Ein Hochwasser im März 2004 beschädigte die Wehr-Anlage des Rußbach-Mühlbach-Wehres in der Gemeinde Wolkersdorf. Dadurch war die Stand-Sicherheit des Bauwerkes massiv gefährdet. In einem physikalischen Modell-Versuch wurde das Wehr-Bauwerk durch eine flach geneigte, aufgelöste Rampe ersetzt und hinsichtlich Stand-Sicherheit sowie hydraulischer Wirkung überprüft.
Auftrag-Geber: Amt der NÖ Landes-Regierung, Abteilung Wasser-Bau, Regional-Stelle Wein-Viertel
Kooperations-Partner: Ökologische Station Waldviertel des Bundes-Amtes für Wasser-Wirtschaft, Team Kernstock ZT GmbH für Kultur-Technik und Wasser-Wirtschaft
Der Rußbach ist ein typisches Gewässer des Wein-Viertels. Er verläuft im überwiegenden Teil in einem Boden aus Löss. Die Untergrund-Verhältnisse unterscheiden sich damit deutlich von Gewässern in anderen Regionen in Österreich. Dort dominieren in Flüssen Kies und in Wild-Bächen große Steine und Blöcke.
Rußbach in Wolkersdorf oberhalb Wehr-Anlage. Der Blick geht gegen die Fließ-Richtung des Wassers.
Rußbach unterhalb Wehr-Anlage. Der Blick geht in die Fließ-Richtung des Wassers.
Teilweise zerstörte Wehr-Anlage.
Um das Bau-Werk vor weiteren Hochwasser-Ereignissen zu schützen und die Durchgängigkeit für Fische zu ermöglichen, wurde beschlossen, das Hindernis durch eine flach geneigte Rampe mit einer Neigung von 2 Prozent zu ersetzen. Die Rampe besteht aus Stein-Reihen, die quer zum Bach verlegt werden. Diese Stein-Reihen werden Riegel genannt. Zwischen den Riegeln liegen die sogenannten Becken, die mit kleineren Steinen ausgelegt sind.
Für den Umbau der alten Wehr-Anlage gab es schon eine Planung vom Büro Kernstock. Da das Wehr in einer Kurve liegt, ist es ungleichmäßig belastet. Außerdem gibt es sehr komplexe drei-dimensionale Abfluss-Verhältnisse. Die in der Planung verwendeten Bemessungs-Ansätze gelten nur für Rampen-Bauwerke, die gerade sind. Deshalb wurde die Planung in einem Modell-Versuch überprüft. Besonderes Augenmerk wurde auf die Sicherung der Sohle zwischen den einzelnen Riegeln und die Einbindung des Bauwerks im Unter-Wasser gelegt, um den besonderen Untergrund-Verhältnissen im Löss Rechnung zu tragen.
Grund-Riss der aufgelösten Rampe in der Kurve (Das Wasser fließt von links nach rechts).
Das Modell wurde im Maß-Stab 1 zu 12 gebaut. Das heißt, dass 1 Meter im Modell in der Natur 12 Meter sind. Im Rahmen der Modell-Versuche wurden folgende Punkte besonderes beachtet:
- Stabilität
- Rampen-Aufbau
- Größe der Riegel und Becken-Steine
- Schutz des Nachbetts (das ist der Bereich unmittelbar unterhalb der Rampe)
- Schicht-Aufbau
- Belegungs-Dichte (wie eng müssen die Steine nebeneinander liegen)
- Material-Bedarf optimieren
- Strömungs-Beobachtung bei niedrigen Wasser-Führungen
- Wander-Wege für Fische optimieren
- das Verhältnis des Wasser-Durchflusses zwischen Rußbach und Mühl-Bach für eine optimale Versorgung des Schloss-Teichs mit Frisch-Wasser.
Bau-Werk sicher und stabil machen
Obwohl das Bau-Werk durch die Lage in einer Kurve eine besondere Form hat, können trotzdem grundlegende Erkenntnisse für Rampen mit größeren Höhen im Löss gewonnen werden. Der Höhen-Unterschied zwischen dem Beginn und Ende der Rampe beträgt gemäß der Planung des Büros Kernstock etwa 1,3 Meter.
Besonderes Augenmerk ist dabei auf folgende Punkte zu legen:
- Sicherung der Sohle zwischen den einzelnen Riegeln
- Einbindung des Bauwerks im Unter-Wasser
Schicht-Aufbau des Rampen-Körpers.
Die Riegel bestanden je nach Ort des Riegels auf der Rampe aus 1 bis 2 Stein-Reihen. Die stärker beanspruchten Riegel im oberen, schmalen Bereich der Rampe wurden mit je 2 Stein-Reihen ausgeführt. Die Becken wurden mit einer Belegungs-Dichte zwischen 30 und 70 Prozent ausgeführt. Die Becken im oberen Bereich der Rampe wiesen die höheren Belegungs-Dichten auf.
Das Bett nach der Rampe hat eine Mulden-Form mit einer Länge von 50 Prozent der Rampen-Länge. Dadurch wird die Energie-Umwandlung am Fuß der Rampe verbessert. Damit wird auch die Wellen-Bildung im Wasser stromabwärts reduziert. Das Nachbett wurde ähnlich wie die Becken der Rampe gebaut. Es besteht aus:
- einem Vlies als unterste Schicht,
- darauf liegt eine Filter-Schicht aus kleinen Steinen und
- einer Stein-Auflage mit 20 Prozent Belegungs-Dichte.
Ökologische Durchgängigkeit
Im Rahmen der Modell-Versuche wurde festgestellt, dass eine spezielle Gestaltung der Riegel erforderlich ist, um die Durchgängigkeit insbesondere bei niedrigem Wasser-Stand wiederherzustellen. Um den Niederwasser-Abfluss zu kontrollieren, wurden Holz-Riegel vor oder zwischen den Riegel-Steinen platziert. In diese Riegel wurden Durchgänge geschnitten, durch die das Wasser abfließen kann. Man hat die Breite des Gewässers im Bereich der Umlenkung auf 5 bis 6 Meter reduziert, indem man eine Erhöhung am inneren Bogen des Gewässers gebaut hat. Durch diese Maßnahme wird der Niederwasser-Abfluss verbessert und der Material-Bedarf für den Bau der Riegel reduziert. Der Einfluss auf den Hochwasser-Abfluss ist jedoch gering.
Kurze Erklärung zum Wort „Berme“: Eine Berme ist eine ebene Fläche entlang eines Hanges oder einer Ufer-Böschung. Sie teilt eine hohe Böschung in zwei Teile. Dadurch wird die Böschung stabiler.
Verbesserung der ökologischen Durchgängigkeit durch eine mittige Reihe von Holz-Riegeln.
Links das Bild vom Modell-Versuch, rechts die Grafik dazu als Quer-Schnitt.
Plan für eine optimierte Rampe mit einem erhöhten Bereich (= „Berme“ auf Grafik zu lesen) auf der rechten Seite. (Das Wasser fließt von links nach rechts.)
Das Modell bei einem ein-jährlichen Hoch-Wasser. (der Blick geht bei beiden Bildern gegen die Fließ-Richtung des Wassers.)
Wasser-Versorgung des Mühl-Bach-Kanals
Um bei kleinen Abflüssen eine Aufteilung des Wassers im Verhältnis von 1 zu 3 zwischen Mühl-Bach-Kanal und Rußbach zu erreichen, wurde eine Holz-Riegel-Reihe angeordnet. Damit werden klar definierte Wanderkorridore gesichert (3 auf der Seite des Rußbachs und 1 auf der Seite des Mühl-Bach-Kanals). Gleichzeitig ist auch die Aufteilung des Durchflusses klar definiert, bis die Holz-Riegel-Reihe vollständig überströmt wird. Dann sind die Abflüsse größer und es muss nicht mehr das Verhältnis von 1 zu 3 eingehalten werden.
Ausführung des obersten Riegels mit Durchfluss-Öffnungen (Wander-Korridoren), um bei kleinen Abflüssen eine Aufteilung des Wassers im Verhältnis von 1 zu 3 zwischen Mühl-Bach-Kanal und Rußbach zu erreichen.