EP4155463A1 - Fischaufstiegshilfe iii - Google Patents

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Publication number
EP4155463A1
EP4155463A1 EP21198892.8A EP21198892A EP4155463A1 EP 4155463 A1 EP4155463 A1 EP 4155463A1 EP 21198892 A EP21198892 A EP 21198892A EP 4155463 A1 EP4155463 A1 EP 4155463A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
channel
fish pass
pipe
pass according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21198892.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guido Becker
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP21198892.8A priority Critical patent/EP4155463A1/de
Publication of EP4155463A1 publication Critical patent/EP4155463A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B8/00—Details of barrages or weirs ; Energy dissipating devices carried by lock or dry-dock gates
    • E02B8/08—Fish passes or other means providing for migration of fish; Passages for rafts or boats
    • E02B8/085—Devices allowing fish migration, e.g. fish traps
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/16—Fixed weirs; Superstructures or flash-boards therefor
    • E02B7/18—Siphon weirs

Definitions

  • the invention relates to a space-saving fish ladder on weirs, dams and other transverse structures in standing and flowing water.
  • the passability is interrupted by numerous technical structures, which are used for discharge control, water drainage, hydropower use, ensuring ease of navigation, flood protection, drinking water storage and production, irrigation, Sole support or the creation of artificial reservoirs for recreational purposes.
  • transverse structures they often form obstacles several meters high in the water, which extend across the entire width and dam up the water.
  • a habitat suitable for reproduction can be many kilometers upstream in a shallow, gravelly stretch of water, while the feeding grounds are more likely to be found in deeper, warmer water and the winter habitats are far downstream in deep oxbow lakes or pools.
  • Upstream continuity must also be established for species that migrate long distances between freshwater and saltwater during their life cycle - the eel is representative of this.
  • the free passability/patency of the water bodies is therefore important for the spread of the species and also for resettlement after flood events.
  • Basin-type fish ladders (conventional basin pass, slot pass, Raugerinne basin pass).
  • the water shovel chain also includes fish shovels, which transport water with fish from the bottom to the headwater and are emptied here.
  • This fish paternoster works in a space-saving manner, but is maintenance-intensive and susceptible to frost due to the many moving parts.
  • a fish pass which consists of individual troughs, which are arranged radially around a central axis, similar to a spiral staircase.
  • the troughs can be uniformly prefabricated at the factory and assembled on site.
  • bottom fish gudgeon, burbot, lamprey, eel, etc.
  • small organisms have difficulty climbing up the basin due to the conducting current.
  • the chute is sloped and composed of chute sections, the chute sections forming a single turn spiral.
  • the chute is externally supported on buttresses located in a dam surrounding the fish pass. Such a trained fish pass must be redesigned for each application.
  • the fish pass after DE 10 2017 004 660 B4 consists of at least one channel that connects the headwater with the tailwater, with the channel having a gradient and being composed of individual channel sections, with the channel being designed in a spiral shape with at least one winding and mounted on pillars, with the pillars supporting the channel at least in sections on the bottom side on the outside and have an overhang on both sides of the channel.
  • the object of the invention is to propose a fish ladder with a low flow rate, which can be assembled from factory-made components, the flow of which comes as close as possible to that of natural waters, which works independently of energy and which can also be used economically for locations with small weirs and streams.
  • the fish pass according to the invention consisting of a channel that connects the headwater with the tailwater, the channel having a hydraulic gradient so that the channel is flushed with water, provides that the canal is a closed canal or pipe that uses the siphon principle, ie there is a water level difference between an upstream inlet and a downstream outlet.
  • the invention opens up a new field of application for the lifting principle.
  • the siphon principle when using the siphon principle as a fish ladder, the lowest possible flow rate is achieved.
  • atmospheric air is introduced in the zenith of the duct or pipe by means of valves for control.
  • the fish throughput can be increased in this way and any vegetation that forms is not washed away.
  • the inlet and outlet should be adjustable so that once the system has been filled with water, it remains in this state.
  • an embodiment is advantageous that provides for a float-controlled slide valve to be arranged in the outlet, which allows the channel or pipe to be filled with water by closing it, so that the lifter is activated after the slide valve is opened .
  • aids which, controlled by a float, reactivate the jack that has come to a standstill.
  • aids which, controlled by a float, reactivate the jack that has come to a standstill.
  • These include a water reservoir that is filled using a ram pump and is located above the canal or pipe.
  • the water inlet is via a valve, preferably a float valve.
  • a water siphon or water ram is a water-driven, intermittently working pump.
  • the ram uses the pressure surge or ram effect to lift some of the water that drives the pump to a higher level
  • This valve or the aforementioned valves are controlled via or vacuum-controlled or float-controlled, i.e. depending on the filling level in the siphon pipe/channel.
  • the sliders which can close the channel or pipe on both sides, are also controlled by means of a float, which is connected to a closing body in the channel or pipe via a rod with an axis, so that the Up and down movement of the float is transmitted to the closure body.
  • all duct or pipe sections should be connected to one another with a force fit using one seal each.
  • the space required is small because only two pipes are required, the pipe/channel between the upper and lower water and the ram pipe for filling up the water reservoir.
  • inlet and outlet are preferably arranged telescopically and can be adjusted by means of floats.
  • inlet or outlet does not necessarily have to be supported on a foundation.
  • a further advantageous embodiment provides that a basket-like propellant retainer is arranged in front of the inlet and/or outlet. This prevents clogging of the channel or pipe.
  • an advantageous embodiment provides that lure current guides or Guide devices are arranged in the area in front of the inlet.
  • the 1 shows a fish pass, hereinafter also referred to as a fish pass and/or ascent and/or descent passage.
  • the fish passage described here designed according to the siphon principle, is a solution that is particularly suitable for eels and other fish standing on the bottom, as an ascent and/or descent passage over or in barrier structures of all kinds, without a general restriction to these fish should be made.
  • Barriers of almost any height can be overcome via module segments in approx. ten meter steps (height differences), added cascaded.
  • the animals By means of a suitable lure current, the animals then find contact with the current in the limited bottom area of the target position, through which they complete the passage into the underwater 2 over the shortest distance with the volume flow of the siphon.
  • Repellent construction elements are intended to prevent the deepest part of the target position in the headwater from becoming clogged with stones/sand/or similar in flowing waters with a large amount of sediment from bed components. fills.
  • an optimal distance depth of the telescoping mouth element to the sole contact can be made possible in order to enable the effective intervention of the throughflow at the upper water mouth and the optimal outlet at the lower mouth.
  • the siphon tube 3 is individually adapted to the local body of water type, water - dimensioned volume flow.
  • the floating body control can be used to dynamically adjust the water level difference between the inlet and outlet heights in the upper and lower-water mouths.
  • a siphon is a well-known device or device that can be used to empty a liquid from a container over the rim into a lower container.
  • the hydrostatic pressure is used.
  • the liquid is usually sucked in with the mouth.
  • the pressure differences to be transmitted are transmitted by the forces between the molecules of the liquid (cohesion). If the height of the obstacle to be overcome or the length of the excess liquid column continues to increase and thus the pressure difference approaches atmospheric pressure (101,325 Pa), the jack will become unstable; cavitation often occurs due to disturbances in the vessel wall, which quickly leads to the break-off of the liquid column. In the case of water, this results in a maximum height difference of about 10 meters.
  • the fish pass according to the invention consists of a channel or pipe 3 which connects the headwater 1 with the tailwater 2, the channel or pipe 3 having a gradient so that the channel or pipe 3 is flushed with water becomes.
  • the channel or the pipe 3 is sealed and uses the siphon principle, in that there is a water level difference between the inlet 4 from the headwater 1 and the outlet 5 into the tailwater 2 .
  • a new field of application is opened up for the siphon principle when it is used in a fish pass.
  • the flow is kept as low as possible in order to increase the fish throughput and not wash away growing vegetation.
  • the inlet and outlet 4, 5 can be adjusted in such a way that once the system has been filled with water, it usually remains in this state.
  • foundations are advantageously arranged in the area of the inlet and outlet 4, 5, on which the inlet and outlet 4, 5 of the pipe 3 or the channel are supported by means of spacers.
  • These can also be telescopically adjustable, powered by a float.
  • a design is advantageous that provides that a float-controlled slide 12 is arranged in the outlet 5, which allows the channel or the pipe 3 to be filled with water by closing it, so that after the slide 12 is opened, the siphon is started.
  • the slide 12 itself consists of a floating body 13 in the upper and lower water 1, 2, which follows the respective water level.
  • the floating bodies 13 are each connected to a closure body 15 in the channel or pipe 3 via a rod and an axis.
  • a weight 14 on the rod is used to adjust the closure body 15 with the floating body 13.
  • aids which, controlled by a float, reactivate the lifter which has come to a standstill.
  • This includes a water reservoir in a water reservoir - container 9, which is filled by means of a ram pump 10 and is located above the channel or pipe.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Fischaufstiegshilfe mit einem geschlossenen Kanal oder Rohr (3), dass das Oberwasser (1) mit dem Unterwasser (2) verbindet und die das Heberprinzip nutzt, d. h. es besteht eine Wasserspiegeldifferenz zwischen dem Ein- und Auslauf (4, 5). Im Auslauf (5) ist ein schwimmergesteuerter Schieber (12) angeordnet, der durch Verschließen die Füllung des Kanals oder des Rohres (3) mit Wasser ermöglicht, so dass nach dem Öffnen des Schiebers (12) der Heber in Gang gesetzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine raumsparende Fischaufstiegshilfe an Wehren, Stauanlagen und anderen Querbauten in stehenden und fließenden Gewässern.
  • Durch die anthropogenen Nutzungsanforderungen und dem damit verbundenen Ausbau vieler Gewässer ist die Durchgängigkeit durch zahlreiche technische Bauwerke unterbrochen, die der Abflussregelung, der Wasserausleitung, der Wasserkraftnutzung, der Sicherung der Leichtigkeit der Schifffahrt, dem Hochwasserschutz, der Trinkwasserspeicherung und -gewinnung, der Bewässerung, der Sohlenstützung oder der Anlage von künstlichen Stauseen zu Erholungszwecken dienen. Als sogenannte Querbauwerke bilden sie oft mehrere Meter hohe Hindernisse im Gewässer, die über die gesamte Breite reichen und das Gewässer anstauen.
  • Insbesondere Fische müssen für ihre Fortpflanzung und Nahrungssuche ausgedehnte Wanderungen im Gewässer unternehmen, um die Lebensbedingungen vorzufinden, die sie in den verschiedenen Lebensphasen benötigen. So kann ein für die Fortpflanzung geeigneter Lebensraum viele Kilometer flussaufwärts in einem flach überströmten, kiesigen Gewässerabschnitt liegen, während die Nahrungsgründe eher im tieferen wärmeren Wasser und die Wintereinstände wiederum weit flussabwärts in tiefen Altarmen oder Kolken zu finden sind. Auch für Arten, die in ihrem Lebenszyklus lange Wanderungen zwischen Süßwasser und Salzwasser vornehmen, muss die Durchgängigkeit flussaufwärts hergestellt werden - repräsentativ hierfür ist der Aal. Die freie Passierbarkeit/Durchgängigkeit der Gewässer ist damit zur Ausbreitung der Arten und zudem zur Wiederbesiedlung nach Hochwasserereignissen wichtig.
  • Der gegenwärtig sowohl fischökologisch als auch ingenieurtechnisch begründete Stand der Technik deckt im Wesentlichen folgende Typen/Bauweisen von Fischaufstiegsanlagen ab:
    (Naturnahe) Fischpassierbare Raugerinne ohne Einbauten, mit Störsteinen oder mit Beckenstrukturen.
  • Beckenartige Fischaufstiegsanlagen (konventioneller Beckenpass, Schlitzpass, Raugerinne-Beckenpass).
  • Im Einzelnen soll auf folgenden Stand der Technik verwiesen werden:
    Bekannt sind Fischaufstiegshilfen in Form von Rinnen, die mit einer Neigung im Gelände angeordnet sind und so über einen langen Weg das Oberwasser mit dem Unterwasser verbinden. Derartige Anlagen sind aufwendig und benötigen viel Streckenraum über größere Distanzen, um den angestrebten Gefälle- und/oder Steigungswinkel zu erreichen.
  • In der DE 10 2011 100 854 A1 wird deshalb eine Kombination zwischen Wasserschaufelkette und Fischlift beschrieben. Das in die Wasserschaufeln eintretende Oberwasser setzt die Kette in Bewegung. Das Wasser wird im Bereich des Unterwassers aus den Wasserschaufeln entleert.
  • Bestandteil der Wasserschaufelkette sind neben den Wasserschaufeln weiter Fischschaufeln, die Wasser mit Fischen vom Unterwasser zum Oberwasser transportieren und hier entleert werden. Dieser Fischpaternoster arbeitet raumsparend, ist aber wartungsintensiv und frostanfällig durch die vielen bewegten Teile.
  • Mit der DE 20 2005 010 752 U1 wird eine Fischaufstiegshilfe vorgeschlagen, die aus einzelnen Trögen, die ähnlich einer Wendeltreppe um eine zentrale Achse radial angeordnet sind, besteht. Die Tröge können einheitlich werkseitig vorgefertigt und vor Ort montiert werden. Hier überwinden allerdings grundständige Fische (Gründlinge, Quappen, Neunaugen, Aale usw.) und Kleinorganismen nur schwerlich den Beckenaufstieg durch die Leitströmung.
  • Aus der US 3 038 314 A ist eine Frischaufstiegshilfe mit einer Rinne bekannt, die das Oberwasser mit dem Unterwasser verbindet. Die Rinne weist ein Gefälle auf und ist aus Rinnenabschnitten zusammengesetzt, wobei die Rinnenabschnitte eine Spirale mit einer Windung bilden. Die Rinne ist außen auf Stützpfeilern abgestützt, die in einem die Fischaufstiegshilfe umgebenden Damm angeordnet sind. Eine derartige ausgebildete Fischaufstiegshilfe muss für jeden Anwendungsfall neu projektiert werden.
  • Die Fischaufstiegshilfe nach DE 10 2017 004 660 B4 besteht aus mindestens einer Rinne, die das Oberwasser mit dem Unterwasser verbindet, wobei die Rinne ein Gefälle aufweist und aus einzelnen Rinnenabschnitten zusammengesetzt ist, wobei die Rinne spiralförmig mit mindestens einer Windung ausgebildet und auf Stützpfeilern gelagert ist, wobei die Stützpfeiler die Rinne mindestens abschnittsweise bodenseitig außen umfassen und beidseitig der Rinne einen Überstand aufweisen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fischaufstiegshilfe mit geringem Durchflussstrom vorzuschlagen, die aus werkseitig herstellten Bauelementen zusammensetzbar ist, deren Strömung der von natürlichen Gewässern möglichst nahekommt, die energieautonom arbeitet und die auch für Standorte mit kleinen Wehren und Bächen ökonomisch einsetzbar sind.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Fischaufstiegshilfe bestehend aus einem Kanal, der das Oberwasser mit dem Unterwasser verbindet, wobei der Kanal ein hydraulisches Gefälle aufweist, so dass der Kanal von Wasser durchspült wird, sieht vor, dass
    der Kanal ein geschlossener Kanal oder ein Rohr ist, das das Heberprinzip nutzt, d. h. es besteht eine Wasserspiegeldifferenz zwischen einem Einlauf im Oberwasser und einem Auslauf im Unterwasser.
  • Dem Heberprinzip wird mit der Erfindung ein neues Anwendungsfeld erschlossen.
  • Vorteilhafter Weise wird bei der Nutzung des Heberprinzips als Fischaufstiegshilfe ein möglichst geringer Durchfluss realisiert. Dazu wird im Zenit des Kanals bzw. Rohres mittels Ventilen zur Steuerung atmosphärische Luft eingebracht.
  • Der Fischdurchsatz kann so erhöht werden und sich einstellender Pflanzenbewuchs wird nicht weggespült.
  • Ferner sollten der Ein- und Auslauf so einstellbar sein, dass das System einmal mit Wasser gefüllt, diesen Zustand beibehält.
  • Für die Gewährleistung des Dauerbetriebes ist eine Ausgestaltung von Vorteil, die vorsieht, dass im Auslauf ein schwimmergesteuerter Schieber angeordnet ist, der durch Verschließen die Füllung des Kanals oder des Rohres mit Wasser ermöglicht, so dass nach dem Öffnen des Schiebers der Heber in Gang gesetzt wird.
  • Für den Fall eines Ausfalls wegen zu viel Luft im Kanal bzw. dem Rohr stehen Hilfsmittel zur Verfügung, die schwimmergesteuert den zum Stillstand gekommenen Heber erneut aktivieren. Dazu gehören ein Wasserreservoir, das mittels einer Widderpumpe gefüllt und sich oberhalb des Kanals bzw. Rohres befindet. Der Wassereinlass erfolgt über ein Ventil, vorzugsweise ein Schwimmerventil.
  • Bei einem Wasserheber oder Wasserwidder handelt es sich um eine wassergetriebene, intermittierend arbeitende Pumpe. Der Widder nutzt den Druckstoß oder Staudruck-Effekt, um einen Teil des Wassers, mit dem die Pumpe angetrieben wird, auf ein höheres Niveau zu heben
  • Die Steuerung dieses Ventiles oder der vorgenannten Ventile erfolgt über-bzw. unterdruckgesteuert oder schwimmergesteuert, d.h. in Abhängigkeit vom Füllstand im Heberrohr/-kanal.
  • Bei den Schiebern, die den Kanal oder das Rohr beidseitig verschließen können, handelt es sich im einfachsten Fall ebenfalls um eine Steuerung jeweils mittels eines Schwimmkörpers, der mit einem Verschlusskörper im Kanal bzw. Rohr über einen Stab mit einer Achse verbunden ist, so dass die Auf- und Abwärtsbewegung des Schwimmers auf den Verschlusskörper übertragen wird.
  • Da dieses Gewicht auf den Stab wirkt, wird eine hohe Sicherheit für die Bewegung des Schwimmers gewährleistet.
  • Zur Vermeidung der Bildung von ungewollten Luftpolstern sollten alle Kanal- bzw. Rohrabschnitte miteinander unter Kraftschluss bei Verwendung jeweils einer Dichtung verbunden sein.
  • Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, dass die Anlage kontinuierlich ohne zusätzlichen Energieverbrauch und größeren Wartungsaufwand arbeitet.
  • Der Flächenbedarf ist gering aufgrund der lediglich benötigten zwei Rohre, dem Rohr/Kanal zwischen dem Ober- und dem Unterwasser und dem Widderrohr zum Auffüllen des Wasserreservoirs.
  • Neben diesem grundsätzlichen Aufbau sind noch eine Reihe vorteilhafter Ausgestaltungen nutzbar.
  • Dazu gehört, dass der Ein- bzw. Auslauf vorzugsweise teleskopartig und mittels Schwimmern verstellbar angeordnet sind.
  • Von Vorteil ist es auch, dass der Ein- bzw. Auslauf nicht zwingend auf einem Fundament abgestützt werden muss.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass vor dem Ein- und/oder Auslass ein korbartiger Treibselzurückhalter angeordnet ist. Das Verhindert Verstopfungen des Kanals oder des Rohres.
  • Um die Wirksamkeit zu erhöhen, d.h. einen großen Fischdurchsatz zu erreichen, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass Lockstromführungen oder Leiteinrichtungen im Bereich vor dem Einlauf angeordnet sind.
  • Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.
  • Die Fig. 1 zeigt eine Fischaufstiegshilfe, nachfolgend auch als Fischpass und/oder Auf- und/oder Abstiegspassage bezeichnet.
  • Bei diesem hier beschriebenen, nach dem Heber-Prinzip konzipierten Fischpass handelt es sich um eine speziell für Aale und andere grundständige Fische geeignete Lösung als Auf- und/oder Abstiegs-Passage über oder in Sperrbauwerken aller Art, ohne dass eine generelle Beschränkung auf diese Fische vorgenommen werden soll.
  • Über Modul-Segmente in jeweils ca. Zehn-Meter-Schritten (Höhen-Differenzen), kaskadisch ergänzt, lassen sich beinahe beliebig hohe Sperren überwinden.
  • Im Unterwasser 2 vor dem Sperrbauwerk sollen Aale und andere grundständige Fische durch ein traditionelles klassisches Reusen-Leit-System auf eine beliebig fokussierte Position geführt werden.
  • Mittels geeigneter Lockstromführung finden die Tiere in dem begrenzten Sohlbereich der Zielposition dann den Kontakt der Strömung, durch die sie folgend mit dem Volumenstrom des Hebers auf der kürzesten Strecke die Passage in das Unterwasser 2 absolvieren.
  • Durch geeignet angepasste Maße sowie Volumina wird bei diesen Heber-Konstruktionen im Gegensatz zu sonst üblichen effizienten hohen Durchflusswerten ein möglichst schwach fließender Volumenstrom erreicht.
  • Dieses wird durch partiell im Zenitbereich des Kanals bzw. Rohres 3 dotiertes Gas in Form von atmosphärischer Außenluft realisiert. Druck-, bzw. Unterdruckventile übernehmen diese Aufgabe.
  • Diese besonderen Konditionen ermöglichen dann die Passage unterschiedlichster Organismen auch außerhalb des vorrangigen Zweckes, den Zielfisch Aal zu unterstützen, sowohl in der Abstiegs- als auch in der Aufstiegspassage.
  • Um Copepoden/Makrozoen aller Art/Bentos die Passage zu erleichtern, ist auch ein besondere Profil-Struktur der Innenwände des Passagen-Weges von Bedeutung.
  • Abweisende Konstruktions-Elemente sollen in Fließgewässern mit hohem Geschiebe-Aufkommen von Sohlbestandteilen verhindern, dass sich der tiefste Teil der Zielposition im Oberwasser mit Steinen/Sand/o.Ä. füllt.
  • Durch moderat mechanisch justierbare End-Elemente der Ein-/Auslass-Mündungen sollen diese sich vertikal teleskopierbar mit Hilfe von ringförmig angeordneten Auftriebskörpern dynamisch verändernden Sohltiefen selbsttätig anpassen können.
  • Mittels Abstandshaltern (Füße) kann eine optimale Distanztiefe des teleskopierbaren Mündungselementes zum Sohlenkontakt ermöglicht werden, um den Wirkungseingriff der Durchfluss-Strömung an der Oberwasser-Mündung und den optimalen Auslass an der unteren Mündung zu ermöglichen.
  • Durch den Zustrom des Oberwassers 1 steigt der Wasserstand im Zulaufschacht und der Heber beginnt zu fördern. Er fördert je nach Wasserspiegeldifferenz viel oder wenig Wasser ohne externe Steuerung. Das Heberrohr 3 wird nach dem individuell dem örtlichen Gewässertyp angepassten, Wasser - Volumenstrom bemessen.
  • Mit steigendem oder fallendem Wasserstand ist durch die Schwimmkörper-Regelung eine dynamische Anpassung der Wasserspiegeldifferenz der Ein- und Auslasshöhen in Ober- und Unterwasser-Mündung vornehmbar.
  • Zum Saugheberprinzip:
    Saugheber mit Saugröhre
  • Ein Heber ist ein bekanntes Gerät oder eine Einrichtung, mit der man eine Flüssigkeit aus einem Behälter über dessen Rand in einen tiefer gelegenen Behälter entleeren kann. Dabei wird der hydrostatische Druck ausgenutzt. Um z. B. einen Schlauch zu füllen und den Fließvorgang in Gang zu setzen, wird meistens die Flüssigkeit mit dem Mund angesaugt.
  • Das Stück, in dem der Schlauch nach oben und um dieselbe Strecke wieder nach unten geführt wird, trägt zu den Druckunterschieden im Schlauch nicht bei. In diesem Stück gleichen sich die Schwerkräfte der Flüssigkeit gegenseitig aus. Die zusätzliche Flüssigkeit in der Strecke zwischen dem unterem im Verhältnis zum oberen Behälter bewirkt eine Druckdifferenz, so dass die Flüssigkeit aufgrund des entstehenden Unterdruckes aus dem oberen in den unteren Behälter fließt und dabei den Behälterrand überwindet. Diese Druckdifferenz hängt ausschließlich von der Länge der überschüssigen Wassersäule ab wenn man von dem Auftrieb, der Druckdifferenz der umgebenden Luft und der Abnahme der Schwerkraft absieht: Δp = p 2 − p 1 = ρ g h 2 − h 1
    Figure imgb0001
    • Δp = Druckdifferenz in Pascal
    • h1: Höhe der oberen Flüssigkeitsoberfläche in Metern
    • h2: Höhe der unteren Oberfläche in Metern
    • ρ: Dichte der Flüssigkeit (1000 kg/m3 bei Wasser)
    • g: Schwerebeschleunigung (9,80665 m/s2).
  • Die dabei zu übertragenden Druckunterschiede werden durch die Kräfte zwischen den Molekülen der Flüssigkeit (Kohäsion) übertragen. Wenn die Höhe des zu überwindenden Hindernisses oder die Länge der überschüssigen Flüssigkeitssäule weiter zunimmt und sich damit die Druckdifferenz dem Luftdruck (101.325 Pa) annähert, wird der Heber instabil; es entsteht häufig an Störungen der Gefäßwand Kavitation die schnell zum Abriss der Flüssigkeitssäule führt. Im Fall von Wasser ergibt sich so eine maximale Höhendifferenz von etwa 10 Metern.
  • Im Falle höherer Höhenunterschiede kann man kaskadisch weitere Module für fortlaufend weitere Höhen-StreckenAbschnitte ergänzen. So ist dann für jedes Segment ein Endbehälter vorgesehen.
  • Durch das Prinzip der Kaskadisierung in Einzelsegmenten lassen sich extreme Höhendifferenzen auf engstem Raum überwinden.
  • Zur Fig. 1 im Einzelnen: Die erfindungsgemäße Fischaufstiegshilfe besteht aus einem Kanal oder Rohr 3, das oder der das Oberwasser 1 mit dem Unterwasser 2 verbindet, wobei der Kanal bzw. das Rohr 3 ein Gefälle aufweist, so dass der Kanal bzw. das Rohr 3 von Wasser durchspült wird. Der Kanal bzw. das Rohr 3 sind abgedichtet und nutzen das Heberprinzip, indem eine Wasserspiegeldifferenz zwischen dem Einlauf 4 aus dem Oberwasser 1 und dem Auslauf 5 in das Unterwasser 2 besteht.
  • Dem Heberprinzip wird mit dem Einsatz bei einer Fischaufstiegshilfe ein neues Anwendungsfeld erschlossen.
  • Der Durchfluss wird dabei möglichst gering gehalten, um den Fischdurchsatz zu erhöhen und sich einstellender Pflanzenbewuchs nicht weggespült wird.
  • Der Ein- und Auslauf 4, 5 sind so einstellbar, dass das System einmal mit Wasser gefüllt, diesen Zustand gewöhnlich beibehält. Vorteilhafter Weise sind zu diesem Zweck Fundamente im Bereich von Ein- und Auslauf 4, 5 angeordnet, auf denen sich der Ein- und Auslauf 4, 5 des Rohres 3 bzw. des Kanals mittels Abstandshalter abstützen. Diese können auch teleskopartig verstellbar sein, angetrieben durch einen Schwimmer.
  • Die Längsverschiebung des Bereiches von Ein- und Auslauf 4 erfolgt jeweils innerhalb einer Hülse 7 des Abstandshalters.
  • Für die Gewährleistung des Dauerbetriebes ist eine Ausgestaltung von Vorteil, die vorsieht, dass
    im Auslauf 5 ein schwimmergesteuerter Schieber 12 angeordnet ist, der durch Verschließen die Füllung des Kanals oder des Rohres 3 mit Wasser ermöglicht, so dass nach dem Öffnen des Schiebers 12 der Heber in Gang gesetzt wird. Die Schieber 12 selbst bestehen aus einem Schwimmkörper 13 im Ober- und im Unterwasser 1, 2, der dem jeweiligen Wasserstand folgt. Über eine Stange und eine Achse sind die Schwimmkörper 13 jeweils mit einem Verschlusskörper 15 im Kanal bzw. Rohr 3 verbunden. Ein Gewicht 14 auf der Stange dient dem Justieren des Verschlusskörpers 15 mit dem Schwimmkörper 13.
  • Für den Fall eines Ausfalls wegen Luft im Kanal bzw. dem Rohr 3 stehen Hilfsmittel zur Verfügung, die schwimmergesteuert den zum Stillstand gekommen Heber erneut aktivieren. Dazu gehören ein Wasserreservoir in einem Wasserreservoir - Behälter 9, der mittels einer Widderpumpe 10 gefüllt und sich oberhalb des Kanals bzw. Rohres befindet.
  • Weiter ist dargestellt, dass vor dem Einlauf 4 ein korbartiger Treibselzurückhalter 8 angeordnet ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Oberwasser
    2
    Unterwasser
    3
    Rohr
    4
    Einlauf
    5
    Auslauf
    6
    Fundament
    7
    Hülse
    8
    Treibselzurückhalter
    9
    Wasserreservoir-Behälter
    10
    Widderpumpe
    11
    Ventile für Lufteintrag im Zenit
    12
    Schieber
    13
    Schwimmkörper
    14
    Gewicht zum Justieren
    15
    Verschlusskörper

Claims (12)

  1. Fischaufstiegshilfe bestehend aus einem Kanal, der das Oberwasser (1) mit dem Unterwasser (2) verbindet,
    wobei der Kanal ein hydraulisches Gefälle aufweist, so dass der Kanal von Wasser durchspült wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kanal ein geschlossener Kanal oder ein Rohr (3) ist, das das Heberprinzip nutzt, d. h. es besteht eine Wasserspiegeldifferenz zwischen einem Ein- und Auslauf (4, 5).
  2. Fischaufstiegshilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    im oder am Ein- bzw. Auslauf (4, 5) Abstandshalter vom Gewässerboden, der Sohle, vorzugsweise teleskopartig verstellbar, angeordnet sind.
  3. Fischaufstiegshilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Ein- bzw. Auslauf (4, 5) auf einem Fundament (6) abgestützt sind.
  4. Fischaufstiegshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    der geschlossene Kanal oder das Rohr (3) im Bereich vor dem Ein bzw. Auslauf (4, 5) in einer Hülse (7) geführt sind.
  5. Fischaufstiegshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    vor dem Einlauf (4) ein korbartiger Treibselzurückhalter (8) angeordnet ist.
  6. Fischaufstiegshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    im Auslauf (5) ein schwimmergesteuerter Schieber (12) angeordnet ist, der durch Verschließen die Füllung des Kanals oder des Rohres (3) mit Wasser ermöglicht, so dass nach dem Öffnen des Schiebers (12) der Heber in Gang gesetzt wird.
  7. Fischaufstiegshilfe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schieber (12) aus einem Schwimmkörper (13) im Ober- und/oder im Unterwasser (1, 2) besteht, der dem Wasserstand folgt, wobei über eine Stange und eine Achse der jeweilige Schwimmkörper (13) mit einem Verschlusskörper (15) im Kanal bzw. Rohr (3) verbunden sind.
  8. Fischaufstiegshilfe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Gewicht (14) auf der Stange dem Justieren des Verschlusskörpers (15) mit dem Schwimmkörper (13) dient.
  9. Fischaufstiegshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
    am höchsten Punkt des Kanals bzw. des Rohres (1) des Hebers ein Wasserreservoir-Behälter (9) angeordnet ist, der über schwimmergesteuerte Ventile mit dem Kanal bzw. Rohr (3) verbunden ist.
  10. Fischaufstiegshilfe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Füllen des Wasserreservoirs-Behälters (9) eine Widderpumpe (10) eingesetzt ist.
  11. Fischaufstiegshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
    Lockstromführungen oder Leiteinrichtungen im Bereich des Einlaufs (4) angeordnet sind.
  12. Fischaufstiegshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
    alle Kanal- bzw. Rohrabschnitte miteinander unter Kraftschluss bei Verwendung einer Dichtung verbunden sind.
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