Einrichtung zur Druekwassergewinnüng aus unterirdischen Karstgerinnen. In Gegenden mit Karsterscheinungen befinden sich dauernde, variable oder perio dische Ansammlungen von Wasser, wie zum Beispiel Seen, Teiche, Ströme, Flüsse, Bäche, Quelltöpfe, Wasserbecken etc., auch in Do- linen, Erdtrichtern etc., welche ohne Zufluss aus einem oberirdischen Wassernetz doch einen Abfluss liefern. Zuweilen sind eine oder mehrere Ansammlungen Teile von einem ganz oder teilweise unterirdischen Flusslauf, welcher streckenweise verschieden heissen kann. Die Ansammlung kann ganz oder teilweise von Felsen verdeckt und nur der Abfluss sichtbar sein.
Das Wasser folgt dem Gesetze kommuni zierender Röhren. Das sind Gefässe, welche unterhalb des Wasserspiegels durch einen Hohlweg verbunden sind. Alle Gefässarme gehen nach oben. Das Wasser steht im Falle des Gleichgewichtes in allen Armen Bleich hoch. Ist ein Arm kürzer und fliesst dem längeren Arm Wasser zu, so fliesst es so lange aus dem kürzeren heraus, bis es, ab gesehen von der Überwindung von Be wegungshindernissen, in beiden Armen Olleichhoch steht. Ist ein kürzerer Arm nicht vorhanden, so bleibt der längere Arm übrig und entleert sich völlig. Diese Arme sind von Natur gegeben. Es sind unterirdische Naturwege.
Man beschränkte sich bisher darauf, einen oder beide Arme ganz oder teilweise durch einen künstlichen Wasserweg, zum Beispiel Stollen, Schacht, Bohrloch etc., zu ersetzen. Der Kunstweg dient zur Erschlie ssung von unterirdischen Druckwasserbehäl tern mit Grundwasser bezw. mit Grund wasserquellen. Es wurde entweder festes Ge birge entwässert oder das natürliche Wasser reservoir von Überlaufquellen benutzt oder artesischer Wasserdruck verwertet.
Die Entwässerung des festen- Gebirges erfolgt in Gegenden. in welchen schräge, ge neigte, wasserundurchlässige Schichten mit durchlässigen abwechseln. Der Kunstweg wird mit geringem Gefälle derart in das Ge birge getrieben; dass in allen durchlässigen Schichten die Wässer angezapft werden. Die durchlässigen Schichten bilden mit dem Kunstwege infolge seines Gefälles den län geren Arm. Ein kürzerer Arm ist hier nicht vorhanden. Die Benutzung des natürlichen Wasser behälters von Überlaufquellen geschieht in Gegenden mit einer schüsselförmigen Schicht im Untergrunde. Das Wasser sammelt sich in der Schüssel an, bis sie überläuft.
Hier benutzt man das Gebirge bis zur Höhe der als Überläufe wirkenden Quellen als natür lichen Behälter, indem man ebenfalls einen Kunstweg mit geringem Gefälle durch das undurchlässige Gebirge von der Seite zur natürlichen Schüssel treibt. Man schliesst ihn durch eine Dammauer oder Dammtür etc. ab, ordnet als Abfluss einen Rohrstrang etc.
an und baut einen Schieber hinein. An einem Druckmesser kann man ablesen, wie hoch das Wasser im Gebirge steht. Dieser Behälter bildet mit dem geneigten Kunst wege den längeren Arm. Der kürzere Arm ist ebenfalls gleich Null.
Die Verwertung artesischen Druckes ge schieht in Gegenden mit ebenfalls schüssel förmigem Untergrunde. Zwischen zwei un durchlässigen Schüsseln lagert eine wasser führende Schüssel, die mit ihrem Rande an höheren Orten zutage tritt und dort von atmosphärischen Niederschlägen gespeist wird. Auch hier bedient man sich eines Kunstweges. Man senkt denselben von oben in die Erde und durchbohrt die über der wasserführenden Schüssel gelagerte und wie eine Decke wirkende undurchlässige Schüs sel. Die Durchbohrung ist der Kunstweg und bildet den kürzeren Arm. Die gefüllte Schüssel ist der längere Arm. Infolge des Druckes, den die Wasserfüllung im längeren Arm auf den kürzeren ausübt, steigt das Wasser im Bohrloch etc. empor, tritt wohl auch über die Bohröffnung hinaus oder springt in einem Strahl in die Höhe.
In letzterem Falle wird über dem Kunstwege, zum Beispiel dem Bohrloch, noch ein be sonderer Kunstweg, wie zum Beispiel ein Steigrohr, errichtet. Man kann dann mit dem Nasser Maschinen treiben. In Algerien leitet man das artesische Wasser auf niedrig ge legene Wasserräder und in Amerika nutzt man den Druck aus, mit dem das Wasser ausströmt. So gewinnt man in Dakota durch Aufstellen einer Turbine 350 PS.
Bei allen bisher bekannten Anwendungen von unterirdischem Gebirgswasser handelt es sich stets um Kunstwege, in die auch noch künstliche unterirdische Absehluss- bauten, wie zum Beispiel Grundwassersperren etc., eingeschaltet sein können.
Karstgegenden sind an ihrer Oberfläche wasserarm, dagegen wird der Untergrund von Wasseradern, Flüssen etc. durchzogen, die auch teilweise zutage treten können.
Die kommunizierenden Gefässe in Karst gegenden führen nicht Grundwasser, sondern Bergwasser oder Flusswasser. Der längere Arm ist bei normalem Wasserstande nie mit Wasser bis oben gefüllt. Er ist ein Natur weg. Der Wasserspiegel der Ansammlung oder die Überflutungshöhe ihres Abfluss- wehres etc. stellt den Wasserstand des kür zeren Armes dar. Auch er ist ein Naturweg.
Das Karstwasser bewegt sich in den unter irdischen Naturwegen wie in nicht gefüllten Röhren oder wie in oberirdischen Flüssen, Kanälen, Stromschnellen, Wasserfällen etc. Es steht unter keinem Überdruck, sondern nur unter der @@'irhung der eigenen Schwere. Es fliesst auf der Sohle von überdeckten Ge rinnen, die im übrigen mit Luft erfüllt sein können.
Man liess die Ka.rst.@vassermassen bisher ebenso abflicssn. wie sie zutage treten, und baute erst ihre Abflussstreeke in bekannter 'eise zu einem Kunstwege um.
Der Fall, dass der kürzere Arm so kurz ist, dass er praktisch ganz fortfällt, also gleich Null ist, und nur der längere Arm vorhanden ist. tritt ein, wenn zum Beispiel ein unterirdischer Fluss mehrmals sichtbar wird, oder wenn der Wasserausbruch nicht unterhalb des Wasserspiegels der Ansamm lung, sondern ausserhalb, etwa als höher oder seitlich gelegene Quelle, stattfindet, die sich nach längerem oder kürzerem Wege in das Sammelbecken ergiesst.
Solche höher gelegene Karstquellen, die den Abfluss nicht gefüllter Rohrleitungen darstellen, hat man gefasst, Von dieser hoch- gelegenen Fassungsstelle führt ein an geschlossener Kunstweg zu Tal.
Fernur fängt man Karstwasser vor dem Versinken ab. Man leitet es von dieser Fassungsstelle ebenfalls in einem Kunstwege zu Tal. Man legt den unterirdischen Wasser lauf, den längeren Arm, trocken. Man liess ihn bisher unbenutzt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht auf solche unterirdische Behälter, wel che bereits von Natur aus mit Grundwasser erfüllt sind und durch einen Kunstweg erst erschlossen werden müssen. Sie bezieht sich vielmehr auf unterirdische Karstgerinne, also auf einen Naturweg.
Man hat bisher nicht vermutet, aus den ohne nutzbaren Überdruck ausfliessenden Karstquellen eine nutzbare Druckerböhung ohne Kunstweg gewinnen zu können.
Zweck der Erfindung ist die Erzeugung einer Druckerhöhung im eigenen, von Natur kostenlos dargebotenen und bisher nicht be nutzten unterirdischen Karstgerinne als Naturweg und ferner der Fortfall aller kost spieligen Kunstwegebauten.
Die Erfindung besteht darin, dass man den Verschluss, zum Beispiel Dammauer, Dammtür ete., nicht mehr an einem Kunst wege anordnet, sondern an dem Naturwege selbst. Der Verschluss kann auch als Wind kessel, Druckwasserschloss etc., sowie auch mehrteilig ausgebildet werden.
Während der Inbetriebsetzung entnimmt man unten weniger Wasser, als oben zu fliesst. Dadurch steigt das Wasser in dem unterirdischen Naturarm in die Höhe. Dann entsteht im Naturwege Druckwasser. Die erreichte unterirdische Stauhöhe wird während des normalen Betriebes konstant gehalten. Selbstverständlich kann die unter irdische Stauhöhe bei Hochwasser, Nieder wasser etc. oder bei Kombination mit Wasser- speichern, Stauweihern, Talsperren, Riesel feldern etc. variieren.
Die in Karstgegenden zu Regenzeiten periodisch auftretenden Ansammlungen lie gen an der obern Öffnung des unterirdischen Naturweges und können durch Regulierung seines Abflusses in dauernde Ansammlungen verwandelt werden. Auch kann der Erfin dungsgegenstand mit einem Kunstwege oder mehreren 'kombiniert. werden.
Auf diese Weise ersetzt der gänzlich kostenlos zur Verfügung stehende unter irdische Naturweg. den kostspieligen Kunst weg.
Da der Naturweg oft grosse Entfernun gen unterirdisch durchläuft, zum Beispiel , 40 km, so ist der neue wirtschaftliche Er folg der Erfindung durch Ersparnis der Baukosten für einen langen Kunstweg offensichtlich. Die Ersparnis beträgt unter Umständen bis zu 80 % des bisher . nötigen Anlagekapitals. Natürlich wird auch ent sprechend an jährlichem Zinsendienst und Betriebskosten gespart.
Das gemäss dieser Erfindung gewonnene Druckwasser kann selbstveständlich für alle Zwecke verwendet werden, so zum Beie spiel für Wasserversorgungszwecke, Kraft zwecke etc.' '
Device for obtaining pressurized water from underground karst channels. In areas with karst phenomena there are permanent, variable or periodic accumulations of water, such as lakes, ponds, streams, rivers, streams, spring pots, water basins, etc., also in dumps, earth funnels, etc., which come from one without an inflow provide a drainage above ground water network. Sometimes one or more collections are parts of a completely or partially underground river course, which can have different names in parts. The accumulation can be completely or partially covered by rocks and only the drain can be seen.
The water follows the laws of communicating pipes. These are vessels that are connected by a ravine below the water level. All arms of the vessels go up. In case of equilibrium the water is high in all arms pale. If one arm is shorter and water flows into the longer arm, it flows out of the shorter arm until it is high in both arms, apart from overcoming obstacles to movement. If a shorter arm is not available, the longer arm is left over and completely emptied. These arms are given by nature. They are underground nature trails.
So far, it has been limited to replacing one or both arms in whole or in part with an artificial waterway, for example a tunnel, shaft, borehole, etc. The art path serves to develop underground pressurized water tanks with groundwater and / or. with ground water sources. Solid rock was either drained or the natural water reservoir from overflow sources was used or artesian water pressure was used.
The drainage of the solid mountain takes place in areas. in which sloping, inclined, water-impermeable layers alternate with permeable ones. The art trail is driven into the mountains with a slight gradient; that the water is tapped in all permeable layers. The permeable layers form the longer arm with the artificial path as a result of its gradient. There is no shorter arm here. The natural water reservoir from overflow sources is used in areas with a bowl-shaped layer in the subsoil. The water will collect in the bowl until it overflows.
Here, the mountains are used as natural containers up to the level of the springs acting as overflows, by also driving an artificial path with a slight gradient through the impermeable mountains from the side to the natural bowl. It is closed by a dam wall or door etc., a pipe string etc. is arranged as a drain.
and builds a slide into it. A pressure gauge shows how high the water is in the mountains. This container forms the longer arm with the inclined art path. The shorter arm is also zero.
The utilization of artesian pressure takes place in areas with also bowl-shaped subsoil. Between two impermeable bowls lies a water-bearing bowl, the edge of which emerges in higher places and is fed there by atmospheric precipitation. Here, too, an artificial path is used. It is lowered into the earth from above and the impermeable bowl, which is placed above the water-bearing bowl and acts like a blanket, is pierced. The hole is the artificial path and forms the shorter arm. The filled bowl is the longer arm. As a result of the pressure exerted by the water filling in the longer arm on the shorter arm, the water rises in the borehole, etc., probably also emerges over the borehole or jumps upward in a jet.
In the latter case, a special artificial path, such as a riser pipe, is built over the artificial path, for example the borehole. You can then drive machines with the Nasser. In Algeria the artesian water is directed onto low-lying water wheels and in America the pressure with which the water flows out is exploited. In Dakota, for example, a turbine can be installed to generate 350 hp.
All previously known uses of underground mountain water are always artificial paths in which artificial underground containment structures, such as groundwater barriers, etc., can also be inserted.
Karst areas are arid on their surface, on the other hand the subsoil is traversed by water veins, rivers etc., some of which can also emerge.
The communicating vessels in karst areas do not carry groundwater, but mountain water or river water. The longer arm is never filled to the top with water at normal water levels. He's a nature away. The water level of the accumulation or the flood level of its drainage weir etc. represents the water level of the shorter arm. It is also a natural path.
The karst water moves in the underground natural paths as in unfilled tubes or as in above-ground rivers, canals, rapids, waterfalls etc. It is not under any overpressure, but only under the urge of its own weight. It flows on the bottom of covered Ge channels, which can otherwise be filled with air.
So far, the Ka.rst. @ Vassermassen have also been allowed to drain. as they come to light, and first converted their drainage into an artificial path in the familiar way.
The case that the shorter arm is so short that it practically disappears completely, i.e. is equal to zero, and only the longer arm is present. occurs if, for example, an underground river becomes visible several times, or if the outbreak of water does not take place below the water level of the accumulation, but outside, for example as a higher or laterally located source, which pours into the collecting basin after a longer or shorter path.
Such higher situated karst springs, which represent the outflow of unfilled pipes, have been captured. From this high-altitude collection point, a closed artificial path leads to the valley.
Far only one catches karst water before sinking. From this point of view it is also guided down an artificial path to the valley. You lay the underground watercourse, the longer arm, dry. It has been left unused so far.
The present invention does not relate to such underground containers, wel che are already naturally filled with groundwater and must first be developed through an artificial path. Rather, it refers to underground karst channels, i.e. a natural path.
Up to now, it has not been assumed that the karst springs flowing out without usable overpressure could produce a usable printer elevation without an artificial path.
The purpose of the invention is to generate a pressure increase in your own, naturally free and previously unused underground karst channel as a natural path and also the elimination of all costly artificial path structures.
The invention consists in that the closure, for example Dammauer, Dammtür etc., is no longer arranged on an artificial path, but on the natural path itself. The closure can also be designed as a wind tank, pressurized water lock, etc., and also in several parts.
During commissioning, less water is withdrawn from the bottom than flows into the top. This causes the water to rise in the subterranean arm of nature. Then pressurized water is created in the natural path. The underground water level reached is kept constant during normal operation. It goes without saying that the underground water level can vary in the event of high water, low water, etc. or in combination with water reservoirs, reservoirs, dams, trickle fields, etc.
The accumulations that occur periodically in karst areas during the rainy season are located at the upper opening of the underground natural path and can be transformed into permanent accumulations by regulating its flow. The subject of the invention can also be combined with one or more art ways. will.
In this way, replaces the completely free underground natural path. the expensive art away.
Since the natural path often traverses great distances underground, for example 40 km, the new economic success of the invention by saving the construction costs for a long artificial path is obvious. The savings can be up to 80% of the previous value. necessary investment capital. Of course, annual interest payments and operating costs are also saved accordingly.
The pressurized water obtained according to this invention can of course be used for all purposes, for example for water supply purposes, power purposes, etc. ' '