Projekt 25429/01

Ethohydraulik – eine Grundlage für naturschutzverträglichen Wasserbau

Projektträger

Universität Fridericiana Karlsruhe (TH) Institut für Wasser und Gewässerentwicklung
Kaiserstr. 12
76131 Karlsruhe

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Projekt hat die Entwicklung der Ethohydraulik als eine naturwissenschaftlichen Kriterien entsprechende und interdisziplinäre ingenieurwissenschaftlich/biologische Methode zum Ziel. Mit dieser Methode wird die Ermittlung fischökologisch verträglicher und damit für den angewandten Wasserbau relevanter Bemessungs- und Grenzwerte möglich. Das Verfahren basiert dabei auf der Erkennung charakteristischer Verhaltensmuster von Fischen als Reaktion auf wasserbaulich relevante Situationen bzw. Anlagen, die in Laborrinnen unter konditionierten Bedingungen simuliert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen des Projektes gilt es nicht nur, einheitliche methodische Standards festzulegen und vor allem die Voraussetzungen und Anforderungen an die modellhafte Erzeugung situativer Ähnlichkeiten als Grundlage für reproduzierbare und damit vergleichbare Verhaltenstests mit Fischen festzulegen. Vielmehr sind auch deskriptive/statistische Verfahren zu erarbeiten, die eine transparente und nachvollziehbare Darstellung der Ergebnisse der Verhaltensbeobachtungen ermöglichen.
Die Methoden, Verfahren, Standards etc. sollen anhand von Untersuchungen bei relevanten und charakteristischen Randbedingungen entwickelt werden. Aus diesen Verhaltensbeobachtungen lassen sich Ergebnisse ableiten und darstellen, die als grundlegende Planungs- und Ausführungshinweise für Anlagen zur Herstellung der Durchgängigkeit benutzt und verbreitet werden können.

Die Erarbeitung der ethohydraulischen Methode bedarf zunächst einer systematischen inhaltlichen und methodischen Analyse bisher im In- und Ausland durchgeführter ethohydraulischer Untersuchungen. Ergänzend sind dazu Untersuchungen mit Fischen in verschiedenen Laborrinnen der wasserbaulichen Versuchshalle der Universität Karlsruhe vorgesehen, um grundsätzliche Verhaltensweisen, die Spannweite von Reaktion sowie die Auswirkungen unterschiedlicher Versuchsbedingungen und Störeinflüsse zu ermitteln. Hierfür werden sowohl aus Freilandgewässern entnommene, als auch zum Vergleich mit diesen unter künstlichen Bedingungen in Fischzuchten aufgezogene Fische unterschiedlicher Arten, Größen und damit Leistungsvermögen verschiedenen Situationen in Laborrinnen ausgesetzt.


Ergebnisse und Diskussion

Ergebnisse:
Die im Rahmen des Forschungsprojekts erarbeiteten Befunde zum Fischverhalten haben gezeigt, dass mit Hilfe ethohydraulischer Tests wertvolle Erkenntnisse über das Verhalten von Fischen gegenüber bestimmten hydraulischen Situationen oder wasserbaulichen Anlagen gewonnen werden können. Dies ermöglicht die Ableitung ökologisch angepasster Gestaltungskriterien, Regeln sowie Grenz- und Bemessungswerte für die wasserbauliche Praxis. Die Einsichten die mit Hilfe der Ethohydraulik gewonnen werden, erweitern darüber hinaus die bislang nur spärlich vorhandenen Kenntnisse über die Lebensraumanforderungen der Fischfauna bzw. ihre Reaktionen auf Störeinflüsse.

Für die Durchführung ethohydraulischer Tests werden allerdings großskalige Laborrinnen benötigt, in denen nicht nur wasserbauliche Strukturen, hydraulische Zustände oder mit beiden zusammenhängende Erscheinungen simuliert werden können, sondern die auch geeignet, sind die grundsätzlichen Reaktionsweisen aquatischer Organismen auf diese simulierten Situationen zu beobachten. Die Größe ethohydraulischer Versuchsstände, wie vor allem auch der Umgang mit lebenden Fischen, erfordert zudem einen nicht zu unterschätzenden Aufwand.

Mit ihrer Reproduzierbarkeit erbringen ethohydraulische Tests bereits ein wichtiges Kriterium der Wissenschaftlichkeit. Zur weiteren Validierung der Ergebnisse wird derzeit im Rahmen einer Dissertation ein statistischer Verfahrenskatalog und damit verbunden ein geeignetes Testdesign erarbeitet werden, um die quantitative Auswertbarkeit ethohydraulischer Test zu gewährleisten.

Diskussion:
Die Ethohydraulik hat sich im Rahmen des DBU-Projekts in allen Punkten als echte Alternative erwiesen, um aufwändige, kostenintensive und deshalb in Deutschland bisher weitgehend unterbliebene Freilanduntersuchungen zu ergänzen. Um die Ergebnisse der Tests dennoch im Freiland überprüfen zu können und so die bislang fehlende Verbindung zwischen Laborversuch und Natur herzustellen, bemüht sich das Institut für angewandte Ökologie zur Zeit um den Einsatz einer neuen Markierungs- und Detektionsmethode mit Hilfe so genannter TI-RFID Transponder. Mit dieser bislang nur in den USA und einigen wenigen Nachbarstaaten Deutschlands eingesetzten Technologie kann es möglich werden, eine große Anzahl von Fischen schonend und ein Fischleben-lang individuell zu markieren. Mit Hilfe von bis zu 10 m2 großen Antennen, die an neuralgischen Engstellen in den Wanderkorridoren der Tiere installiert werden, kann die Akzeptanz und Passierbarkeit von Gewässerabschnitten und/oder wasserbaulichen Anlagen kontinuierlich und über einen langen Zeitraum hinweg überprüft werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

17.12.2008 Veranstaltung eines eintägigen Expertenseminars in Karlsruhe (siehe Zwischenbericht)
02.04.2009 Vortrag im Rahmen der Tagung Durchgängigkeit von Gewässer in Frankfurt/Oder
21.04.2009 Vortrag bei der DWA-Arbeitsgruppe Durchgängigkeit von Fließgewässern
18.05.2009 Vortrag am Biologischen Institut der Universität Bonn (Prof. Bleckmann)
31.07.2009 Vortrag am KIT Karlsruhe
10.08.2009 Vortrag auf der int. IAHR-Tagung in Vancouver/Kanada
09.09.2009 Vortrag an der Universität Ufa (Russland)


Fazit

Das Forschungsprojekt Ethohydraulik - eine Grundlage für naturschutzverträglichen Wasserbau führte zur Entwicklung einer dreistufigen wissenschaftlich validen Untersuchungsmethodik, welche die gezielte Gestaltung und hydraulische Bemessung wasserbaulicher Anlagen bei Gewährleistung einer ökologischen Funktionalität ermöglicht. Im Rahmen des Projektes wurden diverse Untersuchungen insbesondere zur Interaktion zwischen den Wasserbauwerken und dem Fischverhalten durchgeführt. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnten sowohl grundlegende allgemein übertragbare als auch anlagenspezifische Erkenntnisse gewonnen und validiert werden, welche derart bislang in der einschlägigen Fachliteratur nicht bekannt waren.

Das Forschungsprojekt kann somit als eine wichtige Basis zur Entwicklung der dreistufigen ethohydraulischen Untersuchungsmethode angesehen werden. Die entwickelte Methode wurde bereits erfolgreich praktiziert und wird Eingang in neuere Regelwerke finden. Weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Etablierung der Methode wären jedoch wünschenswert.

Übersicht

Fördersumme

113.430,00 €

Förderzeitraum

01.04.2008 - 30.06.2009

Internet

www.uni-karlsruhe.de

Bundesland

Baden-Württemberg

Schlagwörter

Ressourcenschonung
Umwelttechnik