DE3546430A1

DE3546430A1 - Verfahren und anlage zum erhalten, verbessern und vergroessern von kuestenbereichen

Info

Publication number: DE3546430A1
Application number: DE19853546430
Authority: DE
Inventors: Erich 2433 Grömitz Hoyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1986-07-31

Description

Verfahren zum Erhalten, Verbessern und Vergrößern
von gefährdeten Küstenbereichen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Erhalten, Verbessern und Vergrößern von Küstenbereichen, die durch Naturgewalten wie z. B. Wasser und Wind unablässig beschädigt bzw. zerstört werden.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem ergibt sich aus den durch Gezeiten und Sturmfluten bedingten ständigen Landabbau an Küsten und Ufern von Gewässern sowie Verkleinerung von Inseln, die den Naturgewalten besonders stark ausgesetzt sind, wie z. B. die Nordseeinsel Sylt.
Man kann davon ausgehen, daß ein breiter Strand mit hohen, vorgelagerten Sandbänken der beste Küstenschutz sind (s. Sturmfluten, Jürgen Hagel, Stuttgart), denn sie stellen eine flächenhafte Verteidigung dar. Die derzeitigen Hilfsmaßnahmen beschränken sich auf sporadisch durchgeführte Sandvorspülungen nach Sandverlusten und Zerstörungen. Solche einmaligen Sandvorspülungen sind sehr teuer und bewirken nicht einmal die Reparatur des angerichteten Schadens, geschweige denn, eine Schadensvorbeugung. Weiterhin entstehen bei den bekannten Aufspülungen (wie z. B.
vor Sylt) erhebliche Kosten und hoher Energieaufwand durch die notwendigen Vorarbeiten. Es muß ein breiter Spülgraben ausgebaggert werden. In diesem werden die Spülrohre verlegt. Der Sand wird mit auf See arbeitenden Hobberbaggern dem Meeresboden entnommenen und mit hohem Druck durch flexible Rohrleitungen an Land gepumpt.
Bei diesen Aufspülungen wird das Strand-Sand-Material in einem Bereich aufgelockert, der bei Sturmfluten zu 100 Prozent überflutet, verwirbelt und vertrieben wird, so daß diese Art der Sandaufspülung schon im Herbst des gleichen Jahres oder eventuell sogar bei plötzlich auftretenden weiteren Sturmfluten sofort weggespült werden kann.
Weitere. Maßnahmen, wie der Bau von Schutzdämmen, bergen die Gefahr in sich, daß solche Dämme unterspült werden und außerdem eine Flut noch höher steigen lassen, weil keine Ausbreitungsfläche mehr für das Wasser vorhanden ist (Sturmfluten, Jürgen Hagel, Stuttgart, Seite 60-68 "Der Mensch schützt sich gegen die Flut").
Der Bau von festen Betonbauten oder Betonfertigteilen, die flächenhaft im Strandbereich verlegt werden, können fast nur Schäden anrichten: Orkanflutwellenbrecher sind in der Lage, 6 Tonnen schwere Teile 7 Meter hochzuwerfen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vorbeugenden Küstenschutz durchzuführen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch eine immerwährende Sandvor- bzw. Sandaufspülung in gefährdeten Küstenbereichen.
Eine solche immerwährende Sandvorspülung wird unter Mithilfe von stationären Pumpstationen, die mit einem ebenfalls stationären Rohrleitungssystem zur Sandentnahme und Sandaufspülung verbunden sind, durchgeführt.
Solche Pumpstationen werden zweckmäßig in wasserdichtem Beton, -kunststoff oder Stahlkammern mit einem Einstiegsschacht installiert und können unterirdisch angelegt sein.
Eine weitere Aufgabe ist die Energieversorgung der Pumpstation. Diese kann über ein Kabel vom Landnetz aus erfolgen. Besonders geeignet ist in diesem Fall aber die Ausnutzung von in Küstenbereichen fast immer vorhandener Wind- und Wasserenergie.
Solche Energiequellen sind bekannt und brauchen hier nicht näher erläutert zu werden.
Die Windkraftwerke können sowohl vor, als auch auf dem Festland stehen und über ein Kabel mit der Pumpstation verbunden sein. Ein solches Kabel kann vielen Zwecken dienen, und zwar für die Versorgung der Pumpstation, für die Lieferung überschüssiger Energie eines selbständigen Windkraftwerkes, in das Landnetz. Schließlich kann noch eine Umschaltstation aufgebaut sein, die automatisch, z. B.
bei Windstille, auf Fremdenergiezufuhr zur Pumpstation umschaltet. Außerdem enthält solch ein Kabel auch Steuerleitungen zum Fernbedienen der Pumpen und noch zu besprechender Absperrarmaturen.
Die Pumpen, welche ein Sand-Wasser-Gemisch fördern müssen, können sowohl Kreiselpumpen der Firma KSP vom Typ KWP sein, sowie auch Membranpumpen der Firma Depa-Pumpen, Düsseldorf, sein. Die Membranpumpen werden allerdings mit Druckluft angetrieben. Deshalb ist es erforderlich, in der Kammer für die Pumpstation einen elektrisch angetriebenen Drucklufterzeuger (Kompressor) mit unterzubringen.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe ist die Entnahme von Spülsand aus dem Gewässerboden, ohne Fremdenergie zu Hilfe nehmen zu müssen.
Dies erfolgt unter Ausnutzung des natürlichen Wasserdruckes bei Ausnutzung des physikalischen Gesetzes der kommunizierenden Röhren, in dem Gewässerboden ein relativ großer z. B. Betontrichter eingesetzt wird. In dem Trichter vor dem in Bodennähe eine Zuflußleitung zum Ansaugstutzen einer etwas höher gelegenen Pumpe führt, ragt ein Spülrohr, welches mit seinem oberen Ende aus dem Gewässerboden herausragt und im Trichter eine oder mehrere Injektordüsen hat. Der Trichter ist mit einem perforierten Blechdach abgedeckt, welches durch ein von in das Spülrohr einfließendes Wasserstromes betätigtes Rüttelsystem gerüttelt wird. Gleichzeitig bewirkt der in das Spülrohr einfließende Wasserstrom ein Mitreißen des in den Trichter fallenden Sandes zur Pumpe hin (Injektorwirkung) und sorgt für einen Vordruck im Ansaugstutzen der Pumpe.
Eine zweite Lösung, die nach dem gleichen physikalischen Gesetz arbeitet, ist die Verlegung eines, mit einem oder mehreren achsparallelen Schlitzen versehen Rohres im Gewässerboden. An einem oder beiden Enden dieses Rohres befindet sich ein Spülrohr, welches aus dem Gewässerboden herausragt. Hierdurch entsteht eine Strömung im Rohr, die durch die Schlitze Sand mitreißt, und/oder einer zur Pumpe der Förderstation führt. Solche Rohre können z. B. von der Firma Thyssen-Guß-AG, Werk Schalkerverein in Gelsenkirchen hergestellt werden. Da solche Rohre sehr verschleißfest sein müssen, haben sie eine Innenbeschichtung aus einem PE-Quarz-Gemisch. Auch Gummirohre mit Stahleinlage der Firma Freytag in Hamburg sind für diesen Zweck geeignet. Auch Betonrohre sind geeignet. Eine Kombination beider zuvor beschriebener Sandentnahmesysteme ist gut möglich, wie später in den Zeichnungsbeschreibungen gezeigt ist.
Eine noch weitere erfindungsgemäße Aufgabe ist die Steuerung der Aufspülung selbst. Lösungsgemäß werden Spülrohre vom Druckstutzen/Förderstation einer Pumpe quer zur Küste verlegt. Diese Spülrohre haben in Abständen Auslässe, die sich bei entsprechender Sandhäufung verschließen und der Sand wird zu anderen Auslässen geführt. Solche Spülrohre können auch parallel zur Küste verlegt werden.
Das ganze Rohrsystem und die Pumpstatton/Förderstation ist je nach Bedarf mit Absperrarmaturen ausgerüstet, deren Betätigung durch elektrische, elektro-pneumatische oder hydraulische Fernbedienung erfolgen kann.
Die Spülrohre können auch im Gewässerboden, als unterirdisch verlegt werden und fördern das Sand-Wasser-Gemisch zu Sammelbehältern z. B. mit einem Sumpf, die in die Küste unterirdisch eingebaut sind. Aus diesem Sammelbehälter/Förderstation wird dann das Sand-Wasser-Gemisch der weiteren Verwendung zugeführt.
Diese Verlegeart hat den Vorteil, daß im Gewässerboden verlegte Rohre nicht ausgekolkt werden.
Die Rohrleitungen anfänglich mit Schlitzen können ein Gefälle zur Küste hin bilden. Damit kann bewirkt werden, daß im Verlaufe der Zeit höhere Sandbänke und -rifflinien entstehen.
Das Spülgut kann auch nur mit dem Vordruck bzw.
dem natürlichen Gewässerdruck leichter in den Leitungen fließen bzw. strömen, wenn die Rohrleitungen auf einer geneigten Ebene zur Pumpstation/Förderstation hinführen.
Schließlich ergibt sich mit der beschriebenen Anlage noch eine gute Lösung der Aufgabe zum Absaugen von feldern vor der Gewässeroberfläche. Mit der beschriebenen Pumpstation ist durch einfache Umschaltung am Verteiler des Saug- und Druckstutzens der Pumpe die Möglichkeit gegeben, über flexible Schläuche und einen schwimmenden Ulabsaugkopf Ölfelder abzupumpen. Es versteht sich von selbst, daß die beschriebenen Pumpstationen in einer Vielzahl vor einer Küste vorgesehen werden können.
Vorteil des beschriebenen Systems ist, daß die Sandvorspülung und der Landaufbau in einem immerwährenden kontinuierlichen Prozeß erfolgt.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht für die linienförmige Sandentnahme aus dem Gewässerboden, Fig. 2 ein Schnitt nach den Linien A ./. B in -F-ig. 1, Fig. 3 eine Variante von Fig. 1, Fig. 4 eine Seitenansicht von Fig. 1, Fig. 5 eine Variante des Schnittes Fig. 2 bei der Sandentnahme, Fig. 6 eine weitere Variante von Fig. 1, Fig. 7 einen Wasser-Sand-Einspültrichter, Fig. 8 Querschnitte von labormäßig ermittelten Ausbildungen von Sandentnahmerohren, Fig. 9 eine Seitenansicht eines Entnahmerohres gemäß Fig 89, Fig. 10 eine Ansicht einer Einrichtung für die flächenförmige Sandentnahme aus Gewässerboden, Fig. 11 eine Draufsicht auf das gesamte Sandentnahme-und Sandvorspülsystem mit möglicher Ölabsaugung, Fig. 12 eine Seitenansicht gemäß Fig. 11, Fig. 13 ein Rohrleitungsschema, Fig. 14 eine Variante von Fig. 13, Fig. 18 eine Seitenansicht eines Sammelbehälters, Fig. 19 eine Variante von Fig. 18, Fig. 20 eine Draufsicht mit mehreren Sammelbehältern, Fig. 21 eine Seitenansicht eines Zwischensammelbehälters, Fig. 22 eine Draufsicht einer Rohrverzweigung mit Zwischensammelbehältern.
Fig. 1 zeigt ein Sandentnahme-System. Eine Rohr 3 leitung 7 aus Beton, innenbeschichtetem Stahl guß oder Gummi bzw. Kunststoff mit Einlage hat in ihrem Mantel, einen Schlitz 5, durch den Sand in die Rohrleitung 7 eindringen kann. In Abständen ragen im Bereich der Schlitze 5 Stege 4 in das Rohr 7 zum Erzeugen Wasserströmungsturbulenzen, um die Sandeinsickerung in das Rohr 7 zu unterstützen.
An beiden entgegengesetzten Enden der Rohrleitung 7 befindet sich je ein nach oben führender Krümmer 8, der gleichen Nennweite wie Rohrleitung 7. An den nach oben weisenden Enden der Krümmer 8 schließt sich je ein Einspülrohr 1 an, welches ebenfalls die gleiche Nennweite wie die Rohrleitung 7 hat.
Der Schlitz 5 in der Rohrleitung 7 endet an ihren beiden äußeren Enden bei 6. Die beiden Einspülrohre 1 ragen etwas über den Meeresboden hinaus und tragen an ihren oben offenen Mündungen ein Schutzgatter 2, um zu verhindern, daß Fische oder Algen etc. in die Steigrohre 1 mit eingesogen werden. Die Steigrohre 1 sind mit Stegen oder Seilen 9 und einem Bodenanker 10 im Meeresboden befestigt, damit sie ihre vertikale Stellung auch bei starken Wasserbewegungen beibehalten (Verankerung ist nur einmal gezeigt). 101 ist die Gewässeroberfläche und 102 der Gewässerboden.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach den Linien A ./. B durch die Rohrleitung 7 mit dem Schlitz 5 und einem Turbulenzsteg 4. Mit 3 ist das Zuführungsrohr zur noch darzustellenden Pumpstation angedeutet. 1 ist ein Einspülrohr.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das freigelegte linienförmige Sandentnahmesystem gemäß Fig. 1 und 2. Pfeil P zeigt die Richtung der Wasser-Sand-Strömun zu einer Pumpstation.
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des linienförmigen Sandentnahmesystems gemäß den Fig. 1-3.
Fig. 5 zeigt eine sich evtl. im Gewässerboden ausbildende Rinne 12 mit den voraussichtlichen Fließ- uiicl Grenzlinien 11 im Gewässerboden und eine Sandbankentstchung 13 und/oder 14 davor.
Fig. 6 zeigt eine Variante von Fig. 1 mit unterbrochenen Schlitzen 5 und zwei Rohrabzweigungen 15 , die in einem Winkel α von ca. 450 an das Rohr 7 angeschlossen (dCr Winkel @ kann auch kleiner sein, um eine bessere Fließgeschwindigkeit zu erlangen) und in Richtung des Pfeiles P zu einer Pumpstation 111 (Fig. 11) führen.
Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der Einspülrchre 1 in Fig. 1 Anstelle der Einspülrohre 1 sind hier ein oder zwei Trichter er aus Beton vorgesehen, die zum größten Teil aus dem Gewässerboden 102 herausragen und mit ihrem sich verjüngenden Ende mit dem Rohr 7 verbunden sind. Der Trichter 16 ist mit einem Betonfundament 17 im Gewässerboden 102 verankert.
Der trichterförmige Einlauf 16 wirkt wellen- und gewässerströmungsbegünstigt.
Fig. 8a bis 8h zeigen Ausbildungen des Rohres 7 gemäß Fig. 1 wie sie in einfachen Laborversuchen getestet worden sind.
Besonders günstig hat sich die Ausbildung Fig. 89 (Querschnitt) herausgestellt. folge der Ausbildung der Schlitzränder 18 und 19 er folgt eine Sandeinströmungsverbesserung.
Außerdem hat sich die radiale Verlagerung des Schlitzes 5 von nach oben weisend jetzt etwas querab weisend als günstig zur Verhinderung evtl. bekannter Brückenbildung bei Schüttgut erwiesen, was in diesem Fall nicht das vollc Gewicht des Gcwässerbodens 102 aur dem Schlitz 5 ruht, sondern nur eine <omponente desselben.
Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht des Rohres gemäß Fig. 89.
Fig. 10 zeigt ein Sandentnahmesystem 50 für die flächenförmige Sandentnahme, In Fig. 10 ist 21 ein Einspülrohr, Das Rohr 21 ragt aus dem Gewässerboden heraus und trägt am oberen Ende ein Schutzgatter 22 . Bei 23 endet das Rohr 21 . Mit geringem Abstand sitzt eine Rohrmanschette 24 an das Rohr 21 fort. Mit wieder geringem Abstand von der Rohr-Manschette 24 setzt ein Injektor-Rohr 25 den Rohrverlauf fort. Die drei Rohrteile 21, 24, 25 sind mit Hilfe von zwei elastischen Manschetten 26, 27 (z. B. Gummi mit Gewebeeinlage) und vier Rohrschellen 28 fest verbunden.
In der Rohrmanschette 24 ist eine Welle 29 in einfachen Gleitlagern 30 und 31 gelagert. Die Lager 30 und 31 sind mit Stegen im inneren der Rohrmanschette 24 befestigt.
Mit der Welle 29 ist fest ein kleiner Schiffspropeller 32 verbunden. Unterhalb des Propellers 32 sitzt ein Arm 33 mit einem Gewicht 3h . Mit der Rohrmanschette 24 ist fest ein keelförmiges als Sieb ausgebildetes Blechdach 35 mit l'erforation 47 verbunden. Das Blechdach 35 ist über eine wellenförmige Kreis-Ring-Membrane 36 nachgiebig mit einem kegelförmigen Auffangtrichter 37 (z. B, aus Beton) verbunden. Der Trichter 37 hat am unteren Ende, seitlich schlag nach oben wegführend, ein Förderrohr 38 , welches zu einer nicht gezeigten Pumpstation führt. Das Injektorrohr 25 verläuft mit einer Krümmung 42 in eine sich verjüngendes Injektordüse 41 . Am Injektorrohr 25 sind im Bereich des Trichtereinlaufes 43 zwei oder mehrere Spülstutzen 39 und 40 angebracht. Auf dem Rand 45 des Trichters 37 ind Stützen 44 montiert zum Halten des Rohres 21 , Irichter 37 ist im Gewesserboden 102 mit einer Fundamentplatte 46 verankert. Pfeile W zeigen die Spülwasserströmungs richtung an. Die Pfeile P die Strömungsrichtung des Wasser-Sand-Gemisches zur Pumpstation.
Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf ein Sandentnahme- und Sandvor spülsystem. 109 ist eine wasserdichte Betonkammer, in welcher die Pumpstation 111 untergebracht ist. Diese Kammer wird in Fig. 12 etwas verständlicher beschrieben und kann auch Teil des Turmes eines ebenfalls in Fig, 12 beschriebenen Windkraftwerkes 110 sein. Ein Kabel 115 führt zum Festland.
Diese Kabel dient entweder zur Energieversorgung der Pump station 111 vom Landnetz her, bzw. von einem dort befindlichen Windkraftwerk 110 oder zur Lieferung überschüssiger Energie eines baumäßig mit der Pumpstation verbundenen Windkraftwerkes 110 . Gleichzeitig sind im Kabel 115 auch Leitungen für eine evtl. Fernsteuerung der Pumpstation 111 und vorgesehener Absperrarmaturen dienen, Außerdem kann das Kabel 115 mit einem Umschaltwerk (nicht gezeigt) an Land verbunden sein, das bei Ausfall des Windkraftwerkes 110 auf Versorgung der Pumpstation 111 umscheltet.
Die Sandentnahmesysteme sind anhand der vorangegangenen Fig. 1 bis 10 ausführlich beschrieben worden. Darüber hinaus ist in Ig. 11 ein zweites Rohr 7" vorgesehen, welches mit einem Sandentnahmesystem 50 kombiniert ist. Grundsätzlich können auch mehrere Rohre 7 parallel zu einander vorgesehen werden, die wahlweise benutzt werden können. Die Pumpstation besteht aus einer oder mehreren Pumpen 103 . Solche Pumpen sind von der Fa. KSB als Kreiselpumpen bekannt (diese Pumpen werden firmenseits besonders ausgelegt für Förderung von Caolinsand) und von der Fa. Deps-Pumpen (Düsseldorf) als Membranpumpen, Weil Membranpumpen grundsätzlich mit Druckluft angetrieben werden, ist in der Pumpstation 111 neben der Pumpe 103 auch wahlweise ein Drucklufterzeuger (Kompressor) 105 vorgesehen, der ebenfalls elektrisch angetrieben wird.
Die Ansaugleitung 3 ist z. B. über VAG-Absperrklappen der Fa, VAG-Armaturen, 6800 Mannheim, an die Pumpe 103 angeschlossen. Ebenfalls befinden sich am Ansaugstutzen 117 der Pumpe 103 noch zwei 2 weitere Anschlüsse mit Absperreinrichtungen 116 . Ein dritter Anschluß 119 dient dem Anschluß einer flexiblen Leitung 120 mit einem handelsüblichen blabsaugkopf 121 (schwimmfähig), Am Druckstutzen 122 der Pumpe 103 sind ebenfalls 3 Anschlüsse 123, 124, 125 mit Absperreinrichtungen verbunden.
An den Anschlüssen 123, 124 befinden sich die Spülrohre 126 und 127 , die sich in einem gewünschten Winkel zum Strand erstrecken. Die Spülrohre 126 und 127 haben am Ende je eine Absperreinrichtung 128 mit je einem Anschluß 129 zum Anschließen von zusätzlichen (flexiblen) Leitungen für Sandaufspülung auf dem Trockensand.
Außerdem haben die Spülrohre 126, 127 Abzweige 130 , die ständig offen sind, aber auch mit Absperreinrichtungen versehen sein können.
An den dritten Druckstutzen 125 der Pumpe 103 kann wiederum eine flexible Leitung 134 angeschlossen werden, die bei entsprechender Stellung der Absperrelemente über Pumpe 103 mit Ölsaugleitung 120 verbunden ist und abgesaugtes dl in einen Behälter oder Schiff 135 pumpt, 136 sind Stützelemente, auf denen die Spülrohre 126, 127 befestigt sind. Am Druckstutzen 122 der Pumpe 103 ist eine weitere Absperrarmatur 141 vorgesehen, die mit einer Sandspülleitung 142 verbunden ist. Die Spülleitung 142 dient dazu, auf dem Gewässerboden 102 im Bereich des Fundamentes 114 (Fig. 12) Sand aufzuspülen, Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht des Sandentnahme und Aufspülsystems, wie in fig. 11 gezeigt und beschrieben.
Die Betonkammer 109 ist hier mit Stahl füßen 113 und einem Fundament 114 im Gewässerboden verankert, (Das ganze Fundament, das @@@ Pumpstation mit Zubehör und Windkraftwerk trägt, kann auch aus Beton bis im .. Gewässerboden reichen). Auf der Betonkammer 109 ist ein Windkraftwerk 110 z, B. vom Typ "Windmatic" aus Dänemark aufgebaut. Ein Einstiegsschacht 112 dient dem Zugang zum Pumpstation. Selbstverständlich kann auch der nicht bezeichnete Turm des Windkraftwerkes 110 die Pumpstation 111 aufnehmen.
131 stellen Sandaufapülungen dar, welche bei genügender Höhe (Auslässe) Abzweige 130 der Rohrleitungen 126, 127 zeitweise verschließen und cine selbsttätige Regelung des Sandaufbaues ermöglichen.
Alle übrigen Bezeichnungen, die bei der Beschreibung von Fig. 12 nicht angesprochen worden sind, entsprechen den vorausgegangenen Figuren und deren Beschreibung, Fig. 13 zeigt ein Rohrleitungsschema, welches mit weiteren-Ergänzungen und Variationen zu den vorausgangenen Fig. 1 bis 12 den Erfindungsgedanken vervollständigen.
Die Pumpstation 111,# befindet sich hier an einem Ende von mehreren Sandentnahmerohren 7 und 7" die mit Hilfspumpen 137 und 137" ausgerüstet sind, der Vordruck wird, wie in Fig. 1, mit Einspülrohrcn 1 oder Trichtern 16 (Fig. 7) erzeugt.
Parallel zur Küste 104 verlaufen Sandvorepülleitungen 13?, 132" evtl. mit Hilfapumpen 137" zur Erzeugung von Sanddunen.
Quer zur Küste verlaufen die weiteren Sandvorspülleitungen 127, 127" und 126 . Das Windkraftwerk 110 ist hier auf dem Festland aufgestcllt und mit dem bereits beschriebenen automatischen Umschalteinrichtungen 138 ausgerüstet, In Fig. 13 ist eine Absperrarmatur 139 für die Spülleitung 126 gezeigt.
Ebenso besteht die Möglichkeit, eine 3-Wege-Abaperrarmatur im Bereich des Abzweige vom Parallel-Spülrohr 132 vorzusehen, um z. B, für bestimmte Fälle (starke Sandaufspülung auf den Strand) Küste 104 vorzunehmen. Dann können die Parallel-Spülrohre 132, 132" abgetrennt werden oder alle Spülrohre 126, 127, 127", 132 und 132" sind in Betrieb.
Wirkungsweise: Anhand der beschriebenen Fig, 1-9 ergibt sich eine linienförmige Sandentnahme aus dem Cewässerboden 102 durch das Zusammenwirken von den Einspülrohren 1 oder Einspültrichter 16 und der Pumpe 103 (Fig, 11). Entsprechend der Höhe der Wassersäule über dem Gewässerboden 102 drückt das Wasser in die Einspülrohre 1 oder den Einspültrichter 16 und gelangt in die Rohre 7, 7" . Nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren versucht das Wasser irgendwo wie wach oben zu steigen und das ist im Zuführungsrohr 3 , welches schräg nach oben zum Ansaugstutzen 117 der Pumpe 103 (Fig. 11) führt der Fall, mit ihrer Ansaugwirkung unterstützt die Pumpe 103 eine vom Wasserdruck eingeleitete Strömung in der Rohrleitung 7 Eingebaute Turbulenzstege 4 veranlassen die vermutlich zunächst laminar verlaufende Strömung in Rohrleitung 7 zu Turbulenzen, vorwiegend im Bereich des Schlitzes oder der Schlitze 5 Dadurch wird aer über oder neben dem Schlitz 5 lastende Gewässerboden (Sand) in den Schlitz hineingesogen und gespült und von der Wasserströmung mitgenommen. Die Wasserströmung bewirkt gleichzeitig einen Vordruck im Ansaugstutzen der Pumpe 103 , Es sei noch bemerkt, daß)+*istel Sand des gesamten geförderten Wasser-Sand-Gemisches ausreicht, um das Ziel der Küstenvergrößerung zu erreichen.
Eine Variante der Sandentnahme ist mit Fig. 10 dargestellt, bei welcher der Sand flächenförmig aus dem Gewässerboden 102 entnommen wird.
Meerwasser tritt in das Rohr 21 ein und übt einen Druck gemäß der Wassersäule von Wasseroberfläche bis Injektordüse 41 aus. Dabei treibt das strömende Wasser den Schiffspropeller 32 an und läßt ihn rotieren. Gleichzeitig rotiert auch der Arm 33 mit seinem Gewicht 34 . Dadurch, daß die Rohrmaschette 24 nachgibt, mit den anderen Rohrteilen 21 und 25 verbunden ist, entsteht durch die Rotation des Gewichtes 34 eine Rüttelbewegung der Rohrmanschette 24 , die sich auf das kegelförmige Sieb 35 überträgt, welches ebenfalls nachgiebig mit Membran-Kreisring 36 aus dem Trichterrand 45 befestigt ist. Durch die Rüttelbewegung des Siebes 35 wird der Meeresboden gelockert, so daß Sand bestimmter Korngröße in den Trichter 37 fällt. Das Sieb 35 kann zusätzlich außen mit Vorsprüngen oder Fingern versehen sein, um die Bodenlockerung zu unterstützen.
Gleichzeitig strömt dos Wasser durch die Rohre 21, 24, 25 bis zur Injektordüsc 41 , die in das Förderrohr 38 ragt und auf diese Weise eine Injektorwirkung auf den Sandzulauf von außen ausübt. Diese Injektorwirkung wird durch weitere Spüldüsen 39 und 40 unterstützt, Bezüglich der Wirkung bei dieser Sandentnahmeart aus dem Meeresboden kann davon ausgegangen werden, daß sowohl eine schwache Trichterausbildung in dem Meeresboden entsteht, die aber ständig wieder zugespült wird.
Es versteht sich von selbst, daß die hier vorgeschlagenen Anordnungen der :andentnahmesysteme den Fig. 1 bis 10 entsprechend den vorhandenen Gegebenheiten (Meeresboden) ZU kombinieren. Zum Beispiel, daß zwischen zwei punktförmigen !ç.ntnahmesystemen wie in Fig. 10 gezeigt, ein geschlitztes Rohr 7 (Fig. 1) einnindet. (Siehe hierzu auch Fig. 11).
r:t>enso ist es m;irtlich, anstelle der Längsschlitze 5 (Fig. 1 und 2) auch runde oder anders geformte Löcher vorzusehen, wiP z. B. kurze Schlitze, die axial versetzt zueinander angeordnet sind otler zur die Länge des Rohres 7 unterschiedlich groß sind, bzw. unter chiedliche Abstände und Abmessungen haben, Man kann natürlich auch anstelle einer strandparallelen Rohrleitung 7 mehrere Rohrleitungen 7 in Parallelabständen zueinander verlegen, die abwechselnd wahlweise an das Pumpwerk angeschlossen werden können.
Nachdem die Wirkungsweise der Sandentnahme anhand der Fig. 1 bis 10 beschrieben worden ist, sei noch er Pumpvorgang erläutert. Siehe hierzu Fig. 11 und 12, Pumpe 103 (Kreiselpumpe oder Membranpumpe) ist bei Verwendung einer pneumatisch angetriebenen Pumpe mit einem elektrisch antreibbaren Kompressor 105 zur Drucklufterzeugung kombiniert.
Die unter Wasser liegende Betonkammer 109 in dem die Pumpstation 111 untergebracht ist, ist mit dem oder den Sandentnahmesystemen gemäß den Fig. 1 bis 10 verbunden. Am Druckstutzen 122 der Pumpe 103 si.nd zwei oder mehrere Spülrohre 126, 227 angeschlossen, dle das Sandwassergemisch in Richtung Küste 104 drijcken. Das Sandwassergemisch sucht sich zunächst den geringsten Widerstand und strömit aus dem nächsten Auslaß 130 heraus. Dort bildet ich zur dem Gewässerboden 102 eine Sandbank 131 (Fig. 1;?), die soweit anwächst, daß sie den ersten Auslaß 130 verschließt. Das Sandwassergemisch ström@t dann zum nächsten Auslaß 130. Dadurch, daß von der Wasser und Wellenbewegung die aufgespülten Sandbänke 131 wieder verlagert werden, erfolgt ein ich selbst steuernder Aufspülforgang.
Der natürlich auch durch Ferngesteuerte Absperrarmaturen erzielt werden kann.
Die Versorgung der Pumpstation 111 mit Antriebsernergie erfolgt wie beeits eingehend beschrieben mit Windkraftwerken 110 (Fig. 12) oder vom Landnetz.
Die zusätzliche, bei Bederf mögliche Oelabsaugung ist mit den Fig. 11 und 12 ebenfalls hinreichend beschrieben.
Fig. 13 zeigt lediglich eine Vervielfachung des beschriebenen Verbundrohrnetzes, wobei die Sandvorspülleitungen auch parallel zur Kiiste 104 anereordnet sind um so langges streckte Sandbänke 131 aufzuspülen.
Fig. 14 ist eine Variante von Fig. 13, die sich dadurch unterscheidet, daß die Rohrleitungen 127, 132 und die zugehörigen Armaturen in der Küste unterirdisch verlegt sind, wobei die Abzweige 129, 130 mit gesonderten Spülleitungen oberhalb des Strandes verbindbar sind.
Fig. 18 zeigt einen Sammelbehälter 260, der z. B in Form eines unterirdischen Betonschachtes mit einem Hauptsumpf 160 und einem Zwischensumpf 168 in der Küste eingebaut ist. In diesem Fall sind die Rohre 7 und die Zuführrohre 3 direkt miteinander verbunden und quer zur Küstenlinie 104 unter dem Gewässerboden 102 verlegt. Eine Wasser-Rückführleitung 162 mit einer Pumpe 1030 dient zur Absaugung von Meerwasser aus einem Klärbehälter 161 oberhalb des Sumpfes 160. Weitere Einzelheiten bzw.
Bezugzeichen, die schon in den vorangehenden Figuren beschrieben sind, werden nicht noch einmal erwähnt.
Fig. 19 zeigt eine Variante von Fig. 18, wobei eine Sandförderung mit einer Förderschnecke 170, die von einem Motor 100 angetrieben wird, nach oben bewirkt wird. In Fig. 19 sind die Rohrleitungen 7, 3 mit einem Winkel & in Richtung Küste nach unten geneigt verlegt, um die Förderung des Sand-Wasser-Gemisches zu unterstützen.
Außerdem ist bei der Variante gem. Fig. 19 keine Pumpe 103 vorgesehen.
Fig. 20 zeigt eine Draufsicht von Fig. 18 mit mehreren Kegelsammelbehältern 190 mit als Rutschen 196 ausgebildeten Auslässen.
Fig. 21 zeigt eine Seitenansicht von einem Kegelsammelbehälter 190 mit einem Wasserspülrohr 193 und Ventil 197. 194 ist ein Einlaß mit einem Schieber. 195 ist ein Schieber für einen Auslaß 192. 202 ist eine rinnenähnliche Vertiefung in der Rutsche 196. An die Rinne 202 schließt sich eine perforierte Rinne 800 an.
Fig. 22 zeigt eine Draufsicht auf eine Rohrverzweigung mit Sammelbehältern 190, 260 und Pumpstationen 111, 112, die an Land aufgebaut sind und mehrere Spülstationen miteinander verbinden, und mehrere Variationsmöglichkeiten aufzeigt.
Wirkungsweise gemäß den Fig. 18, 19, 20, 21 und 22.
In Fig. 18 wird das Sand-Wassergemisch über die Rohre 7 und 3, die zur Küste hin nach unten geneigt verlaufen können, zur Pumpe 103 mit natürlichem Druck gefördert.
Pumpe 103 fördert das Gemisch in den Sumpf 160. Vor der Pumpe 103 läßt sich das Sand-Wasser-Gemisch auch ohne Pumpleistung im Sumpf 160 auffangen. Das sich im Sumpf 160 ansammelnde mitgeförderte Meerwasser wird mit der Pumpe 1030 über den Klärbehälter 161 und die Rückführleitung 162 zurück in das Gewässer gefördert.
Mit der Förderschnecke 170 oder einem anderen Fördermittel wird der Sand aus dem Sumpf 160 laufend auf die Küstenoberfläche befördert. Die andere Möglichkeit ist, daß die Pumpe 103 das Sand-Wasser-Gemisch über das Spülrohr 126 in den Zwischensumpf 168 fördert oder direkt auf den Küstenboden. Aus dem oberen Teil fördert wiederum eine Rückführleitung 162 das überschüssige Wasser zurück ins Gewässer. Der Sand fließt dann entweder über beide oder einen Anschluß 129 ab. Anschlüsse 129 können auch mit gesonderten Aufspülleitungen verbunden werden.
In Fig. 19 arbeitet das System ohne Pumpe 103, sonst aber wie in Fig. 18 beschrieben.
In Fig. 20 und 21 sind die Anschlüsse 129 mit Spülrohren 126 verbunden, welche von oben Sand-Wasser-Gemisch in Kegelsammelbehälter 190 fördern. Aus den Auslässen 192 der Kegelsammelbehälter 190 strömt der Sand unter Einspülung von Meerwasser 193 seiner weiteren Verwendung zu. Die Spüirohre 126 können ebenfalls von Sammelbehälter zu Sammelbehälter 190 nach unten geneigt verlaufen ( i

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Erhalten, Verbessern und Vergrößern von Küstenbereichen, die durch Naturgewalten wie z. B. Wasser und Wind unablässig beschädigt bzw. zerstört werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine immerwährende Sandvor- bzw. Sandaufspülung im Küstenbereich durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülsand mit durch Windkraft erzeugter elektrischer Energie zur Küste gepumpt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülsand alternativ auch mit vom Land bezogener elektrischer Energie zu Küste gepumpt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Windkraft erzeugte überschüssige elektrische Energie an eine andere Energiequelle abgebbar ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülsand mittels natürlichem Gewässerdruck aus dem Gewässerboden entnommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der natürliche Gewässerdruck den Spülsand zur Küste fördert.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der natürliche Gewässerdruck sowohl durch die Gewässerhöhe als auch durch natürliche Wellenbewegung erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandvorspülung gleichzeitig an mehreren, örtlich verschiedenen Küstenbereichen durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandvorspülungen unabhängig von einander gesteuert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Sandvorspülungen ferngesteuert werden.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandvorspülung oberhalb des Gewässerbodens geführt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandvorspülung unterhalb des Gewässerbodens geführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das geförderte Sand-Wasser-Gemisch an der Küste gesammelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das gesammelte Sand-Wasser-Gemisch getrennt nach Flüssigkeit und Feststoffanteil weitergefördert wird.
15. Verfahren zum Abpumpen von bifeldern im küstennahen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß der in den vorausgegangenen Ansprüchen 1-3 genannten Pumpvorgang auf Olfeldabsaugungen umschaltbar ist.
16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Olfelder direkt von der Wasseroberfläche abgesaugt und einer Weiterverwendung zugeführt werden.
17. Anlagen gemäß den vorhergehenden Verfahrensansprüchen 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß ein vor- und im küstenbereich festverlegtes Rohrsystem sowohl für das Entnehmen des Sandes als auch zum Vorspülen eines Sand-Wasser-Gemisches vorgesehen ist.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpstation (111) in einer wasserdichten Kammer (109) installiert ist.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstation (111) im Fundament oder Turmteil (109) eines Windkraftwerkes (110) untergebracht ist, welches die Antriebsenergie für die Pumpstation (111) liefert.
20. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstation (111) über ein Kabel (115) von einem elektrische Energie liefernden Landnetz (138) angetrieben wird.
21. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssige Energie des Windkraftwerkes (110) über das Kabel (115) in das Landnetz (138) abgegeben wird.
22. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstation (111) aus einer elektrisch angetriebenen handelsüblichen Sandspülpumpe (103) mit Anschlußteilen und Absperrarmaturen (116, 117, 119, 122, 123, 124 und 125) besteht.
23. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpstation (111) aus einer pneumatisch angetriebenen, z. B. handelsüblichen Membranpumpe (103) und einem elektrisch angetriebenem Druckluft erzeugenden Kompressor (105) besteht.
24. Anlage nach Verfahrensanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Windkraftwerk (110) an Land steht.
25. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Sand unterhalb des Gewässerbodens (102) aus einem Auffangtrichter (37) über ein Förderrohr (38) bzw. ein Zuführungsrohr (3) dem Ansaugstutzen (117) der Pumpe (103) zugeleitet wird.
26. Anlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einspülrohrsystem (21, 24, 25) aus dem Gewässerboden (102) herausragt und Wasser in den Trichter (37) drückt.
27. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sandentnahme unter dem Gewässerboden (102) ein oder mehrere Rohre (7) mit einem oder mehreren achsparallelen Schlitzen (5, 18, 19) oder anderen Durchbrechungen, vorgesehen ist.
28. Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß quer zu den Schlitzen (5) Turbulenzstege (4) vorgesehen sind.
29. Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (5, 18, 19) je nach Gewässerboden-Gegebenheiten irgendeine Lage am Umfang der Rohre (7) haben.
30. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 27, 28, 29, dadurch gekennzeichnet, daß an die Rohre (7) an einem oder mehreren Mündungsenden (6) ein schräg nach oben zu Gewässerboden (102) verlaufender Einspültrichter (16) oder vertikale Einspülrohre (1) zur Strömungserzeugung angeschlossen sind.
31. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Entnahme-Rohre (7) die abwechselnd oder gleichzeitig mit der Pumpe (103) verbindbar, in Abständen zueinander verlegt sind.
32. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Sandspülrohre (126, 127) quer (schräg) zur Küste (104) führen.
33. Anlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandspülrohre (126, 127) in Abständen Auslässe z. B. in der Form von Abzweigen (130) haben, die sich bei genügend Sandaufbau (131) automatisch schließen und das Sand-Wasser-Gemisch zu anderen Abzweigen (Auslässen) (128, 129, 130) weiterleiten.
34. Anlage nach Anspruch 32 und/oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß zur Küste (104) parallel verlaufende Spülrohre (132) vorgesehen sind.
35. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in den Sandentnahmerohren (7, 7") als auch in den Sandspülrohren (126, 127, 132) Zusatzpumpen (137, 137") zur Unterstützung der Strömung in den Rohren vorgesehen sind.
36. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in den beschriebenen Rohrleitungsnetz für die Sandentnahme und Sandaufspülung weiter Absperr- und Umleitungsarmaturen (119, 125, 128, 139, 141) zur Steuerung des Sandaufbaus vorgesehen sind.
37. Anlage nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperr- und Umleitungsarmaturen mit Hilfe von Stellmotoren (elektrisch, pneumatisch oder hydraulich) fernsteuerbar sind.
38. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das unter dem Meeresboden (102) verlaufende Rohr (7) direkt in ein Zuführungsrohr (3) übergeht und das Sand-Wasser-Gemisch in einem unterirdischen Sammelbehälter (260) auf dem Festland (104) gefördert wird.
39. Anlage nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß Rohr (7) in Verbindung mit Zuführungsrohr (3) zur Küste (104) hin nach unten geneigt verlaufen.
40. Anlage nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das im Sammelbehälter (260) aufgefangene Sand-Wasser-Gemisch der Küste bzw. dem nahegelegen Gewässerboden (102) zugeführt wird.
41. Anlage nach Verfahrensansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Sandspülpumpe (103) am Saugstutzen (117) ein Anschluß (119) für eine flexible Ul-Saug-Leitung (120) vorgesehen ist, sowie Absperrarmaturen (119) zum Umschalten der flexiblen Ul-Saug-Saugleitung (120) auf dem Saugstutzen der Sandspülpumpe (103), bei gleichzeitiger Trennung der sonstigen Saugleitungen (3, 3") von der Sandspülpumpe (103) und umgekehrt.
42. Anlage nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Sandspülpumpe (103) am Druckstutzen (122) ein Anschluß (125) für eine flexible bl-Druck-Leitung (134) vorgesehen ist, sowie Absperrarmaturen (125) zu gleichzeitigen Umschalten der Ul-Druck-Leitung (134) auf den Druckstutzen (122) der Sandspülpumpe (103) bei gleichzeitiger Trennung der Spüldruckleitungen (126, 127) von der Sandspülpumpe (103) und umgekehrt.
43. Anlage nach Ansprüchen 41 und/oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Ul-Saug-Leitung (120) an ihrem dem Ansaugstutzen (117) der Sandspülpumpe (103) entgegengesetzten Ende einen schwimmfähigen Saugkopf (121) trägt, der an der Gewässeroberfläche schwimmt und im Bedarfsfall Ol absaugt.
44. Anlage nach den Ansprüchen 41 und/oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Öl-Druck-Leitung (134) in ein Ul-Auffang-Reservoir (135) (z. B. Tankschiff) leitbar ist.