DE202020003144U1 - Erosion protection from bio-organic bars against surface water - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Erosionsschutz, hier besonders die Wassererosion gegen aus Niederschlags-, Sicker-, Grund- und Schichtenwässern verschiedener Herkunft verursachte Schäden an Böden (13) und Böschungen (15) mit und ohne Vegetation in vielen Einsatzgebieten. Dadurch gekennzeichnet, dass die Riegel (1) als Erosionsschutz eingesetzt werden, deren Querschnitt (3) mit Ausformungen (4) ähnlich Spornen, Krallen oder Widerhaken ausgeführt ist. Die Riegel (1) bestehen aus bioorganischen, abbaubaren Materialien wie Komposten. Hier wird Grünkompost mit definierten Anteilen von Zuschlägen bioorganischer Binde-, Härtungs- und Zuschlagsstoffe zur Steuerung der definierten Haltbarkeitszeit bevorzugt. Device for erosion protection, especially water erosion against damage to soils (13) and embankments (15) with and without vegetation in many areas of use caused by precipitation, seepage, groundwater and stratified water of various origins. Characterized in that the bolts (1) are used as erosion protection, the cross-section (3) of which is designed with formations (4) similar to spurs, claws or barbs. The bars (1) are made of bio-organic, degradable materials such as compost. Here, green compost with defined proportions of additives of bio-organic binding, hardening and additives is preferred to control the defined shelf life.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung aus bioorganischen Riegeln entsprechender Ausformung zum Erosionsschutz an Böschungen mit und ohne Bewuchs in vielen Einsatzgebieten durch Reduktion von Strömungsenergie des abfließenden Oberflächenwassers und durch Minimierung des dadurch bewirkten Abtrages und der Verlagerung von Böden.The invention relates to a device made of bio-organic bars of appropriate shape for erosion protection on slopes with and without vegetation in many areas of application by reducing the flow energy of the draining surface water and by minimizing the erosion and displacement of soils caused thereby.
Stand der TechnikState of the art
Bekannt sind Erosionsschutzsysteme für Böschungen zur Sicherung von frisch bearbeiteten Böden in Form von Matten/Verbundmatten mit möglichen Saatguteinbettungen aus unterschiedlichen Materialien und Schichtungen, wie zum Beispiel aus Kokos-, Sisal- und Jutefasern, Stroh, Schafwolle, Seegras, sowie Geomatten/Gitter aus Kunststoffen wie PE, PP, PVC, PET u. a m. Des Weiteren sind die derzeit zur Verhinderung der Erosion durch Oberflächenwässer verwendeten, teilweise kostengünstig scheinenden Materialien aus Jute oder Kokos nicht heimischer Herkunft, da sie überwiegend aus Indien und dem südost-asiatischen Raum bezogen werden. Diese Matten werden zumeist mit Kunststoff oder Draht fixiert. Diese Fixierungen sind also nicht aus biologisch abbaubaren Materialien hergestellt und verrotten deshalb recht langsam oder zumeist überhaupt nicht. Diese Materialien bleiben für sehr lange Zeit als Störstoffe auf und in dem Boden. Die Matten werden manuell verlegt und mit Pflöcken/Klammern aus Stahl, Holz oder Kunststoff gesichert. Diese Erosionsschutzsysteme leiten das Niederschlagswasser wie folgt ab: Je nach Art des Niederschlages wird ein gewisser Teil des Wasseraufkommens auf der Oberfläche dieser Matten abgeleitet bzw. von der Matte aufgenommen. Jedoch wird der größte Teil des Niederschlagswassers die Matten durchdringen und zwischen der Unterseite der Matte und der Oberfläche des Bodens dann hangunter abfließen. Da bei solch einer Konstellation der Wasserabfluss und der Bodenabtrag kaum geregelt oder gestoppt werden kann, fließen diese mit anwachsender kinetischer Energie ab. Bei der Formel E kin = ½ * m * v2 geht bei der Energieberechnung die Masse m des abfließenden Wassers einschließlich dem Bodenmaterial in die Energieberechnung linear, die Fließgeschwindigkeit v des Wassers mit dem abtransportierten Boden jedoch exponentiell in quadratischer Funktion ein. Durch den unkontrollierbaren Abfluss des Wassers und der abgeschwemmten Böden können Ablaufgräben und Vorfluter überlastet sowie auch Verkehrswege oft überschwemmt werden. Zudem gehen Böden, zumeist wertvoller Mutterboden, oft unwiederbringlich verloren. Auch die Kanalisationssysteme können überlastet werden.Erosion protection systems for embankments to secure freshly tilled soils are known in the form of mats / composite mats with possible seed embeddings made of different materials and layers, such as coconut, sisal and jute fibers, straw, sheep wool, seagrass, and geomats / grids made of plastics like PE, PP, PVC, PET etc. at the. Furthermore, the materials currently used to prevent erosion by surface water, some of which seem inexpensive, made of jute or coconut, are not of domestic origin, as they are mainly obtained from India and the Southeast Asian region. These mats are mostly fixed with plastic or wire. These fixations are not made from biodegradable materials and therefore rot very slowly or mostly not at all. These materials remain on and in the ground as contaminants for a very long time. The mats are laid manually and secured with stakes / clamps made of steel, wood or plastic. These erosion protection systems divert the rainwater as follows: Depending on the type of precipitation, a certain part of the water on the surface of these mats is diverted or absorbed by the mat. However, most of the rainwater will penetrate the mats and then flow down the slope between the underside of the mat and the surface of the soil. Since the water drainage and soil erosion can hardly be regulated or stopped in such a constellation, these flow away with increasing kinetic energy. With the formula E kin = ½ * m * v 2 , the mass m of the draining water including the soil material is included in the energy calculation linearly in the energy calculation, but the flow velocity v of the water with the transported soil is exponentially included in a quadratic function. Due to the uncontrollable runoff of the water and the washed-off soil, drainage ditches and receiving waters can be overloaded, and traffic routes can often be flooded. In addition, soils, mostly valuable topsoil, are often irretrievably lost. The sewer systems can also be overloaded.
Im Weinbau werden z. B. gegen die Bodenerosion durch Niederschlagswasser Grasbegrünungen zwischen den Rebenreihen angesetzt. Es ist zu beachten, dass alljährlich etwa 2 % der gesamten Weinbaufläche durch Neuanpflanzung von Weinreben bearbeitet werden. Bei der Anpflanzung von neuen Rebenreihen geht der alte erosionsschützende Grasbewuchs verloren. Neu angelegte Grasflächen müssen im 1. und 2. Jahr der Wachstumsphase gegen Ausschwemmungen durch abfließende Wässer geschützt werden.In viticulture z. B. against soil erosion caused by rainwater, grass vegetation between the rows of vines. It should be noted that every year around 2% of the total vineyard area is cultivated by planting new vines. When new rows of vines are planted, the old erosion-protecting grass cover is lost. In the 1st and 2nd year of the growth phase, newly created grass areas must be protected against being washed out by running water.
Am Markt werden auch Erosionsschutzmatten aus gewebter Schafswolle, gepackten Steinwalzen, Böschungsnetzen sowie Krallenmatten aus Metall angeboten. Auch diese Systeme erfordern eine Handverlegung und Sicherung mittels Anker. Bei der Anwendung solcher Systeme ist der Eintrag von Kunststoff- oder Metallteilen in den Boden zwangsläufig.Erosion protection mats made from woven sheep's wool, packed stone rollers, embankment nets and metal claw mats are also available on the market. These systems also require manual laying and securing with anchors. When using such systems, the entry of plastic or metal parts into the ground is inevitable.
Die Druckschrift
In der Druckschrift
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AufgabenstellungTask
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mithilfe des an hydraulischen Erfordernissen orientierten Erosionsschutzes den durch Böschungswasser bewirkten Bodenabtrag, Bodenverlagerung und daraus resultierende Schäden zu unterbinden. Dies wird durch eine wiederholende kaskadenartige Verlegung der Riegelzeilen des Erosionsschutzsystems vom topografischen Hochpunkt (hangoben) abwärts hin zum Böschungsfuß (hangunten) mit optimaler Selbstfixierung der Riegel auf und an der Böschungsoberfläche gewährleistet. Durch solch eine Kaskadierung wird die kinetische Energie bzw. Strömungsenergie gestört und der Wasserabfluss durch die sich an den Riegeln bildenden Wirbel gebremst und die Strömungsenergie verringert. Bei Wasserabfluss an Böschungen mit Bodenabtrag und Bodenverlagerung sowie bei agrarmechanischer Bodenbearbeitung, Befahren mit Fahrzeugen, bodendynamischer Abrasion und allgemeiner mechanischer Abreibung von nichtbiologischen Kunststoffen kann eine umweltproblematische Freisetzung von Mikrokunststoffen erfolgen. Diese sind stabil, können von pflanzlichen Zellen aufgenommen und von Kleinstlebewesen inkorporiert sowie vom abfließenden Wasser abtransportiert werden. Folglich können sie in Oberflächen- und Grundwasser gelangen und somit auch ins Trinkwasser. Dadurch wird eine Aufnahme von Mikrokunststoffen in die menschliche Nahrungskette ermöglicht.The object of the present invention is to prevent soil erosion, soil displacement and the resulting damage caused by embankment water with the aid of the erosion protection oriented towards hydraulic requirements. This is ensured by repeating cascading laying of the rows of bars of the erosion protection system from the topographical high point (top of the slope) down to the base of the slope (bottom of the slope) with optimal self-fixing of the bars on and on the slope surface. Through such a cascading, the kinetic energy or flow energy is disturbed and the flow of water is slowed down by the eddies forming on the bars and the flow energy is reduced. In the case of water runoff on embankments with soil erosion and soil displacement, as well as in agro-mechanical soil cultivation, driving on with vehicles, soil dynamic abrasion and general mechanical abrasion of non-biological plastics, an environmentally problematic release of microplastics can occur. These are stable, can be absorbed by plant cells, incorporated by microorganisms and transported away by the draining water. As a result, they can find their way into surface and ground water and thus also into drinking water. This enables microplastics to be included in the human food chain.
AusführungsbeispielEmbodiment
Als vorteilhaft für den Erosionsschutz hat sich ein System herausgestellt, das aus Riegeln aus biologischen, natürlich abbaubaren Materialien besteht und eine Verlegelänge bis 2,50 m besitzt. Besonders beim Kompost, insbesondere beim Grünkompost, konnten die geforderten Eigenschaften bei dessen Verarbeitung und dessen Einsatz vor Ort festgestellt werden.A system has proven to be advantageous for erosion protection, which consists of bars made of biological, naturally degradable materials and has an installation length of up to 2.50 m. Especially with compost, especially with green compost, the required properties could be determined during its processing and its use on site.
Dem Grundmaterial des Riegels (
In den Grundmaterialien und Zuschlagsstoffen für die Riegel (
Aus diesem Materialgemisch werden anschließend mittels Extrusions-, Press- oder Gießverfahren prismenartige Riegel (
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Formgebung der Riegel (
Zusätzlich zu der Faserbewehrung in der Materialmischung kann bzw. wird während der Fertigungsphase ein Strang (
Sollten im Gelände relevante Unebenheiten vorhanden sein, so können Riegel (
Als besonderer Vorteil erweist sich die Möglichkeit, das Grundmaterial der Riegel (
Die Riegel (
Das Erosionsschutzsystem (
Um den natürlichen Auflösungsprozess jedoch zu beschleunigen, wird eine gezielt aktivierende Dotierung mithilfe Sprühtechnik aufgebracht. Somit kann sich das Erosionsschutzsystem (
Das Erosionsschutzsystem (
Das hier beschriebene Erosionsschutzsystem (
FigurenlisteFigure list
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1 Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Riegel1 Cross section through a bolt according to the invention -
2 Perspektivische Ansicht des in1 dargestellten erfindungsgemäßen Riegels2 Perspective view of the in1 illustrated latch according to the invention -
3 Ansicht der in1 + 2 dargestellten Riegel mit Strängen (2 ) leiterförmig zusammengefasst.3 View of the in1 + 2 illustrated bars with strands (2 ) combined in the form of a ladder. -
4 Querschnitt durch eine Böschung mit in3 verlegten, leiterförmig zusammen-gefassten Riegeln4th Cross-section through an embankment with in3 laid, ladder-shaped bars
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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