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Elena-Maria Klopries
Ethohydraulische und hydronumerische Untersuchungen an Rechen und Kaplanturbinen als Beitrag zur Reduktion der Aalschädigung an Laufwasserkraftanlagen
Die Reduktion der Schädigung abwärts wandernder Fische an Laufwasserkraftanlagen ist eine der größten Herausforderungen im Hinblick auf die ökonomisch und ökologisch vorteilhafte Nutzung von Wasserkraft. Vor allem für Fischarten wie den Aal, die auf die freie Durchwanderbarkeit von Fließgewässern angewiesen sind, ist die Erarbeitung wirksamer Schutzmaßnahmen unerlässlich. Rechen-Bypass-Systeme vor dem Turbineneinlauf und fischangepasste Steuerungsweisen der Turbinen stellen zwei Möglichkeiten für den Fischschutz dar. Die optimale Ausführung beider Maßnahmen ist vor allem für große Bestandsanlagen bisher nicht ausreichend untersucht.
Diese Arbeit stellt ein probabilistisches Modell des Wanderwegs eines Blankaals durch einen Rechen und eine Turbine auf, welches die Wahrscheinlichkeit abbildet, mit der ein Blankaal auf diesem Weg geschädigt wird. Ein Modell zur Filterwirkung von Rechen wird mit Hilfe von Literaturdaten aufgestellt und mit ethohydraulischen Untersuchungen validiert. Anhand hydronumerischer Untersuchungen wird ein Schädigungsmodell entwickelt, welches es ermöglicht, das Mortalitätsrisiko von Blankaalen bei unterschiedlichen Betriebszuständen einer Kaplanturbine zu bestimmen. Die Optimierung des kombinierten Einsatzes von Rechen-Bypass-Systemen und fischangepassten Betriebsweisen von Turbinen hängt von einer Vielzahl von Parametern ab und muss auf der Grundlage der tatsächlich ablaufenden Prozesse durchgeführt werden. Die durchgeführten ethohydraulischen und hydronumerischen Untersuchungen zeigen, dass die Erstellung von Bestimmungsgleichungen für die Filterwirkung und die phänomenologische Beschreibung von Schädigungsprozessen während der Turbinenpassage für konkrete Wasserkraftanlagen möglich sind und zur Verbesserung des Fischschutzes beitragen können.
Diese Arbeit stellt ein probabilistisches Modell des Wanderwegs eines Blankaals durch einen Rechen und eine Turbine auf, welches die Wahrscheinlichkeit abbildet, mit der ein Blankaal auf diesem Weg geschädigt wird. Ein Modell zur Filterwirkung von Rechen wird mit Hilfe von Literaturdaten aufgestellt und mit ethohydraulischen Untersuchungen validiert. Anhand hydronumerischer Untersuchungen wird ein Schädigungsmodell entwickelt, welches es ermöglicht, das Mortalitätsrisiko von Blankaalen bei unterschiedlichen Betriebszuständen einer Kaplanturbine zu bestimmen. Die Optimierung des kombinierten Einsatzes von Rechen-Bypass-Systemen und fischangepassten Betriebsweisen von Turbinen hängt von einer Vielzahl von Parametern ab und muss auf der Grundlage der tatsächlich ablaufenden Prozesse durchgeführt werden. Die durchgeführten ethohydraulischen und hydronumerischen Untersuchungen zeigen, dass die Erstellung von Bestimmungsgleichungen für die Filterwirkung und die phänomenologische Beschreibung von Schädigungsprozessen während der Turbinenpassage für konkrete Wasserkraftanlagen möglich sind und zur Verbesserung des Fischschutzes beitragen können.
Schlagwörter: Numerik; Ethohydraulik; Wasserkraft
Mitteilungen des Lehrstuhls und Instituts für Wasserbau und Wasserwirtschaft RWTH Aachen
Herausgegeben von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Holger Schüttrumpf, Aachen
Band 173
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