DE102022110961B3

DE102022110961B3 - Device for investigating environmental influences on a body of water

Info

Publication number: DE102022110961B3
Application number: DE102022110961.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Buschbaum; Annika Cornelius; Eike Petersen
Original assignee: Alfred Wegener Inst Helmholtz Zentrum Fuer Polar und Meeresforschung Stiftung Des Oeffentlichen Rech; Alfred Wegener Institut Helmholtz Zentrum Fuer Polar und Meeresforschung Stiftung Des Oeffentlichen Rechts
Current assignee: Alfred Wegener Inst Helmholtz Zentrum Fuer Polar und Meeresforschung Stiftung Des Oeffentlichen Rech; Alfred Wegener Institut Helmholtz Zentrum Fuer Polar und Meeresforschung Stiftung Des Oeffentlichen Rechts
Priority date: 2022-05-04
Filing date: 2022-05-04
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2042-05-05

Abstract

Bekannte Vorrichtungen nutzen einen simulierten Gewässerboden, der zu Ungenauigkeiten in der Beobachtung führen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (01) umfasst eine nach unten geöffnete, aber seitlich geschlossene Ringanordnung (03) mit einer vertikalen Wandung (04), die mit einer Anschrägung (23) unmittelbar auf den natürlichen Gewässerboden (02) im Tidenbereich eines natürlichen Gewässers, beispielsweise auf dem Wattboden der Nordsee, absetzbar ist. Innerhalb der Wandung (04) kann das Wasser bei Ebbe nicht zusammen mit dem Wasser außerhalb der Ringanordnung (03), sondern nur über den Wattboden innerhalb der Wandung (04) abfließen. Dies führt zu einer Verzögerung im Abfluss und damit zu einer Verlängerung der Standzeit des Wassers auf dem Gewässerboden (02) in der Ringanordnung (03). Diese Verlängerung entspricht den Bedingungen, wie sie im Zusammenhang mit dem Klimawandel zu erwarten sind. Die Einwirkungen auf den natürlichen Gewässerboden (02) können entsprechend untersucht werden. Die Vorrichtung kann über eine ortsgebundene Ankervorrichtung (08) stationär positioniert werden, sodass mehrere Zyklen von Ebbe und Flut durchfahren werden können.Known devices use a simulated water bottom, which can lead to inaccuracies in the observation. The device (01) according to the invention comprises a ring arrangement (03) which is open at the bottom but closed at the side and has a vertical wall (04) which, with a bevel (23), rests directly on the natural water bottom (02) in the tidal area of a natural water body, for example on the tidal flats of the North Sea, is deductible. Within the wall (04), the water cannot flow out together with the water outside the ring arrangement (03) at low tide, but only over the mud flats within the wall (04). This leads to a delay in the outflow and thus to an increase in the standing time of the water on the water bed (02) in the ring arrangement (03). This extension corresponds to the conditions that can be expected in connection with climate change. The effects on the natural water bed (02) can be examined accordingly. The device can be positioned in a stationary manner via a stationary anchor device (08), so that several ebb and flow cycles can be run through.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Untersuchung von Umwelteinflüssen auf einen Gewässerboden mit einer Ringanordnung zur Beeinflussung von Wasser oberhalb des Gewässerbodens.The invention relates to a device for examining environmental influences on a body of water with a ring arrangement for influencing water above the body of water.

Im Zusammenhang mit dem globalen Klimawandel sind der bereits zu beobachtende Anstieg der Meeresspiegel durch das Abschmelzen der polaren Eisregionen und der thermischen Ausdehnung der Wasserkörper als bedeutende Parameter zu sehen. Insbesondere Sedimentgezeitenküsten mit ihren Wattflächen sind massiv bedroht. Das Wattenmeer der Nordsee ist das größte zusammenhängende europäische Feuchtgebiet und das mit Abstand größte Wattenmeer der Welt. Salzwasser, der Wechsel zwischen Ebbe und Flut sowie Starkwindlagen mit Neigung zum Sturm prägen die Umweltbedingungen im Wattenmeer. Durch das regelmäßige Trockenfallen und Überfluten unterliegen Temperatur und Salzgehalt sehr starken Schwankungen. Diese werden im Sediment zwar abgemildert, sorgen aber immer noch für einen Lebensraum mit sehr speziellen Ansprüchen an seine Bewohner. Insgesamt finden sich etwa 2500 marine und 2300 teilweise landgebundene Spezies im Wattenmeer und jährlich nutzen etwa 12 Millionen Zugvögel den Lebensraum als Nahrungs- und Brutgebiet. Die Lebewesen, die sich hier dauerhaft etablieren können, sind vor allem ausgeprägte Spezialisten. In connection with global climate change, the already observed rise in sea levels due to the melting of the polar ice regions and the thermal expansion of water bodies are important parameters. In particular, sedimentary tidal coasts with their tidal flats are massively threatened. The Wadden Sea of the North Sea is the largest contiguous European wetland and by far the largest Wadden Sea in the world. Salt water, the change between low and high tide as well as strong winds with a tendency to storms characterize the environmental conditions in the Wadden Sea. Due to the regular drying out and flooding, temperature and salinity are subject to very strong fluctuations. Although these are softened in the sediment, they still ensure a habitat with very special demands on its inhabitants. A total of around 2500 marine and 2300 partially terrestrial species can be found in the Wadden Sea and around 12 million migratory birds use the habitat as a feeding and breeding area every year. The creatures that can permanently establish themselves here are, above all, pronounced specialists.

Während sich im Bereich der Mikro- und Meiofauna eine ungewöhnlich große Zahl hochspezialisierter Arten etablieren konnte, gelang dies nur vergleichsweise wenigen Arten der Makroorganismen. Diese allerdings kommen in außerordentlich großen Individuenzahlen vor und bilden die Nahrungsgrundlage für die Millionen von Zugvögeln. Die vorliegende Erfindung soll zur experimentellen Untersuchung der Effekte eines ansteigenden Meeresspiegels, insbesondere Wasserstände und Wasserbedeckungszeiten, auf die Fauna und Flora an Sedimentgezeitenküsten und im Wattenmeer beitragen.While an unusually large number of highly specialized species were able to establish themselves in the micro- and meiofauna, only a comparatively small number of macro-organism species were able to do so. These, however, occur in extraordinarily large numbers of individuals and form the food base for millions of migratory birds. The present invention is intended to contribute to the experimental investigation of the effects of rising sea levels, in particular water levels and water cover times, on fauna and flora on sedimentary tidal coasts and in the Wadden Sea.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 44 45 685 C2 ist die gattungsbildende Vorrichtung bekannt, bei der eine Ringanordnung eine geschlossene Gewässerrinne aufweist, auf deren Grund ein künstlicher Gewässerboden angeordnet ist. Die Gewässerrinne ist selbsttragend auf Stützen aufgeständert und von einer Betonwanne umfasst. Wasserstand, Fließgeschwindigkeit des Wassers und Stillwasserzonen im Wasser in der Gewässerrinne sind einstellbar, sodass unterschiedliche Gewässerformen simuliert werden können. Verschiedene Messgeräte sind an der Gewässerrinne vorgesehen, die insbesondere der Untersuchung von Umwelteinflüssen auf den Gewässerboden dienen. Insgesamt handelt es sich aber um eine Simulationsanlage, in der nicht zuverlässig alle natürlichen Parameter nachgebildet werden können.From the DE 44 45 685 C2 the generic device is known, in which a ring arrangement has a closed water channel, on the bottom of which an artificial water bottom is arranged. The water channel is self-supporting on supports and surrounded by a concrete trough. The water level, flow rate of the water and still water zones in the water in the water channel can be adjusted so that different water body shapes can be simulated. Various measuring devices are provided on the water channel, which are used in particular to investigate environmental influences on the water bed. Overall, however, it is a simulation system in which not all natural parameters can be reliably reproduced.

Ebenfalls eine Simulationsanlage ist aus der DE 10 2015 011 264 B3 bekannt. Hier wird in einer Wassersäule eine Platte, auf der ein künstlicher Gewässerboden angelegt ist, vertikal verfahren. Dadurch werden die Wasserzustände Ebbe und Flut einschließlich der jeweils herrschenden Wasserströmungen oberhalb des künstlichen Gewässerbodens simuliert.Also a simulation system is from the DE 10 2015 011 264 B3 known. Here, a plate on which an artificial water bottom is laid is moved vertically in a water column. This simulates the water conditions of low and high tide, including the prevailing water currents above the artificial water bottom.

Schließlich ist es aus der DE 10 2010 023 758 B4 bekannt, einen künstlichen See in natürlich gewachsener Umgebung anzulegen und diesen mit Vorrichtungen zur Simulation und Regelung von klimatischen Zuständen, wie sie im Umgebungsbereich des Toten Meeres vorherrschen, zu umgeben.Finally it is from the DE 10 2010 023 758 B4 It is known to create an artificial lake in a naturally grown environment and to surround it with devices for simulating and controlling climatic conditions such as those prevailing in the vicinity of the Dead Sea.

Aufgabenstellungtask

Ausgehend von der oben beschriebenen Vorrichtung als nächstliegendem Stand der Technik ist die Aufgabe für die vorliegende Erfindung darin zu sehen, diese so weiterzubilden, dass eine Untersuchung von Umwelteinflüssen am natürlichen Gewässerboden ermöglicht wird. Dabei sollen die Einwirkungen durch mögliche, insbesondere auch zukünftig zu erwartende Umwelteinflüsse mit möglichst einfachen Mitteln, aber trotzdem sehr naturnah simuliert werden. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dem Haupanspruch zu entnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Based on the device described above as the closest prior art, the object of the present invention is to develop it in such a way that an investigation of environmental influences on the natural water bottom is made possible. The aim is to simulate the effects of possible environmental influences, especially those to be expected in the future, using the simplest possible means, but still very realistically. The solution to this problem according to the invention can be found in the main claim. Advantageous developments of the device according to the invention can be found in the dependent claims.

Bei der beanspruchten Vorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ringanordnung zumindest eine vertikale Wandung mit einer oberen Kante und einer unteren Kante umfasst, die mit der unteren Kante auf einen natürlichen Gewässerboden, der sich in einem Tidenbereich eines natürlichen Gewässers befindet, ablegbar ist, wobei die untere Kante eine Anschrägung aufweist und in der Wandung nahe der unteren Kante zumindest ein Rückschlagventil angeordnet ist, durch das Wasser in die Ringanordnung eindringen kann. Damit besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung im Wesentlichen aus einer ringförmig geschlossenen Wandung, die direkt auf einem Gewässerboden abgestellt werden kann. Es wird bei Flut ein Wasserkörper umschlossen, der nach unten offen, zu den Seiten aber geschlossen ist. Mit der Erfindung wird vor Ort oder im Freiland der originale Gewässerboden, der sich im Tidenbereich und damit in einem Wattenmeer befindet, genutzt. Dessen (unzureichende) Simulation für Vorhersagen aus künstlichen Anlagen entfällt. Die geschlossene Wandung ist vertikal ausgerichtet und hat eine obere und eine untere Kante. Sie wird mit ihrer unteren Kante in den Sand des Gewässerbodens eingestellt, wobei die Anschrägung der unteren Kante deren Eindringen in den Sedimentboden unterstützt. Dabei verläuft die Anschrägung von außen nach innen, sodass die Wandung beim Eindringen in das Sediment zusammengedrückt und nicht auseinandergezogen wird. Durch das Eindringen der Wandung in das Sediment kann das Wasser, das sich nach dem Absetzen der geschlossenen Ringanordnung innerhalb der Wandung befindet, bei ablaufendem Wasser nicht weiter gemeinsam mit dem Wasser außerhalb der Wandung abfließen. Es wird vielmehr im Inneren der Wandung zurückgehalten. Die einzige Abflussmöglichkeit ergibt sich durch das Sediment des Gewässerbodens innerhalb der Wandung. Dabei zieht das Wasser durch das Sediment unterhalb der Wandung ab. Dieser Abflussvorgang erfolgt aber wesentlich langsamer als der direkte Abfluss im Wasserstrom. Das dadurch erzeugte Zurückhalten des Wassers innerhalb der Wandung bewirkt dessen längere Verweilzeit oberhalb des Gewässerbodens. Diese längere Verweilzeit entspricht der Situation bei einem angestiegenen Meeresspiegel, wie er im Zuge der Klimaerwärmung auch im Wattenmeer zu erwarten ist.In the claimed device, it is provided according to the invention that the ring arrangement comprises at least one vertical wall with an upper edge and a lower edge, the lower edge of which can be placed on a natural body of water that is located in a tidal area of a natural body of water, the lower edge has a bevel and at least one non-return valve is arranged in the wall near the lower edge, through which water can enter the ring arrangement can. The device according to the invention thus consists essentially of a ring-shaped closed wall which can be placed directly on the bottom of a body of water. At high tide it encloses a body of water that is open at the bottom but closed at the sides. With the invention, the original water bottom, which is in the tidal area and thus in a mudflat, is used on site or in the open air. Its (inadequate) simulation for predictions from artificial systems is omitted. The closed wall is oriented vertically and has a top and a bottom edge. It is placed with its lower edge in the sand of the water bottom, with the chamfering of the lower edge supporting its penetration into the sedimentary bottom. The bevel runs from the outside to the inside, so that the wall is compressed and not pulled apart when it penetrates the sediment. As a result of the wall penetrating into the sediment, the water which is inside the wall after the closed ring arrangement has been set down cannot continue to flow off together with the water outside the wall when the water is draining off. Rather, it is retained inside the wall. The only possibility for drainage is through the sediment of the bottom of the water within the wall. The water pulls off through the sediment below the wall. However, this drainage process takes place much more slowly than the direct drainage in the water flow. The resulting retention of the water within the wall causes it to remain longer above the bottom of the water body. This longer residence time corresponds to the situation when the sea level rises, as is to be expected in the Wadden Sea as a result of global warming.

Bei auflaufendem Wasser soll der Gewässerboden aber - entsprechend dem natürlichen Vorgang - möglichst behinderungsfrei wieder mit Wasser bedeckt werden, so dass hier innerhalb der Ringanordnung keine signifikante zeitliche Verzögerung zur Wasserbedeckung des Gewässerbodens außerhalb der Ringanordnung bewirkt wird. Das Eindringen des Wassers in das Innere der Ringanordnung wird deshalb erfindungsgemäß durch zumindest ein Rückschlagventil in der im Bereich der unteren Kante der Wandung der Ringanordnung ermöglicht. Durch dieses kann das Wasser in das Innere der Ringanordnung einfließen, ein Abfließen bei ablaufendem Wasser wird durch dessen Ausbildung als Rückschlagventil verhindert, sodass es zur gewünschten Rückhaltung kommt. Bevorzugt und vorteilhaft gemäß einer ersten Erfindungsausgestaltung ist es dabei, wenn zwei diametral gegenüberliegende Rückschlagventile vorgesehen sind. Die Ventile können dabei parallel zur Meeresströmung, aber auch quer dazu angeordnet sein. Dadurch kann das Wasser nahezu behinderungsfrei zusammen mit dem auflaufenden Wasser wieder in das Innere der Ringanordnung eindringen, sodass die Ringanordnung für den Sedimentboden bei auflaufendem Wasser quasi nicht sichtbar ist. Das Zurückfließen des Wassers erfolgt so lange, bis der normale und ggfs. erhöhte Meeresspiegel erreicht ist, wobei ab einem bestimmten Zeitpunkt das Wasser entweder auch über die obere Kante der Wandung fließt oder die gesamte Ringanordnung vom Gewässerboden abhebt, siehe weiter unten. Weiterhin ist es vorteilhaft und bevorzugt, wenn zumindest ein Rückschlagventil im Inneren der Wandung mit einem Verteilrohr verbunden ist. Dadurch wird ein breite Verteilung des eindringenden Wassers erreicht, die den Gewässerboden schont. Ein scharfer Wasserstrahl könnte diesen unerwünscht beeinflussen.When the water rises, however, the bottom of the water body should be covered with water again as unhindered as possible, in accordance with the natural process, so that no significant time delay is caused within the ring arrangement before the water bottom is covered with water outside the ring arrangement. The penetration of the water into the interior of the ring arrangement is therefore made possible according to the invention by at least one non-return valve in the area of the lower edge of the wall of the ring arrangement. Through this, the water can flow into the interior of the ring arrangement, it is designed as a non-return valve to prevent it from flowing out when the water runs off, so that the desired retention occurs. According to a first embodiment of the invention, it is preferred and advantageous if two diametrically opposite check valves are provided. The valves can be arranged parallel to the ocean current, but also transverse to it. As a result, the water can penetrate back into the interior of the ring arrangement together with the running water almost without hindrance, so that the ring arrangement is virtually invisible to the sedimentary floor when the water is running up. The water flows back until the normal and possibly higher sea level is reached, at which point the water either also flows over the upper edge of the wall or the entire ring arrangement lifts off the water bottom, see below. Furthermore, it is advantageous and preferred if at least one non-return valve is connected to a distribution pipe inside the wall. This achieves a wide distribution of the penetrating water, which protects the bottom of the water. A sharp jet of water could affect this undesirably.

Die einfache Grundkonstruktion der Erfindung ermöglicht ein händisches Absetzen im Wattenmeer bei ablaufendem Wasser. Entsprechend können Beobachtungen und Probennahmen am Wattboden durchgeführt werden. Vorteilhafter, insbesondere für automatisierte Beobachtungen und Probennahmen, ist aber eine dauerhafte Positionierung der Ringanordnung im Wattenmeer, sodass sie mehrere bzw. viele Zyklen von Ebbe und Flut durchlaufen kann. Dafür ist es gemäß einer weiteren Modifikation der Erfindung bevorzugt und vorteilhaft, wenn eine ortsgebundene Ankervorrichtung vorgesehen ist, die mit der Wandung verbunden ist. Durch die Ankervorrichtung, die fest mit der Wandung der Ringanordnung verbunden ist, wird diese dauerhaft an einem vorgegebenen Ort im Wattenmeer gehalten, wobei ein gewisser Schwoibereich unproblematisch ist. Je nach Ausführung kann die Ringanordnung ständig auf dem Gewässerboden aufliegen oder auch aufschwimmen bei Flut. Bei einsetzender Ebbe mit ablaufendem Wasser wird sie dann entsprechend dem Wasserspiegel kontinuierlich abgesetzt.The simple basic construction of the invention allows manual settling in the Wadden Sea when the water is draining. Accordingly, observations and sampling can be carried out on the mud flats. More advantageous, especially for automated observations and sampling, is a permanent positioning of the ring arrangement in the Wadden Sea, so that it can go through several or many cycles of ebb and flow. According to a further modification of the invention, it is preferred and advantageous if a stationary anchoring device is provided which is connected to the wall. The anchor device, which is firmly connected to the wall of the ring arrangement, keeps it permanently at a predetermined location in the Wadden Sea, with a certain swelling area being unproblematic. Depending on the design, the ring arrangement can rest constantly on the bottom of the water or even float at high tide. When the tide goes out and the water runs out, it is then continuously set down according to the water level.

Zur ortsbezogenen Positionierung kann beispielsweise ein Pfahl mit einer Anschlagleine vorgesehen sein. Gemäß einer ersten Modifikation kann die Ankervorrichtung bevorzugt und vorteilhaft zumindest zwei Bodenanker umfassen, die mit der Wandung verbunden ist. Dadurch entfallen größere Eingriffe in das Wattenmeer. Durch das Vorsehen von zwei Bodenanker, die bevorzugt einander gegenüberliegen, kann der Schwoikreis der Ringanordnung minimiert werden. Weiterhin können die Bodenanker, beispielsweise einfache klappbare Plattenanker, wie sie von kleineren Segelschiffen bekannt sind, jeweils mittels einer Kette und einem daran anschließenden Seil, das an der oberen Kante der Ringanordnung befestigt ist, mit der Wandung verbunden sein. Die Kette erzeugt ebenfalls Abtrieb und liegt auf dem Gewässerboden auf. Das Seil ist einfach zu befestigen. Eine besonders ortstreue Anordnung (ohne großen Schwoibereich) der Ringanordnung kann gemäß einer weiteren Erfindungsausgestaltung dadurch bevorzugt und vorteilhaft erreicht werden, dass vier Bodenanker in gleichmäßiger Verteilung am Umfang der Wandung befestigt sind (jeweils unter 90° zueinander). Dadurch wird die Ringanordnung bei allen Wasserströmungen aus unterschiedlichen Richtungen und auch bei bewegter See sicher positioniert. Weiterhin hängt die Anzahl der eingesetzten Bodenanker auch ab von den örtlichen Gegebenheiten, insbesondere von der Stärke von Ebbe und Flut.For location-based positioning, a pole with a tether can be provided, for example. According to a first modification, the anchoring device can preferably and advantageously comprise at least two ground anchors which are connected to the wall. This eliminates major interventions in the Wadden Sea. By providing two ground anchors, which are preferably opposite each other, the sway circle of the ring arrangement can be minimized. Furthermore, the ground anchors, for example simple foldable plate anchors, as are known from smaller sailing ships, can each be connected to the wall by means of a chain and an adjoining cable which is fastened to the upper edge of the ring arrangement. The chain also generates downforce and lies on the bottom of the water. The rope is easy to attach. A particularly localized arrangement (without a large swelling area) of the ring arrangement can thus be preferably and advantageously achieved according to a further embodiment of the invention Four ground anchors are fixed evenly distributed around the perimeter of the wall (each at 90° to each other). As a result, the ring arrangement is securely positioned in all water currents from different directions and even in choppy seas. Furthermore, the number of ground anchors used also depends on the local conditions, in particular on the strength of the ebb and flow.

Die Verzögerung des Wasserablaufs aus dem Inneren der Ringanordnung simuliert längere Wasserbedeckungszeiten des Gewässerbodens. Das Wasser braucht länger, um abzufließen. Damit kein Wasser unterhalb der Wandung abfließen kann, ist es wichtig, dass die untere Kante der Wandung sicher auf dem Wattboden aufsteht bzw. in diesen etwas eindringt. Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wandung von außen nach innen angeschrägt ist, um ein besseres Einsinken zu ermöglichen. Dabei kann ein Beschweren der Ringanordnung das Einsinken in den Sedimentboden noch unterstützen. Dies kann gemäß einer weiteren Erfindungsmodifikation bevorzugt und vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass an der oberen Kante der Wandung eine umlaufende Rinne angeordnet ist, wobei bei der abgelegten Ringanordnung in der Rinne befindliches Wasser als Ballastgewicht wirkt. Das Wasser wird automatisch beim Ablaufen des Wassers in der Rinne zurückgehalten und drückt durch sein Gewicht die Wandung in den Wattboden. Reicht diese Beschwerung noch nicht zuverlässig aus, kann gemäß einer nächsten Modifikation bevorzugt und vorteilhaft vorgesehen sein, dass in die Rinne zusätzliches Ballastgewicht in Form von Festkörpern eingebracht ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um größere Steine oder Betongewichte handeln. Dabei ist aber darauf zu achten, dass die Wandung dem Ballastgewicht standhält.The delay in water drainage from within the ring assembly simulates longer periods of water cover of the bottom of the body of water. The water takes longer to drain. So that no water can run off underneath the wall, it is important that the lower edge of the wall rests securely on the tidal flats or penetrates into it a little. It is therefore provided according to the invention that the wall is beveled from the outside inwards in order to enable better sinking. Weighting down the ring arrangement can still support sinking into the sedimentary soil. According to a further modification of the invention, this can preferably and advantageously be achieved in that a circumferential channel is arranged on the upper edge of the wall, with the water in the channel acting as a ballast weight when the ring arrangement is laid down. The water is automatically held back in the channel when the water runs out and its weight presses the wall into the mud flats. If this weighting is not yet reliably sufficient, according to a next modification it can preferably and advantageously be provided that additional ballast weight in the form of solid bodies is introduced into the channel. This can be, for example, larger stones or concrete weights. However, care must be taken to ensure that the wall can withstand the ballast weight.

Um bei Flutbedingungen den Einfluss der Ringanordnung auf den Gewässerboden zu minimieren, kann gemäß einer nächsten Erfindungsausgestaltung vorteilhaft und bevorzugt vorgesehen sein, dass zumindest zwei Auftriebskörper in gleichmäßiger Verteilung an der Wandung befestigt sind, die das Aufschwimmen der Ringanordnung ermöglichen. Bei Ebbe liegen die Auftriebskörper auf dem Trockenen und sind wirkungslos, sodass verfrühtes Aufschwimmen der Ringanordnung sicher verhindert ist. Eine gleichmäßige Unterstützung des Aufschwimmens ergibt sich dadurch, dass zwei oder mehr Auftriebskörper in gleichmäßiger Verteilung am Umfang der Wandung befestigt sind. Beispielsweise können vier Auftriebskörper im rechten Winkel zueinander angeordnet sein. Eine einfache Befestigung der Auftriebskörper an der Ringanordnung ergibt sich, wenn gemäß einer nächsten Erfindungsausgestaltung die zumindest zwei Auftriebskörper an der Rinne befestigt sind. Damit ziehen die Auftriebskörper an der oberen Kante der Wandung und ein Verkippen der gesamten Ringanordnung, beispielsweise auch unter Windeinwirkung, ist sicher vermieden. Eine besonders kostengünstige Lösung ergibt sich, wenn bevorzugt und vorteilhaft die Auftriebskörper als Kugelfender ausgebildet sind. Diese sind kommerziell bei Schiffsausrüstern erhältlich.In order to minimize the influence of the ring arrangement on the bottom of the water under flood conditions, it can advantageously and preferably be provided according to a next embodiment of the invention that at least two buoyancy bodies are attached to the wall in a uniform distribution, which allow the ring arrangement to float. At low tide, the buoyancy bodies lie on dry land and are ineffective, so that premature floating of the ring arrangement is reliably prevented. A uniform support of the buoyancy results from the fact that two or more buoyancy bodies are attached in a uniform distribution on the circumference of the wall. For example, four buoyancy bodies can be arranged at right angles to one another. A simple attachment of the buoyancy bodies to the ring arrangement results when, according to a next embodiment of the invention, the at least two buoyancy bodies are attached to the channel. In this way, the buoyancy bodies pull on the upper edge of the wall and the entire ring arrangement does not tilt, for example under the influence of wind. A particularly cost-effective solution results when the buoyancy bodies are preferably and advantageously designed as ball fenders. These are commercially available from ship chandlers.

Bei einem dauerhaften Verbleib der mit der Erfindung beanspruchten Vorrichtung ist die Ringanordnung den Kräften durch Wasser und Wind ausgesetzt. Dabei umfasst die Ringanordnung im Wesentlichen die geschlossene, vertikale Wandung, die bevorzugt aus einem kostengünstigen Kunststoff besteht. Durch die Kräfte von Wind und Wasser kann die Wandung aus Kunststoff beeinflusst werden. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn mehrere Stabilisierungsstützen an der Wandung befestigt sind, durch die möglichen Verbiegungen entgegengewirkt werden kann. Bei den Stabilisierungsstützen kann es sich beispielsweise um Zwischenlagen und Dreiecke handeln. Weitere Erläuterungen zu der vorliegenden Erfindung und ihre jeweils angesprochenen Modifikationen können dem nachfolgend aufgezeigten Ausführungsbeispiel entnommen werden.If the device claimed by the invention remains in place permanently, the ring arrangement is exposed to the forces of water and wind. In this case, the ring arrangement essentially comprises the closed, vertical wall, which preferably consists of an inexpensive plastic. The plastic wall can be influenced by the forces of wind and water. It is therefore advantageous if several stabilizing supports are attached to the wall, which can be used to counteract possible bending. The stabilizing supports can be spacers and triangles, for example. Further explanations of the present invention and its respective modifications can be found in the exemplary embodiment presented below.

Ausführungsbeispielexample

Nachfolgend wird die mit der vorliegenden Erfindung beanspruchte Vorrichtung zur Untersuchung von Umwelteinflüssen auf einen Gewässerboden und ihre bevorzugten Modifikationen in Ausführungsbeispielen zum besseren Verständnis der Erfindung noch weitergehend erläutert. Dabei zeigt die

1 Vorrichtung in einer schematischen Draufsicht und die
2 Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht.

The device claimed with the present invention for examining environmental influences on a body of water and its preferred modifications in exemplary embodiments for a better understanding of the invention are explained in more detail below. The

1 Device in a schematic plan view and the
2 Device in a schematic side view.

In 1 und 2 ist eine Vorrichtung 01 zur Untersuchung von Umwelteinflüssen auf einen natürlichen Gewässerboden 02 dargestellt. Dabei befindet sich der natürliche Gewässerboden in einem Tidenbereich (in der 2 angedeutet durch eine Wasserspiegel mit einem vertikalen Doppelpfeil) eines natürlichen Gewässers, beispielsweise im Wattenmeer der Nordsee. Die Vorrichtung 01 umfasst eine Ringanordnung 03 zur Beeinflussung des Wassers oberhalb des natürlichen Gewässerbodens 02, insbesondere zur Beeinflussung durch einen insgesamt angestiegenen Meeresspiegel. Die Ringanordnung 03 umfasst eine vertikale (zumindest angenähert vertikal aufgestellt) Wandung 04, die eine obere Kante 05 und eine untere Kante 06 aufweist. Die untere Kante 06 ist von außen nach innen angeschrägt ist und weist dadurch eine Anschrägung 23 auf (siehe Insert in 2), so dass sie gut in den Gewässerboden 02 einsinken kann. Mit dieser Anschrägung 23 ist die Wandung 04 auf dem natürlichen Gewässerboden 02 ablegbar (in der 2 angedeutet durch eine gewellte Linie im Anschluss an die untere Kante 06 der Wandung 04). Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Wandung 04 aus einem Kunststoff, vorzugsweise in der Farbe schwarz. Dieser ist witterungs- und UV-Strahlungsfest sowie zudem kostengünstig und leicht zu handhaben und zu reinigen.In 1 and 2 a device 01 for examining environmental influences on a natural water bed 02 is shown. The natural water bottom is in a tidal range (in the 2 indicated by a water level with a vertical double arrow) of a natural body of water, for example in the Wadden Sea of the North Sea. The device 01 comprises a ring arrangement 03 for influencing the water above the natural water bottom 02, in particular for influencing an overall rise in sea level. The ring arrangement 03 comprises a vertical wall 04 (set up at least approximately vertically) which has an upper edge 05 and a lower edge 06 . The lower edge 06 is beveled from the outside inwards and thus has a bevel 23 on (see Insert in 2 ) so that it can easily sink into the bottom of the water 02. With this bevel 23, the wall 04 can be placed on the natural bottom 02 of the water (in Fig 2 indicated by a wavy line following the lower edge 06 of the wall 04). In the exemplary embodiment shown, the wall 04 consists of a plastic, preferably black in color. This is weather and UV radiation resistant, as well as being inexpensive and easy to handle and clean.

Zur dauerhaften Positionierung der Ringanordnung 03 an einem Ort im Wattenmeer ist eine ortsgebundene Ankervorrichtung 07 vorgesehen, die mit der Wandung 04 fest verbunden ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Ankervorrichtung 07 vier Bodenanker 08, die in gleichmäßiger Verteilung am Umfang der Wandung 04 befestigt sind. Die Bodenanker 08 können beispielsweise als einfache Plattenanker ausgebildet sein. Bei vier Bodenanker 08 sind diese unter rechten Winkeln auf den beiden Hauptachsen der Ringanordnung 03 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder Bodenanker 08 mittels einer Kette 09 und einem daran anschließenden Seil 10 mit der Wandung 04 verbunden. Die Ketten 09 sorgen für die Beschwerung können auf dem natürlichen Gewässerboden aufliegen. Die Seile 10 treiben im Wasser auf und sind über Schäkel 11 mit der Wandung verbunden.For the permanent positioning of the ring arrangement 03 at a location in the Wadden Sea, a stationary anchoring device 07 is provided, which is firmly connected to the wall 04. In the exemplary embodiment shown, the anchoring device 07 comprises four ground anchors 08, which are attached to the circumference of the wall 04 in a uniform distribution. The ground anchors 08 can be designed as simple plate anchors, for example. With four ground anchors 08, these are arranged at right angles on the two main axes of the ring arrangement 03. In the exemplary embodiment shown, each ground anchor 08 is connected to the wall 04 by means of a chain 09 and a cable 10 connected to it. The chains 09 ensure that the weight can rest on the natural bottom of the water. The ropes 10 float in the water and are connected to the wall via shackles 11 .

Desweiteren sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Rückschlagventile 12 gezeigt, die die Wandung 04 nahe ihrer unteren Kante 06 durchdringen. Die gezeigten Rückschlageventile 12 liegen einander diametral gegenüber und ermöglichen ein behinderungsfreies und schnelles Wassereindringen in das Innere der Ringanordnung 03 bei auflaufendem Wasser während der Flut. Beide Rückschlagventile 12 sind im Inneren der Wandung 04 jeweils mit einem Verteilrohr 13 verbunden. Die beiden Verteilrohre 13 weisen Öffnungen 17 auf, durch die eine gleichmäßige Wasserverteilung beim Einlauf erfolgt, sodass der Gewässerboden 02 nicht gestört wird.Furthermore, two check valves 12 are shown in the exemplary embodiment shown, which penetrate the wall 04 near its lower edge 06 . The non-return valves 12 shown are diametrically opposed to one another and allow unimpeded and rapid water penetration into the interior of the ring arrangement 03 when the water is running up during the flood. Both check valves 12 are each connected to a distribution pipe 13 inside the wall 04 . The two distribution pipes 13 have openings 17 through which water is evenly distributed when it enters, so that the bottom of the water body 02 is not disturbed.

Damit die Ringvorrichtung 03 bei ablaufendem Wasser (Ebbe) nicht vorzeitig auftreibt, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel an der oberen Kante 05 der Wandung 04 eine umlaufende Rinne 14 vorgesehen. Diese ist durch die Flut mit Wasser gefüllt. Das Wasser verbleibt in der Rinne 14, auch wenn bei Ebbe alles Wasser abgelaufen ist. Das in der Rinne 14 gehaltene Wasser dient somit als niederhaltendes Ballastgewicht. Zur sicheren Niederhaltung bei ablaufendem Wasser sind im gezeigten Ausführungsbeispiel noch zusätzliche Ballastgewichte in Form von Festkörpern 15, beispielsweise Gewichte oder Steine, in die Rinne 14 eingelegt. An der Außenseite der Rinne 14 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine stabile Krempe 16 vorgesehen. Diese Krempe 16 kann einfach durchbohrt werden. In vier Bohrungen sind die Schäkel 11 der Bodenanker 08 eingehakt.So that the ring device 03 does not float up prematurely when the water is running out (low tide), a circumferential channel 14 is provided on the upper edge 05 of the wall 04 in the exemplary embodiment shown. This is filled with water from the tide. The water remains in the gutter 14 even if all the water has run out at low tide. The water held in the channel 14 thus serves as a holding down ballast weight. In the embodiment shown, additional ballast weights in the form of solid bodies 15, for example weights or stones, are inserted into the channel 14 to ensure that the water is held down safely when the water runs off. On the outside of the channel 14 a stable rim 16 is provided in the embodiment shown. This brim 16 can easily be pierced. The shackles 11 of the ground anchors 08 are hooked into four holes.

Damit die Ringvorrichtung 03 bei zulaufendem Wasser (Flut) ab einer bestimmten Wasserhöhe auch optional aufschwimmen kann, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Auftriebskörper 18 in gleichmäßiger Verteilung an der Wandung 04 befestigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Auftriebskörper 18 in weiteren vier Bohrungen in der Krempe 16 der Rinne 14 mit Schäkeln 11 befestigt. Bei den Auftriebskörpern 18 kann es sich insbesondere um einfache Kugelfender 19 handeln.So that the ring device 03 can also optionally float when the water is running in (tide) above a certain water level, four buoyancy bodies 18 are attached to the wall 04 in an even distribution in the exemplary embodiment shown. In the exemplary embodiment shown, the buoyancy bodies 18 are fastened with shackles 11 in four further bores in the rim 16 of the channel 14 . The buoyancy bodies 18 can in particular be simple ball fenders 19 .

Da die Wandung 04 im Ausführungsbeispiel aus einem nicht komplett starren und damit in Grenzen verbiegbaren Kunststoff besteht, sind mehrere Stabilisierungsstützen 20 vorgesehen. Dabei handelt es sich zum einen um Kunststoffwände 21 in der Rinne 14 und zum anderen um Kunststoffdreiecke 22 unterhalb der Rinne 14 an der Wandung 04.Since the wall 04 in the exemplary embodiment consists of a plastic that is not completely rigid and therefore bendable within limits, several stabilizing supports 20 are provided. These are, on the one hand, plastic walls 21 in the channel 14 and, on the other hand, plastic triangles 22 below the channel 14 on the wall 04.

Abschließend sollen noch einige beispielhafte Maßangaben einen Eindruck von der Dimensionierung und der praktischen Umsetzung der mit der Erfindung beanspruchten Vorrichtung 01 und ihren Modifikationen zur Untersuchung von Umwelteinflüssen auf einen natürlichen Gewässerboden 02 geben: Durchmesser der Ringanordnung 03 3 m Höhe der Wandung 04 35 cm Dicke der Wandung 04 (Kunststoff) 2 cm Höhe der Rinne 14 10 cm Breite der Rinne 14 10 cm Breite der Krempe 16 5 cm Durchmesser Rückschlagventil 12 50 mm Breite Verteilrohr 13 60 cm Gewichte Bodenanker 08 (Platte) 8 kg Abmessung Bodenanker 08 (Platte) 74 cm × 33 cm Länge Kette 09 2 m Länge Seil 10 3 m Durchmesser Kugelfender 19 32 cm Auftrieb Kugelfender 19 6 kg Breite Kunststoffwände 21 10 cm Abmessung Kunststoffdreiecke 22 10 cm × 10 cm Finally, some exemplary dimensions should give an impression of the dimensioning and the practical implementation of the device 01 claimed with the invention and its modifications for investigating environmental influences on a natural water bottom 02: Ring assembly diameter 03 3 m Wall height 04 35 cm Wall thickness 04 (plastic) 2 cm Height of gutter 14 10 centimeters Width of gutter 14 10 centimeters Width of brim 16 5 cm Check valve diameter 12 50mm Wide distribution pipe 13 60 cm Weights ground anchor 08 (plate) 8kg Dimension ground anchor 08 (plate) 74cm × 33cm Chain length 09 2m Length of rope 10 3 m Ball fender diameter 19 32 cm Buoyancy ball fender 19 6kg Wide plastic walls 21 10 centimeters Dimension plastic triangles 22 10cm×10cm

BezugszeichenlisteReference List

0101: Vorrichtungcontraption
0202: natürlicher Gewässerbodennatural water bottom
0303: Ringanordnungring arrangement
0404: Wandungwall
0505: obere Kante von 04top edge of 04
0606: untere Kante von 04lower edge of 04
0707: Ankervorrichtunganchor device
0808: Bodenankerground anchor
0909: KetteChain
1010: SeilRope
1111: Schäkelshackle
1212: Rückschlagventilcheck valve
1313: Verteilrohrdistribution pipe
1414: Rinnegutter
1515: Festkörper als BallastgewichtSolid body as ballast weight
1616: Krempebrim
1717: Öffnung in 13Opening at 13
1818: Auftriebskörperbuoyancy body
1919: Kugelfender als 18Ball fender than 18
2020: Stabilisierungsstützestabilizer support
2121: Kunststoffwand als 20plastic wall as 20
2222: Kunststoffdreieck als 20Plastic triangle as 20
2323: Anschrägung an 06Bevel at 06

Claims

Device (01) for examining environmental influences on a body of water with a ring arrangement (03) for influencing water above the body of water, characterized in that the ring arrangement (03) has at least one vertical wall (04) with an upper edge (05) and a lower edge (06) which can be laid down with the lower edge (06) on a natural body of water (02) which is located in a tidal area of a natural body of water, the lower edge (06) having a bevel (23) and at least one check valve (12) is arranged in the wall (04) near the lower edge (06), through which water can penetrate into the ring arrangement (02).

Device (01) after claim 1 , characterized in that two diametrically opposite check valves (12) are provided.

Device (01) after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one check valve (12) inside the wall (04) is connected to a distribution pipe (13).

Device (01) according to one of the preceding claims, characterized in that a stationary anchor device (07) is provided which is connected to the wall (04).

Device (01) after claim 4 , characterized in that the anchor device (07) comprises at least two ground anchors (08).

Device (01) after claim 5 , characterized in that each ground anchor (08) is connected to the wall (04) by means of a chain (09) and a cable (10) connected thereto, which is fastened to the upper edge (05) of the wall (04).

Device (01) after claim 5 or 6 , characterized in that four ground anchors (08) are fixed in a uniform distribution on the circumference of the wall (04).

Device (01) according to one of the preceding claims, characterized in that a circumferential channel (14) is arranged on the upper edge (05) of the wall (04), with the ring arrangement (03) laid on the natural water bed (02) in the channel (14) located water acts as ballast weight.

Device (01) after claim 8 , characterized in that additional ballast weight in the form of solid bodies (15) is introduced into the channel (14).

Device (01) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two buoyant bodies (18) are fixed in a uniform distribution on the circumference of the wall (04).

Device (01) after claim 10 and claim 8 or 9 , characterized in that the at least two buoyancy bodies (18) are attached to the channel (14).

Device (01) according to one of Claims 10 or 11 , characterized in that the buoyancy body (18) is designed as a spherical fender (19).

Device (01) according to one of the preceding claims, characterized in that several stabilizing supports (10) are attached to the wall (04).

Device (01) according to one of the preceding claims, characterized in that at least the wall (04) consists of plastic.