DE102007030305A1

DE102007030305A1 - Wasserbewirtschaftungssystem für urbane und/oder landwirtschaftlich genutzte Flächen und Verfahren zu seiner Bereitstellung

Info

Publication number: DE102007030305A1
Application number: DE102007030305A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dr. Ing. Sieker
Original assignee: INGENIEURGESELLSCHAFT PROF DR; Ingenieurgesellschaft Prof Dr-Ing Sieker Mbh
Current assignee: INGENIEURGESELLSCHAFT PROF DR; Ingenieurgesellschaft Prof Dr-Ing Sieker Mbh
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2027-06-30
Also published as: DE102008049297A1; DE102007030305B4; DE102008049297B4

Abstract

Wasserbewirtschaftungssystem für urbane und/oder landwirtschaftlich genutzte Flächen mit einer Vielzahl von Speichermitteln zur Aufnahme, Speicherung und Versickerung von Niederschlagswässern. In den Flächen (40) sind dezentrale Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) angeordnet und über einen gemeinsamen Fernfunkstandard und miteinander verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserbewirtschaftungssystem für urbane und/oder landwirtschaftlich genutzte Flächen mit einer Vielzahl von Speichermitteln zur Aufnahme, Speicherung und Versickerung von Niederschlagswässern.
Aus dem Stand der Technik sind dezentrale Speichermittel bekannt. Hierzu können beispielsweise Rigolen und Zisternen gezählt werden. Derartige Speichermittel wirken auch als Dränagemittel, die dazu geeignet sind, Flächen gezielt trockenzulegen und/oder zu halten. Nachteilig hierbei ist es, dass es bei einer Vielzahl von Speichermitteln nicht möglich ist, dieses dezentrale Speichervolumen gezielt zu aktivieren.
Eine andere bekannte Möglichkeit der Dränage ist das Anlegen von Entwässerungsgräben sowie das unterirdische Abführen von Wässern mittels gelochter Rohre oder Schläuche. Dadurch können Bearbeitungsflächen früher abtrocknen, um so Vegetationszeit zu gewinnen. Im urbanen Bereich werden derartige Dränagen eingesetzt, um Ansiedlungen vor Hochwässern zu schützen und/oder gezielt Niederschlagswässer zum Anreichern des Grundwassers versickern zu lassen.
Die bekannten Speichermittel und Dränagen haben sich bewährt, sind aber mit dem Nachteil behaftet, dass die ausgeweitete Dränage zum schnellen Abfließen von Oberflächenwässern auf großen Flächen, besonders nach starken Regenfällen und Schneeschmelzen, zu schnell ansteigenden Pegelständen bis hin zum Hochwasser der Flüsse führt.
Ferner ist es ein Nachteil, dass das in den dezentralen Speichermitteln gespeicherte Wasser nur schwer oder gar nicht gezielt gesteuert in Abhängigkeit von einem Bedarfsfall gesammelt oder wieder an die Umgebung abgegeben werden kann. Zudem stellt die Dränage einen starken Eingriff in das Ökosystem dar, da sich durch eine Trockenlegung die Vegetation der betroffenen Gebiete stark verändert. Derartige Dränagen mit dezentralen Speichermitteln haben den Grundgedanken, dass möglichst viel Wasser schnell aus dem Landschaftsbereich oder dem urbanen Bereich abgeführt werden soll. Einmal in die Vorfluter abgelassenes Wasser kann somit der Landschaft oder dem urbanen Bereich nur schwer wieder zur Verfügung gestellt werden.
Des Weiteren ist insbesondere die Landwirtschaft darauf angewiesen, eine kalkulierbare und berechenbare Wassermenge in der Vegetationsperiode zur Verfügung zu haben. Dies konnte in der Vergangenheit nicht mit ausreichender Verlässlichkeit bestimmt werden. Durch die bekannten Dränagen blieben insbesondere landwirtschaftlich genutzte Flächen mehr als notwendig trocken und wurden nicht durch die sonst üblichen Niederschläge im ausreichenden Maße bewässert. Dies kann im erheblichen Umfang zum Absenken des Grundwasserspiegels und zum totalen Austrocknen der Böden und letztendlich zur Versteppung beitragen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wasserbewirtschaftungssystem zu schaf fen, das eine nutzungsabhängige Steuerung von Niederschlagsmengen und deren dosierte und gezielte Abgabe ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 gegebenen Merkmale gelöst, insbesondere dadurch, dass in den Flächen dezentrale Speichermittel vorgesehen sind. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die dezentralen Speichermittel über einen gemeinsamen Fernfunkstandard miteinander verbunden sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Wasserbewirtschaftungssystem ist ein System für urbane und/oder landwirtschaftlich genutzte Flächen mit einer Vielzahl von Speichermitteln zur Aufnahme, Speicherung und Versickerung von Niederschlagswässern, wobei in den Flächen dezentrale Speichermittel vorgesehen sind, die über einen gemeinsamen Fernfunkstandard miteinander verbunden sind.
Das erfindungsgemäße Wasserbewirtschaftungssystem kann somit in besonders effizienter Art und Weise die Niederschlagsmengen auf eine Vielzahl von Speichermitteln verteilen und diese dann zentral verwalten, steuern und bereitstellen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems können die Füllzustände in den Speichermitteln in Abhängigkeit von der Niederschlagsmenge zentral gesteuert werden. Die Speichermittel können so in Abhängigkeit von den zu erwartenden Niederschlägen oder den tatsächlich auftretenden Niederschlagsereignissen unter Berücksichtigung der Speicherkapazitäten der einzelnen Speichermittel entweder die Niederschläge zurückhalten, um diese dann im Bedarfsfall über einen langen Zeitraum hinweg den Flächen kontrolliert zur Verfügung zu stellen, oder die Niederschläge bis zum Erreichen des Speichervolumens gezielt an einen Vorfluter abzugeben, sobald die Speicherkapazität der einzelnen Speichermittel überschritten ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems ist der Fernfunkstandard ein GSM-Netz, ein UMTS-Netz oder dgl. Somit kann beispielsweise jede Art von Mobilfunktelefonnetzen als Übertragungsstandard genutzt werden. Das Wasserbewirtschaftungssystem kann dadurch auch dann noch zentral gesteuert werden, wenn ein Netz ausfallen sollte. Alternativ hierzu ist es denkbar, dass beispielsweise zwei unabhängige Netze (GMS-Netz und UMTS-Netz oder andere vergleichbare Fernfunkstandards) das Wasserbewirtschaftungssystem parallel überwachen und steuern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems bestehen die Speichermittel aus Niederschlag speichernden Gitterkästen. Dadurch kann auf einer sehr großen Fläche kostengünstig ein Speichermedium geschaffen werden, mit dem eine saisonale Steuerung der angefallenen Niederschlagswässer vorgenommen werden kann.
Um eine kontrollierte Abgabe der gespeicherten Niederschläge in den Gitterkästen in einer Grundeinstellung zu gewährleisten, ist das Volumen der Niederschlag speichernden Gitterkästen in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems auf den Bodentyp und/oder auf den Grundwasserstand der Fläche abgestimmt, in die sie eingelassen sind. Das Infiltrieren in die Gitterkästen kann beispielsweise eine auf die Umgebung des Speichermittels abgestimmte Filtrationsschicht umfassen. Dies kann auch komplexe Filterelemente einschließen, die eine physikalische, chemische und/oder bakteriologische Klärung der Niederschläge beinhalten.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems sind die Gitterkästen in Bezug auf landwirtschaftliche Flächen zu Dränspeicherleitungen zusammengesetzt. Hierdurch ist es möglich, große Flächen gezielt und unabhängig von jahreszeitlichen Niederschlagsschwankungen, mit Wasser zu versorgen. Eine aufwendige und teure Oberflächenberieselung kann somit entfallen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems sind die Speichermittel Niederschlag speichernde Zisternen. Das in den Zisternen gespeicherte Wasser kann im Bedarfsfall, beispielsweise zentral über geeignete Wassertransportmittel, oberirdisch einer Fläche zur Verfügung gestellt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems sind die Speichermittel Niederschlag speichernde Rigolen. Rigolen kommen beispielsweise bevorzugt in urbanen Siedlungsgebieten zur Anwendung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems sind die Dränspeicherleitungen unterhalb einer Pflugsohle der landwirtschaftlich genutzten Fläche angeordnet. Durch diese Anordnung ist eine Bearbeitung der Fläche möglich, ohne dabei die Dränspeicherleitungen zu beschädigen. Da durch die beim fortgesetzten Pflügen unter der Pflugsohle entstehende Bodenverdich tung die Niederschlagspermeabilität des Bodens erheblich gestört wird, kann es notwendig sein, beispielsweise durch Aerifizierung und/oder konservierende Bodenbearbeitung, die Permeabilität und damit die Infiltrationsrate der Dränspeicherleitung wieder herzustellen oder aufrecht zu erhalten.
Um das Ableiten und/oder Halten der Niederschlagswässer im Boden gezielt steuern zu können, ist es gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems vorgesehen, dass die Speichermittel mit einem Ablaufende an mindestens ein Regelungsmittel angeschlossen sind.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems ist das Regelungsmittel als Regelungsschacht ausgebildet. Der Regelungsschacht kann dabei beispielsweise als Vorsammelbecken ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems ist der Regelungsschacht über mindestens ein Ablaufrohr mit einem Vorfluter verbunden. So lassen sich im Bedarfsfall, beispielsweise bei Starkregenereignissen, gezielt Niederschlagswässer von der Fläche ableiten.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems kann das Ablaufende der Speichermittel mit einem Regelorgan gegenüber dem Regelungsschacht verschlossen werden. Durch diese Maßnahmen lassen sich im Bedarfsfall die gespeicherten Niederschlagswässer gezielt steuern.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems kann das Regelorgan als über elektrische Leitungen ferngesteuertes Drosselventil ausgebildet sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems kann das Regelorgan als funkferngesteuertes Drosselventil ausgebildet sein. Hierdurch ist es möglich, dass die Wasserbewirtschaftung von einer zentralen weit entfernten Stelle in einer Vielzahl von Flächen gezielt gesteuert werden kann. Hierfür können entsprechend geeignete Sende- und Empfangsmittel mit dem Regelorgan verbunden werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems ist es vorgesehen, dass das Drosselventil in Abhängigkeit von zu erwartenden Niederschlagsmengen und der Speicherkapazität der Speichermittel über ein fernübertragenes Signal selbstständig öffnet und schließt. So kann beispielsweise der Wasserhaushalt einer Fläche schon im Voraus auf zu erwartende Niederschlagsmengen vorbereitet werden. Auftretende Niederschlagsspitzen können abgepuffert werden. Zudem ist es möglich, die gespeicherten Niederschläge im Bedarfsfall gezielt abzugeben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems ist das Drosselventil als Auftriebskörper ausgebildet, der das Ablaufende der Speichermittel öffnen und verschließen kann. Somit lassen sich aufwendige Stellmotoren und die damit verbundenen Kosten für Wartung und Instandsetzung vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems ist das Drosselventil dem Regelungsschacht zugeordnet. Hierdurch lassen sich einfache Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten an dem Drosselventil einfach und bequem über dem Regelungsschacht ausführen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems kann der Auftriebskörper mittels Spannmitteln vorgespannt werden.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems kann der Auftriebskörper durch antagonistisch wirkende Federn vorgespannt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems sind dem Auftriebskörper Arretierungsmittel zugeordnet, die entgegen der jeweils herrschenden Federkraft und/oder der Auftriebskraft den Auftriebskörper in verschlossener oder geöffneter Position halten. Hierdurch wird ein Drosselventil geschaffen, das robust und zuverlässig und über einen langen Zeitraum hinweg störungsfrei öffnet und schließt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems sind die Arretierungsmittel als Haltebolzen ausgebildet. Die Haltebolzen können beispielsweise in entsprechende Gegenstücke einfahren und das Drosselventil in der gewünschten Position arretieren.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems können die Haltebolzen elektromagnetisch gestellt werden. Hierdurch kann ein sicheres und zuverlässiges Öffnen und Schließen des Drosselventils gewährleistet werden. Die hierfür notwendige Energie kann beispiels weise durch geeignete elektrovoltaische Mittel und mit entsprechenden Speichermedien zur Verfügung gestellt werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Was serbewirtschaftungssystems können die Haltebolzen funkferngesteuert elektromagnetisch verstellt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems kann das Regelorgan in Abhängigkeit von den durch eine zentrale Rechnereinheit empfangenen Wetterdaten und durch eine diese Wetterdaten verarbeitende Simulationssoftware ferngesteuert werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, eine Vielzahl von Regelorganen, die dezentral angeordnet sind, zentral auf die jeweils zu erwartenden Niederschlagsmengen vorzubereiten, ohne dass dabei vor Ort zusätzliche Maßnahmen durch etwaiges Personal durchzuführen wären. Die Volumen in den dezentralen Speichermitteln lassen sich verwalten und zentral aktivieren.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Wasserbewirtschaftungssystem einem Ackerschlag zugeordnet. Es ist somit möglich, die zeitlichen und betraglichen Schwankungen der Niederschläge gezielt abzufangen und im Bedarfsfall gezielt wieder abzugeben. Dadurch kann, insbesondere in Trockenperioden, die landwirtschaftliche Nutzung in wirtschaftlich vertretbarem Rahmen erhalten werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems ist das Wasserbewirtschaftungssystem einer urbanen Grünfläche zugeordnet. Hierdurch können beispielsweise Parkanlagen und ähnliche Grünflächen im städtischen Umfeld kostengünstig und effektiv in Zeiten großer Trockenheit mit für die Pflanzen notwendigem Wasser versorgt werden.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schaffen und Aktivieren von Speichervolumen mit einem derartigen Wasserbewirtschaftungssystem. Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 29 gegebenen Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern und Regeln eines Wasserbewirtschaftungssystems umfassend folgende Schritte:

• Empfangen von Wetterdaten auf eine zentrale Rechnereinheit;
• Analysieren und Auswerten der übertragenen Wetterdaten, insbesondere Analysieren und Auswerten der Niederschlagsmengenverteilung für bestimmte Bereiche unter Verwendung eines Simulationsprogramms;
• Analysieren und Auswerten der Ist-Zustände der einzelnen dezentralen Speichermittel, insbesondere Ermittlung des zur Verfügung stehenden aktuellen Speichervolumens mittels Funkfernübertragung und Funkfernübertragung der Ist-Zustände an die zentrale Rechnereinheit;
• Berechnen von Niederschlagsprofilen und Vergleichen der Ist-Zustände mit auf der zentralen Rechnereinheit hinterlegten Soll-Zuständen für einzelne Speichermittel und Ermittlung von ökologischen Bedarfsfällen in Abhängigkeit von empfangenen Wetterdaten und zur Verfügung stehenden Volumenkapazitäten in dezentralen Speichermitteln;
• Regulieren der Ablaufmenge der in dezentralen Speichermitteln gespeicherten Niederschläge in Abhängigkeit von empfangenen Wetterdaten, dem ermittelten ökologischen Bedarfsfall und den in Speichermitteln zur Verfügung stehenden Mengen an gespeicherten Niederschlägen mittels Funkfernübertragung; und
• Ansteuern von Stellmitteln mittels Funkfernübertragung zum Stellen der den Speichermitteln zugeordneten Regelorgane in Abhängigkeit von empfangenen Wetterdaten, ökologischen und/oder ökonomischen Bedarfsfällen der gespeicherten Niederschläge.

Durch diese Maßnahmen wird ein dezentrales Speichervolumen für Niederschläge bereitgestellt und ein Verfahren zu dessen Aktivieren geschaffen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Wasserbewirtschaftungssystem mit einer Vielzahl von Dränspeicherleitungen, die an ein gemeinsames Ablaufrohr angeschlossen sind, das in einen Vorfluter mündet;
2 eine schematische Seitenansicht einer Dränspeicherleitung, geschnitten gemäß A-A' in 1;
3 eine schematische Übersichtsdarstellung der Steuerung des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems;
4 eine schematische Seitenansicht einer Dränspeicherleitung mit geöffnetem Regelorgan;
5 eine schematische Darstellung der Dränspeicherleitung mit Regelorgan beim Öffnen; und
6 eine schematische Darstellung der Dränspeicherleitung, geschlossen, mit Einstau.
Die 1 bzw. 2 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserbewirtschaftungssystems 2 für landwirtschaftliche Flächen in einer Draufsicht bzw. in einer Seitenansicht in einer Schnittdarstellung im Profil A-A'. Das Wasserbewirtschaftungssytem 2 weist eine Vielzahl von Speichermitteln 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a auf. Die Speichermittel 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a sind als Dränspeicherleitungen 12, 12a, 14, 14a, 16 ausgebildet und münden in einem Ablaufrohr 18, mit dem sie über ein Ende 20, 20a, 22, 22a, 24, 26, 26a, 28, 28a, 30 durch einen Regelungsschacht 32, 32a, 34, 34a, 36 verbunden sind. Das Ablaufrohr 18 mündet in einen Vorfluter 38.
Das erfindungsgemäße Wässerbewirtschaftungssystem ist einer landwirtschaftlich genutzten Fläche 40 zugeordnet. Dabei sind die Dränspeicherleitungen 12, 12a, 14, 14a, 16 mit einem leichten Gefälle parallel zu den Höhenlinien (nicht dargestellt) verlegt. Das Ablaufrohr 18 schneidet die Höhenlinien senkrecht und führt mit Gefälle auf den Vorfluter 38 zu.
Wie die 2 im Profil A-A' im Detail darstellt, besteht die Dränspeicherleitung 12, 12a, 14, 14a, 16 aus einer Vielzahl von aneinander gereihten und miteinander fest verbundenen Gitterkästen 42. Die Git terkästen 42 sind unterhalb der Pflugsohle 44 in den Boden 46 der landwirtschaftlich genutzten Fläche 40 eingelassen. Die Einlasstiefe des Gitterkastens 42 richtet sich nach der durchschnittlichen Durchpflügungstiefe der landwirtschaftlich genutzten Fläche 40. In der Regel ist die Pflugsohle 44 nicht tiefer als 30 cm.
Die Gitterkästen 42 können aus einem wabenartig aufgebauten Kunststoffhohlkörper 48 bestehen, der mit einer Geotextilummantelung 50 ummantelt ist. Die Geotextilummantelung 50 verhindert, dass feinste Schwebeteilchen in den Kunststoffhohlkörper 48 eindringen und das Porenvolumen des Gitterkastens 42 zusetzen. Wie oben erwähnt, sind die Gitterkästen 42 zu Dränspeicherleitungen 12, 12a, 14, 14a, 16 zusammengestellt, so dass sie ein erhebliches Speichervolumen zur Verfügung stellen können.
Dadurch, dass durch konventionelles Pflügen Verdichtungshorizonte unterhalb der Pflugsohle 44 geschaffen werden, kann es auf diesen Verdichtungshorizonten zu Abflüssen im Bodenaufbau kommen, die durch die Dränspeicherleitungen 12, 12a, 14, 14a, 16 aufgenommen werden.
Hierbei werden Infiltrationshorizonte geschaffen, die ein Eindringen von Niederschlagswässern 72 in den Boden und damit in die Dränspeicherleitungen 12, 12a, 14, 14a, 16 ermöglichen.
Wie in 3 dargestellt, werden Wetterdaten 52 beispielsweise über http-Standards von einer Zentrale 54 abgerufen. Die Wetterdaten 52 werden in einer Zentrale 54 auf einem Rechner 56 gespeichert. Auf den Rechner 56 ist eine nicht dargestellte Steuersoftware aufgespielt, die die eingegangenen Wetterdaten 52 verarbeitet, indem sie beispielsweise die zu erwarten den Niederschlagsmengen und/oder die tatsächlichen Niederschlagsmengen für die einzelnen Regionen bestimmt, in denen die dezentralen Speichermittel 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a angeordnet sind.
Auf der zentralen Rechnereinheit 56 sind zudem Informationen über die Speicherzustände der dezentral angeordneten Speichermittel 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a jederzeit abrufbar. Es ist dabei vorgesehen, dass die Speichermittel durch den zentralen Rechner 56 über einen Funkstandard, beispielsweise den GSM-Standard, angesteuert werden. Selbstverständlich sind hier auch andere Funkstandards wie beispielsweise UMTS oder vergleichbare Standards denkbar.
In Erwartung von Niederschlagswässern 72 oder ausbleibenden Niederschlagswässern ist es somit möglich, auf der Rechnereinheit 56 über den Funkstandard die Speichermittel 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a anzusteuern. Es ist dabei vorgesehen, insbesondere das Öffnen und Schließen der Speichermittel 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a funkferngesteuert vorzunehmen. Entsprechende Mittel zum Empfang und Senden von Zustandsinformationen in den Speichermitteln 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a sind vorzugsweise in dem Regelungsschacht 32, 32a, 34, 34a, 36 vorgesehen. Die Sende- und Empfangsanlage kann dabei durch ein elektrovoltaisches Bauelement, aber auch durch eine externe Stromversorgung, beispielsweise durch ein öffentliches Stromversorgungsnetz, oder durch andere geeignete Maßnahmen mit Energie beaufschlagt werden.
Es ist hierbei vorgesehen, die Speichermittel 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a auf zu erwartende, regional unterschiedliche Niederschlagsereignisse vorzubereiten, indem diese die Niederschlagswässer 72 aufnehmen und gezielt wieder abgeben. Dabei können derartige Speichermittel 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a auch für den Hochwasserschutz eingesetzt werden, indem sie einen Großteil der Niederschlagsmengen speichern und so die Hochwasserspitzen abpuffern können.
Das Wasserbewirtschaftungssystem ist folglich so ausgelegt, dass es die Niederschlagswässer 72 in erster Linie speichert und bei bestimmten Voraussetzungen gezielt wieder abgibt. In der Landwirtschaft und/oder dem urbanen Grünflächenbau kann dies darin bestehen, die gesammelten Niederschlagswässer 72 in Trockenzeiten wieder an die Umgebung abzugeben. Im städtebaulichen Bereich werden vornehmlich die Niederschlagswässer 72 gesammelt und dann gezielt, beispielsweise zur Kanalsystemreinigung als so genannte Schwallspülung, wieder freigegeben. Allerdings sind auch hier die Speichermittel in erster Linie so ausgebildet, die Niederschlagswässer 72 zu speichern und nicht so schnell wie möglich einem Vorfluter zuzuführen. Die Speichermittel im urbanen Bereich sind vorzugsweise als Rigolen, Zisternen oder ähnlich und gleich wirkende Wasserbauten ausgebildet.
4 zeigt ein vereinfachtes Drosselventil 58, das einem Regelungsschacht 32, 32a, 34, 34a, 36 zugeordnet ist. Das Drosselventil 58 ist als ein Auftriebskörper 60 ausgebildet, der in einer Führung 62 höhenverstellbar ist. Der Auftriebskörper 60 ist mit antagonistisch wirkenden Spannmitteln 64, 64a wirkverbunden. Die Spannmittel 64, 64a sind in dieser Ausführungsform als Federn 66, 66a ausgebildet. Die Federn 66, 66a sind mit einem Arretierungsmittel 68, das in dieser Ausführungsform als Haltebolzen 70 ausgebildet ist, wirkverbunden.
Es ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass der Haltebolzen 70 funkferngesteuert über nicht weiter dargestellte Stellmittel verfahren werden kann, so dass durch die entsprechende Federkraft der Auf triebskörper 60 und damit das Drosselventil 58 entweder geschlossen oder geöffnet wird. Dies hängt von dem gewünschten Speicherzustand in Abhängigkeit von den empfangenen Wetterdaten 52 und den auf dem Rechner 56 abgelegten Speicherinformationen ab. Die Befehle zum Stellen des Drosselventils 58 erfolgen vornehmlich über einen Funkstandard, in dieser Ausführung über einen GSM-Standard. Nicht dargestellte Sensoren in den Speichermitteln 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a liefern dabei Informationen über die Füllstände und/oder die erzielten Abflussmengen, um dadurch ein genaues Bild über das zur Verfügung stehende Speichervolumen zu erhalten.
Die 5 und 6 veranschaulichen das Anstauen von Niederschlagswässern 72 in den Speichermitteln. Das über Funk übertragene Stellsignal wird auf den Haltebolzen 70 übertragen, der das Drosselventil 58 über nicht weiter dargestellte Stellmittel so hält, dass es entgegen der Federkraft und der Kraft des Auftriebskörpers 60 das Ende 20, 20a, 22, 22a, 24, 26, 26a, 28, 28a, 30 verschlossen hält, so dass ein Ablauf aus den Speichermitteln 4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a nicht mehr möglich ist. Der Haltebolzen 70 kann dabei elektromagnetisch gestellt werden.
Allerdings sind auch geeignete, rein mechanische Mittel zum Stellen des Haltebolzens 70 denkbar. Hierbei können die Haltebolzen 70, beispielsweise über eine Mechanik, von Hand gestellt werden.
Die Information, ob ein Speichermittel geöffnet oder geschlossen werden soll, müsste hierfür allerdings an einen Außenposten über die eingangs erwähnten Funkstandards übermittelt und deren Inhalt müsste verstanden werden. Aus diesem Grund wird einer rein automatischen Ansteuerung der dezentralen Speichermittel der Vorzug gegeben.

2: Wasserbewirtschaftungssystem
4, 4a, 6, 6a: Speichermittel
8, 8a, 9, 9a: Speichermittel
10, 10a: Speichermittel
12, 12a, 14, 14a: Dränspeicherleitung
16: Dränspeicherleitung
18: Ablaufrohr
20, 20a, 22, 22a: Ende
24, 26, 26a: Ende
28, 28a, 30: Ende
32, 32a: Regelungsschacht
34, 34a, 36: Regelungsschacht
38: Vorfluter
40: landwirtschaftlich genutzte Fläche
42: Gitterkasten
44: Pflugsohle
46: Boden
48: Kunststoffhohlkörper
50: Geotextilummantelung
52: Wetterdaten
54: Zentrale
56: Rechnereinheit
58: Drosselventil
60: Auftriebskörper
62: Führung
64, 64a: Spannmittel
66, 66a: Feder
68: Arretierungsmittel
70: Haltebolzen
72: Niederschlagswässer

Claims

Wasserbewirtschaftungssystem für urbane und/oder landwirtschaftlich genutzte Flächen mit einer Vielzahl von Speichermitteln zur Aufnahme, Speicherung und Versickerung von Niederschlagswässern, dadurch gekennzeichnet, dass in den Flächen dezentrale Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) vorgesehen sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentralen Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) über einen gemeinsamen Fernfunkstandard miteinander verbunden sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllzustände in den Speichermitteln (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) in Abhängigkeit von der Niederschlagsmenge zentral steuerbar sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fernfunkstandard ein GSM-Netz, ein UMTS-Netz oder dgl. ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) aus Niederschlag (72) speichernden Gitterkästen (42) bestehen.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Niederschlag (72) speichernden Gitterkästen (42) auf den Bodentyp und/oder auf den Grundwasserstand der Fläche abgestimmt sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterkästen (42) im landwirtschaftlichen Bereich zu einer Vielzahl von Dränspeicherleitungen (12, 12a, 14, 14a, 16) zusammengefasst sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) Niederschlag (72) speichernde Zisternen sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) Niederschlag (72) speichernde Rigolen sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dränspeicherleitungen (12, 12a, 14, 14a, 16) unterhalb der Pflugsohle (44) der landwirtschaftlich genutzten Flächen (40) angeordnet sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) mit einen Ablaufende (20, 20a, 22, 22a, 24) an mindestens einem Regelungsmittel angeschlossen sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsmittel als Regelungsschacht (32, 32a, 34, 34a, 36) ausgebildet ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelungsschacht (32, 32a, 34, 34a, 36) über mindestens ein Ablaufrohr (18) mit einem Vorfluter (38) verbunden ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablaufende (20, 20a, 22, 22a, 24) der Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) mit einem Regelorgan gegenüber dem Regelungsschacht (32, 32a, 34, 34a, 36) verschließbar ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan ein ferngesteuertes Drosselventil (58) ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan ein funkferngesteuertes Drosselventil (58) ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (58) in Abhängigkeit von zu erwartenden Niederschlagsmengen und der Speicherkapazität der Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) durch ein fernübertragenes Signal öffnet und schließt.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (58) als Auftriebskörper (60) ausgebildet ist, der das Ablaufende (20, 20a, 22, 22a, 24) der Speichermittel (4, 4a, 6, 6a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) öffnet und schließt.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (58) dem Regelungsschacht (32, 32a, 34, 34a, 36) zugeordnet ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebskörper (60) vorspannbar ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftriebskörper (60) durch antagonistisch wirkende Federn (66, 66a) vorspannbar ist.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Auftriebskörper (60) Arretierungsmittel (68) zugeordnet sind, die entgegen der jeweils herrschenden Federkraft und/oder Auftriebskraft den Auftriebskörper (60) in verschlossener oder geöffneter Position halten.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungsmittel (68) als Haltebolzen (70) ausgebildet sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebolzen (70) elektromagnetisch verstellbar sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltebolzen (70) funkferngesteuert elektromagnetisch stellbar sind.
Wasserbewirtschaftungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan in Abhängigkeit von den durch eine zentrale Rechnereinheit (56) empfangenen Wetterdaten (52) und durch eine diese Wetterdaten (52) verarbeitende Simulationssoftware ferngesteuert verstellbar ist.
Wasserbewirtschaftungssystem mit einer Vielzahl von Speichermitteln nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserbewirtschaftungssystem (2) einem Ackerschlag zugeordnet ist.
Wasserbewirtschaftungssystem mit einer Vielzahl von Speichermitteln nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserbewirtschaftungssystem (2) urbanen Grünflächen zugeordnet ist.
Verfahren zum Steuern und Regeln eines Wasserbewirtschaftungssystems nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche umfassend folgende Schritte: • Empfangen von Wetterdaten auf eine zentrale Rechnereinheit; • Analysieren und Auswerten der übertragenen Wetterdaten, insbesondere Analysieren und Auswerten der Niederschlagsmengenverteilung für bestimmte Bereiche unter Verwendung eines Simulationsprogrammes; • Analysieren und Auswerten der Ist-Zustände der einzelnen dezentralen Speichermittel, insbesondere Ermittlung des zur Verfügung stehenden aktuellen Speichervolumens mittels Funkfernübertragung und Funkfernübertragung der Ist-Zustände an die zentrale Rechnereinheit; • Berechnen von Niederschlagsprofilen und Vergleichen der Ist-Zustände mit auf der zentralen Rechnereinheit hinterlegten Soll-Zuständen für einzelne Speichermittel und Ermittlung von ökologischen Bedarfsfällen in Abhängigkeit von empfangenen Wetterdaten und zur Verfügung stehenden Volumenkapazitäten in dezentralen Speichermitteln; • Regulieren der Ablaufmenge der in dezentralen Speichermitteln gespeicherten Niederschläge in Abhängigkeit von empfangenen Wetterdaten, dem ermittelten ökologischen Bedarfsfall und den in Speichermitteln zur Verfügung stehenden Mengen an gespeicherten Niederschlägen mittels Funkfernübertragung; und • Ansteuern von Stellmitteln mittels Funkfernübertragung zum Stellen der den Speichermitteln zugeordneten Regelorgane in Abhängigkeit von empfangenen Wetterdaten, ökologischen und/oder ökonomischen Bedarfsfällen der gespeicherten Niederschläge.