DE2906268C2

DE2906268C2 - Verfahren und Anlage zum Vermindern des durch die Flut im Mündungsbereich eines Flusses verursachten Eindringens von Meereswasser in das Süßwasser des Flusses

Info

Publication number: DE2906268C2
Application number: DE19792906268
Authority: DE
Inventors: Eric A. San Lorenzo Calif. Salo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-02-19
Filing date: 1979-02-19
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DE2906268A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermindern des durch die Flut im Mündungsbereich eines Flusses verursachten Eindringens von Meereswasser in das Süßwasser des Flusses gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie auf eine Regulierungsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist bekannt (US-PS 36 67 234). Dieses bekannte Verfahren wird realisiert mittels einer Regulierungsanlage, die zwei zueinander gerichtete Dämme aufweist, die zwischen sich den freien Schiffsdurchlaß freilassen, der unveränderbare Geometrie hat In jedem der beiden Dämme befindet sich ein Einwegventil, das nur bei flußabwärts gerichteter Strömung öffnet Durch Schließen der beiden Einwegventile wird die Strömungsquerschnittsfläche des Flusses verringert Gemäß diesem bekannten Verfahren erfolgt so lange, wie der Gezeitenstrom nicht flußaufwärts gerichtet ist, eine Süßwasserströmung durch den freien Strömungsdurchlaß sowie die beiden Einwegventile. Sobald der Gezeitenstrom umschlägt, schließen die beiden Einwegventile. Das Schließen der beiden Einwegventile beeinflußt somit die flußabwärts gerichtete Süßwasserströmung nicht, da zum Zeitpunkt des Schließens der Einwegventile durch diese ohnehin keine flußabwärts gerichtete Strömung mehr erfolgt. Wenn danach der Wasserstand des Meereswassers am freien Strömungsdurchlaß ansteigt, strömt Meereswasser durch den Strömungsdurchlaß flußaufwärts. Für diese flußaufwärts gerichtete Strömung steht allerdings nur der freie Strömungsdurchlaß und nicht mehr der von den Einwegventilen gesperrte Weg zur Verfugung, so daß das Meereswasser nicht in solcher Menge flußaufwärts strömen kann, wie wenn an der Regulierungsstelle keinerlei Hindernisse vorhanden wären.

Das bekannte Verfahren und die Regulierungsanlage zu seiner Durchführung weisen einige Nachteile auf. Ein Nachteil besteht darin, daß während der gesamten Zeit, während der durch die Regulierungsanlage die Strömung flußabwärts erfolgt, die Strömungsquerschnittsfläche des Flusses konstant ist, nämlich durch die beiden Einwegventile und den freien Strömungsdurchlaß bestimmt ist, so daß die Strömungsquerschnittsfläche beispielsweise bei Niedrigwasser unterhalb der Regulierungsanlage wesentlich stärker^v eingeschränkt ist, als dies notwendig ist, was einerseits den Nachteil zur Folge hat, daß im freien Strömungsdurchlaß eine unnötig hohe Strömungsgeschwindigkeit herrscht, die die Schiffe behindert, während gleichzeitig das vollständige Abfließen des Süßwassers von stromauf der Anlage behindert wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß beim

bekannten Vorgehen immer noch die Gefahr besteht, daß eine erhebliche Meereswassermenge in den Flußabschnitt stromauf der Regulierungsstelle gelangt, da die Regulierungsmöglichkeiten relativ gering sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart auszubilden, daß die flußabwärts gerichtete Strömung möglichst wenig beeinträchtigt wird, während andererseits das Einströmen von Meeresv/asser nach stromauf im wesentlichen verhindert wird. Ferner soll eine entsprechende Regulierungsanlage geschaffen werden.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und die Regulierungsanlage gemää Patentanspruch 2 gelöst

Durch die Erfindung ist erreicht, daß an der Regulierungsstelle unter normalen Bedingungen ständig eine flußabwärts gerichtete Strömung herrscht, die jedoch nicht mehr beeinträchtigt ist, als dies zum Zurückhalten des Meereswassers notwendig ist Es wird zumindest weitgehend verhindert daß Meereswasser von stromab der Reguücrungsarsiage in das Süßwasser stromauf der Regulierungsanlage eindringe.·, kann. Ohne daß der Schiffsverkehr behindert wird, ist somit eine Steuerung des Eindringens von Chloriden in den Fluß möglich. In den Gegenden stromauf der Anlage werden die durch Brackwasser verursachten Schwierigkeiten, die für die Industrie kostspielig sein können, vollständig behoben. Im Lauf der Zeit ergibt sich eine Erholung und Verbesserung der Qualität der wasserführenden Uferschichten, die ansonsten durch das Eindringen von Chloriden zerstört worden sind bzw. werden ^nnten. Schließlich wird die Verschmutzung behoben, die durch Abwasser und Schmutzwässer verursacht wird, wenn diese in die Gezeitenströme abgelassen werden und durch die Gezeitenströme weit stromauf transportiert werden.

Die spezielle Ausbildung der Wehre ist Gegenstand der Ansprüche 3 und 4.

Schwenkbar gelagerte Wehre, die angehoben und abgesenkt wer Jen können, sind für sich bekannt (US-PS ίο 10 89 232, US-PS 5 94 733).

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Regulierungsanlage zum Vermindern des Eindringens von Meereswasser in einen Fluß,

F i g. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung gemäß der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 eine vergrößerte üchnittdarstellung gemäß der ~x> Linie 3-3 in Fig. 1,

F i g. 4 eine ausschnittsweise vergrößerte Schnittdarstellung gemäß der Linie 4-4 in Fig. 1, die das obere Ende eines Schwimmerwehrs im aufgerichteten Zustand darstellt,

Fig.5 eine Fig.4 ähnliche Darstellung, die jedoch das obere Ende des Schwimmerwehrs im abgesenkten Zustand darstellt,

F i g. 6 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie 6-6 in F i g. 2, die schematisch die Steuereinrichtung eines Schwimmerwehrs darstellt, und

F i g. 7 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie 7-7 in Fig.3.

Zunächst wird auf F i g. 1 eingegangen. Darin ist ein Fluß 10 erkennbar, über dessen gesamte Breite mit Ausnahme eines freigelassenen und offenen Schiffsdurchlasses 12 ein Unterbau 14 aus Beton verläuft, der an das Flußbett 16 anschließt und mit Hilfe von Pfählen 18 im Untergrund verankert ist Die Anlage ist gegen Schiffs- und Bootskollisionen durch Lsitpfähle 20 geschützt

Einstückig mit den beiden Abschnitten des Unterbaus 14 sind wandförmige Wehrpfeiler 22 aus Beton ausgebildet die sich bis über den mittleren Hochwasserstand des Flusses und bis unter den mittleicn Niedrigwasserstand des Flusses erstrecken. Zwischen den Wehrpfeilern 22 sind durch mechanische Mittel steuerbare Wehre 24 sowie mehrere durch Schwimmer betätigbare Wehre 26 angeordnet Die Wehre 24 befinden sich unmittelbar neben dem ausgebaggerten Schiffsdurchlaß 12 auf dessen beiden Seiten, und die durch Schwimmer betätigbaren Wehre 26 nehmen die übrige Breite des Flusses zwischen den Wehren 24 und den Flußufern ein.

Jedes Wehr 26 ist mit Hilfe von Zapfenlagern, die jeweils aus einem Lagerzapfen 28 und einer Lagerplatte 30 bestehen (siehe F i g. 6), schwenkbar an den beiden anschließenden Wehrpfeilern 22 ange¹ rnkt Die Wehre 26 sind in Leichtbauweise ausgefüört und bestehen vorzugsweise aus Trägern 32 mit Doppef-T-Profil aus Aluminium und Trägern 34 mit U-Profil sowie einer Wehrtafel 36 aus Holz auf ihrer stromauf gelegenen Seite. An seinem freien Ende weist jedes Wehr 26 einen Schwimmerkörper 38 auf, der eine Schwimmerkammer umschließt Jedes Wehr 26 ist mit einer Zufuhrleitung 40 für Luft versehen, die durch eines der beiden Zapfenlager und entlang der Unterseite der Wehrtafel 36 verläuft und in den Schwimmerkörper 38 hineinführt wo die Zufuhrleitung 40 in einer Einlaßdüse 42 endet, die nahe einer oberen Wand 44 des Schwimmerkörpers 38 angeordnet ist Ferner gehören zur Anlage eine Druckluftquelle 46 in Form eines Luftverdichters, zumindest eine Ablaßleitung 48 und zumindest eine Steuereinrichtung 50 (siehe Fig.6), mittels deren die Zuführleitung 40 wahlweise mit dem Luftverdichter oder der Ablaßleitung 48 verbindbar ist. leder Schwimmerkörper 38 weist ferner einen Wassereinlaß 52 und ein Ventil für den Wassereinlaß 52 auf, das aus einer an einem Schwenkarm 56 angebrachten Schwimmerkugel 54 besteht Der Schwenkarm 56 ist an einer unteren Wand 58 des Schwimmerkörpers 38 angelenkt.

Jedes Wehr 24 umfaßt Zapfenlager 60, eine stromauf angeordnete Wehrtafel 62, eine stromab angeordnete Wehrtafel 64 sowie Trag- und Versteifungselemente 66 im Inneren des Wehrs 24. Die Wehre 24 sind mit einer Steuereinrichtung versehen, die zur Einstellung ihrer Winkelstellung bzw. Neigung dient und Umlenkrollen 68, Stellseile 70, Steütrommeln 72, einen Trommelantrieb 74 sowie einen Motor 76 umfaßt. Die Kraftübertragung vom Motor 76 zum Trommelantrieb 74 erfolgt über ein Schneckengetriebe mit geringer Steigung.

Zur Anlage gehört ferner ein Steuerhaus 80. von dem aus der Betrieb der einzelnen Wehre gesteuert und überwacht wird.

Die Anlage arbeitet in folgender Weise:

Wenn der Gezeitenstrom flußab strömt, nehmen die Wehre 24 und 26 ihre vollständig geöffneten Stellungen ein; ein Beispiel dafür ist die horizontale S!ellung bzw. Lage des Wehrs 26 gemäß F i g. 5. Die Wehre 26 werden beim Gezeitenwechsel nacheinander vorn Ufer bis zu den Wehren 24 geschlossen bzw. angehoben. Dies erfolgt bei niedriger Flußwasserführung und Springtiden bereits vor dem Gezeitenwechsel. Das Schließen der Wehre 26 geschieht, indem die Steuereinrichtung 50

so eingestellt wird, daß sie den als Druckiuftquelle 46 dienenden Luftverdichter durch die Zufuhrleitungen 40 mit den Schwimmerkörpern 38 verbindet. Die einströmende Luft drückt das Wasser durch die Wassereinlässe 52 aus den Schwimmerkörpern 38 heraus, so daß die Wehre 26 in die in Fig.4 dargestellte Stellung steigen und die Schwimmerkugeln 54 die Wassereinlässe 52 schließen. Zugrundeliegendes Prinzip ist dabei, so viele der Schwimmerwehre 26 nacheinander zu schließen bzw. zu heben, wie benötigt werden, um den Wasserspiegel 86 des Süßwassers oberhalb des Wasserstandes 88 des Meeresvvassers zu halten und eine resultierende Süßwasserströmung durch den Schiffsdurchlaß 12 hinaus aufrechtzuerhalten. Wenn der Flutstrom so weit zugenommen hat, daß der Wasserstand 88 stromab der Anlage sich dem Wasserspiegel 86 stromauf der Anlage nähert, werden die Wehre 24 mit Hilfe der Steiltrommeln 72. dem Trommelantrieb 74 und dem Motor 76 so eingestellt, daß stromauf zuverlässig ein etwas höherer Wasserspiegel 88 gehalten wird, so daß in den Bereich stromauf der Anlage kein Meereswasser eindringen kann. Die Wehre 24 werden auch dazu benutzt, die Strömung des Flusses zu regulieren, um die Strömung im Schiffsdurchlaß 12 bei Bedarf zu verringern, damit es im Schiffsdurchiaß 12 nicht zu einer zu hohen Strömungsgeschwindigkeit kommt, und um einen zu großen Wasserstandsunterschied nahe dem Schiffsdurchiaß 12 zu verhindern,

damit möglichst wenig Querströme auftreten, die andernfalls das Navigieren erschweren würden.

Wenn die Wehre 26 angehoben sind, wird die Steuereinrichtung 50 in die in Fig.6 dargestellte Sperrstellung gebracht, in der die Zufuhrleitungen 40 weder mit dem Luftverdichter noch mit den Ablaßleitungen 48 in Verbindung stehen.

Wenn dann der Gezeitenstrom wieder seewärts strömt, werden die Wehre 26 in ihre horizontale bzw. vollständig geöffnete Stellung zurückgebracht, indem im notwendigen und gewünschten Ausmaß die Steuereinrichtung 50 so eingestellt wird, daß die entsprechenden Zufuhrleitungen 40 mit den Ablaßleitungen 48 in Verbindung stehen. Dadurch können sich die Schwimmerkörper 38 mit Wasser füllen, so daß sie sich erneut in ihre horizontale Lage bewegen.

Die Wehre 26 sind, wie bereits angegeben wurde, in Leichtbauweise ausgeführt, damit sie unter dem Einfluß von Antriebskräften in gewünschter Weise arbeiten. Dagegen sind die Wehre 24 etwas schwerer und stabiler konstruiert, weil sie für Überfallhöhen von bis zu 30 cm und zusätzliche kinetische Beanspruchungen aufgrund der Wasserströmung ausgelegt sind. Die Wehre 24 können mittels der angetriebenen Stelltrommeln 72 genau eingestellt werden, wobei sie sowohl bei der Aufwärtsbewegung als auch bei der Abwärtsbewegung genau geführt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vermindern des durch die Flut im Mündungsbereich eines Flusses verursachten Eindringens von Meereswasser br· das Süßwasser des Flusses, wobei unter Aufrechterhaltung eines in einer Regulierungsanlage ungefähr in Flußmitte angeordneten, ständig offenen Schiffsdurchlasses die Strömungsquerschnittsfläche des Flusses durch diese Regulierungsanlage während des Zeitraums des flußaufwärts gerichteten Gezeitenstromes und während des Höchststandes der Flut verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung der Strömungsquerschnittsfläche erfolgt, indem von beiden Flußufern in Richtung zum Schiffsdurchlaß (12) allmählich fortschreitend der freie Strömungsdurchlaß so verengt wird, daß der Wasserspiegel (86) des abströmenden Süßwassers des Flusses (10) im jeweils noch verbleibenden StrömuB&sdurchlaß höher als der durch die Gezeiten verursachte Wasserstand (88) des angrenzenden Meereswassers ist, daß diese ungleichen Wasserstände (86,88) aufrechterhalten werden, bis sich der flußabwärts gerichtete Gezeitenstrom einstellt, und daß danach in Richtung zu den beiden Flußufern allmählich fortschreitend der Strömungsdurchlaß verbreitert wird.

2. Regulierungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Unterbauten, die sich von den Flußufern bis zu dem ständig offenen Schiffsdurrhiaß erstrecken, gekennzeichnet durch zahlreiche Abstand voneinander aufweisende, senkrechte, wandförmig«; Wehi pfeiler (22), die von den Unterbauten (14) getragen werden und sich parallel verlaufend bis unter den ..linieren niedrigsten Niedrigwasserstand und über den mittleren höchsten Hochwasserstand erstrecken, an ihren unteren Enden schwenkbar zwischen jeweils zwei Wehrpfeilern (22) gelagerte Wehre (24 und/oder 26), von denen auf jeder Seite des Schiffsdurchlasses (12) mindestens drei vorgesehen sind und die so angehoben und abgesenkt werden können, daß sie die öffnungen zwischen den Wehrpfeilern sperren bzw. freigeben, und Mittel zum getrennten und wahlweisen Heben und Absenken der Wehre (24,26) in ihre Sperr- und Freigabestellungen.

3. Regulierungsaniage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Heben und Absenken der Wehre (26) an den oberen Rändern derselben angebrachte Schwimmerkörper (38) mit darin ausgebildeten Luftkammern, eine Druckluftquelle (46), Zufuhrleitungen (40) zur Verbindung der Druckluftquelle (46) und der Schwimmerkörper (38), Wassereinlässe (52) in den Schwimmerkörpern (38), den Schwimmerkörpern (38) zugeordnete Schwimmerkugeln (54) mit jeweils einem Schwenkarm (56) und eine Steuereinrichtung (50) für jedes Wehr (26) umfassen, die dazu dient, wahlweise den Schwimmerkörper (38) mit der Druckluftquelle (46) zu verbinden, damit Wasser aus dem Schwimmer- m> körper (38) herausgedrückt wird, der Wassereinlaß (52) geschlossen wird und das Wehr (26) aufgerichtet wird, danach wahlweise die Druckluftquelle (46) und den Schwimmerkörper (38) voneinander zu trennen, während der Auftrieb des Wehrs (26) erhalten bleibt, und später wahlweise den Schwimmerkörper (38) zu entlüften, damit das Wehr (26) in eine die Wehröffnung freigebende Stellung abgesenkt wird.

4. Regulierungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Reben und Senken zumindest der auf jeder Seite unmittelbar neben dem Schiffsdurchlaß (12j| angeordneten Wehre (24) an beiden oberen Enden des Wehrs (26) angreifende Stellseile (70) am Unterbau (14) verankerte Umlenkrollen (68) für die Stellseile (70), Stelhrommeln (72) für die Stellseile (7C), einen Motor (76) und einen Trommelantrieb (74) »jit einem Schneckengetriebe mit niedriger Steigung umfassen, der den Motor (76) und die Stelltrommel (72) verbindet.