Fischschäden in Wasserkraftturbinen bewerten und begrenzen. (Assessing and mitigating fish damage in hydropower turbines).

Kurzfassung: Die wesentliche Zielsetzung der aktuellen wasserbaulichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen ist es, die Schädigungen von flussabwärtswandernden Fischen bei der Passage von Wasserkraftanlagen zumindest hinsichtlich des Populationsschutzes einzugrenzen. Von grundlegender Relevanz in diesem Zusammenhang ist die Quantifizierung der auftretenden Schädigungsraten bei der Turbinenpassage. Im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte an der Technischen Universität München (TUM) wurde eine Modellierungsmethodik für die Prognose von Schädigungsraten in Turbinen weiterentwickelt. Hierbei wird ausgehend von grundlegenden physikalischen Prozessen die Schädigungswahrscheinlichkeiten der Fische bewertet. Die zugrundeliegende hydraulische Situation wird dabei in Anlehnung an Gestaltungsrichtlinien hydraulischer Maschinen ermittelt und erlaubt damit eine breite Anwendbarkeit. Für die Berechnung der Wahrscheinlichkeiten potentieller Schadensereignisse wurde eine verallgemeinerte Modellierung entwickelt, die bisherige konkurrierende Ansätze erklärt. Zur Prognose des Auftretens tatsächlich relevanter Fischschäden wurden Resultate entsprechender Grundlagenforschung in die Modellierung aufgenommen. Durch einen Vergleich von Modellierungsresultaten mit CFD-Berechnungen und experimentellen Referenzen der Fischschädigung wurde die Prognosegenauigkeit bewertet. Der entwickelte Ansatz erlaubt detaillierte Aussagen und ermöglicht somit auch die Ausarbeitung ökologisch angepasster Betriebsweisen. Er zeigt zudem einen wesentlichen Einfluss von Passagedetails zu Ort, Orientierung und möglichem Schwimmverhalten der Fische auf die resultierenden Schädigungsraten. Das tatsächliche Fischverhalten während der Turbinenpassage bedarf der Klärung durch weitere Forschungsarbeiten. Die Zusammenhänge können durch einen innovativen Ansatz genutzt werden, um die Schädigungsraten der Fische bei der Turbinenpassage durch entsprechende Verhaltensbeeinflussung zu reduzieren. Fischabstiegsuntersuchungen an einem vorläufigen Prototyp belegen die grundsätzliche Funktionalität. Die Technik ist insbesondere von Interesse für die Nachrüstung an Bestandsanlagen.     «

Kurzfassung: Die wesentliche Zielsetzung der aktuellen wasserbaulichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Fischschutz und Fischabstieg an Wasserkraftanlagen ist es, die Schädigungen von flussabwärtswandernden Fischen bei der Passage von Wasserkraftanlagen zumindest hinsichtlich des Populationsschutzes einzugrenzen. Von grundlegender Relevanz in diesem Zusammenhang ist die Quantifizierung der auftretenden Schädigungsraten bei der Turbinenpassage. Im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte an...     »

Abstract: A major issue in the field of fish downstream passage at hydropower plants is the quantification of actual fish damage rates during turbine passage. Modelling techniques for damage prognosis have been further developed at the Technical University of Munich (TUM). The assessment of the underlying hydraulic situation in the turbine by design guidelines for hydraulic machines provides broad applicability of the derived modelling approach. A generalized formula for the calculation of blade strike probabilities clarifies the differences in existing modelling approaches. Moreover, basic research results for the occurrence of actual damage face to given physical conditions were integrated to the modelling. The application of the modelling for a variety of Kaplan turbines and comparison to experimental references shows adequate agreement of prognosis. The developed modelling enables detailed statements and thus the elaboration of ecological enhanced operating schemes for hydropower facilities. It states moreover a strong influence of passage details as the exact passage location, orientation and potential swimming speed of the fish on the resulting damage rates. The actual fish behavior during turbine passage has to be addressed by further research. The relations can be used for an innovative approach to reduce damage rates by targeted fish behavior manipulation prior to turbine passage. Experimental investigations of fish passage at a prototype facility confirm functionality. The technique is of special interest for retrofitting at existing hydropower facilities.     «

Abstract: A major issue in the field of fish downstream passage at hydropower plants is the quantification of actual fish damage rates during turbine passage. Modelling techniques for damage prognosis have been further developed at the Technical University of Munich (TUM). The assessment of the underlying hydraulic situation in the turbine by design guidelines for hydraulic machines provides broad applicability of the derived modelling approach. A generalized formula for the calculation of bla...     »