DE4112521A1 - Einrichtung zur verringerung der sedimentation in haefen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verringerung der Sedimentation in Häfen mit einer quer zur Hafeneinfahrt ge­ richteten Strömung, insbesondere Flußhäfen.

Wenn an Hafeneinfahrten oder allgemein an Beckenöffnungen vorbei­ strömendes Wasser mit sedimenationsfähigen Stoffen befrachtet ist, treten in den Becken Auflandungen ein. Die in die Häfen getragenen Sedimente verursachen hohe Entsorgungskosten.

Typischerweise befindet sich der größere Teil der Schwebstoff­ fracht der Flüsse in Sohlennähe. Das übliche Konzentrations­ profil zeigt einen mit zunehmender Sohlennähe überproportional steigenden Schwebstoffgehalt. Durch den Wasseraustausch mit dem vorbeiströmenden Wasser gelangen dadurch besonders im unteren Bereich ganz erhebliche Sedimentmengen in den Hafen. Der Was­ seraustausch selbst wird durch Füll- und Entleerungsvorgänge hervorgerufen, die mit dem schwankenden Wasserstand im Fluß ein­ hergehen. Mischvorgänge an der Grenzfläche zwischen der Fluß­ strömung und einer hierdurch angetriebenen Drehströmung im Ha­ fenbecken, der sogenannten Walze, beeinflussen ebenfalls des Was­ seraustausch. Bei küstennahen Häfen im Trichterbereich der Fluß­ mündungen, werden zusätzlich Dichteeffekte wirksam. In diesem Fall dringt bei Flut das schwerere, salzhaltige und gleichzeitig schwebstoffreiche Wasser sohlennah in den Hafen ein. Die Sedi­ mentation im Hafen wird durch die besonderen Strömungen in den Walzen gefördert. Im Walzenzentrum verschwindet die Horizontal­ komponente der Strömung. Die aus der walzentypischen Sekundär­ strömung resultierende Strömung ist zum Zentrum hin gerichtet und weist im Zentrum aufwärts. Infolgedessen werden die Sedimen­ te an der Sohle zum Walzenzentrum verfrachtet, wo sie bevorzugt liegenbleiben.

Die Verlandung von Hafenbecken durch die Sedimentationsvorgän­ ge ist häufig so erheblich, daß ständige Baggerarbeiten zur Aufrechterhaltung eines geordneten Hafenbetriebes erforderlich sind. Die dadurch verursachten Kosten sind sehr hoch. Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, die Sedimentationsvorgänge zu verhin­ dern oder zumindest erheblich zu verringern. Die erfindungs­ gemäße Lösung zeichnet sich durch einen oder mehrere in die Ha­ feneinfahrt fahr- und im Bedarfsfall entfernbare Körper zur Verminderung bzw. vollständigen Vermeidung einer sohlennahen, durch die Hafeneinfahrt eintretenden Wasserströmung aus.

Die in der Hafeneinfahrt positionierbaren Körper können unter­ schiedlicher Ausbildung sein. Besonders vorteilhaft wirken sich strömungsleitende Formen aus. Sie werden im schwebstoffarmen, oberen Bereich, vorzugsweise im oberen Drittel des Wasserkör­ pers angeordnet. Dadurch wird schwebstoffarmes Wasser in den Ha­ fen geleitet, das darin die Wirkung eines Spülstroms entfaltet. Der vermehrte Eintritt oberflächennahen und damit schwebstoff­ armen Wassers wirkt dem Eintritt sohlennahen, schwebstoffrei­ chen Wassers entgegen. Gleichzeitig wird die Walzenströmung innerhalb des Hafenbeckens gestört und die damit verbundene ver­ mehrte Ablagerung von Schwebstoffen verhindert bzw. vermindert.

Eine Variante ist die Anordnung der Strömungsleitkörper in seit­ lichen, die Hafeneinfahrt begrenzenden oder einfassenden Molen.

Dabei wird, wiederum nur oberflächennahes Wasser in den Hafen geleitet. Als Ausgleich fließt Wasser durch die Hafeneinfahrt wieder ab, die dadurch ständig von innen nach außen durch­ strömt wird.

Im Tidenbereich der Flüsse können die strömungsleitenden Kör­ per beidseitig wirkend ausgebildet sein. Sowohl bei auflaufen­ dem, als auch bei ablaufendem Wasser kann das oberflächennahe und schwebstoffarme Wasser in dem gewünschten Übermaß in das Hafenbecken geleitet werden.

Es besteht die Möglichkeit, die Leitkörper im Bedarfsfall seit­ lich aus dem Einfahrtbereich wegzufieren oder innerhalb dieses Bereichs abzusenken. So ist es beispielsweise möglich, mehrere kettenförmig aneinandergereihte, leitschaufelförmige Körper oder einen geführten, einteiligen, etwa die Breite der Hafeneinfahrt einnehmenden Körper mit strömungsleitenden Kanälen für den Was­ serdurchtritt vorzusehen, der mit füll- und entleerbaren Flutungs­ kammern zum Absenken oder Anheben ausgeführt ist.

Die Verwendung von Körpern mit strömungsleitender Form hat den Vorteil einer bis zur Sohle des Hafenbeckens reichenden Spül­ wirkung. Der Bildung von Ablagerungen wird also aktiv entgegen­ gewirkt. In vielen Fällen kann es sich jedoch als ausreichend erweisen, den sohlennahen Strömungsquerschnitt der Hafeneinfahrt durch eine einfache, absenkbare Sperrwand zu schließen. Hierdurch wird lediglich das Einströmen sohlennahen und schwebstoffreichen Wassers verhindert. Die Verwendung einer einfachen, absenkbaren Sperrwand bietet technische Vorteile, die in der Einfachheit ih­ rer Konstruktion liegen.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit Angaben über die Strömungsverhältnisse in einem Hafenbecken schematisch dargestellt und nachstehend er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Draufsicht auf ein Hafenbecken mit der Geschwindigkeits­ verteilung der walzenförmigen Strömung innerhalb des Hafens,

Fig. 2 den Schnitt A-Z-A durch das Becken gemäß Fig. 1 zur Veranschaulichung der im Hafenbecken entstehenden Sekun­ därströmung,

Fig. 3 die Anordnung mehrerer Strömungsleitkörper im Bereich der Hafeneinfahrt eines Hafenbeckens,

Fig. 4 den Horizontalschnitt durch einen doppelseitig leitend ausgebildeten Körper und

Fig. 5 die Ansicht einer innerhalb der Hafeneinfahrt absenkba­ ren Sperrwand im sohlennahen Bereich.

Fig. 6 die Anordnung von Strömungsleitkörpern in seitlichen Hafenmolen.

Innerhalb eines Hafenbeckens 1 entsteht an der Grenzfläche zur Flußströmung 2, die an der Hafeneinfahrt 3 entlangführt, eine Drehströmung 4, auch Walzenströmung oder Walze genannt. Ihre horizontale Geschwindigkeitsverteilung wird durch das schematisch angegebene Profil gezeigt. Es geht im Zentrum gegen Null, eben­ so wie unmittelbar an den Beckenwänden. Innerhalb der toten Zone im Zentrum setzt sich naturgemäß der Großteil der Schwebstoffe ab. Die Wirkung der im Walzenzentrum verschwindenden Horizontal­ strömung wird durch die aus der walzentypischen Sekundärströmung resultierende Strömung noch erhöht. Sie ist zum Zentrum hin ge­ richtet und weist im Zentrum aufwärts. Infolgedessen werden Se­ dimente an der Sohle zunächst zum Walzenzentrum verfrachtet, wo sie bevorzugt liegenbleiben, da dort die Strömung aufwärts ge­ richtet ist.

Schematisch ist diese Strömung in der Fig. 2 (Schnitt A-Z-A) dargestellt.

Durch eine oberflächennahe Anordnung strömungsleitender Körper 10 in der Hafeneinfahrt wird eine aus der Flußströmung 2 in er­ höhtem Maße abgezweigte, in die Hafeneinfahrt gerichtete Strömung 11 erzeugt. Bei einer Anordnung der Leitkörper im oberen, also schwebstoffarmen Wasserbereich, wird ein Über­ schuß an schwebstoffarmem Wasser in das Hafenbecken geleitet und dadurch für eine verstärkte, auswärts gerichtete Strö­ mung 12 im sohlennahen Bereich gesorgt. Die sohlennahe Strö­ mung ist mit Schwebstoffen erheblich stärker angereichert als das oberflächennahe Wasser. Dadurch wird ein Spüleffekt erzielt, der für eine Reinhaltung des Hafenbeckens sorgt.

Die Querschnittsform der strömungsleitenden Körper für den mündungsnahen Bereich eines Flusses der durch die Gezeiten­ strömungen erheblich beeinflußt ist, zeigt die Fig. 4. Dieser Körper 15 ist beidseitig mit Auskehlungen versehen, wodurch sowohl bei auflaufendem Wasser eine einwärts gerichtete Strö­ mung 16, als auch bei ablaufendem Wasser eine Strömung 17 in das Hafenbecken gerichtet werden kann.

Für besondere Fälle kann eine technisch einfachere Ausführung in Form einer absenkbaren Sperrwand 20 gewählt werden, die seit­ lich an der Einfahrtsbegrenzung geführt und um die Hubhöhe H bei Bedarf abgesenkt werden kann. Sie versperrt im sohlennahen Bereich den Eintritt schwebstoffreichen Wassers aus der Fluß­ strömung in das Hafenbecken, während im oberen Bereich das schweb­ stoffarme Wasser ungehindert einströmen kann. Alternativ kann eine seitlich wegschiebbare Wand zur Anwendung gelangen.

Durch die Verwendung erfindungsgemäßer Leit- oder Sperrkörper ist es möglich die Ablagerung von Schwebstoffen vollständig oder zumindest weitgehend zu verhindern, so daß kostenträchtige Maßnahmen, beispielsweise Baggerarbeiten zum Freihalten des Bec­ kens von Ablagerungen, eingespart oder erheblich gesenkt werden können.

Claims (14)

1. Einrichtung zur Verringerung der Sedimentation in Häfen mit einer quer zur Hafeneinfahrt gerichteten Strömung, ins­ besondere Flußhäfen, gekennzeichnet durch einen oder mehre­ re in der Hafeneinfahrt angeordnete Körper (10, 15, 20) zur Verminderung bzw. vollständigen Vermeidung einer sohlennahen, durch die Hafeneinfahrt eintretenden Wasserströmung.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper mit strömungsleitender Form versehen und im schweb­ stoffarmen Bereich des Wassers angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitkörper im oberen Drittel des Wasserkörpers be­ finden.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkörper (15) im Tidenbereich beidseitig wirkend aus­ gebildet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die strömungsleitenden Körper in die Hafen­ einfahrt fahr- und im Bedarfsfall entfernbar sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leitkörper seitlich aus dem Einfahrt­ bereich wegfierbar sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leitkörper im Einfahrtbereich absenkbar sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche1 bis 7 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leitkörper Schwimmkörper sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Leitkörper kettenförmig aneinander­ gefügt sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einteiligen, etwa die Breite einer Hafeneinfahrt einnehmen­ den Körper mit strömungsleitenden Kanälen für den Wasser­ durchtritt.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper mit füll- und entleerbaren Flutungskammern versehen ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sohlennahe Bereich des Einfahrtquerschnitts durch eine absenkbare Sperrwand gegen einströmendes schwebstoff­ reiches Wasse verschließbar ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sohlennahe Bereich des Einfahrtquerschnitts durch wenigstens eine seitlich wegschiebbare Sperrwand gegen ein­ strömendes schwebstoffreiches Wasser verschließbar ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß strömungsleitende Körper an bzw. in seitlichen, die Hafeneinfahrt einfassenden Molen angeordnet sind.