Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke

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1 Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke Änderungen und Neuerungen im Regelwerk Dr. Beate Adam Institut für angewandte Ökologie Neustädter Weg Kritorf-Wahlen

2 Eine Überarbeitung des Regelwerks war angesichts des schlechten Qualitätsstandard tsstandard dringend erforderlich! mit Fischaufstiegsanlagen oder fischpassierbarem Bauwerk < 5 % davon entsprechen dem Stand der Technik < 10 %

3 Definition der Zweckbestimmung von Fischaufstiegsanlagen (FAA) Fischaufstiegsanlagen sind Bauwerke zur Gewährleistung der linearen und lateralen Durchgängigkeit für stromaufwärts wandernde Fische und Wirbellose. FAA sind keine Ersatzlebensräume. FAA können den Fischabstieg nicht sicher stellen. FAA dienen nicht Freizeit- und Erholungszwecken. Es gilt ihre Funktionsfähigkeit unabhängig von dem gewählten Konstruktionstyp, den verwendeten Baumaterialien und der Ästhetik sicher zu stellen.

4 In welche Bautypen bzw. Konstruktionsformen werden FAA eingeteilt? Beckenpässe FISCHAUFSTIEGSANLAGEN Gerinneartige am oder im Querbauwerk Sonderbauweisen Umgehungsgerinne weitläufig um das Querbauwerk herum FISCHPASSIERBARE QUER- UND KREUZUNGSBAUWERKE Anpassung des Querbauwerks Beckenpass Schlitzpass Rauhgerinne- Beckenpass Mischbauweisen Denilpass Borstenfischpass Aalleiter Raugerinne mit Störelementen Fischaufzug Fischschleuse Gerinne mit Störsteinen oder in Mischbauweise Sohlenbauwerke als raue Voll- oder Teilrampen, z. B.: als flächige Raugerinne mit Störsteinen mit Beckenstrukturen Kreuzungsbauwerke Düker, Durchlässe Siel- & Schöpfbauwerke Bootsgassen Schiffsschleusen Pegel Hochwasserrückhaltebecken Bauweise, verwendete Materialien oder landschaftsästhetische Gesichtspunkte sind für die Funktionsfähigkeit nachrangig!

5 Für r die Sicherung der Qualität t von FAA wurden eingeführt hrt Grenzwert: Definierter geometrischer bzw. hydraulischer Wert, der sich aus der Morphologie bzw. dem Leistungsvermögen der Fische ableitet. Eine Überschreitung des Grenzwertes lässt Beeinträchtigungen der Funktionsfähigkeit bis zum Versagen des Bauwerks erwarten. Bemessungswert: Um die Überschreitung des Grenzwerts durch bereits geringfügige bauliche Abweichungen oder betriebliche Störungen zu vermeiden, wird jeder Grenzwert mit einem Sicherheitszuschlag versehen, der die Störanfälligkeit des jeweiligen Konstruktionstyps (!) berücksichtigt. Für Planungen ist stets der Bemessungswert zu Grunde zu legen!

6 Was ist unter der Funktionsfähigkeit zu verstehen? an mindestens 300 Tagen pro Jahr, auch bei Tideeinfluss, für die größten Fischarten und für die leistungsschwächsten Fischarten der autochthonen Fischfauna.

7 Was ist die autochthone Fischfauna? autochthon = griech.: alteingesessene Arten, die sich von alleine angesiedelt hatten bzw. haben: ohne Zutun des Menschen (Besatz, Bilgewasser, über Kanäle etc.) flussgebietsspezifisch in Anpassung an die jeweils herrschenden abiotischen Bedingungen (Fließgewässerzonierung)

8 Potamodrome Arten Bachforelle Groppe Bachneunauge Elritze Schmerle 3-stachliger Stichling Äsche Huchen Schneider Hasel Döbel Gründling Rotauge Quappe Barbe Nase Zährte Aland Ukelei Brachsen Güster Rapfen Barsch Kaulbarsch Hecht Zander Wels (Wild-)Karpfen Schleie Obere- Forellenr. Untere Forellrenr. Äschenregion Anadrome Arten Meerforelle Lachs Flussneunauge Meerneunauge aifisch Schnäpel Finte Stör Stint Katadrome Arten Aal Flunder Barbenregion Obere- Forellenr. Untere Forellrenr. Kaulbarsch Flunderr. Äschenregion Das Artspektrum einer Fließ- gewässerzone lässt sich anhand von Gefälle und Breite hinlänglich genau bestimmen Barbenregion Brachsenregion Brachsenregion Kaulbarsch Flunderr.

9 Abweichungen von der Fließgew gewässerzonierung treten auf bei Fluss-Seen-Systemen Auegewässern küstennahen Gewässern Bestimmung des konstruktionsrelevanten Artenspektrums durch einen Sachverständigen.

10 Die Anforderungen an Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke ergeben sich aus den Bedürfnissen der Fische Positionierung im Gewässer und Anbindung im Unterwasser der Wanderbarriere Auffindbarkeit Orientierungsverhalten Geometrie und Dimensionierung Passierbarkeit Morphologie der größten Arten Hydraulik Passierbarkeit Leistungsvermögen der schwächsten Arten und Entwicklungsstadien

11 Es gilt dem Fisch einen Wanderkorridor zu eröffnen Der Wanderkorridor ist ein gedachter Raum, in dem sich Fische aller Arten und Größen orientieren und stromauf schwimmen können. reicht von der Sohle bis zur Wasseroberfläche zieht im Nahbereich vom Unterwasser der Barriere unterbrechungsfrei bis ins Oberwasser erstreckt sich großräumig vom stromabwärtigen Flussabschnitt bis zum Wanderhindernis

12 Der Fisch orientiert sich olfaktorisch mittels Riechgruben Riechlamellen Einströmöffnung rheotaktisch mittels Seitenlinienorgan Öffnungen des Seitenliniensystem

13 Der Fisch verhält sich strikt positive rheotaktisch,, d. h. gegen die Anströmung ausgerichtet Fließrichtung v m > 0,2 m/s

14 Weil meisten Fische ufernah der Hauptströmung folgen müssen FAA stets am Ufer positioniert sein. Ihr Einstieg muss unmittelbar am Wehrfuß liegen und sie sollten so parallel wie möglich zur Hauptströmung ausgerichtet sein

15 Das Problem mit Mutterbetten Fische schwimmen zur Kraftanlage Mutterbetten (ausgeleitete Gewässerstrecken) weisen die meiste Zeit im Jahr nicht nur zu geringe Wassertiefen, sondern auch zu geringe rheotaktische Fließgeschwindigkeiten auf. Die Fische folgen der Hauptströmung zur Wasserkraftanlage.

16 Verhalten gegenüber Turbulenz Fische durchschwimmen selbst hochturbulente Zonen, z. B. Wehrüberfälle

17 Anbindung im Nahbereich grundsätzlich ohne Sackgasse möglichst uferseitig parallel bis max. 30 zur Hauptströmung

18 Bei falscher Bemessung gilt sinngemäß das Gesetz von JUSTUS von LIEBIG (1855): Wachstum Die Funktion und Ertrag wird durch von Pflanzen denjenigen werden Parameter durch beeinträchtigt, dasjenige Element bestimmt, der sich das im sich Pessimum Minimum befindet." befindet." Parameter maximale Absturzhöhe minimale Abmessungen für Becken oder beckenartige Strukturen minimale Abmessungen von Durchlässen und Engstellen minimale Höhe von Durchlässen minimale Wassertiefe maximale Fließgeschwindigkeiten in Durchlässen und Engstellen minimale Fließgeschwindigkeit minimale Rauhigkeit Turbulenzgrad relevant für Leistungsschwache größte Arten größte Arten hochrückige Arten größte Arten Leistungsschwache anadrome, Rheophile leistungsschwache Bodenorientierte Leistungsschwache sowie Hecht u. Zander

19 Lachs bis 1,2 m Atlantischer Stör bis 5,0 m Atlantischer Stör über 3 m Karpfen bis 0,8 m Rapfen bis 1 m Aal über 1 m Anforderungen großer Arten an FAA

20 Die Bemessungen der Dimensionierung und Geometrie muss sich maßgeblich nach den Körpermaßen der größten Arten der autochthonen Fischfauna richten: Totallänge: L Fisch Körperdicke: H Fisch Körperhöhe: D Fisch H Fisch L Fisch D Fisch

21 Fischrelevante Dimensionen im Wanderkorridor Parameter Wassertiefe an einer Engstelle Breite eines Durchlasses Dimension für Schlupflöcher Dimension für Kronausschnitte lichte Länge beckenartiger Strukturen fischrelevante Dimension h min,engstelle = 2 H Fisch S min = 3 D Fisch d min = 3 D Fisch & h min = 3 H Fisch d min = 4,5 D Fisch & h min = 2 H Fisch l B = 3 L Fisch lichte Breite beckenartiger Strukturen B b = l B x 1/2 bis 2/3 Abstand von Störsteinen a X - d s > 3 L Fisch lichte Breite H Fisch lichte Länge Kronausschnitt a x d s L Fisch D Fisch Schlupfloch

22 Forellenregion Hauptverbreitung Äschenregion Barbenregion Brachsenregion Kaulbarsch- Flunder-Region Gesamtlänge adulter Exemplare L Fisch [m] relative Körperhöhe K hoch absolute Körperhöhe H Fisch [m] minimale Wassertiefe 2,5 H Fisch Art Bachforelle 0,50 0,17 0,09 0,21 Äsche 0,50 0,17 0,09 0,21 Huchen 1,00 0,17 0,17 0,43 Seeforelle 1,00 0,17 0,17 0,43 Perlfisch 0,70 0,20 0,14 0,35 Döbel 0,60 0,20 0,12 0,30 Lachs 1,00 0,17 0,17 0,43 Meerforelle 0,80 0,17 0,14 0,34 Quappe 0,70 0,18 0,13 0,32 Plötze 0,40 0,25 0,10 0,25 Barbe 0,80 0,16 0,13 0,32 Nase 0,60 0,25 0,15 0,38 Zährte 0,50 0,25 0,13 0,31 Sterlet 0,90 0,17 0,15 0,38 Aland 0,70 0,25 0,18 0,44 Brachsen 0,70 0,30 0,21 0,53 Rapfen 0,80 0,23 0,18 0,46 Barsch 0,40 0,28 0,11 0,28 Hecht 1,00 0,17 0,17 0,43 Zander 1,00 0,16 0,16 0,40 Wels 1,60 0,22 0,35 0,88 Maifisch 0,80 0,20 0,16 0,40 [m] Planungs- relevante Körpermaße

23 Kaulbarsch Atlantischer Stör, juvenil & adult Stichling Stint Glasaale Anforderungen leistungsschwacher Arten Elritze

24 Das Leistungsvermögen gen ist eine Funktion der Zeit Schwimmgeschwindigkeit [L Fisch/s ] Es existiert ein Zusammenhang zwischen der Größe eines Fisches und seinem Leistungsvermögen. adult: 10 bis 12 L Fisch /s juvenil: 12 bis 15 L Fisch /s etwa 50 % der Sprintgeschwindigkeit Dauer rheoaktive Fließgeschwindigkeit 0,2 bis 0,3 m/s

25 Forellenregion obere untere Äschenregion Barbenregion Brachsenregion Kaulbarsch- Flunder-Region Die hydraulischen Grenzwerte wurden für f jede Fließgew gewässerzonen festgelegt Gesamthöhenunterschied Obere Forellenregion Brachsen region Untere Forellenregion Fließgewässerregion Äschen- Barbenregion region Kaulbarsch- Flunder- Region < 3 m 2,2 m/s 2,1 m/s 2,0 m/s 1,8 m/s 1,7 m/s 1,6 m/s 3 bis 6 m 2,1 m/s 2,0 m/s 1,9 m/s 1,7 m/s 1,6 m/s 1,5 m/s 6 bis 9 m 2,0 m/s 1,9 m/s 1,8 m/s 1,6 m/s 1,5 m/s 1,4 m/s > 9 m 1,9 m/s 1,8 m/s 1,7 m/s Einzelfallentscheidung

26 Die hydraulischen Grenzwerte berücksichtigen auch die Höhe des Wanderhindernis und die Länge L der FAA Gesamthöhenunterschied Obere Forellenregion Brachsen region Untere Forellenregion Fließgewässerregion Äschen- Barbenregion region Kaulbarsch- Flunder- Region < 3 m 2,2 m/s 2,1 m/s 2,0 m/s 1,8 m/s 1,7 m/s 1,6 m/s 3 bis 6 m 2,1 m/s 2,0 m/s 1,9 m/s 1,7 m/s 1,6 m/s 1,5 m/s 6 bis 9 m 2,0 m/s 1,9 m/s 1,8 m/s 1,6 m/s 1,5 m/s 1,4 m/s > 9 m 1,9 m/s 1,8 m/s 1,7 m/s Einzelfallentscheidung Es gilt: Je wenige Ruhezonen ein Konstruktionstyp hat, desto kürzer darf die FAA und geringer dürfen Turbulenzen sein. spezifische Leistungsdichte, Fließgewässerzone Grenzwert für Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke Beckenbauweise Störsteinbauweise Obere Forellenregion 250 W/m³ 300 W/m³ Untere Forellenregion 225 W/m³ 275 W/m³ Äschenregion 200 W/m³ 250 W/m³ Barbenregion 150 W/m³ 200 W/m³ Brachsenregion 125 W/m³ 175 W/m³ Kaulbarsch-Flunder-Region 100 W/m³ 150 W/m³

27 Qualitätssicherung tssicherung Grenzwert x Sicherheitsbeiwert = Bemessungswert Sicherheitsbeiwerte berücksichtigen: Unsicherheiten bei der hydraulischen Berechnung Baumaterialien Anfälligkeit gegenüber Verlegung Ist die Auffindbarkeit sowie die Einhaltung aller Grenzwerte sicher gestellt, erübrigt sich eine biologische Funktionskontrolle.

28 Bewertung der Funktionsfähigkeit Ausschlaggebend ist das Qualitätskriterium, das sich im Pessimum befindet. Bewertung A oder B kein Handlungsbedarf eingeschränkte Funktionsfähigkeit! Bewertung C ja Bewertung D Bewertung C, D, oder E Änderungen möglich? nein Differenzierte Bewertung des/der pessimalen Qualitätskriterien Bewertung E Bewertung der Konsequenzen und Zulässigkeit einer Einschränkung der Durchgängigkeit am Standort sowie im Gewässersystem.

29 Am Entwurf des Regelwerks haben mitgewirkt: ADAM, Beate BOSSE, Rainer DUMONT, Ulrich GÖHL, Christian GÖRLACH, Jens HEIMERL, Stephan KALUSA, Bernhard KRÜGER, Frank REDEKER, Marq SCHWEVERS, Ulrich SELLHEIM, Peter BRUNKEN, Heiko MAIER, Dirk LARINER, Michel OVERHOFF, Georg TIELE, Volker TRAVADE, Francois HASSINGER, Rainer MÜLLER, Uwe PETERS, H.-W. Dr. Dipl.-Biol., Sachverständige für Fischereiwirtschaft, Kirtorf-Gleimenhain (Obfrau) Dipl.-Ing., RWE Power AG, Essen (stellvertretender Obmann) Dipl.-Ing., Ingenieurbüro Floecksmühle, Aachen Dr.-Ing., RMD-Consult GmbH, München Dipl.-Fischereiingenieur, Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie, Jena Dr.-Ing., Fichtner GmbH, Stuttgart (vorm. EnBW, Stuttgart) Dipl.-Ing., E.ON Wasserkraft GmbH, Landshut Dr.-Ing., Landesumweltamt Brandenburg, Frankfurt/Oder Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt. Ing., Opus International Consultants, Wellington / Neuseeland (vorm. Ruhrverband, Essen) Dr. Dipl.-Biol., Institut für angewandte Ökologie, Kirtorf-Wahlen Dipl.-Biol., Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz, Hannover/Hildesheim Prof. Dr., Hochschule Bremen, Bremen Dipl.-Ing., vorm. Universität Karlsruhe, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung Prof., Universität Toulouse, Toulouse / Frankreich Dipl.-Ing. Bayerisches Landesamt für Umwelt, DWA-Fachausschuss Talsperren, München Dr., Institut biota GmbH, Bützow Dr., Energie de France, Chatou Cedex / Frankreich Dr.-Ing., Universität Kassel, Kassel Stedten Dipl.-Ing., Fa. Peters Ökofisch, Höxter-Godelheim