EP2283188B1 - Verfahren zum spülen eines unterhalb eines hindernisses verlegten abwasserkanals und hierbei verwendete spülanlage - Google Patents

Verfahren zum spülen eines unterhalb eines hindernisses verlegten abwasserkanals und hierbei verwendete spülanlage Download PDF

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EP2283188B1
EP2283188B1 EP09741859.4A EP09741859A EP2283188B1 EP 2283188 B1 EP2283188 B1 EP 2283188B1 EP 09741859 A EP09741859 A EP 09741859A EP 2283188 B1 EP2283188 B1 EP 2283188B1
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EP
European Patent Office
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sewer
water
flushing
wastewater
culvert
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EP2283188A1 (de
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Jörg-Michael Dipl.Ing. Steinhardt
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Dipl-Ing Joerg-Michael Steinhardt
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F9/00—Arrangements or fixed installations methods or devices for cleaning or clearing sewer pipes, e.g. by flushing
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/20—Siphon pipes or inverted siphons
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F9/00—Arrangements or fixed installations methods or devices for cleaning or clearing sewer pipes, e.g. by flushing
    • E03F9/007—Devices providing a flushing surge

Definitions

  • the invention relates to a method for flushing a sewer in a section which is designed as a culvert, and this section of the sewer in the region of a head an inlet and in the region of a lower head has an outlet, and arranged with an upstream of the portion to be washed, upper Channel section and arranged with a downstream of the portion to be flushed, the lower channel portion, wherein the sewer into the sewer sewage by means of a stowage device, which is arranged in the lower or in the lower channel section, is stowed.
  • a sewer is any channel that does not serve as a conduit for drinking water, such as a rainwater channel or mixed water channel.
  • Sewer networks have grown historically, branched and must adapt to the local conditions. In order to avoid pumping stations at crossings with watercourses, buildings with deep foundations, deep roads, tunnels and other obstacles, underruns, now always called culverts, are carried out. Dükertechnischen are considered as pressure pipes.
  • the cross-section of the culvert is to be adapted to the strongly fluctuating drains and into multi-membered profiles, also several different tube cross-sections, under the obstacle.
  • a corresponding gradient between inlet and outlet must be provided.
  • Q max maximum wastewater volume flow
  • the flushing is done so far by dammed water in the overhead channel or special rinsing chambers, which are located next to the head.
  • the distribution of the amounts of water in the various culverts is currently most conveniently achieved by an overflow threshold or higher inlet zones in the head. This is to reduce deposits in the inlet of the culvert. Here, however, higher storage heights are required, which generate dangerous backwater and lead to additional hydraulic losses, which leads to deposits. For maintenance reasons shafts are to be arranged.
  • Düker devise are also designed so that the sloping from the head pipe z. B. in the fall ratio 1: 3 is executed and the ascending tube to the lower with a weaker gradient z. B. 1: 6 and shallower form.
  • the angle of inclination of the sloping pipe should not be less than 45 °, otherwise fluid shafts are arranged.
  • each culvert is separately pushed with a slider in the upper and lower head for safe inspection and manual cleaning.
  • the pumping can also be done with portable pumps.
  • At the bottom are on the rising branch, ie at the end provide operating slide with vent.
  • the individual articulated cross sections are fed at different heights, so that a deposit as far as possible is avoided. It is theorized that with low water, the low-lying small pipe is filled, with medium water, the next higher cross-section fills and filled at maximum power all culverts raw and work at full speed at maximum speed. Unfortunately, deposits occur in the culvert and in the upper and lower head, which must be cleaned intensively and under strict safety precautions manually.
  • Flushing chambers are said to have at least 2.5 to 3 times the capacity of the Dükervolumen.
  • the water is removed by means of pumps the receiving water or a well and stored in appropriate rinsing chambers.
  • the release of the opening for rinsing from rinsing chambers for example, by an electrically operated slide, which must be opened as soon as possible, so that a burst-like flushing is achieved.
  • rinsing flaps for the surge-like flushing of culverts from the top are used.
  • the opening is fast and the initial momentum is as large as possible to allow flow in the throat produce.
  • Rinses with sliders have the disadvantage that at half travel the amount of rinse water drops so rapidly that the remaining water level in the rinsing chambers is no longer sufficient for an effective rinse.
  • duct baffles are cleaned mechanically by means of bullets or plow blades or hydraulically, using flushing valves or rinsing flaps, from the top to the bottom, that is to say, from above, downwardly purged or rinsed. All cleaning measures, especially rinsing, are carried out from the head of the house. The rinsing direction is always oriented in the direction of the bottom due to the differences in height.
  • a disadvantage of this flushing is that the amount of flushing water in a stationary or at least slowly flowing water cushion, namely that of the Dükervolumens rinsed. Rinses in such water pads have little effect and fizzle. Rinses are all the more unsuccessful, the more water masses, e.g. in rainy weather, form an even bigger water cushion. This is due to the fact that the water is incompressible and therefore passes the pressure in each direction. It creates reflective pressure waves that consume the energy of the rinse water. A targeted pressure z. B. in rinse, as one wishes him, does not exist.
  • a method for flushing a sewer in a section which is designed as a culvert, this method having the features of the type mentioned, is from the DE 44 29 288 A1 known.
  • FIG WO 80/02855 A A method for purging a sewer in a section formed as a culvert is further shown in FIG WO 80/02855 A described.
  • the object of the invention is to provide a method with which a high efficiency rinse a sewer in a section that is designed as a culvert is guaranteed.
  • the Sunk Hughesmaschinend has the advantage that by the fact that the water level suddenly falls when releasing the impounded sewage by moving the jam in its open position, pulled the water particles, i. be dragged. Due to the incompressibility of the water, a vacuum is avoided. The water particles flow in the direction of the largest energy difference to the falling energy level, and this faster, the greater the sudden water level and energy line waste sets. It is thus the rinse direction dictated by water distortion and there is the process of Sunk Erasmusung.
  • the incompressible particle has the property to be entrained in the flushing direction, since the critical flows are not reached in the case of cavitation.
  • the stowage device can be arranged in the lower or in the outgoing sewer network of the lower head. It closes the channel cross-section completely or partially and only temporarily, there accumulated and mixed water, even through the culvert through the head, z. B. in a arranged in front of the head deep-lying channel storage space for the provision of the transport water quantity and or in the sewer network itself.
  • the settling device preferably has a flushing plate which rests above the flow cross-section.
  • the blocking device is preferably designed for pressure and / or train. It closes, entering from above so that in the lowered working position an emergency overflow is given.
  • the flushing plate is preferably inclined towards the upper water, so that the plant is not opened and pressed by the water pressure in case of system failure.
  • the flushing plate is in particular height and side adjustable, with suitably adjustable circumferential L-seal, which is arranged on the water side sealing and designed in particular as a lip seal, a bottom and side plate, as well as Speller arms and above the channel cross-section arranged electrical and / or hydraulic and / or pneumatic drive units which are adapted to the rinse plate in a linear and / or a rotating and / or a translating movement up - also suddenly and also quickly and / or in several reductions out.
  • the flushing plate can consist of articulated cross-sections, also be modular, also be adjusted in terms of height by attachments to storage heights.
  • the system is useful with a traction device, z. B. eyelets equipped with traction cables for accident cases. Floaters or electrical sensors for water level detection and flushing are preferably arranged in the upper and lower water.
  • These sensors and a stored work program in the controller control the system time-dependent and / or water level dependent depending on the time of day and / or season.
  • the system is suddenly moved out of the channel cross-section, so that the impounded water can flow freely. That a possible rinsing surge according to known devices such as purging or rinsing flaps in the outgoing, lower channel section is desired, but irrelevant to the Sunk compiler. It is important that the wastewater drains away unhindered. This is ensured by the fact that the channel falls dry in the event of a stowage downstream of the staging point.
  • the Sunk defines the direction of flow and avoids the uncontrolled pressure propagation that occurs when rinsing in water pads.
  • the rinse water is thus sucked through the culvert, thus dragged, without demolition of the flow.
  • a corresponding at least 1 to 2.5 times rinsing water mass should be reserved in the channel so that the water that flows in falls at about 2 times the amount of water below the top of the Dükereinlaufrohres.
  • the water level lowers in the lower, he eventually reaches the height of the apex of the outlet or the outlet of the culvert. At this time, the water level will be lower than the maximum fill level from the top of the spout / culvert.
  • An air bubble is drawn into the section of the canal / culvert to be flushed from below. The section / Düker falls full, the waves hit the pipe crown, the flushing becomes turbulent, vibrates and also cleans the pipe apex.
  • the pipe apex in the head tends in the case of small water level overlaps according to the invention for air entry.
  • vibrations occur according to the invention.
  • These are supportive initialized by the sudden opening and swing over the Sunk-pressure surge into the upper water. This leads to the fact that with the increasing speed in the inlet / inlet of the culvert, air lenses are registered, which due to the compressibility stronger vibrations in the section to be purged / culvert generate, which in turn enter more air lenses. It creates a turbulent, vibrating, swirling flush.
  • Sunk-surge flushing This turbulent, oscillating, swirling flushing of the now in the section to be flushed compressible medium from sewage and air is referred to as Sunk-surge flushing, in contrast to the initial Sunk Hughesung means of exclusively existing, incompressible wastewater.
  • a nachschwappende wave closes the air lens in the culvert tube, which is however also drawn to the cleaning of the summit of the culvert to the culvert at the bottom and exits there like a surge, bubbles, swinging and turbulent. It is a mixture of air and water, which causes the compressible air to be pressed and stretched, causing turbulence in the water in the culvert, as in the case of pressure surges, leading to detachment / resuspension of deposits at the top and bottom. and subsequently an increased dirt discharge takes place.
  • the douche rinsing takes place tube-wise, for this the individual culverts are to be protected with sliders.
  • the rinse takes place continuously several times z. B. in the week or on the day, the rinse can also be done at intervals, so that too little dirty water, z. B. collected in summer months, the wastewater is interwall sent through the culvert.
  • a culvert with low dry weather performance can be so upgraded that it also creates the maximum mixed water drains in heavy rainfall.
  • the renovation of such a culvert, z. B. with second lines or conversions with lift system, is expensive and can therefore be omitted.
  • plants are placed in the lower, are largely fittings such as slides that move vertically, which are rotatably mounted and rotate about an axis, and Spellersammlung that are pulled up from the channel cross-section, or Spültage, rotatably mounted in the Channel are arranged, wherein the axis of rotation can be inside and outside the channel, also Spültage, which are mounted to be moved in parallel, thus move parallel when lifting or lowering superimposed. It is important, however, that the cross section of the channel is completely released in order to avoid flow resistance or to avoid deposits, in particular with rotatably mounted flaps in the channel cross section.
  • the float technology can be used to control an automatic operation.
  • float-controlled devices can be used to open a flushing contactor or flushing flap anchored to the floor at maximum level in the back or blocked culvert by leverage, so that it floats up due to the water pressure or through arranged floats and releases the flushing surge.
  • d. H. Discharge range of Dükerauslaufes and in the head in the inlet area of the culvert - arranged. This detects the dry weather periods to perform rinsing operation, especially during dry periods, in addition, a predetermined work program for performing regular rinses in the night time is performed. Furthermore, it can be seen when rain events make a flush of the culvert pointless to z. B. to avoid a corresponding flooding in the upper floor.
  • the congestion device in particular the rinse plate briefly partially opened and immediately closed; this several times in succession, reflection wave optimized, without suffering large water loss. It will be sent shock waves / pressure waves in the head, deliberately and deliberately raise the deposits.
  • the invention is with respect to different variants of the method for rinsing the channel in the FIGS. 1 to 20 illustrated, without being limited to the variants / embodiments shown.
  • FIG. 1 shows a sewer 1, which is laid in a section 2 below an obstacle 3, which is, for example, a body of water.
  • Section 2 has an inlet 5 in the region of a head 4 and an outlet 7 in the region of a lower head 6.
  • the sewer 1 Upstream of the section 2 to be flushed, the sewer 1 has an upper channel section 8 and, downstream of the section 2 to be flushed, a lower channel section 9.
  • Between the head 4 and the lower 6 of the section 2 is formed as culvert 10, with a departing from the head 4 Dükerfalltechnisch 11 and connected to the sub 6 culvert riser 12 and the two lines 11 and 12 connecting culvert 13, which is a relatively small Slope between Dükervertechnisch 11 and Dükershausentechnisch 12 has.
  • a jam 14 which is designed as Spülschild.
  • This flushing plate has a flap 15 and connected thereto pivot arms 16 which are pivotally mounted about a horizontally arranged pivot axis 17, so that the flap 15 is pivotable about this pivot axis 17.
  • the adjustment device 14 can be pivoted by means of an electric, hydraulic or pneumatic drive 18, which acts on the pivoting arms 16 and the building. Shown is the solid line, the closed position of the flap 15 and dashed lines the opening position of the flap. In the closed position, the flap 15 seals, possibly via existing seals, which are mounted in particular on the flap 15, from the structure, so that wastewater upstream of the flap 15 leak-free upstream of the flap 15 is stowed. In the open position, the flap 15 is pivoted so far upwards, that it is located completely outside the building space, which is occupied by the liquid flowing through.
  • the flap 15 In order to seal the flap 15 exactly opposite the building in the closed position, the flap 15 is mounted vertically and laterally adjustable. This variable storage takes place in particular in the connecting region of flap 15 and pivot arms 16.
  • the flap 15 In the closed position, the flap 15 is inclined slightly inclined to the vertical; As shown in the figure above to the upper water or to the head 4 down, away from the upper water. Thus, the flap 15 can be emergency opened and pressed in case of system failure of the water pressure. In the closed position a Notüberfluten the flap 15 is possible.
  • FIG. 1 illustrates the sewer 1 with its plant-specific components in a damper of waste water 20 upstream of the valve 15 in the closed position in the region of section 2 deposits are shown with dots, some of the deposits are designated by the reference numeral 19.
  • the wastewater 20 accumulates in the lower 6 to the level 21 just below the upper limit of the flap 15, whereby the apex 22 of the spout 7 is much overstored. In the head is due to the Einstaub a water level 23, which is much higher than the apex 24 of the inlet 5. This level 23 is higher than the upper limit 25 of the upper channel section 8. Also, the level 21 in the lower 6 is higher than that Upper limit 26 of the lower channel section 9. If the flap 15 is in its closed position, the channel section 9 located downstream of the flap 15 and the area of the lower header 6 located behind the flap 15 dry.
  • a sensor 27 is provided for detecting the level of the upper head 4.
  • two sensors 28 and 29 are provided.
  • the sensor 28 detects the level in the lower 6 upstream of the in the closed position located flap 16, the sensor 29, the level of the Unteriers 6 downstream of the valve 15 located in the closed position.
  • An electrical power supply 30 and control unit 31 is used to actuate and control the drive 18 for the flap 15 and the three sensors 27, 28 and 29th
  • the reference numeral 32 describes the energy line between the levels 23 and 21, thus illustrating the height difference between the levels across the distance between the main 4 and sub 6.
  • FIG. 2 shows a modification of the in FIG. 1
  • a tube store 33 is provided, which in this memory, even in a dry weather run Q tr , at the level 34 illustrated in this regard, a much larger flushing volume in the Tube memory 33 sets as this in the embodiment of the FIG. 1 the case is.
  • FIG. 3 illustrates for the area of the Untersburgs 6 the situation in the congestion of the waste water immediately after the transfer of the flap 15 in its closed position: dashed line the level of dry weather run immediately after the transfer of the flap 15 is shown in its closed position.
  • the outgoing channel network illustrated by the lower channel section 9, falls empty, as it results from the illustrated with dotted line sinking level 36. Upstream of the flap 15, the level 36 increases.
  • the reference numeral 21 illustrates the level of full-entry upstream of the flap 15.
  • FIG. 4 illustrates different configurations or storage of the Einstauvorraum, which are thus shown in one and the same figure. It is clear that, with the same inclination of the flap 15, this, in contrast to Embodiment according to the FIGS. 1 and 3 , not in the wall of the building facing the lower channel section 9, but in which the Dükershausentechnisch 12 facing wall of the building can be pivotally mounted about the axis 17.
  • the blocking device is designed as a vertically displaceable slide plate 37, which is likewise shown in the open and closed position.
  • the slide plate 37 is suitably mounted in linear guides and can be moved by means of an electromotive drive 38 or a hydraulic drive 39.
  • additional traction means may be provided, in particular those which are used in an emergency. These serve to lift the Einstauvortechnisch 14 by hand.
  • FIG. 5 shows a respect to the storage of the flap 15 according to FIG. 1 Alternative storage of the flap 15. This is parallel raised or lowered by means of a parallel guided linkage in the building.
  • the system for flushing the sewer 1 is in case of rain (and Q max ) out of service.
  • the corresponding situation is in FIG. 6 illustrated.
  • the level 41 illustrates that in rainy weather runoff, the level 42 that in dry weather runoff.
  • the corresponding energy lines at the two levels are shown with.
  • FIGS. 7 and 8th illustrate the storage of the flap 15 in the pivot arms under the aspect of the relative adjustment of flap 15 and pivot arms 16th
  • FIG. 8 clarifies this on a larger scale.
  • a plate 43 is arranged, which is provided with two parallel longitudinal slots 44 and 45.
  • the longitudinal slot 44 receives the Schenkarm 16 slidably.
  • Fasteners 46 are provided for releasably connecting plate 43 and pivot arm 16. Accordingly, the flap 15 is connectable in different positions with respect to the plate 43 due to the slot guide.
  • the detachable connection is effected by means of fastening means 47.
  • the slots 44 and 45 serve both the height and the inclination adjustment of the flap 15.
  • the flap 15 may be formed of individual modules or segments that form a Spülschild emotions.
  • the flushing plate can be provided with a side-adjustable, adjustable circumferential L-seal, which is sealingly arranged on the water side, and a bottom and side plate.
  • FIGS. 9 to 11 illustrate that the culvert 10 may well have two culvert lines 48 and 49, the flushing takes place tube by tube.
  • the individual culvert lines 48 and 49 are to be secured individually in the region of the main header 4 and the sub-header 6 by means of sliders 50 and 51 in the region of the main header 4 and by means of sliders 53 and 53 in the area of the sub-header 6.
  • the drive for independently driving the slide is designated by the reference numeral 54.
  • FIG. 10 illustrates that when flushing a Dükertechnisch after another, which is located at a higher level Dükertechnisch 49 with the opposite the Düker effet 48 larger passage cross-section or larger diameter closed and according to the slider 51 is transferred to its closed position.
  • the slide 50 is opened, so that the flushing of this line is carried out dry with a small wastewater quantity Q through the narrower duct 48 having the smaller diameter.
  • Level 55 illustrates the water level in case of dry weather runoff
  • level 56 shows the water level at maximum retention.
  • FIG. 11 illustrates, also for the area of the head 4, the flushing of the second culvert 49, which only starts in the rain.
  • the slider 51 is open and the slider 50 in its closed position.
  • a sensor 57 is used to detect the liquid level in the lower 6 and a sensor 58 to detect the liquid level in the head 4.
  • the respective sensor 57 and 58 is disposed above the thinner the lower duct line 48 associated sole.
  • the flap 15 is suddenly moved out of the channel cross-section of the Unterschens 6, so that the waste water can flow unhindered through the dry fallen lower channel section 9. If the flap 15 is opened quickly at partial to maximum retention, the water level of the impounded water lowers very suddenly, so that a very large water level difference with energy line difference is created in a short way, whereby a very high flow rate is also on the ground and the Sunk water upstream , upwards, then through the Düker 10 continues through to the upper water above the culvert. This corresponds to a pressure surge that migrates towards the upper water, which stirs up deposits on the canal and culvert soil.
  • FIG. 12 illustrates for the area of the head 4 the described process section at air entry from the head 4 in the Dükerfall effet 11.
  • the level 60 illustrates the water level at maximum congestion.
  • the levels 61 illustrate different water levels of the sinking water level.
  • the water level oscillates, as illustrated in the area of the apex 24 of the inlet 5.
  • the deposits 19 are fluidized and discharged with the flow through the culvert 10.
  • the level 62 illustrates the water level Q V.
  • FIG. 13 are clarified by the subsequent process sections: As illustrated for area A, as described, the air lenses 59 and air bubbles are registered. As illustrated in B, the sewage is then further dragged. This is illustrated in the figure by the dot-dash line. As the water flows after it, it swells against the wall of the head 4, as illustrated by C with the double dashed line. At coverage of the apex 24 and thus Sunk and depletion of the apex 24, thus surge, and thus the change of Sunk and surge, results in the high turbulence in the culvert 10 and thus the cleaning of the culvert by means of the Sunk-surge flushing process.
  • FIG. 14 Illustrates in the lower part of the sewer 1 and the system for flushing the channel in the closed position located Einstauvorraum 14 and in the upper part of the energy representation of the pressure surge when closing and the wave of the pressure surge, which is not visible and migrates through the culvert 10.
  • Einstauvorraum 14 when closing the flap 15 to record a pressure surge and it oscillates the water level in the sub 6 upstream of the jam 14. It continues through the culvert 10, a wave of the pressure surge, which is not visible, continues to the head 4. Also there the water level oscillates in a small area.
  • FIG. 15 illustrates in principle that by actively opening and closing the flap 15, a fluctuation of the water level in the lower 6 upstream of the flap 15, in the culvert 10 and in the head 4 and thus an active pressure surge in the wastewater can be generated to deposits in the culvert 10 during its flushing to whirl up.
  • the flap 15 is shown in different positions, namely in the fully lowered closed position, a slightly open position, a slightly wider open position and in the fully open position. This results in the blocking of the flap 15, the water level A, with a very short opening of the flap, the water level B, with a short opening the water level C, after renewed transfer of the flap 15 in its closed position, the water level D.
  • the individual water level levels can be seen that The water level fluctuates and a pressure wave or an active pressure surge is generated, which stirs up the deposits.
  • FIG. 16 separately illustrates the situation of congestion with water level B
  • FIG. 17 is the situation according to water level C in FIG. 15 illustrates FIG. 18 clarifies the situation according to water level D in FIG. 15 ,
  • FIG. 16 illustrates the situation with the congestion.
  • FIG. 17 illustrates the situation when opening the flap with the beginning of the Sunk Introduceung, in which the water particles are dragged through the culvert 10 and thereby deposits be carried away in the culvert.
  • FIG. 18 shows the situation with again located in the closed position flap 15 with an outgoing from the bottom 6 pressure surge A, essentially in the region of the Dükershausentechnisch 12 and an upstream of this subsequent Sunk B, essentially in the region of the Dükertechnisch 13.
  • This pressure surge leads to a Turbulence of the deposit in the region of the culvert 10 detected by the surge pressure, the pressure surge traveling up to the head 4 and thus acting on the deposits in the entire culvert 10 and causing it to swirl.
  • the flap 15 is pivoted to its maximum open position, is flushed due to the sudden release of the impounded water, the flushing culvert 10 by means of Sunk Introduceung, thus the incompressible water column with a high flushing speed.
  • the culvert 10 is refilled by the trailing water of the head 4 and upper channel section 8 until, due to the adjusting, reduced water level in the sense described above form air lenses 59 and due to the Heileintrags the funded by the culvert 10 medium is compressible, with the result the resulting Sunk-Schwall Suiteung.
  • the Sunk-Schwall Stahlung is in FIG. 20 illustrated. Due to the vibration of the water level in the head 4, the water level in the region of the inlet 5 at periodic intervals under the apex 24 of the inlet 5, whereby air is introduced into the Dükerfall für 11, and also due to corresponding fluctuation of the water level and air from the lower 6 in the Culvert riser 12 is registered. There is a pronounced vortex formation in the culvert, so that the state of the sump surge flushing is recognizable by the fact that a foaming, turbulent flushing surge enters the lower head 6 through the outlet 7. Due to this surge, the previously dissolved deposits are flushed out.
  • the registered in the culvert 10 air lenses 59 have due to the guided through the culvert pressure waves a different volume and wear due to the change in volume of the respective air lens 59 due to the changing pressure in the culvert 10 for generating the turbulent flow in the culvert 10 sustainable at.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen eines Abwasserkanals in einem Abschnitt, der als Düker ausgebildet ist, und dieser Abschnitt des Abwasserkanals im Bereich eines Oberhauptes einen Einlauf und im Bereich eines Unterhauptes einen Auslauf aufweist, sowie mit einem stromaufwärts des zu spülenden Abschnitts angeordneten, oberen Kanalabschnitt und mit einem stromabwärts des zu spülenden Abschnitts angeordneten, unteren Kanalabschnitt, wobei das in den Abwasserkanal zulaufende Abwasser mittels einer Einstauvorrichtung, die im Unterhaupt oder im unteren Kanalabschnitt angeordnet ist, eingestaut wird.
  • Unter Abwasserkanal wird jeder Kanal verstanden, der nicht der Führung von Trinkwasser dient, beispielsweise ein Regenwasserkanal oder Mischwasserkanal.
  • Kanalnetze sind historisch gewachsen, verzweigt und müssen sich den örtlichen Gegebenheiten anpassen. Zur Vermeidung von Pumpstationen an Kreuzungen mit Wasserläufen, Bauten mit tiefen Gründungen, Tiefstraßen, Tunnel und weiteren Hindernissen, werden Unterfahrungen, nun immer als Düker bezeichnet, ausgeführt. Dükerleitungen gelten als Druckrohrleitungen.
  • Der Querschnitt des Dükers ist den stark schwankenden Abflüssen anzupassen und in mehrgliedrige Profile, auch mehrere unterschiedliche Rohrquerschnitte, unter dem Hindernis auszuführen. Zur Überwindung der hydraulischen Verluste ist ein entsprechendes Gefälle zwischen Ein- und Auslauf vorzusehen. Bei nachträglichem Einbau von Dükern ist zu prüfen, ob ein schädlicher Rückstau im Oberhaupt bei Qmax (maximalem Abwasservolumenstrom) entsteht. Gegenmaßnahmen hierzu sind, den ablaufenden Kanal flacher und in einem größeren Querschnitt auszuführen. Hiermit wird erreicht, dass größeres Gefälle für das Dükerbauwerk zur Verfügung steht.
  • Die Spülung erfolgt bisher durch aufgestautes Wasser im oben liegenden Kanal oder aus besonderen Spülkammern, die neben dem Oberhaupt angeordnet werden.
  • Die Verteilung der Wassermengen in die verschiedenen Dükerrohre wird zur Zeit am zweckmäßigsten durch eine Überlaufschwelle oder höher angeordnete Einlaufzonen im Oberhaupt erzielt. Dadurch sollen Ablagerungen im Einlauf des Dükers vermindert werden. Hier werden jedoch höhere Stauhöhen erforderlich, die gefährlichen Rückstau erzeugen und zu hydraulischen zusätzlichen Verlusten führen, was zu Ablagerungen führt. Aus Wartungsgründen sind Schächte anzuordnen.
  • Dükerleitungen werden auch so ausgeführt, dass das vom Oberhaupt abfallende Rohr z. B. im Gefälleverhältnis 1:3 auszuführen ist und das aufsteigende Rohr zum Unterhaupt mit einem schwächeren Gefälle z. B. 1:6 und flacher auszubilden ist. Der Neigungswinkel des abfallenden Rohres sollte 45° nicht unterschreiten, ansonsten werden Wirbelschächte angeordnet.
  • An jedem Tiefpunkt der Dükerleitung werden Entleerungspumpen für Wartungszwecke angeordnet. Jede Dükerleitung wird separat mit einem Schieber im Ober- und Unterhaupt zu sicheren Begehung und manuellen Reinigung zugeschiebert. Die Abpumpung kann auch mit transportablen Pumpen erfolgen. Am Unterhaupt sind am steigenden Ast, d. h. am Ende Betriebsschieber mit Entlüftung vorzusehen. Im Unterhaupt werden auch die einzelnen gegliederten Querschnitte auf verschiedenen Höhen zugeführt, damit eine Ablagerung weitestgehend vermieden wird. Es wird die Theorie vertreten, dass bei wenig Wasser, das tief liegende kleine Rohr vollgefüllt ist, bei mittlerem Wasser der nächst höherliegende Querschnitt sich füllt und bei maximaler Leistung alle Dükerrohe gefüllt und unter voller Leistung bei maximaler Geschwindigkeit arbeiten. Leider entstehen Ablagerungen im Düker sowie im Ober- und Unterhaupt, die intensiv und unter strengen Sicherheitsvorkehrungen manuell gereinigt werden müssen.
  • Düker haben folgende Nachteile:
    • Wenn die Fließgeschwindigkeit v im Düker nicht ausreicht, entstehen Ablagerungen.
    • Qtr (Trockenwasservolumenstrom) schwankt innerhalb eines Tages und Jahres stark. Besonders in der Nacht ist die Fließgeschwindigkeit geringer. Der zulaufende Volumenstrom ist oftmals so gering, dass er erst nach mehreren Stunden dem Fassungsvermögen des Dükers entspricht. Das Schmutzwasser bleibt dann ebenso lang im Düker, wodurch zusätzliche Ablagerungen entstehen.
    • Die abgelagerten Stoffe gehen in Fäulnis über.
    • Der Düker muss in kurzen Abständen gespült und teilweise mit Bürsten, Druckpumpen, Göttinger Kugeln, Räumungsschildern an Ketten geführt oder händisch gereinigt werden.
    • Um Geringgeschwindigkeiten zu vermeiden wird der Durchmesser des Dükers oft kleiner gewählt als der des anschließenden Kanals. Ein ausreichender Höhenunterschied ist nun erforderlich, damit bei kleinem Querschnitt mit höherer Geschwindigkeit die gleiche Abwassermenge durchgeführt werden kann. Meist ist dieser nicht vorhanden und es entsteht Rückstau mit Ablagerungen.
    • Bei der Mischkanalisation ist die Schwankung des Zuflusses wesentlich größer als beim Trennverfahren. Die Vorschaltung eines Regenüberlaufes ist unbedingt zweckmäßig. Ist das nicht möglich, werden 2 Dükerrohre eingebaut, wobei das kleinere, tiefliegende Rohr für die Trockenwetterabflüsse zuständig ist und mindestens ein größeres, höher angeordnetes Rohr für die Regenwasserabflüsse dimensioniert wird. Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass sich in dem größeren Düker während einer längeren Trockenzeit alle Sinkstoffe ablagern. Auch wenn es sich nur um ein stark verdünntes Mischwasser handelt, können die Ablagerungen doch beträchtlich sein, die letztendlich auch zu biogenen Schwefelkorrosion führen und insbesondere Kanalrohre zerstören.
    • Auch die Standard-Rohrleitungen, die bei Trockenwetter in Nutzung sind, werden mit Grobrechen so abgesichert, dass Grobstoffe, die größer als 10 cm sind, nicht mehr durch den Düker durchgespült werden. Es soll vermieden werden, dass Steine im Düker stecken bleiben und nachfolgendes Schwemmgut zur Ablagerung zwingen. Dies ist wartungsintensiv und kann auch zu Überflutungen führen.
  • Die Spülung der Düker erfolgt bisher durch
    1. 1. aufgestautes Abwasser am Oberhaupt,
    2. 2. aufgestautes Leitungswasser am Oberhaupt,
    3. 3. durch Vorschaltung einer Spülkammer am Oberhaupt,
  • Spülkammern sollen nach Lehrmeinung mindestens das 2,5 bis 3-fache Fassungsvermögen des Dükervolumen haben. Das Wasser wird mittels Pumpen dem Vorfluter oder einem Brunnen entnommen und in entsprechenden Spülkammern gespeichert. Die Freigabe der Öffnung zum Spülen aus Spülkammern erfolgt beispielsweise durch einen elektrobetriebenen Schieber, der schnellstmöglich geöffnet werden muss, damit eine stoßweise Spülung erzielt wird. Es finden insbesondere Spülklappen zur schwallartigen Spülung von Dükern vom Oberhaupt her Verwendung. Wichtig ist, dass die Öffnung schnell erfolgt und der Anfangsimpuls so groß wie möglich ist, um eine Strömung in dem Düker zu erzeugen. Spülungen mit Schiebern haben den Nachteil, dass bei halbem Verfahrweg die Spülwassermenge so rapide sinkt, dass die restliche Wasserfüllhöhe in den Spülkammern nicht mehr zu einem effektiven Spülschwall ausreicht.
  • Lautrich, Rudolf, stellt in seinem Handbuch "Der Abwasserkanal" unter 6.8 Düker in seiner Ausführungsform, Wirkungsweise und seinen Nachteilen ausführlich vor (Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin 1980 "Der Abwasserkanal - Handbuch für Planung, Ausführung und Betrieb", Rudolf Lautrich).
  • Bisher werden Kanaldüker mechanisch mittels Kugeln oder Räumschild gesäubert oder hydraulisch, unter Verwendung von Spülschiebern oder Spülklappen vom Oberhaupt zum Unterhaupt, das heißt von oben her nach unten gesäubert bzw. gespült. Alle Reinigungsmaßnahmen, insbesondere das Spülen, werden vom Oberhaupt her durchgeführt. Die Spülrichtung ist immer in Richtung Unterhaupt auf Grund der Höhendifferenzen her ausgerichtet.
  • Nachteilig bei dieser Spülart ist, dass die Spülwassermenge in ein stehendes oder zumindest langsam fließendes Wasserpolster, nämlich das des Dükervolumens, spült. Spülungen in solche Wasserpolster haben kaum Wirkung und verpuffen. Spülungen sind umso erfolgloser, desto mehr Wassermassen, z.B. bei Regenwetter, ein noch größeres Wasserpolster bilden. Dies ist dadurch begründet, dass das Wasser inkompressibel ist und den Druck daher in jede Richtung weitergibt. Es entstehen reflektierend Druckwellen, die die Energie des Spülwassers aufzehren. Ein zielgerichteter Druck z. B. in Spülrichtung, wie man sich ihn wünscht, existiert nicht.
  • Ein Verfahren zum Spülen eines Abwasserkanals in einem Abschnitt, der als Düker ausgebildet ist, wobei dieses Verfahren die Merkmale der eingangs genannten Art aufweist, ist aus der DE 44 29 288 A1 bekannt.
  • Ein Verfahren zum Spülen eines Abwasserkanals in einem Abschnitt, der als Düker ausgebildet ist, ist ferner in der WO 80/02855 A beschrieben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem bei hohem Wirkungsgrad eine Spülung eines Abwasserkanals in einem Abschnitt, der als Düker ausgebildet ist, gewährleistet ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 9.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist wesentlich, dass das Spülen des zu spülenden Abschnitts mittels Sunkspülung erfolgt. Das Sunkspülverfahren hat den Vorteil, dass dadurch, dass der Wasserspiegel beim Freigeben des eingestauten Abwassers durch Verfahren der Einstauvorrichtung in deren Öffnungsstellung plötzlich fällt, die Wasserteilchen gezogen, d.h. gezerrt werden. Aufgrund der Inkompressibilität des Wassers wird ein Vakuum vermieden. Die Wasserteilchen fließen in Richtung größter Energiedifferenz dem fallenden Energiespiegel nach, und dies um so schneller, je größer der plötzliche Wasserspiegel- und Energielinienabfall sich einstellt. Es wird damit die Spülrichtung durch Wasserzerrung vorgegeben und es entsteht das Verfahren der Sunkspülung. Das inkompressible Teilchen hat die Eigenschaft in Spülrichtung mitgezerrt zu werden, da die kritischen Strömungen für den Fall der Kavitation nicht erreicht werden.
  • Die Einstauvorrichtung kann im Unterhaupt oder im abgehenden Kanalnetz des Unterhauptes angeordnet sein. Sie schließt den Kanalquerschnitt ganz oder teilweise und nur zeitweise ab, staut dort Ab- und Mischwasser auf, auch durch den Düker hindurch ins Oberhaupt, z. B. in einen vor dem Oberhaupt angeordneten tiefliegenden Kanalstauraum für die Bereitstellung der Transportwassermenge und oder in das Kanalnetz selbst hinein.
  • Die Einstauvorrichtung weist vorzugsweise ein Spülschild auf, das oberhalb des Fließquerschnittes ruht. Die Einstauvorrichtung wird vorzugsweise auf Druck und/oder Zug ausgelegt. Sie verschließt, von oben einfahrend so, dass in abgesenkter Arbeitsposition ein Notüberfluten gegeben ist. Bei Ausbildung als Spülschild entspricht die Einstauhöhe der Spülschildhöhe. Das Spülschild ist vorzugsweise zum Oberwasser hin geneigt, damit bei Anlagenversagen die Anlage vom Wasserdruck notgeöffnet und aufgedrückt wird. Bei der Anlage ist das Spülschild insbesondere höhen- und seitenjustierbar, mit zweckmäßig verstellbarer umlaufender L-Dichtung, die wasserseitig dichtend angeordnet und insbesondere als Lippendichtung gestaltet ist, einem Boden und Seitenblech, sowie mit Spülschildarmen und oberhalb des Kanalquerschnittes angeordneten elektrischen und/oder hydraulischen und/oder pneumatischen Antriebseinheiten, die dazu geeignet sind, das Spülschild in einer linearen und/oder einer rotierenden und/oder einer translatierenden Bewegung nach oben - auch plötzlich und auch schnell und/oder auch in mehreren Untersetzungen - herauszufahren. Das Spülschild kann aus gegliederten Querschnitten bestehen, auch modular zusammengesetzt sein, auch höhenmäßig durch Aufsätze an Stauhöhen angepasst werden. Die Anlage ist zweckmäßig mit einer Zugeinrichtung, z. B. Ösen mit Zugseilen für Havariefälle ausgerüstet. Im Ober- und Unterwasser sind vorzugsweise Schwimmer oder elektrische Sensoren zur Wasserstandsabfragung und Spülauslösung angeordnet.
  • Diese Sensoren und ein hinterlegtes Arbeitsprogramm in der Steuerung steuern die Anlage zeitabhängig und/oder wasserstandsabhängig je nach Tages- und oder Jahreszeit.
  • Zum Erzeugen der erfindungsgemäßen Sunkspülung wird die Anlage plötzlich aus dem Kanalquerschnitt herausgefahren, so dass das eingestaute Wasser ungehindert abfließen kann. Dass ein eventueller Spülschwall nach bekannten Einrichtungen wie Spülkippen oder Spülklappen im abgehenden, unteren Kanalabschnitt entsteht, ist gewünscht, jedoch für das Sunkverfahren unerheblich. Wichtig ist, dass das Abwasser ungehindert abfließt. Dies ist dadurch gewährleistet, da der Kanal bei Einstau, stromabwärts der Einstaustelle, trocken fällt.
  • Wird die Anlage bei Teil- bis Maximaleinstau schnell geöffnet, senkt sich die Wasserspiegellinie des eingestauten Wassers plötzlich ab, so dass eine sehr große Wasserspiegeldifferenz mit Energielinendifferenz auf kurzem Wege entsteht, wodurch eine sehr hohe Fließgeschwindigkeit auch am Boden entsteht und sich der Sunk wasseraufwärts nach oben hin, dann auch durch den Düker hindurch bis ins Oberwasser oberhalb des Dükers fortsetzt. Dies entspricht einem zum Oberwasser hin wandernden Druckstoß, der Ablagerungen am Kanal- und Dükerboden aufwirbelt.
  • Gleichzeitig steht im Oberhaupt die im Kanalnetz oder in einem vor dem Düker angeordneten, teilabgesenkten Rohrspeicher eingestaute Spülwassermenge. Diese besteht aus gesammelten Abwasser als hydrostatische Wassersäule, die auf Grund des nicht mehr vorhandenen Gegendruckes aus dem Unterhaupt einen Wasserspiegelausgleich zum Unterhaupt hin herbeiführt. Die Spülwassermenge im Oberhaupt setzt sich immer schneller werdend in Richtung Dükerauslaß in Bewegung, und füttert das mit der Sunkspülung abfließende Spülwasser nach. Erfindungsgemäß zerrt der Sunk das Wasser aus dem Düker. Der Initialstoß der Zerrung erfolgt über die plötzliche Öffnung der Anlage. Normalerweise würde eine Sunkströmung zur Stauwurzel hin abebben. Durch das anstehende Spülwasser im Oberhaupt füttert dieses erfindungsgemäß nach. Der Sunk gibt die Fließrichtung vor und vermeidet die unkontrollierte Druckausbreitung, die bei einer Spülung in Wasserpolster zu verzeichnen ist. Das Spülwasser wird also durch den Düker gesaugt, somit gezerrt, ohne Abriss der Strömung.
  • Damit das Sunkspülverfahren mit sehr hoher Reinigungskraft den Düker spült, ist der Einstau an der Anlage so hoch auszuführen, dass der Wasserspiegel höher einstaut als
    1. a) der Auslaufscheitel des Dükers im Unterhaupt und/oder
    2. b) der Einlaufscheitel des Oberhauptes und/oder
    3. c) eine ausreichende Wasserdeckung des Scheitels des Einlaufrohres des Dükers im Oberhaupt erreicht wird,
    4. d) dass ein Lufteintrag zum Scheitel des Dükereinlaufrohres bis zum Erreichen der ca. 2 fachen Spülwassermenge unterbunden wird.
  • Des Weiteren ist im Zulaufkanal des Oberhauptes eine entsprechende mindestens 1 bis 2,5 fache Spülwassermasse (Transportwassermenge) so im Kanal vorzubehalten, dass das nachrückende Wasser bei ca. 2-facher Wassermenge unter den Scheitel des Dükereinlaufrohres fällt.
  • Dükerleitungen werden vorzugsweise einzeln gespült, wobei damit die größtmögliche Geschwindigkeit und größtmögliche Schubspannung erreicht wird. Die einzelnen Dükerleitungen werden im Unterhaupt und Oberhaupt und zwar direkt beim Ein- und Auslauf vorzugsweise mit Schiebern oder Klappen über ein in einem Arbeitsspeicher programmiertes, wasserstands- und zeitabhängiges Verfahren gesteuert. Je nach Auslegung können auch zwei Düker zusammen gespült werden, was
    1. a) von der Geschwindigkeit in der Dükerleitung und damit den entstehenden Schubspannungen abhängt,
    2. b) von den Gefälleneigungen, die in der Dükerleitungen vorherrschen und
    3. c) von der Wassermenge, die zur Spülung im Einstaubereich des Oberhauptes in dem Kanalnetz vorhanden ist.
  • Wenn sich der Wasserspiegel im Unterhaupt absenkt, erreicht er irgendwann die Höhe des Scheitels des Auslaufes bzw. des Austrittes des Dükerrohres. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wasserspiegel niedriger als die maximale Füllhöhe vom Scheitel des Auslaufs/Dükers. Eine Luftblase wird in den zu spülenden Abschnitt des Kanals/Düker von unten eingezogen. Der Abschnitt/Düker fällt voll, die Wellen schlagen an den Rohrscheitel, die Spülung wird turbulent, schwingt und reinigt auch den Rohrscheitel.
  • Auch der Rohrscheitel im Oberhaupt neigt bei kleinen Wasserspiegelüberdeckungen erfindungsgemäß zum Lufteintrag. In der Übergangsphase stellen sich erfindungsgemäß Schwingungen ein. Diese sind unterstützend initialisiert von der plötzlichen Öffnung und schwingen über den Sunk-Druckstoß ins Oberwasser hinein. Dies führt dazu, dass mit der zunehmenden Geschwindigkeit in den Einlauf/Einlauf des Dükerrohres, Luftlinsen eingetragen werden, die aufgrund der Kompressibilität stärkere Schwingungen im zu spülenden Abschnitt/Düker erzeugen, die dann wiederum mehr Luftlinsen eintragen. Es entsteht so ein turbulente, schwingende, wirbelnde Spülung.
  • Diese turbulente, schwingende, wirbelnde Spülung des nunmehr im zu spülenden Abschnitt befindlichen kompressiblen Mediums aus Abwasser und Luft ist als Sunk-Schwallspülung bezeichnet, im Gegensatz zur anfänglichen Sunkspülung mittels des ausschließlich vorhandenen, inkompressiblen Abwassers.
  • Erfindungsgemäß entsteht im Oberhaupt des Dükers eine Wirbelströmung, die erst dann abbricht, wenn Luft in das Oberhaupt Dükerrohr gezogen wird. Eine nachschwappende Welle schließt die Luftlinse im Dükerrohr, die jedoch zur Reinigung auch des Scheitels des Dükers bis in das Dükerunterhaupt gezogen wird und dort schwallartig, blasenartig, schwingend und turbulent austritt. Es ist eine Mischung aus Luft und Wasser, die dazu führt, dass die kompressible Luft gedrückt und gedehnt wird und damit entsprechend, wie bei Druckstößen, Turbulenzen im Wasser im Düker entstehen, die zu einer Ablösung / Aufwirbelung von Ablagerungen an Scheitel und Boden führen, und im Nachgang ein erhöhter Schmutzaustrag erfolgt.
  • Auch bei Nichtüberdeckung der Ein und Ausläufe entsteht noch eine solche große Strömungsgeschwindigkeit auf Grund des nachschiebenden Wassers, womit eine sehr gute Bodenreinigung mit hoher Schubspannung erfolgt.
  • Die Dükerspülung erfolgt rohrweise, hierzu sind die einzelnen Düker mit Schiebern abzusichern. Die Spülung erfolgt kontinuierlich mehrmals z. B. in der Woche oder am Tag, die Spülung kann auch intervallweise erfolgen, so dass bei zu wenig Schmutzwasser, z. B. in Sommermonaten das Abwasser gesammelt wird interwallweise durch den Düker geschickt wird. Damit kann auch ein Düker mit geringer Trockenwetterleistung so ertüchtigt werden, dass er die maximalen Mischwasserabflüsse bei Starkregen ebenfalls schafft. Die Sanierung eines solchen Dükers, z. B. mit zweiten Leitungen oder Umbauten mit Heberanlage, ist kostenaufwändig und kann deshalb entfallen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Anlagen, die im Unterhaupt aufgestellt werden, sind weitestgehend Armaturen wie Schieber, die vertikal verfahren, die drehbar gelagert sind und um eine Achse rotieren, sowie Spülschilder, die aus dem Kanalquerschnitt hochgezogen werden, oder Spülschilder, die drehbar gelagert im Kanal angeordnet sind, wobei die Drehachse innerhalb und auch außerhalb des Kanals sein kann, ferner Spülschilder, die parallel verfahrbar gelagert sind, sich demnach beim Heben bzw. Senken parallel überlagert bewegen. Wichtig jedoch ist, dass der Querschnitt des Kanals komplett freigegeben wird, um Strömungswiderstände zu vermeiden oder um Ablagerungen, insbesondere bei drehbar gelagerten Klappen im Kanalquerschnitt zu vermeiden.
  • Zur Steuerung eines Automatikbetriebes kann die Schwimmertechnik verwendet werden. Zum Auslösen des Spülgerätes können schwimmergesteuerte Einrichtungen dazu dienen, ein am Boden verankertes Spülschütz oder Spülklappe bei maximaler Einstauhöhe im zurück- oder eingestauten Düker durch Hebelkraft zu öffnen, so dass dieses durch den Wasserdruck oder durch angeordnete Schwimmer aufschwimmt und den Spülschwall freigibt.
  • Weiterhin sind vorzugsweise 3 Sensoren - im Unterhaupt am abgehenden Rohr, am Unterhaupt im Zulauf, d. h. Einstaubereich des Dükerauslaufes und im Oberhaupt im Zulaufbereich des Dükers - angeordnet. Hiermit werden die Trockenwetterzeiten erfasst, um Spülbetrieb gerade bei Trockenzeiten durchzuführen, zusätzlich wird ein vorbestimmtes Arbeitsprogramm zur Durchführung regelmäßiger Spülungen in den Nachtzeiten durchführt. Weiterhin ist erkennbar, wann Regenereignisse eine Spülung des Dükers sinnlos machen um z. B. eine entsprechende Überflutung im Oberflur zu vermeiden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird zusätzlich und insbesondere auch bei teilgefülltem Einstau die Einstauvorrichtung, insbesondere das Spülschild kurzzeitig teilgeöffnet und sofort geschlossen; dies mehrmals hintereinander, reflexionswellenoptimiert, ohne großen Wasserverlust zu erleiden. Es werden damit Schockwellen / Druckwelllen in das Oberhaupt geschickt, die Ablagerungen bewusst und gezielt aufwirbeln.
  • Der Abwasserkanal mit der innerhalb des Abwasserkanals angeordneten Einstauvorrichtung beinhaltet folgende Merkmale und Vorteile:
    • Abwasserkanal, der einen als Düker ausgebildeten Abschnitt aufweist, mit einer innerhalb des Abwasserkanals angeordneten Einstauvorrichtung, die das zulaufende Wasser im Abwasserkanal sammelt und nach Einstauende freigibt, wobei das Gerät mit einem Spülschild ausgerüstet ist, das sich in den Kanal absenkt und dichtend ist, das ankommende Wasser einstaut, durch den Düker hindurch der Wasserspiegel so hoch ist, dass der Einlauf und Auslauf des Ober- und Unterhauptes gedeckt sind und durch plötzliches Freigeben ein Sunkschwall entsteht, so dass eine plötzliche Wasserspiegelerniedrigung als Druckverlust kanalaufwärts in das Oberhaupt geführt wird.
    • Anlage zum Spülen von Kanälen, wobei der zu spülende Kanalabschnitt oberhalb im Zulauf der Spüleinrichtung liegt, dieser oberhalb liegende Kanalabschnitt teil- oder vollgefüllt ist, wobei der Kanal im Freispiegelabfluss wegen keinem oder negativem Gefälle gefüllt bleibt und nicht leer läuft.
    • Anlage zum Spülen von Kanälen, insbesondere Kanalnetzen der Regen-, Misch- und Abwasserbehandlung, wobei der zu spülende Kanalabschnitt teil- oder vollgefüllt ist, wobei der Kanal im Freispiegelabfluss wegen keinem oder negativem Gefälle gefüllt bleibt und nicht leer läuft, wobei die Spülanlage unterhalb im abgehenden Kanalnetz des zu spülenden Kanales angeordnet ist, den Kanalquerschnitt teilweise und/oder ganz verschließt und den zu spülenden Kanal von unten her mittels künstlichem Rückstau einstaut.
    • Spülwasser ist eingestautes Kanalwasser.
    • Spülvorrichtung ist ein Spülschütz.
    • Die Spülvorrichtung, insbesondere der Spülschütz, ist drehbar gelagert im Oberwasser oder Unterwasser und/oder höhenverstellbar.
    • Zum Abdichten der Spülvorrichtung ist eine Lippendichtung vorgesehen, die insbesondere mit einem Bodenblech zusammenwirkt.
    • Die Spülvorrichtung ist elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch ansteuerbar, beispielsweise sind hierfür drei Sensoren vorgesehen.
    • Die Spülvorrichtung ist als Spülschild ausgerüstet, das sich in den Kanal absenkt und dichtend ist.
    • Die Spülvorrichtung, insbesondere das Spülschild, staut das ankommende Wasser ein, durch den Düker hindurch, insbesondere bis in das Oberhaupt.
    • Der Wasserspiegel ist so hoch, dass der Auslauf Unterhaupt überflutet und der Einlauf Oberhaupt überstaut.
    • Durch plötzliches Freigeben entsteht ein Sunk, insbesondere mit einem Initial-Druckstoß.
    • Es erfolgt ein mehrmaliges Öffnen und Schließen, um einen aktiven Druckstoß zu erzeugen. Es entstehen Schwingungen aufgrund der Druckwellenerzeugung und es werden hierdurch Ablagerungen aufgewirbelt.
    • Wasser wird wie bei Sunk-Spülung aus dem Düker gezerrt.
    • Es erfolgt eine Wirbelbildung vor Einlauf Oberhaupt.
    • Es erfolgt ein Luftbaseneintrag mit Wirbel und/oder ein Luftblaseneintrag durch Sog.
    • Das Dükerwasser wird kompressibel.
    • Der Transport und Spülwasser von Oberwasserkanalnetz füttert Düker nach.
    • Kombination aus Sunk und Schwall.
    • Es ist ein Schwingen der Wassermasse im Düker zu verzeichnen und/oder im Oberhaupt und/oder im Unterhaupt.
    • Betrieb im Batchbetrieb sammeln und auf einmal durch Düker geben.
    • Ein Düker wird nach dem anderen gespült mit Steuerung und Schieber schließen im Oberwasser und zwei Schieber öffnen im Oberwasser.
    • Wasserstandssensoren für Schwimmer arbeiten elektrisch.
    • Die Steuerung ist vorgesehen zur Spülung bei Trockenwetter und auch bis mittleren Regenzulauf.
    • Eine Impulsspülung ist vorgesehen, die kontinuierlich täglich oder wöchentlich erfolgt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen, der Beschreibung der Figuren und den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, dass alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen weitere erfinderische Ausgestaltungen darstellen.
  • Die Erfindung ist bezüglich unterschiedlicher Verfahrensvarianten zum Spülen des Kanals in den Figuren 1 bis 20 veranschaulicht, ohne auf die gezeigten Varianten/Ausführungsformen beschränkt zu sein.
  • Figur 1 zeigt einen Abwasserkanal 1, der in einem Abschnitt 2 unterhalb eines Hindernisses 3 verlegt ist, bei dem es sich beispielsweise um ein Gewässer handelt. Der Abschnitt 2 weist im Bereich eines Oberhauptes 4 einen Einlauf 5 und im Bereich eines Unterhauptes 6 einen Auslauf 7 auf. Stromaufwärts des zu spülenden Abschnitts 2 weist der Abwasserkanal 1 einen oberen Kanalabschnitt 8 und stromabwärts des zu spülenden Abschnitts 2 einen unteren Kanalabschnitt 9 auf. Zwischen dem Oberhaupt 4 und dem Unterhaupt 6 ist der Abschnitt 2 als Düker 10 ausgebildet, mit einer vom Oberhaupt 4 abgehenden Dükerfallleitung 11 und einer mit dem Unterhaupt 6 verbundenen Dükersteigleitung 12 sowie einer die beiden Leitungen 11 und 12 verbindenden Dükerleitung 13, die ein relativ geringes Gefälle zwischen Dükerverleitung 11 und Dükersteigleitung 12 besitzt.
  • In dem das Unterhaupt 6 bildenden Bauwerk ist eine Einstauvorrichtung 14 gelagert, die als Spülschild ausgebildet ist. Dieses Spülschild weist eine Klappe 15 und mit dieser verbundene Schwenkarme 16 auf, die um eine horizontal angeordnete Schwenkachse 17 schwenkbar gelagert sind, so dass die Klappe 15 um diese Schwenkachse 17 schwenkbar ist. Verschwenkbar ist die Einstauvorrichtung 14 mittels eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antriebs 18, der an den Schwenkarmen 16 und dem Bauwerk angreift. Gezeigt ist mit durchgezogener Linie die Schließstellung der Klappe 15 und mit strichlierten Linien die Öffnungsstellung der Klappe. In der Schließstellung dichtet die Klappe 15, gegebenenfalls über vorhandene Dichtungen, die insbesondere an der Klappe 15 angebracht sind, gegenüber dem Bauwerk ab, so dass Abwasser stromaufwärts der Klappe 15 leckagefrei stromaufwärts der Klappe 15 eingestaut wird. In der Öffnungsstellung ist die Klappe 15 so weit nach oben geschwenkt, dass sie vollständig außerhalb des Bauwerksraumes, der beim Durchströmen von der Flüssigkeit eingenommen wird, angeordnet ist.
  • Um in der Schließstellung die Klappe 15 exakt gegenüber dem Bauwerk abzudichten, ist die Klappe 15 höhen- und seitenjustierbar gelagert. Diese veränderliche Lagerung erfolgt insbesondere im Verbindungsbereich von Klappe 15 und Schwenkarmen 16.
  • In der Schließstellung ist die Klappe 15 geringfügig zur Vertikalen geneigt angeordnet; wie in der Figur veranschaulicht oben zum Oberwasser bzw. zum Oberhaupt 4 hin, unten vom Oberwasser weg. Somit kann die Klappe 15 bei Anlagenversagen vom Wasserdruck notgeöffnet und aufgedrückt werden. In der Schließstellung ist ein Notüberfluten der Klappe 15 möglich.
  • Figur 1 veranschaulicht den Abwasserkanal 1 mit dessen anlagenspezifischen Bauteilen bei einem Einstau von Abwasser 20 stromaufwärts der in Schließstellung befindlichen Klappe 15. Im Bereich des Abschnittes 2 befinden sich Ablagerungen, die mit Punkten veranschaulicht sind, wobei einige der Ablagerungen mit der Bezugsziffer 19 bezeichnet sind. Das Abwasser 20 staut sich im Unterhaupt 6 bis zum Niveau 21 knapp unterhalb der oberen Begrenzung der Klappe 15, womit der Scheitel 22 des Auslaufs 7 weit überstaut ist. Im Oberhaupt stellt sich aufgrund des Einstaus ein Wasserstandsniveau 23 ein, das wesentlich höher ist als der Scheitel 24 des Einlaufs 5. Dieses Niveau 23 liegt höher als die obere Begrenzung 25 des oberen Kanalabschnitts 8. Auch das Niveau 21 im Unterhaupt 6 liegt höher als die obere Begrenzung 26 des unteren Kanalabschnitts 9. Befindet sich die Klappe 15 in deren Schließstellung, fällt der stromabwärts der Klappe 15 befindliche Kanalabschnitt 9 und der hinter der Klappe 15 befindliche Bereich des Unterhaupts 6 trocken.
  • Im Oberhaupt 4 ist ein Sensor 27 zum Erfassen des Füllstands des Oberhaupts 4 vorgesehen. Im Unterhaupt 6 sind zwei Sensoren 28 und 29 vorgesehen. Der Sensor 28 erfasst den Füllstand im Unterhaupt 6 stromaufwärts der in Schließstellung befindlichen Klappe 16, der Sensor 29 den Füllstand des Unterhaupts 6 stromabwärts der in Schließstellung befindlichen Klappe 15.
  • Eine elektrische Spannungsversorgung 30 und Steuerungseinheit 31 dient dem Betätigen und Ansteuern des Antriebs 18 für die Klappe 15 sowie der drei Sensoren 27, 28 und 29.
  • Mit der Bezugsziffer 32 ist die Energielinie zwischen den Niveaus 23 und 21 beschrieben, somit die Höhendifferenz zwischen den Niveaus über den Abstand zwischen Oberhaupt 4 und Unterhaupt 6 verdeutlicht.
  • Figur 2 zeigt eine Modifizierung des in Figur 1 veranschaulichten Abwasserkanals 1 im Bereich des Oberhaupts 4. So ist statt eines rohrartigen oberen Kanalabschnitts 4 stromaufwärts des Oberhaupts 4 ein Rohrspeicher 33 vorgesehen, womit in diesem Speicher, selbst bei einem Trockenwetterabfluss Qtr, sich auf dem diesbezüglich veranschaulichten Niveau 34 ein wesentlich größeres Spülvolumen im Rohrspeicher 33 einstellt als dies bei der Ausführungsform nach der Figur 1 der Fall ist.
  • Figur 3 veranschaulicht für den Bereich des Unterhaupts 6 die Situation beim Einstau des Abwassers unmittelbar nach dem Überführen der Klappe 15 in deren Schließstellung: Mit strichlierter Linie ist das Niveau des Trockenwetterabflusses unmittelbar nach dem Überführen der Klappe 15 in deren Schließstellung veranschaulicht. Das abgehende Kanalnetz, verdeutlicht durch den unteren Kanalabschnitt 9, fällt leer, wie es sich durch das mit strichpunktierter Linie veranschaulichte sinkende Niveau 36 ergibt. Stromaufwärts der Klappe 15 erhöht sich das Niveau 36. Mit der Bezugsziffer 21 ist das Niveau des Volleinstaus stromaufwärts der Klappe 15 veranschaulicht.
  • Figur 4 veranschaulicht unterschiedliche Ausgestaltungen bzw. Lagerungen der Einstauvorrichtung, die somit in ein und derselben Figur gezeigt sind. Verdeutlicht ist, dass, bei gleicher Neigung der Klappe 15 diese, im Unterschied zur Ausführungsform nach den Figuren 1 und 3, nicht in der dem unteren Kanalabschnitt 9 zugewandten Wandung des Bauwerks, sondern in der der Dükersteigleitung 12 zugewandten Wandung des Bauwerks um die Achse 17 schwenkbar gelagert sein kann. Als eine mögliche Alternative ist zusätzlich veranschaulicht, dass die Einstauvorrichtung als vertikal verschiebbare Schieberplatte 37 ausgebildet ist, die gleichfalls in der Öffnungs- und Schließstellung gezeigt ist. Die Schieberplatte 37 ist zweckmäßig in Linearführungen gelagert und kann mittels eines elektromotorischen Antriebs 38 oder eines Hydraulikantriebes 39 verfahren werden. Grundsätzlich können zusätzlich Zugmittel vorgesehen sein, insbesondere solche, die im Notfall verwendet werden. Diese dienen dem Heben der Einstauvorrichtung 14 von Hand.
  • Figur 5 zeigt eine bezüglich der Lagerung der Klappe 15 gemäß Figur 1 alternative Lagerung der Klappe 15. Diese ist mittels eines parallel geführten Gestänges im Bauwerk parallel anhebbar bzw. absenkbar.
  • Die Anlage zum Spülen des Abwasserkanals 1 ist bei Regen (und Qmax) außer Betrieb. Die entsprechende Situation ist in Figur 6 veranschaulicht. Das Niveau 41 verdeutlicht dasjenige bei Regenwetterabfluss, das Niveau 42 dasjenige bei Trockenwetterabfluss. Die entsprechenden Energielinien bei den beiden Niveaus sind mit veranschaulicht.
  • Die Figuren 7 und 8 veranschaulichen die Lagerung der Klappe 15 in den Schwenkarmen unter dem Aspekt der Relativverstellung von Klappe 15 und Schwenkarmen 16. Figur 8 verdeutlicht dies in größerem Maßstab. Gezeigt ist, dass zwischen der Klappe 15 und dem jeweiligen Schwenkarm 16 eine Platte 43 angeordnet ist, die mit zwei parallelen Längsschlitzen 44 und 45 versehen ist. Der Längsschlitz 44 nimmt den Schenkarm 16 verschieblich auf. Befestigungsmittel 46 sind zum lösbaren Verbinden von Platte 43 und Schwenkarm 16 vorgesehen. Entsprechend ist die Klappe 15 in unterschiedlichen Positionen bezüglich der Platte 43 aufgrund der Schlitzführung verbindbar. Die lösbare Verbindung erfolgt mittels Befestigungsmitteln 47. Die Schlitze 44 und 45 dienen sowohl der Höhen- als auch der Neigungsverstellung der Klappe 15. Die Klappe 15 kann aus einzelnen Modulen bzw. Segmenten gebildet sein, die einen Spülschildkörper bilden. Zusätzlich kann das Spülschild mit einer seitenjustierbaren, verstellbar umlaufenden L-Dichtung, die wasserseitig dichtend angeordnet ist, sowie einem Boden- und Seitenblech versehen sein.
  • Die Figuren 9 bis 11 veranschaulichen, dass der Düker 10 durchaus zwei Dükerleitungen 48 und 49 aufweisen kann, deren Spülung rohrweise erfolgt. Hierzu sind die einzelnen Dükerleitungen 48 bzw. 49 sowohl im Bereich des Oberhaupts 4 als auch des Unterhaupts 6 einzeln mittels Schiebern 50 und 51 im Bereich des Oberhaupts 4 sowie mittels Schiebern 53 und 53 im Bereich des Unterhaupts 6 abzusichern. Der Antrieb zum unabhängigen Antreiben der Schieber ist mit der Bezugziffer 54 bezeichnet.
  • Wie der Darstellung der Figur 9 zu entnehmen ist, bleiben im Bereich des Unterhaupts 6 die zusätzlich zur Einstauvorrichtung 14 vorgesehenen Schieber 52 und 53 während des erfindungsgemäßen Spülens des Abwasserbereichs im Bereich des Dükers und auch bei Qtrocken offen. Figur 10 veranschaulicht, dass beim Spülen einer Dükerleitung nach der anderen, die sich auf höherem Niveau befindende Dükerleitung 49 mit dem gegenüber der Dükerleitung 48 größeren Durchtrittsquerschnitts bzw. größeren Durchmesser geschlossen bleibt und entsprechend der Schieber 51 in seine Schließstellung überführt ist. Hingegen ist der Schieber 50 geöffnet, so dass durch die den geringeren Durchmesser aufweisende Dükerleitung 48 die Spülung dieser Leitung bei einer geringen Abwassermenge Qtrocken erfolgt. Das Niveau 55 veranschaulicht den Wasserspiegel bei Trockenwetterabfluss, das Niveau 56 den Wasserspiegel bei maximalem Einstau.
  • Figur 11 veranschaulicht, gleichfalls für den Bereich des Oberhaupts 4, die Spülung der zweiten Dükerleitung 49, die nur bei Regen anspringt. In diesem Fall ist der Schieber 51 geöffnet und der Schieber 50 in seiner Schließstellung.
  • Ein Sensor 57 dient dem Erfassen des Flüssigkeitsniveaus im Unterhaupt 6 und ein Sensor 58 dem Erfassen des Flüssigkeitsniveaus im Oberhaupt 4. Der jeweilige Sensor 57 bzw. 58 ist oberhalb der der dünneren Dükerleitung 48 zugeordneten Sohle angeordnet.
  • Das erfindungsgemäße Sunk-Spülverfahren und die Weiterbildung dieses Verfahrens zum Sunk-Schwallspülung-Verfahren wird nachfolgend erläutert:
    • Ausgangssituation ist diejenige gemäß der Figur 1. Die Klappe 15 befindet sich in deren Schließstellung. Es ist das Abwasser im Abschnitt 2 eingestaut bis auf das Niveau 21 im Unterhaupt 6 und das Niveau 23 im Oberhaupt 4.
  • Zum Erzeugen der erfindungsgemäßen Sunkspülung wird die Klappe 15 plötzlich aus dem Kanalquerschnitt des Unterhaupts 6 herausgefahren, so dass das eingestaute Abwasser ungehindert durch den trocken gefallenen unteren Kanalabschnitt 9 abfließen kann. Wird die Klappe 15 bei Teil- bis Maximaleinstau schnell geöffnet, senkt sich die Wasserspiegelung des eingestauten Wassers sehr plötzlich ab, so dass eine sehr große Wasserspiegeldifferenz mit Energieliniendifferenz auf kurzem Wege entsteht, wodurch eine sehr hohe Fließgeschwindigkeit auch am Boden entsteht und sich der Sunk wasseraufwärts, nach oben hin, dann auch durch den Düker 10 hindurch bis ins Oberwasser oberhalb des Dükers fortsetzt. Dies entspricht einem zum Oberwasser hin wandernden Druckstoß, der Ablagerungen am Kanal- und Dükerboden aufwirbelt.
  • Gleichzeitig steht im Oberhaupt 4 die im Kanalnetz oder in dem vor dem Düker 10 angeordneten, teilabgesenkten Rohrspeicher 33 eingestaute Spülwassermenge. Diese besteht aus gesammeltem Abwasser als hydrostatische Wassersäule, die aufgrund des nicht mehr vorhandenen Gegendrucks aus dem Unterhaupt 6 einen Wasserspiegelausgleich zum Unterhaupt 6 hin herbeiführt. Die Spülwassermenge im Oberhaupt 4 setzt sich immer schneller werdend in Richtung Dükerauslass 7 in Bewegung und füttert das mit der Sunkspülung abfließende Spülwasser nach. Erfindungsgemäß zerrt der Sunk das Wasser aus dem Düker 10. Der Initialstoß der Zerrung erfolgt über die plötzliche Öffnung der Klappe 15. Das Spülwasser wird also durch den Düker 10 gesaugt, somit gezerrt, ohne Abriss der Strömung.
  • Wenn sich der Wasserspiegel im Unterhaupt 6 absenkt, erreicht er irgendwann die Höhe des Scheitels 22 des Auslaufs 7. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wasserspiegel niedriger als die maximale Füllhöhe vom Scheitel 22 des Dükers 10. Eine Luftblase wird in den Düker 10 von unten eingezogen. Der Düker 10 fällt voll, die Wellen schlagen an den Rohrscheitel, die Spülung wird nunmehr turbulent, schwingt und reinigt auch den Rohrscheitel.
  • Auch der Rohrscheitel 24 im Oberhaupt 4 neigt bei kleinen Wasserspiegelüberdeckungen zum Lufteintrag. In der Übergangsphase stellen sich Schwingungen ein. Diese sind unterstützend initialisiert von der plötzlichen Öffnung und schwingen über den Sunk-Druckstoß ins Oberwasser hinein. Dies führt dazu, dass mit der zunehmenden Geschwindigkeit im Einlauf 5 des Dükers 10 Luftlinsen 59 eingetragen werden, wie es in Figur 12 veranschaulicht ist. Diese erzeugen, aufgrund der Kompressibilität der Luft stärkere Schwingungen im Düker 10, die dann wiederum mehr Luftlinsen 59 eintragen. Gegenüber der beschriebenen Sunkspülung entsteht somit aufgrund des nunmehr inkompressiblen Mediums und der hierdurch erzeugten Druckstöße im Düker 10 eine Sunk-Schwallspülung.
  • Figur 12 verdeutlicht für den Bereich des Oberhaupts 4 den beschriebenen Verfahrensabschnitt bei Lufteintrag vom Oberhaupt 4 in die Dükerfallleitung 11. Hierbei veranschaulicht das Niveau 60 den Wasserspiegel bei maximalem Einstau. Die Niveaus 61 verdeutlichen unterschiedliche Wasserspiegelniveaus des absinkenden Wasserspiegels. Bei weiter absinkendem Wasserspiegel und des Lufteintrags mit den Luftlinsen 59 entsteht ein Schwingen des Wasserspiegels, wie es im Bereich des Scheitels 24 des Einlaufs 5 verdeutlicht ist. Es bilden sich bei durch den Düker 10 strömendem Abwasser weitere Luftlinsen 59, die in die Dükerfallleitung 9 eingetragen werden und eine Wirbelströmung im Bereich des Einlaufs 5, veranschaulicht durch den Pfeil 61. Die Ablagerungen 19 werden aufgewirbelt und mit der Strömung durch den Düker 10 ausgetragen. Das Niveau 62 veranschaulicht das Wasserspiegelniveau QV.
  • In Figur 13 sind die sich hieran anschließenden Verfahrensabschnitte verdeutlicht: Wie zum Bereich A verdeutlicht, werden, wie beschrieben, die Luftlinsen 59 bzw. Luftblasen eingetragen. Wie zu B veranschaulicht, wird das Abwasser dann weiter gezerrt. Dies ist in der Figur durch die strichpunktierte Linie veranschaulicht. Beim Nachströmen des Wasser schwallt dieses gegen die Wand des Oberhauptes 4, wie es zu C mittels der Strich-Doppelpunktlinie veranschaulicht ist. Bei Überdeckung des Scheitels 24 und damit Sunk und Unterdeckung des Scheitels 24, somit Schwall, und demnach des Wechsels von Sunk und Schwall, ergibt sich die hohe Turbulenz im Düker 10 und damit die Reinigung des Dükers mittels des Sunk-Schwall-Spülverfahrens.
  • Figur 14 veranschaulicht im unteren Bereich den Abwasserkanal 1 sowie die Anlage zum Spülen des Kanals bei in Schließstellung befindlicher Einstauvorrichtung 14 und im oberen Bereich die Energiedarstellung des Druckstoßes beim Schließen sowie die Welle des Druckstoßes, die nicht sichtbar ist und durch den Düker 10 wandert. So ist beim Schließen der Klappe 15 ein Druckstoß zu verzeichnen und es schwingt der Wasserspiegel im Unterhaupt 6 stromaufwärts der Einstauvorrichtung 14. Es setzt sich durch den Düker 10 eine Welle des Druckstoßes, die nicht sichtbar ist, fort, bis zum Oberhaupt 4. Auch dort schwingt der Wasserspiegel in kleinem Bereich.
  • Der oberen Darstellung in Figur 14 betreffend die Energie des Druckstoßes beim Schließen, somit bei einer Initialwelle, ist zu entnehmen, dass diverse abrupte Energieerhöhungen zu verzeichnen sind. Der sonstige, treppenförmige Verlauf der Energielinie vom Oberhaupt 4 zum Unterhaupt 6 ist durch den Einlaufverlust beim Übergang zum oberen Kanalabschnitt 8 zum Oberhaupt 4, vom Oberhaupt 4 zum Einlauf 5, die Umlenkverluste des Abwassers beim Übergang von der Dükerfallleitung 11 zur Dükerleitung 13 und von der Dükerleitung 13 zur Dükersteigleitung 12, ferner den Einlaufverlust beim Übergang von der Dükersteigleitung 12 zum Unterhaupt 6 bedingt. Das Energieniveau E nimmt somit vom Oberhaupt 4 bis zum Unterhaupt 6 treppenartig ab und ist überlagert von den strichliert dargestellten Energiesprüngen aufgrund des Druckstoßes. Unterhalb der Energiedarstellung ist die Welle des Druckstoßes veranschaulicht, die durch den Düker 10 wandert.
  • Figur 15 verdeutlicht grundsätzlich, dass durch aktives Öffnen und Schließen der Klappe 15 ein Schwanken des Wasserspiegels im Unterhaupt 6 stromaufwärts der Klappe 15, im Düker 10 und im Oberhaupt 4 und damit ein aktiver Druckstoß im Abwasser erzeugt werden kann, um Ablagerungen im Düker 10 bei dessen Spülen nachhaltig aufzuwirbeln.
  • In Figur 15 ist die Klappe 15 in unterschiedlichen Stellungen gezeigt, nämlich in der vollständig abgesenkten Schließstellung, einer geringfügig geöffneten Stellung, einer etwas weiter geöffneten Stellung und in der vollständig geöffneten Stellung. Hierbei ergibt sich bei Einstau der Klappe 15 das Wasserspiegelniveau A, bei sehr kurzer Öffnung der Klappe das Wasserspiegelniveau B, bei kurzer Öffnung das Wasserspiegelniveau C, nach erneutem Überführen der Klappe 15 in deren Schließstellung das Wasserspiegelniveau D. Den einzelnen Wasserspiegelniveaukurven ist zu entnehmen, dass der Wasserspiegel schwankt und eine Druckwelle bzw. ein aktiver Druckstoß erzeugt wird, der die Ablagerungen aufwirbelt.
  • Bezogen auf die Darstellung der Figur 15 ist in Figur 16 die Situation des Einstaus mit dem Wasserspiegelniveau B separat verdeutlicht, in Figur 17 ist die Situation gemäß Wasserspiegelniveau C in Figur 15 veranschaulicht, Figur 18 verdeutlicht die Situation gemäß Wasserspiegelniveau D in Figur 15.
  • Figur 16 veranschaulicht damit die Situation beim Einstau. Figur 17 veranschaulicht die Situation beim Öffnen der Klappe mit Beginn der Sunkspülung, bei der die Wasserteilchen durch den Düker 10 gezerrt werden und hierbei Ablagerungen im Düker mitgerissen werden. Figur 18 zeigt die Situation bei wieder in Schließstellung befindlicher Klappe 15 mit einem von dem Unterhaupt 6 ausgehenden Druckstoß A, im Wesentlichen im Bereich der Dükersteigleitung 12 und einem sich stromaufwärts an diesen anschließenden Sunk B, im Wesentlichen im Bereich der Dükerleitung 13. Dieser Druckstoß führt zu einer Verwirbelung der Ablagerung in dem vom Druckstoß erfassten Bereich des Dükers 10, wobei der Druckstoß bis zum Oberhaupt 4 wandert und somit im gesamten Düker 10 auf die Ablagerungen einwirkt und dieses verwirbelt.
  • Wird anschließend, wie zur Figur 19 veranschaulicht, die Klappe 15 in deren maximale Öffnungsstellung verschwenkt, wird, aufgrund des plötzlichen Freigebens des eingestauten Wassers, der zu spülende Düker 10 mittels Sunkspülung, somit der inkompressiblen Wassersäule mit großer Spülgeschwindigkeit gespült. Der Düker 10 wird vom nachlaufenden Wasser des Oberhaupts 4 bzw. oberen Kanalabschnitts 8 nachgefüllt, bis sich aufgrund des einstellenden, verminderten Wasserspiegelniveaus im zuvor beschriebenen Sinne Luftlinsen 59 bilden und aufgrund des Lufteintrags das durch den Düker 10 geförderte Medium kompressibel wird, mit der Folge, der entstehenden Sunk-Schwallspülung.
  • Die Sunk-Schwallspülung ist in Figur 20 veranschaulicht. Aufgrund der Schwingung des Wasserspiegels im Oberhaupt 4 gelangt der Wasserspiegel im Bereich des Einlaufs 5 in periodischen Abständen unter den Scheitel 24 des Einlaufs 5, womit Luft in die Dükerfallleitung 11 eingetragen wird, und überdies aufgrund entsprechender Schwankung des Wasserspiegels auch Luft vom Unterhaupt 6 in die Dükersteigleitung 12 eingetragen wird. Es ist im Düker eine ausgeprägte Wirbelbildung zu verzeichnen, so dass der Zustand der Sunk-Schwallspülung daran erkennbar ist, dass ein schäumender, turbulenter Spülschwall durch den Auslauf 7 in das Unterhaupt 6 eintritt. Durch diesen Schwall werden die zuvor gelösten Ablagerungen ausgespült.
  • Die in den Düker 10 eingetragenen Luftlinsen 59 besitzen aufgrund der durch den Düker geführten Druckwellen ein unterschiedliches Volumen und tragen aufgrund der Volumenänderung der jeweiligen Luftlinse 59 infolge des sich ändernden Drucks im Düker 10 zum Erzeugen der turbulenten Strömung im Düker 10 nachhaltig bei.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Spülen eines Abwasserkanals (1) in einem Abschnitt (2), der als Düker (10) ausgebildet ist, und dieser Abschnitt (2) des Abwasserkanals (1) im Bereich eines Oberhaupts (4) einen Einlauf (5) und im Bereich eines Unterhaupts (6) einen Auslauf (7) aufweist, sowie mit einem stromaufwärts des zu spülenden Abschnitts (2) angeordneten, oberen Kanalabschnitt (8) und mit einem stromabwärts des zu spülenden Abschnitts (2) angeordneten, unteren Kanalabschnitt (9), wobei das in den Abwasserkanal (1) zulaufende Abwasser mittels einer Einstauvorrichtung (14), die im Unterhaupt (6) oder im unteren Kanalabschnitt (9) angeordnet ist, eingestaut wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    - Einstauen des in den Abwasserkanal (1) zulaufenden Abwassers mittels der Einstauvorrichtung (14), derart, dass bei in Schließstellung befindlicher Einstauvorrichtung (14) das Abwasser bis mindestens zum Oberhaupt (4) eingestaut wird, und der stromabwärts der Einstauvorrichtung (14) befindliche Kanalabschnitt (9) trocken fällt,
    - Freigeben des eingestauten Abwassers durch Verfahren der Einstauvorrichtung (14) in deren Öffnungsstellung und Spülen des zu spülenden Abschnitts (2) mittels Sunkspülung durch ausschließlich vorhandenes, inkompressibles Abwasser.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstauen des in den Abwasserkanal (1) zulaufenden Abwassers durch Einfahren der Einstauvorrichtung (14), insbesondere einer als Spülschild ausgebildeten Einstauvorrichtung, in den Fließquerschnitt des Abwasserkanals (1) und das Freigeben durch Herausfahren der Einstauvorrichtung (14) aus dem Fließquerschnitt des Abwasserkanals (1) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Einstauen des zulaufenden Abwassers dieses bis in den oberen Kanalabschnitt (8) oder einen stromaufwärts des Oberhauptes (4) angeordneten Kanalstrauraum (33) eingestaut wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einstauvorrichtung (14) zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit vom Füllstand des Abwassers im Abwasserkanal (1) gesteuert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das eingestaute Abwasser durch das Verfahren der Einstauvorrichtung (14) plötzlich freigegeben wird, derart, dass sich die Wasserspiegellinie des eingestauten Abwassers plötzlich stark absenkt und eine Wasserspiegeldifferenz im zu spülenden Abschnitt (2) des Abwasserkanals (1) auf kurzer Kanalstrecke entsteht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Einstau derart erfolgt, dass der Wasserspiegel höher einstaut als der Auslaufscheitel (22) des Unterhaupts (6) und/oder eine Wasserdeckung des Scheitels (24) des Einlaufs (5) im Oberhaupt (4) erreicht wird, insbesondere ein Lufteintrag zum Scheitel (24) des Einlaufs (5) bis zum Erreichen einer ca. zweifachen Spülwassermenge unterbunden wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach dem Freigeben des aufgestauten Abwassers und Spülen des zu spülenden Abschnitts (2) mittels anfänglicher Sunkspülung durch ausschließlich vorhandenes, inkompressibles Abwasser, im Bereich des Scheitels (24) des Einlaufs (5) und/oder des Scheitels (22) des Auslaufs (7) Luft in den zu spülenden Abschnitt (2) des Abwasserkanals (1) eingetragen wird und dieser Abschnitt (2) mittels Sunk-Schwallspülung durch eine turbulente, schwingende, wirbelnde Spülung des kompressiblen Mediums aus Abwasser und Luft gespült wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei beim Spülen ein mehrmaliges Öffnen und Schließen des Abschnitts (2) des Abwasserkanals (1) mittels der Einstauvorrichtung (14) erfolgt, zum Erzeugen eines Druckstoß im zu spülenden Abschnitt (2) des Abwasserkanals (1).
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der zu spülende Abschnitt (2) des Abwasserkanals (1) durch mehrere, insbesondere zwei parallele Rohre (48, 49) gebildet ist und die Spülung rohrweise erfolgt.
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