Am Wienerwaldsee bei Pressbaum sind verschiedene Umbaumaßnahmen erforderlich um die Anlage an den Stand der Technik anzupassen sowie die Hochwassersicherheit der Anlage und des Wienflusses zu verbessern.
Die geplante Nutzung des Wienerwaldsees zur Hochwasserretention erfordert den Umbau der Hochwasserentlastungsanlage. Es soll die bestehende Wehrklappe versetzt und zusätzlich ein festes Wehr errichtet werden. Das große Gefährdungspotential durch den Stausee bei Hochwässer für das dicht besiedelte Wiental unterhalb des Wienerwaldsees und das westliche Stadtgebiet von Wien sowie die geänderten Voraussetzungen für den Betrieb der Stauanlage waren die Gründe für die Untersuchung des Wienerwaldsees.
Der Projektierung der Umbaumaßnahmen, des Retentionsverhaltens und des Abflusses über die Entlastungsanlage sind Annahmen zugrunde gelegt, die wegen der komplexen räumlichen Strömungsverhältnisse auf rechnerischem Wege nicht eindeutig definierbar sind. Wegen der großen Bedeutung für die Sicherheit der Gesamtanlage ist eine genaue Kenntnis jedoch unerläßlich. Sie können realistisch nur mit Hilfe eines wasserbaulichen Modellversuches eindeutig und anschaulich geklärt werden um die Projektierungsgrundlagen auf eine gesicherte Basis zu stellen. Dabei handelt es sich im wesentlichen um folgende hydraulische Problemstellungen:
- Die Entlastungskapazität des Stausees über das Klappenwehr und den festen Überfall erfordert vollkommenen Überfall über beide Wehre. Durch die Anordnung der Wehre im rechten Winkel zueinander kann es zu einer gegenseitige Beeinflussung der Überfallstrahlen kommen. Eine Beeinflussung mindert jedoch deutlich die Entlastungskapazität. Weiters ist für die Einhaltung des Regelungs- und Steuerungsschemas für den Hochwasserrückhalt die genaue Kenntnis der Überfallcharakteristik der beiden Wehre notwendig.
- anschließenden Kaskaden-Schussrinne mit dem vorgegebenen engen Bogen sind sehr problematisch.
- das Fehlen eines Tosbeckens am Ende der Schussrinne verhindert einen beruhigten Übergang in das anschließende Flussbett des Wienflusses.
- Verklausungsgefahr im Zuströmbereich zur Hochwasserentlastung
Die wesentlichen Ergebnisse der Untersuchungen und die sich daraus ergebenden Maßnahmen können wie folgt übersichtmäßig zusammengefasst werden: Es wurden die Überfallvorgänge über die Stauklappe (in Staustellung und gelegt) und den rechtwinkelig dazu angeordneten festen Überfall geprüft. Bei aufgestellter Klappe haben die beiden Wehre keine Auswirkungen auf die Überfallstrahlen. Bei gelegter Klappe dagegen war ab einer Überfallmenge von 200 m³/s (=200.000 Liter pro Sekunde) eine Verminderung der Leistungsfähigkeit über die gelegte Klappe zu beobachten. Die Prüfung der Förderfähigkeit der beiden Wehre ergab, dass zur Einhaltung des projektierten Retentionsbetriebes das feste Wehr um 5 m zu kürzen ist und der Trennpfeiler zwischen Stauklappe und festen Wehr strömungsgünstig geformt werden soll. In der Hochwasserentlastungsrinne verursacht der schießende Abfluss große Probleme. Der Schuss-Strahl legt sich im engen Bogen vollständig an die Außenmauer an, wo er bereits ab einem Abfluss von circa 120 m³/s über die Außenmauer hinausschießt (maximal müssen 270 m³/s durchgeleitet werden). Die Geschwindigkeit entlang der Außenmauer in diesem Bereich beträgt bei diesen Abflüssen annähernd 10 m/s. Dabei ist eine ernste Erosionsgefährdung der darüberliegenden steilen Böschung und in weiterer Folge auch der Mauer gegeben. Weitere Gefahren gehen von der extrem einseitigen Belastung der Außenmauer und des Rinnenbodens wegen der ungleichmäßigen Abflussverteilung in der Rinne aus.
Als beste Lösung für diese Problematik hat sich die Errichtung von 2 Trennmauern in der Schussrinne in Form eines Troges herausgestellt. Der Trog reicht von der Stauklappe bis zum Absatz am Bogenende. Mit Hilfe dieses Troges kann die Beanspruchung der Aussenmauer und des Rinnenbodens wesentlich gemildert werden. Mit dieser Lösung würde beim Maximalabfluss Q = 270 m³/s die Mauerkante nur noch gering überströmt werden, was mit einer Sicherung der Böschung beherrschbar ist.
Infolge fehlender Energieumwandlung am Ende der Schussrinne erfolgt der Übergang zum Normalabfluß im anschließenden Wienfluss durch einen gewellten Wechselsprung auf einer langen Strecke. Speziell in der Bogenstrecke am Beginn der Flußstrecke gefährden die hohen Wellen stark das Außenufer und das dahinter gelegene Gelände mit der Kläranlage. Die im Modellversuch ermittelte Ausbildung eines 20 m langen und um 1 m gegenüber der Flusssohle eingetieften Tosbeckens ermöglicht eine ausreichende Energieumwandlung und einen beruhigten Abfluss in die Flußstrecke.
Bei der Verklausungsproblematik zeigte die Untersuchung, dass es bei großen Hochwasser zu einem Verfangen von Bäumen an der Stauklappe und zu erhöhtem Aufstau im See kommt. Als Lösung wird eine Sperrvorrichtung für gröberes Treibgut vor der Stauklappe empfohlen.
Gesamtansicht des physikalischen Modells Wienerwaldstausee
Ansicht des Hochwasserentlastungsgerinnes in der Natur
Hochwasserabfluss in der Schussrinne mit hochgezogener Prallwand an der Außenkurve
Strömungsführung mittels zweier Trogwände (Lösungsvariante)
Ansicht der beiden Überfallwehre (Stauklappe und feste Wehrschwelle)
Untersuchung der Verklausung mit Treibgut