DE69003661T2

DE69003661T2 - Hochwasserablass für Dämme und gleichartige Bauwerke.

Info

Publication number: DE69003661T2
Application number: DE90403592T
Authority: DE
Inventors: Francois Lemperiere
Original assignee: GTM ETS SA
Current assignee: GTM ETS SA
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2010-12-15
Also published as: RO111118B1; CN1023722C; KR0158879B1; RU2049195C1; AU6805490A; TR25445A; TNSN90158A1; MY105424A; FR2656354B1; ZA9010189B; NO905383L; KR910012467A; DE69003661D1; YU240090A; FR2656354A1; OA09279A; CA2032275C; US5032038A; CN1052914A; ATE95257T1

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochwasserüberlauf für Dämme und gleichartige Bauwerke desjenigen Typs, der eine Überlaufschwelle aufweist, deren Krone auf einem ersten vorbestimmten Pegel gelegen ist, der tiefer liegt, als ein zweiter vorbestimmter Pegel, welcher einem maximalen Pegel oder einem höchsten Wasserstand entspricht, für den der Damm konzipiert ist, wobei die Differenz des besagten ersten und zweiten Pegels einer vorbestimmten maximalen Durchflußmenge eines außergewöhnlichen Hochwassers entspricht, sowie ein den Überlauf versperrendes automatisches Schützentor. Ein derartiger Bauwerkstyp ist in allgemeiner Weise auf dem betrachteten Fachgebiet bekannt.
Der derzeitige Stand der Technik bei der Planung und beim Bau von Dämmen mit Überlaufschwelle führt dahin, diese Bauwerke für Hochwasserstände (zum Beispiel Jahrtausendhochwasser) auszulegen, was zu betächtlichen Höhen des Überfallwassers führt (je nach Bauwerken in der Größenordnung von 1 bis 5 m).
Bei gleicher Auslegung der Hochwasserablauforgane bietet der Damm mit freier Überlaufschwelle im Vergleich zu einem mit Schiebern versehenen Bauwerk unter dem Gesichtspunkt des hydrologischen Risikos, welches eines der größeren Risiken für die Dämme bleibt, die größere Sicherheit.
Demgegenüber führt die Wahl einer vollständig freien Überlaufschwelle zu einem Verlust der nutzbaren Stauscheibe, die der maximalen Höhe des Überfallwassers entspricht, das heißt der oben erwähnten Differenz zwischen dem besagten ersten und zweiten vorbestimmten Pegel. Dieser Verlust kann insbesondere bei Bauwerken von geringer oder mittlerer Bedeutung einen bedeutsamen Teil des nutzbaren Volumens des Stauwerks darstellen (wobei dieser Teil 50% erreichen oder überschreiten kann).
Das Problem, welches die vorliegende Erfindung zu lösen versucht, kann man auf die beiden folgenden Hauptziele zusammenfassen, die gleichzeitig oder alternativ angestrebt werden können:
1. - Vergrößern der Speicherkapazität eines Damms mit freier Überlaufschwelle in quasi dauerhafter Weise;
2. - Aufrechterhalten und/oder Steigern der Bauwerken mit Überlaufschwelle eigenen Funktionssicherheit, indem in funktionssicherer Weise der Durchtritt von außergewöhnlichen Hochwässern zugelassen wird, alles unter Zulassen eines Überlaufens von Hochwässern mit geringem oder mittlerem Umfang, ohne äußeren Eingriff und ohne größere Veränderung des Bauwerks.
Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen zum Vergrößern der Speicherkapazität eines Stauwerks vorgeschlagen worden und existieren derzeit. In der Mehrzahl sind diese Vorrichtungen im wesentlichen durch Schiebersysteme gebildet, welche die Überlaufschwelle verschließen, wenn die Schieber geschlossen sind. Die Schieber, von welcher Art sie auch sind, konventionell oder aufblasbar, mit automatischer Betätigung oder Betätigung von Hand weisen im allgemeinen ziemlich hohe Investitionskosten auf, und sie benötigen eine regelmäßige Wartung und Bedienung. Sie erfordern darüberhinaus eine fortlaufende menschliche Überwachung oder einen auf den Wasserstand des Stauwerk ansprechenden Steuermechanismus, ein Mechanismus der häufig kostspielig und anspruchsvoll ist und nie vollständig fehlerfrei ist. Schließlich sind bei gleicher Ablaufkapazität die Betriebssicherheit und die Verläßlichkeit eines mit Schiebern versehenen Bauwerks geringer als diejenigen eines Bauwerks mit freier Überlaufschwelle (ohne Schieber).
Es gibt gewisse Vorrichtungen, die es ermöglichen, die Speicherkapazität eines Stauwerks vorübergehend zu vergrößern, wie beispielsweise Sandsäcke oder Spundwände (auch flash boards genannt). Diese Vorrichtungen bleiben jedoch von einem begrenzten Umfang und sie stellen aufgrund der Tatsache, daß sie bei jedem Hochwasser vorrangig einen menschlichen Eingriff erforderlich machen, ein bedeutsames Betriebsrisiko dar.
Auf gewissen großen Dämmen aus Erdaufschüttungen existiert auch ein Sicherungsdeichabschnitt, der auf eine Höhe abgetragen ist, die niedriger ist, als der Rest des Bauwerks und nach dem Prinzip der Erosion der ihn bildenden Materialien funktioniert, eine Erosion, die durch ein extremes Ansteigen des Pegels des Stauwerks anläßlich eines Hochwassers mit sehr außergewöhnlichem Umfang verursacht wird. Dieser Sicherungsdeich hat faktisch zum Ziel, das unkontrollierte und katastophale Überlaufen eines extremen Hochwassers auf dem Gesamtkomplex eines Bauwerks dadurch zu verhindern, daß man die Auswirkungen des Hochwassers auf einen Abschnitt konzentriert, der speziell so angeordnet ist, daß er durch Erosion bricht und so eine zusätzliche Abfließkapazität bietet. Nach dem Brechen des Sicherungsdeichs wären bedeutsame Reparaturarbeiten erforderlich, um von neuem einen Normalbetrieb des Bauwerks zu ermöglichen.
Nach Kenntnis der Anmelderin scheint es jedoch, daß keine bestehende Vorrichtung auf zufriedenstellende Weise den oben genannten Zielen entspricht, mit einem einfachen Betrieb und für niedrige Investitionskosten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das oben erwähnte Problem durch die Tatsache gelöst, daß das besagte Schützentor mindestens ein starres und massiges Schützentorelement umfaßt, das auf die Krone der Überlaufschwelle aufgesetzt ist und auf dieser durch Schwerkraft in seiner Lage gehalten wird, wobei das besagte Element eine vorbestimmte Höhe besitzt, die kleiner ist, als die Differenz zwischen dem ersten und zweiten vorbestimmten Pegel, und die für einen Wasserstand, der dem besagten maximalen Pegel im wesentlichen gleich ist, einem mittleren Hochwasser entspricht, welches eine schwächere vorbestimmte Durchflußmenge aufweist, als die besagte vorbestimmte maximale Durchflußmenge, wobei das besagte Schützentorelement bezüglich Größe und Gewicht so dimensioniert ist, daß das Moment der vom Wasser auf das Schützentorelement ausgeübten Druckkräfte das Moment der Gewichtskräfte erreicht, die danach streben das Schützentorelement auf der Überlaufschwelle in seiner Lage zu halten, und daß als Folge das besagte Schützentorelement aus dem Gleichgewicht gebracht und herausgestoßen wird, wenn das Wasser einen dritten vorbestimmten Pegel erreicht, der höher liegt, als der Scheitel des Schützentorelements, aber höchstens gleich dem zweiten vorbestimmten Pegel ist.
Unter diesen Umständen ist es klar, daß die Speicherkapazität des Damms um eine der Höhe des Schützentorelementes entsprechende Menge vergrößert wird. Das oder die Schützentorelemente lassen sich im Vergleich zu den Schiebern mit sehr niedrigen Investitionskosten herstellen, und in dem Fall, wo sie auf der Überlaufschwelle eines bereits bestehendene Damms eingebaut werden, läßt sich dieser Einbau vornehmen, ohne daß es erforderlich ist, an der Überlaufschwelle des Damms größere Veränderungen vorzunehmen, wie man unten sehen wird. Es ist auch klar, daß bei Hochwässern mittleren Umfangs, solange der Wasserstand den besagten dritten vorbestimmten Pegel nicht erreicht, welcher derart bestimmt werden kann, daß er in der Praxis gleich oder geringfügig unter dem besagten zweiten vorherbestimmten Pegel liegt (höchster Pegel oder höchster Wasserstand), das Wasser über das oder die besagten Schützentorelemente hinüberfließen kann, um das Hochwasser ablaufen zu lassen, ohne daß daraus eine Zerstörung des Schützentors folgt, und demzufolge ohne daß daraus eine Verringerung der vergrößerten Speicherkapazität des Damms folgt. Falls im Fall eines außergewöhnlichen Hochwassers der Wasserstand den besagten dritten vorbestimmten Pegel erreicht, werden hingegen das oder die Schützentorelemente vom Wasser automatisch allein unter der Wirkung der Druckkräfte des Wassers aus dem Gleichgewicht gebracht und herausgestoßen, also ohne jeglichen äußeren Eingriff, wobei sie so die volle Ablaufkapazität der Überlaufschwelle wiederherstellen, die der maximalen Höhe des Überfallwassers entspricht, für welche der Damm konzipiert worden ist.
Obwohl dies theoretisch nicht unbedingt erforderlich ist, ist vorzugsweise ein Widerlager mit vorbestimmter Höhe auf der Überlaufschwelle am Fuß des Schützentorelementes auf dessen stromabwärtiger Seite vorgesehen, um es daran zu hindern, auf der Schwelle stromabwärts zu gleiten, ohne es jedoch daran zu hindern, über das Widerlager zu kippen, wenn der Wasserstand den besagten dritten vorbestimmten Pegel erreicht. Wie man weiter unten sehen wird, wird selbstverständlich in diesem Fall die Höhe des Widerlagers bei der Auslegung des oder der Schützentorelemente bezüglich Größe und Gewicht berücksichtigt.
Eine Dichtung kann zwischen der Überlaufschwelle und der Sohle des Schützentorelementes nahe dem stromaufwärtigen Rand der besagten Sohle angeordnet sein. Jedoch ist eine derartige Dichtung nicht unbedingt notwendig, falls die Wasserleckagen zwischen das Schützentorelement und die Überlaufschwelle bei Nichtvorhandensein einer Dichtung schwach sind, und falls der Bereich der Überlaufschwelle, auf welchem das oder die besagten Schützentorelemente ruhen, angemessen entwässert wird, so daß sich unter dem oder den besagten Schützentorelementen kein nennenswerter Unterdruck bilden kann. Wie man weiter unter sehen wird, können andererseits Mittel vorgesehen werden, um unter dem oder den besagten Schützentorelementen automatisch einen Unterdruck herzustellen, wenn der Wasserstand den besagten dritten vorbestimmten Pegel erreicht, um das Ungleichgewicht und das Kippen des oder der besagten Schützentorelemente in dem Augenblick zu begünstigen, wo dies unerläßlich wird, um ein außergewöhnliches Hochwasser abfließen zu lassen.
Die Erfindung kann am Überlauf eines bestehenden Dammes ebenso wie an denjenigen eines im Bau befindlichen Dammes eingesetzt werden. Im ersten Fall wird die Krone der Überlaufschwelle vorzugsweise auf einen Pegel abgeflacht, der tiefer liegt als der besagte erste vorbestimmte Pegel, und das oder die besagten Schützentorelemente werden auf die abgeflachte Schwelle gestellt. In diesem Fall kann die Speicherkapazität des Staudamms auf der gleichen Höhe aufrechterhalten werden, wie derjenigen, die er vor einer Abflachung der Überlaufschwelle hatte, oder sie kann vergrößert werden, je nachdem, ob man dem oder den Schützentorelementen eine solche Höhe gibt, daß sich sein oder ihr Scheitel auf dem besagten ersten vorbestimmten Pegel befindet, oder auf einem Pegel, der über diesem liegt, jedoch unter dem besagten dritten vorbestimmten Pegel. Wie auch immer die Höhe des oder der Schützentorelemente ist, erhält man in den oben angegebenen Grenzen eine größere Sicherheit, als mit der nicht abgeflachten Überlaufschwelle, vorausgesetzt, daß die Öffnung, die man nach einem Kippen des oder der Schützentorelemente erhält, eine größere Höhe aufweist, als im Falle einer nicht abgeflachten Überlaufschwelle, und es somit ermöglicht, eine bedeutendere Hochwassermenge abfließen zu lassen, als die maximale Wassermenge des außergewöhnlichen Hochwassers, für welches der Damm ursprünglich konzipiert worden war.
Ebenso wird man sich bei der Planung eines neuen Damms eine größere Differenz zwischen dem ersten und zweiten vorbestimmten Pegel zu eigen machen können (was dazu beiträgt, die Sicherheit zu vergrößern), ohne befürchten zu müssen, daß dies eine Verringerung der Speicherkapazität des Damms zur Folge hat, vorausgesetzt, daß diese Speicherkapazität ohne eine Verringerung der Sicherheit dadurch aufrechterhalten, ja selbst vergrößert werden kann, daß man ein oder mehrere Schützentorelemente gemäß der vorliegenden Erfindung vorsieht.
In dem Fall, wo mehrere Schützentorelemente vorgesehen sind, kann jedes Schützentorelement oder eine Gruppe von Schützentorelementen derart ausgelegt werden, daß es oder sie bei einem vorbestimmten Wasserstand kippt, der niedriger als derjenige, bei welchem ein anderes Element oder eine andere Gruppe von Elementen des Schützentors kippen wird, wobei dieses letzteres oder diese letztere selbst derart ausgelegt ist, daß es oder sie bei einem Wasserstand kippt, der niedriger ist, als derjenige, bei welchem ein drittes Element oder eine dritte Gruppe von Schützentorelementen kippen wird, und so weiter. Auf diese Weise erhält man, falls erforderlich, eine zunehmende Vergrößerung der Ablaufkapazität, entsprechend dem Umfang des Hochwassers.
Man wird auch bemerken, daß falls ein oder mehrere Schützentorelemente durch ein außergewöhnliches Hochwasser gekippt und herausgestoßen worden sind, sie leicht und preiswert durch andere Schützentorelemente ersetzt werden können, nachdem man das Hochwasser hat abfließen lassen, ohne bedeutende Reparaturen durchführen zu müssen.
Andere Eigenschaften und Vorteile werden im Verlauf der folgenden Beschreibung verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Bauwerk wie einen Damm und seinen Hochwasserüberlauf mit freier Überlaufschwelle zeigt, bei welchem die Erfindung eingesetzt werden kann.
Figuren und 2a und 2b in senkrechtem Schnitt und mit größerem Maßstab die Krone der freien Überlaufschwelle des Damms der Figur 1 bei zwei unterschiedlichen Wasserständen zeigen.
Figur 3 eine Ansicht des Überlaufs der Figur 1 ist, von der stromabwärtigen Seite gesehen und mit einem erfindungsgemäßen Sicherungs-Schützentor ausgestattet.
Figur 4 eine Draufsicht auf den Überlauf der Figur 3 ist.
Figuren 5a bis 5e vertikale Schnittansichten sind, die es ermöglichen, die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Sicherungs-Schützentors vor, während und nach dem Durchtritt eines Hochwassers zu erläutern.
Figur 6 ein Schaubild ist, das die unterschiedlichen Kräfte zeigt, die im Betrieb an einem erfindungsgemäßen Schützentorelement angreifen können.
Figur 7 ein Schaubild ist, das die Veränderungen der Momente der Bewegungs- und Widerstandskräfte in Abhängigkeit von der Wasserhöhe über der Überlaufschwelle darstellt, sowie die Veränderungen der abfließenden Wassermenge in Abhängigkeit von der Höhe des Überfallwassers.
Figuren 8a bis 8c Querschnittsansichten sind, die es ermöglichen, im Fall der vorliegenden Erfindung die maximale Höhe des Überfallwassers für Schützentorelemente mit unterschiedlicher Höhe (Figuren 8a und 8b) und im Fall einer bekannten freien Überlaufschwelle (Figur 8c) zu vergleichen.
Figur 9 eine vertikale Schnittansicht ist, die ein erfindungsgemäßes Schützentorelement zeigt, mit dem eine Auslösevorrichtung für das Kippen verbunden ist.
Figuren 10a bis 10c mit größerem Maßstab verschiedene Schutzvorrichtungen zeigen, die am oberen Rand der Auslösevorrichtung der Figur 9 vorgesehen sein können.
Figuren 11a bis 11g perspektivisch verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Schützentorelements zeigen.
Figuren 12 bis 14 in vertikalem Schnitt andere Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Schützentorelements zeigen.
Figur 15 perspektivisch ein Detail des Schützentorelements der Figur 14 zeigt.
Figur 16 perspektivisch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schützentorelements.
Figur 17 eine Ansicht von vorne und stromabwärts des Schützentorelements der Figur 16 ist.
Figur 18 eine Draufsicht auf das Schützentorelement der Figuren 16 und 17 ist.
Figur 19 eine Schnittansicht entlang der Linie XIX-XIX der Figur 18 ist.
Figuren 19a und 19b ähnliche Ansichten sind, wie diejenige der Figur 19 und Abwandlungen darstellen.
Figur 20 eine Ansicht ähnlich der Figur 19 ist und eine andere Abwandlung zeigt.
Figuren 21 und 22 Draufsichten sind, die zwei andere Abwandlungen zeigen.
Das in Figur 1 dargestellte Bauwerk 1 kann ein aus Erde aufgeschütteter Staudamm oder Damm aus Beton oder Mauerwerk sein. Jedoch ist Grund vorhanden, anzumerken, daß die Erfindung nicht auf die in Figur 1 dargestellte Art von Dämmen beschränkt ist, sondern daß sie im Gegenteil bei jeder beliebigen bekannten Art von Dämmen mit freier Überlaufschwelle einsetzbar ist.
In Figur 1 bezeichnet die Bezugsziffer 2 die Dammkrone, die Ziffer 3 seine stromabwärtige Breitseite, die Ziffer 4 seine stromaufwärtige Breitseite, die Ziffer 5 einen Hochwasserüberlauf, die Ziffer 6 die Schwelle des Überlaufs 5 und die Ziffer 7 einen Ablaufkanal. Der Überlauf 5 kann in den mittleren Teil des Damms 1 oder am Rand desselben eingebaut sein oder weiter auf einem Ufer ausgehoben sein, ohne daß dies die Einsatzmöglichkeiten der Erfindung verändert.
Bei einem Bauwerk mit freier Überlaufschwelle ist der Pegel RN des normalen Staus im Betrieb (siehe auch Figur 2a) derjenige der Krone 8 der Überlaufschwelle 6. Dieser Pegel RN bestimmt das maximale Stauvolumen, das in dem vom Damm gebildeten Stausee zurückgehalten werden kann. Der vertikale Abstand R zwischen der Krone 8 des Überlaufs und der Krone 2 des Damms, Revanche genannt, ist die Summe aus zwei Fachbegriffen, nämlich zum einen einer Erhöhung h&sub1; des Wasserstands bedingt durch ein Hochwasser, bis zu einem maximalen Pegel RM oder Pegel des höchsten Wasserstandes (PHE), der das Überlaufen des maximalen Hochwassers (Figur 2b) erlaubt, für welche das Bauwerk ausgelegt ist, und zum anderen einer zusätzlichen Überhöhung h&sub2;, welche dazu bestimmt ist, die Krone 2 des Damms gegen die Schwankungen des Wasserspiegels bei seinem maximalen Pegel RM (Einwirkung von Wind, Wellen usw.) zu schützen.
Bei einem konventionellen Damm mit freier Überlaufschwelle, wie derjenigen, die in Figur 1 dargestellt ist, wird die zwischen dem Pegel RN des normalen Staus und dem maximalen Pegel RM angeordnete Stauscheibe nicht gespeichert und folglich für die Nutzung verloren. Eines der Ziele der Erfindung ist es, zu ermöglichen, den normale Nutzungspegel des Stauwerks auf eine quasi dauerhafte Weise zu erhöhen, und folglich seine Speicherkapazität zu vergrößern, ausgenommen nach dem Durchtritt außergewöhnlicher Hochwässer.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, auf der Überlaufschwelle 6 ein Schützentor 10 anzuordnen, das aus mindestens einem massigen Element 11, beispielsweise aus fünf Elementen 11a-11e wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, besteht, wobei das besagte Schützentor 10 oder die Schützentorelemente 11 imstande sind, ohne zu brechen die einem mäßigen Überlaufen entsprechende Wasserlast zu tragen (den Durchtritt der häufigsten Hochwässer zu ermöglichen), indem sie dieser durch die Wirkung des Gewichts widerstehen, und bei einer vorbestimmten Wasserlast, die einem Pegel N entspricht, der höchstens gleich dem maximalen Pegel RM ist, durch Kippen aus lösbar gemacht sind und dann den Durchtritt der stärksten Hochwässer zulassen.
Selbstverständlich ist die Anzahl der Schützentorelemente 11 nicht auf fünf Elemente begrenzt, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, sondern kann je nach Länge des Überlaufs 5 (in Längsrichtung des Damms gemessen) kleiner oder größer sein. Vorzugsweise wird die Anzahl der Schützentorelemente derart gewählt, daß man einzelne leichtere Massen erhält, die ein einfaches Anbringen und Ersetzen der besagten Schützentorelemente ermöglichen.
Jedes Schützentorelement 11 wird auf die Überlaufschwelle 6 gestellt und durch Schwerkraft auf dieser gehalten. Vorzugsweise wird jedes Schützentorelement 11 gegen jegliches Gleiten stromabwärts durch ein am Fuß des Elements 11 auf dessen stromabwärtiger Seite angeordnetes Widerlager 12 zurückgehalten. Das Widerlager 12 kann zum Beispiel in der Schwelle 6 eingebaut sein, wie zum Beispiel in Figur 5a dargestellt, und es kann unterbrochen sein, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Falls man dieses wünscht, könnte das Widerlager 12 jedoch durchgehend sein. Wie man weiter unten sehen wird, ist die Höhe des Widerlagers 12 vorbestimmt, sie kann jedoch entsprechend dem Belastungsspiel und entsprechend dem Wasserstand, von welchem aus man das Kippen jedes Schützentorelements einleiten möchte, variabel sein.
Wie in Figur 4 dargestellt, ist an jedem der beiden Enden des Schützentors 10 zwischen diesen und den seitlichen Wänden 14 des Überlaufs 5 eine konventionelle Dichtung 13, zum Beispiel aus Gummi, vorgesehen. Wenn das Schützentor 10 aus mehreren Elementen 11 besteht, sind auch zwischen den einander paarweise gegenüberliegenden vertikalen Seitenwänden der benachbarten Schützentorelemente 11 Dichtungen 13 angeordnet, wie dies auch in Figur 4 sichtbar ist. Vorzugsweise ist auch eine Dichtung 15 zwischen der Überlaufschwelle 6 und der Sohle des Schützentorelements 11 nahe dem stromaufwärtigen Rand 16 der besagten Sohle vorgesehen, wie dies zum Beispiel in den Figuren 4 und 5a sichtbar ist. Obwohl Figur 5c die Dichtung 15 als vom Schützentorelement 11 getragen darstellt, könnte die Dichtung 15 genauso gut in einer in der Überlaufschwelle 6 gestalteten Nut eingesetzt sein. Wie in Figur 4 dargestellt, sind die Dichtungen 13 und die Dichtung 15, falls diese letztere vorgesehen ist, in einer gleichen vertikalen Ebene angeordnet. Anstatt die Dichtung 15 vorzusehen, oder zusätzlich zu dieser, kann eine Entwässerungsanlage in bekannter Weise in der Überlaufschwelle 6 gestaltet sein, im Bereich derselben unterhalb des Schützentors 10, um diesen Bereich trockenzulegen und zu verhindern, daß im Normalbetrieb ein Unterdruck an den Schützentorelementen anliegt.
Wie in Figur 5a dargestellt, ermöglicht es das erfindungsgemäße Schützentor 10 den Pegel des normalen Staus vom Pegel RN (Pegel des normalen Staus der freien Überlaufschwelle 6f das heißt ohne Schützentor 10) bis zum Pegel RN' anzuheben, der der Höhe des Schützentors 10 auf der Schwelle 6 entspricht. Wie dies weiter unten erläutert werden wird, ist jedes Schützentorelement derart ausgelegt, daß es bei einer Wasserlast, die einen vorbestimmten Pegel N unterschreitet, der selbst höchstens gleich dem weiter oben bereits erwähnten maximalen Pegel RM ist, aus sich selbst heraus stabil ist. Solange der Wasserstand bei Hochwässern von schwachem oder mittlerem Umfang unter dem Pegel RM bleibt und zwischen dem Pegel RN' und RM liegt, unter der Annahme, daß beispielsweise der besagte vorbestimmte Pegel gleich dem Pegel RM ist, ergießt sich folglich das Wasser, wie in Figur 5b dargestellt, über das Schützentor 10, ohne daß das Schützentor zerstört wird. In diesem Fall sinkt der Wasserspiegel nach einem Abfließen des Hochwassers wieder zurück auf den Pegel RN' oder auf einen tieferen Pegel, falls das Wasser im Stauwerk abgezogen wird.
Wenn der Wasserstand andererseits unter der oben erwähnten Annahme im Fall eines starken Hochwassers oder eines außergewöhnlichen Hochwassers einen vorbestimmten Pegel N erreicht, der gleich oder geringfügig niedriger als der maximale Pegel RM ist, wird mindestens ein Element 11 des Schützentors 10 unter dem Druck des Wassers aus dem Gleichgewicht gebracht und kippt um das Widerlager 12, wie in Figur 5c dargestellt, und das oder die Elemente 11 die gekippt werden, werden vom Wasser des Hochwassers mindestens bis zum Fuß des Überlaufs 5 mitgeführt, was daher ein Abfließen der stärksten Hochwässer ermöglicht. Nach einem Abfließen eines starken Hochwassers, welches das Kippen des Schützentors 10 zur Folge hatte, befindet sich die Überlaufschwelle 6 wieder in dem in Figur 5d dargestellten Zustand, in welchem der Wasserstand auf den Pegel RN des normalen Staus oder auf einen noch niedrigeren Pegel zurückgekehrt ist. Gegebenenfalls kann man einige Austauschelemente 11 vorsehen, die dauernd am Ort des Damms verfügbar sind, um im Bedarfsfall eine Reparatur des Schützentors 10 zu ermöglichen und so, wie in Figur 5e dargestellt, den Pegel des normalen Staus auf dem Pegel RN' wiederherzustellen. Jedoch soll angemerkt werden, daß das Nichtersetzen eines oder mehrere Elemente 11 nach einem außergewöhnlichen Hochwasser, welches das Kippen mindestens eines Elementes 11 zur Folge hatte, die Betriebssicherheit des Bauwerks nicht verringert.
Die Risiken eines schlechten Funktionierens bedingt durch schwimmende Gegenstände können leicht durch einen stromaufwärtigen Schutz gemäß der herkömmlichen Techniken beseitigt werden, die an jeden bestimmten Fall anpaßbar sind. Der Schutz kann zum Beispiel aus auf dem Stauwerk schwimmenden Linien in einem gewissen Abstand stromaufwärts vom Überlauf bestehen oder aus feste Haltevorrichtungen auf der stromaufwärtigen Breitseite des Damms.
Es wird jetzt ein Zahlenbeispiel einer Auslegung eines erfindungsgemäßen Sicherungs-Schützentors angegeben. Gewöhnlich sind die Dämme und die Überlaufschwellen so ausgelegt, damit der Wasserstand des Sees (Pegel des Staus) den maximalen Pegel RM bei dem ins Auge gefaßten außergewöhnlichen Hochwasser (Planhochwasser) erreicht. Dieses Hochwasser kann zum Beispiel dasjenige Hochwasser sein, das nur in einem von tausend Jahren auftritt (Jahrtausendhochwasser).
Um die Gedanken festzuhalten, wird man annehmen, daß die Durchflußmenge dieses Planhochwassers zum Beispiel 200 m³/s beträgt, und daß die freie Überlaufschwelle 6 eine Länge von 40 m besitzt. Unter diesen Bedingungen entspricht die Höhe H des Wasserstreifens, der erforderlich ist, um die Wassermenge des Planhochwassers abfließen zu lassen 5 m³/s pro geradlinigen Schwellenmeter. Diese Höhe H kann durch die folgende Formel berechnet werden:
Q = 1,8 H 3/2 (1)
nach welcher man sehen kann, daß H unter der weiter oben gemachten Annahme im wesentlichen gleich 2 m beträgt. Immer unter dieser Annahme wird bei Nichtvorhandensein einer Vorrichtung mit Schiebern oder Schützentoren die Höhe der Schwelle 6 des Überlaufs 5 auf 2 m unterhalb des maximalen Pegels RM nachgeschnitten, um das Abfließen des Jahrtausendhochwassers zu ermöglichen, und man verliert somit ein nutzbares Wasservolumen, das einer Scheibe von 2 Metern entspricht.
Zur Festlegung der Höhe der Schützentorelemente 11 liegt der Erfindung die Feststellung zugrunde, daß die durchschnittlich in 20 Jahren erreichte maximale Durchflußmenge viel schwächer ist, als diejenige des Planhochwassers. Sie kann im hier gewählten Beispiel etwa 50 m³/s betragen. Gemäß der Formel (1) entspricht diese Durchflußmenge dann einem Wasserstreifen mit einer Höhe von etwa 0,8 m. Wenn man zuläßt, daß die Schützentorelemente 11 durchschnittlich alle 20 Jahre zerstört werden können, kann man dann den Schützentorelementen eine Höhe von 2 m - 0,8 m = 1,2 m geben und folglich das Hindurchfließen eines Wasserstreifens von 0,8 m Höhe, entsprechend der Durchflußmenge von 50m³/s, über die Schützentorelemente 11 zu ermöglichen. In diesem Fall wird der Pegel RN' des normalen Staus auf 1,20 m über den Pegel RN des normalen Staus der freien Überlaufschwelle 6, das heißt ohne die Schützentorelemente 11, angehoben. Falls man Schützentorelemente 11 mit einer Höhe von mehr als 1,2 m wählt, wird die Höhe des zulässigen Wasserstreifens 0,8m unterschreiten und man wird die Zerstörung der Schützentorelemente zum Beispiel alle 10 Jahre zulassen müssen, jedoch wird der Pegel des normalen Staus noch stärker angehoben. Wenn man dagegen Schützentorelemente 11 mit einer Höhe wählt, die kleiner als 1,2 m ist, wird man einen Wasserstreifen mit einer Höhe von mehr als 0,8m zulassen können, wobei dann die Schützentorelemente 11 nur noch alle 50 oder 100 Jahre zerstört werden, jedoch wird in diesem Fall der Pegel des normalen Staus geringer als in den vorhergehenden Fällen sein. Die Wahl der Höhe der Schützentorelemente 11 ist daher im wesentlichen eine Auswahl nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Im allgemeinen ist es wahrscheinlich wünschenswert, den Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden vollständigen Zerstörungen des Sicherungs-Schützentors festzulegen, was im hier betrachteten Beispiel zu einer theoretischen Höhe der Schützentorelemente von 1,2 m führen würde.
Es ist außerdem vorteilhaft, daß die Zerstörung aller Schützentorelemente 11 nicht genau beim gleichen Wasserstand erfolgt. Man kann zum Beispiel vorsehen, daß ein einziges Element, wie das Element 11c der Figuren 3 und 4 zerstört wird, sobald das Wasser einen ersten Pegel N1 erreicht, der ungefähr 10 cm unterhalb des maximalen Pegels RM liegt, daß mindestens ein anderes Element 11, wie die Elemente 11b und 11d zerstört werden, sobald das Wasser einen zweiten Pegel N2 erreicht, der ungefähr 5 cm unterhalb des maximalen Pegels RN liegt, und daß die anderen Elemente 11, wie die Elemente 11a und 11e zerstört werden, sobald das Wasser den besagten maximalen Pegel RM erreicht.
Auf diese Weise kann die Zerstörung des ersten Elements 11c durch ein Hochwasser mittleren Umfangs für den Abfluß des Hochwassers ohne ein zusätzliches Ansteigen des Wasserspiegels ausreichen, was die Zerstörung der anderen Elemente 11a, 11b, 11d und 11e vermeidet. Jedoch fügt sich die Spanne von 10 cm, die derart genommen wird, zur Höhe des zulässigen maximalen Überfallwassers hinzu, so daß in dem hier betrachteten Beispiel die Höhe der Schützentorelemente und infolgedessen die gewonnene Wasserscheibe (RN'-RN) gleich 1,1 m wird (2 m - 0,8 m - 0,1 m).
Das Kippen des oder der Schützentorelemente 11 und infolgedessen ihre Zerstörung ist abhängig von dem Gleichgewicht zwischen dem Bewegungsmoment einerseits, das heißt dem Moment der Kräfte, die danach streben, das betrachtete Schützentorelement umzustoßen, und dem Widerstandsmoment andererseits, das heißt dem Moment der Kräfte, die danach streben, das besagte Schützentorelement zu stabilisieren. Wenn man nicht eine Auslösevorrichtung vorsieht, die unmittelbar an den Wasserstand gekoppelt ist, um das Kippen des Schützentorelements genau bei einem vorbestimmten Wasserstand auszulösen, kann die die dem oben erwähnten Gleichgewicht entsprechende Wasserhöhe nur mit einer Ungewißheitsspanne festgelegt werden, die 0,2 m erreichen kann. Unter diesen Bedingungen ist es erforderlich, zur Sicherheit die Höhe des oder der Schützentorelemente 11 um ein dieser Ungewißheitsspanne, zum Beispiel 0,2 m, entsprechendes Maß zu verringern. Jedoch läßt sich vermeiden, daß man die Höhe der Schützentorelemente verringern muß, indem man eine Auslösevorrichtung vorsieht, die weiter unten unter Bezugnahme auf Figur 9 beschrieben werden wird.
Für die im vorliegenden Beispiel betrachtete Durchflußmenge von 50 m³/s ist es möglich, die Höhe des maximal zulässigen Überfallwassers vor einem Umkippen der Schützentorelemente um mindestens 0,8 m zu verringern, indem man es einrichtet, daß die Linie der Krone der Schützentorelemente 11, einzeln oder zusammen betrachtet, nicht mehr parallel zur Krone der Überlaufschwelle 6 angeordnet ist, sondern entlang einer nicht geraden Linie, zum Beispiel einer gebrochenen oder einer Kurvenlinie, um die Überlauflänge der oben erwähnten Wassermenge zu verlängern. Falls man diese Länge verdoppelt, wird die Durchflußmenge von 50 m³/s dann auf 80 m an Stelle von 40 m verteilt, und die Höhe des entsprechenden zulässigen maximalen Überfallwassers wird von 0,8 m auf 0,5 m zurückgeführt. Wenn sonst alle Verhältnisse gleich sind, ermöglicht es dies, die Höhe der Schützentorelemente 11 wieder um 0,3 m anzuheben und als Folge davon das Volumen des im Stauwerk gespeicherten Wassers zu vergrößern. Verschiedene Formen von Schützentorelementen, die es ermöglichen, die Überlauflänge zu verlängern, werden weiter unten unter Bezugnahme auf die Figuren 11e bis 11g beschrieben werden.
Figur 6 zeigt die unterschiedlichen Kräfte, die im Betrieb an einem erfindungsgemäßen Schützentorelement angreifen können. Für die folgende Beschreibung wird angenommen, daß das Element 11 eine quaderförmige Gestalt besitzt, sowie eine Breite L und ein Höhe H&sub1; aufweist. In Figur 6 bezeichnet RM wie vorher den maximalen Pegel, B bezeichnet die Höhe des Widerlagers 12 über der Schwelle 6, H&sub2; bezeichnet die Höhe des zulässigen maximalen Überfallwassers über dem Schützentorelement 11, und z bezeichnet den Wasserstand. Die Bewegungskräfte, die danach streben, das Schützentorelement 11 kippen zu lassen, sind der Druck P des Wassers auf die Stromaufwärtige Seite des Schützentorelements 11 und der Unterdruck U der gegebenenfalls auf die Grundfläche des besagten Schützentorelements einwirkt, und der durch das Bestehen eventueller Leckagen an den Dichtungen oder das Vorhandensein einer Auslösevorrichtung bedingt ist, die weiter unten beschrieben werden wird. Die Widerstandskräfte, die danach streben, das Schützentorelement 11 zu stabilisieren, sind die Summe W des Eigengewichts des Schützentorelements 11 und des Gewichts der gegebenfalls über dem besagten Schützentorelement vorhandenen Wassersäule.
Um die Werte von P, U und W ebenso zu berechnen, wie der Werte der entsprechenden Bewegungs- und Widerstandsmomente bezüglich des Widerlagers 12 ist Grund vorhanden, mehrere Fälle in Abhängigkeit von der Wasserhöhe z über der Schwelle 6 zu betrachten. Die Werte von P, U und W und entsprechende Bewegungs- und Widerstandsmomente sind unten für die unterschiedlichen Fälle zusammengefaßt, wobei die besagten Werte pro Längeneinheit des Schützentorelements 11 angegeben sind.
In den oben angegebenen Formeln besitzen P, U, W, L, H&sub1;, B und z die bereits weiter oben angegebene Bedeutung. Mm ist das Bewegungsmoment bei Nichtvorhandensein von Unterdruck U, MmU ist das Bewegungsmoment bei Vorhandensein von Unterdruck U, γw ist das spezifische Gewicht des Wassers und γb ist das mittlere spezifische Gewicht des Schützentorelements.
In dem Schaubild der Figur 7 stellen die Linien A, C und D jeweils die Veränderungen von Mr, Mm und MmU in Abhängigkeit von der Wasserhöhe z über der Schwelle 6 dar, und die Linie E stellt die Veränderung der abfließenden Wassermenge Q in Abhängigkeit von der Höhe H des Überfallwassers dar (Q = 1,8 H3/2 wobei H vor einem Kippen des Schützentorelements 11 gleich (z - H&sub1;) und nach einem Kippen des besagten Elements gleich z ist). Die Linien A, C, D und E hat man aus den weiter oben angegebenen Formeln und für H&sub1; = 1,2 m, L = 1,1 m, B = 0,15 m, γw = 1 und γb = 2,4 erhalten.
Bei Betrachtung der Linien A und C sieht man, daß das Bewegungsmoment Mm (ohne Unterdruck U) bei einem Wert von z von etwa gleich 2,4 m den gleichen Wert wie das Widerstandsmoment Mr erreicht. Anders gesagt, beim Nichtvorhandensein eines Unterdrucks U wird das Kippen des Schützentorelements 11 erfolgen, wenn der Wasserstand eine Höhe von 2,4 m über der Schwelle 6 erreicht. Bei Betrachtung der Linien A und D sieht man ebenso, daß das Bewegungsmoment MmU bei Vorhandensein eines Unterdrucks U bei einem Wert von z von etwa 2 m den gleichen Wert wie das Widerstandsmoment Mr erreicht, das heißt beim maximalen Pegel RM in dem hier betrachteten Zahlenbeispiel. Anders gesagt wird das Kippen des Schützentorelements 11 bei Vorhandensein eines Unterdrucks U stattfinden, sobald der Wasserstand den maximalen Pegel RM erreicht. Gemäß den Formeln (17) und (19) sieht man, daß falls man gewollt hätte, daß beim Nichtvorhandensein eines Unterdrucks U und ohne den Wert der Höhe H&sub1; des Schützentorelements 11 zu verändern das Kippen des letzteren bei einem Wert von z gleich 2 m erfolgt, also beim maximalen Wasserstand RM, man den Wert von γb und/oder den Wert von L und/oder den Wert von B bezüglich der oben angegebenen Werte hätte verringern müssen.
Nach dem Vorangegangenen sieht man, daß man es durch eine geeignete Auslegung der Größe und des Gewichts des Schützentorelements 11 und durch eine geeignete Auslegung des Widerlagers 12 so einrichten kann, daß das Schützentorelement 11 bei einem vorbestimmten Wasserstand kippt. Man sieht auch, daß falls das Schützentorelement 11 beim Nichtvorhandensein eines Unterdrucks an seiner Sohle so ausgelegt worden ist, daß es bei einem vorbestimmten Wasserstand kippt, und falls die Dichtigkeit zwischen dem Schützentorelement und der Schwelle 6 nicht vollkommen ist, ein Unterdruck auf die Sohle des Schützentorelements ausgeübt wird, welcher sein Kippen bei einem Wasserstand bewirkt, der den oben erwähnten vorbestimmten Wasserstand unterschreitet. Eine Undichtigkeit ist folglich nicht katastrophal, sondern bildet vielmehr einen sicherheitsfaktor in dem Maß, indem er zum Kippen des Schützentorelements beiträgt.
Dies kann ausgenutzt werden, um das Kippen des Schützentorelements 11 auf eine noch sicherere Weise und mit einer noch größeren Genauigkeit zu bewirken, was den Wasserstand angeht, bei welchem das Kippen erfolgt. Effektiv kann es vorteilhaft sein, Vorkehrungen zu treffen, damit der am Schützentorelement angreifende Unterdruck null oder sehr schwach bleibt, solange der Wasserstand einen vorbestimmten Pegel unterschreitet, und damit in dem Augenblick, wo der Wasserstand den besagten vorbestimmten Pegel erreicht plötzlich ein Unterdruck mit wesentlich größerem Betrag am Schützentorelement 11 angreift, wobei die Auslegung der Elemente derart ist, daß in diesem Augenblick das Bewegungsmoment von einem Wert Mm, der ein wenig kleiner ist als der Wert des Widerstandsmoments Mr, einen Wert MmU annimmt, der wesentlich größer ist, als der Wert des besagten Widerstandsmoments Mr. Zu diesem Zweck kann man zum Beispiel eine Auslösevorrichtung verwenden, wie diejenige, die in Figur 9 dargestellt ist. Die in Figur 9 dargestellte Auslösevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Lüftungsrohr 21, das im Normalbetrieb den unterhalb des Schützentorelements 11 liegenden Bereich mit der Atmosphäre verbindet, wobei das obere Ende 21a des Lüftungsrohrs 21 auf einem Pegel N angeordnet ist, der gleich dem Pegel ist, bei welchem man wünscht, daß das Kippen des Schützentorelements 11 erfolgt. Das Rohr 21 kann gerade sein und durch das Schützentorelement 11 hindurchtreten, wie in Figur 9 mit durchgezogenen Linien dargestellt, oder es kann, wie bei 21' in Figur 9 mit strichpunktierten Linien dargestellt, auf eine solche Weise abgewinkelt sein, daß sein oberes Ende bezüglich des Schützentorelements 11 stromaufwärts versetzt ist, oder das Lüftungsrohr kann weiter teilweise in der Schwelle 6 eingelassen sein, wie dies in Figur 9 bei 21" ebenfalls in strichpunktierten Linien dargestellt ist. In dem Fall, wo mehrere Schützentorelemente 11 vorgesehen sind und bei unterschiedlichen Wasserständen kippen müssen, wie bei den Pegeln N&sub1;, N&sub2; und RM (Figur 3) ist mit jedem Schützentorelement mindestens ein Lüftungsrohr 21 verbunden, und jedes Rohr 21 erstreckt sich bis zu einem Pegel N nach oben, der gleich dem Pegel N&sub1; oder N&sub2; oder RM ist, bei welchem das entsprechende Element kippen muß. Natürlich müssen in diesem Fall diejenigen Bereiche der Schwelle 6, die sich unterhalb der Schützentorelemente 11 befinden, welche bei unterschiedlichen Wasserständen kippen müssen, mit Hilfe von Dichtungen voneinander getrennt werden, die in geeigneter Weise angeordnet sind.
Das obere Ende jedes Lüftungsrohrs 21 kann mit einer Schutzvorrichtung gegen die schwimmenden Gegenstände versehen sein, so daß es durch diese nicht verstopft wird, oder mit einer Schutzvorrichtung gegen die Wellen, damit eine oder mehrere aufeinanderfolgende Wellen das Kippen des Schützentorelements 11 nicht zu unpassender Zeit auslösen.
Derartige Schutzvorrichtungen sind in den Figuren 10a bis 10c dargestellt. Die Schutzvorrichtung der Figur 10a besteht im wesentlichem aus einem Trichter 22, dessen oberer Rand 23 sich auf einer größeren Höhe wie der Pegel N befindet, und der auf einer geringeren Höhe als der Pegels N mindestens ein kleines Loch 24 aufweist. In Figur 10b besteht die Schutzvorrichtung aus dem Rohr 21 selbst, dessen oberes Ende in Form eines Siphons 25 umgebogen ist. Schließlich besteht die Schutzvorrichtung der Figur 10c aus einer Glocke 25, welche das obere Ende 21a des Lüftungsrohrs 21 überdeckt und deren Scheitel 27 sich auf einer Höhe befindet, die geringfügig höher als der Pegel N ist.
Um die Sicherheit eines bestehenden Bauwerks zu verbessern, dessen Überlaufschwelle 6 anfänglich in Abhängigkeit vom ursprünglich gewählten Planhochwasser auf einen Pegel nachgeschnitten worden war, der den Pegel RN des normalen Staus bestimmt (Figur 8c), kann es vorteilhaft sein, die Schwelle 6 um einige Dezimeter unter ihre gegenwärtige (RN entsprechende) Höhe abzuflachen, und auf die abgeflachte Schwelle 6 ein erfindungsgemäßes Sicherungs-Schützentor zu stellen, das aus mindestens einem Schützentorelement l1 besteht, das bezüglich seiner Größe und seines Gewichts in der weiter oben beschriebenen Weise ausgelegt ist, damit es um das Widerlager 12 kippt, sobald der Wasserstand einen vorbestimmten Pegel erreicht, der höchstens gleich dem maximalen Pegel RM ist, der dem Planhochwasser entspricht. Unter diesen Umständen wird die Öffnungswahrscheinlichkeit des Schützentors 10 nicht verändert, jedoch wird im Fall eines außergewöhnlichen Hochwassers der verfügbare Auslaufquerschnitt nach einer vollständigen Zerstörung des Schützentors 10 für einen gleichen Wasserstand im Stauwerk beträchtlich vergrößert, was den risikolosen Durchtritt eines Hochwassers ermöglicht, das eine Durchflußmenge besitzt, die sehr viel größer wie diejenige des Hochwassers ist, für welches das Bauwerk anfänglich ausgelegt worden war. In dem Fall, wo die für die Schützentorelemente 11 gewählte Höhe gleich der Abflachungshöhe der Schwelle 6 ist (Figur 8a), erhält man bezüglich des bestehenden Bauwerks vor einer Abflachung seiner Schwelle 6 (Figur 8c) einfach eine Vergrößerung der Sicherheit des Bauwerks, ohne eine Veränderung des Pegels RN des normalen Staus. Jedoch kann man gleichzeitig die Sicherheit des Bauwerks vergrößern und den Pegel des normalen Staus auf einen Pegel RN' aufstocken, indem man den Schützentorelementen 11 eine solche Höhe gibt, daß sich ihr Scheitel auf einem höheren Pegel als der Pegel RN befindet, jedoch niedriger ist, wie der maximale Pegel RM (Figur 8b).
In der vorausgehenden Beschreibung hat man vorausgesetzt, daß jedes Schützentorelement 11 aus einem Block mit einer im großen und ganzen quaderförmigen Gestalt besteht. Der Block 11 kann ein monolithischer Block sein, aus armiertem oder nichtarmiertem Beton, mit einer Oberfläche, die eben (Figur 11a) oder gewölbt ist (Figur 11b). Gemäß einer anderen Ausführungsform kann jedes Schützentorelement 11, wie in Figur 11c dargestellt, aus einem hohlen Block bestehen, der eine oder mehrere Zellen umfaßt, die mit Ballast 32, beispielsweise mit Sand, Kies oder anderen schweren Schüttgütern gefüllt sind. Ein Deckel (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, um die Zelle oder die Zellen 31 zu verschließen, nachdem sie mit Ballast gefüllt worden sind. Die Ausführungsform der Figur 11c eignet sich besonders gut, wenn das Schützentor 10 mehrere Schützentorelemente umfassen muß, die alle die gleiche Höhe aufweisen, jedoch bei unterschiedlichen Wasserständen kippen müssen. In diesem Fall ist es effektiv ausreichend, das Gewicht jedes der Schützentorelemente 11 durch eine geeignete Ballastmenge so zu regulieren, daß man das Kippen des Schützentorelements entsprechend dem gewünschten vorbestimmten Wasserstand erhält.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedes Schützentorelement 11 aus einem Verband von Platten aus Beton, aus Stahl oder aus jedem anderen geeigneten steifen und schweren Material bestehen. Wie in Figur 11d dargestellt, kann der Plattenverband eine horizontale oder im wesentlichen horizontale rechteckige Grundplatte 33 und eine vertikal oder im wesentlichen vertikale rechteckige Platte 34 umfassen, die sich vom stromabwärtigen Rand der Grundplatte 33 aus erstreckt. Man wird feststellen, daß in diesem Fall das Gewicht der über der Grundplatte 33 angeordneten Wassersäule als Widerstandskraft dazu beiträgt, das Schützentorelement zu stabilisieren, solange der Wasserstand den vorbestimmten Pegel nicht erreicht hat, bei welchem das Kippen des besagten Schützentorelements erfolgt.
Wie in den Figuren 11e bis 11g dargestellt, kann der Plattenverband mehrere im wesentlichen rechteckige, vertikale oder im wesentlichen vertikale Platten 34 umfassen, die an ihrem unteren Rand mit der Grundplatte 33 verbunden sind, und die an ihrem vertikalen Rändern auf eine solche Weise miteinander verbunden sind, daß eine Art spanischer Wand gebildet wird. Alle Platten 34 haben die gleiche Höhe, sie können jedoch die gleiche Breite (Figur 11e) oder unterschiedliche Breiten (Figur 11f und 11g) besitzen. In diesem Fall besitzt jedes Schützentorelement eine nicht geradlinige Kronenlinie, zum Beispiel eine Sägezahnlinie (Figur 11e) oder eine Linie mit abgeschnittenen Sägezähnen (Figur 11f) oder eine Zinnenlinie (Figur 11g). Im Gegensatz zur Figur 11d, in welcher man das Schützentorelement 11 von der stromabwärtigen Seite sieht, sieht man in den Figuren 11e bis 11g das Schützentorelement 11 von der stromaufwärtigen Seite. Die in den Figuren 11e bis 11g dargestellten Ausführungsformen sind interessant, denn sie ermöglichen es, die Überlauflänge zu vergrößern, was es bei einem gleichen Wasserstand ermöglicht, die Höhe des Überfallwassers zu verringern, die für das Abfließen der Wassermengen der schwächsten und daher der häufigsten Hochwässer erforderlich ist, ohne die Zerstörung des Schützentors zu bewirken und ohne der Sicherheit zu schaden, wie dies bereits weiter oben erläutert worden ist. Darüberhinaus ermöglicht es dies, in entsprechender Weise die Höhe der Schützentorelemente und infolgedessen den Pegel des normalen Staus um das selbe Maß zu vergrößern. Zum Beispiel ermöglicht es eine Zinnenanordnung wie diejenige der Figur 11g, die die Überlauflänge verdreifacht, die Höhe des Überfallwassers von geringen Durchflußmengen um die Hälfte zu verringern, was eine entsprechende Vergrößerung der Speicherkapazität des Stauwerks erlaubt, ohne die Möglichkeit eines Abfließens der Wassermengen der außergewöhnlichen Hochwässer zu verringern.
Anstatt ebene Platten 34 zu verwenden, könnte man auch gewölbte oder gewellte Platten verwenden, um die Überlauflänge zu vergrößern.
Figur 12 stellt in vertikalem Schnitt ein Schützentorelement 11 ähnlich denjenigen der Figuren 11d bis 11g dar, welches zusätzlich mit einem Lüftungsrohr 21 ausgerüstet ist, das dieselbe Funktion wie dasjenige der Figur 9 besitzt. In Figur 12 ist die horizontale Platte 33 auf eine solche Weise an der vertikalen Platte 34 befestigt, daß sie sich im Abstand über der Schwelle 6 befindet, und sie umfaßt auf der stromaufwärtigen Seite einen nach unten umgebogenen Rand 33a. Die Dichtung 15 ist zwischen dem Rand 33a und der Schwelle 6 angeordnet. Unter der Platte 33 wird so eine Kammer 35 gebildet, in welche das Rohr 21 an seinem unteren Teil mündet. Eine Öffnung 36 ist an der Basis der Platte 34 vorgesehen, wobei die Öffnung 36 einen Querschnitt aufweist, der kleiner als derjenigen des Rohrs 21 ist.
Wenn bei dem Schützentorelement der Figur 12 im Betrieb der Wasserstand an den Pegel N angrenzt, jedoch tiefer liegt als dieser, können eventuelle Wellen an der Oberfläche einen Eintritt von Wasser in das Rohr 21 bewirken. Dieser Wassereintritt wird die Kammer 35 teilweise füllen, die sich gleichzeitig durch die Öffnung 36 entleeren wird. Man vermeidet so, daß wegen der Wellen ein Unterdruck an der Platte 33 angreift, solange der Wasserspiegel den Pegel N nicht erreicht hat, bei welchem man wünscht, daß das Kippen des Schützentorelements 11 erfolgt. Die Kammer 35 und die Öffnung 36 ermöglichen es damit, die Genauigkeit des Pegels zu vergrößern, bei welchen das Kippen erfolgt. Selbstverständlich kann man unter dem Element 11 der Figur 9 eine der Kammer 35 ähnliche Kammer vorsehen, ebenso wie eine der Öffnung 36 ähnliche Ablaßöffnung dieser Kammer.
Figur 13 zeigt im vertikalen Schnitt ein aus mehreren, jeweils aufeinander gestapelten Modulen 11g bis 11j bestehendes Schützentorelement 11. Bevorzugt weisen die Module solche Formen auf, daß sie jeweils ineinandergreifen, damit im Betrieb unter dem Druck des Wassers jeweils die einen nicht bezüglich der anderen gleiten können. Die Module können sämtlich dieselben vertikale Abmessung oder unterschiedliche vertikale Abmessungen aufweisen; zum Beispiel besitzt das obere Modul 11j eine vertikale Abmessung, die kleiner ist als diejenigen der anderen Module. Bei einem derartigen Aufbau des Schützentorelements werden nicht nur die Arbeiten beim Anbringen des Schützentors erleichtert, sondern es ist auch möglich, dem Schützentor je nach Jahreszeit unterschiedliche Höhen zu geben, ohne daß dies eine besondere Überwachung durch Menschen erforderlich macht.
Figur 14 zeigt ein modulares Schützentorelement 11, wie dasjenige der Figur 13, jedoch aus einem Verband von Platten 33, 34 und 37 gebildet. Die Platten 33 und 34 sind starr miteinander verbunden, während die Platte 37 unbeweglich auf der Platte 34 montiert sein kann, um diese letztere aufzustocken. Die Platten 34 und 37 können durch mindestens zwei Paare kleiner Platten 38 zusammengehalten werden, von denen ein Paar in den Figuren 14 und 15 sichtbar ist, und die starr an einer der beiden Platten 34 oder 37 befestigt sind. Anstelle der kleinen Platten 38 kann man auch Leisten verwenden, die sich über die gesamte Länge der Platten 34 und 37 erstrecken. Zwischen den Platten 34 und 37 ist eine Dichtung 39 vorgesehen. Anstatt nur zwei vertikale Platten 34 und 37 vorzusehen, kann dort selbstverständlich eine größere Anzahl vorgesehen sein.
Bei der in den Figuren 16 bis 19 dargestellten Ausführungsform sind diejenigen Teile des Schützentorelements 11, welche identisch sind, oder welche die gleiche Aufgabe erfüllen, wie diejenigen der vorhergehenden Ausführungsformen, insbesondere derjenigen, die in den Figuren 11f und 12 dargestellt sind, durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Wie man in den Figuren 16, 17 und 19 sehen kann, sind die stromaufwärtigen Platten oder Tafeln 34a des Schützentorelements 11 vertikal und besitzen eine rechteckige Form, während die stromabwärtigen Platten oder Tafeln 34b eine trapezförmige Gestalt besitzen und von stromaufwärts nach stromabwärts geneigt sind, wobei ihr oberer Rand weiter stromabwärts als ihr unterer Rand liegt. Schließlich sind die seitlichen und die dazwischen liegenden Platten oder Tafeln 34c vertikal und besitzen eine trapezförmige Gestalt. Sobald ein Hochwasser über das Schützentorelement abfließt, verbessert man auf diese Weise die Wasserführung über das Schützentor und man vergrößert noch die Länge des Überlaufrandes im Vergleich zur Ausführungsform der Figur 11f. Wie bereits weiter oben gezeigt wurde, ermöglicht es die Verlängerung der Länge des Überlaufrandes bei einem gegebenen Wasserdurchfluß die Höhe oder die Stärke des Überfallwassers zu verringern, und infolgedessen in entsprechender Weise die Höhe der Schützentorelemente zu vergrößern.
Die Platten oder Tafeln 34a, 34b, und 34c sind ebenso wie die Grundplatte 33 vorzugsweise aus Stahl hergestellt, sie könnten jedoch auch aus Beton, aus Kunststoff oder aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Wie man in Figur 19 sehen kann, ruht die Grundplatte 33 auf einer Fußplatte 41 und ist an dieser verankert. Die Fußplatte 41 ist bevorzugt aus Beton hergestellt, zum Beispiel aus armiertem Beton. Wie in Figur 18 dargestellt, besitzt die Fußplatte 41 von oben gesehen einen Umfang mit trapezförmiger Gestalt, dessen große Basis sich auf der stromaufwärtigen Seite befindet und dessen kleine Basis sich auf der stromabwärtigen Seite befindet. Wenn mehrere Schützentorelemente 11 nebeneinander liegen, wird folglich dasjenigen Schützentorelement, welche als erstes kippen muß, in seiner Kippbewegung nicht von den angrenzenden Elementen behindert.
Wie in Figur 19 dargestellt, ruht die Fußplatte 41 selbst auf einen Rahmen 42 mit einem trapezförmigen Umfang, der demjenigen der Fußplatte 41 entspricht. Der Tragrahmen 42 kann zum Beispiel aus Beton, beschwert oder nicht beschwert, aus armiertem Beton, aus Stahl, aus Kunststoff oder aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Zwei Widerlager 12 sind nahe den Enden oder an den Enden der stromabwärtigen Seite des Tragrahmens 42 vorgesehen. Diese beiden Widerlager 12 können einstückig mit dem Tragrahmen 42 hergestellt sein. Wie in Figur 19 dargestellt, steht der Tragrahmen 42 auf der Schwelle, die im Fall einer bereits bestehenden Schwells zuvor abgeflacht wurde oder im Fall eines neuen Bauwerks zuvor angelegt wurde. Die Schwelle 6 wird dann mittels Zementbrei 6a wiederhergestellt, der dazu dient, den Tragrahmen 42 zu verankern, von welchem nur die Oberseite aus der wiederhergestellten Schwelle zu Tage tritt, um das Schützentorelement 11 aufzunehmen und zu tragen.
Wie dies insbesondere in Figur 19 sichtbar ist, ist die Unterseite der Fußplatte 41 derart ausgespart, daß eine Kammer 35 zwischen ihr und der Oberseite der Schwelle 6 gebildet wird. Mindestens eine Aussparung 36 ist in der Fußplatte 41 auf deren vorderer Seite gebildet. Die Aussparung 36 bildet eine Ablaßöffnung, die es ermöglicht, das eventuell in der Kammer 35 vorhandene Wasser abfließen zu lassen.
Wie in Figur 18 sichtbar ist, weist die Kronenlinie des Schützentorelements 11 zwei Wellen auf, die jeweils auf der stromaufwärtigen Seite des Schützentorelements zwei Zellen umschließen. In einer der Zellen ist ein zusammengesetzter Schacht 43 angeordnet, dessen Boden von einer Öffnung durchsetzt wird, die mit zwei anderen Öffnungen zusammenfällt, die jeweils die Grundplatte 33 und die Fußplatte 41 durchsetzen, und die einen Durchlaß 44 bilden, der das Innere des Schachts 43 mit der Kammer 35 verbindet.
Wie in Figur 18 sichtbar ist, besitzt der Schacht 43 einen horizontalen Querschnitt mit einer Gestalt, die annähernd rechteckig und in Richtung stromaufwärts-stromabwärts sehr langgestreckt ist. Diese langgestreckte Gestalt ermöglicht es, einen Überlaufrand mit großer Länge zu erhalten, sobald der Wasserspiegel den oberen Rand des Schachtes erreicht. An seinem oberen Ende auf der stromaufwärtigen Seite umfaßt der Schacht 43 eine vertikale Verlängerung 45. Die Verlängerung 45 bildet eine Ablenkung, welche die Wasserführung verbessert und gleichzeitig dazu dient, die möglicherweise vorhandenen schwimmenden Gegenstände abzulenken, um sie daran zu hindern in den Schacht 43 einzutreten.
Der Schacht 43 kann aus Stahl, aus Beton, auf Kunststoff oder aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein und er kann je nach verwendetem Material durch Schweißen, durch Kleben, durch Schraubverbindungen oder durch jedes andere geeignete Befestigungsmittel an der Grundplatte 33 und an der stromabwärtigen Platte 34b befestigt sein.
Wie man in den Figuren 17 und 19 sehen kann, erstreckt sich der Schacht 43 nach oben bis zu einem Pegel N', der höher liegt als der Pegel RN', der der Kronenlinie des Schützentorelements 11 entspricht und den Pegel des normalen Staus festlegt.
Nunmehr wird die Funktionsweise des in den Figuren 16 bis 19 dargestellten Schützentorelements 11 beschrieben. Wenn der Wasserstand anläßlich eines Hochwassers den Pegel RN' erreicht, beginnt das Wasser über die Kronenlinie des Schützentorelements abzufließen, jedoch bleibt dieses stabil, denn das Moment der Druckkräfte bezüglich der Widerlager 12 bleibt kleiner als die Summe der Momente des Eigengewichts des Schützentorelements und des Gewichts des Wassers über der Grundplatte 32. Dann, wenn der Wasserstand den Pegel N' erreicht, beginnt sich das Wasser in den Schacht 43 zu ergießen und von dort über den Durchlaß 44 in die Kammer 35, von wo es durch die Ablaßöffnung 36 entweicht. Im Dauerbetrieb begründet die in den Schacht 43 eintretende Wassermenge abzüglich der durch die Öffnung 36 austretenden Wassermenge eine gewisse Wasserhöhe z&sub2; im Schacht 43. Wenn man die Stärke des sich in den Schacht 43 ergießenden Wasserstreifens mit z&sub1; (Figur 19), die Länge des Überlaufrandes am oberen Teil des Schachts 43 mit Ld bezeichnet wird die in den Schacht eintretende Wassermenge Qe durch die Formel angegeben:
Qe = 1,8 z&sub1;3/2 Ld (20)
Falls man den Auslaßquerschnitt der Ablaßöffnung 36 mit s bezeichnet, wird in gleicher Weise die durch die Öffnung 36 austretende Wassermenge Qz durch die Formel angegeben:
Qz = 2,7 s z&sub2;1/2 (21)
Im Dauerbetrieb ist Qa = Qz und die Wasserhöhe z&sub2; im Schacht 43 wird stabil. Gemäß den Formeln (20) und (21) kann z&sub2; auf die folgende Weise in Abhängigkeit von z&sub1; ausgedrückt werden:
z&sub2; = 0,44 Ld²/s² z&sub1;³
Die Formel (22) hebt die Empfindlichkeit der Anlage konkret hervor: bei einer kleinen Veränderung der Höhe z&sub1; der sich in den Schacht 43 ergießenden Wasserscheibe tritt eine bedeutende Verstärkungswirkung auf die Wasserhöhe z&sub2; im Schacht 43 auf. Diese Wasserhöhe z&sub2; im Schacht bildet folglich auf der oberen Wand der Kammer 35, das heißt auf der Unterseite der Fußplatte 41 einen Unterdruck und/oder eine Hubkraft, die danach strebt, das Schützentorelement in die beiden Widerlager 12 kippen zu lassen. Man kann es also so einrichten, daß dann, wenn der Wasserspiegel einen vorbestimmten Pegel N erreicht, das Wasser im Schacht 43 schnell einen Pegel erreicht, der ausreicht, um das Kippen des Schützentorelements zu bewirken.
In den in den Figuren 19a und 19b dargestellten Ausführungsvarianten sind die Grundplatte 33, die Platten 34a, 34b und 34c ebenso wie die Fußplatte 41 aus einem Stück hergestellt, zum Beispiel aus Beton (Figur 19a) oder aus einem Kunststoff (Figur 19b). Im übrigen ist das in den Figuren 19a und 19b dargestellte Schützentorelement 11 mit demjenigen der Figur 19 identisch.
Figur 20 zeigt ein Schützentorelement 11 ähnlich demjenigen der Figur 19, jedoch nicht mit einem Schacht 43 versehen. Außerdem umfaßt das Schützentorelement 11 der Figur 20 keine Öffnung in der Fußplatte 41 und in der Grundplatte 33, das heißt, daß die Öffnung 44 der Figur 19 nicht vorhanden ist. Die Wasserversorgung der Kammer 35 wird hier durch eine Röhre 46 bewirkt, die in die Schwelle 6 eingebettet ist. Das eine der Enden der Röhre 46 umfaßt einen senkrechten Teil 46a, der in die Kammer 35 mündet und ihr anderes Ende ist mit einem Wassereinlaß verbunden der an einem beliebigen Platz stromaufwärts des Damms angeordnet ist und der eine Gestalt besitzen kann, wie diejenige, die in den Figuren 10a bis 10c dargestellt ist, oder auch weiter eine Gestalt ähnlich derjenigen des Schachtes 43.
In dem Fall, wo man wünscht, daß die Schützentorelemente 11 einzeln oder gruppenweise kippen, zum Beispiel jedesmal zwei Schützentorelemente, und dies bei aufeinanderfolgenden Wasserständen, deren Werte ansteigen, wird es ausreichen, den Schächten 43 der verschiedenen Schützentorelemente 11 unterschiedliche Höhen zu geben, die den aufeinanderfolgenden Pegeln entsprechen, bei welchen das Kippen der Schützentorelemente erfolgen muß. Im Fall der Figur 20 muß man darüberhinaus mehre derartige Röhren 46 wie dargestellt vorsehen, eine für jedes Element 11 oder für jede Gruppe von Elementen 11, die gemeinsam bei einem vorbestimmten Pegel kippen müssen.
Obwohl das in den Figuren 16 bis 18 beschriebene Schützentorelement 11 eine Kronenlinie mit zwei Wellen umfaßt, könnte seine Kronenlinie eine größere oder kleinere Anzahl von Wellen aufweisen, zum Beispiel eine Welle wie in Figur 21 dargestellt, oder drei Wellen wie in Figur 22 dargestellt. Obgleich Figur 22 nur einen einzigen Schacht 42 zeigt, könnten zum Beispiel zwei Schächte vorgesehen sein, die jeweils in den äußersten Zellen angeordnet sind, wie in dieser Figur mit strichpunktierten Linien dargestellt.
Um das Schützentor 10 herzustellen, ist es möglich, mehrere Elemente 11 nebeneinander zu stellen, die sämtlich die gleiche Anzahl von Wellen besitzen oder eine unterschiedliche Anzahl von Wellen besitzen.
Als Schlußfolgerung hängt die Höhe des Schützentors 10, und demnach diejenige seines oder seiner Elemente 11 von einer wirtschaftlichen Wahl, vom der gewünschten Aufeinanderfolge im Kippen der verschiedenen Schützentorelemente, von der Genauigkeit des Wasserstands, bei welchem das Kippen erfolgt (eine Genauigkeit, die dadurch verbessert werden kann, daß man eine Auslösevorrichtung durch Wasserzufluß zur Sohle des Schützentorelements wie weiter oben beschrieben vorsieht), und von der Form der Kronenlinie des Schützentors, einer Linie, die geradlinig, gebrochen, gebogen oder gewellt sein kann. In dem weiter oben beschriebenen Zahlenbeispiel kann die sich daraus ergebende Höhe der Schützentorelemente zwischen 0,9 m und 1,5 m schwanken, was es je nach der getroffenen Wahl ermöglicht, zwischen 45 und 75% der Wasserscheibe zu gewinnen, die ohne die Verwendung des Sicherungs-Schützentors verloren wäre.
Nach dem Vorhergehenden ist es klar, daß es das erfindungsgeinäße Sicherungs-Schützentor ermöglicht, die Speicherkapazität eines Staudamms oder eines anderen Bauwerks mit freier Überlaufschwelle wesentlich und in quasi dauerhafter Weise zu vergrößern, alles unter Aufrechterhaltung oder unter Vergrößerung der Betriebssicherheit, die den Bauwerken mit freier Überlaufschwelle eigen ist, indem in funktionsicherer Weise das Abfließen von außergewöhnlichen Hochwässern durch selbsttätiges Öffnen (Kippen mindestens eines Elements des Schützentors) ohne jegliche Überwachung oder jeglichen menschlichen Eingriff oder eine Steuervorrichtung zu ermöglichen. Es ist auch klar, daß das Schützentor auf der Schwelle des Überlaufs eines Damms oder anderen Bauwerks mit geringeren Kosten hergestellt und eingebaut werden kann, als denjenigen der zuvor bekannten Schieber, sowie ohne größere Veränderung der Schwelle des Überlaufs.
Es ist selbstverständlich, daß die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben worden sind, in lediglich beschreibender Hinsicht und in keiner Weise beschränkender Hinsicht angegeben worden sind und daß vom Fachmann zahlreiche Abwandlungen einfach angewandt werden können, ohne deshalb den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert wird. Das heißt auch insbesondere, die an der Sohle des Schützentorelements angeordnete Dichtung 15 kann nicht nur nahe des stromaufwärtigen Randes der besagten Sohle angeordnet sein, sondern in jeder anderen gewünschten Anordnung unter der Sohle.

Claims

1. Hochwasserüberlauf für Dämme und gleichartige Bauwerke, aufweisend eine Überlaufschwelle (6), deren Krone (8) auf einem ersten vorbestimmten Pegel (RN) gelegen ist, der tiefer liegt, als ein zweiter vorbestimmter Pegel (RM), welcher einem maximalen Pegel oder einem Pegel des höchsten Wasserstandes (PHE) entspricht, für den der Damm konzipiert ist, wobei die Differenz des besagten ersten und zweiten Pegels (RN und RM) einer vorbestimmten maximalen Durchflußmenge eines außergewöhnlichen Hochwassers entspricht, sowie ein den Überlauf (5) versperrendes automatisches Schützentor (10), dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Schützentor (10) mindestens ein starres und massiges Schützentorelement (11) umfaßt, das auf die Krone (8) der Überlaufschwelle (6) aufgesetzt ist und auf dieser durch Schwerkraft in seiner Lage gehalten wird, wobei das besagte Element (11) eine vorbestimmte Höhe (H&sub1;) besitzt, die kleiner ist, als die Differenz des ersten und zweiten vorbestimmten Pegels (RN und RM), und die für einen Wasserstand, der dem besagten maximalen Pegel (RM) im wesentlichen gleich ist, einem mittleren Hochwasser entspricht, welches eine schwächere vorbestimmte Durchflußmenge aufweist, als die besagte maximale vorbestimmte Durchflußmenge, wobei das Schützentorelement (11) bezüglich Größe und Gewicht so ausgelegt ist, daß das Moment der vom Wasser auf das Schützentorelement (11) ausgeübten Druckkräfte das Moment der Gewichtskräfte erreicht, die danach streben, das Schützentorelement auf der Überlaufschwelle (6) in seiner Lage zu halten, und daß als Folge das besagte Schützentorelement aus dem Gleichgewicht gebracht und herausgestoßen wird, wenn das Wasser einen dritten vorbestimmten Pegel (N) erreicht, der höher liegt, als der Scheitel des Schützentorelements (11), aber höchstens gleich dem zweiten vorbestimmten Pegel (RM) ist.

2. Überlauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerlager (12) mit vorbestimmter Höhe (B) auf der Überlaufschwelle (6) am Fuß des Schützentorelements (11) auf der stromabwärtigen Seite desselben vorgesehen ist, um es daran zu hindern, auf der besagten Schwelle stromabwärts zu gleiten.

3. Überlauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall eines bestehenden Überlaufs (5) die Krone (8) der Überlaufschwelle (6) auf einen tieferen Pegel als der besagte vorbestimmte erste Pegel (RN) abgeflacht wird, und daß das Schützentorelement (11) auf die abgeflachte Schwelle gestellt wird und eine solche Höhe aufweist, daß sich sein Scheitel mindestens auf dem besagten ersten vorbestimmten Pegel (RN) befindet, jedoch auf einem Pegel (RN'), der niedriger ist, als der besagte dritte vorbestimmte Pegel (N).

4. Überlauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung (15) zwischen der Überlaufschwelle (6) und der Sohle des Schützentorelementes (11) nahe dem stromaufwärtigen Rand (16) der besagten Sohle angeordnet ist.

5. Überlauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das besagte Schützentorelement (11) in der Form eines im großen und ganzen quaderförmigen monolithischen Blocks darbietet.

6. Überlauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das besagte Schützentorelement (11) in der Form eines im großen und ganzen quaderförmigen hohlen, mit Ballast (32) gefüllten Blocks darbietet.

7. Überlauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Schützentorelement (11) durch einen Verband von Platten (33,34) gebildet ist, der mindestens eine im wesentlichen horizontale Grundplatte (33) und mindestens eine im wesentlichen vertikale und im wesentlichen rechteckige (34) Platte umfaßt, die sich von der Grundplatte (33) aus erstreckt.

8. Überlauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die vertikale Platte (34) vom stromabwärtigen Rand der Grundplatte (33) aus erstreckt.

9. Überlauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Verband mehrere im wesentlichen rechteckige und im wesentlichen vertikale Platten (34) umfaßt, die durch ihren unteren Rand mit der Grundplatte (33) verbunden sind und die durch ihre vertikalen Ränder paarweise in einer Weise verbunden sind, daß eine Art spanische Wand gebildet wird.

10. Überlauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Schützentorelement (11) eine nicht geradlinige Kronenlinie aufweist.

11. Überlauf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schützentorelemente (11) dicht nebeneinander längs der Krone (8) der Überlaufschwelle (6) angeordnet sind, wobei Dichtungen (13) zwischen den einander gegenüberliegenden vertikalen Wänden aneinandergrenzender Schützentorelemente angeordnet sind.

12. Überlauf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schützentorelemente (11) derart dimensioniert sind, daß mindestens ein erstes Schützentorelement (11c) aus dem Gleichgewicht gebracht wird, wenn das Wasser den besagten dritten vorbestimmten Pegel (N&sub1;) erreicht, wobei dieser niedriger ist, als der besagte zweite vorbestimmte Pegel (RM), daß mindestens ein zweites Schützentorelement (11b, 11d) aus dem Gleichgewicht gebracht wird, wenn das Wasser einen zwischen dem zweiten und dritten vorbestimmten Pegel (RM und N&sub1;) enthaltenen vierten vorbestimmten Pegel (N&sub2;) erreicht, und daß mindestens ein drittes Schützentorelement (11a, 11e) aus dem Gleichgewicht gebracht wird, wenn das Wasser einen vorbestimmten fünften Pegel erreicht, der höher als der vierte Pegel (N&sub2;) und höchstens gleich dem zweiten vorbestimmten Pegel (RM) ist.

13. Überlauf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (36) auf der stromabwärtigen Seite des Schützentorelementes vorgesehen ist, um den darunterliegenden Raum zwischen dem Schützentorelement (11) und der Schwelle (6) zu entleeren.

14. Überlauf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen Kanal (21, 43) umfaßt, der im Normalbetrieb den besagten darunterliegenden Raum zwischen dem Schützentorelement (11) und der Schwelle (6) mit der Atmosphäre verbindet, wobei das obere Ende des Kanals (21, 43) auf einer Höhe angeordnet ist, die dem besagten dritten vorbestimmten Pegel (N) gleich oder im wesentlichen gleich ist und in lotrechter Richtung vom Schützentorelement (11) oder stromaufwärts von diesem angeordnet ist.

15. Überlauf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Schützentorelementes (11) derart ausgespart ist, daß eine Kammer (35) gebildet wird, und der Kanal (21, 43) an seinem unteren Teil in die besagte Kammer (35) mündet.

16. Überlauf nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Schützentorelement (11) mehrere Teile (11g-11j; 34,37) umfaßt, die jeweils aufeinandergestapelt sind.