DE102004025769A1

DE102004025769A1 - Einrichtungen zur Flussinfrastruktur-Modernisierung

Info

Publication number: DE102004025769A1
Application number: DE102004025769A
Authority: DE
Inventors: Leo Siuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wasserwirtschaft und betrifft Einrichtungen, wie sie beispielsweise vor und an hochwasserbedrohten Flussabschnitten zur Anwendung kommen können. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung besteht in der planmäßigen Ausnutzung eines Flusswasseraufkommens. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst durch Einrichtungen, bestehend aus einer Flusswasserabzweigungseinrichtung aus einem Kammerwasserschloss, aus einer von dort ausgehenden Rohrleitung, die zu einem Wasserkraftwerk führt, wobei die Rohrleitung vor dem Wasserkraftwerk nach oben bis aus maximal die Höhe über NN geführt ist, auf der das Flusswasser abgezweigt worden ist und von dieser Höhe das Wasser über die Rohrleitung dem Wasserkraftwerk zugeführt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wasserwirtschaft und betrifft Einrichtungen zur Flussinfrastruktur-Modernisierung, wie sie beispielsweise vor und an hochwasserbedrohten Flussabschnitten zur Anwendung kommen können.

Bekannt ist aus der DE 38 41 344 A1 ein Höchstdruck-Wasserkraftwerk ohne und mit Pumpspeicherung zur Energieerzeugung, Wasserversorgung, Berg- und Hochwasserschutz, bei dem ein oder mehrere in Verbindung stehende unterirdische Speicherräume, die in Hochgebirgsregionen angeordnet sind, zur Wasserspeicherung genutzt werden und deren hydroenergetisches Potential über einen Druckschacht, Turbine, Generator vorrangig zur Elektroenergieerzeugung genutzt werden kann.

Weiterhin ist aus der DE 196 34 001 A1 eine Triebwasserführung für Wasserkraftwerke über große Entfernungen zwischen Oberwasser und Unterwasser bekannt, bei dem unmittelbar an den an das Oberwasser angrenzenden Einleitungsabschnitt anschließend ein senkrechter Sinkschacht vorgesehen ist, der als Druckschacht zur Überwindung der Fallhöhe ausgebildet ist und die daran anschließende Langstrecken-Wasserführung als Druckstollen ausgebildet ist und bis zur Turbine führt.

Nach der DE 201 19 431 U1 ist ein Fluss-Kraftwerk bekannt, welches nach dem gleichen Prinzip arbeitet, wie ein Gezeiten-Kraftwerk, wobei als Antriebsquelle nicht der Tide-Hub des Meeres sondern das Gefälle eines Flusses oder Baches ausgenutzt wird. Dazu wird ein Betonturm unterhalb eines Baches oder Flusses mit einem Gefälle von mindestens 10 m auf bis zu 500 m Länge angeordnet. Das einströmende Wasser drückt einen Schwimmkörper nach oben, de über eine Zahnstange und Endloswelle einen Generator in Drehung versetzt. Nach Erreichen des höchsten Standes des Schwimmkörpers wird und der Schwimmkörper geflutet und der Wasserzulauf geschlossen. Danach wird die Wasserablauföffnung geöffnet, die seitlich an der Talseite unterhalb des Bodens angebracht ist, und das im Turm befindliche Wasser fließt ab. Der geflutete Schwimmkörper versetzt durch sein Absinken aufgrund seines Gewichtes und des fehlenden Wassers unter ihm wieder den Generator in Bewegung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der planmäßigen Ausnutzung eines Flusswasseraufkommens und der Nutzung natürlicher Ressourcen bezüglich des Flussgefälles zur Energiegewinnung.

Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Einrichtungen zur Flussinfrastruktur-Modernisierung besteht aus einer Flusswasserabzweigungseinrichtung innerhalb des Flusses, die einen Teil des Flusswassers in einen Bereich außerhalb des Flusses leitet. Weiterhin aus einem Kammerwasserschloss über das das abgezweigte Flusswasser geleitet ist und aus einer von dort ausgehende und gegenüber dem Flusswasser druckdichte Rohrleitung, die zu einem Wasserkraftwerk führt. Dabei ist die Rohrleitung vor dem Wasserkraftwerk nach oben bis auf maximal die Höhe über NN geführt, auf der das Flusswasser abgezweigt worden ist. Von dieser Höhe ist das Wasser über eine Rohrleitung dem Wasserkraftwerk zugeführt, wobei die Füllung der steigenden Rohrleitung mit Wasser durch den Staudruck des Wassers aufgrund des natürlichen Gefälles des Flusses mindestens zwischen Flusswasserabzeigungsstelle und aufsteigendem Rohr und der maximalen Höhe der steigenden Rohrleitung gesichert ist.

Vorteilhafterweise ist die Flussabzweigungseinrichtungen eine Scheidemauer im Fluss.

Weiterhin vorteilhafterweise ist zwischen Scheidemauer und dem für das abgezweigte Flusswasser vorgesehenen Bereich eine Schließeinrichtung vorhanden, die nach dem Schließen dieser Einrichtung den weiteren Zufluss von abgezweigtem Flusswasser in den Bereich außerhalb des Flusses verhindert, wobei besonders vorteilhafterweise Schließeinrichtung mechanisch oder elektrisch betätigbar ist oder die Schließeinrichtung aus zwei Abschlussschützen besteht, die entgegen der Fliesrichtung des durchströmenden Wassers geöffnet werden können.

Ebenfalls vorteilhafterweise ist vor dem Kammerwasserschloss ein Bereich für das Flusswasser angeordnet, in dem die Ablagerung von Feststoffen im Flusswasser erfolgt.

Auch vorteilhafterweise ist vor dem Kammerwasserschloss eine Sohlenstufe mit einem Sohlenschutz vorhanden, wobei die Sohlenstufe die gleiche Höhe über NN aufweist, wie das Absenkziel des Wasserstandes des Flusswassers.

Von Vorteil ist weiterhin, wenn nach dem Kammerwasserschloss eine Rohrleitung über eine Rohrgründung und einen Rollstuhl geführt ist, wobei besonders vorteilhaft ist, wenn eine elastische Verbindung zwischen Rohr und Rohrgründung besteht und die elastische Verbindung aus einem Stopfbuchsengehäuse mit einer Dichtung und einem Dichtungsniederhalter, aus einem Verschiebungsbegrenzer, und aus einem geteilten und einem äußeren Zwischenring besteht.

Und auch von Vorteil ist, wenn die Rohrleitung abschließend über einen Rollstuhl aus dem Bereich des Kammerwasserschlosses in den Fluss zurück geführt ist.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Sohlenstufe vor dem Kammerwasserschloss im wesentlichen über ihre gesamte Breite einen gegen die Fließrichtung des Wassers gerichteten und in einem Winkel von 20 bis 80 ° gegenüber der Sohlengründung aufgerichteten Steg aufweist, dessen Höhe immer unterhalb der Gefahrenwassergrenze endet, und der Steg in Fließrichtung des Wassers von einer konkaven Mulde gefolgt ist, an die sich eine konvexe Erhöhung anschließt und anschließend bis an die Ablaufwand des Kammerwasserschlosses geführt ist.

Weiterhin von Vorteil ist es, wenn der Steg in einem Winkel von 60 ° gegenüber der Sohlengründung aufgerichtet ist.

Von Vorteil ist auch, wenn die Sohlenstufe aus Beton ausgeführt ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung können erhebliche Wassermengen aus dem Fluss abgeleitet, einer Energienutzung zugeführt und nachfolgend beispielsweise zur Bewässerung von bewirtschafteten Gebieten genutzt werden.

Gleichzeitig kann in Zeiten von Überflutungsgefahren der Wasserstand durch größere Abnahme von Wassermengen abgesenkt werden und so eine Steuerung des Wasserstandes eines Flusses in einem bestimmten Bereich möglich wird.

Auch ist durch die Bewässerung die stufenweise Umwandlung von Wüste zu Ackerboden möglich, da eine kontinuierliche Bewässerung gewährleistet werden kann. Andererseits können mit dem aus dem Fluss abgezweigten Wasser beispielsweise auch Mulden im Gelände gefüllt und dass darin gespeicherte Wasser zur Bewässerung genutzt werden. Diese Speicher können mit den erfindungsgemäßen Einrichtungen periodisch wieder gefüllt werden.

Ebenfalls ist mit der erfindungsgemäßen Lösung die Regulierung des Grundwasserspiegels möglich.

Es ist nach der erfindungsgemäßen Lösung auch möglich, das die Zuführung des Flusswassers zum Wasserkraftwerk in einer Rohrleitung erfolgt, die im Fluss oder auch außerhalb des Flusses verlegt ist, wobei in letztgenannten Fall die Rohrleitung neben dem Fluss oder auf anderem Wege unter Ausnutzung des natürlichen Gefälles in einem Rohrgraben realisiert ist.

Weiterhin ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung darin zu sehen, dass das Wasser nach dem Kammerwasserschloss über eine druckdichte Rohrleitung weitergeleitet wird, wobei die Rohrleitung in diesem Bereich über eine Rohrgründung und einen Rollstuhl geführt ist. Die Rohrgründung ist mit dem Rohr über eine elastische Rohrverbindung verbunden, die den Zusammenbau der Rohr im offenen Gelände erleichtert und Spannungen durch Temperaturschwankungen und auf das Rohr wirkenden Biegekräfte ausgleicht.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Beispiel 1
Auf dem Flussabschnitt des Flusses Oder besteht zwischen dem Pegel Nr. 23 bei O⎕awa mit einem Höhennullpunkt am Pegelstandort von 129,31 m über NN (NN = Nullpunkt des Mareografen in Amsterdam) und dem Pegel Nr. 46 bei Nova Sol mit einem Höhennullpunkt am Pegelstandort von 58,977 m über NN eine Nutzfallhöhe des natürlichen Gefälles von 70,333 m.
Am Pegelstandort Nr. 23 besteht ein Zuflussgebiet für das Wasser zur Oder von 19.723,00 km².
Am Pegelstandort Nr. 46 besteht ein Zuflussgebiet für das Wasser zur Oder von 27.304,00 km².
Die Länge des Flusslaufes zwischen den Pegelstandorten 23 und 46 beträgt 213 km. Nach Abzweigung eines Teiles des Flusswassers im Bereich des Pegelstandortes 23 und Führung über ein Kammerwasserschloss tritt das von Ablagerungen und Müll befreite Flusswasser in eine Rohrleitung mit einem Querschnitt von 1 m² ein. Die Rohrleitung wird in den Fluss zurück und dort bis zum Pegelstandort 46 über ca. 213 km Länge geführt.
Das Rohr weist damit eine Kapazität (Wasser im Rohr) von 213000,00 m³ auf. Die Wasserdurchflussgeschwindigkeit bei der Nutzfallhöhe von 70,333m beträgt ca. 3,5m/s, so dass ca. 12600,00 m³/h Wasser durch das Rohr fließt.
Das Rohr wird beim Pegelstandort 46 aus dem Fluss herausgeführt und unter Nutzung einer Geländeerhebung auf eine Höhe von 70 m mit einer Neigung von 85 ° gegenüber der Flusssohle nach oben geführt und dort in ein Fallrohr umgekehrt. Der durch die Fließgeschwindigkeit des Wassers im Rohr entstandene Staudruck in dem nach oben führenden Rohr drückt das Wasser bis auf eine Höhe von 70 m und lässt es nach der Umkehrung in eine Fallrohr eine Höhe von 60 m hinunterstürzen und auf eine Turbine treffen, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt.
Anschließend wird das Wasser zum Teil zur Bewässerung genutzt und zum Teil in den Fluss nach dem Pegelstandort 46 zurückgeleitet.

1: Flusswasserabzweigungseinrichtung
2: Flusswasserabzweigungskanal
3: Vorrichtung zur Rohrleitungsgründung
4: Ablagerungsbecken
5: Sohlenstufe
6: Sohlenschutz
7: Kammerwasserschloss
8: Elastische Rohrverbindung
9: Elastische Rohrverbindung
10: Rollstuhl
11: Abschlussschütze
12: Rohrgründung
13: Dichtungszudrängungsscheibe
14: Dichtung
15: Flusssohle-Nutzungsgefällehöhe, schematisch
16: Wasserkraftwerk
17: Entfernung zwischen Pegelstandort 23 und 46 des Flusses Oder, schematisch
18: Pegelstandort 23 des Flusses Oder, schematisch
19: Pegelstandort 46 des Flusses Oder, schematisch
20: Flusssohle, schematisch
21: Staurohr
22: Überflutungswasserstand, schematisch
23: Absenkziel, schematisch
24: Verschiebungsbegrenzer
25: Geteilter Zwischenring
26: Äußerer Zwischenring
27: Stopfbuchsengehäuse
28: Dichtung
29: Dichtungsniederhalter
30: Konkave Mulde
31: Steg
32: Steghöhe
33: Gefahrenwasserspiegel
34: Flusssohle
35: Rohrleitung

Claims

Einrichtungen zur Flussinfrastruktur-Modernisierung bestehend aus einer Flusswasserabzweigungseinrichtung innerhalb des Flusses, die einen Teil des Flusswassers in einen Bereich außerhalb des Flusses leitet, weiterhin aus einem Kammerwasserschloss über das das abgezweigte Flusswasser geleitet ist und aus einer von dort ausgehende und gegenüber dem Flusswasser druckdichte Rohrleitung, die zu einem Wasserkraftwerk führt, wobei die Rohrleitung vor dem Wasserkraftwerk nach oben bis auf maximal die Höhe über NN geführt ist, auf der das Flusswasser abgezweigt worden ist und von dieser Höhe das Wasser über eine Rohrleitung dem Wasserkraftwerk zugeführt ist, wobei die Füllung der steigenden Rohrleitung mit Wasser durch den Staudruck des Wassers aufgrund des natürlichen Gefälles des Flusses mindestens zwischen Flusswasserabzeigungsstelle und aufsteigendem Rohr und der maximalen Höhe der steigenden Rohrleitung gesichert ist.
Einrichtungen nach Anspruch 1, bei denen die Flussabzweigungseinrichtungen eine Scheidemauer im Fluss ist.
Einrichtungen nach Anspruch 1 und 2, bei denen zwischen Scheidemauer und dem für das abgezweigte Flusswasser vorgesehenen Bereich eine Schließeinrichtung vorhanden ist, die nach dem Schließen dieser Einrichtung den weiteren Zufluss von abgezweigtem Flusswasser in den Bereich außerhalb des Flusses verhindert.
Einrichtungen nach Anspruch 3, bei denen die Schließeinrichtung mechanisch oder elektrisch betätigbar sind.
Einrichtungen nach Anspruch 3, bei denen die Schließeinrichtung aus zwei Abschlussschützen besteht, die entgegen der Fließrichtung des durchströmenden Wassers geöffnet werden können.
Einrichtungen nach Anspruch 1, bei denen vor dem Kammerwasserschloss ein Bereich für das Flusswasser angeordnet ist, in dem die Ablagerung von Feststoffen im Flusswasser erfolgt.
Einrichtungen nach Anspruch 1, bei denen vor dem Kammerwasserschloss eine Sohlenstufe mit einem Sohlenschutz vorhanden ist, wobei die Sohlenstufe die gleiche Höhe über NN aufweist, wie das Absenkziel des Wasserstandes des Flusswassers.
Einrichtungen nach Anspruch 1, bei denen nach dem Kammerwasserschloss eine Rohrleitung über eine Rohrgründung und einen Rollstuhl geführt ist.
Einrichtungen nach Anspruch 8, bei denen eine elastische Verbindung zwischen Rohr und Rohrgründung besteht.
Einrichtungen nach Anspruch 9, bei denen die elastische Verbindung aus einem Stopfbuchsengehäuse mit einer Dichtung und einem Dichtungsniederhalter, aus einem Verschiebungsbegrenzer, und aus einem geteilten und einem äußeren Zwischenring besteht.
Einrichtungen nach Anspruch 1, bei denen die Rohrleitung abschließend über einen Rollstuhl aus dem Bereich des Kammerwasserschlosses in den Fluss zurück geführt ist.
Einrichtungen nach Anspruch 1, 6 und 7, bei denen die Sohlenstufe vor dem Kammerwasserschloss im wesentlichen über ihre gesamte Breite einen gegen die Fließrichtung des Wassers gerichteten und in einem Winkel von 20 bis 80 ° gegenüber der Sohlengründung aufgerichteten Steg aufweist, dessen Höhe immer unterhalb der Gefahrenwassergrenze endet, und der Steg in Fließrichtung des Wassers von einer konkaven Mulde gefolgt ist, an die sich eine konvexe Erhöhung anschließt und anschließend bis an die Ablaufwand des Kammerwasserschlosses geführt ist.
Einrichtungen nach Anspruch 12, bei denen der Steg in einem Winkel von 60 ° gegenüber der Sohlengründung aufgerichtet ist.
Einrichtungen nach Anspruch 12, bei denen die Sohlenstufe aus Beton ausgeführt ist.