Turbulente Strukturen als Erfolgskriterium von Fischaufstiegsanlagen

In den letzten Jahren wurde in einer Vielzahl von Publikationen die These vertreten, dass zur Dimensionierung von beckenartigen Fischaufstiegsanlagen neben den Beckenabmessungen, den Strömungsgeschwindigkeiten und den Energiedissipationsraten weitere Strömungsparameter maßgeblichen Einfluss auf die Funktionalität von derartigen Anlagen haben könnten. Zur Validierung eines weiteren Parameters, dem Vorhandensein turbulenter Strukturen, werden im Rahmen des vorliegenden Artikels Ergebnisse aus Strömungssimulationen eines Schlitzpasses sowie mögliche Einflüsse von turbulenten Strukturen auf die Erfolgsrate von Fischaufstiegsanlagen diskutiert.

Auf dem Gebiet des Fischschutzes im Umfeld von Wasserkraftanlagen wurden in den letzten Jahrzehnten umfangreiche Forschungsvorhaben durchgeführt, die unter anderem Bemessungsregeln für Fischaufstiegsanlagen ermöglichten. In den erarbeiteten Regelwerken wurde zur Dimensionierung von derartigen Anlagen auf die physiologischen Parameter von Fischen, wie deren Abmessungen und Schwimmeigenschaften, zurückgegriffen. Des Weiteren stellt die Energiedissipationsrate einen limitierenden Faktor dar unter der Annahme, dass die Energiedissipationsraten in Fischaufstiegsanlagen nicht über den im natürlichen Lebensraum der Fische vorzufindenden Verhältnissen liegen sollten.
Zur Diskussion von Strömungen können heute auf Grundlage von Ergebnissen aus Strömungssimulationen weitere Strömungsparamter als die oben genannten diskutiert werden. So stellte Wang die These auf, dass neben der maximalen zeitgemittelten Strömungsgeschwindigkeit auch Schwankungsgrößen, wie die turbulente kinetische Energie, diskutiert werden sollten. Derartige Schwankungsgrößen scheinen umso relevanter, je öfter sie auftreten und je ausgeprägter die räumliche Verteilung in der Strömung ist. Ein weiteres Beispiel turbulenter Schwankungsgrößten sind sogenannte kohärente Strukturen. Nach Wilczak sind kohärente Strukturen deutlich ausgeprägte, großskalige Fluktuationsmuster. Sie treten mit kleinskaligen Fluktuationen in Wechselwirkung, können aber trotzdem über einen längeren Zeitraum ihre charakteristische Form beibehalten. Eine kohärente Struktur kann demnach als eine Struktur in einer turbulenten Strömung angesehen werden, die über einen längeren Zeitraum besteht und häufig wiederkehrt.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft 9 / 2011 (September 2011)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Matthias Haselbauer
Prof. Carlos Barreira Martinez

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