DE3819194A1 - Sperr-mittel gegen den sturmflut-stau in flussmuendungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Sperr-Mittel, den bekannten Auf­ stau des Tiden-Hochwassers zu mindern, der bei Sturmfluten auftritt, wenn die Windrichtung mehr oder weniger genau mit der Mittelachse sich landwärts verengender Buchten oder Flußmündungen übereinstimmt.

Der Staueffekt ist dergestalt, daß er am weiten Ende der Buchtmündung gering ist und sich in dem Maße verstärkt, wie die in die Mündung eindringenden und vom Sturm ge­ triebenen Wassermassen gezwungen werden, sich landein­ wärts mit immer kleiner werdenden Querschnitten zu begnü­ gen.

Nach der Flutkatastrophe 1962 wurden zahlreiche Nebenfluß­ mündungen an der Unterelbe durch Deiche mit Schleusen veschlossen sowie sonstige Deichverkürzungen vorgenom­ men, daß die von der Deutschen Bucht bei Nordwest-Sturm eindringenden Wassermassen landeinwärts zusätzlich ver­ minderte Querschnitte antreffen. Dies, wie auch der Weg­ fall von Überflutungs-Vorländern (durch Deicherhöhungen) hat zu verstärkten Stau-Effekten geführt, die die Schutz­ wirkung der nach 1962 ergriffenen Maßnahmen teilweise in Frage stellen.

Wollte man den Stau-Effekt auf ELB- und Nebenfluß-Mün­ dungen mindern, dann müßte ein ideales Sperrwerk, etwa auf der Linie CUXHAVEN-DITHMARSCHEN, Widerstand den von einem Nordwest-Sturm vorangetriebenen Wassermassen bieten, die ohne Sperrwerk ansonsten freien Eintritt hätten. Ein Sperrwerk, das dort den Hochwasserpegel nur um wenige Zentimeter erhöhen würde, müßte etwa im Raum HAMBURG zu einer Pegelabsenkung von Dezimetern unter dem erwartbaren Höchststan führen.

Die Anwendung eines konventionellen Sperrwerkes etwa der Art, wie zum Beispiel beim DELTA-VERK in Holland prakti­ ziert, kommt im Falle der Elbmündung offenbar nicht infra­ ge. Einerseits wegen des aufrecht zu erhaltenden regen Schiffsverkehrs, andererseits wegen der nicht überseh­ baren Folgen, die durch veränderte Strömungs-Verhältnis­ se und Sedimentführung eintreten könnten. Ein konventio­ nelles Sperrwerk scheint auch nicht anders denkbar, als daß es aus großen, massiven und damit unveränderlichen Bauwerken besteht, die allenfalls mit beweglichen Schleu­ sen oder Toren begrenzter Dimensionen versehbar sind. Sol­ che Bauwerke sind bekanntermaßen schwierig und kostspie­ lig errichtbar, was ebenso für den Fall gilt, daß Fehl­ planungen in Konstruktionen und Plazierung korrigiert wer­ den müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Sturmflut­ stau, ohne wesentliche Behinderung von Schiffsverkehr, in einer Bucht- oder Fluß-Mündung nur dann zu mindern, wenn die Wetterlage dies gebietet, daß also das erfin­ dungsgemäße Sperr-Mittel sich unter Normalbedingungen praktisch überhaupt nicht bemerkbar macht, wodurch Ver­ schleißerscheinungen ein Minimum werden.

Das erfindungsgemäße Sperr-Mittel gegen den Sturmflut- Stau in Deltas ist eine quer zur Strömungsrichtung liegen­ de Sperre, die der Strömung einen veränderlich einstell­ baren Widerstand entgegensetzt, so daß sich der Pegel in Strömungsrichtung vor der Sperre geringfügig er­ höht, hinter derselben jedoch erniedrigt.

Das erfindungsgemäße Sperr-Mittel besteht aus in geeig­ neter Anordnung am Grund verankerten, teilweise mit Was­ ser und Luft - zwecks entsprechenden Auftriebs - gefüll­ ten Schläuchen mehr oder weniger großer Zahl, die sich schräg nach oben vom Anker aus in die Strömung stellen.

Jeder Schlauch des Sperr-Mittels bietet der Strömung ei­ nen individuellen Widerstand vermöge seiner angeströmten Querschnittsfläche und Oberflächenbeschaffenheit. Die ge­ samte Sperre bietet der Strömung einen Widerstand, der gleich der Summe der individuellen Widerstände plus der Verwirbelungs-Wirkung zwischen den Einzelschläuchen ist.

Die Schläuche sind an beiden Enden mit identischen Kupp­ lungshälften versehen, damit sie leicht ausgewechselt wer­ den können. Die andere Kupplungshälfte bekannter Art be­ findet sich am Anker. Über diese kann der Schlauch mit Wasser, respektive auch mit Luft oder beiden, gefüllt oder entleert werden. Das freie Ende des Schlauches ist mit einer Kupplungshälfte versehen, die eine schwere und mit vollem Zug belastbare Öse trägt und mit einem Überdruckventil bekannter Art verschlossen ist. Die Kupp­ lungshälften sind so dimensioniert und beschaffen, daß sie die volle Zugbelastung zwischen Öse und Anker über­ tragen können.

Die Grund-Anker sind in bekannter Weise zum Beispiel aus Beton geeigneter Form und Größe gefertigt und tragen eine schwenkbare Kupplung, über welche der Schlauch sowohl befestigt wird als auch mit Wasser oder Luft gefüllt und wieder entleert werden kann. Zu dem Zweck führt vom Ufer eine im Grund verlegte Leitung zur Anker-Kupplung oder Kupplungs-Gruppen, falls mehrere Schläuche simultan ge­ füllt oder entleert werden sollen. Wird der Schlauch mit Wasser unter solchem Druck gefüllt, daß das Überdruck­ ventil in Tätigkeit tritt, entweicht die Luft, der Auf­ trieb geht auf Null und der Schlauch legt sich mit Wasser prall gefüllt auf den Grund in Strömungsrchtung. Damit ist sein Strömungswiderstand ein Minimum. Damit sich der Schlauch aus der Vertikalen in die Horizontale legen kann, ist die ankerseitige Kupplung um eine senkrecht zur Strö­ mung liegende Achse um 180° schwenkbar.

In BILD A ist ein Element des erfindungsgemäßen Sperr­ mittels, also ein Schlauch mit 1), aufrecht in ruhendem Wasser mit der Oberfläche 11) schematisch im Schnitt dargestellt. Mit 2) sind die identischen Kupplungshälften bezeichnet, welche die vollen Zugkräfte von der Öse 9) über die andere Kupplunshälfte 8) mit dem Druckventil 10) auf den Schlauchmantel übertragen und von dort wieder über 2), die untere Kupplungshälfte 3). Letztere ist über ein nicht abgebildetes Knie mit einem um eine hori­ zontale Achse um 180° schwenkbaren Gelenk verbunden. Dies ist nur mit 4) schematisch angedeutet und gestattet die Befüllung und Entleerung des Schlauches über die mit 5) angedeutete und am Anker 6) befestigte Rohrleitung, welche durch den Flußgrund 7) zu einer am Ufer befindli­ chen Leitstation mit Pumpen und Steuerventilen bekannter Art führt.

Der Schlauch ist nur ungefähr bis zur Wasserlinie des Flusses 11) mit Wasser bis zum Niveau 12) gefüllt, welches wegen des leicht erhöhten Innendruckes des Luftvolumens 13) etwas niedriger steht als das ruhend zunächst ange­ nommene Fluß-Wasser 11).

In BILD B ist der Schlauch 1) unter der Fluß-Anströmung 15) einmal in schräger Position 1 a) und ein anderes Mal, gestrichelt, am Flußgrund 7) liegend dargestellt; 1 b). In Schräglage würde die Oberfläche der Wasserfüllung et­ wa bei 16) liegen. Stellt man sich das erfindungsgemäße Sperr-Mittel nun wie eine quer zur Strömungsrichtung lie­ gende Reihe von Schläuchen gemäß 1 a) vor, die unmittel­ bar nebeneinanderliegen, dann resultiert aus deren, sich summierenden Strömungs-Widerständen eine Stauwirkung, die sich in einer Pegel-Erniedrigung, relativ zum Pegel vor der Sperre, etwa wie die Wasserstände 11) und 14) bemerkbar macht.

Soll das Sperrmittel ganz oder teilweise außer Kraft ge­ setzt werden, wird durch Zufuhr von Wasser unter Druck in den Schlauch die Auftriebsluft durch das Überdruckven­ til 10) herausgepreßt. Dadurch geht der Auftrieb auf Null und der Schlauch legt sich prall mit Wasser gefüllt gemäß 1 b) auf den Flußgrund 7). Sein Strömungswider­ stand ist damit ein Minimum.

Die Anordnung des Sperrmittels im Fluß unterliegt keiner Beschränkung und richtet sich danach, in welcher Form und mit welcher Intensität die Strömung beeinflußt werden soll. Die einzelnen Schläuche sind deshalb erfindungs­ gemäß je nach Bedarf einzeln, in Gruppen, in Reihen ne­ ben- und hintereinander, parallel oder gestaffelt oder in jeder denkbaren Kombination anzuordnen, so daß Strömungen geleitet und geändert werden und mit den natürlichen Verhältnissen experimentiert werden kann, wie es kein bis­ her bekanntgewordenes Sperrmittel gestattet.

Die Elemente des Sperrmittels sind einzeln ohne großen technischen Aufwand verlegbar und lassen sich jederzeit in anderer Positionierung neu verlegen, einer Bedingung, die wegen der kaum berechenbaren Naturkräfte wünschens­ werterweise zu erfüllen sein könnte. Dabei kann der Schlauch bei passender Länge samt Anker wieder verwandt wer­ den und muß nur für Neuverlegung einer separaten An­ schlußleitung 5) Sorge getragen werden.

Die Schläuche des Sperrmittels lassen sich zweckmäßiger­ weise nach bekannten Wickelverfahren mit entsprechenden Längs- und Quer-Verstärkungen aus zahlreichen Kunststof­ fen für jede gewünschte Druck- und Zug-Festigkeit bis zu Durchmessern von Metern und großen Längen, den Wasser­ tiefen entsprechend, herstellen.

Falls die Anordnung der Sperrmittel-Elemente im Fluß­ bett nicht ohnehin eine Schiffahrtsstraße freiläßt, kann sie zu dem Zweck partieweise niedergelegt werden. Im Notfall kann die Sperre sogar antriebslos überfahren werden. Die Flexibilität der Schläuche in sich und in ihrer Lage in der Strömung läßt Einwirkungen negativer Art bei Eisgang unwahrscheinlich erscheinen.

Claims (10)

1. Sperrmitel gegen den Sturmflutstau in Flußmündungen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer größeren Zahl von an einem Ende an Bodenankern befestigten Kunststoff- Schläuchen besteht, deren die Strömung bremsende Wirkung in Grenzen von einer Steuerzentrale aus einstellbar ist.

2. Schlauch gemäß eines Sperrmittels nach Hauptanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sein Durchmesser vorzugs­ weise bei einem Meter, sowie darüber oder darunter liegt, seine Länge aber ausreichend ist, daß er bei höchstem Wasserstand und Schrägstellung durch die Strömung bei ei­ nem gegebenen Luftvolumen genügend Auftrieb hat um nicht überströmt zu werden.

3. Schlauch gemäß eines Sperrmittels nach Hauptanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sein Durchmesser vorzugswei­ se bei einem Meter, sowie darüber oder darunter liegt, seine Länge aber so bemessen ist, daß er bei niedrig­ stem Wasserstand und Schrägstellung durch die Strömung bei einem gegebenen Luftvolumen als Auftrieb immer über­ strömt bleibt.

4. Schlauch nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß er an beiden Enden mit identischen Hälften be­ kannter Rohrkupplungen versehen ist, die geeignet sind, die maximal auftretenden Zugkräfte auf die Schlauchhül­ le zu übertragen.

5. Schlauch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem freien Ende mit der anderen Hälfte der Rohr­ kupplung verschlossen ist, welche eine schwere Zug-Öse und ein Überdruckventil trägt.

6. Schlauch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er mit seinem anderen Ende an die andere Hälfte der Rohr­ kupplung angeschlossen ist, welche mit einem um eine horizontale Achse um 180° schwenkbaren Rohranschluß bekannter Art verbunden ist, der seinerseits die Zug­ kräfte auf den vorzugsweise aus Beton gefertigten Anker überträgt und zu einer Rohrleitung 5) mit nicht gezeich­ neter lösbarer Verbindung führt, welche direkte Verbin­ dung zur Steuerzentrale hat.

7. Schlauch nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der nach einem bekannten Wickelverfahren aus Kunststoffen, wie zum Beispiel Polyurethan, mit einge­ bauten Verstärkungen, aus zum Beispiel Polyestern, für Druckfestigkeiten von mehreren kg/cm² und einer solchen Zugfestigkeit konstruiert ist, daß die Plazierung von Anker mit Schlauch, an der Öse 9) hängend möglich ist.

8. Einzelelemente eines Sperrmittels gemäß Hauptanspruch, bestehend aus Schläuchen mit ihren Ankern gemäß Ansprü­ chen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einzeln oder in Gruppen von der Steuerstelle über im Flußbett verlegte Rohrleitungen mit Wasser, respektive und oder Luft unter Druck gefüllt oder geleert werden können, andererseits aber die ihrem Auftrieb dienende Luftfül­ lung durch Zugabe von Wasser unter Druck über das Ventil 10) abgelassen werden kann, um den Schlauch prall gefüllt in Stromrichtung auf den Grund zu legen.

9. Sperrmittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß seine aus Schlauch und Anker bestehen­ den Elemente in jeder denkbaren Anordnung, das heißt in Linie, in Reihe, mehreren Linien oder Reihen, gestaf­ felt, dicht oder mit Abständen im Strom plaziert sind.

10. Sperrmittel gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente desselben individuell oder in Gruppen von der zentralen Steuerstelle aus durch Bemessung von Wasser- und Luftfüllung so auf einen bestimmten Strömungs­ widerstand eingestellt werden können, daß die Strömung örtlich und insgesamt gelenkt werden kann oder seine Wirkung auf ein Minimum gestellt wird, wenn alle Schläuche auf Grund liegen.