Welche Typen von Querbauwerken gibt es und welche ... · Regierungspräsidium Giessen Abt. Umwelt Auswahlmöglichkeit Beschreibung Absturz mit Fischtreppe, Fischpass Steilwandige

Regierungspräsidium Giessen

Abt. Umwelt

Welche Typen von Querbauwerken gibt es

und welche Auswirkungen haben sie auf

Morphologie, Hydrologie und Ökologie

Dipl. Ing. Herbert Diehl Regierungspräsidium Gießen, Abt. Umwelt, Dez. 41.2


Abt. Umwelt

Gewässer-Nachbarschaft Taunus-Lahn & Westerwald-LahnSchaffung der ökologischen Durchgängigkeit im Rahmen der Gewässerunterhaltung als Beitrag zur Umsetzung der EU-WRRLam 27. April 2010 in Villmar


Abt. Umwelt

Auswahlmöglichkeit Beschreibung

Absturz mit Fischtreppe, Fischpass Steilwandige Wehre oder stufenförmige Sohlabstürze, die mit einer künstlichen Aufstiegshilfe für Fische versehen

sind.

Absturz mit Teilrampe Steilwandige Wehre oder stufenförmige Sohlabstürze, denen seitlich einer Rampe angelagert ist. Die Rampe ist 1:3

bis 1: 10 geneigt und rau. Sie ist stets überströmt.

Absturz, glatte Gleite oder glatte Rampe, jeweils

mit Umlauf

Das Bauwerk besteht aus einem steilwandigen Wehr, einer glatten Gleite (flache Neigung – 1:10 bis 1:30) oder einer

glatten Rampe (eher steil – 1:3 bis 1:10), besitzt jedoch einen seitlichen „Umlauf“, in dem ständig ein gewisser Teil

des Wassers am Querbauwerk vorbeifließt. Das Umlaufgerinne kann gebaut worden oder durch natürliche Erosion

entstanden sein. Es hat eine absturzfreie Schottersohle, die flach geneigt ist. Das Umlaufgerinne hat jederzeit eine

durchgehende Wassertiefe von mehr als 10 cm. Es ist für Großfische, Kleinfische und die Benthosfauna passierbar.

Erfüllt das Umlaufgerinne diese Anforderungen nicht, so ist nur das Querbauwerk zu registrieren.

glatte Gleite, glatte Rampe Die Gleitenfläche ist 1:10 bis 1:30, die Rampenfläche 1:3 bis 1:10 geneigt. Die Oberfläche ist glatt, die Strömung ist

sehr groß und gleichförmig.

Grundschwelle Querbauwerk aus Beton, Mauerwerk, Holz oder Steinsatz, das nur wenig über das Sohlenniveau aufragt. Es hat

lediglich eine Barrierewirkung für Geschiebe.

hoher Absturz Steilwandige Wehre oder stufenförmige Sohlabstürze mit einer Sturztiefe des MW-Spiegels von 30 – 100 cm.

kleiner Absturz Steilwandige Wehre oder stufenförmige Sohlabstürze mit einer Sturztiefe des Mittelwasserspiegels von 10 – 30 cm.

raue Gleite, raue Rampe Die Gleitenfläche ist 1:10 bis 1:30, die Rampenfläche ist 1:3 bis 1:10 geneigt. Die Oberfläche ist rau, der

Abflussvorgang ungleichförmig und turbulenzreich. Diese Formen des Querbauwerkes sind bei Mittelwasser für

Großfische, Kleinfische und die Benthosfauna bedingt passierbar. Insbesondere die sehr flach ausgebildeten

rauen Gleiten werden häufig im Rahmen von Renaturierungsmaßnahmen angelegt (Umgestaltung von Abstürzen).

sehr hoher Absturz Steilwandige Wehre oder stufenförmige Sohlabstürze mit einer Sturztiefe des MW-Spiegels von mehr als 1 m.

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Klassifizierung aus der LAWA-

Strukturgütekartierung


Abt. Umwelt

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Parameterbeschreibung

- LAWA Kartieranleitung


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Beispiele für einzelne Bauwerkstypen

(LUA Merkbltt Nr. 14)


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Wanderhinderniserfassung in den Jahren 2007/2008

der wrrl-relevanten Gewässer in Hessen

die hessischen Wanderhindernisdaten – zentrale Datenhaltung

zentrale Datenbankanwendung – GESIS2,

Modul-Wanderhindernisse

www.gesis.hessen.de

Benutzerhandbuch

Datenbank Wanderhindernisse


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Hindernistyp -

zentrale Datenbankanwendung - GESIS2,

Modul-Wanderhindernisse

Auswahlmöglichkeiten :

Absturz

Absturz hinter Durchlass / erosionsbedingt

Absturztreppe

Beckenstau im HS (Dauerstau)

Beckenstau im HS (ohne Dauerstau)

Massivsohlenabschnitt

Rückstau

Sohlengleite

Sohlenrampe / raue Rampe

Sohlenschwelle

Stützschwelle / Grundschwelle

Teich im HS

Teilrampe

Verrohrung

Verrohrung mit Absturz

Verrohrung/Durchlass (Substrat durchgängig)

Wehr, beweglich

Wehr, fest


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Bauart -

zentrale Datenbankanwendung - GESIS2,

Modul-WanderhindernisseAuswahlmöglichkeit Beschreibung

Betonbauwerk

Damm mit geschlossenem Stollen

Damm mit offenem Drosselbauwerk

Fertigtei

Grundschütz

Holzbohle/-schwelle

Klappe Genügt bei geringer Stauhöhe. Die Stauklappen legen sich bei größer werdendem Abfluss um und bei geringer werdendem Abfluss

richten sie sich durch ein Gegengewicht wieder in die Staulage auf.

Mönch

natürlich

Schlauch Durch Entleeren oder Befüllen eines Gummischlauches mit Luft oder Wasser kann bei sog. Schlauchwehren die Stauhöhe variiert

werden.

Schüttsteinbauwerk

Schütz Senkrechte Verschlusstafeln (Schütztafeln), werden in Nischen der Zwischenpfeiler und Wehrwangen auf Gleitschienen, Walzen oder

Rollen geführt und senkrecht auf- und abbewegt.

Segment Sie haben eine kreisbogenförmige gekrümmte Stauwand. Die Enden ihrer Stützträger sind waage-recht drehbar auf Zapfen gelagert, die

in den Wehrwangen befestigt sind.

Sektor/Dach Die Doppelklappen dieser Wehre legen sich dachförmig gegeneinander und werden durch den Druckunterschied zwischen Ober- und

Unterwasser bewegt.

Setzsteinbauwerk

Sturzbett/Tosbecken

Überströmtes Schütz

Ufermauer/Wehrwangen

Walze Die Grundform ihres Staukörpers ist eine innen ausgesteifte Stahlblechwalze. An beiden Enden der Walze sind Zahnkränze aufgezogen,

die sich beim Heben und Senken auf Zahnstangen abwälzen (einseitiger Antrieb). Die Walzen sind an manchen Wehren bei

Hochwasser versenkbar.


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Wanderhindernisse können natürlichen oder menschlichen Ursprungs sein.

natürliche Wanderhindernisse

Wasserfällen

Felsabstürzen

natürliche Kaskaden

Verklausungen / Totholzansammlungen

Biberdämme

… nicht näher im Vortrag behandelt:


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Tiefenerosion / Sohlenerosion


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zu eng stehender Gehölze - grüne Verrohrung

Folge : Tiefenerosion, Absturzbildung

Ein dichter Gehölzsaum verhindert

eine natürliche Laufentwicklung


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große bzw. besondere anthropogene Wanderhindernisse:

große Regelungsbauwerke (Wehre, Schöpfwerke etc.)

Staudämme, Hochwasserrückhaltebecken ,

Talsperren

Wasserkraftwerke

Abwasser - und Kühlwassereinleitungen

Problem Fischabstieg bei WKA



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18.1 GN Dill12

große bzw. besondere anthropogene Wanderhindernisse:

große Regelungsbauwerke (Wehre, Schöpfwerke etc.)

Staudämme, Hochwasserrückhaltebecken ,

Talsperren

Wasserkraftwerke

Abwasser - und Kühlwassereinleitungen

Problem Fischabstieg bei WKA



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Sohlenbauwerke (DIN 19661, Teil 2)

Sohlenbauwerke

Sohlenstufen Schwellen

Abstürze Stützschwellen

Absturztreppen Grundschwellen

Sohlenrampen Sohlenschwellen

Sohlengleiten


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Sohlenstufen

überwinden einen Höhenunterschied in der Sohle

bewirken geringeres Sohlengefälle oberhalb und unterhalb

Zusammenfassung des Gefälles am Sohlenbauwerk

bei größeren Abflüssen entsteht im allgem. Fließwechsel

zweimaliger Fließwechsel

strömen – schießen – (Deckwalze) - strömen


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Absturz

Absturzwand, lotrecht oder steil geneigt

oft mit Sturzbett oder Tosbecken

Überfallstrahl löst sich von der Wand ab oder liegt an

unterschiedliche Bauarten und -materialien


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Absturz


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Absturz


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Absturz


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Absturz


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Absturz


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Absturz


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Absturztreppen (Kaskaden)

mehrere aufeinanderfolgende einzelne Abstürze

baulich und hydraulisch eine Einheit

i.d.R. kein Fließwechsel auf den einzelnen Stufen

nur bei keinen Abflüssen


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Sohlenrampe

Gefälle zwischen etwa 1:3 und etwa 1:10

bei rauer Oberfläche bessere Energieumwandlung als bei Absturz

mit geneigter Schusswand

unterschiedliche Bauformen , z.B. geschüttet oder gesetzt


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Sohlenrampe


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Sohlenrampe


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Sohlenrampe


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Sohlenrampe


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Sohlengleite

Gefälle zwischen etwa 1:10 und etwa 1:30

auf rauer Oberfläche weitgehende Energieumwandlung erreichbar

Gute Anpassung an Gelände

keine wesentliche Behinderung des Feststofftransportes

Vermeidung von größeren Unstetigkeiten im Grundwasser

unterschiedliche Bauformen , z.B. geschüttet oder gesetzt


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Sohlengleite


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Sohlengleite


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Sohlengleite


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Sohlengleite


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Schwellen

Festlegung der Gewässersohle

verhindern Erosion

Eintiefungen im Bereich der Schwellen oft unvermeidbar


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Stützschwelle

Krone so hoch, dass sich Fließwechsel einstellt

…wie festes Wehr

Verringerung des Energiegefälles im OW

erhebliche Energieumwandung am Bauwerk

bei Eintiefungen / Erosion im UW -> Sohlenlängsschnitt wie Sohlenstufen

Auflandung von Feststoffen im OW -> Entwicklung zu Abstürzen


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Stützschwelle


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Stützschwelle


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Stützschwelle


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Stützschwelle


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Stützschwelle


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Grundschwelle

ragen nur wenig über die Sohle hinaus

Höhe vergrößert sich bei Eintiefungen / Erosion im UW

Auflandung von Feststoffen im OW -> Entwicklung zu Abstürzen

Fließwechsel mit Deckwalze nur bei kleinen Abflüssen

bei großen Abflüssen keine gefällevermindernde Wirkung

(hydraul. unwirksame Abstürze)

dienen Schubstabilisierung und Niedrigwasseraufhöhung


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Grundschwelle


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Grundschwelle


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Grundschwelle


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Grundschwelle


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Sohlenschwelle

mit Sohle bündig

legen die Sohle örtlich fest

Schubstabilisierung (Sohlengurte)

bei UW-Erosion -> Grundschwellen


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Sohlenschwelle


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Sohlenschwelle


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Sohlenschwelle


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Befestigte Sohlenstrecken /

Massivsohlen


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Massivsohlen


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Massivsohlen


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Massivsohlen


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Massivsohlen


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Pegelanlagen


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Rückstau


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DIN 19661

Dokumentenart: Norm

Ausgabe: 1998-07

Titel (deutsch): Wasserbauwerke - Teil 1:

Kreuzungsbauwerke; Durchleitungs- und Mündungsbauwerke

Ersatz für: DIN 19661-1:1972-10

Kreuzungsbauwerke


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Kreuzungsbauwerke


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Brücke:eigene TragkonstruktionAbflussquerschnitt weniger als 60 % einengen (α > 0,6)bei Bemessungsabfluss meist Freibord

Überleitung:Gewässer oder Rohrleitung über Gewässer oder Geländeeinschnitt

Durchlass:i.d.R. freier Wasserspiegelvermindern Abflussquerschnitt um 40 - 60 % (0,4 < α <0,6)bei HW häufig eingestaut, meist kein Freibord

Verrohrung:i.d.R. freier Wasserspiegel L/H > 30

Furt:sohlengleiche Kreuzung eines Verkehrsweges mit Gewässer

Kreuzungsbauwerke


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Kreuzungsbauwerke

Kreuzungsbauwerke mit einer lichten Weite unter zwei Meter werden als Durchlass, größer zwei Meter als Brücken (DIN 1076) bezeichnet.

Durchlässe werden aus vorgefertigten Rohren (unterschiedlicher Materialien - aus Beton, Steinzeug oder Kunststoff ), Spundwänden mit Stahlbetonplatten, am häufigsten jedoch aus Stahlbetonrohren oder gewellten Stahlblechprofilen oder Betonfertigteilen erstellt.

Bei Rohrdurchlässe wird meist der Kreisquerschnitt verwendet, da dieser das günstigste Profil aus Sicht der Statik und Hydraulik darstellt.


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Formen von Durchlässen

Rohrdurchlass Unten offener

Rahmendurchlass

Geschlossener

Rahmendurchlass

Durchlass mit

Halbprofilen

Maulprofile z.B.

Stahlwellprofil


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Formen von Durchlässen


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Brücke


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Auslauf Verrohrung

hohe Widerstände,

keine Substratauflage

Gewässerverrohrungen


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Gewässerverrohrungen


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Durchlässe


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Verrohrung

keine Auslauf- und

Nachbettsicherung,

keine Durchgängigkeit

Durchlässe


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Durchlässe

Beispiel eines Straßendurchlasses

mit Kolkbildung im Unterwasser

Keine Substratauflage


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Unsachgemäß verlegte

Rohrdurchlässe

keine Substratauflage

Absturz

Im Unterwasser glatte Rampe

Durchlässe


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Doppeldurchlässe mit

Aufteilung des Abflusses

Durchlässe


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zu hohe Sohlenlage,

im Unterwasser Absturz

Durchlässe


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Keine Substratschicht

Gabionensicherung am Auslauf,

Flügelwände aufweiten,

Absturz

Durchlässe


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mit ausreichender

Substratauflage

nicht fachgerecht

eingebauter Durchlass

hohe Sohllage

Durchlässe - Stahlwellprofile


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Foto: Heinz Patt

Fotos: LUBW

Furt

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Staueinrichtungen zur Wasserentnahmen

Bedarfsstaueinrichtungen für

die Löschwasserentnahme


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Bei kleinen Querbauwerken ist zu beachten, dass glatte (z.B. Beton-)

Bauwerke bei gleicher Wasserspiegeldifferenz kritischer zu bewerten sind,

als naturnahe und raue Bauweisen, die an den Rauigkeiten meist

zumindest kleinräumig Bereiche mit etwas geringerer Fließgeschwindigkeit

aufweisen.

Ebenso sind Abstürze mit freiem, unterseitig belüftetem Überfallstrahl bei

gleicher Wasserspiegeldifferenz regelmäßig ungünstiger zu bewerten.

Aufstieg


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Bewertung für den Aufstieg großer Fische

Diese Bewertung umfasst alle leistungsstarken Schwimmer, i. d. R. sind

dies strömungsliebende gewässertypische Fischarten ab ca. 20 cm Länge,

die Strömungsgeschwindigkeiten > 1,5 m/s überwinden können.

Hindernisse mit deutlicher Längenausdehnung wie

Massivsohlenabschnitte und Verrohrungen können bei geringer Länge bei

ausreichender Wassertiefe mindestens in Körperhöhe der Fische auch

noch bei relativ hohen Fließgeschwindigkeiten bis 1,5 m/s überwunden

werden. Längere Hindernisse dieser Art können nur bei geringen

Fließgeschwindigkeiten von ca. 0,5m/s und weniger überwunden werden;

auch dabei ist eine ausreichende Wassertiefe Voraussetzung, die

zumindest etwas größer als die Körperhöhe der Fische sein muss. Eine

ungehinderte Passierbarkeit für alle Arten ist bei Verrohrungen

wahrscheinlich selten gegeben.

Aufstieg


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Bewertung für den Aufstieg kleiner Fische

Diese Bewertung umfasst alle leistungsschwachen Schwimmer, i. d. R.

sind dies gewässertypische Fischarten unter ca. 20 cm Länge, die lediglich

Strömungsgeschwindigkeiten < 1,5 m/s überwinden können.

Insbesondere hohe Fließgeschwindigkeiten und hohe Turbulenzen

(Leistung pro Wasservolumen [W/m3]) können selektiv wirken.

Eine raue Sohle in Aufstiegsanlagen ist meist Voraussetzung für die

Durchgängigkeit von Fischaufstiegsanlagen für solche Arten.

Bei Hindernissen mit deutlicher Längenausdehnung wie

Massivsohlenabschnitten und Verrohrungen darf die Fließgeschwindigkeit

0,5 m/s nicht wesentlich überschreiten, da eine schnelle Ermüdung eintritt

und die Schwimmgeschwindigkeit deutlich über der Fließgeschwindigkeit

liegen muss. Weiter ist eine raue Sohle bzw. ein naturnahes oder

natürliches Sohlsubstrat in solchen Anlagen notwendig.

Aufstieg


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Bewertung für den Aufstieg des Makrozoobenthos

Ausschlaggebend für Auf- und Abstieg ist eine durchgängige

Substratauflage im gesamten Verlauf des Bauwerkes sowie eine gute

Anbindung an das Sohlsubstrat des Gewässers unterhalb und oberhalb des

Hindernisses. Die aufwärts gerichtete Wanderung strömungsangepasster

Arten wird durch Stauräume mit sehr niedrigen

Strömungsgeschwindigkeiten wahrscheinlich behindert.

Aufstieg


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Bewertung für den Abstieg kleiner u. großer Fische

i.d.R. an kleineren Bauwerken (ohne Wasserkraftnutzung) unproblematisch.

Ausnahme: betoniertes Tosbecken, Massivsohle, kein Wasserpolster

Abstieg

Bewertung für den Abstieg des Makrozoobenthos

Ausschlaggebend für Auf- und Abstieg ist eine durchgängige

Substratauflage im gesamten Verlauf des Bauwerkes sowie eine gute

Anbindung an das Sohlsubstrat des Gewässers unterhalb und oberhalb des

Hindernisses. Der Abstieg findet jedoch zum großen Teil als Verdriftung

statt und ist somit zumeist gegeben. Bei Verdriftung von

strömungsangepassten Arten in lange Stauräume kann je nach

Verhältnissen eine deutliche Behinderung vorliegen.


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Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit

und hoffe, dass ich Ihnen die verschiedenen Typen der

Wanderhindernisse näher bringen konnte.

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