DE893776C - Vorrichtung zur Erhoehung der Energieumwandlung in offenen Wasserkanaelen, wie kuenstlichen Gerinnen, Baechen od. dgl. - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Erhöhung der Energieumwandlung in offenen Wasserkanälen, wie künstlichen Gerinnen, Bächen od. dgl. In geneigten Wasserkanälen, wie offenen Gerinnen, setzt sich ein Teil der potentiellen Energie des Wassers in kinetische Energie um und bewirkt dadurch seinen Abfluß. Ein weiterer Teil wird durch Reibungen an den Gerinnewandungen aufgezehrt. In geschiebeführenden Gerinnen wird außerdem Energie zur Talförderung des Geschiebes und für seine allmähliche Zerreibung verbraucht. In der Natur hat sich bei Wasserläufen in der Regel ein Gleichgewichtszustand in. seinem Energiehaushalt eingestellt. Bei kleiner Wasserführung wird die gesamte potentielle Energie zur Erzeugung der Fließgeschwindigkeit und' der Überwindung der Wandreibung verwendet. Bei großer Wasserführung wird die überschüssige Energie zur Geschiebedrift henutzt. Außerdem wirkt sie sich durch Uferangriffe und Mäanderbildung des Wasserlaufes aus.
• Bei künstlichen Gerinnen läßt man Sohlen- und Uferangriffe oder gar Bettverlagerungen nicht zu. Als Schutz dagegen dienen Uferbefestigungen, Buhnen, Leitwerke u. dgl. Die dabei verbleibende überschüssige Energie muß durch bauliche' Maßnahme umgewandelt werden. Man verwendet hierzu Abstürze mit Fallbecken und Zahnschwellen. oder Bremsbalken.
• Beide Bauarten haben den Zweck, die freie Energie durch Wasserwalzen zu binden, die örtlich erzeugt werden. Bei Abstürzen mit Fallbecken liegen zwischen flach geneigten Gerinnestrecken Absturzbauwerke. Die Neigung der Gerinnestrecken ist üblicherweise so zu wählen, daß das Wasser nicht ins Schießen gerät. Die Gerinnesohle ist in der Längsrichtung treppenförmig ausgebildet. Das Wasser stürzt über eine Schwelle des Absturzbauwerkes in das Tosbecken, wo, seine Energie durch die Turbulenz der Wasserwalzen gebrochen wird. Zahnschwellen am unteren Ende des Tbsbeckens können die Wirbelbildung unterstützen.
• Bremsbalken werden quer zur Gerinnelängsachse in das Abflußprofil gelegt, und zwar dergestalt, daß das Wasser bei geringerer Wasserführung ungehemmt unter den Bremsbalken fließt, bei Anschwellungen jedoch gegen die Balken brandet. Dadurch wird bei Hochwasser ein Anstau und eine sehr intensive Wirbelung des Wassers in der unmittelbaren Nähe der Bremsbalken erzeugt. Es bildet sich auch in diesem Fall eine treppenförmige Wasseroberfläche. Die freie Energie des Wassers wird in unmittelbarer Nähe der Balken gebrochen. Das Abflußbild zeigt große Unruhe.
• Bei beiden Lösungen wird die längs der natürlichen Gerinne zu beobachtende kontinuierliche Energieumwandlung bei künstlichen Gerinnen durch eine auf kurze Strecken beschränkte zusammengefaßte Energievernichtung ersetzt. Die Kosten. für derartige Vorrichtungen sind erheblich, weil an solchen Stellen die Angriffe des Wassers auf Sohle und Ufer besonders heftig sind und infolgedessen widerstandsfähige Bauwerke errichtet werden müssen. Außerdem erfordert eine treppenförmige Anordnung der Gerinnesohle bedeutende Kosten. Die Abflußverhältnisse werden bei derartigen künstlichen Gerinnen gegenüber der, bei natürlichen Gerinnen auftretenden grundlegend geändert, weil es bei solchen Abstürzen nicht allein genügt, die Bewegungsenergie des Absturzes zu vernichten, sondern es müssen auch in der anschließenden, zu steilen Bachstrecke Vorkehrungen getroffen werden, die Geschwindigkeit herabzusetzen, um, die Schleppkraft in der zulässigen Grenze zu halten.
• Die Aufgabe. wird erfindungsgemäß- durch eine kontinuierliche Energieumwandlung in künstlichen Gerinnen im wesentlichen durch Verstärkung der Wandreibung und der Wirbelung gelöst. An Hand von Abbildungen werden Vorrichtungen zur Erzielung.dieser Wirkungdargestellt. DieAbbildungen sind Ausführungsbeispiele, die durch weitere Beispiele noch ergänzt werden können.
• Fig. i zeigt beispielsweise eine bei künstlichen Gerinnen seit Jahrzehnten. erprobte Gerinneform. Erfindungsgemäß ist in der Gerinnenmitte eine Zwischenwand a angeordnet. Nach der Fig. 3 sind mehrere parallele oder versetzte Zwischenwände b vorgesehen. Durch die Zwischenwände a bzw. b wird die Wandreibung so erhöht, daß ohne Abstürze Rinnen mit größerer Neigung verlegbar sind-. Je nach dem Gerinnegefälle sind eine oder mehrere Wände einzusetzen, bis die gewünschte Intensität der Energieumwandlung durch Wandreibung erreicht ist.
• Die Energieumwandlung kann wesentlich noch dadurch erhöht werden, daß beim Fließen des Wassers längs der Wände Wirbelungen erzeugt werden, was in einfacher Weise dadurch möglich ist, daß die Wände mit Unterbrechungen c versehen werden. ' Die Unterbrechungen oder Lücken in den Wänden dienen außerdem zum Ausgleich der Wasserspiegel zwischen den nach der Erfindung hergestellten einzelnen Gerinneteilen. Jeder dieser Teile hat infolge seiner unterschiedlichen Form sein-. eigenen Abflußverhältnisse bzw. seinen eigenen hydraulischen Es stellt sich also in jedem Gerinneteil ein eigenes Wasserspiegelgefälle ein, zu dessen Ausgleich sich Lücken c oder auch Unterbrechungen, wie Öffnungen, in den Zwischenwandteilen in einfacher Weise eignen. Es stellt sich hierbei in ihnen ferner eine erwünschte Querströmung ein, die den Ausgangspunkt einer kräftigere Wirbelung darstellt. Die Fig. 3a, 3 b und 3 c zeigen beispielsweise einen Querschnitt, Grundriß. und Seitenriß bei der Anordnung von zwei Zwischenwänden b mit Lücken c.
• Die Zwischenwände b können mit den Sohlsteinen d zusammen als Fertigteile fabrikmäßig hergestellt und mittels der für den Einbau der normalen Gerinneauskleidung üblichen'Kräne versetzt -,erden.
• Die Fugen e zwischen den Fertigteilen werden entsprechend den Erfordernissen des. Baugrundes ent-,veder stumpf oder mit Nuten, Falzen u. dgl. ausgebildet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Erhöhung der Energieumwandqung in offenen Wasserkanälen, wie künstlichen Gerinnen, Bächen od-. dgl., gekennzeichnet durch Einbau von auf dem Fließweg in der Wegrichtung wirksamen Bremsvorrichtungen, vorzugsweise in der Ausbildung von ein oder mehreren Längszwischenwänden in ihrem Durchflußprofil.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung von Wirbel verursachenden Mitteln an Bremsvorrichtungen in der Richtung der Längsachse des Durchflußprofils.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung von Lücken oder sonstigen Unterbrechungen, wie Öffnungen in den in Längsachse verlaufenden Zwischenwandteilen.