DE69225071T2 - Wasserbehälteranordnung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Block aus nebeneinanderliegenden Lamellen und eine durch eine Gmppe dieser Blöcke gebildete Behälteranordnung zur Aufnahme von Wasser, die für verschiedene Anwendungen bestimmt ist, beispielsweise als unterirdisches Regenrückhaltebecken bei sehr starken Regenfällen, wobei diese Anordnung dann mit einem Netz aus Sammlem zum Einleiten und Ableiten von Wasser verbunden ist.
• Bekanntlich führt die fortschreitende Entwicklung von städtischen Ballungsgebieten zu einer Zunahme von versiegelten Bodenflächen. Insbesondere Parkplätze (Einkaufszentren, Flughäfen, Freizeitparks etc.) und das städtische Wegenetz bilden allgemein dicht oder nahezu dicht versiegelte Flächen, auf denen das Regenwasser schnell in das Kanalnetz rinnt. Diese Versiegelungen haben das direkte Versickern des Regenwassers verhindert. Dies führt dazu, daß bei sehr starken Niederschlägen, wie sie bei einem Gewitter auftreten, die für verhältnismäßig geringe Durchsätze ausgelegten Sammler überlaufen können und Übefflutungen im städtischen Bereich auftreten können.
• Eine weitere Konsequenz dieser Überlastungen der Entwässerungsnetze (im Fall von Mischwassemetzen) ist der direkte Eintrag vom verschmutztem Wasser über die Hochwasserdurchlässe in den Vorfluter, was besonders nachteilige Auswirkungen auf das Ökosystem haben kann.
• Wenn die unzureichende Kapazität auf bestimmte Abschnitte des Netzes begrenzt ist, ist ein Ausbau möglich, wenn jedoch für das gesamte Netz die Kapazitätsgrenze erreicht wird, müssen neue Lösungen gefunden werden, da der Ausbau eines Abschnitts zu einem Überlaufen weiter Stromabwärts führen kann.
• Um diese Probleme anzugreifen, ist es notwendig, entweder den Abfluß beträchtlich zu verzögern (manchmal sind mehrere Stunden erforderlich) oder die Wassermengen zu vermeiden (beispielsweise durch Versickern des Regenwassers) oder diese beiden Lösungen zu kombinieren. Dies ist möglich durch zeitweises Zurückhalten des Regenwassers in Rückhaltebecken in der Form unterirdischer Speicher.
• Anlagen wie Parkplätze, Straßen, Sportplätze etc. mit integrierten Regenwasserspeichern aus porösem Material sind Teil dieser Lösungen und werden "Behälteranordnungen" genannt. Das poröse Material hat dann wenigstens zwei Funktionen: hydraulische und mechanische, und es ist im allgemeinen unterhalb des natürlichen Bodenniveaus angeordnet. Dies gestattet es, das rinnende Oberflächenwasser dort einfach zu sammeln.
• So ist aus WO-A-88 02 422 eine unterirdische Behälteranordnung zum Zurückhalten von Wasser bekannt, deren oberer Teil durch eine Struktur aus zueinander parallelen vertikalen Waben gebildet wird, die auf einem unteren Teil zur horizontalen Ableitung des Wassers ruht, die beispielsweise durch Kies oder ein poröses Material gebildet.
• Eine solche Behälteranordnung ist langwierig zu installieren und erfordert außerdem den Einsatz schwerer Vorrichtungen, so daß ihre Realisierung sehr aufwendig ist. Außerdem kann die untere Dränagestruktur nach einer gewissen Zeit durch Ansammlungen von in dem Wasser mitgeführtem Sand verstopft werden und dadurch die gesamte Anordnung außer Funktion setzten.
• US-A-4 917 536 beschreibt eine ausschließlich zur Speicherung von Wasser dienende Struktur, die durch eine abwechselnde Anordnung von flachen Lamellen und in Form "Eierkartons" profilierten Lamellen gebildet wird. In einer solchen Struktur kann das Wasser nur vertikal zwischen den flachen Lamellen in den Höhlungen der profilierten Lamellen zirkulieren, so daß keine Dränage durch horizontale Ableitung des Wassers möglich ist, weder in der Struktur selbst, noch unterhalb derselben, da keine Dränageschicht vorgesehen ist.
• US-A-4 880 333 beschreibt ein System aus ebenfalls in der Form von Eierkartons profilierten Lamellen, die zwischen flachen vertikalen Lamellen eingefügt sind, die schlangenförmig angeordnet sind. Eine solche Vorrichtung gestattet es, Filtratflüssigkeiten beispielsweise aus einer Klärgrube in kleinen Mengen in den Boden abzuleiten, aber sie ist offensichtlich nicht für die Speicherung und Dränage großer Regenwassermengen geeignet.
• Aufgabe der Erfindung ist es eine Behälteranordnung vorzuschlagen, die einfach und schnell zu installieren läßt, deren Herstellungskosten im Vergleich zu der oben beschriebenen herkömmlichen Struktur deutlich verringert sind und die nicht durch Sand oder Abfälle verstopft werden kann.
• Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Blockes gemaß Anspruch 1.
• In einem solchen Block, der so angeordnet ist, daß die längsverlaufenden Waben sich vertikal erstrecken, kann das Wasser durch die waagerechten Waben eintreten und dann fortschreitend die vertikalen Waben füllen.
• Die ebenfalls durch die Erfindung vorgesehene Behälteranordnung entspricht Anspruch 2.
• Die waagerechten Waben sind auf dem größten Teil der Länge der vertikalen Waben, d.h. der Blöcke, verteilt, und gewährleisten die Dränage von Wasser praktisch vom oberen bis zum unteren Ende Blöcke, während die vertikalen Speicherwaben den mechanischen Halt der Anordnung gewährleisten.
• Die Tatsache, daß diese Struktur kombiniert ist, um zugleich die Funktionen der Dränage und der Wasserspeicherung sowie der vertikalen Führung des Wassers erfüllt, reduziert beträchtlich den erforderlichen Arbeitsaufwand und die Gestehungskosten für die Anordnung selbst. Sie wird vorteilhafterweise aus einem geeignetem Kunststoff hersgestellt, beispielsweise aus Polystyrol, Polypropylen oder Polyvinylchlorid oder irgendeinem anderen thermoplastischen Material. Die Wabenblöcke sind besonders leicht und haben dabei eine mechanische Festigkeit, die nach Bedarf eingestellt werden kann, wodurch schwere und aufwendige Handhabungsmittel eingespart werden, die bisher für die Anbringung der unteren Dränageschicht erforderlich waren.
• Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, die eine Ausführungsform als nicht beschränkendes Beispiel illustrieren.
• Fig. 1 ist ein schematischer Aufriß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behälteranordnung, bei der diese Anordnung Teil eines unterirdischen Wasserrückhaltebeckens ist.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Blockes, der die erfindungsgemäße Wabenstruktur bildet.
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Elements der Wabenstruktur nach Fig. 2.
• Die in Fig. 1 gezeigte Behälteranordnung zum Zurückhalten von Wasser umfaßt von unten nach oben die folgenden Elemente:
• - eine dichte Membran 1, einen Wabenbereich, der durch drei überlagerte Schichten 3.1, 3.2 und 3.3 gebildet wird, eine Geotextilbahn 4, eine Schicht 5 aus Füllmaterial (oder als Füllmaterial verwendetem Aushub) und schließlich eine Oberflächenschicht 6 aus Mutterboden.
• Die Wabenschicht (3) steht seitlich mit Einlaßsammlem 7 und Auslaßsammlern 8 für in dieser Struktur gesammeltes Wasser in Verbindung, wobei an den Enden dieser Sammler vertikale Lüftungsrohre 9, 11 vorgesehen sind, die in der Umfangszone des Speichers in die Sammler 7 und 8 münden.
• Die sich an die vertikale Stimfläche anschließende Wand 7a des Sammlers 7 ist praktisch auf ihrer gesamten Höhe ausgenommen, während der Auslaß sammler 8 in Höhe des unteren Teils der Struktur 3 von Öffnungen durchbrochen ist.
• Die Struktur 3 wird durch eine Gruppe nebeneinanderliegender Wabenblöcke 12 gebildet (Figuren 2 und 3). Jedes Element oder jeder Block 12 wird durch Zusammenfügen einer Folge von identischen Lamellen 13, ... 18 gebildet, die geeignet profiliert sind, so daß sie eine Folge von geraden Vorsprüngen 19 und geraden Ausnehmungen 21 bilden, die jeweils durch zwei anschließende Vorsprünge begrenzt sind. Diese Ausnehmungen oder Nuten 21 und Vorsprünge 19 sind sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung abwechselnd angeordnet, so daß sie ein Kreuzgitter bilden. So liegt in derselben Längsrichtung ein Vorsprung 19 zwischen zwei Ausnehmungen 21, und dasselbe gilt für die Querrichtung. Geneigte Platten 23 bilden die Übergangszonen zwischen den Vorsprüngen 19 und den Ausnehmungen 21.
• Die Scheitel der Vorsprünge 19 bilden geradlinige Platten 19a, die abwechselnd auf jeder Seite der Medianebene der Lamelle 13, ... 18 angeordnet sind. Zwei Lamellen sind durch Klebung oder Schweißung ihrer gegenüberliegenden Vorsprünge 19 an den Platten 19a zusammengefügt und begrenzen zwlschen sich dieselben und die Ausnehmungen 21 von Längswaben 22.
• Die Folge der Platten 23 von zwei verklebten Lamellen bildet zwischen diesen beiden Lamellen Querwaben 10, die rechtwinklig zu den Längswaben 22 verlaufen und deren Querschnitt rautenförmig ist. Diese Waben 10 stehen mit den anschließenden Waben 22 in Verbindung, die so miteinander verbunden sind und deren entgegengesetzte offene Enden die Stirnflächen des Blockes 12 bilden.
• Die Längen der so gebildeteten aufeinanderfolgenden und gitterförmig angeordneten Zonen können variabel sein, ebenso wie die Anzahl der aufeinanderfolgenden Zonen desselben Elements 12.
• Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel hat jede Lamelle 13, ... eines Blockes 12 aus Lamellen 13 - 18 drei Längszonen A, B, C, in denen die Vorsprünge 19 und Ausnehmungen 21 einander gitterförmig abwechseln, wobei die mittlere Zone B annähernd die doppelte Länge jeder der beiden Endzonen A und C hat. Diese Zonen sind durch parallele Reihen von Querwaben 10 getrennt. An zwei entgegengesetzten Seiten eines Blockes 12 begrenzen die Ränder der Lamellen aufgrund des Abstands zwischen diesen Rändern (beispielsweise 17a und 18a) zwischen sich in Längsrichtung offene Waben 22 (Fig. 2) in den Zonen A und C. In der mittleren Zone B sind diese Ränder dagegen verklebt, und sie trennen somit die offenen Waben der Zonen A und C.
• Man kann die Anzahl der Waben 10 vergrößern, um die Dränagefunktion im Verhältnis zu dem Wasserrückhaltevermögen zu vergrößern, wobei dann die endständigen Waben 10 noch näher an den entgegengesetzten Enden der Blöcke 12 liegen.
• Eine Gruppe geeignet nebeneinander geordneter Blöcke 12, die so plaziert sind, daß ihre Längswaben 22 vertikal verlaufen, und die mit ihren Stirnflächen aneinander anliegen, können so eine Speicherstruktur bilden.
• Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wird diese Struktur durch drei übereinanderliegende Schichten gebildet:
• eine erste Schicht 3.1 mit einer Höhe h1, die beispielsweise gleich deijenigen (A + B + C) eines Elements 12 ist, dann eine auf der ersten Schicht 3.1 angeordnete zweite Schicht 3.2 mit einer Höhe h2, die kleiner ist als die Höhe h1 der ersten Schicht 3.1. Die zweite Schicht 3.2 erhält man durch Abschneiden einer Folge von Blöcken 12, die mit den Blöcken der ersten Schicht 3.1 und der unteren Struktur identisch sind, unterhalb ihrer oberen Waben 10 in einer Höhe K (Fig. 3) in der Nähe dieser letzteren. Somit ist die Höhe h2 etwas kleiner als A + B. Die dritte Schicht 3.3, die auf der Zwischenschicht 3.2 aufliegt, wird schließlich durch Anlegen einer Gruppe von abgeschnittenen Elementen 20 gebildet, die die abgeschnittenen oberen Enden der Elemente 12 oberhalb des Niveaus K bilden und um 180º umgedreht sind. Hieraus folgt, daß die Waben 10 der abgeschnittenen Elemente 20 sich unmittelbar unter der oberen Oberfläche der Struktur 3 befinden.
• Da die oben beschriebene Wasserbehälteranordnung im Boden eingelassen und mit einem Entwässerungsnetz verbunden ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat sie den folgenden technischen Effekt.
• Das Regenwasser tritt durch nicht gezeigte, als solche bekannte Mittel in dem Sammler 7 ein. Von dort dringt es über die Enden der waagerechten Waben 10 in die Struktur 3 ein und füllt dann fortschreitend die vertikalen Waben 22, die so das gesammelte Wasser speichern. Dieses Wasser wird dann über die unteren Waben 10 in den Sammler 8 abgeleitet. Der Wasserfluß ist in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet.
• Es ist zu bemerken, daß der Einlaßsammler 7 wahlweise auch an anderer Stelle als an der Seite der Speicherstruktur 3 angeordnet sein kann, beispielsweise in einer mittleren Zone derselben. In diesem Fall ist selbstverständlich die zweite Wand 7 des Sammlers geeignet ausgenommen, ebenso wie Wand 7a, und es ist ein zugehöriger zweiter Auslaßsammler 8 erforderlich.
• Außer den bereits erwähnten technischen Vorteilen hat diese Speicherstruktur die folgenden Vorteile:
• - sie verhindert in vorteilhafter Weise den Einschluß von Luft in dem Maße, in dem der Wasserpegel im Inneren der Struktur nach und nach ansteigt. Die Luft, die fortschreitend aus dem nicht von Wasser gefüllten Teil verdrängt wird, entweicht nämlich über die waagerechten Waben 10 zu den Lüftungsschächten 9 und 11, durch die sie zur Atmosphäre abgeführt wird. Ohne die waagerechten Waben 10 im oberen Teil der Struktur 3 und ohne die Lüftungsschächte 9, 11 würde die Luft mit dem Anstieg des Wassers fortschreitend komprimiert und würde den Aushub 5 und die Oberflächenschicht 6 anheben.
• - Die waagerechten Waben 10 beschleunigen das Füllen des Speichers dank der Verbindung, die sie zwischen den senkrechten Waben 22 herstellen.
• - Da die herkömmliche untere Dränagestruktur entfällt, wird die Ableitung des Wassers auf nahezu der gesamten Höhe der Struktur 3 gewährleistet. Somit wird die Dicke der Dränagestruktur und damit die entsprechende Ausschachtarbeit eingespart.
• - Die durch Thermoformung aus Kunststoff hergestellten Lamellen 13,14, ... können eine variable Dicke haben, beispielsweise 1 mm, wodurch es möglich ist, ihre mechanische Festigkeit zu optimieren (ein Vorteil, der mit durch Extrusion hersgestellten Strukturen nicht erreicht werden kann). Eine auf den Boden oberhalb der Speicherstruktur 3 aufgelegte Masse übt nämlich auf die aufeinanderfolgenden Schichten 3.3, 3.2, 3.1 einen von oben nach unten abnehmenden Druck aus. Hieraus folgt, daß die mechanische Festigkeit der verschiedenen Schichten an die auftretenden Drücke angepaßt werden kann. Aus diesem Grund wird die Dicke der oberen Schicht 3.3 größer sein als diejenige der mittleren Schicht. 3.2, die ihrerseits größer sein wird als diejenige der unteren Schicht 3.1. Diese Dickenabnahme macht die Anordnung leichter und vereinfacht so das Verlegen.
• Die Höhe der am tiefsten liegenden Waben 10 kann vorteilhafterweise relativ groß sein. Dies ermöglicht es nämlich, den von dem Wasser mitgeführten Sand in den unteren Enden der senkrechten Waben 22 zu sammeln. Dieser Sand kann dann im Gegensatz zu bekannten Dränagestrukturen nicht die am tiefsten gelegenen waagerechten Waben 10 verstopfen, so daß die Dränagefunktion trotz der Ansammlung von Sand stets gewährleistet bleibt.
• Das Beispiel der Struktur (2, 3) nach Fig. list nicht beschränkend, die vertikale Struktur 3 kann auch durch eine einzige Schicht aus Elementen (wie beispielsweise 12) geeigneter Höhe oder aus mehreren Teilschichten mit gleichen oder verschiedenen Höhen gebildet werden.
• Es können auch andere Ausführungsvarianten vorgesehen werden. So können je nach Anzahl und Abmessungen der Lamellen ( 13, ...) die entsprechenden quaderförmigen Blöcke 12 variable Abmessungen haben, die für jede vorgesehene Anwendung geeignet sind.
• Außerdem können diese quaderförmigen Blöcke in Anlage an irgendeiner ihrer Flächen verwendet werden, wobei sie stets waagerechte Waben für die Dränage und vertikale Waben für die Speicherung haben.
• Es ist auch möglich, in wenigstens einem Teil der Blöcke 12 jede zweite Lamelle mit ihren Vorsprüngen 19 rechtwinklig zu den Vorsprüngen der beiden anschließenden Lamellen anzuordnen, an denen sie befestigt ist. Diese Anordnung verbessert die Dränagefunktion.
• Die Lamellen können auch ganz oder teilweise perforiert sein, um die Effizienz der Dränage zu steigern.
• Die Behälteranordnung gemäß der Erfindung eignet sich für zahlreiche Anwendungen, unter denen die folgenden besonders genannt werden:
• - Verwendung zur Gewichtserleichterung von Packlagen auf weichen Böden, wobei die Struktur als vollständiger oder teilweiser Ersatz von Schotter verwendet kann, wodurch sich die Verdichtung von weichen Böden wirksam reduzieren laßt. Diese Technik ist besonders angebracht in der Nachbarschaft von auf Pfählen gegründeten Bauwerken oder in Übergangszonen zwischen kompressiblen Böden und felsigem Untergrund. Sie unterbindet auf wirtschaftliche Weise das unzulässige Fortschreiten von Verdichtungen.
• - Verwendung als unterirdischer Regenwasserrückhaltespeicher, insbesondere für als "Jahrzehntfluten" bezeichnete besonders große Wassermengen. Diese Verwendung, die in Fig. 1 illustriert ist, gestattet es, das Wasser in der Struktur 2, 3 zu speichern, dann wird das so gesammelte Wasser mit Durchsätzen abgeleitet, die mit dem bestehenden Entwässerungsnetz (Sammler 7, 8) kompatibel sind.
• - Verwendung der Struktur als poröse Straßendecke: das Wasser wird nach direktem Einsickern oder nach Einsickern durch den Straßenbelag (Dränbelag oder Dränton) in der erfindungsgemäßen Behälteranordnung gespeichert und dann entweder durch Versickern im Boden oder durch Ableitung in das Netz beseitigt.

Claims (9)

1. Verwendung eines Blockes (12) aus nebeneinanderliegenden identischen Lamellen zur Bildung einer Behälteranordnung (3) zur Aufnahme und Drainage von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (13, ... 18) dieses Blockes so profiliert sind, daß sie zwischen sich eine Gruppe gerader längsverlaufender Waben (22) und gerader querverlaufender Waben (10) bilden, die eine Verbindung zwischen den längsverlaufenden Waben herstellen, welch letztere an ihren entgegengesetzten Enden offen sind.

2. Behälteranordnung zur Aufnahme von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Schicht (3, 1) von nebeneinanderliegenden Blöcken (12) aufweist, die jeweils aus nebeneinanderliegenden Lamellen (13, ... 18) gebildet sind, die so profiliert sind daß sie zwischen sich eine Gruppe gerader längsverlaufender Waben (22) und gerader querverlaufender Waben (10) begrenzen, die eine Verbindung zwischen den längsverlaufenden Waben herstellen, welch letztere an ihren entgegengesetzten Enden offen sind, daß diese Blöcke (12) so angeordnet sind, daß die längsverlaufenden geraden Waben (22) sich zum Zweck der Wasserspeicherung vertikal erstrecken und die querverlaufenden geraden Waben (10) sich zum Zweck der horizontalen Leitung oder Drainage des Wassers horizontal zwischen Einlaßsammlern (7) und Auslaßsammlern (8) erstrecken, daß jeder Block (12) durch Packungen von identischen Lamellen (13, 14, ... 18) gebildet wird, die so profiliert sind, daß jede eine in Längs- und Querrichtung abwechselnde Folge von geraden Vorsprüngen (19) und geraden Vertiefungen (23) bildet, wobei jede Lamelle durch ihre Vorsprünge an zwei anschließenden Lamellen befestigt ist und zwischen diesen die horizontalen Waben (10) und vertikalen Waben (22) begrenzt, daß in wenigstens einem Teil der Blöcke (12) jede zweite Lamelle (13, ...) so orientiert ist, daß ihre Vorsprünge (19) rechtwinklig zu den Vorsprüngen (19) der anschließenden Lamellen sind, an denen diese Lamelle befestigt ist.

3. Behälteranordnung nach Anspruch 2, bei der die Blöcke (12) so angeordnet sind, daß die geraden längsverlaufenden Waben (22) sich zum Zweck der Wasserspeicherung vertikal erstrecken und die geraden querverlaufenden Waben (10) sich für die horizontale Leitung des Wassers zwischen Einlaßsammlern (7) und Auslaßsammlern (8) horizontal erstrecken.

4. Behälteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Waben (10) die vertikalen Waben (22) durchsetzen und auf dem größten Teil der Länge der vertikalen Waben verteilt sind.

5. Behälteranordnung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Schicht (3.1) mit einer bestimmten Höhe (h1), eine zweite Schicht (3.2), deren Höhe (h2) kleiner ist die der ersten Schicht und die durch Abschneiden einer Struktur (12), die mit derjenigen der ersten Schicht (3.1) identisch ist, unterhalb ihrer oberen horizontalen Waben (10) erhalten wurde, und eine dritte Schicht (3.3) aufweist, die durch Umdrehen des von der abgeschnittenen Struktur (12) verbleibenden Restes (20) um 180º gebildet ist, derart, daß der obere Bereich der horizontalen Waben (10) der oberen Oberfläche dieser dritten Schicht (3.3) benachbart ist.

6. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block (12) durch Packungen von identischen Lamellen (13, 14, ... 18) gebildet wird, die so profiliert sind, daß jede eine in Längsund Querrichtung abwechselnde Folge von geraden Vorsprüngen (19) und geraden Vertiefungen (23) bildet, wobei jede Lamelle durch ihre Vorsprünge an zwei anschließenden Lamellen befestigt ist und zwischen diesen die horizontalen Waben (10) und vertikalen Waben (22) begrenzt.

7. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, mit zwei oder mehr übereinanderliegenden Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der jede Schicht bildenden Lamellen von der obersten Schicht (3.3) zur untersten Schicht (3.1) abnimmt.

8. Behälteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Teil der Blöcke (12) jede zweite Lamelle (13, ...) so orientiert ist, daß ihre Vorsprünge (19) rechtwinklig zu den Vorsprüngen (19) der anschließenden Lamellen ist, an denen diese Lamelle befestigt ist.

9. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Perforationen in wenigstens einem Teil der Lamellen (13, ...) ausgebildet sind.