Oberwasser im Wasserbau
In Flussläufen „entstehen“ Ober- und Unterwasser in der Regel durch die Errichtung einer künstlichen Fallstufe, etwa Wehre, Staudämme, Schleusen oder Wasserkraftwerke. Je nach Größe der Konstruktion erhöht sich das Niveau des Oberwassers um einige Zentimeter bis hin zu mehreren Metern. Dies dient dabei verschiedenen Zwecken.
Durch die Stauung kann das Oberwasser zum Beispiel schiffbar gemacht werden – eine Schleuse dient dann oft der Umfahrung des Staubauwerks. Ebenso kann das Ziel der Stauung anderen Industriezwecken dienen. So ermöglicht ein größerer Wasserkörper zum Beispiel den Fischfang vor der Staustufe. Zudem kann ein Teil oder aber auch das gesamte aufgestaute Wasser dazu verwendet werden, Trink- oder Brauchwasser zu gewinnen – letzteres kommt dann etwa in der Landwirtschaft zur Bewässerung oder als Löschwasser zum Einsatz.
Mit Staubauwerken lässt sich auch der Wasserdurchsatz von Flüssen regulieren. So wird zum Beispiel die Fließdynamik für verschiedene Zwecke beeinflusst oder die Sohle des Flusses stabilisiert. Durch den Eingriff in Zufluss und Abfluss lassen sich die unter dem Staubauwerk befindlichen Siedlungen ebenfalls vor Hochwasser schützen.
Eine letzte, aber dennoch enorm wichtige Nutzung ist die Energiegewinnung durch Wassermühlen und Wasserkraftwerke. Das aufgestaute Oberwasser fungiert in diesem Fall sogar als Energiespeicher, in dem Energie in potentieller Form gelagert wird. Bei erhöhtem Energiebedarf lässt sich schließlich der Zufluss zum Kraftwerk gezielt steigern. Aus der potentiellen Energie des Wassers wird wieder kinetische Energie, welche dann die Turbinen zur Stromerzeugung antreibt.
Oberwasser im Kanalbau
Auch in der Kanalisation existieren Fallstufen, die das Abwasser in Ober- und Unterwasser trennen. Dies ist besonders bei der Durchflussregulierung wichtig. Bei zu starkem Abwasserandrang können zum Beispiel Klärwerke überlastet werden, was zur Folge hat, dass nur teils oder gänzlich ungeklärte Abwässer in die Vorfluter geleitet werden müssen – mit großen negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Andererseits kann ein zu starker Andrang und eine Überschreitung der Kapazität der Kanalisation auch zu Rückstauen führen. In diesem Fall kann Abwasser aus den Kanälen aus Abflüssen auf die Straße, in Keller oder gar aus Sanitäranlagen (Toilette, Dusche) in Wohnräume fließen.
Um dies zu verhindern, werden in die Kanalisation verschiedene Mechanismen implementiert. Dies können zum Beispiel Staukanäle oder Rückhaltebecken sein, die zu starke Zuflüsse temporär speichern, so dass sie nach und nach von den Kläranlagen verarbeitet werden können. Auch Drehbögen können durch die Veränderung der Überfallhöhe in einem Abwasser- oder Staukanal Abwasser als Oberwasser aufstauen und dann schrittweise weiterleiten. Durch das Heben des Bogens wird die Überfallhöhe hierbei reduziert, so dass sich der Abfluss vom Oberwasser ins Unterwasser verringert, wodurch eine Entlastung von Klärwerken und Vorfluter erfolgt. Haben das Unterwasser und die folgenden Abwasserbeseitigungsanlagen wieder ausreichend Kapazität, wird der Bogen wieder gesenkt und der Abfluss erfolgt normal. Dies geschieht ebenfalls – und muss auch auch geschehen – wenn die Stauung des Abwassers zu groß wird und sich Überstauschäden aus ihr ergeben können.
In Kanäle werden auch entsprechende Wehre und Aggregate eingebaut, um das Abwasser für Schwallspülungen aufzustauen. Sie dienen der automatischen Reinigung der Abwasserrohre und sollen Ablagerungen einfach wegspülen, bevor sie sich verfestigen und dann Probleme bereiten. Mittlerweile hat die Digitalisierung auch in der Kanalisation Einzug gehalten. Intelligente Kanalnetze können beispielsweise automatisch erkennen, ob es Probleme gibt. Dafür messen sie Daten wie Durchflussgeschwindigkeit und Durchflussmenge. Diese Daten werden per Netzwerktechnik an eine zentrale Schaltstelle weitergeleitet, wo Algorithmen die Messergebnisse auswerten. Weichen die Ist-Daten von den definierten Soll-Daten zu stark ab, löst die Technik einen Alarm. Nun kann sich ein Techniker des Problems annehmen. Auch ist es möglich, die Prozessoptimierung voranzutreiben. So kann beispielsweise angeschlossene Steuerungstechnik weitere Aktionen auslösen, dann fährt ein Wehr automatisiert herunter und staut Wasser für eine Schwallspülung auf.
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