Die Vergleichmäßigung von Geschwindigkeitsprofilen ist eine alte Frage des Wasserbaus: Störkörper, Zahnschwellen, Prallteller, Lochwände, Leitwände, Toskammern, Wirbelschächte, Diffusoren, … In der Geschichte des Wasserbaus wurden viele Wasserbauwerke entwickelt, um ein Geschwindigkeitsprofil zu vergleichmäßigen. Oder genauer gesagt: um die Sohle stromabwärts von Kontroll- oder Auslassbauwerken vor Erosion zu schützen, Sedimentationsprozesse in Kläranlagen zu optimieren oder ganz generell um Energie zu dissipieren.

                Die Fragestellung über die Vergleichmäßigung von Geschwindigkeitsprofilen ist durch die Wiederherstellung der ökologischen Durchgängigkeit an den Bundeswasserstraßen erneut aufgeflammt. In Dotationsbecken von Fischaufstiegsanlagen werden Durchflüsse von bis zu einigen Kubikmetern pro Sekunde aus Rohrleitungen in Fischaufstiegsanlagen geleitet. Es benötigt nicht viel Vorstellungskraft, dass solche Strahlen hohe Geschwindigkeiten und Turbulenz in der Fischaufstiegsanlage entstehen lassen. Keine guten Bedingungen für aufwandernde Fische! Aus diesem Grund ist es notwendig die Strahlen aus den Zuleitungsrohren im Dotationsbecken in eine gleichmäßige Strömung zu überführen. Dies mag prinzipiell mit erprobten Vergleichmäßigungselementen funktionieren, wäre da nicht der immense Platzmangel durch die angrenzende Infrastruktur von Wasserkraftanlagen, Wehranlagen oder Verkehrswegen an Fischaufstiegsanlagen. Für diese spezielle Aufgabe bedurfte es eines neuen Vergleichmäßigungselements!

                In einem Forschungsprojekt über Sonderbauwerke in Fischaufstiegsanlagen wurden an der BAW neue Lösungen für die Vergleichmäßigung der Strömung in Dotationsbecken entwickelt. Hierbei hat sich gezeigt, dass üblicherweise eingesetzte Vergleichmäßigungselemente häufig lange Dotationsbecken benötigen. Auf der Suche nach effizienteren Lösungen wurden im Rahmen einer Promotion ca. 300 Versuche in numerischen und gegenständlichen Modellen durchgeführt. Schlussendlich konnte festgestellt werden, dass statische Mischer – ursprünglich entwickelt für die materielle Vermischung von hochviskosen Flüssigkeiten – eine sehr effektive Vergleichmäßigung von Strahlen ermöglichen. Mithilfe einer Dimensionsanalyse konnten allgemeingültige Bemessungsregeln abgeleitet werden. Der Dotationsmischer, so haben wir den statischen Mischer für die Anwendung in Dotationsbecken getauft, kann prinzipiell an allen WSV-Projektstandorten eingesetzt werden. Wir sind sehr gespannt wie er sich in der Praxis bewähren wird.

Die Bemessungsregeln wurden in einer BAWEmpfehlung zusammengefasst, die ab sofort auf der Webseite des Infozentrum Wasserbau (https://izw.baw.de/publikationen/empfehlungen/0/BAWEmpfehlung_Bemessung_Dotationsmischer_2023.pdf) oder des Repositoriums HENRY (https://hdl.handle.net/20.500.11970/112720) heruntergeladen werden kann. Eine ausführliche Beschreibung der Untersuchungen ist der Dissertation „Bemessung statischer Mischer für die Erzeugung gleichmäßiger Strömungen in Dotationsbecken von Fischaufstiegsanlagen“ nachzulesen (https://doi.org/10.24355/dbbs.084-202307131313-0).