Aufbau & Prinzip

3D-Design eines wassergefüllten Schlauchwehrs
3D-Design eines wassergefüllten Schlauchwehrs

Schlauchwehre sind hydrostatische Wehrkörper, bei denen eine Membran aus gewebebewehrtem Kautschuk mit Klemmschienen an einem Wehrkörper angeschraubt ist, so dass ein dichter Innenraum entsteht.

Das Füllmedium kann Wasser oder Luft sein. In beiden Fällen bildet sich an der Membran des Schlauchs ein Gleichgewicht zwischen den inneren Druckkräften und der äußeren Wasserauflast. Durch Variation des Füllvolumens kann die Höhe des Schlauchs bzw. der Stau- und Abflussquerschnitt verändert und damit den Erfordernissen der Stauhaltung angepasst werden.

Die Steuerung der Pumpen und Armaturen erfolgt von einem Betriebsraum aus. Die dazu erforderlichen Einrichtungen sind bei wassergefüllten Systemen im Schachtbauwerk unterflur und bei luftgefüllten Systemen in einem oberirdischen Betriebsraum angeordnet. Mithilfe der jeweiligen Reguliersysteme kann das Stauziel zuverlässig eingehalten werden. Die Aufstau- und Absenkgeschwindigkeiten sind einstellbar.

Das Füllmedium wird dem Schlauchwehr durch Rohrleitungen zugeführt, die mit dem Reguliersystem in Verbindung stehen. Bei steigendem Wasser im Staubereich wird der Schlauch bei Überschreitung des Stauzieles sukzessive entleert, bis er schließlich vollständig entleert die gesamte Wehröffnung freigibt. Umgekehrt wird der Schlauch bei fallendem Wasserstand wieder aufgerichtet und hält auf diese Weise den Oberwasserspiegel auf ein vorgegebenes Stauziel konstant.

Die Entscheidung über das jeweils geeignete Füllmedium richtet sich nach den Anforderungen des Projektes. Dabei müssen verschiedene Kriterien im Planungsstadium untersucht werden.

3D-Design eines luftgefüllten Schlauchwehrs
3D-Design eines luftgefüllten Schlauchwehrs
Luftgefüllte Schlauchwehre Wassergefüllte Schlauchwehre
Betrieb
Gleichmäßige Überströmung bei 95-100% der Schlauchhöhe Gleichmäßiges Überströmen des Schlauchwehres in jedem Betriebszustand
Bildung einer V-förmigen Vertiefung unterhalb von 95% der Schlauchhöhe  
Wehrfelder können getrennt gesteuert werden Wehrfelder können getrennt gesteuert werden
Kurze Stellzeiten möglich, Aufstau und Absenken je nach Größe in 5 - 30 Minuten Stellzeiten zum Füllen und Entleeren je nach Größe in 1 bis 4 Stunden
Als Füllmedium wird Außenluft verwendet Als Füllmedium wird in der Regel Flusswasser verwendet (eventuell Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität notwendig)
Keine Eisbildung im Füllmedium im Winter Konstruktive Maßnahmen gegen Eisbildung bei harten Winterbedingungen erforderlich
Berechnung des Abflusses im Bereich 95%-100% der max. Schlauchhöhe möglich Berechnung des Abflusses und einer Restwassermenge aufgrund der Floecksmühle Schlauchhöhenerfassung, im Bereich 25-100% der max. Schlauchhöhe, möglich
  Höhere Lebensdauer in warmen Regionen aufgrund geringerer Erwärmung der Schlauchmembran
  Geringerer Verlust des Füllmediums bei einer Verletzung der Schlauchmembran
Bauwerksdimension
Ablagebreite der entleerten Membran ca. 1,8 x Schlauchhöhe Ablagebreite der entleerten Membran ca. 2,4 x Schlauchhöhe
Kleine Rohrleitungsdurchmesser Größere Rohrleitungsdurchmesser
Kompakte Bauweise für das Reguliersystem und damit geringer Platzbedarf, insbesondere im teuren Unterflurbereich Anordnung des Reguliersystems in Schächten in untermittelbarer Nähe zum Schlauchwehr
Reguliersystem muss nicht direkt am Schlauchwehr angeordnet sein  

Luftgefüllte Schlauchwehre

Funktionsprinzip eines luftgefüllten Schlauchwehres
Funktionsprinzip eines luftgefüllten Schlauchwehres

Bei diesem Wehrtyp wird der Schlauch mit Luft gefüllt. Der Staukörper wird allein durch den Luftdruck im Inneren aufrecht gehalten. Beim Aufrichten des Schlauchwehres fördert der im Betriebsraum am Ufer angeordnete Verdichter über eine Regulierrohrleitung Luft in den Innenraum des Schlauchwehres.

Der sich mit Luft füllende Innenraum des Schlauchwehres ist hermetisch dicht, auch im Bereich der Seitenwände. Somit staut sich bei zunehmender Füllung das Wasser vor dem Schlauchwehr auf.

Der Absenkvorgang erfolgt je nach Reguliersystem durch elektrisch oder pneumatisch betätigte Armaturen. Zusätzlich ist auch immer eine manuelle Betätigung der Ventile möglich. Die gesamte Steuerung kann bei kleinen Anlagen auch in einem wärmegedämmten und beheizten Schaltschrank untergebracht werden.

Die Schlauchwehranlage verfügt insgesamt über mehrere Messwertgeber, die einen sicheren Betrieb, eine genaue Regelung und eine laufende Betriebsüberwachung der Anlage ermöglichen. Gemessen werden der Wasserstand im Stauraum und der Innendruck im Schlauchwehr. Zudem findet eine Überwachung des Schlauchwehrinnenraumes auf mögliches Kondensat oder eingedrungenes Fremdwasser statt. Die Innendruckmessung der Schlauchwehre erfolgt für die einzelnen Wehrfelder jeweils getrennt. Hierfür werden für jedes Wehrfeld getrennte Messrohrleitungen zum Betriebsraum geführt.

Luftgefüllte Wehre verhalten sich bis zu einer Absenkung des Wehrs auf ca. 95 % - 90 % der maximalen Schlauchhöhe ähnlich wie wassergefüllte Schlauchwehre. Bei weiterer Absenkung bildet sich an einer Stelle eine V-förmige Vertiefung, an der eine stärkere Überströmung des Wehres erfolgt. Die Überströmung erfolgt daher nicht so gleichmäßig wie bei wassergefüllten Wehren. Dies kann standortbedingt von Vorteil oder nachteilig sein. Durch die von Floecksmühle entwickelte Steuerung ist auch bei luftgefüllten Schlauchwehren eine genaue Einhaltung des Stauziels möglich.

Luftgefüllte Schlauchwehranlage in Los Laureles (Honduras)
Luftgefüllte Schlauchwehranlage in Los Laureles (Honduras)
Überströmtes luftgefülltes Schlauchwehr in Tolosa (Spanien)
Überströmtes luftgefülltes Schlauchwehr in Tolosa (Spanien)

Grundsätzlich können Schlauchwehre an Einbauorten eingesetzt werden, bei denen das Unterwasser zurückgestaut ist. Ohne Rückstau werden luftgefüllte Schlauchwehre mit nur einer oberwasserseitigen Befestigungsschiene am Wehrkörper befestigt. Falls der Unterwasserrückstau im nicht überströmten Zustand bis an das Schlauchwehr zurückreicht, muss unter Umständen eine zweite Befestigungsschiene vorgesehen werden.

Wassergefüllte Schlauchwehre

Funktionsprinzip eines wassergefüllten Schlauchwehres
Funktionsprinzip eines wassergefüllten Schlauchwehres
Wassergefüllte Schlauchwehranlage mit drei Wehrfeldern an der Maas (Frankreich)
Wassergefüllte Schlauchwehranlage mit drei Wehrfeldern an der Maas (Frankreich)

Bei wassergefüllten Schlauchwehren wird der Wasserdruck im Schlauch nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren als Wassersäule in einem Steuerschacht erzeugt, der mit dem Schlauchinnern über eine Rohrleitung (Regulierrohrleitung) verbunden ist. Die Höhe der Wassersäule im Steuerschacht bestimmt den inneren Druck und damit die Höhe der aufgerichteten Schlauchmembran.

Die Füllung des Steuerschachts - und damit des Schlauchinneren - erfolgt durch eine oder mehrere Füllpumpe(n). Das Füllwasser wird aus dem Versorgungsschacht entnommen, der in der Regel über eine oder mehrere Rohrleitungen mit dem Oberwasser verbunden ist. Die Schlauchmembran wird durch Füllen des Steuerschachtes aufgerichtet. Sobald der Druck im Schlauchinneren die Summe der äußeren Kräfte (Gewicht der Membran und der Wasserauflast) übersteigt, beginnt sich der Schlauch aufzurichten. Mit der aufgerichteten Schlauchmembran kann das Wasser im Stauraum gestaut werden.

Wassergefüllte Schlauchwehre haben auch im teilgefüllten Zustand immer eine absolut waagerechte Wehrkrone. Die Überströmung ist daher sehr gleichmäßig.

Gemessen wird der Wasserstand im Stauraum sowie im Unterwasser und bei Bedarf die Schlauchhöhe. Somit besteht bei wassergefüllten Schlauchwehren die Möglichkeit einer Abflussberechnung in einem bestimmten Bereich. Auf diese Weise kann der Abfluss als Regelparameter in die Steuerung einbezogen werden.