Peters Ökofisch GmbH & Co. KG

Im Einklang mit Natur & Technik

Mäander®-Fischpass: Die Technologie

Ingenieurskunst nach dem Vorbild der Natur

Der Mäander®-Fischpass ist eine Sonderform der beckenartigen Fischaufstiegsanlagen und wurde speziell für anspruchsvolle hydraulische und räumliche Rahmenbedingungen entwickelt. Er verbindet ingenieurtechnische Präzision mit naturnaher Strömungsführung und stellt damit eine leistungsfähige Alternative zu konventionellen Schlitzpässen und anderen Bauformen dar.

Ausgangspunkt: Anforderungen
An moderne fischaufstiegsanlagen

Zielsetzung im ökologischen Wasserbau
Moderne Fischaufstiegsanlagen müssen heute deutlich mehr leisten als die reine Überwindung einer Höhendifferenz. Neben der formalen Erfüllung der Regelwerke (z. B. DWA-M 509) stehen insb. folgende Anforderungen im Fokus:

  • Positionierung für eine gute Auffindbarkeit
  • sichere Durchgängigkeit bei möglichst gleichbleibenden hydraulischen Bedingungen
  • keine Selektivität auf Arten- und Altersspektren
  • Wiederstandfähigkeit bei variierenden Abflüssen
  • stabile Funktion auch bei Hochwasserereignissen
  • geringe Anfälligkeit für Verklausung und Sedimentablagerungen
  • kompakte & flexible Bauweise bei begrenzten Platzverhältnissen
  • wartungsarmer und wirtschaftlicher Betrieb
  • Umfeldbedingungen aus Kultur, Ästhetik und Architektur

Der Mäander®-Fischpass wurde gezielt entwickelt, um diese Anforderungen integriert zu adressieren.

Grundprinzip des Mäander®-Fischpasses

Beckenanordnung und Linienführung
Im Gegensatz zu konventionellen Schlitzpässen mit rechteckigen Becken basiert der Mäander®-Fischpass auf einer Abfolge gerundeter Becken, die in ihrer Anordnung eine mäandrierende Strömungsführung erzeugen. Charakteristisch ist:

  • natürliche Strömungsverhältnisse, um die Fischwanderung zu fördern
  • variable Feinjustierung der Schlitzpforten und ein eigens entwickelter Sohlaufbau zur aktiven Benthosbesiedlung
  • runde und glatte Bauteile im Sinne des Fischschutzes

Die hydraulischen Bedingungen orientiert sich an natürlichen Kolk- und Mäanderstrukturen in Fließgewässern. Es entsteht ein bionisches System.

Hydraulische FuNktionsweise

Strömungsregime und Energieumwandlung
Die Energieumwandlung erfolgt im Mäander®-Fischpass gleichmäßig über die Becken, nicht punktuell. Die gerichtete Randströmung bleibt stabil, während im Beckeninneren großflächige Ruhezonen entstehen. Hydraulische Besonderheiten sind:

  • klare strömungsinduzierte Leitfunktion für wandernde Fische und ein strömungsberuhigter Innenbereich
  • geringere Turbulenzintensität im nutzbaren Schwimmbereich
  • keine instabilen Strahlabbrüche oder wechselnden Hauptströmungen
  • gleichmäßige Energieumwandlung entlang der Beckenwände

Untersuchungen der Technischen Universität Dresden zeigen, dass sich dadurch konstante, gut vorhersagbare Strömungsbedingungen einstellen – auch bei variierenden Abflüssen.

Die drei Bauformen: C-, J- und H-Typ

C-Typ

  • Für steile Gefälle (17-30%) und beengte Verhältnisse
  • Kreisförmige Becken ermöglichen kompakte Anlagen mit hoher hydraulischer Stabilität
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J-Typ

  • Für mittlere Gefälle (8-17%)
  • Verlängerte Becken erzeugen eine ruhigere Strömungsentwicklung bei größerer Anlagenlänge.
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H-Typ

  • Für geringe Gefälle (4-8%)
  • Stark gestreckte Becken mit geringer Fallhöhe pro Becken
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Hydraulik im Detail

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Strömungscharakteristik
Die mäandrierende Strömungsführung unterscheidet sich erheblich von der des Schlitzpasses. Die Primärströmung ist gerichtet und gleichmäßig, wodurch Fische durch das Seitenlinienorgan zur Wanderung angeregt werden.

Turbulenzentwicklung und Energieumwandlung
Die hydraulischen Charakteristika des Mäanderfischpasses, wie die Strömungsausbildung, Turbulenzentwicklung und Energieumwandlung, sind spezifisch und nicht auf andere Fischpass-Typen übertragbar.

Fließgeschwindigkeiten
In Untersuchungen der TU Dresden wurden in der Primärströmung Geschwindigkeiten von maximal 1,6 bis 2,0 m/s gemessen, was im oberen Grenzbereich der DWA-M 509-Angaben liegt. Die Fließgeschwindigkeiten nehmen stark Richtung Beckenzentrum ab.

Dotationsabfluss
Der Abfluss im Mäander®-Fischpass kann reguliert und feinjustiert werden. 3D-hydronumerische Modelluntersuchungen ergeben teils höhere Abflussraten als in Naturmessungen.

Der Sohlaufbau

Fischfreundliche und ökologische Details
Ein zentrales Merkmal des Mäander®-Fischpasses ist der speziell aufgebaute Beckenboden, welcher die natürliche Gewässersohle nachbilden soll und die Aufwärtswanderung aquatischer Organismen und die Bentosbesiedlung unterstützt.

Der Sohlaufbau kombiniert unterschiedliche Materialien und Strukturelemente, um hydraulische Belastungen zu reduzieren und gleichzeitig Schutz- und Rückzugsräume zu schaffen. Es entstehen Mikrohabitate, welche es Fischen, Amphibien und Wirbellosen ermöglichen, sich kurzzeitig der Hauptströmung zu entziehen und die Passage etappenweise zu bewältigen. Im Gegensatz zu glatten oder scharfkantigen Sohlkonstruktionen konventioneller Systeme trägt dieser Aufbau dazu bei,

  1. Verletzungsrisiken zu minimieren,
  2. Vermeidungsverhalten zu reduzieren und
  3. hydraulische Stresszonen abzubauen.

Beobachtungen zeigen, wie insb. schwimmschwache Fische und aquatische Organismen das künstliche hyporheische Interstitial aktiv annehmen und nutzen.

Aufbau der Sohle
Der Sohlaufbau besteht aus mehreren funktionalen Schichten:

  • runde Kiesschicht zur Nachbildung einer natürlichen Gewässersohle
  • verflochtene Wirrgewebematte, welche auch aus dem Amphibienschutz bekannt sind
  • strukturierende Fixierungselemente zur Stabilisierung des Aufbaus und gleichzeitigen Schutzfunktion

Die Kombination dieser Elemente sorgt für eine stabile, langlebige Sohlstruktur bei gleichzeitig hoher ökologischer Wirksamkeit. Durch die geringe Aufbauhöhe bietet diese Alternative auch bauliche Vorteile.

Peters Ökofisch entwickelt kontinuierlich an der Sohlstruktur im Fischpass, um diese an die spezifischen Anforderungen des Gewässers anpassen zu können und gleichzeitig die neusten Erkenntnisse aus der Ethoydraulik zum Sohlaufbau zu berücksichtigen.

Die Schlitzgeometrie

Regulierbarkeit und Fischschutz
Die Schlitzgeometrie ist ein zentrales Funktionselement des Mäander®-Fischpasses. Verstellbare Schlitzöffnungen mit gerundeter, glatter Geometrie ermöglichen eine präzise Regulierung der Dotation und reduzieren gleichzeitig Verletzungs- und Stressrisiken für Fische. Die Schlitzweite ist anpassbar und erlaubt eine hydraulische Feinjustierung der Anlage auch nach der Inbetriebnahme.

Leitströmung und Auffindbarkeit
Die Schlitzform und -Anordnung erzeugt eine konzentrierte Randströmung entlang der Beckenwand, die als hydraulischer Leitkorridor dient.
Im Beckeninneren entstehen strömungsberuhigte Ruhezonen, die eine energieeffiziente, etappenweise Passage ermöglichen. Durch die wandgeführte Strömung nach der letzten Schlitzpforte im Unterwasser breitet sich die Lockströmung weit in den Unterwasserbereich aus und verbessert die Auffindbarkeit des Einstiegs deutlich.

Anpassungsfähigkeit und Betrieb

Feinjustierung statt Neubau
Ein wesentlicher Vorteil des Mäander®-Fischpasses ist die Möglichkeit der hydraulischen Feinjustierung nach der Inbetriebnahme:

  • Schlitzweiten können angepasst werden
  • Dotationsabflüsse lassen sich regulieren

Dies ermöglicht eine betriebsnahe Optimierung, ohne bauliche Eingriffe – ein klarer Vorteil gegenüber konventionellen Schlitzpässen.

Unterschiede zu konventionellen FischTreppen

Vergleichende Einordnung

MerkmalKonventioneller SchlitzpassMäander®-Fischpass
BeckenformRechteckigGerundet
Strömungsführungwechselndklar geführt, stabil
Turbulenzlokal hochgleichmäßig reduziert
Ruhezonenbegrenztgroßflächig vorhanden
Anpassungsfähigkeitgeringhoch
Platzbedarfvergleichsweise hochkompakt
Wartungsanfälligkeithöhergeringer

Der Mäander®-Fischpass ist damit kein Sonderfall, sondern eine weiterentwickelte Form des Schlitzpasses, die aktuelle ethohydraulische Erkenntnisse konsequent umsetzt.

Wissenschaftliche Grundlage und Nachweise

Die Entwicklung des Mäander®-Fischpasses wurde durch:

  • In-situ-Messungen
  • physikalische Modellversuche und
  • 3D-hydronumerische Simulationen

wissenschaftlich begleitet und in Fachpublikationen dokumentiert (u. a. TU Dresden, River Research and Applications). Erfolgskontrollen belegen hohe Durchwanderungsraten bei geringer Selektivität.

Referenzen

Fazit: Warum der Mäander-Fischpass außergewöhnlich ist

Der Mäander®-Fischpass ist außergewöhnlich, weil er:

  • natürliche Strömungsprinzipien technisch nutzbar macht
  • hydraulische Stabilität und ökologische Wirksamkeit vereint
  • flexibel anpassbar, statt normstarr ist
  • auch unter schwierigen Randbedingungen zuverlässig funktioniert

Er steht für einen systematischen, wissenschaftlich fundierten Ansatz im ökologischen und bionischen Wasserbau.