Durch die Auswirkung der Regenereignisse im März 2004 wurde die Wehranlage des Rußbach-Mühlbachwehres in der Gemeinde Wolkersdorf beschädigt und teilweise durchbrochen. Dadurch ist die Standsicherheit des Bauwerkes massiv gefährdet. In einem physikalischen Modellversuch wurde das Wehrbauwerk durch eine flach geneigte, aufgelöste Rampe ersetzt und hinsichtlich seiner Standsicherheit sowie hydraulischen Wirkung überprüft.
Auftraggeber: Amt der NÖ Landesregierung, Abteilung Wasserbau, Regionalstelle Weinviertel
Kooperationspartner: Ökologische Station Waldviertel des Bundesamtes für Wasserwirtschaft, Team Kernstock ZT GmbH für Kulturtechnik und Wasserwirtschaft
(Internet: Kernstock ZT GmbH)
Der Rußbach ist ein typisches Gewässer des Weinviertels und verläuft im überwiegenden Teil im Löss. Die Untergrundverhältnisse unterscheiden sich damit deutlich von Gewässern in anderen Regionen in Österreich, wo gröberes Material von Kies in Flüssen bis zu großen Steinen und Blöcken in Wildbächen dominieren.
Rußbach in Wolkersdorf stromauf der Wehranlage
Rußbach stromab der Wehranlage
Teilweise zerstörte Wehranlage
Um einer völligen Zerstörung des Bauwerks durch ein weiteres Hochwasserereignis vorzubeugen und außerdem die Durchgängigkeit der Sohlstufe wieder herzustellen, entschloss man sich, das Wehr durch eine flach geneigte, aufgelöste Rampe mit einer Neigung von 2 Prozent zu ersetzen. Für den Umbau der alten Wehranlage bestand bereits eine Planung des Büros Kernstock.
Auf Grund der Lage des Wehrs in einer Kurve und der daraus resultierenden ungleichmäßigen Belastung inklusive hoch komplexer dreidimensionaler Abflussverhältnisse, wurde die Planung in einem wasserbaulichen Modellversuch überprüft, da die in der Planung verwendeten Bemessungsansätze nur für gerade Rampenbauwerke gelten. Besonderes Augenmerk war dabei der Sicherung der Sohle zwischen den einzelnen Riegeln und der Einbindung des Bauwerks im Unterwasser zu schenken, um den besonderen Untergrundverhältnissen im anstehenden Löss Rechnung zu tragen.
Grundriss der aufgelösten Rampe in der Kurve (Strömung von links nach rechts)
Als Modellmaßstab wurde ein Maßstab von 1 zu 12 gewählt. Im Rahmen der Modellversuche wurde folgenden Punkten besonderes Augenmerk geschenkt:
- Stabilität des geplanten Bauwerks, Aufbau der Rampe (Riegel-/Beckensteingrößen, Nachbettschutz, Schichtaufbau, Belegungsdichten) sowie Optimierung des Materialbedarfs
- Strömungsbeobachtung bei niedrigen Wasserführungen (ökologische Durchgängigkeit) und Optimierung der Wanderkorridore
- Durchflussaufteilungsverhältnis zwischen Rußbach und Mühlbach für eine optimale Dotierung des Schlossteichs mit Frischwasser
Stabilität des Bauwerks
Wenn das Bauwerk durch die Bogensituation auch einen Sonderfall darstellt, können trotzdem grundsätzliche Erkenntnisse für aufgelöste Rampen mit größeren Höhen im Löss gewonnen werden. Der Höhenunterschied zwischen Rampenkrone und Unterwassersohle beträgt laut Planung Büro Kernstock rund 1,3 m. Besonderes Augenmerk ist dabei der Sicherung der Sohle zwischen den einzelnen Riegeln und der Einbindung des Bauwerks im Unterwasser zu schenken.
Schichtaufbau des Rampenkörpers
Die Riegel bestanden je nach Ort des Riegels auf der Rampe aus 1 bis 2 Steinreihen. Die stärker belasteten Riegel im oberen, schmalen Bereich der Rampe wurden mit je 2 Steinreihen ausgeführt. Die Becken wurden mit einer Belegungsdichte zwischen 30 und 70 % ausgeführt, wobei wiederum die Becken im oberen Bereich der Rampe die höheren Belegungsdichten aufwiesen. Das Nachbett wurde mit einer Gesamtlänge von 50 % der Rampenlänge muldenförmig ausgebildet, um die Energieumwandlung am Rampenfuß und somit die Wasserspiegelwellung stromab zu reduzieren. Zudem wurde das Nachbett analog zu den Becken der Rampe mit einem zuunterst liegenden Vlies, einer Filterschicht und einer Steinauflage mit 20 %iger Belegungsdichte ausgeführt.
Ökologische Durchgängigkeit
Im Zuge der Modellversuche zeigte sich, dass für die Wiederherstellung der Durchgängigkeit besonders im Niederwasserfall eine besondere Gestaltung der Riegel erforderlich ist. Es wurde daher eine Holzriegelreihe zwischen beziehungsweise vor die Riegelsteine gesetzt, in die kontrollierte Wanderkorridore geschnitten werden können, durch die der Niederwasserabfluss abfließt. Ferner wurde die große Gewässerbreite im Bereich der Umlenkung auf eine Breite von rund 5 bis 6 m durch eine Berme am Gewässerinnenbogen reduziert. Auch dies verbessert den Niederwasserabfluss sowie den Materialbedarf für den Bau der Riegel und hat lediglich marginalen Einfluss auf den Hochwasserabfluss.
Riegelgestaltung mit mittiger Holzriegelreihe zur Verbesserung der ökologischen Durchgängigkeit
Grundriss der optimierten Rampe mit rechtsufriger Berme (Strömung von links nach rechts)
Rechtsufrige Berme und Abfluss bei jährlichem Hochwasser (beides Blick gegen die Fließrichtung)
Dotierung des Mühlbachkanals
Die Forderung nach einem Durchflussaufteilungsverhältnis von 1 zu 3 zwischen Mühlbachkanal und dem Rußbach bei kleinen Abflüssen konnte analog zur ökologischen Durchgängigkeit durch die Anordnung einer Holzriegelreihe mit klar definierten Wanderkorridoren (3 auf Seite des Rußbachs, 1 auf Seite des Mühlbachkanals) gewährleistet werden. Bei einer entsprechenden Anzahl von Durchflussöffnungen im Holzriegel in Rußbach beziehungsweise Mühlbachkanal dient die Holzriegelreihe bis zu ihrer vollständigen Überströmung als Abflusskontrolle mit entsprechender Durchflussaufteilung.
Gestaltung des obersten Riegels mit klar definierten Durchflussöffnungen (Wanderkorridoren) zur Schaffung des geforderten Durchflussaufteilungsverhältnisses von 1 zu 3 zwischen Mühlbachkanal und Rußbach