1 Allgemeine Angaben Basisdaten Eingangsdaten Abflussverhältnisse... 3

Transkript

1 Projekt: Auftraggeber: Hochwasserrückhaltebecken Querfurt Erstellung der Planfeststellungsunterlagen Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt Timmenröder Straße 1a Blankenburg Entwurfs- und Genehmigungsplanung Teil I - Anlage.4 Nachweise zur ökologischen Passierbarkeit des Abflussgerinnes Auftragnehmer: Bearbeitung: Hydroprojekt Ingenieurgesellschaft mbh Regionalbereich Mitte Rießnerstraße Weimar Dipl.-Ing. Olaf Schneider Dipl.-Ing. Robert Sattler Fachliche Qualitätssicherung: Dipl.-Ing. Udo Link Weimar, Hydroprojekt Ingenieurgesellschaft mbh i.v. Udo Link Robert Sattler Regionalbereichsleiter Mitte Projektingenieur 05-oekol_Passierbarkeit.doc

2 INHALTSVERZEICHNIS 1 Allgemeine Angaben... Basisdaten Eingangsdaten Abflussverhältnisse Bemessung der Standsicherheit des Raugerinnes Bemessung der Steinschüttung für das Deckwerk Bemessung der Querriegel Funktionstüchtigkeit des Raugerinnes als Fischaufstieg und Wanderkorridor Bemessung Sturzbett / Nachbettsicherung Filterbemessung Quellenverzeichnis Anhang 1: Abflusswerte Pegel Querfurt, (Auszug aus dem Deutschen Gewässerkundlichen Jahrbuch, Elbegebiet, Teil I, 009)...14 Anhang : Bemessung der Querriegel, Raugerinne, Neigung 1: oekol_Passierbarkeit.doc Seite 1

3 1 Allgemeine Angaben Im Rahmen der Entwurfsplanung wurde eine Faunistische Erfassung durchgeführt [7]. Dazu wurden Elektrobefischungen durchgeführt. Im Vorhabensgebiet wurden dabei folgende Arten nachgewiesen: Deutscher Artname Nomenklatur Wissenschaftlicher Artname Status Aal Anguilla anguilla (LINNAEUS, 1758) potenziell vorkommend Dreistachliger Stichling Gasterosteus aculeatus LINNAEUS, 1758 aktuell nachgewiesen Gründling Gobio gobio LINNAEUS, 1758 potenziell vorkommend Bachforelle Salmo trutta f. fario LINNAEUS, 1758 potenziell vorkommend Leitfischart ist die Bachforelle. Die Querne weist im Vorhabensgebiet keine naturnahe Linienführung und Laufentwicklung und keine hohe strukturelle und dynamische Vielfalt auf. Sie befindet sich nach ihrer landwirtschaftlich bedingten Begradigung in einer Art Phase der selbständigen Renaturierung. Diese Annahme wird durch das große Vorkommen des Dreistachligen Stichlings untermauert. Diese Fischart ist eine Art Pionierart, die in ökologisch guten Gewässern normalerweise durch die Leitfischart verdrängt wird und nur als Begleitart vorkommt. Mit den nachfolgenden Nachweisen soll gezeigt werden, dass im Bereich des Sperrbauwerks die Durchwanderbarkeit und die ökologische Durchgängigkeit des Fließgewässers erhalten bleibt. Mit der Bachforelle als Leitfischart wurden nach [4] und [13] für beckenartige Fischpässe sowie Wanderkorridore von Rampen und Umgehungsgerinnen folgende hydraulische und geometrische Grenzwerte für die Planung abgeleitet: max. planerischer Absturz h max = 0,18 m, max. mittlere Geschwindigkeit im Wanderkorridor (Index: WK) v WK = 1,0 m/s, max. Energieeintrag in das Wasservolumen des Wanderkorridors von 180 W/m³ bei Q30 und von 00 W/m³ bei Q330, max. Energieeintrag in das Wasservolumen des Ruhebeckens von 50 W/m³, mind. 0, 0,4 m Schlitzöffnung bei naturnaher Bauweise, mind. 0,4 m Beckenwassertiefe, mind. 0, m Schlitztiefe, Mindestabfluss Q min = 0, m³/s bei naturnaher Bauweise. Es wird darauf hingewiesen, dass die überschlägig ermittelten Wasserspiegellagen bzw. Abflusstiefen geringfügig von den tatsächlich auftretenden Wasserständen abweichen können. Weitere Angaben sind den hydraulischen Berechnungen zu entnehmen. Theoretisch erforderliche Steinschüttungen und Steingrößen für Sohl- und Böschungsbefestigungen werden nach der TLW 1997 [1] bestimmt. Die ermittelten Größenklassen werden auf die geltende TLW 003 [11] angepasst. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite

4 Basisdaten.1 Eingangsdaten Die folgenden hydrologischen Daten zur Querne sind den Kapiteln. und 3 des Erläuterungsberichts bzw. der Anlage Hydraulische Nachweise der Betriebseinrichtungen entnommen: HQ 100,max = 0,61 m³/s, HQ 100(4h) = 15,54 m³/s (BHQ 3 ), Q R = 7,1 m³/s (Regelabgabe bis zum Erreichen von Z V = 178,40 m NHN). Die hydrologischen Daten zum Nachweis der Passierbarkeit wurden vom LHW Sachsen- Anhalt zur Verfügung gestellt (siehe [10], aktualisierte Werte gemäß Anhang 1): Q30 = 0,05 m³/s (0,019 bis 0,03 m³/s) Q330 = 0,14 m³/s (0,09 bis 0,181 m³/s) Die angegebenen Werte für Q30 und Q330 sind mittlere Werte der Beobachtungsreihe 006 bis 009, in Klammern sind die Werte der unteren und oberen Hüllkurve angegeben. Im Bereich des Sperrbauwerks wird die Querne in ein neues Gewässerbett verlegt. Auf der Luftseite des Damms schließt sich zum Unterwasser hin ein Übergangsbereich auf den ursprünglichen Gewässerlauf der Querne an. Bezüglich der Gestaltung und Bauweise der neu zu bauenden Gewässerabschnitte wird auf Kapitel 3.3 des Erläuterungsberichtes bzw. auf die Zeichnungen verwiesen. Die Stabilität der notwendigen Sohl- bzw. Böschungsbefestigung in der Querne wird nur für den Bereich flussab der Tosmulde berechnet. Dort ist die Befestigung als Steinschüttung auszubilden. Als Bemessungsabfluss wird die Regelabgabe von Q R = 7,1 m³/s angesetzt. Bei den übrigen Gewässerabschnitten sind die Steine konstruktiv in Beton gesetzt. Die offenen Fugen zwischen den Steinen werden mindestens zu einem Drittel mit Sohlsubstrat aufgefüllt. Rauhigkeiten der Gerinneabschnitte werden aus Anlage Hydraulische Nachweise der Betriebseinrichtungen entnommen.. Abflussverhältnisse Die Abflussverhältnisse der Querne wurden in Anlage Hydraulische Nachweise der Betriebseinrichtungen berechnet. Für das Zulaufgerinne im Bereich des Dammbauwerkes, das als Doppeltrapezprofil mit einem Sohlgefälle von 0,75% konzipiert ist, wurden überschlägig nach MANNING STRICKLER die Abflussverhältnisse bestimmt. Dazu wurden stationär gleichförmige Abflussverhältnisse angenommen. Da ab einem Abfluss von 7,1 m³/s der Einstau beginnt und damit die Geschwindigkeiten drastisch sinken, sinkt auch die Belastung der Sohle. Der Zulaufbereich ist damit nicht bemessungsrelevant für die Stabilität der Sohle. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 3

5 Wasserspiegel h [m] HRB Querfurt Das Ablaufgerinne wurde ebenfalls mit der Formel nach MANNING STRICKLER berechnet. Günstig wirkende Rückstauverhältnisse wurden dabei nicht berücksichtigt. Das folgende Diagramm gibt die Schlüsselkurve wieder: Schlüsselkurve Ablaufgerinne Reihe Durchfluss Q [m³/s] Tabelle 1: Wassertiefen im Ablaufgerinne, Doppeltrapezprofil, Gefälle,5% (=1 : 40) Q t [m³/s] [m] Q30 0,05 0,09 Q330 0,14 0,08 Q R 7,100 0,63 HQ 100(4h) 15,541 0,838 HQ 100,max 0,610 0,941 30,960 1,14 46,450 1,359 Es wurden stationär gleichförmige Abflussverhältnisse angenommen, die Beckenstruktur und die Öffnungen in den Querriegeln blieben unberücksichtigt. Als Abflussprofil wurde ein Doppeltrapezprofil angesetzt. Bei diesen Betrachtungen wurde davon ausgegangen, dass die UW-Verhältnisse der Querne den Abfluss auf dem Raugerinne nicht beeinflussen. Mögliche Rückstauwirkungen des UW werden damit für die hydraulische Belastung des Raugerinnes als nicht maßgebend angesehen. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 4

6 Die berechneten Wasserstände werden bei der Bemessung der Blocksteine für die Querriegel und bei der Überprüfung der Funktionssicherheit der Raugerinne als Fischaufstieg angesetzt. Hydraulisch ist das Raugerinne allerdings so ausgelegt, dass bei Q30 = 0,05 m³/s der Durchfluss durch die Öffnungen in den Querriegeln stattfindet, um die pessimalen Wassertiefen im Wanderkorridor einhalten zu können (siehe Kapitel 1 und 4). Das Raugerinne wird beim Bemessungsdurchfluss vom Unterwasser (UW) her eingestaut, eine Beeinflussung des Oberwasserstandes (rückgestauter Durchfluss) erfolgt jedoch nicht. Bei HQ 100 stellt sich auf dem Raugerinne schießender Abfluss ein. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 5

7 3 Bemessung der Standsicherheit des Raugerinnes 3.1 Bemessung der Steinschüttung für das Deckwerk Eine Bemessung ist nicht erforderlich, weil das Deckwerk des Raugerinnes nicht geschüttet oder gesetzt wird, sondern der Steinsatz konstruktiv in Beton verlegt wird. Zum Vergleich wird dennoch eine mögliche Deckschicht des Raugerinnes überschlägig bestimmt. Dazu wird der Abfluss über dem Raugerinne vergleichmäßigt, der erhöhte Abflussanteil im eigentlichen Fließgerinne wird nicht extra bestimmt. Um den spezifischen Durchfluss über dem Raugerinne zu quantifizieren, wird die lichte Breite von 8,5 m am Anfang des Raugerinnes verwendet. Als BHQ wird das HQ 100,4h = 15,54 m³/s angesetzt, obwohl bei diesem Ereignis nur eine Regelabgabe von Q R = 7,1 m³/s in das Unterwasser erfolgt. Zur Bemessung der Steingrößen des Deckwerks wird das Bemessungskriterium für Sohlgleiten mit gleichmäßiger Struktur in Schüttsteinbauweise und Sohlneigung von 10% nach PALT UND DITTRICH (00) angewendet. q krit = 0,093 (( s - w )/ w ) 1/ g 1/ I -1,5 d 65 3/ hierbei sind: q krit = krit. Abfluss [m 3 /s m] für HQ 100 d 65 = Steindurchmesser bei 65% Siebdurchgang der Steine s = Steindichte = 500 kg/m³ I = Neigung des Raugerinnes [-], hier Sohlgefälle d s = äquivalenter Kugeldurchmesser der Steine; d 65 = d s /1,06 Gemäß der Empfehlung in [] wurde der maximale spezifische Bemessungsabfluss q krit um 0% abgemindert. Die umgestellte Gleichung liefert folgende Ergebnisse: Tabelle : Bemessung der erforderlichen Steinschüttung B Neigung d 65 =d m d S d 50 [m] [-] [m] [m] [m] 8,5,00 1 : 40 0,8 0,30 0,4 Abschätzen der Schüttsteinklasse: d 50 = d s / 1,5 gew.: Wasserbausteine GK IV (0-60 cm) nach TLW 1997 (s. u.a. auch []) entspricht etwa Wasserbausteinen LMB 10/60 nach TLW 003 Die Schichtdicke der Steinschüttung ist mindestens auf d s auszulegen, gewählt wird eine Dicke des Deckwerks für die Raugerinne von 0,6 m Steinschüttung. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 6

8 3. Bemessung der Querriegel Die Bemessung der Riegel erfolgt in Anlehnung an PASCHE (005) durch eine Betrachtung des Kräftegleichgewichts an quaderförmigen Riegelsteinen. Folgende Kräfte werden dabei berücksichtigt: - hydrostatischer Wasserdruck (auf der Unterwasserseite nur unterhalb der Sohle), - Strömungsdruck, - aktiver Erddruck auf der Oberwasserseite, - passiver Erddruck auf der Unterwasserseite, - Reibungswiderstandskraft aufgrund des Eigengewichtes der Riegelsteine. Auf der Unterwasserseite des Riegels muss aufgrund des schießenden Abflusses auf dem Raugerinne mit Turbulenzen gerechnet werden, deshalb wird dort der Wasserdruck erst unterhalb der Sohle angesetzt. Da der Bemessung konservative Annahmen zugrunde gelegt werden, wird eine Sicherheit von 1 als Ergebnis dieser Bemessung für die kleinste Steingröße als ausreichend bewertet. Folgende Sicherheiten sind in dieser Bemessung enthalten: - es wird mit einer Dichte der Steine von 500 kg/m³ gerechnet, - der passive Erddruck wird um 5% abgemindert, - der Strömungsdruck wird mit der mittleren Fließgeschwindigkeit berechnet, obwohl die Fließgeschwindigkeit in Sohlnähe geringer sein wird, - der hydrostatische Druck auf der Unterwasserseite oberhalb der Gewässersohle wird vernachlässigt, - durch die bogenförmige Anordnung der Steine entsteht eine Gewölbewirkung, die hier nicht berücksichtigt wird. Die Wassertiefe über dem Raugerinne wurde überschlägig mit 0,84 m bestimmt. Als mittlere Sohlbreite werden 3,0 m angesetzt, so dass der in die Rechnung eingehende spezifische Abfluss auf der sicheren Seite liegt. Aus dieser Bemessung (siehe Anhang ) resultieren die Mindestabmessungen für die Blocksteine der Querriegel des Raugerinnes. Einzubauen sind Blocksteine mit Kantenlängen im Querschnitt von mindestens 0,6 m bei einer Mindesthöhe von 1,5 m. Die Blocksteine der Querriegel werden konstruktiv in einem Betonbett C5/30 eingebaut. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 7

9 4 Funktionstüchtigkeit des Raugerinnes als Fischaufstieg und Wanderkorridor In der Regel muss die angesetzte Mindestwassertiefe von 0 cm für den Wanderkorridor bei dem sehr geringen Q30 konstruktiv gesichert werden (derzeit wird diese Wassertiefe im vorhandenen Gewässerprofil bei Q30 unterschritten). Im Zulaufgerinne wird die Sohle so modelliert, dass sie die derzeitigen Verhältnisse wiederherstellt. Dazu wird eine Niedrigwasserrinne mit leicht pendelndem Verlauf angelegt, deren Sohle dem mittleren Gefälle auf dem Ausbaustück folgt. Diese Rinne soll unterschiedliche Breiten und wechselnde Tiefen aufweisen. Es schließen sich direkt Böschungen mit einer Neigung von ca. 1 : an. Das Gerinne wird aus Setzsteinen mit einer Kantenlänge im Querschnitt von mindestens 0,5 m hergestellt. Es ist also nicht möglich, diese ideale rechnerisch erforderliche Form herzustellen. Vielmehr soll diese Form nachempfunden werden, um die rechnerisch ermittelte Form möglichst gut nachzubauen. Dies setzt Erfahrung bei der bauausführenden Firma voraus. Außerdem stellt dies erhöhte Anforderungen an die Bauüberwachung. Mit dieser Gerinneform werden die vorhandenen Verhältnisse wiederhergestellt. Im Bereich des Schützes weitet sich die Mindestwasserrinne auf die Sohlbreite,5 m auf. Hier werden im Normalbetrieb Verlandungen dazu führen, dass wieder eine Mindestwasserrinne existiert. Kurz nach dem Schütz schließt sich das Abflussgerinne an, welche das Wasser der Tosmulde zuführt. Da der große Fließquerschnitt der Tosmulde zu einem Absinken der Wasserspiegellinie führt, muss der davor liegende Bereich konstruktiv so gestaltet werden, dass die Mindestwassertiefe für den Wanderkorridor erhalten bleibt. Das Ablaufgerinne wird als Raugerinne mit beckenartiger Struktur und einer Neigung von 1:40 ausgebildet. Es bildet den Übergang auf die Tosmulde. Die Höhendifferenz zwischen den Becken des Raugerinnes beträgt 15 cm. Damit ergibt sich eine Beckenlänge von 6,0 m. Das Raugerinne wird mit mindestens 3 Becken ausgeführt. Die Funktionsfähigkeit des Raugerinnes als Fischaufstieg ist für Abflüsse zwischen Q30 und Q330 nachzuweisen. Aufgrund der örtlichen Verhältnisse ist es nicht möglich, ohne zusätzliche Einbauten die für die Passierbarkeit zulässige Fließgeschwindigkeit von v m = 0,4 bis 0,6 m/s (bis max. 1,0 m/s, siehe Punkt 1) auf dem Raugerinneabschnitt und die geforderte Mindestabflusstiefe einzuhalten. Es sind somit zusätzliche Maßnahmen zur Gewährleistung des Fischaufstieges notwendig. Durch den Einbau von Querriegeln mit definierten Durchflussöffnungen entstehen beckenartige Strukturen, in die ein Niedrigabflussbereich integriert ist. Damit bilden sich im Wanderkorridor ruhige Bereiche mit größerer Wassertiefe und örtlich geringerer Geschwindigkeit. Der Mindestabfluss Q30 über das Raugerinne beträgt 0,05 m³/s. Aufgrund der Bauweise muss nicht davon ausgegangen werden, dass rd. 30% des Abflusses im groben Sohlsubstrat des Deckwerks (hier mit Sohlsubstrat verfüllte offene Fugenanteile des Steinsatzes) stattfinden kann. Damit ist es auch nicht erforderlich, den ohnehin schon sehr geringen Durchfluss entsprechend der Empfehlung aus [] um 30% abzumindern. Als maßgebender 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 8

10 Niedrigwasserabfluss durch die Öffnungen der Querriegel wird deshalb nicht Q red, sondern Q30 angesetzt. Die Berechnung erfolgt nach DVWK 3 (1996), Abschnitt Steinschwellen [1] bzw. nach []. Die Bemessung der Durchlassöffnung in den Steinschwellen bei Niedrigwasser erfolgt nach 3 der Poleni-Formel Q bs g h 3 Ü mit μ = Überfallbeiwert = 0,5 (gebrochene Steine) σ = Abminderungsbeiwert bei Rückstau b = Summe der lichten Durchflussbreiten S Durch die Unregelmäßigkeiten der verwendeten Materialien, Querschnitte und Strömungsverhältnisse werden nur überschlägige Werte ermittelt. Erst über Probeläufe können die in der Planung vorgegebenen Wassertiefen und Geschwindigkeiten kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert werden. Bei h = 0,15 m beträgt die maximale Fließgeschwindigkeit der Wert ist geringer als v zul =,0 m/s. v max g h = 1,7 m/s, Die Becken zwischen den Riegeln werden muldenförmig gestaltet und so ausgebildet, dass sich über der Beckensohle eine mittlere Wassertiefe y B von mindestens 0,40 m (in Beckenmitte ca. 0,50 m) einstellt. Im Bereich der Durchlassöffnungen soll die Wassertiefe mindestens ca. 0,30 bis 0,40 m betragen. Die Steine, welche die Höhe der Durchlassöffnung nach unten begrenzen, werden deshalb 0 cm vertieft gegenüber den anderen Steinen des Querriegels eingebaut. Mit folgenden Werten wurden die Durchlassöffnungen bemessen: Wasserspiegeldifferenz h = 0,15 m Überfallhöhe h Ü = 0,0 m Unterwasser h = h Ü h Verhältnis h/h Ü, (siehe Abb. 1) Abminderungsbeiwert σ 1,00 Abbildung 1: Abminderungsbeiwert σ Mit Q red = 0,7 0,036 m³/s = 0,05 m³/s liefert die nach b S umgestellte Poleni-Formel als Ergebnis: Tabelle 3: Breite der Durchlassöffnungen im Querriegel Überfallhöhe h Ü Wsp.-Differenz h h/h Ü σ erf. Öffnungsbreite b S [m] [m] [-] [-] [m] 0,0 0,15 0,5 1,00 0, oekol_Passierbarkeit.doc Seite 9

11 gew.: b S = 0,0 m, Mindestbreite für eine Öffnung im Riegel 0,0 m bei einer Öffnungshöhe von 0,0 m. Die erforderliche Beckenbreite b B,erf wird unter Vernachlässigung der Böschungsneigungen des Gerinnes mit b B,erf = Q red / (v Fisch y B ) berechnet. Mit v Fisch = 0,5 m/s (siehe Punkt 1) und y B = 0,4 m ergibt sich eine erforderliche Beckenbreite von ca. 0,13 m. Diese Breite ist in den Wanderkorridoren gegeben. Die Durchflussöffnungen in den Querriegeln sind versetzt zueinander anzuordnen, um Kurzschlussströmungen in den Becken zu vermeiden. Zusätzlich können unterhalb von Öffnungen einzelne Störsteine eingebaut werden. Die Energiedissipation in die Becken der Raugerinne wird mit E = ρ ghq / (bh m L w ) berechnet. Die mittlere Beckenwassertiefe h m setzt sich aus dem Wasserpolster von 0,4 m im Becken bis OK Querriegel und der Wassertiefe t im Raugerinne (siehe Tab. ) zusammen. Die lichte Beckenlänge L w zwischen den Riegeln beträgt nach Reduzierung um das Maß der in den Querriegeln einzubauenden Blocksteine (ca. 0,60 m im Querschnitt) 5,4 m. Die Nettobreite b des Beckens wird über die Trapezform des Gerinnes berechnet. Tabelle 4: Energieeintrag in die Becken Q t h m 1) H geod ) H geod b E [m³/s] [m] [m] [m NHN] [m NHN] [m] [W/m³] Q30 0,05 0,03 0,40 171,34 171,64,89 6 MQ 0,065 0,05 0,44 171,38 171,68,97 14 Q330 0,14 0,08 0,47 171,41 171,71 3,04 7 1) ) Wasserspiegel über dem untersten Riegel Wasserspiegel über dem obersten Riegel Es wurde bei der Berechnung davon ausgegangen, dass sich der Wasserspiegel in der Tosmulde bei 171,34 m NHN ausgepegelt hat. Es wird sich allerdings ein etwas höherer Wasserspiegel, bedingt durch die Fließvorgänge, einstellen. Damit reduziert sich die Energiemenge im untersten Becken. Der Energieeintrag überschreitet bei keinem der untersuchten Durchflüsse den Orientierungswert von 00 W/m³ (Passierbarkeit mit gesteigerter Schwimmgeschwindigkeit). Die Durchwanderbarkeit sollte damit gegeben sein. Darüber hinaus bietet die Beckenstruktur des Raugerinnes genügend Rückzugsräume mit geringer Strömung, welche die Verdriftungsgefahr für Fische herabsetzt. Das findet in den Berechnungen keine Berücksichtigung. Es wird eingeschätzt, dass mit den verwendeten Ansätzen der Nachweis für die Funktionsfähigkeit des Raugerinnes als Wanderkorridor erbracht ist. Die Anforderungen aus Kapitel 1 sind im Wesentlichen erfüllt. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 10

12 5 Bemessung Sturzbett / Nachbettsicherung Die Anordnung eines Tosbeckens im Anschluss an die Hochwasserentlastungsanlage ist erforderlich, um überschüssige Energie lokal begrenzt umwandeln zu können. Das Tosbecken wird luftseitig des Dammbauwerkes im Anschluss an das Ablaufgerinne (Raugerinne) in Form einer befestigten Tosmulde ausgebildet. Die Tosmulde kann auch als Sturz- und Nachbett des Raugerinnes angesehen werden. Der Übergang vom Ende des Raugerinnes zur Sohle der Tosmulde wird nicht kontinuierlich in der Neigung des Raugerinnes von 1:40 ausgeführt. Der Übergang zur Tosmulde erfolgt mit einer Sohlneigung 1:15. Die Mulde selbst ist 10,0 m lang und horizontal ausgebildet (OKG = 170,1 m NHN). Am Ende der Tosmulde steigt das Gelände mit einer Neigung von ca. 1:10 und geht in das Flussbett der Querne über. Die Sohlhöhe der Tosmulde wurde nach den konstruktiven Erfordernissen für ein vertieftes Tosbecken gewählt. Die Befestigung der Tosmulde ist wie die des Trapezgerinnes im Komplexbauwerk ausgebildet. Der einzubauende großformatige Steinsatz wird konstruktiv in Beton gesetzt. Die offenen Fugen zwischen den Steinen werden mindestens zu einem Drittel mit Sohlsubstrat aufgefüllt. Die Sohle der Tosmulde liegt auf 170,1 m NHN. Das bedeutet eine Eintiefung von 1, cm zur Gewässersohle der Querne. Die Länge des Übergangsbereichs l Ü (Nachbett) vom Kolktiefpunkt bis zur UW-Sohle kann nach [] überschlägig mit l Ü = 7 h R bis 10 h R berechnet werden. Das Nachbett sollte demnach mindestens,1 bis 3,0 m lang sein. Die Strecke von der Tosmulde bis zum Anschluss an die Querne bei Stat beträgt 1,0 m. Zur Bemessung der Sohlenbefestigung beim Übergang von der Tosmulde zum Fluss (Nachbett) empfiehlt KNAUSS (siehe []): erf.d m = 0,04 v m mit d m = mittlerer maßgebender Durchmesser des Sohlmaterials [m] entspricht etwa d 65 der Siebkurve v m = mittlere Fließgeschwindigkeit im UW [m/s]. Die mittlere Geschwindigkeit v m im Flussbett uw-seitig der Tosmulde wurde mit dem Programmsystem HEC-RAS überschlägig bei Stat bestimmt (siehe auch Tabelle 5). Die folgende Tabelle zeigt, dass der Anschluss an die Querne bei Stat im Rückstaubereich liegt. Die größte Sohlbelastung tritt bei Durchflüssen zwischen 5,0 m³/s und 5,5 m³/s auf. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 11

13 Tabelle 5: erforderliche Sohlbefestigung im Nachbett Q v erfd m [m³/s [m/s] [m] Das Nachbett wird mit einer Neigung zum UW von 1:10 ausgebildet und an das Gewässerprofil der Querne angeschlossen. Für eine Belastung mit Q R = 5.5 m³/s wäre die Befestigung des Nachbetts und des anschließenden Gewässerabschnitts der Querne mit einer Steinschüttung in CP 45/15. Die Schichtdicke der Steinschüttung wird mit 0,1 m gewählt und entspricht damit den Empfehlungen aus [] mit ca. 1,5 d m. 6 Filterbemessung Filterbemessungen für den Übergang von Steinschüttungen auf den anstehenden Erdstoff sind nach [6] durchzuführen und erfolgen in der Ausführungsplanung. 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 1

14 7 Quellenverzeichnis [1] DVWK Merkblätter 3 (1996) Fischaufstiegsanlage - Bemessung, Gestaltung, Funktionskontrolle. Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft. Gas und Wasser mbh, Bonn [] Landesamt für Umweltschutz Baden-Württemberg: Reihe Oberirdische Gewässer, Gewässerökologie, Band 63, Anlagen zur Herstellung der Durchgängigkeit von Fließgewässern. [3] ATV-DVWK-Arbeitsgruppe WW-8.1: Fischschutz- und Fischabstiegsanlagen; Bemessung, Gestaltung, Funktionskontrolle, Juli 004 [4] Ing.-büro Floecksmühle: Verbesserung und Vernetzung aquatischer Lebensräume, Planungsempfehlungen zu Fischaufstiegsanlagen, Okt. 004 [5] BOLLRICH, G. (1989) Technische Hydromechanik 1, 3. Auflage. VEB Verlag für Bauwesen, Berlin [6] Bundesanstalt für Wasserbau: Merkblatt zur Anwendung von Kornfiltern an Wasserstraßen (MAK), 1989 [7] Myotis Büro für Landschaftsökologie: Faunistische Erfassung, 009 [8] BRIEM, E., Gewässerlandschaften der Bundesrepublik Deutschland, ATV-DVWK- Arbeitsbericht, Februar 003 [9] UMWELTBÜRO ESSEN (POTTGIESSER, T., KAIL, J., SEUTER, S., HALLE, M., SOMMERHÄUSER, M.), Abschließende Arbeiten zur Fließgewässertypisierung entsprechend den Anforderungen der EU-WRRL Teil II, Endbericht, Januar 004 [10] Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt (LHW): Hydrologische Stellungnahme 9/09/4736, Magdeburg [11] TLW Technische Lieferbedingungen für Wasserbausteine, 003 [1] TLW Technische Lieferbedingungen für Wasserbausteine, 1997 [13] Merkblatt DWA-M 509 (010) Fischaufstiegsanlagen und fischpassierbare Bauwerke Gestaltung, Bemessung, Qualitätssicherung [14] MUNLV NRW (005): Handbuch Querbauwerke. Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes NRW [Hrsg.], Düsseldorf 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 13

15 Anhang 1 Abflusswerte Pegel Querfurt, (Auszug aus dem Deutschen Gewässerkundlichen Jahrbuch, Elbegebiet, Teil I, 009) 05-oekol_Passierbarkeit.doc Seite 14

16 HRB Meisdorf Anhang Bemessung der Querriegel Raugerinne, Neigung 1:40 Berechnung Riegel nach Pasche, Naturnaher Flussbau - Fischwege -, Seite35ff Annahmen: Q: m³/s b Stein b s m h Stein h s 1.50 m Wassertiefe Becken m Einbindung oben a m Höhenunterschied d h m Einbindung unten a m Breite Sohle (gemittelt): b 4.5 m Wassertiefe über Riegel h w m Wassertiefe Becken h o = h u.050 m Dichte Wasser Ro 1000 kg/m³ Dichte Stein Ro s 500 kg/m³ innerer Reibungswinkel Sohlmat. 40 F1 w ho F E v ah h a 1 ' s hs a1 Q b h a k b 1 1 ah g h b b s F F E R ah a w hu g a b tan( ) g ( h b b) 1 ' s a k b 1 ah s s Kräftebilanz pro m Breite, Annahme geschlossener Steinriegel Drückende Kräfte: Widerstandskräfte: > Wasserdruck: F1 = N > Wasserdruck: F = N > Anströmkraft: F v = N > Reibungskraft: F r = N aktiver Erddruck: passiver Erddruck: k ah: 0. k ah: 7. Wichte: 9500 N/m³ Wichte: N/m³ > aktiver Erddruck: E ah = N > passiver Erddruck: E ph = N Summe: N Summe: N Sicherheit gegen Gleiten: oekol_Passierbarkeit.doc Seite 15