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Die
Erfindung betrifft ein Segment für
eine Hochwasserschutzwand, das auf einem besonderen, mit Wasser
gefüllten
Sack beruht. Die aus einzelnen, solchen Segmenten aufgebauten Wände sind.
als zeitweilige Verriegelungs- und Abdichtungselemente, vor allem
zum schnellen Schutz von einzelnen Objekten gegen Hochwasser, vorgesehen.
Sie sind in einem weiten Bereich von gefährlichen Hochwassersituationen
verwendbar.
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Gegenwärtig sind
verschiedene Konstruktionen der hochwasserschützenden Säcke und der aus diesen Säcken aufgebauten
Hochwasserschutzwände
bekannt. Beispielsweise gibt es eine Gruppe von mit Wasser gefüllten Säcken, deren
Querschnitt am Boden dreieckig ist. Die Querschnittsform kann durch einen äußeren Stangenaufbau
oder innere Trennwände,
die im Sack regulär
angeordnet sind, aufrechterhalten werden. In diesem Fall wird der
Sack mit chemisch widerstandsfestem Kunststoff, vorzugsweise aus
Polyethylen niedriger Dichte, abgedeckt.
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Im
Prinzip ähnliche,
hochwasserschützende Systeme
sind durch offene Säcke
(Tanks) mit einem trapezförmigen
Querschnitt geschaffen worden. Die Säcke werden durch einen stabilen
und schnell montierbaren Aufbau gestützt, der aus Stahlrohren gefertigt
ist und eine Abdeckung aus einem Geostoff oder einem polyvinylchloridbeschichteten
Stoff aufweist. Diese Säcke
sind mit Sand, Erde oder Wasser gefüllt (wasserdichte Lösung).
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Der
dreieckige oder trapezförmige
Querschnitt ist ein gemeinsamer Nachteil der oben erwähnten Hochwasserschutzwände. Der
dreieckige oder trapezförmige
Querschnitt muss durch eine Art Gerüst, durch Innentrennwände usw.
gestützt
werden. In den Querschnittsecken können sich auch Belastungen
konzentrieren.
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Aus
diesen Gründen
ist es nützlich,
eine Kuppelform des Querschnitts zu schaffen, die durch ein oder
mehrere sich gegenseitig schneidende Oberflächen definiert ist. Solche
Säcke stimmen
besser mit den Kräftebedingungen
in Wassermassen überein,
wobei diese Kräftebedingungen
die Schwerkraft und die Oberflächenspannung
sind.
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Aus
diesen Gründen
weisen bekannte Hochwasserschutzsäcke nach ihrer Füllung eine
Kuppelform auf. Beispielsweise weist einer der Säcke eine Hülle in Form einer gestauchten
Ellipse auf, wobei die Hülle
durch Innenlängstrennwände gestützt wird, die
die untere Sackwand und die obere Sackwand miteinander verbinden.
Die Sackhülle
ist aus wasserdichtem Polyesterstoff hergestellt, der durch Polyvinylchlorid
beschichtet ist.
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Ein
weiterer, bekannter Hochwasserschutzsack weist eine Sackhülle auf,
der aus drei sich gegenseitig schneidenden, konvexen Oberflächen („Kleeblatt"-Querschnitt) besteht.
Auch in diesem Fall wird die Form des gefüllten Sacks durch innere Trennwände aufrecht
gehalten, die entgegengesetzte Seiten der Sackhülle miteinander verbinden.
Die Sackhülle
besteht aus Geostoff (es werden keine genauen Angaben über die
Ausbildung und die Zusammensetzung gemacht).
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Wie
erwähnt
wurde, sind die Hochwasserschutzsäcke mit einer Kuppelausbildung
vorteilhaft, weil die Kräftebelastung
ihrer Oberfläche
besser ist. Sie besitzen auch Ausbildungsmöglichkeiten für einen
höheren,
mechanischen Widerstand und eine höhere Lebensdauer als die Säcke anderer
Querschnittsformen. Doch gibt es einen Funktionsmangel. Diese Säcke sind
hinsichtlich der Materialien, die für die Herstellung der Sackhülle verwendet
werden, nicht völlig
optimiert. Die verwendeten Materialien mit Kunststoffbeschichtungen
(insbesondere Polyvinylchlorid) sind für diese Anwendungsweise nicht
optimal, weder hinsichtlich der Möglichkeit der unmittelbaren,
mechanischen Beschädigung
bei der Sackhandhabung, noch hinsichtlich des Langzeitwiderstands
während
der bestehenden Hochwassersituation. Die US-A-5 865 564 offenbart
einen mit Wasser füllbaren
Sack.
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Das
Segment der Flutschutzwand, die auf besonderen, mit Wasser gefüllten Säcken gemäß der im
Anspruch 1 dargelegten Erfindung beruht, strebt die Vermeidung der
oben erwähnten
Mängel
der bekannten Lösungen
an. Wenn das Segment gefüllt
ist, besitzt das Segment (analog zu den bekannten Vertretern der
Hochwasserschutzsäcke)
eine Kuppelform über
ihrer Grundfläche,
wobei diese Kuppelform durch mindestens eine konvexe Oberfläche gebildet ist.
Entgegengesetzte Teile der Innenwand im Sackraum sind durch mindestens
eine Stabilisierungstrennwad miteinander verbunden.
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Das
Prinzip der Erfindung besteht darin, dass das Verhältnis des
rechteckigen Grundrisses der Segmentbreite zum rechteckigen Grundriss
der Segmenthöhe
1,5:1 bis 3,5:1 beträgt.
Das Segment weist mindestens einen Einfüllstutzen und mindestens einen
Entlüftungsstutzen
im Oberbereich sowie mindestens einen Ablassstutzen im Fußbereich
auf. Der Füllstutzen
ist mit einem normalen Feuerwehrschlauch-Verbinder versehen. Die Segmenthülle ist aus
glattem Webstoff hergestellt, der beidseitig mit einer Elastomerverbindung
beschichtet ist, die auf EPDM-Gummi und Butadienstyren-Gummi beruht.
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Hinsichtlich
der Verbindung der einzelnen Segmente zu einer kompakten Hochwasserschutzwand
ist es vorteilhaft, bestimmte Bereiche der Segmenthülle mit
Verbindungsbefestigungen zu versehen, die Metallösen umfassen.
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Zur
einfacheren Handhabung ist es vorteilhaft, wenn mindestens vier
Metallösen
vorgesehen sind, die mit jedem Segment der Hochwasserschutzwand
verbunden sind.
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Als
Stoff ist vorteilhafterweise ein glatter Webstoff zu verwenden,
der eine Zugfestigkeit von 1800N bis 2300A (in Kettfadenrichtung)
und 2000N bis 2300N (in Schussfadenrichtung) aufweist, wobei sich
diese Werte auf ein Muster mit einer Größe von 50 × 200mm bezogen. Es ist möglich, das
dieser Stoff ein Polyesterstoff mit einem Eckgewicht von 140g/m2 ± 10%
ist.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Beschichtungsverbindung der Segmenthülle, der
aus glattem Webstoff mit einer zweiseitigen Beschichtung aus einer Elastomerverbindung
hergestellt ist, die auf EPDM-Gummi und Butadiestyren-Gummi beruht, eine
Zugfestigkeit von mindestens 10MPa, eine Bruchdehnung von mindestens
400%, eine Komprimierung von maximal 50% und einen Arbeitstemperaturbereich
von –25–70°C aufweist.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Beschichtungen der Segmenthülle eine
Stärke
von 1,2–1,4
mm aufweisen.
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Das
Segment der Hochwasserschutzwand gemäß dieser Erfindung ist vorteilhaft,
weil es die Vorteile eines optimierten Sackaufbaus (Kuppelform mit
einem definierten Verhältnis
der Breite zur Höhe und
mit definierter Anordnung von Füllstutzen,
Ablassstutzen und Entlüftungsstutzen)
mit den Vorteilen einer optimierten Zusammensetzung des Materials der
Segmenthülle
miteinander verbindet. Die glatte Webstoff, der zweiseitig mit einer
Elastomerverbindung beschichtet ist, die auf EPDM-Gummi und Butadienstyren-Gummi
mit insbesondere genauer definierten Eigenschaften beruht, sichert
in Verbindung mit dem oben erwähnten,
definieren Sackaufbau eine optimale Handhabung und brauchbare Eigenschaften
des Segments, und zwar auch unter harten Raum- und Wetterbedingungen.
Vor allem sichert dies die Erfüllung
der Grundforderung nach einer zuverlässigen Funktion der Segmente
oder der entsprechend zusammengefügten Segmentwände, wenn
die ganze Hochwassersituation andauert.
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Kurzfassung
der Zeichnungen
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Zur
näheren
Erläuterung
des Erfindungsprinzips dienen Zeichnungen, in den dargestellt ist:
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1 eine
Seitenansicht eines einfachen Kuppelsegments gemäß der Erfindung,
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2 einen
Querschnitt gemäß der Linie A-A
in 1,
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3 eine
Seitenansicht eines Doppelkuppelsegments gemäß der Erfindung und
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4 einen
Querschnitt gemäß der Linie B-B
in 3.
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Beispiel Nr. 1
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Ein
Segment 1, das gemäß der 1 bzw. 2 ausgebildet
ist, weist nach seiner Füllung
eine Kuppelform über
seiner Grundfläche
auf, wobei diese Kuppelform eine im Querschnitt konvexe Oberfläche mit
einer Brotlaibform aufweist. Das Verhältnis der rechteckigen Projektion
der Breite s des Segments 1 zur rechteckigen Projektion
der Höhe
v des Segments 1 liegt im Bereich von 2,15:1, während die Segmentlänge 2–2,5m betragen
kann. Das Segment 1 ist mit einem Füllstutzen 3 und einem
Entlüftungsstutzen 4 im
Oberbereich sowie mit mindestens einem Ablassstutzen 5 im
Fußbereich
versehen.
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Eine
Segmenthülle 2 ist
aus glattem Webstoff hergestellt, der mit einer Elastomerverbindung zweiseitig
beschichtet ist, die auf EPDM-Gummi und Butadienstyren-Gummi beruht.
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Der
Polyesterstoff weist ein Eckgewicht von 140g/m2 ± 10% und
eine Zugfestigkeit von 2294N (in Kettfadenrichtung) und 2298N (in
Schussfadenrichtung) auf, wobei diese Werte von einem Muster mit einer
Größe von 50 × 200mm
genommen worden sind.
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Die
Beschichtungen der Segmenthülle 2 weisen
eine Stärke
von 1,29mm auf. Die auf EPDM-Gummi und Butadienstyren-Gummi beruhende
Verbindung weist eine Zugfestigkeit von 11,5MPa, eine Bruchdehnung
von 455%, eine Komprimierung von maximal 45% und einen Arbeitstemperaturbereich
von –25–70°C auf.
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Im
Sackraum ist die obere Wand der Sackhülle 2 des Segments 1 mit
der entgegengesetzten unteren Wand durch eine Stabilisierungstrennwand 9 verbunden.
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Die
Endflächen
der Segmenthülle 2 sind
mit Verbindungsbefestigungen versehen, die metallische Schlingenösen 6 zum
Verbinden von benachbarten Segmenten mit einem Seil 7 umfassen.
Auf der Hülle 2 sind
aufvulkanisierte Trägerösen 8 aus
gummiertem Stoff vorgesehen, die die Handhabung des Segments 1 vereinfachen.
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Das
gemäß den 1 und 2 ausgebildete
Segment 1 der Hochwasserschutzwand ist derart ausgebildet,
dass Größen von
Dämmen
geschaffen werden können,
die einzelne Häuser
oder größere Flächen sowie
Straßen
in Städten
(zwischen den Häusern)
mit der Hochwasserschutzwand eindämmen, damit das Wasser nicht
in die Eingänge
der Häuser
usw. eindringen kann. Die Segmente 1 dieser Ausführung können auf
einer freien Fläche
stehen, ohne von einer Wand getragen zu werden.
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Beispiel Nr. 2
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Da
gemäß der 3 bzw. 4 ausgebildete
Segment 1 weist nach seiner Füllung eine Kuppelform über seiner
Grundfläche
auf, wobei die Kuppelform aus zwei konvexen Bereichen mit einer „Brotlaib"-Form im Querschnitt
besteht. Das Verhältnis
der rechteckigen Projektion der Breite s des Segments 1 zur
rechteckigen Projektion der Höhe
v des Segments 1 beträgt
2,15:1, und die Länge
des Segments kann 2–5m
betragen. Das Segment weist einen Füllstutzen 3 und einen
Entlüftungsstutzen 4 im
Oberbereich sowie mindestens einen Ablassstutzen 5 im Fußbereich
auf.
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Die
Segmenthülle 2 des
Segments 1 besteht aus einem glatten Webstoff, der beidseitig
mit einer Elastomerverbindung beschichtet ist, die auf EPDM-Gummi
und Butadienstyren-Gummi beruht.
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Der
Polyesterstoff weist ein Eckgewicht von 140g/m2 ± 10% und
eine Zugfestigkeit von 2294N (in Kettfadenrichtung) und 2298N (in
Schussfadenrichtung) auf, wobei diese Werte von einem Muster mit einer
Größe von 50 × 200mm
abgeleitet sind.
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Die
Beschichtungen der Segmenthülle 2 des Segments 1 weisen
eine Stärke
von 1,29mm auf. Die auf dem EPDM-Gummi und Butadienstyren-Gummi beruhende
Verbindung weist eine Zugfestigkeit von 11,5MPa, eine Bruchdehnung
von 455% und eine Kompression von maximal 45% und einen Arbeitstemperaturbereich
von –5–70°C auf.
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Im
Sackraum ist die obere Wand der Hülle 2 des Segments 1 mit
der entgegengesetzten, unteren Wand durch eine Stabilisierungstrennwand 9 verbunden,
und die Seitenwände
der Hülle 2 des
Segments 1 sind miteinander durch horizontale Stabilisierungstrennwände 9 verbunden.
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Die
Endflächen
der Segmenthülle 2 sind
mit Verbindungsbefestigungen versehen, die metallische Schlingenösen 6 zum
Verbinden von benachbarten Segmenten mit einem Seil 7 umfassen.
Auf der Hülle 2 sind
aufvulkanisierte Trägerösen 8 aus
gummiertem Stoff vorgesehen, die die Handhabung des Segments 1 vereinfachen.
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Das
gemäß den 3 und 4 ausgebildete
Segment 1 der Hochwasserschutzwand ist derart ausgebildet,
dass es vor allem das Wasser daran hindert, in Türen, Garagentore, niedrig angeordnete Schächte und
Luftschlitze, getrennte Kellerfenster usw. einzudringen. Die Segmente 1 dieser
Ausführung
müssen
gestützt
oder in anderer Weise gesichert werden. Wenn die Segmente auf freien
Flächen verwendet
werden müssen,
müssen
sie verdoppelt und aneinander angepasst werden.
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Wenn
Segmente nach Beispiel 1 bzw. Beispiel 2 verwendet werden, werden
getrennte Segmente auf einer gegebenen Fläche derart angeordnet, dass
sie auf der unteren Seite liegen und der Füllstutzen und der Entlüftungsstutzen
nach oben und die Ablassstutzen zum Wasser weisen.
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Die
größte Dichtigkeit
wird dann erzielt, wenn die Segmente derart zueinander angeordnet
werden, dass sie mit ihren unteren Kanten ihrer Seitenwände miteinander
in Kontakt stehen. Je dichter sie aneinander liegen, desto besser
ist die Dichtigkeit. Wenn nur ein längeres Segment für einen
bestimmten Raum zur Verfügung
steht, kann es nach oben „gebogen" und durch „Treten" in die Ecke abgedichtet
werden.
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Es
ist möglich,
die Segmente durch eine beliebige Wasserquelle mit vielseitigen
Pumpen zu füllen,
die für
Flusswasser oder andere Quellen vorgesehen sind, beispielsweise
für Feuerlöschtanks
oder andere Tanks, Feuerhydranten, Wasserleitungen usw. Der Füllstutzen 3 wird
mit einem Feuerkopf „C" verbunden. Eine
Notfall-Füllung kann
mit einem dünneren
Schlauch ohne Verbinder erfolgen. Dieser Schlauch wird über den
Füllstutzen
in den Sack eingeführt.
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Es
ist möglich,
mehrere Segmente gleichzeitig (gemäß der verfügbaren Ausrüstung) oder ein Segment nach
dem anderen zu füllen.
Bei der Verwendung des letzteren Wegs wird empfohlen, den nächsten Teil
unter der Seitenwand des vollen Segments anzuordnen. Nach der Füllung werden
die Segmente mit Seilen über
die metalli schen Schlingenösen 6 miteinander
verbunden. Wenn es aus Sicht der Umgebungsbedingungen möglich ist,
ist es vorteilhaft, mindestens die Außenenden der Flutschutzwand
mit festen Gegenständen
(in Beton eingebetteten Rahmen, massiven Gebäuden usw., von denen von vornherein
anzunehmen ist, dass sie vom Hochwasser nicht zerstört werden)
oder Gegenständen auf
hochgelegenen Orten zu verbinden.
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Die
getrennt verwendeten Segmente gemäß dem Beispiel Nr. 2 müssen statisch
gesichert werden, beispielsweise an gesicherte Gegenstände angebunden
werden. Um eine maximale Dichtwirkung zu gewinnen, ist es nötig, die
untere Kante des Segments genau an der abgedichteten Wand zu positionieren und
während
der Füllung
die Position auf Anheben der Seitenwände zu prüfen und gegebenenfalls zu korrigieren.
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Die
Segmente gemäß der Erfindung
werden mit Wasser gefüllt,
das nicht gepresst wird. Die Füllzeit
(gemäß der Pumpenausrüstung) beträgt etwa
15 Minuten im Fall von Standardsegmenten mit einer Länge von
5m. Sobald das Segment gefüllt
ist (es ist nicht möglich,
den Wasserüberlaufs
den Entlüftungsstutzen 4 durch
Anheben der Seitenwände
zu stoppen), wird der Wasserzufluss von der Quelle gestoppt, der
Schlauch wird entfernt, und der Füllstutzen 3 und der
Entlüftungsstutzen 4 werden
mit Deckeln verschlossen.
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Die
Flutschutzwand, die aus den Segmenten gemäß der Erfindung aufgebaut ist,
ist bis zu einer Wassersäule
von 0,8m Höhe
sicher. Im Fall von unbewegtem Überlaufwasser
aus niedrigen Flussstrecken und gemäß der Landschaftsform und des
Untergrunds ist es möglich,
eine maximale Sicherheitshöhe
von 0,9m zu erreichen.
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Wenn
das Hochwasser vorbei ist, kann die Hochwasserschutzwand schnell
abgebaut werden. Die Ablassstutzen 5 der einzelnen Segmente
und die Entlüftungsstutzen 4 (eventuell
auch die Füllstutzen 3)
werden geöffnet,
und das Wasser fließt
ab. Die einzelnen Segmente werden wieder durch Lösen der Seile 7 freigegeben
und zum Lager oder zum nächsten
Verwendungsort transportiert.
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Industrielle
Verwertbarkeit
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Die
Segmente gemäß der Erfindung
und die aus diesen aufgebaute Hochwasserschutzwand können nicht
nur bei Hochwasser oder ominösen
Fluten (bei denen Sandsäcke
verwendet werden), sondern auch bei üblichen Situationen, beispielsweise
als Dammteile von Wasserströmen
(so genannten Wasserlöchern
während
Bett- oder Uferreparaturen
usw.) verwendet werden. Die einfachen Segmente sind nicht dafür vorgesehen,
um direkt gegen einen starken Strom eingesetzt zu werden. Im Fall
von starken Strömen
muss ein doppelter Satz verwendet werden.
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Zur
Füllung
der Segmente ist es möglich, Pumpwasser
aus Flüssen,
Feuerlöschtanks
usw. zu verwenden, wobei normale Feuerwehrverbinder benutzt werden.
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Die
gemäß der Erfindung
aufgebauten Segmente sind dauernd widerstandsfähig gegen Trinkwasser, Versorgungswasser
und Abwasser, das in Wasserflüsse
gemäß den relevanten,
gesetzlichen Bestimmungen abgelassen werden darf. Die Segmente sind
gegen Abwasser beständig,
das aus Kanälen
und keimhaltigen Tanks durch Hochwasser ausgewaschen wird. Abhängig von
der Konzentration sind die Segmente teilweise widerstandsfähig gegen
aggressive Flüssigkeiten
und Ölprodukte.
Diese Medien kann in Segmenten gesammelt werden, jedoch nur für eine nötige Zeit,
beispielsweise bei Unfällen.
In diesem Fall ist es nötig,
die Segmente sobald wie möglich
zu entleeren und nach der Verwendung zu beseitigen (sie für einen
Einzelzweck vorzusehen).
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Die
gemäß der Erfindung
ausgebildeten Hochwasserschutzwände
können
auf irgendeinem Untergrund angeordnet werden. Es wird empfohlen, sie
insbesondere auf einem verstärkten
Untergrund, und zwar Beton, Pflaster, Bitumen usw., anzuordnen. Wenn
es möglich
ist, sollte die nötige
Fläche
vorher gereinigt und scharte und ähnlich gefährliche Gegenstände beseitigt
werden. Wenn es nicht nötig
ist, ist es besser, die Segmente nicht auf Gleitflächen zu stellen,
damit sie nicht verschoben werden können, oder nicht auf sandigen
oder kieshaltigen Untergrund zu stellen, damit sie nicht durch Wasser
unterminiert werden können.