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Die Erfindung geht aus von einem Regenentlastungsbauwerk mit einer Überlaufschwelle und einer Tauchwand. Die Erfindung betrifft auch eine Kombination aus einer Tauchwand und einem auf eine Bauwerkschwelle eines Regenentlastungsbauwerks aufsetzbaren Leitblech.
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Regenentlastungsbauwerke dienen dazu, eine Möglichkeit zu schaffen, dass Abwasser aus Kanalisationen bei starkem oder lang anhaltendem Regen in natürliche Gewässer übertreten kann, wenn es die Kläranlage nicht verarbeiten kann. Sobald das Wasser eine Höhe in dem Regenentlastungsbauwerk erreicht, die der Überlaufkante der Überlaufschwelle entspricht, tritt das Wasser aus dem Regenentlastungsbauwerk aus. Damit in dem Abwasser mitgeführte Schwimmstoffe nicht mit in natürliche Gewässer übertreten können, sind vor den Überlaufschwellen Tauchwände vorgesehen.
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Im Arbeitsblatt A111 der abwassertechnischen Vereinigung e. V. ist ein Vorschlag für die Ausbildung eines Überlaufwehrs mit Tauchwand für Regenüberläufe gezeigt. Die Tauchwand und das Wehr sind scharfkantig ausgeführt. Damit sich der Fließwiderstand der Tauchwand nicht schädlich auf den Rückstau im Kanal auswirkt, wird ein Mindestabstand von 30 cm oder dem Zweifachen der Überfallhöhe empfohlen.
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Diese Art der Kombination aus Tauchwand und Überfallkante entwickelt eine hohe Saugwirkung, die nach unten gerichtet ist. Darüber hinaus ist in Regenentlastungsbauwerken häufig nicht genügend Platz vorhanden, um eine derartige Anordnung nachzurüsten.
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Bei einer Kanalisationsanlage für Regen- oder Mischwasser ist es bekannt, parallel zu einer Überlaufschwelle eine Tauchwand anzuordnen, die mehrere bezüglich der waagrechten Überlaufströmung aufwärts geneigte Lamellen mit Abständen übereinander in einer vor der Überlaufschwelle angeordneten Baugruppe vereinigt (
DE 19618300 ). Dabei enthält jede Lamelle eine eigene Überlaufkante, so dass zwischen je zwei Lamellen ein eigener Überlaufkanal gebildet wird. Die Eingangsöffnungen der Kanäle liegen in einer vertikalen Ebene. Durch den schmalen Eintrittsquerschnitt entstehen hohe Fließgeschwindigkeiten, die sowohl Fließverluste als auch eine Sogwirkung auf schwebende wie auch auf bodennah transportierte Partikel entwickeln. Die Einlaufkanten wirken dabei wie ein Rechen, in dem sich Toilettenpapier und Ähnliches verfangen kann, was durch Handarbeit wieder entfernt werden muss.
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Weiterhin bekannt ist ein Messwehr zur Ermittlung einer Abflussmenge (
DE 10221319 ), bei dem vor einer Überlaufschwelle eine Tauchwand angeordnet ist.
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Ebenfalls bekannt ist ein Klärüberlauf an einem Regenklärbecken, bei dem ein sich über die gesamte Länge eines Schlitzes erstreckender Streifen aus verformbarem Material befestigt ist, der durch den Druck des Wassers so verformbar ist, dass er bei steigendem Wasserstand eine Verringerung des Schlitzquerschnitts bewirkt (
DE 19515662 C2 ).
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Weiterhin bekannt ist eine Regenwasserentlastungsanlage mit einem kreiszylinderförmigen Regenüberlaufbecken, bei dem das einströmende Wasser in eine Zirkulationsströmung versetzt wird und dass eine Entlastungswehrschwelle längs eines Teils des Umfangs des Regenüberlaufbeckens aufweist (
DE 19859415 A1 ).
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Ein Regenentlastungsbauwerk mit einem Messwehr zur Erfassung der Abflussmenge ist aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2004 020 450 U1 bekannt. Das Messwehr kann entweder ein rundkroniges Schwellenprofil oder auch ein scharfkantiges Schwellenprofil aufweisen. Das Schwellenprofil kann auch Ausnehmungen aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine hydraulisch leistungsfähige Kombination aus Tauchwand und Überfallwehr zu schaffen, die Schwimm- und Schwebstoffe und sonstige Verunreinigungen, insbesondere bodennah transportierte Verunreinigungen, zurückhält.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Regenentlastungsbauwerk mit den im Anspruch 1 oder Anspruch 2 genannten Merkmalen vor. Weiter wird eine Kombination aus einer Tauchwand und einem auf eine Bauwerksschwelle eines Regenentlastungsbauwerks aufsetzbaren Leitblech mit den Merkmalen von Anspruch 19 vorgeschlagen. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Nach der Erfindung wird also in dem Regenentlastungsbauwerk eine Abströmöffnung in Form eines Entlastungsschlitzes gebildet, deren Öffnung in einer vertikalen Ebene liegt. In Strömungsrichtung hinter der Abströmöffnung ist eine Strömungsführung bis zur Überfallkante gebildet, die in der Höhe nicht unterteilt ist.
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Dadurch, dass der sich an die Abströmöffnung anschließende Teil der Strömungsführung nicht unterteilt ist, werden hohe Fließgeschwindigkeiten vermieden. Da die Abströmöffnung in einer vertikalen Ebene liegt, entsteht ein horizontaler Sog, also kein Sog, der auf den Boden des Kanals gerichtet ist und die Gefahr mit sich bringen könnte, dass dort liegende oder mit der Strömung mittransportierte Verunreinigungen hochgesaugt werden. Denn an der Sohle des Kanals bewegen sich mit den mineralischen Stoffen große Mengen organischer Stoffe (Aufsatz von Christine Wöhrle und Hansjörg Brombach: Probenahme im Abwasserkanal, Wasserwirtschaft, 81. Jahrgang, Heft 2/91, S. 60 bis 65).
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Während der Strömung in dem Kanal mitgeführte Schweb- und Schwimmstoffe, die im Regenentlastungsbauwerk nach oben gelangen, können dabei nicht hinter die Tauchwand gelangen, da diese nicht nach innen gegenüber der Vorderkante der Überlaufschwelle vorspringt.
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Es wird auf diese Weise sowohl das Aufsammeln von Schweb- und Schwimmstoffen, die in der Strömung mitgeführt werden, als auch das Aufwirbeln von am Boden liegenden Verunreinigungen als auch die Verstopfung von Abströmöffnungen vermieden.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass sich an die Abströmöffnung ein in der Höhe nicht unterteilter Kanal anschließt. Unter Kanal ist dabei eine Wasserführung zu verstehen, die an die Strömung angepasst ist.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Kanal einen konstanten Querschnitt aufweist, so dass auch hier dafür gesorgt wird, dass keine zu hohen Fließgeschwindigkeiten auftreten.
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In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kanal eine konkav gekrümmte Rückwand aufweist, also eine strömungsgünstige Rückwand, die das Abfließen des Wassers ohne Störungen begünstigt.
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In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Unterkante der Tauchwand und/oder die Vorderkante der Überlaufschwelle abgerundet ausgebildet ist/sind. Es hat sich herausgestellt, dass sich bei scharfkantigen Begrenzungen der Abströmöffnung, insbesondere ihrer Oberkante, die von der Unterkante der Tauchwand gebildet ist, vagabundierende Sekundärwirbel herausbilden. Diese Sekundärwirbel saugen Schwimmstoffe sogar von der Oberfläche herab in die Abströmöffnung und daher hinter die Tauchwand.
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Als eine besonders günstige Form der Abrundung der Unterkante der Tauchwand hat sich eine Tropfenform herausgebildet. Diese Tropfenform hat zur Wirkung, dass die Abrundung sowohl in Strömungsrichtung vor der Öffnung als auch in Strömungsrichtung hinter der Öffnung gegeben ist.
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Als besonders günstige Form der Abrundung der Vorderkante der Überlaufschwelle hat sich eine Bogenform herausgestellt.
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Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn die Unterkante der Tauchwand und die Vorderkante der Überlaufschwelle zumindest angenähert symmetrisch zueinander ausgebildet sind, insbesondere gleichen Krümmungsradius aufweisen.
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In Weiterbildung der Erfindung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass auch die Überlaufkante der Überlaufschwelle abgerundet verläuft.
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Weiterhin kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Vorderkante der Überlaufschwelle im Wesentlichen bündig mit der Vorderseite der Bauwerkschwelle verläuft. Bei der Bauwerkschwelle handelt es sich üblicherweise um ein aus Beton oder Mauerwerk bestehendes Bauelement.
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Es ist aber ebenfalls möglich, dass die Vorderkante der Überlaufschwelle gegenüber der Vorderseite der Bauwerkschwelle in das Innere des Regenentlastungsbauwerks vorspringt.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Überlaufkante der Überlaufschwelle an einem Tragflächenprofil ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass oben auf der Überlaufschwelle ein Profil vorhanden ist, das die Form eines Tragflächenprofils aufweist.
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Auch um die von der Erfindung vorgeschlagene Kombination aus Überlaufschwelle und Tauchwand auch bei vorhandenen Regenentlastungsbauwerken nachträglich anbringen zu können, kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Tauchwand von einem aus Blech bestehenden Bauteil gebildet ist. Dieses Bauteil kann mithilfe üblicher Anbringungsmöglichkeiten nachträglich angebracht werden.
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Mithilfe eines solchen Bauteils lässt sich insbesondere die Tropfenform der Unterkante besonders günstig und einfach herstellen. Oberhalb der tropfenförmig ausgebildeten Unterkante kann die Tauchwand insbesondere eben ausgebildet sein, wobei sie zur Verstärkung und Versteifung längs ihres oberen Randes ein Winkelprofil aufweisen kann. Dieses Winkelprofil kann sowohl in Richtung der Einströmseite als auch in Richtung der Abströmseite abgewinkelt sein.
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Es ist ebenfalls möglich, die Tauchwand in dem Bereich oberhalb der Überlaufkante der Überlaufschwelle so auszubilden, dass sie in Richtung zur Überlaufkante konkav gewölbt ist.
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Weiterhin kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Vorderkante der Überlaufschwelle an einem aus Blech bestehenden Bauteil ausgebildet ist, das an dem Mauerwerk des Regenentlastungsbauwerks angebracht werden kann. Das gleiche gilt auch für die Überlaufkante der Überlaufschwelle, wobei insbesondere sowohl die Vorderkante als auch die Überlaufkante der Überlaufschwelle an einem gemeinsamen aus Blech bestehenden Bauteil ausgebildet sind, das insgesamt auf das Mauerwerk aufgesetzt und dort befestigt ist.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt durch ein Regenentlastungsbauwerk;
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2 vereinfacht eine der 1 entsprechende Darstellung bei einer geänderten Ausführungsform;
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3 die Kombination aus Tauchwand und Überlaufschwelle bei einer geänderten Ausführungsform;
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4 eine den vorherigen Figuren entsprechende Darstellung bei einer nochmals weiteren Ausführungsform.
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Die 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Regenentlastungsbauwerk. In das Regenentlastungsbauwerk mündet ein Kanal 1, der durch ein Zulaufrohr 2 gebildet ist. Dieses Zulaufrohr 2 liegt bündig mit der Sohle 3 des Regenentlastungsbauwerks. Seitlich zu der Richtung des Kanals 1 ist eine aus Beton bestehende Überlaufschwelle 4 gebildet, an deren Außenseite mehrere vertikal verlaufende Träger 5 angebracht sind. Auf die Oberseite 6 ist ein Blechbauteil 7 aufgesetzt, das geschwungen verläuft. Das Blechbauteil 7 bildet auf der in das Innere des Regenentlastungsbauwerks gerichteten Seite eine Vorderkante 8 der Überlaufschwelle 4 und an seiner höchsten Stelle eine Überlaufkante 9 der Überlaufschwelle 4. Zwischen diesen beiden Kanten verläuft das Blechbauteil 7 bogenförmig geschwungen. Dies bedeutet, dass auf der in das Innere des Regenentlastungsbauwerks gebildeten Seite, in 1 also nach links, die Innenseite immer abfällt. Die Befestigung des Blechbauteils kann mithilfe von Schrauben und Dübeln unterhalb der Vorderkante 8 und mithilfe von Schrauben und Muttern im Bereich der oberen Enden der Träger 5 geschehen. Damit ist die Innenseite des Blechbauteils 7 über die gesamte Länge frei von Störungen. Hinter der Überlaufkante 9 ist das Blechbauteil 7 wieder nach unten abgebogen. Die Überlaufkante 9 selbst ist gekrümmt ausgebildet, ebenso wie die Vorderkante 8.
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An einer Decke 10 des Regenentlastungsbauwerks ist mithilfe von Trägern eine Tauchwand 12 befestigt. Die Tauchwand 12 ist aus einem einstückigen Blechbauteil 13 gebildet, das sich als Profil senkrecht zur Zeichnungsebene mit konstantem Querschnitt erstreckt. Im Querschnitt enthält das Blechbauteil 13 einen mittleren ebenen Abschnitt, der im unteren Bereich nach hinten zur Bildung einer Tropfenform umgebogen ist. Das ehemals untere Ende des Blechbauteils 13 ist damit hoch gebogen und liegt bei 14 an der Rückseite des Blechbauteils 13 an. Im oberen Bereich enthält das Blechbauteil 13 zu Aussteifung eine Abwinklung 15 nach vorne, und zwar an einer Stelle, die oberhalb des als maximal angenommenen Wasserstands liegt. Die Abwicklung könnte auch nach hinten gerichtet sein. Die Befestigung des Blechbauteils an den Trägern 11 kann ebenfalls mithilfe von Schrauben und Muttern geschehen. Die Träger 11 und damit der ebene Teil der Tauchwand 12 verlaufen unter einem Winkel von etwa 20° gegenüber einer Senkrechten.
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Die Unterkante 16 der Tauchwand 12 verläuft also abgerundet mit einer Tropfenform, so dass die Abrundung sowohl nach innen als auch nach außen gegeben ist. Diese Unterkante, das heißt der tiefste Punkt der Tauchwand 12, liegt senkrecht oberhalb der Vorderkante 8 der Überlaufschwelle 4. Dadurch wird zwischen der Unterkante 16 und der Vorderkante 8 eine Abströmöffnung gebildet, die sich als Schlitz senkrecht zur Zeichnungsebene fortsetzt.
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Hinter dieser Abströmöffnung 17 ist ein Überlaufkanal 19 gebildet, der nach außen hin durch das Blechbauteil 7 begrenzt wird. Dieser Überlaufkanal 19 weist in der Schnittdarstellung überall die gleiche Breite auf, also überall den gleichen Querschnitt. Die Tauchwand 12 und das Blechbauteil 7 bilden zusammen einen S-förmigen sanft gerundeten und damit verlustarmen Strömungsschlitz längs des Überlaufwehrs, dessen Saugwirkung nicht in Richtung der Kanalsohle 3, sondern horizontal auf den Wasserkörper vor der Tauchwand 12 gerichtet ist.
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Die Konstruktion kann auch nachträglich auf vorhandene Schwellen aufgesetzt werden, wenn die alte Schwelle durch Absägen entsprechend erniedrigt wird oder aber wenn die Schwellenhöhe, wie dies gelegentlich der Fall ist, ohnehin angehoben werden soll.
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Zur Funktion der Kombination aus Tauchwand und Überlaufschwelle bei dem Ausführungsbeispiel der 1:
Wenn es nicht regnet, liegt die ganze Konstruktion trocken. Bei Regen steigt der Wasserspiegel im Regenentlastungsbauwerk an. Weil die Unterkante 16 der Tauchwand 12 senkrecht über der in das innere des Regenentlastungsbauwerks gerichteten Vorderkante 8 der Überlaufschwelle 4 liegt, können schon auf der Wasseroberfläche schwimmende Stoffe nur in sehr geringem Umfang hinter die Tauchwand 12 driften. Wenn der Wasserspiegel über die Höhe der Überlaufkante 9 angestiegen ist, setzt der Überlauf mehr oder weniger heftig ein. Es ergeben sich im Gegensatz zu scharfkantigen und engen Anordnungen von Tauchwänden und Überläufen wegen des großen Eintrittsquerschnitts in dem Ansaugbereich zwischen der Unterkante 16 der Tauchwand 12 und der Vorderkante 8 der Überlaufschwelle und der guten Ausrundung beider Kanten nur geringe Fließgeschwindigkeiten und daher flache Geschwindigkeitsgradienten. Damit werden die Fließverluste und der Rückstau minimiert, die Sogwirkung ist gering und nicht nach unten zur Kanalsohle 3 hin gerichtet. Mit dem Zulaufwasserstrom heran transportierte Schwimmstoffe können im ruhigen Wasserkörper vor der Tauchwand 12 aufsteigen und schwimmen dann auf der Wasseroberfläche, bis sich das Bauwerk nach Regenende wieder leert und der Wasserstrom sie mit zur Kläranlage nimmt.
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Die auf der Sohle 3 des Kanals mit transportierten Verunreinigungen werden nicht angesaugt, sondern mit der Strömung weiter transportiert.
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Die geringen Fließgeschwindigkeiten in der Abströmöffnung 17, die seitwärts des Zuleitungskanals 1 angeordnet ist, vermeiden auch, dass Schwebstoffe wie beispielsweise Toilettenpapier angesaugt werden.
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Die Führung der Eintrittströmung vermeidet die Bildung von Sekundärwirbeln, wie man sie bei scharfkantigen Tauchwänden sehen kann und die Schwimmstoffe nach unten von der Wasseroberfläche saugen. Daher kann die Eintauchtiefe der Tauchwand, das heißt die vertikale Differenz zwischen der Unterkante 16 der Tauchwand 12 und der Überlaufkante 9, deutlich kleiner sein, als es bei der Konstruktion gemäß dem eingangs erwähnten Arbeitsblatt A111 empfohlen wird. Damit liegt die Abströmöffnung 17 deutlich höher über der Kanalsohle 3 als bei herkömmlichen Konstruktionen, und der Wirkungsgrad des Feststoffrückhalts wird verbessert.
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Die sehr glatte und sanft geschwungene Ausführung sowohl des Blechbauteils 17 als auch der Tauchwand 12, das Vermeiden von Kanten, Falten, Knicken und Schweißnähten und die stets abwärts gerichtete Neigung aller wasserberührten Teile der beiden Bleche verhindern, dass zum Beispiel Toilettenpapier hängen bleibt oder sich verheddert. Schmutzstoffe, die sich auf horizontalen oder flachen Abschnitten aufhäufen, finden bei dieser Art der Ausbildung keinen Halt.
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Sowohl das Blechbauteil 7 mit der Überlaufkante 9 und der Vorderkante 8 der Überlaufschwelle als auch die Tauchwand 12 werden aus dünnem hochwertigen Edelstahl mit veredelter Oberfläche durch Kaltverformen hergestellt. Es gibt keine Schweißnähte, die den Korrosionswiderstand und die Oberflächenqualität beschädigen würden. In den wasserberührten Teilen gibt es nur ein Minimum an Befestigungsteilen. Die Tauchwand 12 wird an jedem Träger 11 mit nur einer einzigen Schraube über dem Wasserspiegel befestigt. Der Strömungsdruck kann dennoch die Position der Tauchwand wenig ändern, da die Haltekonstruktionen diese auf der Rückseite bis zu der tropfenförmigen Unterkante als Versteifung stützt.
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Eine abgeänderte Ausführungsform ist in 2 dargestellt. Wenn es im Regenentlastungsbauwerk genügend Platz gibt, kann die Abströmöffnung 17, die zwischen der Unterkante 16 der Tauchwand 12 und der Vorderkante 8 der Überlaufschwelle 4 gebildet ist, auch in das Innere des Regenentlastungsbauwerks vor die Vorderseite 20 der Betonschwelle 4 verlegt werden. Während bei der Ausführungsform nach 1 die Vorderkante 8 der Überlaufschwelle 4 bündig mit der Vorderseite 20 der Betonschwelle 4 verläuft, ist dies bei der Ausführungsform nach 2 anders. Hier wird ein Blechbauteil 27 etwa der gleichen Form verwendet, das in seinem oberen Bereich an der Vorderseite 20 der Überlaufschwelle 4 befestigt ist. In dem sich daran anschließenden die Überlaufkante 9 bildenden Bereich ist dieses Blechbauteil 27 in Form eines Tragflächenprofils 21 ausgebildet, seine Hinterkante ist bei 22 umgebogen. Hier reicht die Befestigung des Blechbauteils 27 bei 23 beispielsweise mithilfe einer Schraube und eines Dübels aus. Der nach innen ragende Teil kann freitragend sein. Die Vorderkante 8 ist auch nach unten hin umgebogen und bildet etwa einen Halbkreis im Querschnitt. Die Tauchwand 12 ist gegenüber der Ausführungsform nach 1 nicht verändert, sie ist nur weiter nach innen gerückt. Unterhalb des vorspringenden Teils des Blechbauteils 27 ist eine Schwimmstofffalle gebildet, in der aufschwimmende Partikel sich ansammeln können. Die gesamte Garnitur aus diesem Blechbauteil 27 kann durch Abspritzen mit einem Wasserstrahl von unten oder oben leicht gereinigt werden.
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Die Ausbildung der Überlaufkante 9 an einer Stelle des Blechbauteils 27, die die Form eines Tragflächenprofils aufweist, hat den Vorteil, dass man durch Messen des Wasserstandes vor der Tauchwand 12 eine genaue und hochauflösende Messung der Überlaufwassermenge erhalten kann. Die Ausbildung des Blechbauteils 27 in diesem Bereich als Tragflächenprofil bietet sich an, da hier ohnehin die Krone der Wehrmauer überspannt werden muss.
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Es ist auch eine Ausführung möglich, wie sie in 3 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Blechbauteil 27 wie bei 2 verwendet, sitzt jedoch auf der Überlaufschwelle 4 und ragt nach hinten und ist dort von einer gegebenenfalls abgekröpften Trägerstruktur 25 gestützt. Auch hier kann das Tragflächenprofil 21 verwendet werden.
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Die Ausführungsform der 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 in der Form des Blechbauteils 13, das hier die Tauchwand 12 bildet. Während bei der Ausführungsform der 1 oberhalb der Tropfenform das Blechbauteil 13 als ebenes Bauteil ausgebildet ist, ist hier das Blechbauteil 13 in dem Bereich oberhalb der Höhe der Überlaufkante 9 zu dieser Überlaufkante 9 hin konkav gekrümmt. Diese gekrümmte Form der Tauchwand lenkt den von unten kommenden Überlaufstrom in Richtung der Überlaufkante und erhöht damit die hydraulische Leistungsfähigkeit. Die dadurch gebildete gerundete Oberkante dient dann als Notüberlauf bei seltenen Katastrophenregen.
