Die Erfindung betrifft ein Hochwasserschutzsystem zum Verhindern des Überlaufens eines Gewässers bei Hochwasserpegel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die GB 2425559 offenbart eine Hochwasserschutzvorrichtung mit einem Fundament und einer Vielzahl von auf dem Fundament gelagerten Wänden, die um eine Schwenkachse von einer abgesenkten Position in eine angehobene Position und retour schwenkbar sind. Jede Wand umfasst einen Wasserrückhaltearm und einen Widerlagerhebelarm, die an gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse angeordnet sind. Das Fundament umfasst ein Widerlager, gegen das der Widerlagerhebelarm anliegt, wenn sich die Wand im angehobenen Zustand befindet. Der Wasserrückhaltearm ist dem Gewässer zugewandt, der Widerlagerhebelarm davon abgewandt. Wenn der Spiegel des Gewässers steigt, hebt das Gewässer den mit Auftriebskörpern (entweder leichtes Material oder Hohlräume und optional externe Auftriebskörper) versehenen Wasserrückhaltearm an und hält ihn durch den auf die dem Gewässer zugewandte Fläche des Wasserrückhaltearms wirkenden hydrostatischen Druck in der aufrechten Position. Wenn der Wasserspiegel absinkt, senkt sich auch der Wasserrückhaltearm. Der Widerlagerhebelarm kommuniziert niemals mit dem Gewässer. Der Gegenstand von GB 2425559 weist den Nachteil auf, dass die Vorrichtung mit einem aufwendigen Fundament im Boden verankert sein muss.

Bei Hochwasser steigt im Gewässerbettbereich der Grundwasserpegel stark an und übt dadurch einen Auftrieb auf das Fundament aus. Deshalb ist bei bekannten Hochwasserschutzsystemen eine massive Fundamentierung erforderlich, wobei teilweise auch aufwendige Pfahlgründungen erforderlich sind. Da sich Hochwasserschutzvorrichtungen über viele Kilometer erstrecken, bringt die aufwendige Fundamentierung sehr hohe Kosten mit sich. Darüber hinaus ist bei der Konstruktion nach GB 2425559 der oberseitige Gehweg bzw. die oberseitige Fahrbahn nicht mehr nutzbar.

Die NL 031703 Cl offenbart ein Hochwasserschutzsystem mit einem Paneel, das um eine Schwenkachse schwenkbar auf einem Fundament gelagert ist. In einer Wasserkammer ist an der Unterseite eines Hebeflügels ein Ballasttank angeordnet, der bei Hochwasser über eine Öffnung im Hebeflügel mit Wasser geflutet wird, um die Aufstellung eines Wasserrückhalteflügels zu ermöglichen. Allerdings reagiert der Hebeflügel gemäß der NL 031703 Cl erst, nachdem ausreichend Wasser in den Ballasttank geflossen ist, was unter Umständen zu lange dauert. Ist die Öffnung im Hebeflügel beispielsweise durch Laub oder anderweitige Materialien verstopft, versagt das Hochwasserschutzsystem vollkommen. Im Gegenzug kann es bei starken Regenfällen zu einer ungewollten Aufstellung des Wasserrückhalteflügels kommen.

Die Erfindung will bei den oben genannten Nachteilen des Standes der Technik Abhilfe schaffen. Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Hochwasserschutzsystem bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik verbessert, vereinfacht und preiswerter ist, gleichzeitig aber hohe Schutzwirkung und Verlässlichkeit im Betrieb bietet. Das System soll zur selbstständigen Aktivierung geeignet sein. Es soll Hinterströmung des Fundaments durch das Gewässer bzw. Grundwasser verhindern und somit die selbstständige Aktivierung sicherstellen. Weiters soll das System den Aufbau eines nach unten gerichteten Wasserdruckes ermöglichen, der einem durch Grundwasser verursachten Auftrieb auf die Fundierungssohle entgegenwirkt, wodurch auf aufwendige Fundierungslösungen wie z.B. Pfahlgründungen verzichtet werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch Bereitstellen eines Hochwasserschutzsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargelegt. Das erfindungsgemäße Hochwasserschutzsystem zum Verhindern des Überlaufens eines Gewässers bei Hochwasserpegel umfasst ein Fundament und zumindest ein Paneel, das um eine Schwenkachse schwenkbar auf dem Fundament gelagert ist, wobei das Paneel einen Wasserrückhalteflügel und einen Hebeflügel aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse angeordnet sind. Eine Wasserkammer kommuniziert mittels eines Überlaufs, dessen Niveau den Hochwasserpegel definiert, nur dann mit dem Gewässer, wenn der Wasserstand des Gewässers den Hochwasserpegel erreicht oder überschreitet. Der Hebeflügel, beziehungsweise die Oberseite des Hebeflügels ist zumindest abschnittsweise in der Wasserkammer angeordnet und durch über den Überlauf in die Wasserkammer einlaufendes Wasser ist ein hydrostatischer Druck auf den Hebeflügel aufbaubar, der den Hebeflügel in das Innere der Wasserkammer drängt und dadurch den Wasserrückhalteflügel um die Schwenkachse von einer abgesenkten Stellung in eine angehobene Stellung schwenkt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems sind u.a. in dem geringen Bedarf an Baumaterial und Arbeitszeit zu sehen. Es lassen sich deutliche Mengen an Baumaterial im Fundament einsparen. Zudem ist der Bau des erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems schnell durchführbar und erfordert nur wenig Personal. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt den nach unten gerichteten hydrostatischen Druck der gefüllten Wasserkammer effizient aus, um der Auftriebskraft des Grundwassers ein Gegengewicht entgegenzustellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit trotz Einsparungen beim Baumaterial stabiler als aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen. Auf aufwendige Pfahlgründungen kann im Fundament der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen verzichtet werden. Darüber hinaus lässt sich bei dem erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystem durch die Ausgestaltung des Hebeflügels - von leicht gekrümmt bis wannenartig reichend - die Aktivierung des Hochwasserschutzsystems beschleunigen.

Das erfindungsgemäße Schutzsystem kann außer gegen Hochwasser auch vor Murenabgängen oder Lawinen schützen.

Ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Hochwasserschutzvorrichtung sieht vor, dass sich das System bei Erreichen eines vordefinierten Wasserstandes selbständig ohne Einsatz von Personal aktiviert. Wenn der Wasserstand den Überlauf, der den kritischen Wasserstand definiert, erreicht, dringt über den Überlauf Wasser in die Wasserkammer ein und übt auf den Hebeflügel eine Kraft aus, wodurch sich der Wasserrückhalteflügel ab einer definierten Krafteinwirkung des Wassers in der Wasserkammer automatisch anhebt und aufrichtet, bis die maximal aufgerichtete Position erreicht ist. Dies erfolgt unabhängig vom tatsächlichen Wasserpegel, sofern der Wasserpegel zumindest das Niveau des Überlaufs aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystem lassen sich vier wesentliche Betriebszustände unterscheiden:

In einem Zustand a) befindet sich das Hochwasserschutzsystem im Ruhezustand bzw. im nichtaktivierten Zustand (Fig. 1). In diesem Zustand liegt der Wasserrückhalteflügel circa horizontal auf einer Unterlage auf und kann als Gehweg oder Fahrweg genutzt werden. Der Pegel des Gewässers liegt in diesem Zustand unterhalb des Überlaufs.

In einem Zustand b) befindet sich das Hochwasserschutzsystem in einer temporären, teilaktivierten bzw. Übergangsphase (Fig. 2). Dieser Zustand tritt ein, wenn der Pegel des Gewässers den Überlauf erreicht hat, sodass über den Überlauf Wasser in die Wasserkammer einfließt. Die Wasserkammer füllt sich somit sukzessive mit Wasser, wodurch der Hebeflügel des Paneels nach unten und hinten gedrängt wird, was wiederum ein Aufrichten des Wasserrückhalteflügels bewirkt. Zudem gibt der Wasserrückhalteflügel einen in der Ruhestellung von ihm abgedeckten Weg frei, auf dem bei Hochwasserphasen der Verkehr stattfinden kann. In einem Zustand c) (Fig. 3) ist der Hebeflügel in der Wasserkammer in seine Endposition bewegt worden, wodurch der Wasserrückhalteflügel seine maximal aufgerichtete Stellung erreicht hat. Wie in Fig. 3 dargestellt, befindet sich der Wasserstand unterhalb der Oberkante des Wasserrückhalteflügels. Die Krümmung des Wasserrückhalteflügels führt dazu, dass sich im Zustand c) eine Wassermenge teilweise oberhalb und hinter der Schwenkachse befindet. Diese Wassermenge wirkt der Auftriebskraft des Grundwassers entgegen. Ferner wirkt das in der gefüllten Wasserkammer befindliche Wasser ebenfalls der Auftriebskraft des Grundwassers entgegen. Im Zustand c) kann der Verkehr trotz Hochwassers ungehindert auf dem befestigten Weg stattfinden.

Ein Zustand d) tritt ein, wenn das Hochwasser unter das Niveau des Hochwassers zurückgegangen ist und das Wasser aus der Wasserkammer entleert wird. Dies führt zu einem Absenken des Wasserrückhalteflügels in seine Ruhelage (Zustand a). Wenn durch das Hochwasser Schlamm in die Wasserkammer eingedrungen ist, kann es notwendig sein, die Wasserkammer zu spülen, um den Schlamm auszutragen, wofür Spülkanäle in der Wasserkammer vorgesehen sind. In Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Hebeflügel wannenartig ausgebildet ist, werden Wasser und gegebenenfalls Schlamm aus der Wanne abgelassen.

Die Rückseite der Wasserkammer ist in bevorzugten Ausführungsformen mit einem (flächigen) Dichtungselement ausgekleidet und enthält Auslasskanäle mit Eintrittsöffnungen. In bevorzugten Ausführungsformen besteht das Dichtungselement aus einem Elastomerdichtungselement. Das Dichtelement verhindert, dass Wasser zwischen den Hebeflügel und die Rückwand eindringt und unerwünscht in die Auslasskanäle fließt, wenn der Hebeflügel an der Rückwand der Wasserkammer anliegt. Die Auslasskanäle wiederum ermöglichen das effiziente Abfließen von den Schwenkprozess des Paneels behindernden Wasser, das sich zwischen Hebeflügel und Rückwand der Wasserkammer befindet.

Vorzugsweise weist die Wasserkammer eine Vorderwand auf, die die Wasserkammer vom Gewässer trennt und deren Oberkante den Überlauf bildet. Durch diese Maßnahme wird die Wasserkammer mit Wasser gefüllt, wenn der Pegel des Gewässers den Überlauf erreicht, und der Wasserrückhalteflügel stellt sich auf. Die Wasserkammer kann entlang des Gewässers angeordnet sein.

Der Hebeflügel verschließt vorzugsweise einen vom einlaufenden Wasser abgewandten Abschnitt des Inneren der Wasserkammer. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen weist der Hebefiügel eine wannenartige Struktur auf, in der sich einlaufendes Wasser zügig ansammelt, was zu einer raschen und aufgrund des definierten Volumens der wannenartigen Struktur sehr verlässlichen Aufrichtung des Wasserrückhaltefiügels in seine maximal aufgerichtete Position führt. Die Wannenstruktur des Hebefiügels führt zu einer schnelleren und zeitlich gut abschätzbaren Aktivierung des Hochwasserschutzsystems, da sich nicht die komplette Wasserkammer mit Wasser für eine Aktivierung füllen muss, sondern nur die Wannenstruktur.

Besonders bevorzugt ist die Wasserkammer nur durch den Hebefiügel teilweise vom Gewässer getrennt, und der Überlauf liegt unterhalb des Hebeflügels. Durch diese Maßnahme ist die Wasserkammer bereits beim Erreichen eines definierten Hochwasserpegels oder Wasserstandes teilweise mit Wasser gefüllt, und das Hochwasserschutzsystem reagiert bei weiterem Ansteigen des Wasserstandes besonders schnell.

In einer vorteilhaften Ausführungsform schließen der Wasserrückhalteflügel und der Hebefiügel einen Winkel von weniger als 180 Grad, besonders vorteilhaft weniger als 90 Grad, miteinander ein, und es ist im Hebefiügel ein Auftriebskörper integriert. Dieser Auftriebskörper kann aus einem mit Luft oder einem anderen Medium mit geringerer Dichte als Wasser gefüllten Hohlraum ausgebildet sein. Bei (weiterem) Ansteigen des Wasserstandes über das Niveau des vordefinierten Wasserstandes wird der Hebefiügel so aufgrund der Auftriebskraft des Auftriebskörpers um die Schwenkachse an die Rückwand der Wasserkammer gedrückt, wobei der Wasserrückhalteflügel besonders schnell in eine angehobene Stellung schwenkt.

Die Paneele des Hochwasserschutzsystems bestehen vorzugsweise aus Normalbeton, hochfesten oder ultrahochfesten Betonen, Metallen, wie z.B. Stahl oder Aluminium., Kunststoffen, insbesondere faserverstärkten Kunststoffen.

Der Wasserrückhaltefiügel ist vorzugsweise vom Wasser weggekrümmt, damit das Gewässer eine Wasserauflast ausüben kann, die dem Auftrieb des Systems entgegenwirkt. Die Paneele können eine Länge und Höhe von mehreren Metern aufweisen. Aus Gründen des einfachen Transports auf LKWs sind beispielsweise Längen von ca. 2 m empfehlenswert.

Das Hochwasserschutzsystem umfasst vorzugsweise eine Flachfundierung. Die Wasserkammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise von der Flachfundierung umgeben bzw. wird günstigerweise auch durch sie ausgebildet und begrenzt. Die Flachfundierung schirmt das Hochwasserschutzsystem nach unten gegen äußere Einflüsse wie Grundwasser ab. Die Flachfundierung umfasst vorzugsweise Entwässerungs- und Spülkanäle.

Die Schwenkachse der Paneele ist in einer Ausführungsform der Erfindung oberhalb der Wasserkammer angeordnet. An der Schwenkachse befinden sich an den Berührungsstellen von Paneel und Fundament Gelenke und/oder Fundamentflächen. Diese Gelenke weisen vorzugsweise Verzahnungen, Noppen oder Reibungsflächen auf, wodurch ein robuster Kippmechanismus des Paneels von der liegenden in die aufgestellte Position geschaffen wird, bei dem das Paneel während des gesamten Abroll-Kippvorganges mittels der Verzahnung, Noppen oder Reibungsflächen des Gelenks in Position gehalten wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden die Flachfundierung und eine Fundierungsbettung zusammen das Fundament. Die Fundierungsbettung umfasst vorzugsweise Materialien wie Beton, Stahlbeton, UHPC, Stahl, Metalllegierungen, Aluminium, Kunststoffe, insbesondere bewehrte Kunststoffe, etc.. Die Fundierungsbettung bietet einen wirksamen Schutz gegen das Eindringen von Grundwasser und die Hinter - bzw. Unterströmung der Gesamtkonstruktion. Zudem wirkt ihr Gewicht dem Auftrieb des Wassers entgegen. Entwässerungs- und Spülkanäle ermöglichen es, Wasser aus der Wasserkammer kontrolliert abzuleiten. Das Wasser kann nach dem Rückgang von Hochwasser unter die Höhe des Überlaufs gezielt über Entwässerungs- und Spülkanäle abfließen gelassen werden, um den Wasserrückhalteflügel in die abgesenkte Position zurückzustellen. Weiters kann z.B. Regen wasser, das sich in der Wasserkammer angesammelt hat, abgelassen werden und durch periodische Spülvorgänge Schmutz aus der Wasserkammer entfernt werden.

Bei der Fundamentgestaltung können neben den Spül- und Entwässerungskanälen auch Luftpolster, Abdichtungsfolien oder Ballons eingesetzt werden, um Wasseransammlungen in Zwischenräumen zu vermeiden.

Die Paneele des Hochwasserschutzsystems sind unter Zuhilfenahme von mobilen Kränen montierbar rasch und einfach montierbar. Der Montagevorgang der Paneele läuft ab, indem die Paneelelemente in vertikaler Position in die Verzahnungen der Flachfundierung eingehoben und in ihre abgesenkte Position geschwenkt werden. Vorzugsweise weisen die Paneelelemente eine gemäß dem erwartbaren Maximalwasserstand definierte Höhe auf, die üblicherweise mehrere Meter beträgt. Der Maximalwasserstand ist der höchste innerhalb der planmäßigen Nutzungsdauer zu erwartende Hochwasserstand unter Berücksichtigung langjähriger Messwerte.

Der Wasserrückhalteflügel macht in bevorzugten Ausführungsformen mehr als die Hälfte der Höhe der Paneele aus, wobei die Schwenkachse den Übergang zwischen dem Wasserrückhaltefiügel und dem Hebeflügel darstellt. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Wasserrückhalteflügel zwischen 60 und 80 % der Gesamthöhe des Paneels, wenn man von im Wesentlichen gleichen durchschnittlichen Dicken des Wasserrückhaltefiügels und des Hebeflügels ausgeht. Besonders bevorzugt übt der Wasserrückhalteflügel ohne Hochwasser, d.h. im Ruhezustand, ein größeres Drehmoment aus als das in die entgegengesetzte Richtung wirkende Drehmoment des Hebeflügels. Dadurch ruht der Wasserrückhaltefiügel nur durch die Schwerkraft im abgesenkten Zustand.

Zum Schutz vor Verschmutzung der Wasserkammer und für eine rasche Aufstellbewegung des Wasserrückhaltefiügels verschließt in einer Ausführungsform des Hochwasserschutzsystems der Hebefiügel einen vom einlaufenden Wasser abgewandten Abschnitt des Inneren der Wasserkammer.

Um zu verhindern, dass Wasser über die Wasserkammer nach oben dringt, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Hebeflügel des Hochwasserschutzsystems in der angehobenen Stellung des Wasserrückhaltefiügels an einer vom Wasser abgewandten Rückwand der Wasserkammer anliegt, wobei die Dichtwirkung durch flächige Dichtungselemente, vorzugsweise Elastomerdichtungselemente, erhöht werden kann. Durch in der Rückwand angeordnete Auslasskanäle, die vorzugsweise an einer Bodenoberfiäche münden, kann in der Wasserkammer vorhandenes Wasser, das sich aufgrund von Regen oder unvollkommener Dichtung angesammelt hat, durch die Schwenkbewegung des Hebeflügels aus der Wasserkammer herausgepresst werden.

Wenn in einem unterhalb des Überlaufs liegenden Abschnitt der Wasserkammer Entwässerungs- und Spülkanäle angeordnet sind, kann nach dem Rückgang des Wasserspiegels unter Hochwasserniveau das Wasser aus der Wasserkammer abgelassen werden und damit der Wasserrückhaltefiügel in seine abgesenkte Ruheposition zurückbewegt werden. Wenn die Schwenkachse des Paneels über der Wasserkammer liegt, ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der dem Auftrieb durch Grundwasser nach unten entgegenwirkenden Kräfte.

In einer weiteren Ausführungsform des Hochwasserschutzsystems bildet die Oberfläche des Wasserrückhalteflügels in der abgesenkten Stellung einen Fahr- und/oder Gehweg bzw. eine befestigte Straße.

Aus baulichen Gründen ist es bevorzugt, dass das Paneel so angeordnet ist, dass der Wasserrückhalteflügel im abgesenkten Zustand vom Gewässer abgewandt und der Hebeflüge dem Gewässer zugewandt ist. Dadurch kann Hochwasser nur bis zur Wasserkammer gelangen.

Wenn die gewässerseitige Oberfläche des Wasserrückhalteflügels in der angehobenen Stellung nach oben hin zumindest abschnittsweise vom Gewässer weg geneigt, optional gekrümmt ist, kann durch das Gewässer auf den Wasserrückhalteflügel einen nach unten gerichteten hydrostatischen Druck erzeugen.

Wenn die gewässerseitige Oberfläche des Hebeflügels zum Wasser hin gekrümmt ist, kann in der Anfangsphase der Schwenkbewegung eine höhere Gewichtskraft auf den Hebeflügel wirken und dadurch die Schwenkbewegung beschleunigen.

Rasches, gezieltes Aufrichten des Wasserrückhalteflügels erreicht man, wenn der Hebeflügel eine Wanne aufweist, in die über den Überlauf fließendes Wasser einläuft.

Bei einer besonders stabilen, dennoch aber einfach montierbaren Ausbildung der Gelenke der Schwenkachse weist die Schwenkachse eine Abrollfläche auf, um die die Schwenkachse bei einer Schwenkbewegung abrollt. Die Abrollfläche und die der Abrollfläche gegenüberliegende Fundamentfläche weisen bevorzugt einander ergänzende Verzahnungen, Noppen oder Reibflächen auf. Alternativ dazu ist das Gelenk als Scharniergelenk ausgebildet, das eine Stabilisierung der Schwenkachse ermöglicht.

In einer weiteren Ausführungsform des Hochwasserschutzsystems sind mehrere Paneele nebeneinander angeordnet, wobei benachbarte Paneele einander seitlich überlappen und vorzugsweise im überlappenden Bereich Dichtelemente, z.B. Elastomerdichtelemente, angeordnet sind. Obwohl wie oben beschrieben verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorliegen, sind diese so zu verstehen, dass die verschiedenen Merkmale sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination verwendet werden können.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungs formen beschränkt.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems .

Figur 2 zeigt die erste Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, in dem die Wasserkammer zumindest teilweise mit Wasser angefüllt ist.

Fig. 3 zeigt die erste Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, in dem die Wasserkammer vollständig mit Wasser angefüllt ist.

Fig. 4 zeigt die Wasserkammer des erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems in vergrößerter Darstellung.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Gelenks der Schwenkachse des Hochwasserschutzsystems vergrößert im Querschnitt.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems im Querschnitt.

Fig. 7 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Hochwasserschutzsystem mit mehreren Paneelelementen.

Figur 8 zeigt einen Längsschnitt durch die Paneelelemente nach Figur 7.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung in einem

Zustand, in dem die Wasserkammer zumindest teilweise mit Wasser angefüllt ist.

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch die dritte Ausführungsform der Erfindung in einem

Zustand, in dem die Wasserkammer vollständig mit Wasser angefüllt ist.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems 1 zum Verhindern des Überlaufens eines Gewässers bei Hochwasserpegel im Querschnitt. Die Ausführungsform umfasst eine Flachfundierung 2, und eine Fundierungsbettung 19, die gemeinsam das Fundament 33 bilden, weiters Auslasskanäle 13 mit Eintrittsöffnungen 23 und einer Austrittsöffnung sowie zwei Entwässerungs- und Spülkanäle 10. Das Hochwasserschutzsystem weist ein Paneel 3 auf, das um eine Schwenkachse 4 schwenkbar auf dem Fundament 33 gelagert ist, wobei das Paneel 3 einen Wasserrückhalteflügel 5 und einen Hebeflügel 6 aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse 4 angeordnet sind. In der praktischen Ausführung sind zumeist viele Paneele nebeneinander angeordnet, wie weiter unten näher beschrieben wird. Das Hochwasserschutzsystem umfasst eine Wasserkammer 7, die mittels eines Überlaufs 24, dessen Niveau den Hochwasserpegel definiert, nur dann mit dem Gewässer kommuniziert, wenn der Wasserstand WSP des Gewässers diesen Hochwasserpegel erreicht oder überschreitet, wobei die Oberseite 61 des Hebeflügels 6 zumindest abschnittsweise in der Wasserkammer 7 angeordnet ist und in der dargestellten Ausführungsform einen vom einlaufenden Wasser abgewandten Abschnitt des Inneren der Wasserkammer 7 verschließt. Die Wasserkammer 7 verläuft entlang des Gewässers und ist vom Gewässer durch eine Vorderwand 9 getrennt, deren Oberkante den Überlauf 24 bildet. Durch über den Überlauf 24 in die Wasserkammer 7 einlaufendes Wasser, genauer gesagt, durch das auf die gewässerseitige Fläche des Hebeflügels auflaufende Wasser wird ein hydrostatischer Druck auf den Hebeflügel 6 aufgebaut (siehe Fig. 2), der den Hebeflügel 6 in das Innere der Wasserkammer 7 drängt und dadurch den Wasserrückhalteflügel 5 um die Schwenkachse 4 von einer abgesenkten Stellung, in der er im Wesentlichen waagrecht auf einem Randbalken 22 eines befestigten Weges 21 aufliegt, in eine angehobene Stellung schwenkt (siehe Fig. 2 und Fig. 3). Das Paneel 3 ist auf einem Betongelenk mit einem Abrollmechanismus 18 gelagert, wobei der Abrollmechanismus 18 eine Verzahnung 17 aufweist. Der Wasserpegel WSP befindet sich in der Darstellung von Fig. 1 unterhalb des Überlaufs 24, so dass der Hebeflügel 6 mit dem Gewässer nicht kommuniziert. Die Wasserkammer 7 ist somit nicht mit Wasser gefüllt, es liegt auch kein Wasser an der gewässerseitigen Fläche an. In der abgesenkten Stellung bildet Oberfläche des Wasserrückhalteflügels 5 einen Fahr- und/oder Gehweg 20.

Figur 2 zeigt die Ausführungsform des Hochwasserschutzsystems aus Figur 1 in einem Zustand, in dem der Wasserpegel WSP des Gewässers über den Überlauf 24 angestiegen ist, wodurch Wasser auf die gewässerseitige Fläche des Hebeflügels 6 aufgelaufen ist und durch die solchermaßen auf den Hebeflügel 6 ausgeübte Gewichtskraft den Hebeflügel 6 in die Wasserkammer 7 drängt, wodurch sich die Wasserkammer 7 teilweise mit Wasser angefüllt hat. Der Hebeflügel 6 schwenkt um die Schwenkachse 4 und ist in seiner Dimensionierung derart auf die Flachfundierung 2 abgestimmt, dass kein Wasser oder zumindest nur sehr wenig Wasser zwischen Flachfundierung 2 und der Vorderkante des Hebeflügels 6 in den Raum der Wasserkammer 7 zwischen dem Hebeflügel 6 und der Rückwand 30 gelangt. Vorzugsweise ist der Raum zwischen Wasserrückhalteflügel 5 und Rückwand 30 wasserfrei. Die Verzahnung 17 des Gelenks 18 der Schwenkachse 4 bewirkt, dass das Paneel 3 auch während der Schwenkposition 4 stets festen Halt und eine definierte Position hat. In Fig. 2 ist das Paneel in einem Übergangszustand zwischen dem abgesenkten und dem maximal aufgestellten Zustand zu sehen. Fig. 3 zeigt das Hochwasserschutzsystem 1 im Zustand des maximal aufgestellten Paneels 3. Die Wasserkammer 7 ist in diesem Zustand vollständig mit Wasser gefüllt. Der Hebeflügel 6 wurde durch den vom Wasser ausgeübten hydrostatischen Druck soweit in Richtung Rückwand 30 der Wasserkammer 7 gedrückt, dass er an den Dichtungselementen 11 anliegt, die an der Oberfläche der Rückwand 30 angeordnet sind. Dadurch verschließt der Hebeflügel in dichtender Weise die Eintrittsöffnungen 23 der Auslasskanäle 13. Der unter dem Paneel 3 befindliche befestigte Weg 21 ist durch die Schwenkung des Wasserrückhalteflügels 5 freigelegt und begehbar bzw. befahrbar. In Fig. 3 ist das Lichtraumprofil 28 des Weges 21 durch ein strichliertes Rechteck mit eingezeichneten Diagonalen symbolisiert. In Fig. 3 ist mit dem Bezugszeichen 35 ein Maximalwasserstand angezeigt, das ist der maximale Wasserpegel WSP eines Hochwassers, gegen den das erfindungsgemäße Hochwasserschutzsystem 1 Schutz bieten kann. Bei der Konstruktion eines Hochwasserschutzsystems 1 ist stets auch auf das Grundwasser 8 Bedacht zu nehmen, das bei Hochwasser ansteigt und eine Auftriebskraft 26 nach oben entwickelt, die beträchtliche Ausmaße annehmen kann und der konventioneller Weise durch ein entsprechend hohes Gewicht des Fundaments entgegengewirkt werden musste, wobei zur Absicherung oft auch Pfahlgründungen erforderlich sind. Das Fundament 33 des erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems 1 benötigt hingegen eine vergleichsweise geringe Masse, weil das in der Wasserkammer 7 befindliche Wasser dem Druck des Grundwassers 8 entgegenwirkt und einen nach unten gerichteten hydrostatischen Druck 27 entwickelt. Die von oben und unten einwirkenden, sich zumindest teilweise ausgleichenden Drücke ermöglichen es, dass das Fundament 33 (Flachfundierung 2 und Fundierungsbettung 19) dünn, wenig aufwendig und kostensparend ausgestaltet wird. Da weiters bevorzugt der Wasserrückhalteflügel 5 auch bei maximal aufgestelltem Zustand vom Gewässer weg geneigt ist, insbesondere zusätzlich mit einer aus Richtung des Gewässers gesehen konvex gekrümmten Fläche versehen ist, bildet eine Wassermenge einen nach unten gerichteten hydrostatischen Druck 29, der zusätzlich der Auftriebskraft 26 des Grundwassers entgegen. Wenn das Hochwasser zurückgeht und der Wasserspiegel WSP des Gewässers unter die Höhe des Überlaufs 24 absinkt, bleibt zunächst das Wasser in Wasserkammer 7 erhalten, wodurch das Paneel 3 in seiner aufgestellten Position bleibt. Um das Paneel 3 in die abgesenkte Position zurückzuführen, wird kontrolliert das Wasser aus der Wasserkammer 7 durch die Entwässerungs- und Spülkanäle 10 abgelassen. Diese Kanäle 10 dienen auch dazu Schmutz, der sich im Lauf der Zeit in der Wasserkammer 7 ansammelt, durch periodische Spülvorgänge aus der Wasserkammer 7 auszutreiben.

Fig. 4 stellt die Wasserkammer 7 mit dem Hebeflügel im Zustand von Fig. 3 vergrößert dar. Der Hebeflügel 6 drückt gegen die Rückwand 30 der Wasserkammer bzw. gegen die Elastomerdichtungselemente 11. Falls sich im Raum zwischen dem Hebeflügel 6 und der Rückwand 30 Wasser angesammelt hatte, so wurde dieses Wasser bei der Schwenkbewegung des Hebefiügels 6 aus den Auslasskanälen 13 hinausgedrückt.

Fig. 5 zeigt das Gelenk 18 aus Fig. 4 vergrößert. Deutlich wird, dass die Verzahnungen 17, die an der Abrollfläche 16 des Gelenks 18 und der Fundamentfläche 15 ausgebildet sind, ineinandergreifen und dem Hochwasserschutzsystem 1 dadurch eine besonders hohe Stabilität verleihen.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems 1, die sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch unterscheidet, dass der Hebeflügel 6 eine Wanne 34 bildet. Das Wasser, das über den Überlauf 24 in die Wanne 34 des Hebefiügels 6 strömt, sammelt sich in der Wanne 34, bis das Gewicht des Wassers den Hebeflügel 6 schwenken lässt, so dass sich das Paneel 3 aufrichtet. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine schnelle Aktivierung in Form einer Schwenkung des Paneels 3 erreichbar ist, weil sich die Wanne 34 schnell mit Wasser füllen kann. Es ist somit für ein Aufrichten des Paneels 3 nicht erforderlich, dass sich die Wasserkammer 7 vollständig mit Wasser füllt. Nach Rückgang des Hochwassers wird das Wasser aus der Wanne 34 durch nicht dargestellte Auslassöffnungen abgelassen, wodurch sich das Paneel 3 in seine Ruhestellung umlegt.

Fig. 7 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Hochwasserschutzsystem 1, das in Reihe angeordnete Paneelelemente 3 aufweist, um Schutz entlang einer längeren Gewässerstrecke zu bieten. Die Oberflächen der Paneelelemente 3 bilden bei Niedrigwasser, d.h. im abgesenkten Zustand, einen Gehweg und/oder eine Straße, die sich harmonisch in das Landschaftsbild fügt/fügen. Der Wasserrückhalte flügel 5 ist somit oberseitig begeh- und befahrbar. Figur 8 zeigt einen Längsschnitt durch die Paneelelemente 3 nach Figur 7. Die einzelnen Paneelelemente 3 überragen einander an ihren einander zugewandten Rändern und bilden an diesen Grenzflächen Dichtflächen, deren Dichtigkeit durch Dichtelemente 32 weiter verbessert werden kann, wodurch ein Wasserdurchtritt an den Grenzflächen verhindert wird. Rippen 31 erhöhen die Steifigkeit der Paneele.

Die Figuren 9 und 10 zeigen eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochwasserschutzsystems 10. Ein Fundament 36 umgibt eine Wasserkammer 70, die unterhalb einer Schwenkachse 40 angeordnet ist. Die Wasserkammer 70 wird durch das Fundament 36 sowie eine imaginäre Fläche zwischen einem Überlauf 25 und der Schwenkachse 40 definiert und steht in direkter Kommunikation mit dem Gewässer, sobald der Wasserstand das Niveau des Überlaufs 25 überschreitet. Das Niveau des Überlaufs 25 definiert den Hochwasserpegel.

Ein Paneel 38, das um die Schwenkachse 40 schwenkbar auf dem Fundament 36 gelagert ist, weist einen Wasserrückhalteflügel 50 und einen Hebeflügel 60 auf, die teilweise auf gegenüberliegenden Seiten der Schwenkachse 40 angeordnet sind. Der Überlauf 25 liegt unterhalb des Hebeflügels 60, wobei der Hebeflügel 60 um die Schwenkachse 40 in Richtung der Rückwand 37 der Wasserkammer 70 schwenkbar ist. Der Hebeflügel 60 weist einen Auftriebskörper 62 auf. Dieser Auftriebskörper 62 kann innerhalb des Hebeflügels 60 aus einem mit Luft oder einem anderen Medium mit geringerer Dichte als Wasser gefüllten Hohlraum ausgebildet sein. Zusätzlich kann der Hebeflügel 60 ein Tariergewicht 64 aufweisen, das ab einer gewissen Winkelstellung des Hebeflügels 60 das Aufrichten des Wasserrückhalteflügels 50 unterstützt.

Die Oberseite 61 des Hebeflügels 60 ist abschnittsweise in der Wasserkammer 70 angeordnet. Dies wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die Form des Paneels 38 beziehungsweise die räumliche Anordnung von Hebeflügel 60 und Wasserrückhalteflügel 50 erreicht. Der Wasserrückhalteflügel 50 und der Hebeflügel 60, beziehungsweise eine Querschnittsachse 53 des Wasserrückhalteflügels 50 und eine Querschnittsachse 63 des Hebeflügels 60, schließen hierbei einen Winkel von weniger als 90 Grad miteinander ein. So ist das Paneel 38 in seinem Schwerpunkt derartig um die Schwenkachse 40 austariert, dass die Rotation um die Schwenkachse 40 beginnt, sobald ein vordefinierter Wasserstand erreicht ist. Dieser vordefinierte Wasserstand kann auch über dem definierten Hochwasserpegel liegen. Bis zum Erreichen dieses vordefinierten Wasserstandes reagiert das Paneel 38 nicht, und der Wasserrückhalteflügel 50 verharrt in seiner abgesenkten Stellung. Diese Situation ist in Figur 9 dargestellt, wobei hier der Wasserstand WSP des Gewässers mit dem Niveau des vordefinierten Wasserstandes übereinstimmt. Die Oberfläche des Wasserrückhalteflügels 50 kann als Fahr- und/oder Gehweg benützt werden.

Übersteigt der Wasserstand WSP des Gewässers das Niveau des vordefinierten Wasserstandes, drückt eine durch den Auftrieb des Auftriebskörpers 62 verstärkte Auftriebskraft das Paneel 38 von unten in Richtung der Rückwand 37 der Wasserkammer 70. Hierdurch rotiert das Paneel 38 um die Schwenkachse 40 und der Wasserrückhalteflügel 50 schwenkt in die angehobene Stellung. Das Paneel 38 ist in seiner endgültigen angehobenen Stellung, sobald der Hebeflügel 60 an der Rückwand 37 der Wasserkammer 70 anliegt. Diese Situation ist in Figur 10 dargestellt. Das erfindungsgemäße Hochwasserschutzsystems 10 reagiert somit besonders schnell auf den ansteigenden Wasserspiegel WSP des Gewässers.

Zusammengefasst bietet das erfindungsgemäße Hochwasserschutzsystem 1 die folgenden wesentlichen Vorteile und Eigenschaften:

Das Hochwasserschutzsystem 1 aktiviert sich selbstständig beim Erreichen eines kritischen Wasserstandes. Die Aktivierung des Systems benötigt keinen unmittelbaren personellen Einsatz. Der sich durch den steigenden Wasserstand entwickelnde Wasserdruck auf dem unteren Bereich des Paneels 3, d.h. dem Hebeflügel 6, richtet das Paneel 3 auf und bietet Schutz gegenüber weiter steigendem Wasserstand.

Die Fundamentgestaltung im Bereich des Wasserkammer-Paneelsystems erfüllt folgende wesentliche Funktionen:

• Ermöglichung der Rotation des Paneels im Hochwasserfall

• Verhinderung der Hinterströmung des Hochwasserschutzsystems 1 und somit die Sicherstellung der freien Rotation - Aktivierung des Schwenkvorgangs für das Vertikalaufrichten des Wasserrückhalteflügels des Paneels.

• Aufbau des nach unten gerichteten Wasserdruckes und somit Abminderung des Auftriebes auf die Fundierungssohle (maßgebender Lastfall) - keine aufwendigen Fundierungslösungen (Pfahlgründungen) erforderlich.

• Die Fundamentgestaltung im Bereich des Wasserkammer-Paneelsystems sieht auch Abflussöffnungen bzw. Entwässerungskanäle für die kontrollierte Absenkung des Paneels bei sinkendem Wasserstand und für den Fall von Spülvorgängen zur Säuberung der Wasserkammer vor.

Das erfindungsgemäße Hochwasserschutzsystem 1 bietet auch bei Normalwasserstand Funktionen. Insbesondere kann das Paneel in liegender Position als Promenade oder behelfsmäßige Fahrbahn genutzt werden. Dies ist von Bedeutung in dicht besiedeltem Gebiet und in Gebieten mit besonderem ästhetischem Anspruch. Das hydraulisch aktive Hochwasserschutzsystem 1 dient u.a. auch der Erschließung (Schaffung eines befestigten Wegsystems) von öffentliche Flächen und Naturräumen.

Die Neigung/Krümmung des Wasserrückhalteflügels erlaubt die Aktivierung einer nach unten über das Paneel wirkenden Wassersäule, welche ebenfalls gegen den Auftrieb auf der Fundierungssohle wirkt. Die bevorzugte Gelenkausbildung dient der Sicherstellung eines robusten Kippmechanismus des Paneels von der horizontalen in die vertikale Lage. Dieses Gelenk zeichnet sich durch einen geringen Widerstand beim Aufrichten und beim Niederlegen des Paneels aus und bietet darüber hinaus die kontrollierte Positionierung vor, während und nach dem Klappvorgang durch definierte Versetzkanten (Verzahnungen). Das Paneel wird während des gesamten Abroll- Kippvorganges über die Verzahnung des Gelenks in Position gehalten. Einrastdorne erlauben die gesamte vertikale und horizontale Lastabtragung.

Das hydraulisch aktive Hochwasserschutzsystem ist als modulares System konzipiert, wobei die Breite der Paneele (vorzugsweise ca. 1.5 bis 2.5m) auf ein geeignetes Manipulationsgewicht (für Montage mit mobilem LKW-Kran) abgestimmt wird.

Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind in keiner Weise als einschränkend zu betrachten. Die in den Ausführungsformen beschriebenen technischen Merkmale können frei miteinander kombiniert oder untereinander ausgetauscht werden, sofern dies technisch und/oder kommerziell möglich und sinnvoll ist. Beispielsweise kann die Form des Paneels 3, 38 und/oder die räumliche Anordnung von Hebeflügel 6, 60 und Wasserrückhalteflügel 5, 50 andersartig ausgeführt sein, um es an das Gewässer, den Hochwasserpegel oder das Fundament 33, 36 anzupassen.