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Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Regulieren von Hochwasser in
Bergregionen mit den Merkmalen des einleitenden Teils von Anspruch
1.
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In
der
AT 411 607 B ist
eine Anlage mit Stauzisternen beschrieben, die im oberen Bereich
von Bergen, insbesondere oberhalb der Baumgrenze, angelegt ist.
Die Stauzisternen in der Anlage gemäß der
AT 411 607 B haben die Aufgabe,
Niederschläge frühzeitig
aufzufangen und zu sammeln. Die Stauzisternen sind als Tunnel ausgebildet,
deren Enden sich an der Erdoberfläche befinden und mit Staumauern versehen
sind. Einer der Vorteile dieser bekannten Anlage ist es, dass Niederschläge an mehreren
Seiten von Bergen gleichzeitig gesammelt und gestaut (gespeichert)
werden können.
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In
der
AT-PS 136 276 ist
eine Anordnung beschrieben, die von Bergen herabfließendes Wasser sammelt,
bevor es sich zu Bächen
vereinigt. Diese bekannte Anordnung weist Kanäle auf, die in nicht oder nur
schwer durchlässigen
Untergrund eingeschnitten und durch einen bis an die Geländeoberfläche reichenden
Sickerkörper
mit einer wasserführenden
Schicht verbunden sind.
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Aus
der
WO93/25768A ist
eine Stauzisterne für
Trinkwasser unter der Erdoberfläche
bekannt. Die Enden des Tunnels liegen innerhalb des Erdbodens. Wasser
wird dem Speicher über
Bohrungen zugeführt,
die sich in wasserführende
Schichten erstrecken. Zum Entnehmen von Wasser aus dem Speicher
ist eine nach oben führende
Leitung vorgesehen.
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Die
Stauzisterne welche in der Patentschrift
DE 100 37 454 B4 beschrieben
ist, dient in erster Linie zur Speicherung von Trinkwasser.
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Die
bekannten Anordnungen sind nicht oder nur zum Teil geeignet, Hochwasser – also in
kurzer Zeit anfallende große
Mengen an Wasser – wirksam zu
regulieren. Aufgrund der allgemeinen Klimaerwärmung kommt insbesondere in
Bergregionen Starkregen (Platzregen) vor, der nicht selten Hochwasser auslösen kann.
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In
der herkömmlichen
Wasserwirtschaft wird der Gefahr von Hochwasser in Bergen durch
den Bau großräumig angelegter
Talsperren und anderer Wasserrückhalteanlagen
begegnet. Mit diesen Anlagen konnte aber nicht verhindert werden,
dass in den letzten Jahren durch Hochwasser Bewohnern, insbesondere
von Bergregionen, viel Schaden zugefügt wurde.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, großflächig von Bergen herabfließende Mengen
an Wasser, beispielsweise über
Kanäle,
Leitmauern und/oder natürlich
vorhandene Gerinne, dem Eingang wenigstens einer Zisterne zuzuleiten,
sodass Wasser im Inneren der Zisterne gespeichert wird, bis die
Hochwassergefahr vorbei ist.
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Die Öffnungen
der Zisternen sollten so ausgebildet sein, dass sie große Wassermengen
aufnehmen können.
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Gelöst wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer
Anlage, welche die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
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Bevorzugte
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Durch
die Erfindung wird das oben geschilderte Hochwasserproblem vornehmlich
dadurch gelöst,
dass eine Gruppe von Zisternen (ein "Zister nengürtel") mit seitlich im Wesentlichen aneinander
anschließenden
Wassereinzugsgrenzen angelegt wird, sodass möglichst viel Wasser, das von
oberhalb der Zisternen kommt, aufgefangen wird. Dadurch wird ankommendes
Wasser vor der wenigstens einen Öffnung
jeder Zisterne zu einem breiten Wasserstrom ("Wasserfall") verteilt, wobei mit Hilfe von Wasserführungseinrichtungen
Wasser weiter in die Zisternen geleitet wird.
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Bei
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in der Zisterne befindliche
Luft über
Entlüftungsleitungen,
also weitgehend ungehindert, aus jeder Zisterne abströmen kann.
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Zweckmäßigerweise
ist die wenigstens eine Öffnung
jeder Zisterne mit Hilfe von Schutzkämmen oder Rechen abgedeckt,
um zu verhindern, dass Geröll
oder andere Feststoffe (Schnee, Lawinen) die Einlassöffnung verstopfen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sind die Finger der Kämme so ausgerichtet, dass sie
talwärts
weisen und es ist dabei bevorzugt, dass die Finger der Kämme in ihrer
Längsachse
schwenkbar gelagert sind.
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Bevorzugt
ist bei der Erfindung, dass das Profil der Finger der Kämme so ausgebildet
ist, dass Wasser in der geöffneten
Stellung praktisch ungehindert in die Zisterne einströmen kann,
wogegen in der geschlossenen Stellung Lawinen, Geröll und andere Feststoffe über die Öffnung der
Zisterne hinweg gleiten, also am Eintritt in die Zisterne gehindert
werden. Das Verschwenken (Verdrehen) der Finger der Kämme kann
durch einen, vorzugsweise ferngesteuerten, Antrieb, z. B. mit Hilfe
von Elektromotoren und/oder von Hand aus erfolgen.
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Der
Boden der wenigstens einen Zisterne ist bevorzugt weitgehend wasserdicht
ausgelegt.
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In
der folgenden Beschreibung werden die Begriffe "Zisternen "Stauzisternen" gleichwertig verwendet, um innerhalb
von Bergen angelegte Speicherräume
für Wasser
zu bezeichnen.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen.
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Es
zeigt: 1 beispielhaft ein Bergmassiv mit im Bereich von
Bergeinschnitten angeordneten Öffnungen
für Zisternen, 2 schematisch
im Längsschnitt
eine Stauzisterne, 3 die Stauzisterne aus 2 in
Ansicht von oben, 4 eine Eintrittsöffnung in
eine Stauzisterne und die 5 bis 7 Finger
von Kämmen,
die am Einlass von Stauzisternen vorgesehen sind, in verschiedenen
Stellungen.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Bergmassivs 2 sind
im Bereich von Bergeinschnitten 3 zwei Zisternen 1 vorgesehen.
Die Oberfläche
des Bergmassivs 2 stellt das durch Begrenzungen 6, 16 definierte
Wassereinzugsgebiet 4 dar. Die Bergeinschnitte 3 sind
meist natürlich
gegeben und werden durch natürlich
gegrabene Wasserläufe
gebildet. Die Bergeinschnitte 3 verlaufen meist trichterförmig zusammen.
Im unteren Bereich der Bergeinschnitte 3 werden die Öffnungen
der erfindungsgemäßen Zisternen 1 errichtet.
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Das
Wassereinzugsgebiet 4 erstreckt sich (in horizontaler Richtung) über Hunderte
von Metern. An Stellen, wo die Strömungsrichtung talwärts fließenden Wassers
geändert
werden muss, damit es zu den Einlassöffnungen 9 der Zisternen 1 hinströmt, sind
möglichst
unauffällige
bauliche Maßnahmen
getroffen, wie felsenähnliche
Hindernisse, Bergeinschnitte, Wassertunnels oder ähnliche
Wasserleitsysteme.
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Die
in 1 eingezeichnete theoretische Bezugslinie 5 stellt
den unteren Abschluss des Wassereinzugsgebietes 4 am Bergmassiv 2 dar.
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Eine
Stauzisterne 1 mit zwei Abflusskanälen 11 ist in 2 schematisch
gezeigt. Diese Zisterne 1 besitzt an beiden Enden je ein
Wasserschloss 12 und je eine Wasserführung 10. Aus Sicherheitsgründen sind
die Wasserschlösser 12 in
das Bergmassiv 2 eingebaut.
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Die
Stauzisterne 1 ist tunnelförmig ausgebildet und besitzt
zwei Einlassöffnungen 9.
Diese Einlassöffnungen 9 sind
erfindungsgemäß so ausgebildet,
dass im Bereich der oberen Abschlusskante 7 der Öffnungen 9 ein
breiter Wasserstrom entsteht. Dies wird dadurch erreicht, dass ankommendes Wasser
durch Maßnahmen,
wie sie oben für
das Leiten von Wasser zu den Öffnungen 9 der
Zisternen 1 hin erwähnt
sind, auf die gewünschte
Breite verteilt wird. In Form eines Wasserfalls an jeder Öffnung 9 herabströmendes Wasser
trifft auf die Wasserführung 10,
die Wasser in die Stauzisterne 1 leitet. Das Bett (untere
Begrenzung) der Wasserführung 10 leitet
in die Zisterne 1 einströmendes Wasser beliebig weit
in den Berg 2 hinein. Das Bett der Wasserführung 10 kann
an bestimmten Stellen, soferne dies gewünscht wird, wasserdurchlässig ausgebildet
sein, sodass Wasser auf dem Weg ins Innere des Berges, also in das
Innere der Stauzisterne 1, an beliebigen Stellen – jedoch
kontrolliert – abgegeben
wird.
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Die
Anlage ist so ausgebildet, dass die Öffnungen 9 der Stauzisterne 1 anfallendes
Wasser aufnehmen kann, ohne dass ein Rückstau entsteht.
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Im
Bett der Wasserführung 10 sind
verschließbare
Wartungsöffnungen
vorgesehen, um Steine und andere Fremdkörper entfernen zu können.
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Die
Entlüftung
der Zisterne 1 beim Einströmen von Wasser erfolgt für gewöhnlich über (die) Einlassöffnungen 9.
Bei Starkregen (Platzregen) und damit verbundenen, in kurzer Zeit
anfallenden, außergewöhn lich hohen
Wassermengen kann es vorkommen, dass in der Stauzisterne 1 vorhandene
Luft nicht mehr hinreichend rasch über die Einlassöffnungen 9 entweichen
kann. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, ist erfindungsgemäß in einer
bevorzugten Ausführungsform
eine zusätzliche
Entlüftung, beispielsweise
seitlich neben der Wasserführung 10, angelegt.
Die Anordnung solcher Entlüftungen
wird von den örtlichen
Gegebenheiten im Bereich der Öffnungen 9 der
Zisterne 1 abhängig
entschieden, da sehr große
Wassermengen nur selten auftreten.
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Aus 3,
die vereinfacht dargestellt eine Stauzisterne 1 von oben
zeigt, ist zu entnehmen, dass die Stauzisterne 1 zwei Abflusskanäle 11,
die in entgegengesetzte Richtung entwässern, also in entgegengesetzter
Richtung Gefälle
besitzen, aufweist.
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Vor
den Wasserschlössern 12 sind
Gittereinrichtungen 15 ("Kämme") angeordnet, um
zu verhindern, dass Feststoffe in die Zisterne 1 eintreten.
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Im
Bereich des Auslasses von Wasser aus der Zisterne 1 ist
im Bereich jeder Öffnung 9 wenigstens
ein Regelorgan, z. B. ein Ventil 13, vorgesehen, mit dem
die Menge abfließenden
Wassers geregelt werden kann, bevor es in eine Druckleitung 14 gelangt.
Allenfalls erforderliche Rückführung von
Wasser kann mit Hilfe einer Pumpe über eine Rohrleitung 21 erfolgen.
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4 zeigt
das untere Ende eines natürlichen
Gerinnes 3 im Bereich einer Bergmulde. Wasserverteiler 17 sind
so angeordnet, das ankommendes Wasser vor der Öffnung 9 der Zisterne 1 zu
einem breiten Wasserstrom verteilt wird. Die Öffnung 9 für den Eintritt
von Wasser in die Zisterne 1 ist mit einem Schutzkamm 15 ausgestattet,
der verhindert, dass Menschen, Tiere oder Gegenstände unkontrolliert
und unerwünscht
in die Stauzisterne 1 gelangen können. Die Finger 18 des
Schutzkammes 15 sind nach unten (talwärts) gerichtet und zusätzlich um
ihre Längsachse
drehbar gelagert. Durch die spezielle Ausbildung der Kammfinger 18 und
ihre drehbare Lagerung kann die Einlassöffnung 9 in die Zisterne 1 geschlossen
werden, wie dies in 7 gezeigt wird. So wird verhindert,
dass eine Lawine oder Steinschlag die Einlassöffnung verlegen kann. Das Schließen des
Kamms 15 im Bereich der Einlassöffnung 9 in die Zisterne 1 kann
von Hand aus, maschinell, ferngesteuert oder vor Ort gesteuert erfolgen.
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5 zeigt
beispielhaft wie Kammfinger 18 ausgebildet sein können. Die
Kammfinger 18 sind um eine Achse 19 drehbar gelagert,
wobei 5 die voll geöffnete
Stellung des Schutzkammes 15 zeigt. In 6 ist
die übliche
Betriebsstellung des Schutzkammes 15 gezeigt, wobei die Kammfinger 18 schräg gestellt
sind.
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Jedes
weitere Verschwenken der Kammfinger 18 aus ihrer lotrechten
Stellung von 5 über die Stellung von 6 hinaus
in Richtung auf die Stellung von 7, verkleinert
den für
den Eintritt von Wasser wirksamen Querschnitt der Eintrittsöffnung 9.
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Wenn
der Schutzkamm 15 vollständig geschlossen werden soll,
empfiehlt es sich, diesen vorher kurzfristig vollständig zu öffnen (Stellung
von 5) damit allenfalls zwischen den Kammfingern 18 angeordnete
Steine oder andere Festkörper
entfernt werden oder selbsttätig
herausfallen können. Erst
dann werden die Kammfinger 18 in die in 7 gezeigte
Stellung verschwenkt und so der Schutzkamm 15 geschlossen,
sodass auch die Öffnung 9 in die
Zisterne 1 verschlossen ist.
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Das
Verschwenken der Kammfinger 18 des Schutzkammes 15 kann
von Hand aus oder durch einen Motor erfolgen. In beiden Fällen können die Kammfinger 18 über ein
Gestänge,
eine Kette, eine Zahnstange oder einen ähnlichen Antrieb, insbesondere
gemeinsam, betätigt
werden.
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Zusammenfassend
kann ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung wie folgt beschrieben werden:
Zum Bekämpfen von
Hochwasser, insbesondere in Bergregionen, wird im oberen Bergbereich,
beispielsweise oberhalb der Baumgrenze, ein Gürtel von Stauzisternen 1 angelegt,
die Niederschlagswasser frühzeitig
sammeln und so lange zurückhalten,
bis die Hochwassergefahr vorbei ist. Die Öffnungen 9 in die
Zisternen 1 sind so konstruiert, dass auch bei großen Wassermengen
Wasser vollständig
und ungehindert in die Zisternen 1 fließen kann. Bevorzugt ist dabei,
dass vor den Öffnungen 9 in
die Zisternen 1 Einrichtungen vorgesehen sind, die anströmendes Wasser
zu einem Wasserfall ausbreiten, wobei in die Zisternen 1 reichende
Wasserführungen 10 vorgesehen
sind, sowie allenfalls Entlüftungseinrichtungen zum
reibungslosen Füllen
der Zisternen 1. Die Öffnungen 9 in
die Zisternen 1 können
mit Schutzkämmen 15 abgedeckt
sein, wobei die Schutzkämme 15 Kammfinger 18 aufweisen,
die schräg
nach unten geneigt sind. Die Kammfinger 18 sind um ihre
Längsachsen
verdrehbar, sodass die Öffnungen 9 durch Verdrehen
der Kammfinger 18 der Schutzkämme 15 geöffnet bzw.
verschlossen werden können.
Das Verschließen
der Öffnungen 9 in
die Zisternen 1 ist wichtig, damit diese Öffnungen 9 nicht
durch Lawinen oder Steinschlag verschüttet werden können.