WASSERSTRASSE
Wasserstraßen sind wichtige Verkehrswege für den Transport von Gütern und Personen, da sie kostengünstige und umweltfreundliche Alternativen zu Straßen- und Schienenverkehr bieten. Sie spielen eine entscheidende Rolle in der Wirtschaft, indem sie den Handel erleichtern und die Anbindung von Binnenregionen an Seehäfen ermöglichen.
Die Funktionsfähigkeit von Wasserstraßen hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die ausreichende Wassertiefe und -breite, um den Schiffsverkehr zu ermöglichen, sowie die regelmäßige Instandhaltung und Pflege, um Hindernisse wie Sedimentablagerungen zu vermeiden. Zudem sind funktionierende Wasserbauwerke wie Buhnen, Schleusen und andere Infrastrukturkomponenten entscheidend, um sowohl einen reibungslosen und sicheren Transport zu gewährleisten als auch die Hochwassersicherheit der angrenzenden Siedlungsgebiete sicherzustellen. Technische Maßnahmen zur Optimierung der Schifffahrtsverhältnisse (Wassertiefe in der Fahrrinne bei Niederwasserverhältnissen) umfassen insbesondere Leitwerke und Buhnen. Erstere lenken die Strömung in die gewünschte Richtung, zweitere konzentrieren die Strömung in Flussmitte und erhöhen damit den Wasserstand.
Digitale Wasserstraße
Die Positionen aller Schiffe auf der Donau werden permanent über das System DoRIS (Donau River Information Services) elektronisch erfasst und auf einer elektronischen Binnenschifffahrtskarte, der Inland-ECDIS, dargestellt. Dies wird durch den gezielten Einsatz von Satellitenortung, Datenfunk und angepasster Visualisierung erreicht. Die Analyse der dabei generierten Daten zeigt auf, inwieweit die markierte Schifffahrtsstraße eingehalten wird oder ob Optimierungen an deren Verlauf erforderlich sind, was die Verkehrssicherheit auf der Donau erhöht.
Wasserstraßenmonitoring
Das Monitoring von Wasserstraßen ist von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit und Effizienz des Schiffsverkehrs zu gewährleisten. Eine kontinuierliche Überwachung der Fahrwassertiefen ist notwendig, um sicherzustellen, dass Schiffe ausreichend Tiefgang haben und nicht auf Grund laufen. Die Morphologie der Wasserstraßen, also die Form und Struktur des Flussbetts, muss ebenfalls regelmäßig untersucht werden, da Veränderungen durch Erosion oder Sedimentation die Navigierbarkeit beeinflussen können. Der Wellenschlag, der durch vorbeifahrende Schiffe erzeugt wird, kann Uferbereiche und Bauwerke beschädigen, weshalb dessen Auswirkungen genau beobachtet und reguliert werden müssen. Numerische Modellierung spielt hierbei eine zentrale Rolle, da sie es ermöglicht, komplexe hydrodynamische Prozesse zu simulieren und Vorhersagen über zukünftige Veränderungen zu treffen.
Wasserbau zur Optimierung der Schifffahrtsverhälnisse
Während die traditionelle Konstruktion von Buhnen eine inklinante oder orthogonale gerade Form aufweist, um die Strömung vom Ufer wegzulenken, werden in jüngerer Zeit auch deklinante oder gekrümmte Buhnen konstruiert, um beispielsweise gezielt und kontrolliert Erosion von Sediment an den Uferbereichen zuzulassen und dadurch ein vorhandenes Sedimentdefizit im Flusslauf auszugleichen sowie die ökologischen Rahmenbedingungen im Uferbereich zu verbessern. Die Gestaltung von Wasserbauwerken hat einen erheblichen Einfluss auf die Strömung und den Sedimenttransport in Flüssen, und es ist eine sorgfältige Planung und Optimierung notwendig, um die gewünschten ökologischen und ingenieurtechnischen Ziele zu erreichen.
Flexible Infrastruktur in der Wasserstraße
Historisch gesehen kam in Wien am Standort Nussdorf schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine Art flexibler Infrastruktur zum Einsatz. Bei Hochwasser wurde am Beginn des Donaukanals ein Schwimmtor quergestellt um den Eintrag von Treibeis in die Stadt zu verhindern. Das Thema wird nun zeitgemäß wieder neu aufgegriffen, da im modernen Wasserbau Eingriffe meinst minimal gehalten werden aber gleichzeitig ihren Zweck erfüllen sollen. Hintergrund hierfür ist das an vielen Flüssen aus dem Gleichgewicht geratene Sedimentgleichgewicht. Ein modernes Sedimentmanagement dient sowohl der Hochwassersicherheit, als auch der Verbesserung der Schifffahrt und der Ökologie, erfordert dazu aber auch kostspielige Instandhaltungs- bzw. Wasserbaumaßnahmen. Eine übliche Maßnahme zur Gewährleistung der notwendigen Fahrwassertiefen in der Wasserstraße stellen Niederwasserregulierungen mittles Buhnen dar. Sie ist an einem Fluss dafür zuständig, das Wasser bei geringen Durchflüssen/Wasserständen im Hauptstrom zu konzentrieren. Bei höheren Durchflüssen ist sie aber meist sogar kontraproduktiv. Auch können Bereiche entlang der Wasserstraße, die infrastrukturelle Maßnahmen benötigen (z.B. Anlandungsbereiche) variieren. Viadonau versucht deshalb flexible Infrastrukturelemente in ihr modernes Wasserstraßenmanagement zu inkludieren. Das IWA unterstützt mit Begleitforschung durch Monitoring vor Ort um direkte Effekte sichtbar zu machen sowie durch den Aufbau numerischer aber auch physischer Modelle um eine Variantenplanung zu ermöglichen.