EP1057939B1 - Device for flowing bodies of water - Google Patents
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- E02B3/02—Stream regulation, e.g. breaking up subaqueous rock, cleaning the beds of waterways, directing the water flow
Definitions
- the invention relates to a device for flowing water with changing salinity or Suspended matter concentrations in tidal conditions Brackish water zones, with a side branch or Extension in the manner of a lock access or a harbor basin, to avoid silt / sand deposits, being in the area of the beginning of the Branch or extension related to a flood current over a distance from the bank boundary Deflection partition forms a channel, the Cross-sectional area a small part of the entrance cross-sectional area the junction or extension and its inlet opening in the river area in the area of the beginning and its outlet opening in the area of the branch or extension lie.
- the density of a tidal river can both through changes in salinity as well vary due to changes in the suspended matter content.
- this object is achieved by that the deflection partition covered in the upper area is arranged to the water depth and in the lower Area related to the water depth in the river area there is an additional baffle for distraction a dense stream close to the bottom towards the middle of the river starting from the bank boundary in the area of Deflection partition runs and into the river area protrudes.
- the diverting partition at least in the area outside of the one filled with material Area is arranged on stands.
- a favorable training is created in that each baffle for vortex-free deflection S-shaped is trained.
- the river 1 has the tidal current 4 at high tide and additionally through the penetrating sea water Density flow 3 in the area near the bottom.
- the arrows indicate the backward tide 19 and Density flow 18.
- the arrows Density equalization flows at high tide according to arrows 17 and shown at low tide according to arrows 22, which then always act when the salinity or suspended matter in the Water in river 1 is larger than in port basin 2.
- a Filling flow control system with a diverting partition 6 in upper area and a baffle 5 in the lower area shown.
- a channel 24 in the upper region which forms water depth.
- This amount of water is divided into the tidal volume 11 for the port basin 2 and a backflow portion 10 which flows back into the river area 1 and one Density compensation flow 17 back into the flowing water 1 pushed away.
- baffle 5 arranged behind the up to the bank boundary 23 a space 13 up to an approximately vertical end wall 26 with material, such as. Sand with stone cover, is filled up.
- material such as. Sand with stone cover
- the density flow 12 thus rejected in connection with the partial outflow 10 cause a density compensation flow 17 at high tide as far from the port entrance 2 is pushed so that it remains in the river area 1.
- the otherwise of the Density compensation flow in the area of the river bed carried entry of sand and silt and the resulting resulting high sedimentation in the harbor basin 2 prevented.
- junction 2 At the end of junction 2 is beginning at the bank boundary 25 shows a baffle 14, which in arranged lower area of the water depth and in the curved Course led into the river area 1 is.
- the area 15 between the baffle 14 and the bank boundary 25 is like the area 13 with material up to vertical termination 16 filled.
- the baffle 14 should during the ebb phase with the Tide flow 19 and density flow 18 these Deflect density flow 18 according to arrows 27, that in combination with an outflow 28 from the port basin 2 penetration of a density compensation flow 22 is prevented and in this way also at Low tide otherwise entry of silt or sand in the harbor basin 2 is prevented.
- the deflection systems are for example steel, reinforced concrete or wood.
- the end wall 26 of the filling area 13 for the Deflection wall 5 is in an aerodynamically rounded shape 29 performed.
- the deflection partition 6 is in the embodiment 5 outside the backfill 13 of the baffle 5 arranged on stilts as a stand 30.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für fließende Gewässer mit wechselnden Salzgehalten oder Schwebstoffkonzentrationen in tidebedingten Brackwasserzonen, mit einer seitlichen Abzweigung bzw. Erweiterung in der Art einer Schleusenzufahrt oder eines Hafenbeckens, zur Vermeidung von Schlick-/Sandablagerungen, wobei im Bereich des Beginns der Abzweigung bzw. Erweiterung bezogen auf einen Flutstrom über eine im Abstand von der Uferbegrenzung angeordnete Umlenk-Trennwand einen Kanal ausbildet, dessen Querschnittsfläche einen kleinen Teil der Eintrittsquerschnittsfläche der Abzweigung bzw. Erweiterung beträgt und dessen Eintrittsöffnung im Flußbereich im Bereich des Beginns und dessen Austrittsöffnung im Bereich der Abzweigung bzw. Erweiterung liegen.The invention relates to a device for flowing water with changing salinity or Suspended matter concentrations in tidal conditions Brackish water zones, with a side branch or Extension in the manner of a lock access or a harbor basin, to avoid silt / sand deposits, being in the area of the beginning of the Branch or extension related to a flood current over a distance from the bank boundary Deflection partition forms a channel, the Cross-sectional area a small part of the entrance cross-sectional area the junction or extension and its inlet opening in the river area in the area of the beginning and its outlet opening in the area of the branch or extension lie.
Es besteht bei seitlichen Abzweigungen bzw. Erweiterungen dieser Art das Problem, daß über die größte Zeitspanne im Verlauf einer Tide der Salzgehalt oder die Schwebstoffkonzentration im Fließgewässer höher als im Wasserkörper der seitlichen Abzweigung bzw. Erweiterung sind und damit ein Dichteausgleichsstrom vom Fließgewässer auf die Abzweigung bzw. Erweiterung entsteht, der überwiegend in Sohlnähe wirkt und dabei große Mengen an Schlick oder Sand mit sich führt, die in bekannter Weise zu hohen Sedimentablagerungen führen. Durch die gebildeten Sedimentablagerungen ergeben sich hohe Unterhaltskosten für das Baggern und die Unterbringung des Baggergutes.There are side branches or extensions this kind of problem that about the biggest Time span during a tide of salinity or the suspended matter concentration in the watercourse is higher than in the water body of the side branch or Are extension and thus a density compensation current from the river to the junction or extension arises, which mainly acts near the bottom and thereby carries with it large amounts of silt or sand in a known manner to high sediment deposits to lead. Through the sediment deposits formed there are high maintenance costs for dredging and the placement of the dredged material.
Die Dichte eines tidebedingten Fließgewässers kann sowohl durch Veränderungen des Salzgehaltes als auch durch Veränderungen des Schwebstoffgehaltes variieren. Salzgehalte verändern sich dadurch, daß bei Flut das stark salzhaltige Meerwasser weiter in einen Tidefluß eindringen kann und bei Ebbe wieder Richtung Meer zurückgehalten wird. Schwebstoffgehalte verändern sich bei Flut und Ebbe durch unterschiedlich weites Vordringen der sogenannten Trübungszone oder durch Zuund Abnahme der turbulente Tideströmungen. Alle diese Effekte werden durch die Tide verursacht.The density of a tidal river can both through changes in salinity as well vary due to changes in the suspended matter content. Salinity changes in that at high tide highly saline seawater continues into a tidal river can penetrate and towards the sea at low tide is held back. Levels of suspended matter change at high and low tide due to different distances Penetration of the so-called turbidity zone or through zuund Decrease in turbulent tidal currents. All these Effects are caused by the tide.
Da Erhöhungen des Salzgehaltes und auch der Schwebstoffgehalte im Fluß sehr viel schneller erreicht werden als in seitlichen Abzweigungen bzw. Erweiterungen, kommt es über die größte Zeitspanne im Verlauf einer Tide zu den beschriebenen Dichteunterschieden, mit der Folge, daß sich Dichteausgleichsströmungen ausbilden, durch die große Mengen an Sand oder Schlick in die seitlichen Abzweigungen eingetragen werden.Since increases in salinity and also the Suspended matter levels in the river reached much faster are as in side branches or Extensions, it comes about in the longest period of time Course of a tide to those described Differences in density, with the result that Form density equalization flows through the large Amounts of sand or silt in the side Branches are entered.
Gemäß der DE 37 07 074 C1 ist es bereits bekannt, bei fließenden Gewässern Walzenströmungen durch Umlenk-Trennwände an Hafeneinfahrten zu vermeiden und damit die dadurch sonst verursachten linsenförmigen Sedimentablagerung zu vermindern. Diese Ausbildungen sind aber nicht geeignet, die vorgenannten Probleme zu lösen, da es sich bei dieser Anordnung allein um den Abbau strömungsbedingter Walzenbildungen handelt. According to DE 37 07 074 C1, it is already known at flowing water Roll flows through diverting partitions to avoid at port entrances and thus the lenticular otherwise caused by it To reduce sediment deposition. These trainings but are not suitable to the above problems solve, since this arrangement alone is the Reduction of flow-related roll formation.
Weiterhin sind Versuche durchgeführt worden, Dichteausgleichsströmungen durch Luftblasenschleier oder an Auftriebskörpern angehängte Unterwasserschürzen zu verhindern um damit einen Schlick- bzw. Sandeintrieb zu verhindern. Beide Verfahren haben sich als ungeeignet herausgestellt.Experiments have also been carried out, density compensation flows through bubble curtain or on To prevent floating bodies from attached underwater aprons in order to drive in a silt or sand prevent. Both methods have proven unsuitable exposed.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Umlenk-Trennwand im oberen Bereich bezogen auf die Wassertiefe angeordnet ist und im unteren Bereich bezogen auf die Wassertiefe sich im Flußbereich eine zusätzliche Ablenkwand befindet, die zur Ablenkung eines sohlnahen Dichtestroms in Richtung zur Flußmitte hin ausgehend von der Uferbegrenzung im Bereich der Umlenk-Trennwand verläuft und in den Flußbereich hineinragt.According to the invention, this object is achieved by that the deflection partition covered in the upper area is arranged to the water depth and in the lower Area related to the water depth in the river area there is an additional baffle for distraction a dense stream close to the bottom towards the middle of the river starting from the bank boundary in the area of Deflection partition runs and into the river area protrudes.
Hierdurch wird ein einfaches Ablenk- und Füllstromleitsystem geschaffen, wobei die im unteren Teil des Gewässerbereiches am Beginn der Abzweigung bzw. Erweiterung durch die Ablenkwand ein sohlnaher Dichtestrom zum Fließgewässer hin abgeleitet wird. Im oberen Teil des Gewässerbereiches wird als Füllstromleitsystem mit der Uferbegrenzung ein Kanal gebildet, über den bei Flut Wassermengen zur Füllung der Abzweigung bzw. Erweiterung einströmen und einen Gegenstrom für eine eindringende Dichteausgleichsströmung bildet und somit den Eintrag von nahe der Sohle mitgeführte Schlick- bzw. Sandeintreibungen in die seitliche Abzweigung bzw. Erweiterung verhindert.This makes a simple deflection and filling flow control system created, the in the lower part of the body of water at the beginning of the fork or extension through the baffle near the bottom Density current to the flowing water is derived. in the upper part of the water area is used as a filling flow control system formed a channel with the bank boundary, above the amount of water to fill the tide Flowing in branch or extension and one Counterflow for penetrating density compensation flow forms and thus the entry from near mud or sand drift carried along the sole prevented in the side branch or extension.
Eine günstige Ausbildung, insbesondere zur Ebbstrombeeinflussung wird dadurch geschaffen, daß im Bereich des der Umlenk-Trennwand gegenüberliegenden Endes der Abzweigung bzw. Erweiterung ausgehend von der Uferbegrenzung im Flußbereich eine in Richtung zur Flußmitte weisende Ablenkwand mindestens im unteren Bereich bezogen auf die Wassertiefe angeordnet ist.Cheap training, especially for influencing ebb current is created in that in the area of the deflecting partition opposite the end of the junction or expansion based on the bank boundary in the river area towards the middle of the river facing baffle at least in the lower area is arranged to the water depth.
Um Wirbelbildungen hinter den Ablenkwänden zu verhindern, wird vorgeschlagen, daß ein Bereich zwischen Ablenkwand und Uferbegrenzung mit Material verfüllt ist.To prevent eddy formation behind the deflection walls, it is suggested that a range between Deflection wall and bank boundary filled with material is.
Hierzu wird zur Verbesserung einer strömungsgünstigen Ausbildung vorgesehen, daß eine Begrenzungskante des mit Material verfüllten Bereiches der Ablenkwand abgerundet ist.This is to improve a streamlined Training provided that a boundary edge of the area of the deflection wall filled with material is rounded off is.
weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Umlenk-Trennwand mindestens im Bereich außerhalb des mit Material verfüllten Bereiches über Ständer angeordnet ist.it is also proposed that the diverting partition at least in the area outside of the one filled with material Area is arranged on stands.
Eine günstige Ausbildung wird dadurch geschaffen, daß jede Ablenkwand zur wirbelfreien Ablenkung s-förmig ausgebildet ist.A favorable training is created in that each baffle for vortex-free deflection S-shaped is trained.
Ferner wird vorgeschlagen, daß die Bereiche der Umlenk-Trennwand und die Ablenkwand sich teilweise überdecken.It is also proposed that the areas of the deflection partition and the baffle partially overlap.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die im Bereich des der Umlenk-Trennwand gegenüberliegenden Endes der Abzweigung bzw. Erweiterung liegende Uferspitze strömungsabweisend abgeschnitten ist.It is also provided that the in the area of Deflection partition opposite end of the junction or extension lying bank tip is cut off to prevent flow.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung mit Wirkung bei Flutstrom,
- Fig. 2
- eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung mit Wirkung bei Ebbstrom mit Ablenkwänden beidseitig einer Abzweigung,
- Fig. 3
- eine Ausbildung gemäß Fig. 1 als Ausschnitt mit Verfüllung und ausgerundeter Uferkante und abgerundeter Begrenzungskante des Verfüllbereiches,
- Fig. 4
- eine Schnittdarstellung gemäß Linie IV-IV der Fig. 3 in vergrößerter Darstellung,
- Fig. 5
- eine Schnittdarstellung gemäß Linie V-V der Fig. 3 in vergrößerter Darstellung mit teilweise aufgeständertem Füllstromleitsystem und abgerunderter Kante am Ende des Füllbereiches hinter dem Ablenksystem und
- Fig. 6
- eine Ausbildung einer seitlichen Erweiterung mit strömungsgünstiger Form von Uferspitze und verfüllbereich an dem ebbseitigen Ende der Abzweigung.
- Fig. 1
- a schematic diagram of a device with effect at flood current,
- Fig. 2
- 1 shows a schematic diagram of a device with effect at low tide with deflection walls on both sides of a branch,
- Fig. 3
- 1 as a detail with backfilling and rounded bank edge and rounded boundary edge of the backfill area,
- Fig. 4
- 3 shows an enlarged sectional view along line IV-IV of FIG. 3,
- Fig. 5
- a sectional view according to line VV of Fig. 3 in an enlarged view with partially raised fill flow control system and rounded edge at the end of the filling area behind the deflection system and
- Fig. 6
- a formation of a lateral extension with a streamlined shape of the bank tip and filling area at the low-side end of the junction.
Bei den dargestellten Anordnungen ist ein Fluß 1 als
Fließgewässer dargestellt von dem ein Hafenbecken 2 abzweigt.
Der Fluß 1 weist bei Flut die Tideströmung 4
und zusätzlich durch vordringendes Meereswasser die
Dichteströmung 3 im sohlnahen Bereich auf. Bei Ebbe
zeigen die Pfeile die zurückströmende Tide- 19 und
Dichteströmung 18. Weiterhin werden mit Pfeilen die
Dichteausgleichströmungen bei Flut gemäß Pfeile 17 und
bei Ebbe gemäß Pfeile 22 dargestellt, die immer dann
wirken, wenn der Salzgehalt oder Schwebstoffgehalt im
Wasser im Fluß 1 größer ist als im Hafenbecken 2.In the arrangements shown is a
Im Bereich des Beginns 20 der Abzweigung 2 ist ein
Füllstromleitsystem mit einer Umlenk-Trennwand 6 im
oberen Bereich und einer Ablenkwand 5 im unteren Bereich
dargestellt. Mit der Uferbegrenzung 23 wird mit
der Umlenk-Trennwand 6 ein Kanal 24 im oberen Bereich
der Wassertiefe bildet. Durch diesen Kanal 24 mit der
Eintrittsöffnung 8 im Flußbereich 1 und der Austrittsöffnung
9 im Übergangsbereich Fluß 1 und Hafenbecken 2
wird bei Flut eine Wassermenge mit Strömungsrichtung 7
geführt. Diese wassermenge teilt sich in das Tidefüllvolumen
11 für das Hafenbecken 2 und einen Rückstromanteil
10 der in den Flußbereich 1 zurückfließt und eine
Dichteausgleichsströmung 17 zurück in das Fließgewässer
1 abdrängt.In the area of the
Im Bereich 20 ist zusätzlich im unteren Teil der
Wassertiefe eine Ablenkwand 5 angeordnet hinter der bis
zur Uferbegrenzung 23 ein Zwischenraum 13 bis hin zu
einer etwa senkrechten Abschlußwand 26 mit Material,
wie z.B. Sand mit Steinabdeckung, aufgefüllt ist. Die
an der Uferbegrenzung 23 beginnende und im Flußbereich
1 im Bereich des Beginns 20 der Abzweigung 2 geschwungenen
geformte Ablenkwand 5 drängt bei Flut den
sohlnahen Dichtstrom 4 gemäß der Pfeile 12 von der
Hafeneinfahrt 2 ab.In
Die derart abgewiesene Dichteströmung 12 in Verbindung
mit dem Teilausstrom 10 bewirken, daß eine Dichteausgleichsströmung
17 bei Flut soweit von der Hafeneinfahrt
2 abgedrängt wird, daß sie im Flußbereich 1 verbleibt.
Durch diese Verdrängung wird der sonst von der
Dichteausgleichsströmung im Bereich der Gewässersohle
mitgeführte Eintrag von Sand und Schlick und die daraus
resultierende hohe Sedimentation im Hafenbecken 2 verhindert.The density flow 12 thus rejected in connection
with the
Am Ende der Abzweigung 2 ist beginnend an der Uferbegrenzung
25 eine Ablenkwand 14 dargestellt, die im
unteren Bereich der Wassertiefe angeordnet und im geschwungenen
Verlauf in den Flußbereich 1 hineingeführt
ist. Der Bereich 15 zwischen Ablenkwand 14 und Uferbegrenzung
25 ist wie der Bereich 13 mit Material bis zum
senkrechten Abschluß 16 verfüllt.At the end of
Die Ablenkwand 14 soll während der Ebbphase mit der
Tideströmung 19 und Dichteströmung 18 diese
Dichteströmung 18 entsprechend der Pfeile 27 ablenken,
daß in Kombination mit einem Ausstrom 28 aus dem Hafenbecken
2 ein Eindringen einer Dichteausgleichsströmung
22 verhindert wird und auf diese Weise ein auch bei
Ebbe sonst wirkender Eintrag von Schlick oder Sand in
das Hafenbecken 2 unterbunden wird.The
Als Material für die Herstellung der Ablenksysteme sind beispielsweise Stahl, Stahlbeton oder Holz vorgesehen.As a material for the manufacture of the deflection systems are for example steel, reinforced concrete or wood.
Die Abschlußwandung 26 des Verfüllbereiches 13 für die
Ablenkwand 5 ist in strömungsgünstig ausgerundeter Form
29 durchgeführt.The
In Figur 6 eine strömungsgünstige Variante einer Uferspitze
21 in Verbindung mit der Ablenkwand 14 und einer
strömungsgünstig angeordneten Abschlußwand 16 eines
Verfüllbereichs 15 und eine ebenfalls strömungsgünstig
abgeschnittene Uferspitze 21' dargestellt, die
gemeinsam bei Flutstrom das Ausfließen eines Teilstroms
10 verbessern.In Figure 6, a streamlined variant of a
Die Umlenk-Trennwand 6 ist in dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 5 außerhalb der Verfüllung 13 der Ablenkwand
5 über Stelzen als Ständer 30 angeordnet.The
Claims (8)
- Device for flowing watercourses with changing salt contents or concentrations of suspended matter in tide-induced brackish water zones, the said device having a lateral branch or enlargement, in the manner of a lock approach or harbour basin, for preventing deposits of silt/sand, wherein there is formed, in the region of the beginning of the branch or enlargement, referred to a flood-tide current, and via a deflecting partition wall disposed at a distance from the bank boundary, a channel whose cross-sectional area amounts to a small portion of the inlet cross-sectional area of the branch or enlargement and whose inlet opening in the river region lies in the region of the beginning of the branch or enlargement and whose outlet opening lies in the region of the said branch or enlargement, characterised in that the deflecting partition wall (6) is disposed in the upper region, referred to the depth of the water, and in the lower region, referred to the depth of the water, there is located in the river region an additional diverting wall (5) which, for the purpose of diverting a density current near the bottom, extends in the direction towards the middle of the river, starting from the bank boundary (23), in the region of the deflecting partition wall (6) and projects into the river region (1).
- Device according to claim 1, characterised in that a diverting wall (14) pointing in the direction towards the middle of the river is disposed, at least in the lower region, referred to the depth of the water, in the region (21) of that end of the branch or enlargement (2) that lies opposite the deflecting partition wall (6), starting from the bank boundary (25).
- Device according to claim 1 or 2, characterised in that a region (13, 15) between the diverting wall (5, 14) and the bank boundary (23, 25) is backfilled with material.
- Device according to claim 3, characterised in that a boundary edge (16, 26) of that region (13, 15) of the diverting wall (5, 14) which is backfilled with material is rounded off at the top.
- Device according to one of claims 1 to 4, characterised in that the deflecting partition wall (6) is disposed above columns (30), at least in the region outside the region (13) which is backfilled with material.
- Device according to one of claims 1 to 5, characterised in that each diverting wall (5, 14) is of S-shaped construction in order to effect diversion in an eddy-free manner.
- Device according to one of claims 1 to 6, characterised in that the regions of the deflecting partition wall (6) partially overlap with the diverting wall (5).
- Device according to one of claims 1 to 7, characterised in that that bank point (21') which lies in the region (21) of that end of the branch or enlargement (2) which lies opposite the deflecting partition wall (6) is cut off in a flow-repelling manner.
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