"Vorrichtung zum Ableiten flußabwärts wandernder Fische"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die flußabwärts wandernde Fische aus dem Turbineneinlaufkanal eines Wasserkraftwerkes an der Turbine vorbei ableitet und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 100 17 598.8-25 und des deutschen Gebrauchsmusters 200 15 491.5 in Anspruch, auf die inhaltlich Bezug genommen wird.
Derartige Vorrichtungen sind sinnvoll und notwendig, weil sie das Leben und die Unversehrtheit vieler im Wasser lebender Tiere, insbesondere von Fischen, bewahren. Für diese Tiere stellen Wasserkraftwerke mit ihren Tur- binen eine große Gefahr dar. Hieran ändern auch vorgeordnete und im Einlaufkanal der Turbine eingebaute Feinrechen wenig. Hohe Fließgeschwindigkeiten des Wassers, ungünstige Anordnungen und Ausbildungen der Rechen sowie der Betrieb der Rechenreinigungsanlagen führen schon vor dem Erreichen der Turbine zu Verletzungen und nicht selten zum Tod der Tiere. Besonders gefährdet sind jene Fische, wie zum Beispiel Aale, die von ihrem Instinkt geleitet zu einer bestimmten Jahreszeit der Wasserströmung folgend flußabwärts wandern und dabei versuchen, Hindernisse zu überwinden.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist kurz über dem Boden des Turbineneinlaufkanals, hinter einem Grobrechen, direkt unter dem Feinrechen vor der Turbine eine große Ableitöffnung angeordnet, die sich trichterartig zum Bypaßrohr verengt, das horizontal innerhalb des Turbineneinlaufkanals verlegt ist. Die Ableitöffnung nimmt etwa ein Drittel der Breite des
Turbineneinlaufkanals ein und ist etwa zehn Zentimeter hoch. Im Vergleich zum Gesamtquerschnitt des Turbineneinlaufkanals ist diese Ableitöffnung relativ groß. Somit wird eine entsprechend große Wassermenge an der Turbine vorbei geleitet, so daß die Energieausbeute des Wasserkraftwerkes entsprechend sinkt. Deshalb wird in der Praxis die verschließbare Ableitöffnung nur in der Zeit der Fischwanderung und dann auch nur sporadisch geöffnet, was die Wirksamkeit der Vorrichtung stark reduziert. Hinzu kommt, daß die am Gewässergrund wandernden Fische beispielsweise Aale, die Ableitöffnung kaum finden, weil sie oberhalb einer wenn auch niedrigen Stufe angeordnet ist. Auch sind die Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich und neben der Ableitöffnung so, daß die der schnelleren Strömung folgenden Aale nicht unbedingt zur Ableitöffnung gelangen.
Bei einer anderen bekannten Vorrichtung sind etwa 1 ,50 m vor einem Fein- rechen im ebenen Boden des Turbineneinlaufkanals Ableitöffnungen angeordnet, an die sich senkrecht nach unten führende Rohre anschließen. Diese Rohre münden mit ihren unteren Enden unter Verwendung von 90°- Winkeln in einem unter dem Wasserkraftwerk durchgeführten Bypaßrohr. Auch diese Vorrichtung hat sich in der Praxis als wenig wirksam erwiesen. Die Tiere finden die Ableitöffnungen offenbar nur schlecht und nehmen sie auch nicht an. Der Grund hierfür dürfte die unnatürliche, senkrecht nach unten gerichtete Strömung in den Ableitöffnungen und Ableitrohren sein. Da die Ableitöffnungen außerdem noch mit einem Gitterrost abgedeckt sind, besteht für die Tiere wenig Anreiz in diese hineinzuschwimmen, zumal die Gitterroste nicht selten ganz oder teilweise verstopfen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Ableiten flußab wandernder Fische aus dem Einlaufkanal der Turbine eines Wasserkraftwerkes zu schaffen, die wirksamer als die bekannten Vorrichtungen ist, ohne die Energieausbeute des Wasserkraftwerkes nennenswert zu beeinträchtigen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Turbineneinlaufkanal eine sich quer zur Strömungsrichtung erstreckende Anströmschwelle mit mindestens einer Ableitöffnung angeordnet ist, die über ein Ableitrohr zum Unterwasser führt. Die Ableitöffnung und das Ableitrohr sind vorzugsweise nach unten geneigt und die Ableitöffnungen können trichterförmig ausgebildet sein. Sie sind vorzugsweise so dimensioniert, daß die Tiere beim Einschwimmen in die Ableitöffnungen infolge der hohen Fließgeschwindigkeit förmlich angesaugt werden und es ihnen nicht möglich ist, wieder ins Oberwasser zurückzuschwimmen.
Mehrere Ableitrohre münden vorteilhafterweise in einen Sammler, von dem aus ein oder mehrere Bypassrohre zum Unterwasser führen können.
Die Anströmschwelle kann Bestandteil einer Bodenrinne des Turbinenein- laufkanals sein. Eine solche Rinne kommt dem natürlichen Verhalten von dicht über dem Grund wandernden Fischen entgegen. Sie empfinden die Rinne als eine der üblichen Vertiefungen im Gewässerboden und, weil sie stets dicht über dem Grund bleiben wollen, schwimmen sie in die Rinne hinein. Dort, außerhalb der Hauptströmung des zur Turbine fließenden Was- sers, bestehen jedoch deutlich veränderte Strömungsverhältnisse. Da die Rinne tiefer und quer zur Hauptströmungsrichtung des zur Turbine fließenden Wassers liegt, überwiegen in ihr zu den Ableitöffnungen führende Strömungen. Die Fische in der Rinne erkennen darin ihre Leitströmung und folgen ihr. Unterstützt wird dieses Verhalten der Fische durch eine geneigte Anordnung der Ableitöffnungen und der Ableitrohre, deren Neigung aber möglichst gering sein sollte; sie verlaufen vorzugsweise parallel zur horizontalen Turbinenachse.
Die Verwendung der Rinne mit der Ableitschwelle und den integrierten Ab- leitöffnungen bietet neben einem effektiven Ableiten der Fische den weiteren Vorteil, daß eine relativ geringe Wassermenge zum Erzeugen einer für die Fische deutlich wahrnehmbaren Leitströmung ausreicht. Folglich ist der Wasserverlust und damit auch der Energieverlust für das Wasserkraftwerk
gering. Die Vorrichtung kann deshalb ständig in Betrieb gehalten werden. Der Verlust an Fischen wird deutlich reduziert, so daß keine bzw. nur geringere Entschädigungszahlungen anfallen.
Günstig ist es, wenn die Rinne eine von der Bodenfläche des Turbineneinlaufkanals ausgehende, in Strömungsrichtung betrachtet nach unten geneigte Bodenfläche besitzt. So vermeidet man einen die Fische störenden und abschreckenden Stufensprung im Bereich der vorderen Rinnenkante. Der Übergang zwischen der Bodenfläche des Turbineneinlaufkanals und der Bodenfläche der Rinne sollte mit großem Radius ausgerundet sein.
Es erweist sich als vorteilhaft, die nach unten geneigten, trichterförmigen Ableitöffnungen in der Anströmschwelle anzuordnen. So wird das Entstehen der gewünschten Leitströmungen unterstützt, die Fische werden direkt in die Ableitöffnungen geführt und Verletzungen vermieden, die an den sonst rechtwinkligen Rändern bzw. Kanten der Ableitöffnungen möglich wären. Die Ableitöffnungen liegen so, daß die Fische ihre Schwimmrichtung nicht wesentlich verändern müssen, um in die Ableitöffnungen hinein zu gelangen. Außerdem ermöglicht eine solche Anordnung ein einfaches Verlegen der Ableitrohre.
Es ist ratsam daß sich die Rinne über die gesamte Breite der Bodenfläche des Turbineneinlaufkanals erstreckt. Es werden dann alle Fische abgeleitet, die sich im Turbineneinlaufkanal befinden.
Zweckmäßigerweise sollte die Anströmschwelle bzw. die Rinne im Turbineneinlaufkanal hinter einem Grobrechen und vor einem Feinrechen angeordnet sein. Der Grobrechen schützt die Anströmschwelle bzw. die Rinne und alle nachgeordneten Teile der Vorrichtung vor im Wasser mitgeführtem grö- ßeren Unrat und verhindert Verstopfungen, ohne für die Fische ein spürbares Hindernis zu sein. Vor dem für die Fische deutlich gefährlicheren Feinrechen werden sie jedoch abgeleitet und damit geschützt.
Für eine Funktionskontrolle kann bei einer entsprechenden Konstruktion das Bypaßrohr im Unterwasser vor einem Netzsack enden, der sich von dem Bypaßrohr lösen und aus dem Wasser herausnehmen läßt. Mit einem solchen Netzsack lassen sich alle Tiere fangen, die innerhalb einer bestimmten Zeit in die Vorrichtung gelangt sind. Auf diese Weise läßt sich die Wirksamkeit der Vorrichtung jederzeit kontrollieren.
In den Zeichnungen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles des näheren dargestellt. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Wasserkraftwerk mit einer Vorrichtung zum Ableiten flußabwärts wandernder Fische im Längsschnitt;
Fig. 2 den vorderen Bereich eines Turbineneinlaufkanals des Wasserkraft- werkes in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt;
Fig. 3 den vorderen Bererich eines Turbineneinlaufkanals des Wasserkraftwerkes in vergrößertem Maßstab in der Draufsicht;
Fig. 4 die Mündung des Bypaßrohres im Unterwasser mit Netzsack in der Draufsicht.
Eine Turbine 1 steht auf einem Betonfundament 2. Die Turbine 1 ist umströmt von Wasser, das durch einen Turbineneinlaufkanal 3 aus dem Ober- wasser 4 eines Flußlaufes zufließt und durch einen Turbinenauslaufkanal 5 in das Unterwasser 6 des Flusses abfließt.
Vorne im Turbineneinlaufkanal 3 ist ein Grobrechen 7 angeordnet, der größeren Unrat fernhält. Mit einigem Abstand von der Turbine 1 ist ein Feinre- chen 8 angeordnet, der auch kleinere Teile festhält, die sich im Wasser befinden. Zwischen dem Grobrechen 7 und dem Feinrechen 8 befinden sich Ableitöffnungen 9, von denen in Figur 1 aber nur eine erkennbar ist. Die Ableitöffnungen 9 dienen zum Ableiten von flußabwärts wandernden Fischen
und anderen Tieren aus dem Turbineneinlaufkanal 3. An jede dieser Ableitöffnungen 9 schließt sich ein Ableitrohr 10 an, das zu einem Sammler 11 führt, von dem aus ein Bypaßrohr 12 die Fische unter dem Wasserkraftwerk durch in das Unterwasser 6 des Flusses leitet.
Die vergrößerte Darstellung in Figur 2 läßt erkennen, daß sich im Boden 13 des Turbineneinlaufkanals 3 eine im wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung sich erstreckende Rinne 14 befindet, in deren Anströmschwelle 15 die Ableitöffnungen 9 nach unten geneigt angeordnet sind. Es verläuft jedes der Ableitrohre 10 mit geringer Neigung nach unten. Außerdem besitzt die Rinne 14 einen von der Bodenfläche des Turbineneinlaufkanals 3 ausgehenden, in Strömungsrichtung betrachtet nach unten geneigten Boden. Der Übergang zwischen der Bodenfläche des Turbineneinlaufkanals 3 und dem Boden der Rinne 14 ist mit großem Radius gerundet.
Figur 3 zeigt, daß in der Rinne 14 mehrere Ableitöffnungen 9 verteilt sind. Die sich an die Ableitöffnungen 9 anschließenden Ableitrohre 10 sind fächerförmig verlegt und in einem Sammler 11 zusammengeführt. Die nach unten geneigten Ableitöffnungen 9 sind trichterförmig ausgebildet und in der Anströmschwelle 15 der Rinne 14 angeordnet, wobei sie jeweils zu den Ableitöffnungen 9 hin trichterförmig gestaltet sind. Die Rinne 14 erstreckt sich über die gesamte Breite des Turbineneinlaufkanals 3.
In Figur 4 ist dargestellt, wie das Bypaßrohr 12 im Unterwasser 6 und in ei- nen Netzsack 16 mündet, der zur Funktionskontrolle lösbar auf das Ende des Bypaßrohres 12 aufgeschoben ist. Das Ende des Bypaßrohres 12 ist dabei an einer Spundwand 17 möglichst in Ufernähe und gut zugänglich befestigt.