Internes Zeichen: STEI.108.02 WO

Jörg-Michael Steinhardt Hellebergstraße 15 a, D-65232 Taunusstein

Verfahren zum Spülen eines unterhalb eines Hindernisses verlegten Abwasserkanals und hierbei verwendete Spülanlage

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spülen eines Abwasserkanals in einem Abschnitt, der unterhalb eines Hindernisses verlegt ist, insbesondere zum Spü- len 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 Kanalab- schnitt.

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 be- zeichnet, 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 Q _max (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 abfallen- de 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 zu-

geschiebert. 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 wei- testgehend 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 Ab- lagerungen.

• Q _tr (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 angeord- netes 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 Schwefelkorro- sion 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. aufgestautes Abwasser am Oberhaupt,

2. aufgestautes Leitungswasser am Oberhaupt,

3. durch Vorschaltung einer Spülkammer am Oberhaupt,

Spülkammern sollen nach Lehrmeinung mindestens das 2,5 bis 3-fache Fas- sungsvermögen 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 Unter- haupt 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.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem bei hohem Wirkungsgrad eine Spülung eines Abwasserkanals in einem Abschnitt, der unterhalb eines Hindernisses verlegt ist, gewährleistet ist. Ferner soll eine Anlage zum Spülen des Abwasserkanals, die nach dem Verfahren arbeitet, angegeben werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen:

- Einstauen des in den Abwasserkanal zulaufenden Abwassers mittels ei- ner Einstauvorrichtung, die im Unterhaupt oder im unteren Kanalabschnitt angeordnet ist, derart, dass bei in Schließstellung befindlicher Einstauvorrichtung das Abwasser bis mindestens zum Oberhaupt eingestaut wird, und der stromabwärts der Einstauvorrichtung befindliche Kanalabschnitt trocken fällt, - Freigeben des eingestauten Abwassers durch Verfahren der Einstauvorrichtung in deren öffnungsstellung und Spülen des zu spülenden Abschnitts mittels Sunkspülung.

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 E- nergiespiegel 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 mitge- zerrt zu werden, da die kritischen Strömungen für den Fall der Kavitation nicht erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird das neue Verfahren zur Vermeidung von Pumpstationen und zur Sunk-Schwall-Spülung an Kreuzungen mit Wasserläufen, Bauten mit tiefen Gründungen, Tiefstraßen, Tunnel und weiteren Hindernissen, nun meist als Düker bezeichnet, eingesetzt.

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 angeord- neten 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 Antriebseinhei- ten, 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 ange- passt werden. Die Anlage ist zweckmäßig mit einer Zugeinrichtung, z. B. ösen mit Zugseilen für Havariefälle ausgerüstet. Im Ober- und Unterwasser sind vor-

zugsweise 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 Spülwas- sermenge 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 Druckausbrei- tung, 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 a) der Auslaufscheitel des Dükers im Unterhaupt und/oder b) der Einlaufscheitel des Oberhauptes und/oder c) eine ausreichende Wasserdeckung des Scheitels des Einlaufrohres des Dükers im Oberhaupt erreicht wird, 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 mindes- tens 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 größt- mögliche 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 ge- spült werden, was a) von der Geschwindigkeit in der Dükerleitung und damit den entstehenden Schubspannungen abhängt,

b) von den Gefälleneigungen, die in der Dükerleitungen vorherrschen und 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 Sunkspü- lung 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 erhöh- ter 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.

Erfindungsgemäße Anlagen, die im Unterhaupt aufgestellt werden, sind wei- testgehend 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 Hebel- kraft 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, reflexioswellenoptimiert, ohne großen Wasserverlust zu erleiden. Es werden damit Schockwellen / Druckwelllen in das Oberhaupt geschickt, die Ablagerungen bewusst und gezielt aufwirbeln.

Die hier ausgeführte Spülung kann natürlich auch für flach verlegte Kanäle ver- wendet werden, oder Kanäle, in denen Bereiche abgesunken sind, die man als sogenannte Störstellen bezeichnet, da das Solgefälle nicht ausreichend ist, meistens sogar ein negatives vorhanden ist. Auch Rohrverengungen, insbesondere im Bereich davor können einfach gesäubert werden, indem die Sunkspülung, insbesondere die Sunk-Schwallspülung durchgeführt wird.

Die Erfindung schlägt somit ein Abwasserkanal mit einer innerhalb des Abwasserkanals angeordneten Einstauvorrichtung sowie eine Anlage zum Spülen von

Kanälen vor, die, einschließlich derer Weiterbildungen, folgende Merkmale und Vorteile beinhaltet:

Abwasserkanal mit einer innerhalb des Abwasserkanals angeordne- ten Einstauvorrichtung, die das zulaufende Wasser im Kanal unterhalb der Unterfahrung oder der Flachstelle 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 das Hindernis hindurch, z.B. Düker, der Wasserspiel 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 Spül Vorrichtung ist als Spülschild ausgerüstet, das sich in den Kanal absenkt und dichtend ist.

Die Spülvorrichtung, insbesondere das Spülschild, staut das ankom- mende Wasser ein, durch das Hindernis hindurch, z.B. den Düker, 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 und konstruktiver Ausgestaltungen der Verwendung findenden Anlage 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 Dükersteiglei- tung 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 ge- lagert, 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 An- triebs 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 ge-

schwenkt, 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 abzu- dichten, 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 an- geordnet; 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 Unter- haupt 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 Schließ-

Stellung 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 Ab- stand 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 vorgese- hen, womit in diesem Speicher, selbst bei einem Trockenwetterabfluss Q _tr , 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 unte- ren 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 ver- anschaulicht, 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 vorge- sehen 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 Gestän- ges im Bauwerk parallel anhebbar bzw. absenkbar.

Die Anlage zum Spülen des Abwasserkanals 1 ist bei Regen (und Q _ma χ) 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 Relatiwerstellung 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 die-

nen 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 ange- ordnet 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 Ober- haupts 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 Q _t r _oc k _e n 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 Ab- wassermenge Qtro _cke n 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 Spü- lung 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 Flϋssigkeitsniveaus 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 Fließge- schwindigkeit 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 turbu- lent, 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 be- schriebenen Sunkspülung entsteht somit aufgrund des nunmehr inkompres- siblen Mediums und der hierdurch erzeugten Druckstöße im Düker 10 eine Sunk-Schwallspülung.

Figur 12 verdeutlicht für den Bereich des Oberhaupts 4 den beschriebenen Ver- fahrensabschnitt 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 Einlaufe 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 Q _t r.

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 Ein- laufverlust 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. Unter- halb 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 stromauf- wärts 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 Ab-

lagerungen 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 We- sentlichen 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 Sunkspü- lung, 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 Ein- laufs 5, womit Luft in die Dükerfallleitung 11 eingetragen wird, und überdies aufgrund entsprechender Schwankung des Wasserspiegels auch Luft vom Un- terhaupt 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.