DE2906268A1 - Verfahren und anlage zur regulierung von gezeitenstroemen - Google Patents

Description

• Verfahren und Anlage zur Regulierung von Gezeitenströmen
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Regulierung von Gezeitenströmen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Anlage zum Verhindern des durch die Gezeiten verursachten Eindringens von Seewasser in einen Süßwasserfluß.
• Der Erfindung liegt grundsätzlich die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und eine neue Anlage zur Verhinderung des Eindringens von salzhaltigen Gezeitenströmen in einen Süßwasserfluß zu schaffen. Dabei soll die Strömung des Flusses in die Gezeitenströme mittels eines Systems von Wehren so gesteuert werden, daß kein Salzwasser in den Fluß stromauf der Wehre gelangt, ohne daß die Durchfahrt von Schiffen oder Booten durch das System von Wehren wesentlich behindert wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Anlage sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
• Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage: Figur 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung gemäß 2-2 in Figur 1; Figur 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung gemäß 3-3 in Figur 1; Figur 4 eine ausschnittsweise vergrößerte Schnittdarstellung gemäß 4-4 in Figur 1, die das obere Ende eines Schwimmerwehrs im aufgeschwommenen Zustand zeigt; Figur 5 eine Figur 4 ähnliche Darstellung, die jedoch das obere Ende des Schwimmerwehrs im abgesenkten Zustand zeigt; Figur 6 eine Schnittdarstellung gemäß 6-6 in Figur 2, die schematisch die Steuereinrichtung eines Schwimmerwehrs zeigt; und Figur 7 eine Schnittdarstellung gemäß 7-7 in Figur 3.
• Zunächst wird auf Figur 1 eingegangen. Darin ist ein Fluß 10 erkennbar, über dessen gesamte Breite mit Ausnahme eines freigelassenen und offenen Schiffsdurchlasses 12 ein Wehrunterbau 14 aus Beton verläuft, der am Flußbett 16 mit Hilfe eines Pfahlwerks 18 verankert ist. Die Anlage ist gegen Schiffs- und Bootskollisionen durch Pfähle 20 geschützt.
• Einstückig mit den Abschnitten des Wehrunterbaus 14 sind wandförmige Wehrpfeiler 22 aus Beton ausgebildet, die sich bis über den mittleren Hochwasserstand des Flusses und bis unter den mittleren Niedrigwasserstand des Flusses erstrekken. Zwischen den Wehrpfeilern 22 sind mehrere Steuerwehre, die insgesamt mit den Bezugszeichen 24 bezeichnet sind, sowie mehrere Schwimmerwehre angeordnet, die insgesamt mit den Bezugszeichen 26 bezeichnet sind. Die Steuerwehre 24 befinden sich neben dem ausgebaggerten Schiffsdurchlaß 12 auf dessen beiden Seiten, und die Schwimmerwehre 26 nehmen die übrige Breite des Flusses zwischen-den Steuerwehren und den Flußufern ein.
• Jedes Schwimmerwehr 26 ist mit Hilfe von Zapfenlagern, die jeweils aus einem Lagerzapfen 28 und einer Lagerplatte 30 bestehen (siehe Figur 6), schwenkbar an den Wehrpfeilern 22 angelenkt. Die Schwimmerwehre 26 sind in Leichtbauweise ausgeführt und bestehen vorzugsweise aus Trägern 32 mit Doppel-T-Profil aus Aluminium und Trägern 34 mit U-Profil sowie einer Wehrtafel 36 aus Holz auf der stromauf gelegenen Seite des Schwimmerwehrs. An seinem freien Ende weist jedes Schwimmerwehr 26 einen Schwimmerkörper 38 auf, der eine Schwimmerkammer umschließt. Jedes Schwimmerwehr 26 ist mit einer Zufuhrleitung 40 für Luft versehen, die durch ein Zapfenlager und entlang der Unterseite der Wehrtafel verläuft und in den Schwimmerkörper 38 hineinführt, wo die Zufuhrleitung in einer Einlaßdüse 42 endet, die nahe einer oberen Wand 44 des Schwimmerkörpers 38 angeordnet ist. Ferner gehören zur Anlage ein Luftver- dichter 46, zumindest eine Ablaßleitung 48 und zumindest ein Steuerventil 50 (siehe Figur 6), mittels dessen die Zufuhrleitung 40 wahlweise mit dem Luftverdichter 46 oder der Ablaßleitung 48 verbindbar ist. Jeder Schwimmerkörper 38 weist ferner einen Wassereinlaß 52 und eine Steuervorrichtung für den Wassereinlaß auf, die aus einer an einem Arm 56 angebrachten Schwimmerkugel 54 besteht. Der Arm 56 ist schwenkbar an einer unteren Wand 58 des Schwimmerkörpers 38 angelenkt.
• Jedes Steuerwehr 24 umfaßt Zapfenlager 60, eine stromauf angeordnete Wehrtafel 62, eine stromab angeordnete Wehrtafel 64 sowie Trag- und Versteifungselemente 66 im Inneren des Steuerwehrs. Die Steuerwehre sind mit einer Steuereinrichtung versehen, die zur Einstellung ihrer Winkelstellung bzw. Neigung dient und Niederhohlscheiben 68, Stellseile 70, Stelltrommeln 72, einen Trommelantrieb 74 sowie einen Motor 76 umfaßt.
• Zur Anlage gehört ferner ein Steuerhaus 80, von dem aus der Betrieb der einzelnen Wehre gesteuert und überwacht wird. Das Steuerhaus ist mit einer Anzeigetafel 82 versehen, die dazu dient, zweckmäßige Anweisungen an sich nähernde Schiffe und Boote zu übermitteln, damit der Verkehr durch den Schiffsdurchlaß 12 ordnungsgemäß geregelt werden kann.
• Die Anlage arbeitet in folgender Weise: Wenn der Gezeitenstrom flußab strömt, nehmen die Steuerwehre 24 und die Schwimmerwehre 26 ihre vollständig geöffneten Stellungen ein; ein Beispiel dafür ist die horizontale Stellung bzw. Lage des Schwimmerwehrs gemäß Figur 5. Unter normalen Umständen werden beim Gezeitenwechsel die Schwimmerwehre 26 nacheinander vom Ufer bis zu den Steuerwehren 24 geschlossen bzw. angehoben.
• Dies erfolgt bei niedriger Flußwasserführung und Springtiden bereits vor dem Gezeitenwechsel. Das Schließen der Schwimmerwehre geschieht, indem die Steuerventile 50 so eingestellt werden, daß sie den Luftverdichter 46 durch die Zufuhrleitungen 40 mit den Schwimmerkörpern 38 verbinden. Die einströmende Luft drückt das Wasser durch die Wassereinlässe 52 aus den Schwimmerkörpern 38 heraus, so daß die Schwimmerwehre in die in Figur 4 dargestellte Stellung steigen und die Schwimmerkugeln 54 die Wassereinlässe52 schließen. Zugrundeliegendes Prinzip ist dabei, so viele der Schwimmerwehre nacheinander zu schließen bzw. zu heben, wie benötigt werden, um den Fluß- bzw. Süßwasserstand 86 oberhalb des Seewasserstandes 88 zu halten und eine resultierende Süßwasserströmung durch den Schiffsdurchlaß 12 hinaus aufrechtzuerhalten. Wenn der Flutstrom so weit zugenommen hat, daß der Wasserstand stromab der Anlage sich dem Wasserstand stromauf der Anlage nähert, werden die Steuerwehre 24 mit Hilfe der Steuereinrichtungen, insbesondere der Stelltrommeln72, dem Trommelantrieb 74 und dem Motor 76 so eingestellt, daß stromauf zuverlässig ein etwas höherer Wasserstand gehalten wird, so daß in den Bereich stromauf der Anlage kein Seewasser eindringen kann. Die Steuerwehre 24 werden auch dazu benutzt, die Strömung des Flusses zu regulieren, um die Strömung im Schiffsdurchlaß 12 bei Bedarf zu verringern, damit es im Schiffsdurchlaß 12 nicht zu einer zu hohen Strömungsgeschwindigkeit kommt, und um einen zu großen Wasserstandsunterschied nahe dem Schiffsdurchlaß 12 zu verhindern, damit möglichst wenig Querströme auftreten, die andernfalls das Navigieren erschweren würden.
• Wenn die Schwimmerwehre angehoben sind, werden die Steuerventile 50 in die in Figur 6 dargestellte Sperrstellung gebracht, in der die Zufuhrleitungen 40 weder mit dem Luftverdichter noch mit den Ablaßleitungen 48 in Verbindung stehen.
• Wenn dann der Gezeitenstrom wieder seewärts strömt, werden die Schwimmerwehre in ihre horizontale bzw. vollständig geöffnete Stellung zurückgebracht, indem im notwendigen und gewünschen Ausmaß die Steuerventile 50 so eingestellt werden, daß die entsprechenden Zufuhrleitungen 40 mit den Ablaßleitungen 48 in Verbindung stehen. Dadurch können sich die Schwimmerkörper 38 mit Wasser füllen, so daß sie sich erneut in ihre horizontale Lage bewegen.
• Die Schwimmerwehre 26 sind, wie bereits angegeben wurde, in Leichtbauweise ausgeführt, damit sie unter dem Einfluß von Auftriebskräften in gewünschter Weise arbeiten. Dagegen sind die Steuerwehre etwas schwerer und stabiler konstruiert, weil sie für Überfallhöhen von bis zu 30 cm (12 inch) und zusätzliche kinetische Beanspruchungen aufgrund der Wasserströmung ausgelegt sind. Die Steuerwehre 24 können mittels der angetriebenen Stelltrommeln 72 bzw. Winden genau eingestellt werden, wobei sowohl die Aufwärtsbewegung als auch die Abwärtsbewegung genau geführt wird. Vorzugsweise kommen Schneckengetriebe mit geringer Steigung zur Anwendung, um zu verhindern, daß die hydraulischen Kräfte die Stellung der Steuerwehre 24 verändern.
• Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage zur Verhinderung des durch die Gezeiten verursachten Eindringens salzhaltigen Seewassers in einen Süßwasserfluß zeichnet sich dadurch aus, daß der Abströmquerschnitt des Flusses mit Hilfe einer Reihe von Schwimmerwehren und Steuerwehren von den Seiten aus so eingeengt wird, daß der Wasserstand im Abströmquerschnitt höher als der Wasserstand des angrenzenden, salzhaltigen Gezeitenwassers ist. Die Wehre sind so angeordnet, daß sie den Schiffahrtsweg des Flusses nicht versperren.
• Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage haben zahlreiche Vorteile. Es wird verhindert, daß Seewasser von stromab der Anlage in Süßwasser stromauf der Anlage eindringen kann. Das Eindringen von Chloriden kann gesteuert werden, ohne daß der Seeverkehr behindert wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Damm- und Schiffsschleusenanlagen werden erhebliche Kosten gespart. Im Vergleich zu Anlagen mit Schiffs schleusen, die das Passieren von festen Dämmen ermöglichen sollen, wird eine verhältnismäßig geringe Störung des Schiffsverkehrs erreicht. In den Gegenden stromauf der Anlage werden die durch Brackwasser verursachten Schwierigkeiten, die für die Industrie kostspielig sind, vollständig behoben.
• Im Lauf der Zeit ergibt sich eine Erholung und Verbesserung der Qualität der wasserführenden Uferschichten, die bisher durch das Eindringen von Chloriden zerstört worden sind.
• Schließlich wird die Verschmutzung behoben, die durch Abwässer und Schmutzwässer verursacht wird, die in der Regel in die Gezeitenströme abgelassen werden und durch die Gezeiten--ströme kilometerweit stromauf transportiert werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche S Verfahren zum Verhindern des durch die Gezeiten verursachten Eindringens von Seewasser in einen Süßwasserfluß, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Zeitpunkt der Ausbildung des flußaufwärts gerichteten Gezeitenstroms an einer vorgegebenen Regulierungsstelle von beiden Flußufern aus in Richtung zur Flußmitte allmählich fortschreitend die Strömungsquerschnittsfläche des Flusses verengt wird, bis der Wasserstand des abfließenden Süßwassers im ungesperrten Bereich der Strömungsquerschnittsfläche des Flusses höher als der Wasserstand des Seewassers an der Regulierungsstelle ist, wobei am oberen Rand des übrigen, gesperrten Bereichs der Strömungsquerschnittsfläche Strömung in beiden Richtungen verhindert wird, daß die ungleichen Wasserstände aufrechtgehalten werden, bis sich der flußabwärts gerichtete Gezeitenstrom ausbildet und daß danach in Richtung zu den beiden Flußufern allmählich fortschreitend die Strömungsquerschnittsfläche verbreitert wird.
2. 2. Verfahren zum Verhindern des durch die Gezeiten verursachten Eindringens von Seewasser in einen Süßwasserfluß mit einem Schiffsdurchlaß, dadurch g e k e n n z e i c h ne t , daß normalerweise zum Zeitpunkt der Ausbildung des flußaufwärts gerichteten Gezeitenstroms an einer vorgegebenen Regulierungsstelle von beiden Flußufern aus in Richtung zum Schiffsdurchlaß allmählich fortschreitend die Strömungsquerschnittsfläche des Flusses verengt wird, bis der Wasserstand des abfließenden Süßwassers im ungesperrten Bereich der Strömungsquerschnittsfläche des Flusses höher als der Wasserstand des Seewassers an der Regulierungsstelle ist, wobei am oberen Rand des übrigen, gesperrten Bereichs der Strömungsquerschnittsfläche Strömung in beiden Richtungen verhindert wird, und daß die ungleichen Wasserstände aufrechtgehalten werden, bis sich der flußabwärts gerichtete Gezeitenstrom ausbildet.
3. 3. Verfahren zum Verhindern des durch die Gezeiten verursachten Eindringens von Seewasser in einen Süßwasserfluß, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an einer Regulierungsstelle die Strömungsquerschnittsfläche des Flusses seitwärts und von beiden Seiten des Flusses in Richtung zu einem Durchlaß verengt wird, in dem der Wasserstand des abfließenden Süßwassers des Flusses höher als der durch die Gezeiten verursachte Wasserstand des angrenzenden Seewassers ist, und daß der Durchlaß offengehalten wird, damit Süßwasser abfließen kann, während verhindert wird, daß sowohl Flußwasser als auch Seewasser außerhalb des Durchlasses an der Regulierungsstelle vorbeiströmt.
4. 4. Anlage zum Verhindern des durch die Gezeiten verursachten Eindringens von Seewasser in einen Süßwasserfluß mit einem ungefähr in Flußmitte befindlichen1 ausgebaggerten Schifffahrtsweg, g e k e n n z e i c h n e t durch ununterbrochene Wehrunterbauten (14) aus Beton, die sich-von den Fluß- ufern bis ungefähr zu einem Schiffsdurchlaß (12) erstrecken, der Bestandteil des Schiffahrtsweges ist, zahlreiche Abstand voneinander aufweisende senkrechte, wandförmige Wehr pfeiler (22), die von den Unterbauten getragen werden und sich parallel verlaufend bis unter den mittleren niedrigsten Niedrigwasserstand und über den mittleren höchsten Hochwasserstand erstrecken, an ihren unteren Enden schwenkbar zwischen jeweils zwei Wehrpfeilern gelagerte Wehre (24, 26), die angehoben und abgesenkt werden können, so daß sie die Strömung zwischen den Wehrpfeilern sperren bzw. freigeben,und Mittel (38, 40, 46, 50, 52, 54, 56) zum getrennten und wahlweisen Heben und Absenken der Wehre in ihre Sperr-und Freigabestellungen.
5. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Mittel an den oberen Rändern der Wehre (26) angebrachte Schwimmerkörper (38) mit darin ausgebildeten Luftkammern, eine Druckluftquelle (46), Zufuhrleitungen (40) zur Verbindung der Druckluftquelle und der Schwimmerkörper, Wassereinlässe (52) in den Schwimmerkörpern, den Schwimmerkörpern zugeordnete Schwimmerventile (54, 56) und eine Steuereinrichtung (50) für jedes Wehr umfassen, die dazu dient, wahlweise den Schwimmerkörper mit der Druckluftquelle zu verbinden, damit Wasser aus dem Schwimmerkörper ausgetrieben wird, das Schwimmerventil geschlossen wird und das Wehr aufgeschwommen wird, danach wahlweise die Druckluftquelle und den Schwimmerkörper voneinander zu trennen, während der Auftrieb des Wehrs erhalten bleibt, und später wahlweise den Schwimmerkörper zu entlüften, damit das Wehr in eine die Strömung freigebende Stellung abgesenkt wird.
6. 6. Anlage nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h n e t durch zumindest ein nicht als Schwimmerwehr ausgebildetes Steuerwehr (24) auf jeder Seite des Schiffsdurchlasses (12), wobei die Steuerwehre unmittelbar neben dem Schiffsdurchlaß ange- ordnet sind und jedes Steuerwehr an seinem unteren Rand zwischen zwei Wehrpfeilern (22) schwenkbar gelagert ist, und eine Steuereinrichtung (68, 70, 72, 74, 76) für jedes Steuerwehr, die die Stellung des Steuerwehrs zwangsläufig so einstellt, daß sich sein oberer Rand auf einer Höhe zwischen unterhalb des mittleren niedrigsten Niedrigwasserstandes und oberhalb des mittleren höchsten Hochwasserstandes befindet.
7. 7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Steuereinrichtung Stellseile (70) an beiden Enden des Steuerwehrs (26), Niederhohlscheiben (68) für die Stellseile, Stelltrommeln (72) für die Stellseile, einen Motor (76) und einen Trommelantrieb (74) mit einem Schneckengetriebe mit niedriger Steigung umfaßt, der den Motor und die Stelltrommel verbindet.