DE4206924C2

DE4206924C2 - Catching elements to prevent water floor erosion

Info

Publication number: DE4206924C2
Application number: DE4206924A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Prof Dr Ing Zanke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2012-03-06
Also published as: DE4206924A1

Description

Die Erfindung betrifft Fangelemente für Sand und andere Sedi mentpartikel zur Verhinderung oder Eindämmung von Sandwande rungen, insbesondere Erosionen in erheblichen Wasserströ mungen ausgesetzten Ufer- oder Küstenzonen.The invention relates to catching elements for sand and other sedi ment particles to prevent or contain sand walls rations, especially erosions in significant water flows exposed coastal or coastal zones.

Sandige Küsten unterliegen einer ständigen Veränderung, be sonders durch den von der Brandung verursachten Küstenlängs strom. Ähnlichen Beanspruchungen unterliegen die Uferzonen strömender Binnengewässer. Durch die Nutzung der Küstenbe reiche und Gewässerufer wird vielerorts ein Erhalt des be stehenden Zustandes oder eine Landgewinnung angestrebt. Zur Beeinflussung der Sandwanderung oder des Transports sonstiger Suspensionspartikel wurden in der Vergangenheit vielfältige Maßnahmen probiert, ohne daß nach einhelliger Meinung bisher ein durchschlagender Erfolg verzeichnet werden konnte. Es darf hierzu beispielsweise auf die DE-OS 20 57 141, die Euro päischen Patentschriften 0 018 082, 0 048 069 und die US-PS 3 299 640 hingewiesen werden. Sie zeigen Verankerungseinrich tungen für schwimmende Fäden oder Bänder und Matten zum Bedecken gefährdeter Gewässerböden. In allen Fällen werden die aus Gründen des Umweltschutzes zu fordernden natürlichen Materialien nicht verwendet. Außerdem hat es sich gezeigt, daß schwimmende Fäden oder Bänder nicht in der Lage sind, eine Sedimentation, insbesondere Sandablagerungen, bei größe ren Strömungsgeschwindigkeiten zu gewährleisten. Diese Ma terialien haben nur eine sehr geringe Steifigkeit, so daß sie sich bereits bei relativ geringen Geschwindigkeiten flach auf den Gewässerboden legen. Sie üben dann zwar einen pas siven Schutz gegen Erosion aus, bewirken aber keinen oder nur geringfügigen aktiven Einfluß im Sinne einer Sandfangein richtung.Sandy coasts are subject to constant change, be especially due to the coastline caused by the surf electricity. The riparian zones are subject to similar stresses flowing inland water. By using the coastal area In many places, rich and river banks will preserve the be standing condition or land reclamation. For Influencing sand migration or other transportation Suspension particles have been varied in the past Measures tried without unanimous opinion so far it was a resounding success. It may, for example, on DE-OS 20 57 141, the euro European Patents 0 018 082, 0 048 069 and U.S. Patent 3,299,640 be pointed out. They show anchoring equipment for floating threads or tapes and mats for Covering endangered water bottoms. In all cases the natural ones required for environmental protection reasons Materials not used. It has also been shown that floating threads or tapes are unable to sedimentation, especially sand deposits, when large to ensure ren flow rates. This Ma materials have very little stiffness, so that they flatten out even at relatively low speeds lay on the water floor. You will then practice a pas protection against erosion, but do nothing or only slight active influence in the sense of a sand trap direction.

Um die Bildung von Auskolkungen zu verhindern oder solche zu schließen, ist es ferner bekannt, Faschinen zu verwen den, die entweder dicht aneinandergepackt muldenförmige Auswaschungen schließen oder als örtliche Bewehrungen sol che am Entstehen hindern sollen. Zum Schutz großflächiger Küstenbereiche sind sie jedoch nicht geeignet. Faschinen sind auch nicht in der Lage, mit Sicherheit neue, an ande rem Ort entstehende Auswaschungen zu verhindern. Sie be einflussen teilweise Wasserströmungen ungünstig. Häufig bilden sich in Strömungsrichtung hinter den Faschinen Wir bel, die eine Ursache neuer Auskolkungen sind. Eine positive Sandbilanz, das ist das Verhältnis der Anlandung zur Abtra gung, wird für großflächige Bereiche durch Faschinen nicht gesichert. Es ist zwar bekannt, gegen Erosionen gerichtete Maßnahmen großflächig am Gewässerboden anzuordnen, deren dauerhafte Befestigung bildet jedoch ein ganz erhebliches Problem.To prevent the formation of eruptions or such to close, it is also known to use machines those that are either well-trough-shaped Close washouts or as local reinforcements should prevent the emergence. To protect large areas However, they are not suitable for coastal areas. Fascines are also not able, certainly new, to others to prevent leaching occurring in the place. You be partially adversely affect water flows. Often form in the direction of flow behind the machines bel, which are a cause of new outflows. A positive one Sand balance, that is the ratio of the landing to the abtra machine is not used for large areas by machines secured. It is known to be directed against erosion To arrange measures over a large area on the body of the water However, permanent attachment is a very significant one Problem.

Aufgabe der Erfindung ist es, Fangelemente nach dem einlei tend genannten Gattungsbegriff zu schaffen, die für einen großflächigen Einsatz zur Verhinderung oder Eindämmung von Sandwanderungen geeignet sind. The object of the invention is to catch elements after the einlei tend to create a generic term for a large-scale use to prevent or contain Sand walks are suitable.

Die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aus. Bei der Schaffung einer strömungsdämpfenden Zone (Bewaldung) hat es sich gezeigt, daß natürliches Geäst die notwendige Steifig keit hat, um der Strömung Widerstand entgegenzusetzen. Es ist des weiteren aber auch elastisch, so daß die negativen Ef fekte (Wirbelanregung) klein bleiben. Die Betonfüße weisen vorzugsweise abgerundete Formen auf. Besonders günstig hier für haben sich halbkugelige oder konische Formen mit einem abgerundeten, am Boden aufliegenden Ende erwiesen. In Ver suchen im Strömungs- und Wellenkanal hat sich ergeben, daß eine zufällige, also unregelmäßige Anordnung besser wirkt, als eine regelmäßige Anordnung. Da die Strömung durch jedes Hindernis gestört wird und dahinter (Sediment aufwirbelnde) Wirbel bildet, vereinigen sich die Wirbelgebiete bei regel mäßigen Anordnungen leicht. Durch unregelmäßige Anordnungen wird dieser negative Effekt vermieden und es wird eine in der Fläche gleichmäßige Strömungsdämpfung erreicht. Ein günstiger Nebeneffekt dieser hydraulischen Forderung nach einer natürlich lockeren, unregelmäßigen Lage ist das ein fache Überbordwerfen der Elemente, die dadurch äußerst ein fach ausbringbar sind.The invention for solving this problem is characterized by the characterizing features of claim 1. In the It has created a flow-damping zone (forest) It has been shown that natural branches provide the necessary rigidity to resist the current. It is but also elastic, so that the negative Ef effects (eddy excitation) remain small. The concrete feet point preferably rounded shapes. Particularly cheap here for have hemispherical or conical shapes with one rounded end resting on the ground. In ver search in the current and wave channel has shown that a random, i.e. irregular, arrangement works better, as a regular arrangement. Because the flow through each Obstacle is disturbed and behind it (swirling sediment) Vortex forms, the vortex areas unite with rule moderate arrangements easily. Through irregular arrangements this negative effect is avoided and an in the surface achieves uniform flow damping. On favorable side effect of this hydraulic requirement In a naturally loose, irregular situation, that's one fold overboard of the elements, making it extremely one are deployable.

Durch das erfindungsgemäß auch bei größerer Geschwindigkeit in die Strömung hineinragende Busch- oder Strauchwerk wird die Geschwindigkeit im sohlennahen Bereich deutlich ver mindert. Infolge der so geschwächten Schleppkraft des Wassers läßt dieses einen Teil seiner Sedimentfracht ausfallen.Through the invention even at higher speeds bush or shrubbery protruding into the current the speed in the area close to the sole diminishes. As a result of the weakened drag of the water causes a part of its sediment load to fail.

Praktische Untersuchungen im Strömungs- und Wellenkanal haben gezeigt, daß Erosionen verhindert und Anlandungen direkt hinter den Versuchskörpern beobachtet wurden, so daß die Sandbilanz einen positiven Wert erreichte. Hierbei ist die willkürliche Anordnung der Versuchskörper hervorzuheben. Sie gestattet das Ausbringen ohne große technische Hilfe durch einfaches Überbordwerfen. Die Betonfüße mit ihren Fahnen aus Strauchwerk erreichen den Gewässerboden zwangs läufig in der gewünschten, richtigen Lage.Practical investigations in the current and wave channel have shown to prevent erosion and landings were observed directly behind the test specimens, so that the sand balance reached a positive value. Here is to emphasize the arbitrary arrangement of the test specimens. It allows spreading without much technical help by simply throwing it overboard. The concrete feet with their Flags made of shrubbery reach the bottom of the water in the desired, correct position.

Besonders erwähnenswert sind die haufen- oder kugelförmigen, bzw. kegeligen Ausbildungen der Betonfüße, die keine oder nur geringfügige Wirbel erzeugen und deshalb inbesondere für den Küstenschutz und den Seebau geeignet sind. Kegel förmige Füße, mit an ihren dem Gewässerboden zugekehrten, abgerundeten Enden ruhen nicht starr auf dem Boden, sondern können sich durch den Einfluß des Seegangs hin- und herbe wegen und dadurch stetig nach oben arbeiten. Ein Zuschwemmen wird vermieden. Auf diese Weise sind die erfindungsgemäßen Elemente in der Lage, bis zu ihrer natürlichen Auflösung, d. h. über lange Zeiträume hinweg, ihre Wirkung auszuüben. Ferner sind alle untersuchten Elemente geeignet, durch das Einfangen von Sand und anderen Sedimentpartikeln sich selbst so weitgehend einzusanden, daß durch Betonfüße verursachte Wirbel keine negativen Auswirkungen zeigen. Die erfindungs gemäßen Sandfangelemente sind ferner nicht nur für den Küstenschutz und den Schutz von Uferzonen geeignet, da sie eine dem Strandhafer vergleichbare Wirkung entwickeln und dadurch die Anwachsphase des Strandhafers unterstützen.Particularly noteworthy are the heap-shaped or spherical, or conical formations of the concrete feet that have no or generate only slight eddies and therefore in particular are suitable for coastal protection and seabuilding. Cone shaped feet, with their feet facing the bottom of the water, rounded ends do not rest rigidly on the floor, but can bounce back and forth due to the influence of the sea because of and therefore constantly work upwards. A flood is avoided. In this way, the invention Elements able to their natural resolution, d. H. over long periods of time to exert their effect. Furthermore, all the elements examined are suitable, by the Trapping sand and other sediment particles themselves so largely to sand that caused by concrete feet Vertebrae show no negative effects. The fiction contemporary sand trap elements are also not only for Coastal protection and protection of riparian zones are suitable as they develop an effect comparable to that of beach grass and thereby supporting the growth phase of the beach grass.

Die im Versuchskanal durchgeführten Strömungsuntersuchungen wurden sowohl mit als auch ohne Wellen durchgeführt. Dabei haben sich gleichwertige Ergebnisse gezeigt. Die Sandfang elemente sind also sowohl für Bereiche einsetzbar, die über wiegend dem Wellengang ausgesetzt sind, als auch für Ufer zonen verwendbar, die vor allem durch eine Längsströmung beansprucht werden.The flow investigations carried out in the test channel were carried out both with and without waves. Here equivalent results have been shown. The sand trap So elements can be used both for areas that have are mainly exposed to the waves, as well as for banks Zones can be used, mainly due to a longitudinal flow be claimed.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown schematically and explained below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Fangelement mit einem im wesentlichen an allen Seiten abgerundeten Betonfuß, Fig. 1 is a catching element with a substantially rounded on all sides concrete base,

Fig. 2 ein Fangelement mit einem halbkugeligen Betonfuß und Fig. 2 is a catch element with a hemispherical concrete base and

Fig. 3 ein Fangelement mit einem kegeligen Betonfuß. Fig. 3 is a catch element with a conical concrete base.

In dem im wesentlichen in allen Bereichen abgerundeten Be tonfuß 1 ist Reisig 2 büschelförmig, jedoch in loser An ordnung, ausreißsicher befestigt. Dadurch wird die Strömung so weitgehend verzögert, daß darin mitgeführte Sandkörner zum Boden 3 sinken können und den Betonfuß zum großen Teil selbst einsanden.In the rounded in essentially all areas Be tonfuß 1 is brushwood 2 tuft-shaped, but in loose order, attached to secure against tearing. As a result, the flow is delayed to such an extent that grains of sand carried in it can sink to the bottom 3 and the concrete base itself largely sands.

Bei dem Sandfangelement gemäß Fig. 2 ist Reisig 2 in gleicher lockerer, einem natürlichen Bewuchs angenäherter Anordnung ausreißfest in einem halbkugeligen Betonfuß 4 ver ankert. Auch hier werden Wirbel am Betonfuß weitgehend ver mieden. Die verzögerte Strömung führt wieder zum Absetzen von Sand oder anderen Suspensionspartikeln.In the sand trap element according to FIG. 2 twigs 2 is in the same relaxed, a natural vegetation approximate arrangement to tearing in a hemispherical concrete base 4 anchored ver. Here, too, eddies on the concrete base are largely avoided. The delayed flow again leads to the settling of sand or other suspension particles.

Der Betonfuß 5 gemäß Fig. 3 zeigt eine kegelige Form mit einer Abrundung 6 an seinem unteren Ende. Statt eines busch artigen Strauchwerks oder Reisig gemäß Fig. 1 und 2 ist hier als Strömungsverzögerung ein Baum, beispielsweise eine junge Fichte, 7, verwendet worden. Sie ist mit ihrem wurzel seitigen Ende ausreißsicher in dem Betonfuß 5 befestigt. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich insbesondere für dem Wellengang ausgesetzte Küstenzonen mit kurzzeitigen Strö mungsrichtungswechseln. Der Betonfuß 6 ist in der Lage, mit Schwenkbewegungen den wechselnden Strömungsrichtungen zu folgen. Bei positiven Sandbilanzen ist das gesamte Element dadurch in der Lage, mit dem anwachsenden Boden selbst nach oben zu wandern. Es kann dadurch nicht oder nicht so schnell eingesandet werden, wodurch seine Wirkung allmählich, und zwar verfrüht, verloren ginge.The concrete base 5 according to Fig. 3 shows a conical shape with a rounded portion 6 at its lower end. Instead of a bush-like shrubbery or brushwood according to FIGS. 1 and 2, a tree, for example a young spruce, 7 , has been used here as a flow delay. It is secured in the concrete foot 5 with its end on the basis of being pulled out. This embodiment is particularly suitable for coastal zones exposed to the waves with brief changes in flow direction. The concrete base 6 is able to follow the changing flow directions with pivoting movements. If the sand balance is positive, the entire element is able to move upwards with the growing soil. This means that it cannot be sanded in, or not so quickly, which would gradually, prematurely, lose its effect.

Zu erwähnen ist die umweltverträgliche Wirkung bei der Zer störung bzw. Auflösung der Sandfangelemente in ihre Einzel teile. Das Strauchwerk unterliegt einem allmählichen Auf lösungsprozeß in seine natürlichen Bestandteile. Der Beton besteht vor allem aus Kalzium und Sandzuschlägen und damit ebenfalls aus natürlichem Material, das sich unter der Bran dungswirkung allmählich abträgt. In tieferen Bereichen wer den die Betonkörper langsam und ähnlich größeren Steinen versanden. Bei allmählich nachlassender Wirkung eines aus erfindungsgemäßen Sandfangelementen gebildeten Unterwasser waldes ist eine Erneuerung notwendig, die durch das Neu setzen von Sandfangelementen durchführbar ist. Hierfür ge nügt das Absetzen der Elemente in besonders gefährdeten Be reichen, d. h. die gesamte Erneuerung großer Flächen inner halb kürzester Zeit ist nicht erforderlich. Nicht nur das Ausbringen und Absetzen auf den gefährdeten Gewässerböden ist technisch außerordentlich einfach, sondern auch die Herstellung der Sandfangelemente in sehr großen Mengen bietet keine Schwierigkeiten.Worth mentioning is the environmentally friendly effect of the Zer disruption or dissolution of the sand trap elements in their individual parts. The shrubbery is subject to a gradual rise dissolution process in its natural components. The concrete consists mainly of calcium and sand aggregates and thus also from natural material, which is under the Bran gradual effect. In deeper areas who the concrete bodies slowly and similarly larger stones sand. With gradually waning effect one out sand trap elements according to the invention formed underwater forest, a renewal is necessary because of the new setting sand trap elements is feasible. For this ge it is sufficient to deposit the elements in particularly endangered areas range, d. H. the entire renewal of large areas inside half shortest time is not necessary. Not only that Spreading and settling on the endangered water bottoms is technically extremely simple, but also that Manufacture of sand trap elements in very large quantities no difficulties.

Claims

1.Catching elements for sand and other sediment particles to prevent or contain sand migrations, in particular erosions in bank or coastal zones exposed to considerable water currents, characterized by concrete feet ( 1 , 4 , 6 ), in which brushwood, placed in irregular arrangement on the water soil at risk of erosion , Shrubbery ( 2 ) and the like natural branch plant or branches is anchored in any arrangement in such a way that it has the necessary stiffness to counteract the flow with the resistance required for a flow deceleration.

2. catch elements according to claim 1, characterized in that the concrete feet have rounded shapes.

3. catch elements according to claim 2, characterized in that the concrete feet are substantially hemispherical.

4. catch elements according to claim 2, characterized in that the concrete feet are conical.

5. catch elements according to claim 1, characterized in that the concrete feet have a rectangular layout.

6. catch elements according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the concrete feet whole trees or bushes ( 7 ) are anchored tear-proof.

7. catch elements according to claim 5, characterized in that the concrete feet with openings for fastening with the help of Anchor piles are provided in the subsurface.