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Vorrichtung zur Errichtung von Wasserbauten
Es ist bekannt, dass ein von der Strömung in einem Kanal mit etwas rauhem Boden, z. B. einer ein- fachen zementierten Rinne, mitgenommener Stein einen gewissen Weg durchläuft, dann stehen bleibt, und sich hierauf unter der Einwirkung der Strömung wieder vorwärtsbewegt. Bei der Einführung von zwei oder mehr Steinen beobachtet man, dass diese gegeneinanderstossen, stillstehen und sich dann wieder in
Bewegung setzen. Es kann auch das Anhalten eines Steines das Anhalten mehrerer Steine hervorrufen, wobei sich diese Wirkungen so vervielfachen, dass sie Ablagerungen hervorrufen.
Die wesentlichen Faktoren für die Bewegung und das Anhalten der Steine unter der Einwirkung der Strömungen sind einerseits der Querschnitt (oder grösster Querschnitt) des Steines senkrecht zu den Stromfäden und anderseits die Oberfläche, mit welcher der Stein mit dem Boden in Berührung steht.
Es ist bekannt, diesen Effekt der Anlandung zur Errichtung von Wasserbauten an Flussläufe auszunüt- zen, wobei dieser Effekt durch die Verwendung quer zum Flussbett liegender wasserdurchlässiger Rückhaltewände gesteigert werden kann. Diese Rückhaltewände halten das von der Strömung mitgeführte Geröll bzw. Geschiebe auf und bewirken so eine Beschleunigung der Ablagerung der Teilchen. Es ist bekannt diese Rückhaltewände mit einem am Grund des Flussbettes liegenden Grundrahmen fest zu verbinden, um eine erhöhte Widerstandskraft der Rückhaltewände gegenüber dem von dem abgelagerten Geröll sowie der Strömung ausgeübten Druck zu schaffen.
Obwohl durch diese bekannte Vorrichtung bereits eine wesentliche Beschleunigung der Anlandung ohne menschliches Zutun erreicht werden konnte, haben sich die bekannten Vorrichtungen noch nicht allen an sie gestellten Forderungen als gewachsen gezeigt. Insbesondere muss vor allem don, wo eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und grosse mitgeführte Gesteinmassen auftreten können, beispielsweise in Wildbächen, für eine besonders stabile Ausbildung der Rückhaltewände sowie ihrer Verankerung im Boden gesorgt werden.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine derartige Konstruktion zu verbessern und besteht im wesentlichen darin, dass jede der wasserdurchlässigen Rückhaltewände durch ein in Form eines Netzes mit polygonalförmigen Maschen ausgebildetes steifes Gerüst gehalten wird, wobei die Knoten des einen Gerüstes mit den entsprechenden Knoten des andern Gerüstes durch steife langgestreckte Verbindungselemente verbunden sind, welche den Abstand der beiden Rückhaltewände voneinander sichern. Das in Form eines Netzes ausgebildete steife Gerüst bildet hiebei den Träger für die wasserdurchlässigen Rückhaltewände und bildet zusammen mit den langgestreckten Verbindungselementen ein vielfach verstrebtes Gerüst, welches gegenüber Strömungs- und Geschiebedruck äusserst stabil ist.
Die zwischen den Rückhaltewänden in Längsrichtung des Fussbettes verlaufenden langgestreckten Verbindungselemente bilden auch gleichsam ein Fangmittel für diejenigen Geschiebeteilchen, welche aus irgendeinem Grund die erste Rückhaltewand passiert haben und sich hierauf in dem zwischen den beiden Rückhaltewänden liegenden Raum ablagern. Anderseits bilden die langgestreckten Verbindungselemente für die Strömung den geringsten Widerstand.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, dass die langgestreckten Verbindungselemente von mit Löchern versehenen und gegebenenfalls gegen die horizontale Ebene geneigte Rippen aufweisenden Rohren gebildet sind, welche zur Sammlung des in dip zwischen den Rückhaltewänden abgelagerten Materialien eingesickerten Wassers dienen. Durc ! i die äusserst verbiegungssteifen Rohre wird eine robuste Konstruktion des Gerüstes gesichert, wobei die in den Rohren angeordneten Löcher zur Abfuhr des eingesickerten Wassers dienen können. Die Rippen können hiebei zur
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Führung des Wassers ausgenutzt werden.
Vorzugsweise reicht erfindungsgemäss der am Grund des Flussbettes liegende Grundrahmen über die stromaufwärts liegende Rückhaltewand hinaus und greift in den Boden des Fussbettes ein. Auf diese Weise lagern sich auf dieser Verlängerung Materialien ab, welche die Haftung des Grundrahmens und damit der ganzen Vorrichtung am Boden des Flussbettes und in der Folge die gesamte Stabilität der Vorrichtung vergrössern.
Im Sinne der Erfindung können, insbesondere für die Errichtung von Wehren, die wasserdurchlässigen Rückhaltewände zur Strömungsrichtung im wesentlichen senkrecht angeordnet werden. Der Abstand zwischen den Rückhaltewänden sowie die Länge der Verlängerung des Grundrahmens über die stromaufwärts liegende Rückhaltewand hinaus, hängen von der Höhe ab, welche das zu errichtende Wehr haben soll.
Selbstverständlich können die erfindungsgemässen Wehre auch in mehr als zwei Stufen ausgebildet werden.
Die polygonalförmigen Maschen des Gerüstes können quadratisch, rechteckig, dreieckig, sechseckig od. dg1. ausgebildet werden, wobei die Form eines gleichseitigen Dreieckes die grösste Steifigkeit verleiht.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch darge- stellt. Fig. l zeigt eine Skizze der gesamten Vorrichtung, während Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung Teile der Rückhaltewände sowie des sie verbindenden Gerüstes zeigt. Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines dem Gerüst angehörenden Entwässerungsrohres. Die Fig. 4,5, 6 zeigen Querschnitte verschiedener Ausführungsformen des Entwässerungsrohres. Fig. 7 und 8 sind Ansichten eines am Ende des Entwässerungsrohres vorgesehenen sternförmigen Verbindungselementes im Auf- und Kreuzriss. Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbindungselementes, mit welchem der Grundrahmen über die stromaufwärts liegende Rückhaltewand stromaufwärts verlängert ist.
Fig. 10 ist eine Endansicht eines sternförmigen Ver- bindungselementes, an welchem einer der Teile zum Anschluss einer Seitedes Gerüstes dargestellt ist. Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Teiles des Gerüstes mit Verstärkungselementen. Fig. 12 ist ein Längsschnitt in der Strömungsrichtung, welcher die stufenweise Errichtung eines Bauwerkes zeigt. Fig. 13 zeigt eine kettenlinienförmige Ausbildung der Oberkante einer Rückhaltewand. Fig. 14 zeigt schaubildlich die Befestigung der Gerüstteile an einer Rückhaltewand.
In ihrer einfachsten Form (Fig. I) wird die erfindungsgemässe Vorrichtung durch zwei wasserdurchlässige Rückhaltewände 1 und 2 gebildet, welche quer zu der Strömung eines Wasserlaufes angeordnet sind, dessen Richtung durch einen Pfeil angegeben ist. Diese Rückhaltewände werden durch ein starres oder nachgiebiges Netz, beispielsweise aus Metall, ein Schanzkorbgewebe usw. gebildet. Diese Rückhaltewände sind an einem Grundrahmen 3 befestigt, welcher auf dem Grund des Wasserlaufes liegt und vorzugsweise in den Boden mit einem umgebogenen Teil eingreift.
Der Grundrahmen 3 reicht stromaufwärts beträchtlich über die stromaufwärts angeordnete Rückhaltewand 1 hinaus, so dass, wenn dieser stromaufwärts liegende Abschnitt mit Materialien belastet ist, was zuerst erfolgt, das Bauwerk am Grund des Wasser- lades befestigt ist. Beispielsweise ist dargestellt, wie die Ablagerung der Materialien erfolgt, wobei sich der Wasserspiegel bei N, N', N" über den angeschwemmten Materialien ausbildet.
Die Rückhaltewände 1 und 2 werden durch ein in Fig. 2 dargestelltes, in Form eines Netzes mit polygonalen Maschen ausgebildetes steifes Gerüst 4 gehalten, welches an den Knoten Sterne 5 bildet, an welchen die Verbindung der beiden Rückhaltewände durch Entwässerungsrohre 6 vorgenommen wird. Diese Entwässerungsrohre (Fig. 3), welche einen Teil des in die abgelagerten Materialien einsickernden Wassers auffangen sollen, sind hiefür mit löchern 7 versehen, wobei das Auffangen des Wassers noch verbessert wird, wenn die Rohre Rippen 8 aufweisen, welche mit der waagrechten Ebene einen gewissen Winkel einschlie- ssen.
Diese Entwässerungsrohre können auch, wie in Fig. 5 dargestellt, ausgebildet sein, wobei die nach abwärts statt nach aufwärts gerichteten Rippen das Verstopfen der in ihrer Nähe angeordneten Wasserein- trittslöcher verhindern. Die beiden Anordnungen können miteinander kombiniert werden (Fig. 6), wobei dann die Rippen paarweise auf jeder Seite des Rohres angeordnet sind, u. zw. ein Paar in aufwärts gerichteter und ein Paar in abwärts gerichteter Stellung, wobei zwei Lochreihen in dem Rohr oberhalb und unterhalb der entsprechenden Rippen angeordnet sind.
Die an den Enden der Rohre 6 angeordneten sternförmigen Verbindungselemente 5 werden durch Rohrteile 9 gebildet, welche an die Oberfläche des Entwässerungsrohres angeschweisst sind und daher in einer zu dem Rohr senkrechten Ebene liegen. Die Zahl der die sternförmigen Verbindangselemente bildenden Rohre hängt von der für das Gerüst gewählten Maschenform (rechteckig, dreieckig oder sechseckig) ab.
Metallstege 10 verbinden die Rohrteile miteinander quer zu dem Entwässerungsrohr, während andere
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Metallstege 11 (Fig. 8) jeden Rohrteil mit dem Entwässerungsrohr in der Längsrichtung verbinden. Die beiden Stege gewährleisten die Unverformbarkeit der Sterne.
An beiden Enden jedes Entwässerungsrohres ist ein sternförmiges Verbindungselement 5 vorhanden und die beiden stromabwärts und stromaufwärts gelegenen Rückhaltewände liegen auf der Höhe dieser Verbindungselemente. Es können aber auch ein oder mehrere sternförmige Verbindungselemente 5' (Fig. 11) an dem Rohr zur Versteifung zwischen benachbarten Entwässerungsrohren vorgesehen sein.
Entwässerungsrohre 12 ohne sternförmiges Verbindungselement (Fig. 9) mit einem vom Durchmesser der Entwässerungsrohre 6 verschiedenen Enddurchmesser treten in das stromaufwärts liegende Ende der Entwässerungsrohre 6 ein oder nehmen dieses in sich auf, wodurch eine Bewehrung des stromaufwärts vor der Rückhaltewand liegenden Grundrahmens gebildet wird.
Die sternförmigen Verbindungselemente sind untereinander in einer Querebene durch vorzugsweise rohrförmige Teile 13 gleicher Länge verbunden. Bei der dreieckigen Unterteilung, welche am zweckmässigsten ist, haben die sternförmigen Verbindungselemente sechs Rohrteile 9 deren jeder mit sechs verschiedenen sternförmigen Verbindungselementen zusammenwirkt, von denen zwei auf gleicher Höhe, zwei darüber und zwei darunter liegen.
Die Verbindung zwischen den Rohren 9 und 13 kann in sehr einfacher Weise durch gegenseitiges Ineinanderstecken erfolgen. Es kann auch eine Muffe 14 (Fig. 10) benutzt werden, in welche die Enden des Rohrteiles 9 und des rohrförmigen Teiles 13 eingeführt werden, wobei das Ganze nach dem Zusammenbau durch eine Verkeilung gesichert wird.
Die Anbringung der beiden ersten Entwässerungsrohre erfolgt ohne Schwierigkeiten, da die ineinander einzusteckenden Rohre parallel sind. Es wird jedoch ein gewisses Spiel in der Steckverbindung gelassen, um die Anbringung eines Rohres auf einem höheren Niveau zu erleichtern. Zur Vornahme dieses Zusammenbaues wird das Entwässerungsrohr mittels eines beliebigen Hebezeuges in'die Lage gehoben, welche es gegenüber den beiden untersten Entwässerungsrohren einnehmen soll. Es wird in dieser Lage gehalten, und es werden gleichzeitig die Querrohre eingesteckt, welche das Rohr mit den beiden unteren sternförmigen Verbindungselementen sowie, wenn bereits ein Entwässerungsrohr der oberen Reihe angebracht ist, mit dem sternförmigen Verbindungselement dieses. Entwässerungsrohres verbinden.
Das Spiel der vereinigten Teile gestattet das gleichzeitige Einstecken von zwei oder drei Rohren in die betreffenden sternförmigen Verbindungselemente.
Zur Erhöhung der Steifigkeit der Gesamtanordnung und zur Versteifung in der Längsrichtung sind sternförmige Verbindungselemente 5' (Fig. 11) ebenfalls durch rohrförmige Teile 13 miteinander verbunden. Beiderseits eines sternförmigen Verbindungselementes 5'und in jeder durch ein Entwässerungsrohr und einen beliebigen Rohrteil 9 des sternförmigen Verbindungselementes gebildeten Ebene sind an dem Entwässerungsrohr Haken oder Ringe 15 befestigt. Ebensolche Haken oder Ringe sind an den Enden der Entwässerungsrohre in dem zwischen den stromaufwärts und stromabwärts angeordneten sternförmigen Verbindungselementen liegenden Raum angeordnet.
Hiedurch ist es möglich, diagonal verlaufende Kabel 18 od. dgl. zwischen den Haken oder Ringen zu spannen, welche der gleichen Ebene von Querrohren, aber in verschiedenen Ebenen liegenden sternförmigen Verbindungselementen angehören. Man kann auch die sternförmigen Verbindungselemente 5'fortlassen und in der gleichen Weise die stromaufwärts und stromabwärts liegenden sternförmigen Verbindungselemente durch Kabel verbinden, welche eine Verstrebung in der Längsrichtung herstellen.
Das Bauwerk wird durch ein oder mehrere in den Uferböschungen verankerte Querkabel 19 (Fig. 12) gehalten. Diese Kabel sind stromabwärts einer jeden Querreihe der Verbindungselemente angeordnet und an jedem stemförmigen Verbindungselement auf geeignete Weise befestigt.
Wenn die Einrichtung des Bauwerkes in aufeinanderfolgenden Stufen (Fig. 12) erfolgt, können die verschiedenen Schichten der abgelagerten Materialien durch eine geeignete undurchlässige Schicht 20 getrennt werden, welche sich je nach dem für erforderlich gehaltenen Umfang der Sicherheitsmassnahmen über die gesamte Länge des Bauwerkes zwischen der stromabwärts und stromaufwärts liegenden Rückhaltewand oder nur über einen Teil dieser Länge erstrecken kann. Gegebenenfalls kann sich die Schicht20 auch stromaufwärts über einen zusätzlichen Grundrahmen erstrecken.
Die das Bauwerk in seiner endgültigen Höhe abschliessende Oberkante der stromabwärts liegenden Rückhaltewand erhält zweckmässig eine z. B. gemäss einer Kettenlinie verlaufende gebogene Form, um das Wasser des tiefsten Wasserstandes abzuleiten. Hiefür ist die Oberkante der Rückhaltewand 2 mit einem Querkabel 22 verbunden (Fig. 12 und 13), welches Je. gewünschten Durchgang aufweist und durch Längskabel 23, welche an den entsprechenden Verbindungselementen 5'befestigt und mit der stromabwärts vorhandenen Unterteilung durch auf die gewünschte Länge gebrachte Rohrstücke 15'vereinigt sind, an Ort
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und Stelle gehalten wird.
Die Befestigung der Rückhaltewände am Gerüst erfolgt gemäss Fig. 14 z. B. durch Winkel-oder Profileisen 23, welche sich gegen die Verbindungsrohre 15 legen, aber von diesen durch die Rückhaltewände 1 oder 2 getrennt sind und in dieser Stellung durch Bügel 24 gehalten werden.
An der Oberkante des Bauwerkes ist das dem Rohr 15" abgewandte Winkeleisen durch ein Kabelstück 25 ersetzt, welches sich gegen das die Oberkante haltende Kabel legt, wobei die Rückhaltewand zwischen den beiden Kabeln angeordnet ist. Durch die Rückhaltewand tretende Bügel oder Kabelklemmen 26 vereinigen die beiden Kabel miteinander.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Errichtung von Wasserbauten in Flussläufe unter Verwendung quer zum Flussbett liegender wasserdurchlässiger Rückhaltewände, welche gegebenenfalls mit einem am Grund des Fussbettes liegenden Grundrahmen fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede der wasserdurchlässigen
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steifes Gerüst (4) gehalten wird, wobei die Knoten des einen Gerüstes mit den entsprechenden Knoten des andern Gerüstes durch steife langgestreckte Verbindungselemente (6) verbunden sind, welche den Abstand der beiden Rückhaltewände (1, 2) voneinander sichern (Fig. 2).