DE4429288C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Sauberhaltung von Bach- und Abwasserdükern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein (SW)Schmutzwasser- sowie (MW)Mischwasser- und (BW)Bachwasserdüker, die in Freispiegel-Kanalisationen bzw. Bachläufe eingebunden und mittels Spülwasser gereinigt werden.

Bisher bekannte Düker-Systeme dieser oder ähnlicher Art sind in der Übersicht gemäß Fig. 8 mit entsprechendem Literatur-Nachweis aufgeführt.

Bei der Planung solcher Düker wird heute allgemein gefordert, daß gewisse Mängel vermieden werden, die man unter dem Begriff "Düker-Syndrom" zusammenfassen könnte und worunter dann folgende Mißstände zu verstehen währen:

• 1) Die hydraulische Berechnung dieser Düker wird zumeist nur auf den Q_max- Fall beschränkt, womit sie weitgehendst der Hochbau-Statik gleicht, bei der gleichfalls nur der maximale Lastfall von Interesse ist. Es fehlt diesen Dükern jedoch dabei der hydraulische Nachweis, daß die innere Sauberkeit des Dükers (als Voraussetzung für seine maximale Leistungsfähigkeit im Q_max-Fall) wirklich gegeben ist. Ohne solchen Nachweis bleibt diese Hydraulik immer nur ein Fragment. Es kann sich dann sehr wohl ein Katastrophenfall ereignen, wenn der Düker z. B. bereits weitgehend verschlammt und also für den Q_max-Fall nicht mehr voll aufnahmefähig ist.
  Insofern hat diese Düker-Hydraulik bislang nur das Niveau einer "Als-Ob- Hydraulik", bei der nur so getan wird, als ob der Düker bei jedem starken Wasser-Aufkommen (Q_max) auch wirklich in der Lage ist, sogleich den vollen Fließquerschnitt für den Durchfluß bereitzustellen.
• 2) Weiter zeigt sich beim Düker ein besonderer Nachteil darin, daß bei gegebenem konstantem "Q" (m³/sec) mittels des geodätischen Gefälles H keinerlei Einfluß auf die Fließgeschwindigkeit im Düker genommen werden kann (Fig. 1-d). Statt einer Erhöhung der Fließgeschwindigkeit tritt dort bei einer Vergrößerung des H-Wertes (von H₁ auf H₂) lediglich eine Vergrößerung des t_A-Wertes im Spiegelabsturz bei K₁ ein. Es zeigt sich dort dann ein "Absturzraum". Dagegen läßt sich bei einem geraden Freispiegelrohr (Fig. 1-c) bei konstantem "Q" mit einer Erhöhung des H-Wertes jederzeit auch eine Vergrößerung der Fließgeschhwindigkeit im Rahmen des Kutter-Diagrammes (Fig. 3) erreichen. Insofern kann die Fig. 1-d geradezu als eine Symbolfigur für das Düker-Syndrom gelten. Zeigt sich doch in dieser Fig. 1-d das eigentliche Ungemach des Abwasser-Dükers, nämlich der Spiegelabsturz (t_A) bei K₁ (Absturzraum).
• 3) Ferner ist beim Düker als Nachteil zu nennen, daß einerseits in ihm eine hohe Fließgeschwindigkeit angestrebt wird, um Ablagerungen zu verhüten, daß andererseits aber auch wieder eine möglichst geringe Geschwindigkeit erwünscht ist zweckes Vermeidung hoher Reibungsverluste gemäß der Formel h_r=ξ·v² : 2g. Insofern besteht hier eine gewisse "Scheren-Situation" hinsichtlich der v-Werte.
• 4) Weiter ist im hohen v_gr-4-Wert des Düker-Steigerohres 4 gemäß Fig. 1 ein spezieller Nachteil zu sehen. Ebenso ist beim Düker ein hohes Q_max : Q_min- Verhältnis immer ungünstig.
• 5) Auch bewirkt der im Düker bestehende "Luftabschluß" leicht eine Wasserfäulnis.
• 6) Schließlich ist zu sagen, daß die Wartung des Dükers, insbesondere seine Reinigung außerordentlich beschwerlich ist. Ein optischer Einblick in das Düker- Innere ist dabei kaum möglich.

Der in der tabellarischen Übersicht in Fig. 8 Reihe a) und b) genannte "Primär-Düker" mit Eigen- bzw. Fremdwasserspülung" gelte hier nun als erster wichtiger Düker der neueren Zeit (ab 1900). Er wurde meist in Trapezform erstellt und teilweise auch schon "en bloc" als freitragender Balken im offenen Unterwassergraben versenkt. Hinsichtlich seiner Reinigung hoffte man jedoch weiterhin (wie in alten Zeiten) vor allem auf die Mitwirkung eines "inneren Spülmeisters", der in Fig. 4+5a symbolisch als "Ausputzer" gezeigt und so als Vertreter der "Wasser-Schleppkraft" zu verstehen ist. Verständlicherweise konnte seine Arbeit aber nur dann erfolgreich sein, wenn die Fließgeschwindigkeit im Düker den v_gr-4-Wert überschritt. Im Falle langer Trockenzeit jedoch, in der im Düker nur eine geringe Fließgeschwindigkeit herrscht, mußten folglich künstliche Spülungen gefordert werden, die aber leider oftmals unterblieben in der Hoffnung auf einen baldigen Regen. Man sieht, daß es mit der Bekämpfung des Syndroms noch sehr im Argen lag. Andererseits muß dazu aber auch gesagt werden, daß die wichtigsten Erkenntnisse zu den v_gr- Geschwindigkeiten zur 2-Phasen-Strömung (Wasser und Sand) seinerzeit noch nicht Allgemeingut waren und folglich meistens nur althergebrachte Auffassungen eine Rolle spielten.

Auch bei den Nachfolge-Dükern (Übersicht c-f) war die Situation noch die alte. Die bei ihnen vorgesehenen Ergänzungen zum Primärdüker konnten jedenfalls das Syndrom gleichfalls noch nicht beheben.

So wurde beim Sandfang-Düker (c), der speziell bei Bachläufen anzutreffen ist, zwar immerhin ein Fortschritt insofern erreicht, als an Stelle einer schwierigen Düker-Räumung nun lediglich die Räumung eines jederzeit zugänglichen Sandfangbeckens trat. Jedoch wurde damit das Feststoff-Geschiebe aus dem Bach-Überlauf nun dem Bach-Unterlauf vorenthalten, was im letzteren dann zu Auskolkungen führte. Auch blieb die Gefahr der Wasserfäulnis infolge "organischer" Schwebestoffe sowie "gelöster" Stoffe im Düker bestehen, welche Stoffe der Sandfang ja nicht herauszufiltern vermag, die aber gemäß Fig. 4-b einen hohen Anteil an den Gesamtstoffen im Wasser ausmachen. So entströmt auch diesen Sandfangdükern in Trockenzeiten zuweilen ein penetranter Fäulnisgeruch. Auch wird mitunter das rechtzeitige Räumen des bereits reichlich gefüllten Sandfangs verpaßt, wodurch bei plötzlich aufkommenden Unwettern dann besonders starke Schlamm-Eintriebe erfolgen können, wie es sicherlich auch schon geschehen ist.

Eine bessere Lösung schien sich endlich mit dem sogenannten Staffeldüker (d) anzubahnen, bei dem mit Hilfe einer Überlaufschwelle bei K₁ das zulaufende Wasser auf z. B. zwei Rohre verteilt wird und zwar auf ein großes Rohr für das noch relativ saubere "Regenwasser" und auf ein kleineres Rohr speziell für's eigentliche "Schmutzwasser", in welch letzterem Rohr dann auch der spezifisch schwere Sand mitgeführt wird. Auf diese Weise hatte man sich an Stelle des vor Kopf des Dükers gelegenen "großen Sandfang-Beckens" nunmehr ein ein kleines "düker-paralleles Sandfang-Rohr" zugelegt, was den Vorteil hatte, daß der Sand am Düker-Ende dem Bachlauf sogleich wieder beigegeben werden konnte und also auch nicht mehr aus dem großen Becken separat abgefahren werden mußte. Vor allem aber entfiel die Gefahr der Auskolkungen im Bach-Unterlauf.

Jedoch wurde nun das große Rohr praktisch zum Verlierer, indem es jetzt oftmals stagnierendes Wasser mitsamt schleimiger Ablagerungen enthielt und zudem trotz der "Leitschwelle" zeitweise auch einen größeren Sand-Eintrieb per Wasserwirbelungen hinnehmen mußte, weshalb für dieses große Regenrohr gleichfalls regelmäßige Spülungen gefordert werden. So bleiben die oben genannten sechs Mängel des Düker-Syndroms auch beim Staffeldüker, wenn auch abgeschwächt, bestehen.

Besonders enttäuschend aber verliefen die Erfahrungen mit dem Standrohr- Pumpendüker (e). Zeigte sich doch, daß eine im freien Wasser stehende Pumpe die rundum liegenden Feststoffe nicht zu sich "heranzuziehen" vermag; sie müssen ihr vielmehr vom Wasser "zugeschoben" werden. Folglich ist die Pumpe sofort "hilflos", sobald das Wasser dieses "Zuschieben" nicht mehr besorgt, und das ist in der "Schwachwasserzeit" ja alsbald auch im Düker der Fall. Mithin versagt die Düker-Pumpe gerade dann ihren Dienst, wenn sie am dringendsten benötigt wird. Deshalb gelten solche Pumpen heute nur noch als Düker-Entleerungspumpen (z. B. im Falle einer Dükerinspektion).

Aus der US-Patentschrift 4 391 288 (vergl. Fig. 8, Reihe f) ist es bekannt, die Fließgeschwindigkeit bzw. das Wasserspiegelgefälle (J‰) im Düker auf der Gesamtstrecke von K₁ bis K₄ für Spülungs-Zwecke künstlich zu vergrößern, was dort aber nicht mit Hilfe eines "Stauwerks am Düker-Einlauf" geschieht, sondern mit Hilfe eines am Düker-"Auslauf" stationierten Kompressors, der seine Druckluft in einen eigens vor Kopf des Dükers angelegten U-Bogen einspeist, und zwar speziell in dessen landseitigen Schenkel, und so dort ein leichtes, aber hinreichend konstantes Wasser-Luft-Gemisch erzeugt, was dann wiederum die gewünschte stärkere Neigung der Wasserspiegellinie 11 und somit eine größere Fließgeschwindigkeit im gesamten Düker bewirkt.

Dieser Vorteil stellt sich jedoch nur bei relativ kleinen Düker-Durchmessern von maximal D≦300 mm ⌀ ein, wo Wasser und Luft im kleinkalibrigen und folglich "turbulenzstarken" Rohr anscheinend immer wieder neu miteinander verwirbelt bzw. neu vermischt werden. Bei großen Rohr-Durchmessern, aber von z. B. D=1500 mm oder dergl., wo die Turbulenzen bedeutend schwächer ausfallen, gelingt es den Luftblasen jedoch, sich immer wieder neu zu durchgehend lotrechten Luft-Kanälen streifenweise zu vereinigen, womit dann auch das Wasser sich wiederum streifenweise in lotrechter Richtung zusammenschließen kann und so die alte Druckhöhe also beibehält. Mit diesem Druck kann das Wasser des U- Bogens folglich dem Dükerwasser weiter "kommunizierend" entgegenwirken, was dann jedoch zur Folge hat, daß die gewünschte stärkere Neigung in der Gefälle- Linie 11 nun nicht mehr zu erreichen ist.

Der vorliegenden neuen Erfindung für MW- und SW- bzw. BW-Düker liegt nun die Aufgabe zugrunde, speziell bei "größeren" Rohrdurchmessern ein geeignetes System zur Sauberhaltung des Dükers zu schaffen. Diese Aufgabe wird hier gemäß der Ansprüche 1 bis 3 gelöst, indem dieser erfindungsgemäße Düker insbesondere während der zur Verschlammung neigenden Zone II einem von altersher bekannten Stau- und Spülstoßbetrieb unterworfen wird, bei dem jedoch der Feststoff-Transport nun in zwei Phasen erfolgt, und zwar in einer Spülphase auf der Strecke von K₁ bis K₃, d. h. bis zur Mulde 11, sowie in einer Stauphase bei angehobenen Wasserspiegeln auf der Strecke von K₃ bis K₄, wo die Feststoffe mittels Bypass- Leitung 9 separat von der Mulde 11 bis zum Düker-Ausgang K₄ gelangen.

Ein Ausführungs-Beispiel hierzu wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

So zeigt Fig. 1 z. B. einen BW-Düker der Nennweite 1600 mm. Wie man sieht, sind dort an das Fallrohr 2 wie auch an das Mittelstück 3 und ebenso an das Steigerohr 4 jeweils die zugehörigen v_gr-Werte angetragen. Ferner sind diese v_gr-Werte in Fig. 2 und 2-a in die zugehörigen Ganglinien-Diagramme zweckes Zonen-Fixierung (I, II, III) mit aufgenommen. Daß dabei speziell im MW- Diagramm (Fig. 2) die RW-Linie "mittig" auf die SW-Ganglinie aufgesetzt ist, erscheint zwar wenig realistisch, bleibt aber für die hier notwendigen Betrachtungen im Prinzip belanglos.

Von den drei Geschwindigkeitszonen I, II, III gilt die Zone I dann als Starkwasser-Zone mit v_ist≧v_gr-4. Hier zeigen sich keinerlei Probleme.

Die Zone II hingegen erweist sich nun als eine breite und kritische Mittelwasser- Zone, die vorrangig von der Verschlammung bedroht ist und deshalb dem besagten Stau- und Spülstoßbetrieb unterworfen wird, der sich auf den gesamten Bereich zwischen der v_gr-2- und der v_gr-4-Linie des betr. Diagramms erstreckt und dabei mit Fließgeschwindigkeiten von v_max bis v_gr-2 auf die Ablagerungen im Drücker einwirkt. Hier findet speziell in der Zone II-a der gewünschte Wasser- Aufstau sowie gleichzeitig ein besonderer Bypass-Feststoff-Transport 9 auf der Strecke K₃-K₄ statt, worauf in der anschließenden Zone II-b dann der gewünschte Wasser-Spülstoß auf der Gesamtstrecke (K₁-K₃ bzw. K₄) folgt, und schließlich auch der normale Wasser-Freilauf mit normalem Feststoff-Transport auf der Gesamtstrecke einsetzt.

Die Zone III bleibt dann nur noch als schmale Mindestwasser-Zone (mit geringen Geschwindigkeiten) übrig, in der jedoch eine Wasserfäulnis infolge organischer "Leichtstoffe" entreten kann. Die "schweren Absitzstoffe" lagern sich in dieser Zone III bei dem langsamen Wasser-Zulauf bereits "vor" dem Düker-Einlauf, also auf der Düker-Zulaufstrecke im Bachbett ab, so daß nur noch die fäulnisfähigen "Leicht- und Schwebestoffe" in den Düker hineingelangen. Zweckmäßig wirde diese Zone III deshalb auch für die Dükerbelüftung sowie für Rückspülungen genutzt, um so immerhin die Wasser-Fäulnis zu verhindern.

Auf der Grundlage solcher Zonen-Teilung (I, II, III) sowie auf der Grundlage der genannten v_gr-Werte (v_gr-2 bis v_gr-4) erfolgt beim neuen Düker in Zone II, eine "kooperative 2-Strom-Spülung", wie sie bisher noch nicht bekannt geworden ist und wie sie nachstehend nun im Detail erläutert werden soll.

In Fig. 1-a werden so zunächst zu diesen drei Zonen die typischen Wasserspiegel- Linien bzw. Piezometer-Linien gezeigt, wie sie sich während eines normalen freien Wasser-Durchflusses im Düker einstellen. Man erkennt, daß sich am Knickpunkt K₁ bei nachlassendem Wasser der besagte Spiegelabsturz nach und nach herausbildet.

Weiter wird dann in der vom Schlamm bedrohten Zone II beim neuen Düker speziell während des Staues (Zone II-a) gemäß Fig. 1 mittels zweier Wehre 6 und 6-T eine zeitweise Anhebung der beiden Wasserspiegel 1 und 4 bis in die Lage 1′ bzw. 4′ betrieben, welche Wehre gemäß Fig. 6 durch ein E-Strom-Kabel (EK) miteinander verbunden und in Fig. 1 als einfache Klappen-Wehre gezeichnet sind. Diese beiden Wehre vermögen gemeinsam im gleichen Zweitakt (Auf-Zu) zu arbeiten und können so auch gemeinsam sowohl den Aufstau als auch den Spülstoß bzw. den anschließenden Freilauf auf der ihnen zugeordneten Strecke herbeiführen. Dabei sei das Wehr bie K₄ z. B. als das maßgebende Wehr 6, und das Wehr K₁ als das "Tandem- Wehr" 6-T gedacht. Diese beiden Wehre können in der Stauzeit an sich beliebig lange überströmt werden, ohne daß dabei ein Katastrophenfall heraufbeschworen wird, zumal beide Wehre stets einen genügend freien Fließquerschnitt über ihrer Wehrkrone offenhalten.

Näheren Aufschluß über die spezielle Taktfolge in Zone II gibt dazu Fig. 5-a bzw. 5-b. So werden beim MW-Düker gemäß Fig. 5a z. B. zwei Spülungen pro Tag vorgesehen (7⁰⁰-8³⁰ und 19⁰⁰-20³⁰). Dabei hat während des Staues (Zone II-a) die im großen Steigerohr 4 installierte kleine Bypass-Leitung 9 genügend Zeit, um alle in der Mulde 11 lagernden Feststoffe, mit Hilfe des ihr aus dem erhöhten Wasserspiegel 4′ zukommenden hohen Wasser- Überdrucks, zügig bis nach K₄ zu befördern, wie es in Fig. 4a die kurze strich-punktierte Linie J-II-a auf der Strecke K₃-K₄ zeigt. Es kann somit die "Stauzeit" (II-a) hier als die Zeit des "Bypass- Stromes" 9 gelten.

Im Anschluß an diese z. B. 1,5 Std. dauernde Stauzeit (Fig. 5a) setzt alsdann bei geöffneten Wehren ein kurzer Spülstoß von z. B. fünf bis zehn Minuten Dauer ein, wie es der "abstürzende Pfeil" andeuten soll, worauf dann wieder die normale Freilauf-Zeit (Zone II-b) mit z. B. 2,5 Std. Dauer beginnt, an die sich wiederum in den Mittagsstunden eine 8stündige "Spülmeister-Zeit" anschließt, in der also allein die natürliche Schleppkraft des Wassers im Gesamt-Düker wirksam wird.

Dieser "Meister" schiebt dabei die "schweren" Feststoffe gemäß Fig. 1-b_γ überwiegend bis zur Mulde 11, aber die "leichten" Stoffe auch gar bis zum Düker-Auslauf nach K₄ hinauf, worauf am Ende dieser Freilauf-Zeit abermals eine neue Stau-Zeit (II-a) folgt usw.

Analog spielen sich die Vorgänge beim BW-Düker (vgl. Fig. 5-b) ab, jedoch mit dem Unterschied, daß es hier eine Art "ständigen Tag-Nacht-Rhythmus" wie beim MW-Düker, d. h. den typischen täglichen Wechsel zwischen dem "Mittags-Maximal-Durchfluß" und dem "nächtlichen Minimal-Durchfluß" nicht gibt. Vielmehr kann beim BW-Düker der schwache Wasser-Zulauf der Zone (II) oftmals tagelang, ja sogar wochenlang ununterbrochen anhalten.

Dennoch wird man zweckmäßig auch bei diesem BW-Düker beispielsweise mindestens eine automatische Spülung vorsehen, zumal die erforderliche Spülwassermenge bei solch großer Spülhäufigkeit entsprechend geringer gewählt werden darf.

Man erkennt, daß beim neuen MW- wie auch beim BW-Düker in dieser Zone II die Einsatzzeiten von Hauptstrom und Bypass- Strom zeitlich gegeneinander versetzt sind (Zone II-a und II-b). Beide Ströme arbeiten zum gegenseitigen Vorteil zusammen. Jeder Strom verrichtet nur diejenige Arbeit, für die er die bessere Eignung besitzt, was dann letzten Endes beiden Partnern zugute kommt, und wie es schließlich auch der Sinn jeder Kooperation ist. Das ist hier wie folgt zu verstehen:

So ist hier z. B. der schwerfällige Hauptstrom während der Zone II, aufgrund seiner hohen v_gr-Werte (zufolge des großen Rohr-Durchmessers gemäß Fig. 3-d), nur wenig geeignet, seine vielen schweren Feststoffe im Steigerohr 4 nach K₄ hinaufzuschaffen, zumal er die dazu benötigte hohe Fließgeschwindigkeit gemäß Fig. 3-a nur für kurze Zeit aufzubringen vermag. Deshalb tut er gut daran, diesen Feststoff-Transport speziell im Steigerohr 4 besser dem kleinen, aber turbulenzstarken und auch längerzeitig tätigen Bypass-Strom zu übertragen, der gemäß Fig. 3-d mit günstigeren v_gr-Werten den Feststoff-Transport bewältigt. So ist es dann auch besonders sinnvoll, daß der Hauptstrom dem kleinen Bypass-Strom in Zone II-a gemäß Fig. 4-a obendrein noch zu einem verstärkten Fließgefälle (H) verhilft, zumal er sich selbst mit dieser Hilfsleistung ja keinen Schaden zufügt.

Der kleine Bypass 9 wiederum, der an sich zufolge des Muldenschlammes gegen eine hohe Feststoff-Konzentration (k_f%) anzukämpfen hat (Fig. 3-e), bleibt dennoch aufgrund seiner besagten günstigen v_gr-Werte (Fig. 3-d) für den Feststofftransport im Steigerohr 4 gut geeignet, zumal er den ihm vom Hauptstrom zugeteilten Überdruck aufgrund seiner geringen Eigenlänge (L_bp) nun gemäß der Formel J=H_bp : L_bp in einen besonders hohen J%- Wert umzuwandeln vermag. Schließlich kommt dem Bypass 9 auch die relative lange Stauzeit von z. B. 1,5 Std. (Fig. 5-a und 5-b) in der Zone II-a zugute, so daß er reichlich Zeit für seine Arbeit hat. Man sieht, bei dieser Kooperation greifen beide Ströme in der Tat stets nur mit ihren besten Fähigkeiten und stets zum günstigsten Zeitpunkt in das Geschehen ein.

Bei solch kooperativer 2-Strom-Spülung können dann auch die in der Rohrhydraulik wichtigen Formeln

weiterhin unbesorgt benutzt werden, da alle maßgebenden Komponenten in diesen Formeln nun hinreichend "konstant" bleiben, zufolge der jetzt ständigen Sauberkeit des Dükers.

Zu diesen Komponenten (d, D Φ, k_f) ist in Fig. 3-c bis 3-e je eine graphische Darstellung gebracht, aus der ersichtlich ist, daß bei fallenden Abszissen-Werten auch die v_gr-Werte überwiegend eine fallende Tendenz aufweisen und so bei einer Kombination dieser drei Werte kaum "Gegenläufigkeiten" bzw. Scheren- Situationen eintreten können.

Ferner zeigt Fig. 1-b_α bis 1-b_δ, daß beim neuen Düker in der kritischen Zone II der Feststoff-Transport praktisch mit einer Art "Feststoff-Sortierung" einhergeht, wodurch diese 2-Strom- Spülung eine weitere gute Benotung in bezug auf Zweckmäßigkeit verdient. Insgesamt stellt jedenfalls das bisher von den Feststoffen nur schwer zu überwindende Steigerohr 4 ein weit geringeres Hindernis dar, als es bislang der Fall war. Auch braucht der Hauptwasserstrom sich in der kritischen Zone II jetzt am Feststoff-Transport nur noch mit der relativ geringen Geschwindigkeit von v_ist≧v_gr-3 (auf der Strecke K₁-K₃) zu beteiligen, da ja der Bypass 9 den Transport im schwierigen Steigerohr 4 nun "allein" übernimmt.

Der Vorteil solch kooperativer 2-Strom-Spülung sei hier weiter am Beispiel der bekannten Fluß-Kanalisierung (Fig. 1-e) verständlich gemacht, bei welcher bekanntlich die "Schleusen" dem bergauf fahrenden Schiff die Möglichkeit geben, das starke Fluß- Gegengefälle auf möglichst leichte Art zu überwinden und zwar einesteils durch Nutzung der Schleusenkammern und anderenteils durch Nutzung der jetzt wesentlich beruhigten Gesamtstrecke des Flusses. Man sieht, Flußwasser und Schleusenwasser arbeiten hier, hinsichtlich des Schiffstransportes, ähnlich kooperativ zusammen, wie es beim neuen Düker seitens des Düker-Hauptstromes und des Bypass-Stromes bezüglich der Feststoffe praktiziert wird.

Weiter läßt sich die Nützlichkeit solcher 2-Strom-Spülung erkennen, wenn man die gegebenen Geschwindigkeits-Verhältnisse beim geraden Straßen-Kanalrohr (Fig. 3) mit denjenigen beim alten Spüldüker (Fig. 3a) sowie mit denjenigen beim neuen Düker (Fig. 3-b) vergleicht.

So wird in Fig. 3 die dortige günstige Hochgeschwindigkeit beim geraden Freispiegelrohr deutlich durch eine große dicklinige Strecke auf der Abszissenachse zwischen der lotrechten v_gr-3- und der v_max-Linie ausgewiesen (Kutter-Diagramm).

Dagegen ist beim alten Spüldüker (Fig. 3a) während des normalen Durchflusses in Zone II nur eine bedenklich kurze Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen der v_gr-4- und der v_max-Linie gegeben. Beim neuen Düker (Fig. 3-b) wiederum wird in Zone II nun zufolge der 2-Strom-Spülung wieder eine gleich lange Hochgeschwindigkeitsstrecke wie in Fig. 3 erreicht, indem sich hier die hohen v-Werte von Hauptstrom und Bypass-Strom jetzt "addieren" lassen (Hauptstrom und Bypass-Strom).

Im übrigen ist einzusehen, daß bei allen Schmutzwasser-Freispiegel- Dükern den v_ist- und v_gr-Geschwindigkeiten immer eine entscheidende Bedeutung zukommen muß, weshalb dann auch die Nutzung der v-Meßvorrichtung 13/14 hier prinzipiell wichtig ist, zumal sich aus diesen v-Meßwerten auch Schlüsse auf die "innere Sauberkeit des Dükers" ziehen lassen.

So werden beim neuen Düker diese v_ist-Werte an zwei Stellen (SK-1 und SK-2) im Steigerohr 4 abgegriffen (Fig. 6-a).

Ferner wird beim vorliegenden neuen Düker die gesamte erforderliche Hilfsgerätschaft zweckmäßig nach Art eines "Stellwerks" zusammengefaßt, welches hier z. B. als kleinkalibriges Rohrnetz gemäß Fig. 5 erstellt ist und gemäß Fig. 1 im Rohrkeller 19 des Auslaufschachtes 18 untergebracht wird. Die Stränge dieses Rohrnetzes reichen dabei bis ins Steigrohr 4 bzw. bis zur Mulde 11 hinab (Fig. 6).

Zu diesem Rohrnetz gehören auch diverse übliche Sperr-Armaturen 10, von denen in Fig. 5 aber nur ein Exemplar mit aufgenommen ist.

Auch eine Wasser-Pumpe 7 zählt zu diesem Netz. Mit Hilfe dieser Pumpe werden erwünschten Rückspülungen im Rohrnetz und im Düker besorgt.

Zur Wartung dieses neuen Dükers bzw. Stellwerks bleibt zu sagen, daß speziell alle "beweglichen Teile" innerhalb der Schächte 17 und 18 bzw. innerhalb des trockenen Rohrkellers 19 nun jederzeit, selbst bei "Wind und Wetter", leicht und ohne Mühe zu überwachen und zu warten sind.

Im übrigen läßt sich der neue Düker sowohl als Einzel- wie auch als Doppel-Düker planen.

In Fig. 7 ist weiter als Sonderfall der neue Düker speziell "mit sehr großem Gefälle" H_D ausgewiesen, welches sich bei maximalem Wasser-Zulauf (Q_max) sicherlich recht nützlich auswirkt, jedoch bei nachlassendem Wasser-Zulauf auch wieder einen entsprechend großen Absturzraum bei K₁ und somit einen entsprechenden Geschwindigkeitsverfall in Zone II aufkommen läßt, so daß von einem echten Gefälle-Vorteil keine Rede mehr sein kann.

Hier aber vermag dann, wie gesagt, die 2-Strom-Spülung abermals den Düker vor Schaden zu bewahren und vermag auch zudem noch einen besonderen Vorteil hinzuzufügen, indem nun lediglich bei K₁ ein "bewegliches Wehr" benötigt wird, wogegen bei K₄ jetzt mit einem "festen Grundwehr" auszukommen ist.

In der Tat kann bei großem H_D-Wert ein solch festes Wehr alle Funktionen übernehmen, für die sonst nur ein bewegliches Wehr im Falle der 2-Strom-Spülung tauglich ist.

So zeigt denn die Fig. 7 auch praktisch die gleichen Druck- bzw. Gefälle-Linien (J_II-a und J_II-b), wie sie auch in Fig. 4-a zu sehen sind.

Bezugszeichenliste

 1 Stauraum vor dem Düker
 1′ Stauwasser-Spiegel bei K₁
 2 Düker-Fallrohr
 3 Düker-Mittelstück
 4 Düker-Steigerohr
 4′ Stauwasser-Spiegel im Düker bei K₄
 5 Unterstromiger Rohrkanal bzw. Bachlauf mit Wasserspiegel 5′
 6 Stauweh bei K₄
 6-T Stauwehr als Tandem-Wehr bei K₁
 7 Wasser-Pumpe im Stellwerks-Rohrnetz
 8 Pumpen-Saugeleitung
 9 Bypass-Leitung im großen Düker-Steigerohr 4
 9′ Bypass-Leitung als Umgehungsleitung bei K₁
10 Sperr-Armaturen im Stellwerks-Rohrnetz
11 Feststoff-Sammel-Mulde bei K₃ (Fig. 1)
12 Beton-Kaskade bei K₄ als Variante zu 6 (Fig. 7)
13/14 v-Meßgerätschaft im Stellwerks-Rohrnetz (Fig. 6)
15 u. 16 Rechen bzw. Schutzgitter bei K₁ bzw. K₄
17 u. 18 Einlauf- bzw. Auslauf-Schacht
19 Rohr-Keller im Auslauf-Schacht 18 (Fig. 1 u. 6)

H_D geodät. Höhen-Unterschied der beider Düker-Enden
J_D% Wasserspiegel-Gefälle im Düker in Zone I (J_D%=H_d : L_D)
J_II-a% J_bp% = Wasserspiegel-Gefälle im Bypass 9 Zone II-a=h_gw : L_bp
J_II-b% Spiegelgefälle im Hauptrohr (K₁-K₄) in Zone II-b=(H_D+h_kw) : L_D
J% Sohlgefälle im Kanal bzw. Bachbett (Strecke 1 u. 5)
t_A Tiefe des Absturzraumes bei K₁ (t_A-1 und t_A-2) gemäß Fig. 1-d
h_gw Grundwehr-Höhe
h_kw Klappenwehr-Höhe
K₁-K₄ Düker-Krümmer (Fig. 1-a)
E_K E-Strom-Verbinder-Kabel zwischen den beiden Klappen-Wehren
v_gr Grenzgeschwindigkeiten im Wasser beim Feststofftransport
k_f% Feststoff-Konzentration im Wasser
L_D axiale Dükerlänge
L_bp axiale Bypass-Länge
SK₁ obere Sauberkeits-Kontraststelle im Steigerohr (Fig. 6-a)
SK₂ untere Sauberkeits-Kontraststelle im Steigerohr (Fig. 6-a)

Claims (3)

1. Verfahren zur laufenden Sauberhaltung eines Bach- bzw. Abwasser- Dükers größeren Durchmessers, der in einen Freispiegel- Wasserlauf eingebunden und mittels Eigenwasser gespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Düker während der stark zur Verschlammung neigenden Mittelwasser-Zone II (Fig. 2 und 2-a) einem gesteuerten Stau- und Spülstoßbetrieb derart unterworfen wird, daß während der gewählten Stauzeit die Wasserspiegel (1) und (4) im Stauraum (1) und im Düker gleichzeitig in die Lage (1′ bzw. 4′) angehoben werden, so daß der eigentliche Wasser-Feststoff-Transport dann anschließend getrennt auf den Kurzstrecken (K₁-K₃ bzw. K₃-K₄), aber auch getrennt zu zwei Zeiten (Stauzeit bzw. Spülzeit) im Rahmen einer kooperativen 2-Strom-Spülung stattfinden kann, wobei speziell während der Stauzeit die im Knickpunkt K₃ lagernden Feststoffe mittels einer im Steigerohr (4) installierten Bypass-Leitung (9) durch den statischen Wasserdruck des erhöhten Wasserspiegels (4′) vom Knickpunkt (K₃) zum Düker-Auslauf transportiert werden, was insgesamt bewirkt, daß bei diesem neuen Düker sich der Hoch-Geschwindigkeits-Bereich (zwischen dem v_max- und dem v_gr-3-Wert) speziell während der Spülungen in ähnlich günstiger Weise einstellt (Fig. 3-b), wie es auch beim "geraden" Freispiegelrohr (Fig. 3) der Fall ist, und womit sich also auch beim gekröpften Düker nun ein ähnlich guter Säuberungs-Effekt gewinnen läßt wie beim geraden Rohr.

2. Bach- bzw. Abwasser-Düker, der in einem Freispiegel- Wasserlauf eingebunden und mittels Eigenwasser gespült wird und dazu mit einer Stauvorrichtung (6) am Düker-Einlauf ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Stauvorrichtung (6-T) am Düker-Auslauf vorgesehen wird, und daß zudem eine Mulde (11) am Übergang zwischen Mittelstück (3) und Steigerohr (4), sowie eine Siphon- bzw. Bypass-Leitung (9) im Steigerohr (4) eingerichtet werden, wobei durch die Siphon-Leitung (9) in der Stauphase (II-a) der in der Mulde (11) angesammelte Schlamm aufgrund eines kommunizierenden Wasser-Überdrucks zum Düker-Auslauf transportiert wird, und wobei die beiden Stauvorrichtungen (6 bzw. 6T) gemäß einem Taktfolgeplan kooperativ zusammenwirken (Fig. 5-a und 5-b).

3. Düker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Düker mit Meßsonden (13, 14) erfaßt wird und zur Steuerung der Stauwerke (6, 6-T) verwendet wird.