Fischaufstiegsanlagen in Bayern

5.3.3 Hydraulische Grenz- und Bemessungswerte für FAA
Die hydraulischen Grenzwerte bzw. die zugehörigen Bemessungswerte von FAA sind aus den
naturräumlichen hydraulischen Bedingungen (Gefälle, Rauigkeit, Beziehung Abfluss-Flussbettgröße)
der jeweiligen Fließgewässerregion abgeleitet, in der sie errichtet werden. Sie entsprechen
damit auch dem Schwimmleistungsvermögen der zugehörigen charakteristischen Zielfischarten.
Die typischen Geschwindigkeiten und spezifischen Leistungsdichten der Energiedissipation
(in W/m 3 ) und die Sohlrauigkeit nehmen naturgemäß mit sinkendem Sohlengefälle von der
Quelle zur Mündung ab. Das ist bei den hydraulischen Grenzwerten zu berücksichtigen, wenn
eine Selektivität der FAA vermieden werden soll. Die Angaben in Tabelle 7 (unten) versuchen,
diesen notwendigen Anpassungen der hydraulischen Grenzwerte an die Fließgewässerregion
gerecht zu werden.
Überfallhöhe und maximale Fließgeschwindigkeit an Engstellen
Die maximalen Fließgeschwindigkeiten, die im Bereich von Engstellen, Schlitzen und Überläufen
einer becken- oder gerinneartigen FAA, aber auch an Überläufen/Schlitzen von
beckenförmigen Sohlrampen beim Bemessungsniedrigwasserabfluss auftreten, sind von
der Überfallshöhe h abhängig und können nach folgender Formel berechnet werden:
V = 2gh
V = Fließgeschwindigkeit [ m ] ; g = Erdbeschleunigung = 9,81 [ m ] ; h = Fallhöhe [m]
s s 2
Dabei ist zu beachten, dass diese Maximalgeschwindigkeiten nicht direkt in der Engstelle (Schlitz)
oder an der Überlaufkante, sondern weiter unterhalb davon im Bereich der Eintauchstelle des
Strahls im Unterbecken auftreten (siehe Längsschnitt Abb. 42). Die Geschwindigkeiten direkt im
Schlitz/Überfall liegen nach GEBLER (2009) und LARINIER (2006) beim etwa 0,7-fachen der
nach obiger Formel ermittelten Maximalgeschwindigkeit.
Bei Schlitzpässen mit durchgehend rauer Sohle treten die rechnerischen höchsten Geschwindigkeiten
nur im oberflächennahen Bereich des Strahls im Schlitz auf. Mit Annäherung an die raue
Sohle nehmen die Geschwindigkeiten sukzessive ab und können innerhalb der Sohlrauigkeit sehr
niedrige Werte erreichen und somit dort auch die Passage von schwimmschwachen Arten sowie
von Jungfischen ermöglichen (Abb. 18).
Turbulenzgrad
In den Wasserkörper von FAA wird in Abhängigkeit vom Abfluss und vom Gefälle bzw. von den
Höhensprüngen zwischen den Wasserspiegeln einzelner Becken kinetische Energie eingetragen.
Als Maß für die Turbulenz hat sich die Leistungsdichte bei der Energieumwandlung (angegeben
in W/m 3 ) eingebürgert. Diese beschreibt den Abbau der in ein Becken eingetragenen Energie in
Bezug zum Beckenvolumen, die sog. Energiedissipation. Dividiert man die Leistung (Maßeinheit:
Watt) durch das spezifische Wasservolumen, so ergibt sich die spezifische Leistungsdichte P D,
die für beckenartige FAA nach der „Leistungsformel“ berechnet wird:
∆ h
P D = ρw · g · Q · V
mit P D = spezifische Leistungsdichte (W/m 3 ), ρw = Dichte des Wassers (1000 kg/m 3 ),
g = Erdbeschleunigung (9,81 m/s 2 ), Q = Abfluss (m 3 /s), ∆ h = Absturzhöhe von Becken zu Becken,
V = Wasservolumen des Beckens (Länge × Breite × mittlere Tiefe). Die in Tabelle 7 angegebenen
Grenzwerte für Absturzhöhen, maximale Fließgeschwindigkeiten und Leistungsdichten
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