DE102005062302A1 - Verfahren zur Tiefenhaltung von Fahrrinnen bei gleichzeitiger Ausnutzung der Wasserenergie mittels generatorbestückter Unterwasserbuhnen im Flußbau - Google Patents

Abstract

Der Flußbau dient in bekannter Weise zur künstlichen Wasserstandsregelung eines natürlichen Flußlaufes. Die Wasserstandsregelung eines Flusses beginnt mit der Zusammenfassung des Wasserabflusses und der Verbesserung der Fahrrinnentiefe bei niedrigen Wasserständen. Der Erfindung liegt das Verfahren zugrunde, mit generatorbestückten Unterwasserbuhnen den Wasserspiegel auch bei Niedrigwasser ohne Einbau von Wehranlagen auf einem für die Schiffahrt ausreichenden Stand zu halten, zugleich elektrische Energie zu gewinnen und die Buhnen so zu gestalten, daß sie permanent unter Wasser bleiben.

Description

• Der Flußbau dient in bekannter Weise zur künstlichen Wasserspiegelregelung eines natürlichen Flußlaufes. Die Wasserstandsregelung eines Flusses beginnt mit der Zusammenfassung des Wasserabflusses und der Verbesserung der Fahrrinnentiefe bei niedrigen Wasserständen. Der Erfindung liegt das Verfahren zugrunde, mit generatorbestückten Unterwasserbuhnen den Wasserspiegel auch bei Niedrigwasser ohne Einbau von Wehranlagen auf einem für die Schiffahrt ausreichenden Stand zu halten, zugleich elektrische Energie zu gewinnen und die Buhnen so zu gestalten, daß sie permanent unter Wasser bleiben.
• Die Schiffahrt benötigt für ihre Transportaufgaben Flüsse, die unabhängig vom Wasserzufluß (Niedrig- bis Hochwasser) stets einen ausreichenden Wasserstand bieten. Dies wird durch den Flußbau erreicht. Dabei wird in bekannter Weise der Wasserabfluß durch Einengungen und Begradigungen unter der Berücksichtigung der Hochwassersituation verändert und eine verbesserte Fahrrinne geplant. Bei unzureichender Wasserführung in der Fahrrinne erfolgen Einbauten quer über den ganzen Flußlauf hinweg wie Talsperren, Wehre, Kraftwerke, die den Wasserabfluß unterbrechen und so den Wasserspiegel anheben. Diese Einbauten verzögern die freie Fahrt der Schiffe. Sichtbare Buhnen, die einen Teil des Flußbettes begrenzen, und Unterwasserschwellen ermöglichen eine verzögerungsfreie Fahrt der Schiffe. Bei der durch den gesamten Fluß und eventuell den Ufer- und Talbereich gehenden Unterwasserschwelle ist es Stand der Technik, in die hohle, eventuell mit einer Stauklappe versehene Schwelle, auch ein Unterwasserkraftwerk zur Energiegewinnung einzubauen.
• Aus Packmaterialien gebaute Buhnen dienen zur Zeit nur der Wasserführung.
• Der Erfindung liegt ein Verfahren zugrunde, die erforderliche Wasserstandsregulierung für die Schiffahrt mit Hilfe von unsichtbaren Buhnen zu realisieren, die unter der Niedrigwasserlinie liegen, die Landschaft nicht verändern und das Landschaftsbild nicht beeinträchtigen. In sie wird erfindungsgemäß ein Unterwasserkraftwerk zur Energiegewinnung eingebaut. Bei Mittel- bis Hochwasser staut die Unterwasserbuhne den Fluß auf. Wasserdruck und die Höhendifferenz zwischen Ober- und Unterwasser lassen einen Teil des Flußwassers durch die generatorbestückte Wasserradöffnung der Unterwasserbuhne fließen und elektrische Energie erzeugen. Bei Niedrigwasser wird das Wasserrad stillgelegt. Die damit erreichte volle Stauwirkung der Buhne staut die Fahrrinne auf das benötigte Niveau auf. Anwendung findet das Verfahren überwiegend bei trogförmiger Flußbettgestaltung.
• In vereinfachter schematischer Darstellung wird das Verfahren zur Tiefenhaltung von Fahrrinnen mittels generatorbestückter Unterwasseerbuhnen im Flußbau in den 1 bis 3 dargestellt. Sie zeigen im einzelnen:
• 1 den Querschnitt durch ein Flußbett mit den erforderlichen Einbauten
• 2 das Prinzip einer Buhne mit eingebautem unterschlächtigem Wasserrad oder Schraube
• 3 das Prinzip einer Buhne mit eingebautem oberschlächtigem Wasserrad oder Schraube
• 1 zeigt das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip der Wasserstandshaltung eines Flusses 1. Im mittleren Bereich des Flusses 1 liegt die Fahrrinne 2, die von einem oder, wie hier dargestellt, von zwei Schiffen 3 befahren werden kann. Die Fahrrinne 2 wird von Begrenzungsbojen 4 begrenzt. Zwischen den Begrenzungsbojen 4 kann das Flußwasser 5 ungehindert fließen. Es soll stets eine für die Schiffahrt erforderliche Wasserstandshöhe 6 haben, auch bei Niedrigwasser 6.1.
• Außerhalb der Begrenzungsbojen 4 bis zum Ufer 7 sind die Unterwasserbuhnen 8 in den Fluß 1 eingebaut. Sie bestehen aus einem stabilen Staukörper 9 und einer Öffnung 10, in die ein Wasserrad oder eine Schraube 11 eingebaut ist. Dieses Wasserrad 11 ist mit einem Generator 12 verbunden, der in bekannter Weise elektrische Energie produziert.
• 2 zeigt einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Unterwasserbuhne 8. In dem stabilen Staukörper 9 ist ein unterschlächtiges Wasserrad oder eine Schraube 11 in bekannter Technik eingebaut. Der Druck des Flußwassers treibt das Wasserrad oder Die Schraube 11 und den in bekannter Form angebauten, aber nicht dargestellten Generator 12 an.
• 3 zeigt einen Querschnitt durch eine alternativ zu 2 ausgeführte Unterwasserbuhne 8. In dem stabilen Staukörper 9 ist ein oberschlächtiges Wasserrad 11 in bekannter Technik eingebaut. Der Druck des Flußwassers treibt das Wasserrad oder die Schraube 11 und den angebauten, nicht dargestellten Generator an.
• In 2 und 3 sind die für den Betrieb erforderlichen bekannten Zusatzeinrichtungen nicht dargestellt.

1

Fluß

2

Fahrrinne

3

Schiff

4

Begrenzungsboje

5

Flußwasser

5.1

Oberwasser von (5)

5.2

Unterwasser von (5)

6

Wasserstand

6.1

Niedrigwasserstand

6.2

Mittelwasserstand

6.3

Hochwasserstand

7

Ufer

8

Unterwasseerbuhne

9

Stabiler Staukörper z. B. aus Beton

10

Öffnung in (9) zum Einbau von (11)

11

Ober-, mittel- oder unterschlächtiges Wasserrad oder Schraube

12

Generator, mit (11) verbunden

Claims (3)

1. Verfahren zur Tiefenhaltung der Fahrrinne eines Flusses durch den Einbau von bekannten Buhnen an einem oder beiden Flußrändern unter Freihaltung der Fahrrinne, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilen Buhnen immer unter Wasser bleiben und mit verschließbaren Öffnungen versehen sind und so die bekannten seitlichen Staukörper außerhalb der Fahrrinne bilden, die in bekannter Form derart in den Flußlauf eingebaut werden, daß diese nach dem oben genannten Prinzip gebauten Unterwasserbuhnen und die Wassermenge des Flusses den Wasserstand stets auf einen für die Schiffahrt auf diesem Fluß erforderliche Mindestwasserstandshöhe aufstauen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Öffnungen der Unterwasserbuhnen in bekannter Weise Wasserräder oder Schrauben mit angekoppelten Generatoren zur Stromerzeugung eingebaut sind, wobei in bekannter Weise hauptsächlich der dynamische Wasserdruck, verursacht durch die Fließgeschwindigkeit des Wassers, und zusätzlich auch der statische Wasserdruck, bedingt durch eine mögliche Höhendifferenz zwischen Oberwasser und Unterwasser, den Antrieb des Wasserrades oder der Schraube bewirken.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Niedrigwasser das Wasserrad oder die Schraube zum Stillstand gebracht, die Öffnung der Unterwasserbuhne geschlossen und dadurch die Stauung des Flusses auf die gewünschte Stauhöhe in der Fahrrinne bewirkt wird.