Projekt 16633/01

Entwicklung von Scherbrettern zum Ausbringen und Positionieren von Ölsperren auf schnell fließenden Gewässern großer Breite

Projektdurchführung

Technische Universität BerlinInstitut für Technischen Umweltschutz (Sekr. VWS)Fachbreich 6
Müller-Breslau-Str. (Schleuseninsel)
10623 Berlin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Gegenstand des Projektes war die Entwicklung eines Gerätes, mit dessen Hilfe eine Schadstoffsperre auf schnell fließenden Gewässern großer Breite selbsttätig ausgebracht werden kann, ohne den bislang erforderlichen großen Personalaufwand sowie ohne Schiffe und weitere technische Hilfsmittel. Dieses Gerät, ein Scher-(Stell-)Brett, kann die Bekämpfung von auf einer Wasseroberfläche schwimmenden wassergefährdenden und/oder gefährlichen Substanzen wesentlich erleichtern und einige Bekämpfungsstrategien sogar erst möglich machen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie aus der Grundnetzfischerei bekannte Scherbretttechnik wurde so modifiziert, daß teilgetauchte Körper Sperren zur Bekämpfung von auf einer Gewässeroberfläche schwimmenden Schadstoffen schleppen und positionieren können. Sowohl das Scherbrett als auch seine Halteverbindung zum Ufer oder zu einem Schiff und die eingesetzte Sperre wurden den verschiedenen operationellen Randbedingungen und Anforderungen angepaßt, zum Beispiel den unterschiedlichsten hydraulischen Verhältnissen.
Der Kooperationspartner, Fa. Christian Köthke, brachte ihre große Erfahrung in der Entwicklung und beim Einsatz von Scherbrettern in der Fischerei ein. Der andere Partner, die Fa. Hydrotechnik Lübeck, stellte ihre umfangreichen Erfahrungen als Hersteller von Ölwehrgerät zur Verfügung.
In einer ersten Phase wurde das System versuchstechnisch optimiert. Hierbei wurden vor allem die einzelnen Einflussgrößen des dynamischen Systems (Scherbrett, Vertäuung zum Ufer, Sperre, ihr Anschlag am Scherbrett, Länge der Sperre) in ihrer Wirkung bestimmt und daraus die bekämpfungsrelevanten Größen (Anstellung zur Strömung, Manövrierbarkeit, Anstellwinkel der Sperre, erreichbare Position im Strom) abgeleitet. Die gesuchten Informationen wurden an einer Familie kleinmaßstäblicher Modelle in der erforderlichen Variationsbreite erhalten. Die Arbeiten mündeten schließlich in die Konstruktion von Prototypen. Die Modellversuche wurden von der TU Berlin in ihren Versuchsfeldern mit von den Partnern gebauten Modellen durchgeführt. Untersuchungen erfolgten im Maßstab 1:7, 1:3, 1:2 und 1:1.
Anschließend wurden von den Kooperationspartnern gebaute Prototypen von Scherbrettern und Sperren gemeinsam von allen Partnern in Feldversuchen getestet. Nunmehr liegen die konstruktiven und konzeptionellen Grundlagen für den Bau des ersten einsatzreifen Scherbrettsystems für die Schadstoffbekämpfung auf Gewässern vor.


Ergebnisse und Diskussion

Bei den Untersuchungen wurden die verschiedenen Scherbretter für alle in deutschen Gewässern auftretenden Strömungsgeschwindigkeiten und alle für die Praxis relevanten Driftwinkel sowie bei Messungen mit Rudern auch mit allen zweckmäßigen Ruderwinkeln getestet. Insgesamt wurde mit Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 0,25 m/s und 2,25 m/s, Driftwinkel zwischen -10° und +90° sowie Ruderwinkeln von +20° bis -30° gearbeitet. Für insgesamt 722 Fälle wurde jedes Mal der Widerstand, die Querkraft und das Drehmoment gemessen und daraus die Beiwerte berechnet sowie Fotos zur Dokumentation gefertigt. Es wurden unterschiedliche Ölsperrenmodelle eingesetzt.
Als Ergebnis der Untersuchungen wird als Scherbrett eine gekrümmte Platte mit Kreisprofil und einer Profiltiefe zwischen 10 % und 15 % empfohlen. Für solche Bretter wurden auch die optimalen Abmessungen, die zweckmäßigen Arten der Befestigung von Ölsperren und Ankerleinen sowie die optimalen Betriebszustände, vor allem die einzustellenden Driftwinkel, ermittelt.
Ein solches Scherbrett ermöglicht zum ersten Mal das schnelle Ausbringen von Schadstoffsperren auch ohne den Einsatz stark motorisierter Boote und von schwerem Ankergeschirr sowie mit weniger Personal als bisher, und zwar auch auf schnell fließenden Gewässern großer Breite. Es kann darüber hinaus im Gegensatz zu Scherbrettern mit anderen Profilen ohne jegliche Umbauten von beiden Ufern eines Flusses aus eingesetzt werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das empfohlene Scherbrett wurde einem großen Fachpublikum am 17.10.2001 in einem Workshop in Wittenberge mit Referaten, Demonstrationen an Modellen und Filmen vorgestellt. Anschließend wurde das System Scherbrett-Ölsperre-Vertäuung auf der Elbe in Aktion vorgeführt.
Berichte über die Entwicklung finden sich im Internet und in einem Firmenprospekt des Kooperationspartners HYDROTECHNIK. Auch die Presse hat mehrfach über das Projekt berichtet.


Fazit

Mit der erfolgreichen Projektdurchführung wurden die Grundlagen dafür geschaffen, um bei Schadstofffreisetzungen auch auf großen Flüssen künftig schneller und verstärkt Schwimmsperren einsetzen zu können. Mit dem entwickelten und erprobten Scherbrett können diese Sperren auch dort schnell und sicher positioniert werden, wo der Einsatz von schwerem technischen Gerät einschließlich stark motorisierter Boote nicht möglich ist. Im Zusammenwirken der Versuchsanstalt für Wasserbau und Schiffbau der Technischen Universität Berlin mit erfahrenen Praktikern im Scherbrettbau und im Einsatz von Ölsperren konnte eine solide, sowohl hydrologisch fundierte als auch Praxisanforderungen gerecht werdende Systemlösung für die Schadstoffbekämpfung auf schnell strömenden Gewässern geschaffen werden.