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2020, Staustufe Geesthacht mit Umgehungsgerinne (links) und großer Fischtreppe am Nordufer (rechts)

Die Fischtreppe Geesthacht (auch Fischaufstiegsanlage Geesthacht) bei Geesthacht hilft Fischen, die Höhe der Staustufe Geesthacht in der Elbe zu überwinden und so flussaufwärts zu laichen. Die Fischtreppe am nördlichen Elbufer wurde 2010 erbaut und ist die größte Fischtreppe Europas.

Hintergrund

Mit dem Bau der Staustufe Geestacht im Jahr 1960 wurde Durchgängigkeit für Fische bei ihrer natürlichen Wanderung stark eingeschränkt. Die Staustufe bildet den Übergang zwischen Tideelbe, die den Gezeiten der Nordsee ausgesetzt ist, und dem tidefreien Flusslauf oberhalb. Sie ist das einzige Hindernis auf deutschem Staatsgebiet. Um die Durchgängigkeit zu verbessern gab es am südlichen Elbufer mehrere Fischaufstiegshilfen, die ihre Aufgabe jedoch nur sehr eingeschränkt erfüllten. Die Fischaufstiegsanlage vom April 1998 ersetzte die bereits zuvor vorhandene Wulstfischtreppe (Baujahr 1962) und ein zusätzliches Raugerinne (Baujahr 1985) und führte somit zu einer generellen Verbesserung.

Beschreibung der ‚alten‘ Fischaufstiegsanlage am Südufer (1998)

‚Alte‘ Fischaufstiegsanlage am Südufer, Raugerinne (2006)

Die 216 m lange Anlage umgeht das Wehr am südlichen Elbufer seit 1998 als Umgehungsgerinne. Die Fische überwinden den durch das Wehr verursachten Höhenunterschied von bis zu 4,7 m über drei Gefällestrecken und zwei dazwischenliegenden Ruhebereiche. Die Strömung beträgt im Bereich der Gefällestrecken maximal 1,6 m/s. Die etwa 80 cm tiefen Gefällestrecken sind als Raugerinne ausgebildet, wobei Störsteine künstliche Stromstellen erzeugen. Die Ruhebecken haben eine Tiefe von 1,2 m. Die Breite der Anlage beträgt an der Sohle 8 m und am Wasserspiegel 11 m. Die Durchflussmenge des künstlichen Wildbachs liegt bei 6,3 Kubikmeter pro Sekunde. Für die Kontrolle des Fischbestands gibt es 4 Fischreusen und 2 Steigaalreusen.

Der Einstieg mündet etwa 70 m unterhalb des Wehrs in einem Winkel von nahezu 90° in eine Seitenbucht der Elbe. Im Unterlauf schwankt der Wasserstand mit den Gezeiten um durchschnittlich 2,6 m. Dadurch ist der Einstieg ein Großteil der Zeit eingestaut, was die Fließgeschwindigkeit so stark reduziert, dass die Fische diese kaum noch wahrnehmen können. Eine Auffindbarkeit ist dann stark reduziert.

Untersuchung der Durchgängigkeit des Umgehungsgerinnes am Südufer

Der Fischaufstieg wurde von Mai 1998 bis März 2000 untersucht. Statt der in den früheren Anlagen festgestellten 27 Fischarten wurden nun 32 vorgefunden, es fehlten jedoch Hechte, Silberkarpfen und Bachforellen. Dagegen gab es unter anderem die Arten Graskarpfen, Kleine Maräne, Hasel, Gründling, Barbe, Wels, Flunder, Ukelei und Güster. Trotz der festgestellten Funktionstüchtigkeit gäbe es noch Verbesserungsbedarf. Ein Gutachten aus 2008 kommt zu dem Schluss, dass die derzeitige Fischwechselkapazität am Wehr Geesthacht weder dem stromauf liegenden großen Einzugsgebiet, noch der Breite und dem Wasserabfluss dieses Stromes angemessen sei. Hier wird außerdem gefordert, zusätzlich zur bestehenden Einrichtung am Südufer eine weitere, großzügig dimensionierte Fischwechseleinrichtung am Nordufer zu errichten.

Das Umgehungsgerinne am Südufer ist hauptsächlich für schwimmstärkere und kleinere Fische geeignet. Für größere Fische, wie beispielsweise den Atlantischen Stöhr ist die Aufstiegsanlage jedoch zu klein.

Neue Fischaufstiegsanlage am Nordufer (2010)

Bau der Fischtreppe 2010

Mit dem Bau einer zusätzlichen Fischtreppe am Nordufer sollte eine nachhaltige Verbesserung der Durchlässigkeit erzielt werden. Ziel war es eine durchgängige Auffindbarkeit und Passierbarkeit sowohl für die größeren und schwimmstärkeren Fische, als auch für die schwimmschwächsten Arten an mindestens 300 Tagen im Jahr zu gewährleisten und zwar unabhängig von Abfluss oder Wasserstand. Die Anlage sollte außerdem Monitoringstationen enthalten, um eine Erfolgskontrolle durchzuführen.

Erbauer und Betreiber der neuen Anlage war der Energiekonzern Vattenfall. Die neue Fischaufstiegsanlage war eine Ausgleichsmaßnahme im Zusammenhang mit der Kühlwasserentnahme für das Kohlekraftwerk Moorburg in Hamburg. Sie soll sicherstellen, dass durch die Wasserentnahme des Kraftwerks keine Auswirkungen auf die Population der zwischen Nordsee und Mittelelbe wandernden FFH-Arten entsteht.

In einem aufwändigen Modellversuch simulierten Wissenschaftler vom Institut für Wasser und Gewässerentwicklung (IWG) der Technischen Hochschule Karlsruhe die Funktionsweise der Anlage. Dies war notwendig, weil der Fischaufstieg in Geesthacht aufgrund seiner räumlichen Dimension und der Tiden der Unterelbe eine besondere Herausforderung darstellt.

Konstruktion und Beschreibung der großen Fischaufstiegstreppe am Nordufer

Fischtreppe mit 2 Umlenkbecken

Die große Fischtreppe am Nordufer hat eine Gesamtlänge von 550 m und eine Breite von 16 m. Ihr geschlungener Verlauf enthält zwei 180°-Kurven. Die seitlichen Begrenzungen der Anlage bilden Stahlspundwände. Quer zur Strömung sind in einem Abstand von jeweils 9 m Fertigteile aus Stahlbeton angeordnet, die an beiden Enden je einen Schlitz mit einer Schlitzbreite von 1,2 m enthalten (Doppelschlitzpass). Zwischen den Querwänden bilden sich 49 Ruhebecken mit reduzierter Strömungsgeschwindigkeit aus. Von einem zum nächsten Becken überwindet der Fisch einen Höhenunterschied von etwa 10 cm. Der Solengrund besteht aus natürlichen Flusssteinen und die Wassertiefe beträgt 1,75 m. Damit ist die Anlage für Fische bis zu einer Länge von 3 m ausgelegt und somit auch für den ausgewachsen atlantischen Stör geeignet.

Die Staustufe selbst besteht aus vier etwa 50 m breiten, beweglichen Wehrfeldern im Süden der Staustufe, die je nach Wasserstand mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 3 m/s überspült werden. Dadurch ergibt sich eine Hauptströmung, die sich im mittleren oder gar südlichen Bereich des Stromes befindet. Im Norden der Staustufe gibt es hingegen feste Wehrfelder, die eigentlich nicht überströmt werden und nur der Hochwasserentlastung dienen. Folglich würde in diesem Bereich die Strömung fehlen. Die große Fischtreppe wurde in das nördliche der festen Wehrfelder integriert. Um trotzdem die Auffindbarkeit des Eingangs der Fischtreppe zu ermöglichen, wurde in das südliche der festen Wehrfelder fünf Zuwässerungsmulden integriert, an denen das Wasser den Wall überfließt und am Eingang der Fischtreppe für eine Leitströmung von etwa 2 m/s sorgt.

Doppelschlitzpass mit Zuwässerungsdonator

Eine weitere Herausforderung sind Schwankungen des Wasserstands im Unterwasserbereich durch Tidenhub. Bei Flut staut sich das Wasser in den Einlassbereich hinein und die Fließgeschwindigkeit sinkt, wodurch die Auffindbarkeit des Einlasses erschwert wird. Um letzteres zu verhindern gibt es in der Anlage mehrere Zuwässerungsdonatoren, die in Abhängigkeit vom Wasserstand (Steuerung über Schwimmer) Wasser gezielt zugeführt wird. Diese Zuwässerungsdonatoren sind so positioniert, dass sie die Richtung der Leitströmung nicht stören, die Fließgeschwindigkeit aber sicher über 0,3 m/s halten. Dieser Grenzwert ist nötig, damit die Fische die Strömung wahrnehmen und sich daran orientieren können.

Am Ende der Fischtreppe befindet sich eine Monitoringstation. Dort werden die Fische zur Zählung über zwei Leitrechen in die zentrale Fischfangkammer gleitet. Der Fangkorb hat eine Größe von 3 m mal 4 m und eine Höhe von 1,25 m. Dieser wird in regelmäßigen Abständen gehoben (Fischlift) und die Fische über eine Fischrutsche in ein Sammelbecken überführt. Hier werden die Fische nach Arten bestimmt, schonend vermessen und gewogen. Einige Fische werden mit Transpondern (Funksendern) ausgestattet, um deren Wanderverhalten automatisch mit Hilfe von Antennen zu überwachen. Anschließend werden die Fische in eine bewässerte Rohrleitung gesetzt und gelangen direkt zurück in die Elbe, wo sie ihre Wanderung fortsetzen.

Am Anfang der Fischtreppe und neben dem Einstieg befinden sich für kleine Glas- und Steigaale insgesamt vier, mit Borsten besetzte Aalleitern mit einer Breite von jeweils 40 cm. Die Borsten in den Rinnen werden feucht gehalten. Am Ende der Aalleiter erfolgt ebenfalls eine Zählung. Außerdem wird hier die chinesische Wollhandkrabbe vollautomatisch aussortiert. Die Aale steigen in dem strömungsreduzierten Seitenarm neben der eigentlichen Fischtreppe weiter auf.

Flussabwärts erfolgt der Abstieg der Fische über die Hauptströmung am Wehr. Am 1. August 2010 begann das fischökologische Monitoring der neuen Fischtreppe am Nordufer. Am 23. September 2010 erfolgte die offiziell Einweihung durch den Ministerpräsidenten Schleswig-Holsteins als größte Fischtreppe Europas.

Untersuchung des Fischaufstiegs in den ersten 5 Jahren

In den ersten 5 Jahren nach der Flutung von Europas größter Fischtreppe wurden über 1,5 Millionen aufgestiegene Fische aus 45 Fischarten gezählt. Die zahlreichste Art bildeten die Flussneunaugen, die 30,1% der registrierten Fische ausmachten, gefolgt von der Güster mit 22%, dem Dreistachliger Stichling mit 20,8% und der Ukelei mit 15,7%. Alle anderen Fische wie Aal, Blei (Brachse), Zander, Zope, Stint, Plötze (Rotauge), Barsch, Quappe und viele weitere Arten wurden nur jeweils im unteren einstelligen Prozentbereich nachgewiesen. Insgesamt zeigt die Bilanz des Instituts für angewandte Ökologie eine erfolgreiche Annahme der Fischaufstiegsanlage.

Zeitgleich wurde auch ein Monitoring am älteren Umgehungsgerinne am gegenüber liegenden Ufer durchgeführt. Hier ergab die Zählung für den gleichen Zeitraum knapp 250.000 Exemplare aus 44 Arten. Wenngleich die Lage des Umgehungsgerinnes strömungstechnisch am günstigeren Prallhang lokalisiert ist, bevorzugten doch etwa 82% der Fische den neuen Doppelschlitzpass, wenngleich schwimmstarke Fische wie Lachse, Meerforellen oder Meerneunaugen auch das Umgehungsgerinne am Südufer wählen. Die Untersuchungen zeigten auch, dass der Fischaufstieg starken jährlichen Schwankungen unterliegt. Massenaufstiege einzelner Arten wie dem Dreistacheligen Stichling oder dem Flussneunauge können an Einzeltagen zu einer hohen Anzahl gezählter Fischen allein dieser Art von 26.000-27.000 pro Tag führen.

Im August 2015 wurden am Doppelschitzpass am Nordufer zwei Seehunde gefangen. Diese wurden an die Seehundstation Friedrichskoog übergeben und wenige Tage später in der Nordsee wieder ausgesetzt.

Zusätzlich zur Zählung wurden jährlich bis zu 10.000 Fische mit Transpondern individuell markiert und im Unterwasser des Wehres wieder ausgesetzt um das Aufwanderverhalten zu analysieren. Flussneunaugen, die in einer Entfernung von 3 km unterhalb des Wehrs ausgesetzt wurden, fanden den Einstieg zum Doppelschlitzpass im Durchschnitt nach 3 Tagen, während das Umgehungsgerinne am Südhang erst nach 11 Tagen erreicht wurde. Allerdings wurde auch beobachtet, dass viele Fische mehrfach zwischen den beiden Fischaufstiegsanlagen hin- und herwechseln, bevor sie sich in den meisten Fällen für den Doppelschllitzpass entscheiden. Die durchschnittliche Zeit für die Passage der 550 m langen Fischtreppe beträgt etwa 1 Stunde.

Ausfall beider Fischaufstiegsanlagen

Am 1. August 2019 wurden an dem Damm mit den fünf Zuwässerungsmulden massive Schädigungen festgestellt. Die Experten der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) und der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) gehen davon aus, dass die Lockströmung der Fischtreppe zu massiven Unterspülungen am Stauwehr und einem großflächigen Abrutschen des Deckwerks geführt hatte. Um den Damm vom Wasserdruck zu entlasten, wurde der obere Pegel massiv abgesenkt und wenige Tage später die Überlaufrinnen verfüllt. In der Folge versiegte die Lockströmung für den Fischpass und erschwerte die Auffindbarkeit des Einlasses.

Am 27. August 2019 wurde bei der Inspektion der Fischaufstiegsanlage im Süden an der elbseitigen Spundwand eine starke Neigung festgestellt. Um ein Versagen der Spundwand zu verhindern musste als Sicherungsmaßnahme die Fischaufstiegsanlage verfüllt werden.

Situation 2021

Situation 2022/3

Weblinks

Commons: Salino01/Artikelbaustelle/Fischtreppe Geesthacht – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Stephan Heimerl (Hrsg.): Biologische Durchgängigkeit von Fließgewässern. Ausgewählte Beiträge aus der Fachzeitschrift WasserWirtschaft. Springer Vieweg, Wiesbaden 2017, ISBN 978-3-658-13990-2, S. 411–490, doi:10.1007/978-3-658-13990-2. 
• Fischaufstiegsanlage Nord an der Elbe bei Geesthacht. (Video) In: Youtube. 14. Dezember 2010, abgerufen am 14. November 2021 (deutsch, Imagefilm mit Aufnahmen vom Bau der Anlage). 
• Fischtreppe Geesthacht...so funktionierts Blog 11. In: Youtube. Wiechardt & Stähr Teich- und Gewässerservice, 6. Juli 2018, abgerufen am 14. November 2021.