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Das Projekt „MeMo Fischabstieg“ basiert auf zwei wesentlichen Säulen: der Entwicklung und dem Einsatz einer Messsonde, welche Umweltparameter (z.B. Druck und Magnetfeld) mithilfe verschiedener Sensorik der Fischwahrnehmung angenähert aufzeichnet, und der Weiterentwicklung eines Modelliersystems (CASiMiR) zur Verbesserung der Vorhersage des Abwanderverhaltens von Fischen mithilfe eines Fuzzy-Logic-Ansatzes. Zu diesem Zweck wurden an der Technischen Universität Tallinn (TalTech) fischförmige Multiparametersonden entwickelt, die das Seitenlinienorgan sowie den vestibulären Apparat durch drei Drucksensoren im Kopfbereich sowie eine inertiale Messeinheit (IMU) für unterschiedliche Fischkörperformen (Spezies) imitiert – die sogenannten Fischsinnessonden (FSS). Im Wasserbaulichen Forschungslabor der Technischen Universität Darmstadt (TUDa) wurde die neue Messtechnik dann umfangreich getestet. Anschließend fanden Rastermessungen mit der FSS und einem Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) vor zwei Horizontalrechen mit unterschiedlicher Schrägstellung (30° und 55°) statt. Ergänzend wurden die Strömungsverhältnisse für weitere Analysen dreidimensional mit der Software Flow-3D und OpenFOAM hydrodynamisch-numerisch (HN) simuliert und den Ergebnissen einer 2D-HN-Simulation mit der Software SRH-2D gegenübergestellt. Im Sinne der Ethohydraulik fanden weiterhin Lebendtierversuche mit verschiedenen Fischarten an den genannten Rechen-Setups statt. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse zum Fischverhalten wurden zur Interpretation der FSS-Daten als auch zur Erweiterung des Modelliersystems verwendet. Zur räumlichen Analyse der Fischbewegungen wurde eine neue Vorgehensweise mithilfe einer manuellen 2D-Datenextraktion mit der Software Kinovea entwickelt. Die Ergebnisse zeigen großes Potential für die Anwendung der FSS zur Analyse und Interpretation von Strömungssignaturen an hydraulischen Strukturen. Ein großer Vorteil gegenüber etablierter Messtechnik ist dabei die Berücksichtigung der Strömungsbeeinflussung durch den Fischkörper selbst, die synchrone Aufzeichnung von Multiparameterdaten und der bewegte Einsatz der Sonde, wodurch in kurzer Zeit ein größerer räumlicher Bereich aufgemessen werden kann. Dabei hat sich der Druckgradient zwischen den seitlichen Drucksensoren und damit die auf den Fisch wirkende hydraulische Asymmetrie als möglicher ethohydraulisch relevanter Parameter herausgestellt. Gleichermaßen wurden im Modelliersystem der räumliche Geschwindigkeitsgradient (SVG – Spatial Velocity Gradient) sowie der Winkel zwischen SVG und der resultierenden Geschwindigkeit mithilfe von HN-Simulationen mit dem Fischverhalten korreliert. Im Projekt wurden die Ergebnisse des 2D-HN-Modells verwendet, wobei 3D-HN-Modellergebnisse ebenfalls als Grundlage dienen können. Der Zusammenhang wurde anschließend über einen Fuzzy-logischen Ansatz mithilfe des entwickelten Passage-Hamper- Index (PHI), der beim Abstieg bevorzugte und gemiedene Bereiche kennzeichnet, in das Modelliersystem CASiMiR integriert |
