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Die Erfindung betrifft eine Hochwasserschutzeinrichtung.
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Stand der Technik
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Es existiert eine Vielzahl von mobilen Hochwasserschutzsystemen. Diese untergliedern sich in bewegliche, planmäßige und notfallmäßige Systeme. Notfallmäßige mobile Systeme sind nicht für einen bestimmten Ort konzipiert, können also im Notfall überall errichtet werden. Planmäßige mobile Systeme sind für einen bestimmten Ort entworfen und können nur an diesem eingesetzt werden, da ggf. Fundamente oder anderen Befestigungsmöglichkeiten notwendig sind. Diese Systeme werden im Hochwasserfall aus dem Lager geholt, aufgebaut und nach Abklingen der Hochwasserwelle wieder im Lager verstaut. Bewegliche Systeme sind vor Ort eingebaut, müssen also nicht extra herantransportiert werden. Dazu zählen klappbare oder aufschwimmbare Systeme, die im Normalfall kaum sichtbar sind und im Einsatzfall relativ schnell einsetzbar sind.
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Zu den beweglichen Systemen zählt auch ein sogenanntes Schlauchwehr. Konventionelle Schlauchwehre werden im Normalfall quer zum Fluss eingebaut, um als bewegliche Wehrschwelle zu fungieren. Diese Systeme bestehen aus einem einzigen, üblicherweise bis ca. 150 m langen Schlauch, der an den Seiten an massiven Pfeilern befestigt wird und wahlweise mit Wasser oder Luft gefüllt wird. Dieser Schlauch kann völlig entleert werden und liegt dann flach auf der Wehrwange auf. Das Wasser kann somit ungehindert abfließen.
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Dieses System wird auch als beweglicher Hochwasserschutz, d. h. um 90° gedreht und somit parallel zum Fluss verlaufend eingesetzt. Die Nachteile dieses Systems sind – gerade im innerstädtischen Bereich – offenkundig. Es wird eine große Fläche zur flachen Schlauchablage benötigt, sowie massive Pfeiler mindestens alle 150 m.
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Nachteilig an den bekannten Hochwasserschutzeinrichtungen ist, dass sie für gefährdete Städte, die gleichzeitig mit hohen Wasserständen, kurzen Vorwarnzeiten sowie einem hohen Schutzbedürfnis konfrontiert werden, bei plötzlich auftreten Hochwassersituationen häufig nicht wirksam eingesetzt werden können. Mobile Systeme können i. d. R. nicht schnell genug aufgebaut werden und stationäre Systeme, d. h. Mauern, würden bei größeren Höhen das Stadtbild zerstören.
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Klappbare und aufschwimmbare Konstruktionen haben den Nachteil, dass zu ihrem Einbau große Erdarbeiten nötig sind und sie sich zudem anfällig gegenüber mechanischem Versagen zeigen. Derartige Systeme bestehen i. d. R. aus einzelnen Elementen, deren seitliche Dichtung aneinanderstößt und so eine wasserdichte Wand bildet. Wenn eines dieser Teilelemente – sei es durch Beschädigung oder mechanische Probleme – nicht vollständig ausgefahren werden kann, so versagt die gesamte Hochwasserschutzkonstruktion.
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Die genannten Schlauchwehrsysteme zeigen sich resistenter gegen Beschädigung. Der dabei verwendete einzige Schlauch weist üblicherweise eine Länge von bis zu 150 m auf. Da der Schlauch lediglich durch die Befüllung aufgerichtet wird, ist ein mechanisches Versagen nahezu auszuschließen. Allerdings weisen die Schlauchsysteme nach dem Stand der Technik den Nachteil des zu großem Flächenbedarfs sowie der starken Beeinträchtigung des Stadtbildes auf. Insbesondere durch die benötigten Ablageflächen ist die mögliche Stauhöhe sehr begrenzt.
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Die
DE 197 54 340 A1 offenbart eine der oben beschriebenen Lösung nahekommende Vorrichtung zum Schutz von Gebäuden oder Flächen vor Hochwasser, die mindestens eine rohrförmige, wasserdicht ausgebildete textile Röhre beliebiger Länge und variablen Durchmessers, die an den Stirnseiten geschlossen ist und über Füll- bzw. Entleerungsventile an den Stirnflächen verfügt, aufweist. Die Röhren können mit Flut- oder Grundwasser mit Überdruck zur statischen Stabilität befüllt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein bewegliches Hochwasserschutzsystem zu entwickeln, das zum einen kostengünstig – d. h. insbesondere ohne große Erdarbeiten – gebaut und leicht gewartet werden kann, und zum anderen resistent gegen Beschädigung ist und dessen stationäre Befestigungen keinen negativen Einfluss auf das Stadtbild ausüben.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird eine Hochwasserschutzeinrichtung offenbart, die als beweglicher Schlauchdeich ausgebildet ist. Der Schlauchdeich umfasst mehrere, in sich standfeste und wasserdichte Schlauchdeichelemente. Diese Schlauchdeichelemente können miteinander verbunden werden und bilden dadurch eine sichere Hochwasserschutzkonstruktion.
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Die einzelnen Schlauchdeichelemente werden im Einsatzfall mit Wasser befüllt und können dadurch bis zu einer Höhe von ca. 6,0 m aufgerichtet werden.
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Jedes Schlauchdeichelement ist aus einer Membran bzw. Hüllmembran, insbesondere aus einer Gummimembran (Elastomer), mit eingelegten Festigkeitsträgern ausgebildet. Die äußere Hülle entspricht prinzipiell einer herkömmlichen Schlauchwehrhülle. Die benötigte Dicke hängt dabei von der gewünschten Stauhöhe sowie dem gewählten Innendruck ab. Der Innendruckkoeffizient α ist dabei als Verhältnis der Wasserstände im Inneren und im Oberwasser definiert und ist ein Maß für den im Inneren herrschenden Überdruck.
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Die seitlichen Abdichtungen der einzelnen Schlauchdeichelemente sind ebenfalls aus Elastomeren mit Festigkeitsträgern ausgebildet, wobei diese Membran dünner als die äußere ausgebildet werden kann, da dieser Abschnitt lediglich die durch den Innendruck hervorgerufenen hydrostatischen Kräfte aufnehmen muss.
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Am wasserseitigen Teil des Schlauchdeichelements sind seitlich angebrachten, flügelähnlich geformte Verlängerungen ausgebildet, die zur Verbindung der einzelnen Schlauchdeichelemente dienen. Da diese Flügel verhältnismäßig kurz sind, ist eine Rückstützung durch das Schlauchfüllmedium nicht erforderlich.
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Daher und zur Vereinfachung des Einbaus wird die Verbindung der Schlauchdeichelemente insbesondere nur einseitig vorgenommen. Die Verbindung erfolgt dabei durch Überlappung und Vulkanisation zweier Flügel oder eine andere geeignete Verbindungsart. Da die einzelnen Schlauchdeichelemente jedes für sich stabil und wasserdicht sind, kann theoretisch eine unendlich lange Schutzlinie ohne die Notwendigkeit von Zwischenpfeilern gebaut werden.
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Im nicht genutzten Zustand wird das Schlauchdeichelement bzw. die Hüllmembran des Schlauchdeichelements mehrmals gefaltet in einer im Boden verankerten Bodenkammer verstaut. Die genaue Form der Bodenkammer kann je nach Einsatzort variiert werden. Möglich sind eine flache, eher längliche Form, eine hohe, schmale Form oder eine eher quadratische Ausbildung. Die aus Stahl ausgebildete Bodenkammer wird in einem Stahlbetonfundament befestigt, das Schlauchdeichelement lediglich in der Bodenkammer selbst. Dies hat den Vorteil, dass zum Austausch eines Schlauchdeichelements lediglich die Befestigungen der Bodenkammer gelöst werden müssen und dann die gesamte Bodenkammer inkl. des Schlauchdeichelements aus dem Fundament gehoben werden kann. Die Befestigung der Hüllmembran bzw. des Schlauchdeichelements an der Bodenkammer erfolgt über zwei mittig angeordnete Ankerschienen, zwischen denen die Öffnungen für die Wasserzufuhr zum Aufrichten des Schlauchdeichelements angeordnet sind.
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Die seitlichen Flügel der Hüllmembran schließen dabei nur einseitig bündig mit dem Bodenkammerboden ab, bei der anderen Seite stehen sie in ganzer Länge über die Bodenkammer hinaus. Dies ermöglicht, die einzelnen Bodenkammern bündig aneinanderzureihen und die Flügel innerhalb der jeweils benachbarten Bodenkammer mit dem nächsten Schlauchdeichelement zu verbinden.
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Diese Bodenkammer wird mit einem Deckel verschlossen und ist somit im Normalfall begehbar bzw. ggf. sogar befahrbar.
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Für den wasserdichten, seitlichen Abschluss eines Schlauchdeiches sind Pfeilerstrukturen notwendig. Da diese jedoch nur zur Herstellung einer wasserdichten Verbindung und nicht zur Aufnahme von Kräften benötigt werden, erfüllen sie eher die Funktion einer Führungsschiene für den letzten seitlichen Flügel. Derartige Führungsschienen können entweder in Bestandsbauten eingebaut werden oder mit mobilen Stützen erstellt werden. Durch diese Stützen werden auch größere Knicke in der Schutzlinie ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Hochwasserschutzeinrichtung hat dabei den Vorteil, dass lediglich für die Entfernung der Bodenkammerdeckel Personal benötigt wird. Der sonstige Aufbau erfolgt ferngesteuert. Zudem ist die Konstruktion im Normalfall praktisch nicht zu sehen.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbeschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 zeigt ein Schlauchdeichelement einer Hochwasserschutzeinrichtung in einer schrägen Draufsicht,
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2 zeigt mehrere nebeneinander angeordnete Schlauchdeichelement der Hochwasserschutzeinrichtung in einer Draufsicht,
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3 stellt eine Bodenkammer in einer Schrägansicht dar und
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4 zeigt einen Schnitt durch die Bodenkammer mit einem darin angeordneten Schlauchdeichelement.
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In 1 ist ein Schlauchdeichelement 100 einer Hochwasserschutzeinrichtung dargestellt. Das Schlauchdeichelement 100 umfasst mindestens einen seitlichen Flügel 10, eine Hüllmembran 12, und seitliche Membranelemente 14. Das vergleichbar einem Modul ausgebildete Schlauchdeichelement 100 der Hochwasserschutzeinrichtung ist in einer Bodenkammer 16 angeordnet. Die Bodenkammer 16 ist insbesondere aus Stahl ausgebildet. Zur Befestigung dienen Ankerschienen 18. Die Hüllmembran 12 ist insbesondere als Gummimembran (Elastomer) mit eingelegten Festigkeitsträgern ausgebildet.
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Die Hüllmembran 12 entspricht prinzipiell einer herkömmlichen Schlauchwehrhülle. Die benötigte Dicke der Hüllmembran 12 hängt dabei von der gewünschten Stauhöhe sowie dem gewählten Innendruck ab. Der Innendruckkoeffizient α ist dabei als Verhältnis der Wasserstände im Inneren und im Oberwasser definiert und ist ein Maß für den im Inneren herrschenden Überdruck. Die Ausbildung der Hüllmembran 12 wird nach den für übliche Schlauchwehrhüllen angewandten Methoden entworfen und bemessen.
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Am wasserseitigen Teil des Schlauchdeichelements 100 sind seitlich angebrachten, flügelähnlich geformte Verlängerungen 10 ausgebildet, die zur Verbindung mehrerer einzelner Schlauchdeichelemente 100 dienen. Da diese Flügel 10 verhältnismäßig kurz sind, ist eine Rückstützung durch das Schlauchfüllmedium nicht erforderlich. Die einzelnen Schlauchdeichelemente 100 sowie weiterer Schlauchdeichelemente 100', 100'', ..., 100n (vgl. 2) werden im Einsatzfall mit Wasser befüllt und können dadurch bis zu einer Höhe von ca. 6,0 m aufgerichtet werden.
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Die seitlichen Membranelemente 14 dienen als Abdichtungen der einzelnen Schlauchdeichelemente 100 und sind ebenfalls aus Elastomeren mit Festigkeitsträgern ausgebildet, wobei diese Membranelemente 14 dünner als die äußere Hüllmembran 12 ausgebildet werden können, da dieser Abschnitt lediglich die durch den Innendruck hervorgerufenen hydrostatischen Kräfte aufnehmen muss.
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Das Schlauchdeichelement 100 kann insbesondere in einer Länge von ca. 5 bis 10 m ausgebildet sein.
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2 zeigt mehrere nebeneinander angeordnete Schlauchdeichelemente 100, 100', 100''. Dabei kann die Verbindung der einzelnen Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'' insbesondere nur einseitig vorgenommen werden. Die Verbindung erfolgt dabei durch Überlappung und Vulkanisation zweier Flügel 10, die dazu Überlappungs- oder Verbindungsbereiche 20 aufweisen, oder eine andere geeignete Verbindungsart. Da die einzelnen Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'' jedes für sich stabil und wasserdicht sind, kann theoretisch eine unendlich lange Schutzlinie ohne die Notwendigkeit von Zwischenpfeilern gebaut werden.
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Die miteinander verbundenen einzelnen Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'', die jedes für sich wasserdicht und standfest sind, bilden somit einen Schlauchdeich 30 aus. Durch Verbindung mehrerer solcher Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'' entsteht eine dichte Hochwasserschutzlinie.
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Die seitlichen Flügel 10 der Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'' schließen dabei nur einseitig bündig mit dem Boden der Bodenkammer 16 ab, bei der anderen Seite stehen sie in ganzer Länger über die Bodenkammer 16 hinaus. Dies ermöglicht, die einzelnen Bodenkammern 16 bündig aneinanderzureihen und die Flügel 10 innerhalb der jeweils benachbarten Bodenkammer 16 des Schlauchdeichelements 100 mit dem nächsten Schlauchdeichelement 100', und dieses mit 100'' zu verbinden. Es können eine Vielzahl von Schlauchdeichelementen 100n miteinander verbunden werden, um eine theoretisch unendlich lange Schutzlinie ohne die Notwendigkeit von Zwischenpfeilern aufzubauen.
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In 3 ist die Bodenkammer 16 dargestellt. Die genaue Form der Bodenkammer 16 kann je nach Einsatzort variiert werden. Möglich sind eine flache, eher längliche Form, eine hohe, schmale Form oder eine eher quadratische Ausbildung. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bodenkammer 16 U-förmig ausgebildet.
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Die aus Stahl ausgebildete Bodenkammer 16 wird in einem Stahlbetonfundament befestigt. Dies hat den Vorteil, dass zum Austausch eines Schlauchdeichelements 100, 100', 100'' bzw. des daraus ausgebildeten Schlauchdeichs 30 aus 2 lediglich die Befestigungen der Bodenkammern 16 gelöst werden müssen und dann die gesamte Bodenkammer 16 inklusive des darin angeordneten Schlauchdeichelements 100, 100', 100'', ..., 100n aus dem Fundament gehoben werden kann. Die Befestigung der Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'', ..., 100n erfolgt über zwei mittig in der Bodenkammer 16 angeordnete Ankerschienen 18, zwischen denen Öffnungen für die Wasserzufuhr angeordnet sind.
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Die Bodenkammer 16 weist im Bereich der Ankerschienen 18 vorbereitete Bodenöffnungen 22 zur Befüllung bzw. Entleerung der Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'', ..., 100n auf. Des weiteren sind an der Bodenkammer 16 vorbereitete Bohrungen 24 zum Einbau von Ankern bzw. Schrauben angeordnet.
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In 4 ist die Hochwasserschutzeinrichtung 200 in einem Längsschnitt dargestellt. Im nicht genutzten Zustand wird das Schlauchdeichelement 100, 100', 100'' mehrmals gefaltet in der im Boden verankerten Bodenkammer 16 verstaut. Das Schlauchdeichelement 100, 100', 100'', ..., 100n ist dabei an den Ankerschienen 18 gehalten. Zwischen den Ankerschienen 18 ist mindestens ein Rohr 28 zur Wasserzufuhr angeordnet.
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Die Bodenkammer 16 weist einen Bodenkammerdeckel 26 auf. Dieser Bodenkammerdeckel 26 ist im Normalfall begehbar oder befahrbar.
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Die Offenbarung beschreibt somit eine Hochwasserschutzeinrichtung 200, die aus mindestens einem jeweils in einer Bodenkammer 16 befestigten Schlauchdeichelement 100, 100', 100'', ..., 100n ausgebildet ist. Die Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'', ..., 100n werden im Einsatzfall mit Wasser befüllt und dadurch aufgerichtet. Im ungenutzten Fall liegen die Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'', ..., 100n kompakt in der Bodenkammer 16, insbesondere unterhalb eines Boden- oder Straßenniveaus. Die Bodenkammer 16 selbst wird mit dem Bodenkammerdeckel 26 verschlossen, der als Fußgängerweg, ggf. auch als Fahrstraße, genutzt werden kann. Die Höhe des Schlauchdeichelements 100, 100', 100'', ..., 100n kann dabei durch Anpassung des Innendrucks exakt gesteuert werden.
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Alle Komponenten der Hochwasserschutzeinrichtung 200 können en bloc angeliefert werden. Es muss lediglich die Befestigung der Bodenkammer 26 im Fundament sowie die Verbindung von benachbarten Schlauchdeichlementen 100, 100', 100'', ..., 100n ausgeführt werden. Diese zusammengefügten Schlauchdeichelemente 100, 100', 100'', ..., 100n bilden dann den Schlauchdeich 30 aus und damit in Verbindung mit den Bodenkammern 16, den Bodenkammerdeckeln 26, den Ab- 22 und Zuleitungen 22, 28 die Hochwasserschutzeinrichtung 200.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Flügel
- 12
- Hüllmembran
- 14
- Membranelemente
- 16
- Bodenkammer
- 18
- Ankerschiene
- 20
- Überlappungsbereich der Flügel 10
- 22
- Bodenöffnung
- 24
- Bohrungen
- 26
- Bodenkammerdeckel
- 28
- Rohr
- 30
- Schlauchdeich
- 100
- Schlauchdeichelement
- 100'
- Schlauchdeichelement
- 100''
- Schlauchdeichelement
- 100n
- Schlauchdeichelement
- 200
- Hochwasserschutzeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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