöffnung im Stauwehr strömenden Wassers weiter verringert. Dies ist dann nützlich, wenn aufgrund zu hoher Wasserdifferenzen von Oberwasser zu Unterwasser Durchströmgeschwindigkeiten von mehr als 1,5 m/s auftreten. In solchen Fällen können Weißfische vom Unterwasser nicht mehr durch die Durchtrittsöffnung ins Oberwasser gelangen.In a preferred embodiment of the invention, the passage speed of the water flowing through the passage opening in the weir is further reduced. This is useful when flow speeds of more than 1.5 m/s occur due to excessive water differences between the upper and lower waters. In such cases, whitefish can no longer get from the lower waters through the passage opening into the upper water.

Um die Durchtrittsgeschwindigkeit des Wassers zu verringern, können sowohl oberwasserseitig wie auch unterwasserseitig zusätzlich Einrichtungen vorgesehen werden. Neben dem Einsatz von Einlaßrohren, insbesondere solchen mitIn order to reduce the speed of the water passing through, additional devices can be provided both upstream and downstream. In addition to the use of inlet pipes, especially those with

strömungsverlangsamenden Wandungsgestaltungen, und dem Einsatz von Prallblechen wird besonders bevorzugt an der unterwasserseitigen Mündung der Durchtrittsöffnung ein zyklonartig ausgebildetes Element vorgesehen. Die darin auftretende
Wirbelströmung verringert die Durchströmgeschwindigkeit, ohne das Passieren von Fischen zu beeinträchtigen.flow-slowing wall designs, and the use of baffles, a cyclone-like element is particularly preferred at the underwater mouth of the passage opening. The
Vortex flow reduces the flow velocity without affecting the passage of fish.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigenA preferred embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Therein show

Fig. la ein herkömmliches Stauwehr;
und IbFig. la a conventional weir;
and Ib

Fig. 2a ein erfindungsgemäßes Stauwehr;
und 2 bFig. 2a shows a weir according to the invention;
and 2 b

Fig. 3 einzelne Elemente einer Einrichtung zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit undFig. 3 individual elements of a device for reducing the flow velocity and

Fig. 4 den Einfluß verschiedener Maßnahmen zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom
Wasserspiegelunterschied zwischen Oberwasser und
Unterwasser.Fig. 4 the influence of different measures to reduce the flow velocity depending on the
Water level difference between headwater and
Underwater.

Wie Fig. la und Ib zeigen, umfaßt ein herkömmliches Stauwehr 1 eine zwischen Stauwänden 6 eingesetzte Stautafel 2, über deren Oberkante 4 Wasser von der Oberwasserseite 8 zur Unterwasserseite 10 überströmen kann. Sowohl die Stauwände 6 als auch die Stautafel 2 schließen dicht an den Gewässerboden 12 an. Ein solches Stauwehr kann von Fischen allenfalls passiert werden, wenn diese mit dem Überfall vom Ober- ins Unterwasser gelangen.As shown in Fig. la and 1b, a conventional weir 1 comprises a dam panel 2 inserted between dam walls 6, over the upper edge 4 of which water can flow from the upstream side 8 to the downstream side 10. Both the dam walls 6 and the dam panel 2 are tightly connected to the bottom of the water 12. Such a weir can only be passed by fish if they pass from the upstream to the downstream side with the overflow.

In Fig. 2a und 2b ist ein erfindungsgemäß abgewandeltes Stauwehr gezeigt, daß ebenfalls eine zwischen Stauwänden 6 angeordnete Stautafel 2 aufweist. Nahe dem Gewässerboden (Sediment) 12 ist eine Durchtrittsöffnung 13 vorgesehen, die die Stautafel 2In Fig. 2a and 2b, a modified weir according to the invention is shown, which also has a dam panel 2 arranged between dam walls 6. Near the bottom of the water (sediment) 12, a passage opening 13 is provided, which the dam panel 2

durchsetzt und es ermöglicht, daß Fische vom Oberwasser 8 ins Unterwasser 10 gelangen können. Die Durchtrittsöffnung 13 wird man je nach den örtlichen Gegebenheiten so bemessen, daß kein unnötig großer Wasserdurchtritt erfolgt, die örtlich angetroffenen Fische aber andererseits möglichst unbeeinträchtigt das Stauwehr passieren können.and allows fish to get from the upper water 8 into the lower water 10. The passage opening 13 will be dimensioned according to the local conditions so that no unnecessarily large amount of water passes through, but on the other hand the fish encountered locally can pass the dam as unhindered as possible.

Die Durchtrittsöffnung 13 kann durch eine Absperrklappe 14 verschlossen werden, die nur in Fig. 2a gezeigt ist. Die Absperrklappe 14 ist im wesentlichen rechteckig und an gegenüberliegenden Seitenkanten so geführt, daß sie parallel zur Außenseite der Stautafel 2 in vertikaler Richtung verschoben werden kann. Fig. 2a zeigt den am weitesten in Richtung auf das Sediment 12 verschobenen Zustand, in welchem die Absperrklappe 14 die Durchtrittsöffnung 13 völlig verschließt. Aus dieser Stellung kann die Absperrklappe 14 mittels einer an ihrer Oberkante angreifenden Zahnstange 16 angehoben werden, wozu ein oberhalb des Stauwehres 1 an der Zahnstange 16 angreifender Elektromotor 18 dient. Bei angehobener Absperrklappe 14 ist die Durchtrittsöffnung 13 frei für den Durchtritt von Wasser und Fischen.The passage opening 13 can be closed by a shut-off valve 14, which is only shown in Fig. 2a. The shut-off valve 14 is essentially rectangular and guided on opposite side edges so that it can be moved vertically parallel to the outside of the dam panel 2. Fig. 2a shows the state moved furthest in the direction of the sediment 12, in which the shut-off valve 14 completely closes the passage opening 13. From this position, the shut-off valve 14 can be raised by means of a rack 16 acting on its upper edge, for which purpose an electric motor 18 acting on the rack 16 above the dam 1 is used. When the shut-off valve 14 is raised, the passage opening 13 is free for water and fish to pass through.

Ein automatischer Pegel 20 erfaßt den Oberwasserstand und gibt ein entsprechendes Signal über eine Leitung 26 an eine Steuervorrichtung 22, die an geeigneter Stelle im Uferbereich installiert ist. Die Steuervorrichtung 22 ist mit einer Batterie (Akkumulator) und einer in Fig. 2a angedeuteten Solarzellenanordnung versehen, die der Aufladung der Batterie dient. Die Steuervorrichtung 22 versorgt den Elektromotor 18 mit Strom von der Batterie über eine Leitung 24, wenn die Stellung der Absperrklappe 14 verändert werden soll. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn bei freigegebener Durchtrittsöffnung 13 zu viel Wasser abfließt, so daß ein vorgegebener, dem Stauziel entsprechender Oberwasserstand unterschritten wird; in diesem Fall würde die Absperrklappe 14 in ihre Verschließstellung gesteuert. Da das Stauwehr soweitAn automatic gauge 20 detects the headwater level and sends a corresponding signal via a line 26 to a control device 22, which is installed at a suitable location on the bank. The control device 22 is provided with a battery (accumulator) and a solar cell arrangement indicated in Fig. 2a, which serves to charge the battery. The control device 22 supplies the electric motor 18 with power from the battery via a line 24 when the position of the shut-off valve 14 is to be changed. This is the case, for example, if too much water flows out when the passage opening 13 is open, so that a predetermined headwater level corresponding to the dam target is not reached; in this case the shut-off valve 14 would be controlled to its closed position. Since the dam is so far

irgend möglich das Passieren von Fischen gestatten soll, wird die Absperrklappe 14 wieder in ihre Freigabestellung gesteuert werden, sobald die vom Pegel 20 erfaßten hydraulischen Parameter dies gestatten.To allow fish to pass through as far as possible, the shut-off valve 14 will be returned to its release position as soon as the hydraulic parameters recorded by the gauge 20 allow this.

Insbesondere bei Wehren in Gewässern mit starkem Sohlgefälle, aber auch bei stark schwankenden Ober- oder Unterwasserspiegeln können Wasserspiegel-differenzen &Dgr;&Egr; auftreten, die zu große Durchströmgeschwindigkeiten durch die Durchtrittsöffnung erzeugen. Bei Durchströmgeschwindigkeiten von mehr als 1,5 m/s können insbesondere Weißfische nicht mehr vom Unter- ins Obergewasser gelangen. Zu diesem Zweck können in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie in Fig. 2b und 3 gezeigt, Einrichtungen 28 zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen werden. Diese werden in unmittelbarer Verbindung mit der Durchtrittsöffnung 13 angebracht.Water level differences Δε can occur, particularly in the case of weirs in waters with a steep bottom gradient, but also in the case of strongly fluctuating upper or lower water levels, which generate excessively high flow velocities through the passage opening. At flow velocities of more than 1.5 m/s, whitefish in particular can no longer get from the lower to the upper water. For this purpose, in a preferred embodiment of the invention, as shown in Fig. 2b and 3, devices 28 for reducing the flow velocity can be provided. These are installed in direct connection with the passage opening 13.

Diese Einrichtungen können ein oberwasserseitig der Einmündung der Durchtrittsöffnung 13 vorgesetztes Einlaßrohr 33 mit rechteckigem Querschnitt umfassen. Die geschwindigkeitsvermindernde Wirkung dieses Einlaßrohrs 38 läßt sich beispielsweise noch dadurch vergrößern, daß dessen Wandungen mit einer quer zur Durchströmrichtung stehenden Wellung ausgebildet werden (in Fig. 3 nicht gezeigt).These devices can comprise an inlet pipe 33 with a rectangular cross-section placed upstream of the mouth of the passage opening 13. The speed-reducing effect of this inlet pipe 38 can be increased, for example, by designing its walls with a corrugation that is transverse to the flow direction (not shown in Fig. 3).

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, unterwasserseitig an der Ausmündung der Durchtrittsöffnung 13 ein Zyklonelement 3 0 anzuordnen (Fig. 3) . Das Zyklonelement 30 besteht aus einem flachen Zylinder (Fig. 3 zeigt diesen von oben) mit einem Einlaßstutzen 42 rechteckigen Querschnitts, der mittels eines die Einlaßöffnung umgebenden Befestigungsflansches 40 an der Stautafel 2 befestigt werden kann. Der Einlaßstutzen 42 führt in die zylindrische Kammer 44, durch die dem durchströmenden Wasser eine Wirbelbewegung aufgezwungen wird, bevor es das Zyklonelement 30 durch einen Auslaßstutzen 46 ebenfalls rechteckigen Querschnitts wieder verläßt.It has proven particularly advantageous to arrange a cyclone element 30 on the underwater side at the outlet of the passage opening 13 (Fig. 3). The cyclone element 30 consists of a flat cylinder (Fig. 3 shows this from above) with an inlet nozzle 42 of rectangular cross-section, which can be attached to the baffle plate 2 by means of a fastening flange 40 surrounding the inlet opening. The inlet nozzle 42 leads into the cylindrical chamber 44, through which the water flowing through is forced to swirl before it leaves the cyclone element 30 again through an outlet nozzle 46, also of rectangular cross-section.

Im Ausführungsbeispiel hat die zylindrische Kammer 44 einen Radius 50 von 3 0 cm.In the embodiment, the cylindrical chamber 44 has a radius 50 of 30 cm.

Das Zyklonelement 30 hat einen Mittelbolzen 48 und eine Acryl-Deckelplatte 52, die mittels Flügelschrauben 52 abnehmbar angebracht ist. Im übrigen besteht das Zyklonelement aus Stahl oder verzinktem Blech.The cyclone element 30 has a center bolt 48 and an acrylic cover plate 52, which is removably attached using wing screws 52. The rest of the cyclone element is made of steel or galvanized sheet metal.

Eine alternative Möglichkeit zur Verringerung der Durchströmgeschwindigkeit besteht in der Anbringung eines Prallblechs, durch welches das durchströmende Wasser seitlich abgelenkt wird. Ein solches Prallblech kann in geeignetem Abstand gegenüber der Ausmündung der Durchtrittsöffnung 13 angeordnet werden; Fig. 3 zeigt eine andere Möglichkeit, bei der das Prallblech 36 in Kombination mit dem Zyklonelement 30 eingesetzt wird. Das Prallblech 36 ist eine einfache rechteckige Platte, die durch zwei Haltestäbe 32, 34 befestigt wird. Der Abstand zwischen Prallblech und Ausmündung sollte so groß gewählt werden, daß das Stauwehr passierende Fische nicht gefährdet werden. In der Praxis hat sich ein Abstand von ungefähr 3 0 cm bewährt.An alternative way of reducing the flow rate is to install a baffle plate, which deflects the water flowing through to the side. Such a baffle plate can be arranged at a suitable distance from the outlet of the passage opening 13; Fig. 3 shows another possibility in which the baffle plate 36 is used in combination with the cyclone element 30. The baffle plate 36 is a simple rectangular plate which is attached by two support rods 32, 34. The distance between the baffle plate and the outlet should be chosen to be large enough so that fish passing through the weir are not endangered. In practice, a distance of approximately 30 cm has proven to be effective.

Fig. 4 zeigt die Ergebnisse von Freilandversuchen mit erfindungsgemäß ausgestatteten Stauwehren. Angegeben ist die gemessene Durchströmungsgeschwindigkeit V (m/s) in Abhängigkeit von der Höhendifferenz H (cm) zwischen Oberwasserspiegel und Unterwasserspiegel. Die gänzlich schwarzen Balken geben die Wassergeschwindigkeit ohne den Einsatz zusätzlicher geschwindigkeitsverringerender Einrichtungen an und zeigen, daß schon bei einem H von 15 cm Durchtrittsgeschwindigkeiten von mehr als 1,5 m/s erreicht werden. Bei noch größeren H könnten beispielsweise Weißfische nicht mehr ins Oberwasser aufsteigen.Fig. 4 shows the results of field tests with weirs equipped according to the invention. The measured flow rate V (m/s) is given as a function of the height difference H (cm) between the upper water level and the lower water level. The completely black bars indicate the water speed without the use of additional speed-reducing devices and show that even with an H of 15 cm, flow rates of more than 1.5 m/s are achieved. With even greater H, for example, whitefish would no longer be able to ascend to the upper water.

Die vertikal linierten Balken zeigen den Einfluß eines Unterwasser seit ig im Abstand von 3 0 cm vor der Ausmündung der Durchtrittsöffnung montierten Prallblechs; diese Maßnahme alleinThe vertically lined bars show the influence of a baffle plate mounted underwater at a distance of 30 cm in front of the outlet of the passage opening; this measure alone

- 13 hat danach keinen sehr großen Einfluß.- 13 doesn't have a very big influence after that.

Einen sehr viel größeren geschwindigkeitsverringernden Effekt hat der Einsatz des oben beschriebenen Zyklonelementes. Wie die schräg schraffierten Balken in Fig. 4 zeigen, läßt sich durch dieses allein (die jeweils linken Balken) bzw. in Kombination mit einem Prallblech (die jeweils rechten Balken) noch bis zu Höhendifferenzen von 60 cm zwischen Oberwasserspiegel und Unterwasserspiegel eine akzeptabel geringe Durchtrittsgeschwindigkeit des Wassers erreichen.The use of the cyclone element described above has a much greater speed-reducing effect. As the diagonally hatched bars in Fig. 4 show, this alone (the bars on the left) or in combination with a baffle plate (the bars on the right) can achieve an acceptably low water flow rate up to height differences of 60 cm between the upper and lower water levels.

Claims

Protection claims

1. Weir that can be passed through by fish, with a passage opening (13) below the underwater water level that connects an upper and lower water area (8, 10) and that can be passed through by fish, and a shut-off device (14) that can be operated optionally to close and open the passage opening (13);

characterized in that devices (20) for automatically detecting the upper water level and control devices (22) are provided, under the control of which the shut-off device (14) only releases the passage opening (13) if a preselected upper water level is not undercut.

2. Dam according to claim 1,

characterized in that power supply devices (22), in particular a battery and a solar cell arrangement feeding it, are provided for the shut-off valve drive (18), the water level detection (20) and, if necessary, the control (22) of the shut-off valve position.

3. Dam according to claim 1 or 2,

characterized in that the passage opening (13) passes through the dam plate (2) of the weir (1), in particular just above the bottom of the water body (12).

4. Dam according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the shut-off device (14) is designed as a flap which is guided displaceably in particular parallel to the outer surface of the storage panel and can be moved by an adjusting rod (16) into its release position and its closing position.

5. Dam according to claim 4,

characterized in that the shut-off flap (14) is guided so as to be vertically displaceable and the adjusting rod (16) extends upwards to above the water level in every position of the shut-off flap (14).

6. Dam according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the adjusting rod (16) can be actuated by a drive device, in particular a motor (18).

7. Dam according to one of claims 1 to 6,
characterized in that devices (28) for reducing the flow velocity are provided in the region of the passage opening (13).

8. Dam according to claim 7,

characterized in that the devices comprise an inlet pipe (38) connected to the passage opening (13), preferably arranged upstream of it.

9. Dam according to claim 8,

characterized in that the inlet pipe (38) has a square cross-section.

10. Dam according to one of claims 8 or 9,
characterized in that the inlet pipe (38) is provided with further flow-slowing devices, in particular wall regions corrugated transversely to the flow direction.

11. Dam according to one of claims 8 to 10,
characterized in that the means (28) for

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Reduction of the flow velocity may comprise a cyclone-like element (30) connected to the passage opening (13) and preferably arranged downstream of the latter.

12. Dam according to claim 11,

characterized in that the cyclone element (30) is arranged with a vertical cylinder axis (48) and preferably comprises a removably attached cover plate, in particular made of transparent plastic material such as acrylic glass.

13. Dam according to one of claims 11 or 12,
characterized in that the cyclone element (30) has a cylinder radius (50) of approximately 30 cm.

14. Dam according to one of claims 7 to 13,
characterized in that the devices (28) for reducing the flow velocity comprise a baffle plate or a baffle plate (36) arranged transversely to the outflow direction from the passage opening (13) or the cyclone element (30) in front of their outlet.

15. Dam according to claim 14,

characterized in that the impact plate (36) is preferably arranged at a distance of about 30 cm from the outlet.