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Ueber die

Wasserverhältnisse im G-ebirge

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gehalten in der XIII. Wanderversammlung des Verbandes deutscher Architekten- und Ingenieur-Vereine

von

O. Intze,

Geh.- Regierungsrath, Professor an der Technischen Hochschule zu Aachen.

(Sonder-Abdruck aus der Zeitschrift für Architektur und Ingenieurwesen, Heft-Ausgabe, Jahrg. 1899, Heft 1).

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HANNOVER

VERLAG UND DRUCK VON GEBRÜDER JÄNECKE.

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Ueber die Wasserverhältnisse im Gebirge

deren

Verbesserung und wirthschaftliche Ausnutzung.

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gehalten in der XIII. Wanderversammlung des Verbandes deutscher Architekten- und Ingenieur-Vereine von

O. Intze.

Geh. Regierungsrath, Professor an der Technischen Hochschule zu Aachen.

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Hochgeehrte Herren!

Dem Ersuchen des verehr liehen Vorstandes, auf der hiesigen Hauptversammlung des Verbandes deutscher Architekten- und Ingenieur-Vereine einen Vortrag über Wasserverhältnisse im Gebirge und deren Verbesserung zu halten, bin ich in der Hoffnung gerne nachgekommen, dass es mir gelingen wird, unter Benutzung zahlreicher graphischer Darstellungen und Pläne Ihnen wenigstens einen Ueber-blick über die umfangreichen Vorarbeiten und Ausführungen zu bieten, welche vor fast 20 Jahren eingeleitet wurden und in den letzten 10 Jahren in der Rheinprovinz und in Westfalen zur Durchführung gelangten, um die Wasserverhältnisse im Gebirge zu verbessern.

Schon eine oberflächliche Beobachtung der Wasserverhältnisse im Gebirge zeigte die ausserordentlichen Schwankungen, welche in der Wasserführung der Gebirgsbäche stattfinden. Das Niedrigwasser derselben hält oft Wochen und Monate hindurch an und erzeugt überall einen immer mehr fühlbar werdenden Mangel. Bei niedrigen Wasserständen und grosser Kälte tritt leicht eine Vereisung der Wasserläufe, der flachen Teiche und der Wassermotoren als weiterer Uebelstand zu dem Wassermangel hinzu. Durch einen solchen Wassermangel und die Vereisung wird nicht nur der Betrieb der Wasserkraftanlagen gehemmt und unterbrochen, sondern es nimmt infolgedessen auch die Konkurrenzfähigkeit derjenigen Werke ab, welche auf die Wasserkräfte angewiesen sind, und es wachsen andererseits die Kosten des Betriebes wesentlich dadurch, dass die Arbeiter, welche auf die Wassertriebwerke angewiesen sind, nicht regelmässig beschäftigt werden können, wodurch wiederum die Leistungsfähigkeit der Arbeiter während der Betriebszeit wegen der Ungleichmässigkeit ihrer Beschäftigung eine gewisse Beeinträchtigung erfahren muss.

Die Ländereien, welche in trockener Zeit vortheilhaft eine Bewässerung erfahren sollten, leiden ebenfalls durch den Wassermangel und ergeben dadurch eine Verminderung ihrer Ertragsfähigkeit. Die unsichtbaren Wasserbecken und Wasserläufe, d. h. die Grundwasserbecken im Gebirge, welche an und für sich nur klein sind, besonders wenn der Untergrund nur sehr wenig durchlässig ist, erfahren zum Nachtheil vieler Städte und kleinerer Ortschaften eine erhebliche Verminderung ihres Wasserinhaltes und führen hierdurch zu einem sehr bemerkbaren Wassermangel derjenigen Wasserwerke, welche lediglich auf die Grundwasserbecken angewiesen sind, da mehr oder weniger der Zusammenhang der unsichtbaren Grund-wasserbecken und der sichtbaren Wasserläufe durch die Durchlässigkeit des Bodens geboten ist.

Im Gegensatz hierzu werden aber durch heftige oder anhaltende stärkere Niederschläge plötzliche Anschwellungen der Hochwasserstände veranlasst, welche zeitweilig gewaltige Wassermengen mit grossem Gefälle durch die Gebirgsbäche zu Thal führen. In diesen grossen Wassermassen und dem Gefälle, welches sie zu durchlaufen haben, ist eine bedeutende mechanische Arbeitsleistung enthalten, welche, da sie in kurzer Zeit nicht nutzbringend verwerthet werden kann, meistens Veranlassung zu erheblichen Zerstörungen an Ländereien und an Werthobjekten in den Gebirgsthälern giebt.

Die genannten Uebelstände sind nun Veranlassung gewesen, dass der Werth des Wassers bezw. der Wasserkräfte im Gebirge mehr und mehr gesunken war und dass besonders die auf die Industrie angewiesenen Gebirgsbewohner mehr und mehr dahin trachteten, in die Niederungen zu ziehen, wo sie wesentlich bessere Wasserverhältnisse oder bessere Bedingungen zur Erzeugung gleichmässiger Triebkräfte vorfinden.

Während in früheren Jahrhunderten vielfach industrielle Betriebe ihre Kraftquellen im Gebirgswasser suchten, wo sie verhältnismässig grosse Gefälle zur Ausnutzung vorfanden und sich in der Regel damit begnügen konnten,

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entnommen, wovon rund nicht wieder in die Ruhr zurückgelangten;

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kleinere Motoren von vielleicht 10 bis 50 Nutzpferdekräften anzulegen, und auch in der Lage waren, sich den wechselnden Wasserverhältnissen mit ihren Leistungen so gut wie möglich anzuschmiegen, ist der Wasserkraft seit Anfang dieses Jahrhunderts eine ganz bedeutende Konkurrenz in der Dampfkraft erwachsen, um so mehr, als man in der Lage ist, die Dampfkraft dort zu beschaffen, wo sie aus geschäftlichen Gründen am besten angelegt und verwerthet wird. Die Dampfkraft ist den Schwankungen, welche der Wassertriebkraft anhaften, nicht unterworfen und gestattet daher eine gleichmässige Ausnützung der auf die Dampfkraft angewiesenen Arbeiter und der zum Betriebe erforderlichen Arbeitsmaschinen, während die Wasserkraft an Orte gebunden ist, die bezüglich der Verkehrsverhältnisse oft recht ungünstig liegen. Es kommt noch hinzu, dass Dampfkräfte, in grossen Kraftzentralen von 100 —1000 PS. konzentrirt, bei Anwendung vervoll-kommneter Maschinen verhältnissmässig billige Betriebskraft liefern können. Wenn auch diese Betriebskraft der Dampfmaschinen an die Kohle oder ein ähnliches Brennmaterial gebunden ist, welches in grossen Massen dem Schoosse der Erde entnommen wird, ohne ersetzt zu werden, so macht sich die gegenwärtig lebende Generation vorläufig doch noch wenig Sorge darüber, dass dieser gewaltige Vorrath an Kohle im Erdinnern dereinst verbraucht sein könnte, und spielen daher hierauf bezügliche Erwägungen gegenwärtig meistens keine Rolle bei dem Vergleich der Dampfkraft mit der Wasserkraft.

Glaubte man doch vor einigen Jahrzehnten nicht nur in Laien-, sondern vielfach auch in technischen Kreisen, dass die Ausnutzung der Wasserkräfte wegen aller oben angeführten Mängel gegenüber der Benutzung der mobilen, stets nach Bedarf zur Verfügung stehenden vortheilhaften Dampfkraft ein überwundener Standpunkt sei, und ist doch erst in der jüngeren Zeit aus später anzuführenden Gründen ein Wandel in diesen Ansichten auch in weiteren Kreisen eingetreten!

Zu den natürlichen Schwierigkeiten, welche sich der Ausnutzung des Wassers und der Wasserkräfte entgegenstellen, kommen in manchen industriereichen Gebieten noch die Folgen künstlicher nachtheiliger Einwirkungen hinzu. Durch das Fortpumpen grosser Wassermengen aus manchen Thälern in entfernte Gebiete, besonders zur Zeit des Niedrigwassers, werden auch die sichtbar laufenden Wassermengen in manchen Gegenden zum Theil in erschreckender AVeise beeinträchtigt. Im Jahre 1897 sind z. B. 136 Mill. Wasser — entsprechend 4 ^3 cbm i. d. Sekunde — durch Wasserwerke aus dem Gebiete der unteren Ruhr fort-gepumpt, nahezu 20 Mill.cbm mehr als 1896. Am trockensten Tage wurden 460000 375000

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Unter diesen Umständen fühlten die Staatsbehörden sich verpflichtet, den Ersatz des entzogenen AVassers in trockener Zeit durch Anlage von Sammelbecken zu ver-    ;

langen, welche im Gebirge angelegt und durch überschüssiges Hochwasser gespeist werden können.

Mit der Verminderung der Niedrigwassermengen der Bäche und Flüsse wächst auch durch die Ausdehnung der Industrie in vielen Ortschaften die Verunreinigung des AVassers derart, dass manche Ortschaften und manche Betriebe durch den Mangel und die Verschlechterung des AATassers zu Zeiten des Niedrigwassers sich in einer wirthschaftlichen Noth befinden.

Durch die A'erbesserung der Verkehrsverhältnisse auch in Gebirgsgegenden und die dadurch veranlasste Zunahme der Bevölkerung daselbst, sowie durch die gesteigerten Anforderungen, welche die Menschheit auch bezüglich des Verbrauchs an Wasser in den Haushaltungen stellt, ist relativ der Mangel an Wasser in trockener Zeit in den

letzten Jahrzehnten in vielen Gebirgsthälern ganz bedeutend gestiegen.

Die unmittelbare Folge des Wassermangels ist der Diebstahl, welcher in trockener Zeit durch unberechtigte Entnahme von Wasser begangen wird. Hierdurch entstehen nicht nur Schädigungen aller Art, sondern auch langjährige Prozesse, welche um so schwieriger sind, als die frühere Gesetzgebung auf die durch die gegenwärtigen wirthschaftlichen Verhältnisse geschaffenen Uebelstände bei dem jetzt bestehenden Wasserrecht noch keine Rücksicht hatte nehmen können. Zu den nachtheiligen Einwirkungen, welche wenigstens einzelne Triebwerke und einzelne Ortschaften im Gebirge erfahren müssen, gehört auch der Aufstau, welcher bei niedrigem Wasser durch kleinere Teiche einzelner industrieller Anlagen veranlasst wird, indem der Nutzen dieser kleineren Teiche nur einem oder einigen Interessenten zu statten kommt, die einen solchen Teich nach ihren lokalen Bedürfnissen ausnutzten, während die unterhalb Liegenden in trockenen Zeiten oft nur während weniger Stunden das aus den Teichen abgelassene Wasser empfangen und diese wenigen Stunden, je nach der Entfernung der betreffenden Interessenten von dem Teiche, oft in die Nachtzeit fallen.

Auch die Bewirthschaftung der Quellgebiete übt einen nennenswerthen Einfluss auf die Wasserverhältnisse aus, und darf es als nachgewiesen angesehen werden, dass ein vorzüglich gepflegter Wald im Gebirge eine Vermehrung des Niedrigwassers und eine Verminderung des Hochwassers bis zu einer gewissen Grenze zu bewirken vermag, während anderseits eine Entwaldung eine wesentliche Verminderung des Niedrigwassers und eine schädliche Vergrösserung der Hochwasseranschwellung im Gefolge hat. Zu diesen genannten Uebelständen kommt noch hinzu, dass die zeitweilige Wiederkehr grösserer Hochfluthen im Gebirge mehr und mehr Schaden dadurch anrichtet, dass die Bevölkerung im Gebirge zunimmt, dass hierdurch eine immer intensivere Bebauung in den Gebirgsthälern stattfindet und der Werth des Bodens und der Bauwerke im Gebirge ebenfalls beständig steigt. Hierbei ist es vielfach nicht möglich gewesen, zu verhindern, dass, trotz wiederholter Ueberschwemmungen und Verwüstungen, die Gebirgsbewohner immer wieder in unzulässiger Weise die Flächen bebauten, welche von dem Hochwasser überfluthet werden.

Erst in der neueren Zeit sind besonders zwei Momente die Veranlassung gewesen, dass man den Wasserverhält-nissen im Gebirge eine grössere Aufmerksamkeit zuwendet. Nachdem die schiffbaren Theile der AA'asserläufe in Deutschland und besonders in Preussen mehr und mehr ausgebaut sind und ein regelmässiges Bett erhalten haben, ist die Aufmerksamkeit der Bewohner in den Niederungen durch die Beeinträchtigung, welche diese regulirten Strecken durch Hochwasseranschwellungen und deren Folgen erfahren, auf die Einwirkung gelenkt worden, die hierbei den Wasserläufen im Gebirge zuzuschreiben sein könnte. Anderseits ist im letzten Jahrzehnt eine unerwartete Steigerung des AVerthes der AVasserkräfte dadurch eingetreten, dass die Möglichkeit nachgewiesen worden ist, die AVasserkräfte aus dem Gebirge durch elektrische Uebertragung auf grössere Entfernungen hin nutzbar zu machen. Die elektrische Ausstellung in Frankfurt a. M. vom Jahre 1891 hat in dieser Beziehung bekanntlich bahnbrechend gewirkt, da es gelang, auf 177 km Entfernung 75°/₀ derjenigen Leistung nutzbar zu machen, welche am Ursprungsorte bei Lauffen am Neckar durch eine AArasserkraft geboten war, wenn auch damals die hierzu aufgewandten Kosten noch nicht in dem wünsclienswerthen Verhältnisse zu dieser Leistung standen, um eine derai’tige Ausführung als wirthschaftlich berechtigt ansehen zu können. Die seit dieser Zeit entwickelte fieberhafte Thätigkeit der Ingenieure der elektrischen Firmen und derjenigen Maschinen-

Fabriken, welche sich mit der Ausführung von Wasserkraftmotoren befassen — und in dieser Beziehung sind erfreulicher Weise deutsche Firmen bahnbrechend voran-

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Frühjahr 1897. Die eingeschriebenen Zahlen geben die Niederschlagshöhen in mm an.

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gegangen — hat zu zahlreichen, durchaus gelungenen Kraftanlagen geführt, welche mit grossem Nutzen selbst auf grössere Entfernungen von 30—50 km Wasserkräfte elektrisch übertragen. Freilich ist hierbei noch der Uebel-stand geblieben, welcher den Wasserkräften im Gebirge durch die Schwankungen der Wassermengen anhaftet, und hat man sich daher vorläufig meistens auf die Ausführung solcher W asserkraftanlagen beschränken müssen, bei denen das Niedrigwasser als ausreichend gross für den vorliegenden Zweck anzusehen war. Sobald es nun gelingt, auch den eben genannten Uebelstand zu beseitigen oder erheblich zu mildern, d. h. die zur Verfügung stehenden Wassermassen in Gebirgs-thälern das Jahr hindurch möglichst gleich-mässig auszunutzen, darf man, wenigstens für praktische Zwecke, eine derartig verbesserte Wasserkraft als ein perpetuum mobile betrachten, welches grosse Kraftwirkungen gleichinässig der Welt so lange zur Verfügung stellt, als die Menschheit überhaupt die sonstigen Bedingungen zu ihrer Existenz in den Gebirgsthälern oder in deren Nähe erfüllt sieht.

Diese elektrische Kraftübertragung hat noch die grosse Bedeutung, dass die an passender Stelle gesammelten Kräfte in einfacher Weise für Kraft- und Beleuchtungszwecke und für Zwecke chemischer Industrien beliebig und verhältnissmässig leicht vertheilt werden können. Es ist hierdurch ein Mittel gegeben, auch in entlegenen Gegenden, wie im Gebirge, die Bevölkerung, welche oft aus Mangel an Beschäftigung gezwungen ist, auszuwandern, auf ihrer heimathlichen Scholle festhalten zu können, indem ihnen daselbst eine lohnende Beschäftigung geboten wird.

Die den Wasserläufen im Gebirge anhaftenden, vorhin genannten Mängel drängen selbstverständlich darauf

hin, einen Ausgleich der Wassermassen anzustreben, indem die überflüssigen und meistens in ihrem Verlauf nur schädlich wirkenden Hochwassermengen in geeigneten Sammelbecken zurückgehalten und aus denselben in trockener Zeit den Wasserläufen zugeführt werden. Durch

diesen Ausgleich wird bis zu einer gewissen Grenze, je nach der Grösse der angelegten Sammelbecken und je nach der Grösse des abgesperrten Gebietes eine Verminderung der grössten sekundlich ab-fliessendenHochwasser-mengen eintreten müssen und damit eine Milderung ihrer Schäden bewirkt werden können. Bis zu welchem Umfange der durch solche Sammelbecken den unterhalb liegenden Gebieten zu gewährende Schutz gegen Hochwasserschäden reichen kann, bedarf natürlich ganz besonderer Untersuchung, und wird dieser Schutz nur in besonderen Fällen von hervorragender Bedeutung sein können.

Immer wird aber die Summe der Wirkungen vieler kleiner Anlagen, die aus anderen Gründen geschaffen wurden, auch in dieser Richtung von Bedeutung werden können.

Bevor nun an die Verbesserung der Wasserverhältnisse im Gebirge herangetreten werden kann, sind sehr umfangreiche, sorgfältige Vorarbeiten erforderlich, wenn nicht grosse Summen unnütz ausgegeben werden und mangelhafte bezw. gefährliche Anlagen geschaffen werden sollen. Es darf in erster Linie nicht vergessen werden, dass die Anhäufung gewaltiger AU<t«n«hWassermassen an einzelnen Punkten, und zwar im Allgemeinen in grösseren Höhen im Gebirge, für die unterhalb liegenden Bewohner den Gedanken an eine ihnen hierdurch geschaffene Gefahr erweckt, und dass daher sowohl der konstruirende Ingenieur als auch die Staatsbehörden verpflichtet sind, besondere Aufmerksamkeit auf die Ausführung solcher Anlagen zu verwenden.

Zu den umfangreichen Vorarbeiten, welche viel Zeit, Geduld und Geld erfordern, gehört in erster Linie die

genaue Untersuchung der Abflussverhältnisse der Wasserläufe. Leider sind die Bestimmungen der Wassermengen,

Avelche die Gebirgswasserläufe führen, nur vereinzelt und nur selten umfangreich und genau genug durchgeführt, um auf solche Bestimmungen hin eine zuverlässige Rechnung anstellen zu können. Während wir sehr ausführliche und langjährige Untersuchungen über die Vertheilung und die Grösse der Niederschläge besitzen, welche in erster Linie auf die Abflussverhältnisse einwirken, fehlt uns doch leider eine genügende Grundlage, um aus diesen Niederschlagsmengen der Zeit und dem Orte nach die durch dieselben veranlassten wechselnden Abflussmengen einigermassen zuverlässig bestimmen zu können. Es tritt hier besonders der Uebelstand hervor, dass das Verhältnis der Abflussmengen zu den Regenmengen mit den Monaten wesentlich sich ändert, und dass diese Beziehung von den klimatischen, topographischen und geognostischen Verhältnissen und von der Bewirtschaftung bezw. von der Bewaldung, besonders in den Quellgebieten, und von den Einwirkungen grösserer Seen und Gletschergebiete wesentlich abhängt.

Der oft, besonders im Gebirge, sehr schnell in wenigen Stunden sich vollziehende Wechsel in der Grösse der sekundlichen Abflussmengen bietet weitere Schwierigkeiten für die Messungen, wenn es sich darum handelt, ein genaues Bild von dem Wechsel dieser Abflussmengen und genaue Zahlen der gesammten Ab-flussmengen während der einzelnen Monate und während des ganzen Jahres zu erhalten. Die Ausführung der Vermessung erfordert besondere Vorbereitung der Messstelle, Anstellung geeigneter Beobachter oder Aufstellung besonderer Apparate und auf alle Fälle nennenswerte Kosten, zu denen die Kapitalien gewöhnlich nur dort zur Verfügung stehen, wo man den Werth derartiger genauer Untersuchungen schätzen gelernt hat. Besonders die Bestimmung der Hochwassermengen bereitet wegen

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der oft unerwartet schnellen Anschwellung grosse Schwierigkeiten, um mit hinreichender Genauigkeit den Wechsel dieser gewaltigen Anschwellung und Abschwellung rechtzeitig messen zu können, was besonders dann sehr schwierig ist, wenn bei Hochwasseranschwellungen grössere Flächen iiberfluthet werden.

Wegen der genannten starken Schwankungen der sekundlich abfliessenden Wassermengen in den Gebirgs-Üüssen ist die Bestimmung der Wassermengen durch einzelne Messungen in der Regel ohne grossen Werth, und sind daher Messmethoden anzuwenden, durch die fortlaufend, möglichst durch Selbstaufzeichnung mittelst geeigneter Apparate, die zu jeder Zeit an einem bestimmten Punkte vorbeifliessenden Wassermengen ermittelt werden können. Besonders eignet sich hierzu die Festlegung der schwankenden Wasserstände an Ueberfallwehren, bei denen durch Kenntniss der Ueberfalllänge, der Wasserstrahldicke und der Konstruktionsweise des Wehres die fraglichen Wassermengen recht zuverlässig ermittelt werden können. Andererseits wird in geeigneten regelmässigen Strecken der Wasserläufe durch Feststellung der Querprofile des Wasserlaufes und durch Messungen der Geschwindigkeit des Wassers bei verschiedenen Wasserständen oder durch Berechnung dieser Geschwindigkeit aus dem Längengefälle und dem Querprofil, unter Berücksichtigung der Beschaffenheit des Flussbettes, die Beziehung zwischen der sekundlichen Wassermenge und dem Wasserstande an den betr. Punkten durch die sog. Wassermengenkurven festgelegt werden können, sodass man aus den durch selbstaufzeichnende Apparate in den fraglichen Punkten fortlaufend festgestellten, sich ändernden Wasserständen die diesen Wasserständen entsprechenden Wassermengen bestimmen kann.

Wenn auch an den meisten Wasserläufen, besonders in ihrem schiffbaren Theile (weniger im Gebirge), zahlreiche Wasserstandsbeobachtungen (Pegelbeobachtungen) gemacht worden und hierüber seit Jahrzehnten gewaltige Aktenmassen angesammelt sind, so sind doch diese Akten-stösse chiffrierten Depeschen vergleichbar, zu denen der Schlüssel fehlt. Vielfach ist es leider schwer möglich, durch nachträglich geeignete Messungen die Umsetzung der Wasserstände in sekundliche Wassermengen zu bewirken, da im Laufe der Zeit die Quer- und Längenprofile der Wasserläufe an den betreffenden Stellen sich vielfach selbst geändert haben oder künstlich verändert worden sind. Es wäre wegen dieses grossen Uebelstandes dringend zu wünschen, dass überall, wo Pegelbeobachtungen gemacht werden, auch wiederholt an der Messstelle und in deren Nähe Längen- und Querprofilbestimmungen des Wasserlaufes vorgenommen werden, und dass andererseits auch direkte Wassermengen in grosser Zahl durchgeführt würden, um überall zuverlässige Wassermengenkurven zu erhalten.

Wenn nun auch durch die Bestimmung der während eines Jahres wechselnden sekundlichen Abflussmengen die Unterlagen geschaffen werden, die der Hydrotekt für die Bearbeitung gewisser wasserwirtschaftlicher Fragen nöthig hat, so ist es doch jedenfalls sehr empfehlenswert, auch ; möglichst genaue Bestimmungen der Regenmengen und ihrer Vertheilung, wenigstens auf die einzelnen Monate des Jahres, gleichzeitig zu veranlassen, wozu vielfach die Beobachtungen der meteorologischen Stationen das nötige Material liefern können.

Handelt es sich um genauere Feststellung der Vertheilung der Regen- und Abflussmengen, wie dies bei der Anlage von Sammelbecken der Fall ist, bei denen bestimmte, oft nicht sehr grosse Gebiete abgesperrt wrerden sollen, in deren Nähe meteorologische Stationen nicht oder wenigstens nicht in genügender Zahl vorhanden sind, so müssen, wie dies beispielsweise in dem bergischen Lande und in den letzteren Jahren in grösserer Ausdehnung im Eifelgebiete, speziell im Niederschlagsgebiete der Roer, i geschehen ist, zahlreiche Regenmessstationen eingerichtet werden. Bei den Beobachtungen in den Quellgebieten der Wasserläufe, besonders in gebirgigen Gegenden, ist es noch von besonderem Interesse, die Vertheilung der Niederschläge auf die einzelnen Tage und auf die einzelnen Theile der Quellgebiete für die Zeit kennen zu lernen, während welcher eine Hochflut entsteht und verläuft. (Abb. 1, 2 und 3.) Bei genügender Ausdehnung der Zahl der Stationen und sorgfältiger Sichtung des ßeob-achtungsmaterials ist es möglich, Karten herzustellen, welche nicht nur für Jahre, sondern auch für Monate und selbst für einzelne Tage durch Kurven gleicher Regenhöhen die Vertheilung der Niederschläge sehr deutlich machen und es gestatten, für einzelne Niederschlagsgebiete die in einer bestimmten Zeit gefallenen Regenmengen recht genau durch Planimetrirung der betreffenden Flächen zwischen den Kurven und den Grenzen der Niederschlagsgebiete zu bestimmen. Die vorliegenden Karten sind z. B. für das Urftgebiet der Eifel, für Bober- und Queissgebiet in Schlesien gemacht worden.

Die Ermittelung der Niederschlagsmengen für das ganze Jahr giebt ein vorzügliches brauchbares Kontroll-material für die Abflussmengen, welche ebenfalls für das ganze Jahr und das gleiche Gebiet bestimmt worden sind.

Während man früher geneigt war, zu glauben, dass die Jahresabflussmengen in einem bestimmten Verhältnisse zu den Niederschlagsmengen stünden, lehren die neueren genauen Bestimmungen der jährlichen Jahresabflussmengen in Quellgebieten, dass ein solches bestimmtes Verhältnis überhaupt nicht vorhanden ist, sondern dass man zuverlässige Resultate bezüglich der jährlichen Wassermengen, welche abfiiessen, aus den Niederschlagsmengen erhält, wenn man von der Regenhöhe eine bestimmte Verlusthöhe in Abzug bringt, wie dies an der Hand der Resultate der Beobachtungen näher gezeigt werden kann.

Es mögen nun hier die Resultate einiger Untersuchungen, welche in den letzten beiden Jahrzehnten in Rheinland und Westfalen angestellt worden sind, angegeben werden:

Im Niederschlagsgebiete der Lenne bei Altena, und zwar im Ralnnede- und Fuelbecketlial, haben zum Zwecke der inzwischen ausgeführten Sammelbeckenanlage der Fuelbecke an der Lenne Wasserstandmessungen, Quer-und Längenprofilbestimmungen stattgefunden, und sind Berechnungen der sich hieraus ergebenden Wassermengen vorgenommen, welche das durch die vorliegende Tafel dargestellte Bild über die im Rahmedethale während vieler Jahre (1877 — 1883) eingetretenen erheblichen Schwankungen der AbÜussmengen ergaben (Abb. 4). Die Werkbesitzer des unteren Ralimedethales und des Fuelbeckethales hatten sich schon im Jahre 1883 zusammengethan, um darüber zu berathen, wie dem von ihnen empfundenen, wenn auch in Zahlen nicht festgestellten , aus der Darstellung aber deutlich ersichtlichen Wassermangel, der oft mehrere Monate hindurch in einzelnen Jahren sich bemerkbar machte, abgeholfen werden könne, da sie nicht im Stande waren, der Konkurrenz zu begegnen, welche die mit gleiclimässiger Kraft und in günstiger Lage arbeitenden grösseren Werke ihnen boten. Die Kleinindustrie dieser Thäler, die früher ausserordentlich geblüht hatte, war immer mehr zurückgegangen und lief Gefahr, vollständig lahmgelegt zu werden.

Die Anschauungen, welche über die Möglichkeit einer Abhilfe des erheblichen Wassermangels durch Anlage eines Sammelbeckens damals in Kreisen der Verwaltung herrschten, gehen daraus hervor, dass, als eine Abordnung dieser Werkbesitzer den betr. Landrath um die Förderung dieser Angelegenheit ersuchte, derselbe ihnen kurz und bündig erklärte, dass es ein Unding sei, von einem Sammelteiche im Gebirge eine derartige ausreichende Hilfe erwarten zu wollen. Die vorliegende Untersuchung ergab

jedoch, dass die Abhülfe durchaus nicht unmöglich sei, sondern dass mit einem verhältnissmässig kleinen Inhalte des Sammelbeckens, von etwa 700 000 nisse der Industrie dahin genügt werden könnte, um im Rahmedethal in trockener Zeit während der Arbeitsstunden des Tages die erforderliche, gleichmässig abfliessende Menge von 400—500 Litern in der Sekunde zu erzielen. Wenn auch damals die Ausführung vorläufig daran scheiterte, dass die in Frage kommenden Werkbesitzer nicht sämmt-lich einig waren, so ist doch in den Jahren 1894/96 die Anlage zur Ausführung gekommen, nachdem ein Zwangsgesetz für Thalsperranlagen zu industriellen Zwecken inzwischen geschaffen wurde und hierdurch die Betheiligung

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Die vorliegende Darstellung (Abb. 5) der täglichen Wasserabflussmengen des Jahres 1888/89 aus den drei Seitenthälern der Wupper: dem Beverthale, dem Uelfe-thale und dem Brucherthale, ergeben für mittlere Niederschläge, wie sie dieses Jahr zeigte, nicht nur sehr grosse jährliche Abflussmengen, sondern auch zeitweilige häufigere Anschwellungen, die mit mehr oder weniger lange Zeit hindurch anhaltendem Wassermangel wechselten, diesen Darstellungen ist ersichtlich, welchen Einfluss die Bewirthscliaftung und besonders eine gute Bewaldung auf die Schwankungen der Wasserabflussmengen hat. Obgleich das untersuchte Bruchertlial verhältnissmässig klein ist — etwa x/₃ so gross als das Beverthal — und obgleich

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hiernach die sekundlichen Schwankungen bezw. die täglichen Schwankungen der Wasserabflussmengen sich ver-hältnissmässig grösser heraussteilen sollten, als bei dem Beverthale, so ist doch das Umgekehrte deshalb der Fall, weil im Niederschlagsgebiete des Brucherthales nicht nur eine verhältnissmässig grosse Fläche (rund 49 °/₀ gegenüber 32 °/₀ bei dem Beverthal) bewaldet ist, sondern weil dieser Wald im Brucherthale als Hochwald ganz vorzüglich gepflegt wird.

Von besonderem Interesse ist nun die Frage: Welche Wassermassen wären erforderlich gewesen, um z. B. für das Beverthal während des ganzen Jahres einen gleich-mässigen Abfluss zu erzielen? Die auf dem vorliegenden Blatte dargestellten Resultate des Beobachtungsjahres 1888/89 ergaben für das Beverthal von 22 qkm Grösse bei dem in diesem Jahre stattgehabten mittleren Niederschlag eine Abflussmenge von rund 16,1 Mill. eine mittlere tägliche Abflussmenge, für sämmtliche Tage des Jahres gerechnet, von rund 44 300 cbm. Die Wasser-

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sämmtlicher Interessenten nach Maassgabe ihres Nutzens zwangsweise durchgeführt werden konnte.

Die Untersuchung der Wasserverhältnisse der Wupper wurde nun in eingehenderer Weise durch Aufstellung mehrerer selbstaufzeichnender Apparate in verschiedenen Seitenthälern der Wupper seit 1888 durchgeführt, nachdem die an diesem Flusse vorhandenen Industriellen auf Anregung des Landrathes König in Lennep und angespornt durch die inzwischen für die Erweiterung des Wasserwerks der Stadt Remscheid im Eschbachthale in Angriff genommene Thalsperre die erforderlichen Mittel zu Verfügung gestellt hatten. Die in den Jahren 1887/88 angestellten genauen Messungen der Abflussmengen aus dem Eschbachthale bei Remscheid hatten für ein verhältnissmässig kleines Gebiet überraschend günstige Resultate ergeben, welche es erwarten Hessen, dass in den sämmtlicheu Seitenthälern der Wupper ähnliche Verhältnisse sich finden würden, wie die Ergebnisse dieser Untersuchungen dies auch bestätigt haben.

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Gruppen hintereinander gefolgt wären, wie dies in einzelnen Gebieten, besonders in tropischen Gegenden, der Fall ist, so würde zum Ausgleich ein Sammelbecken erforderlich geworden sein, dessen Inhalt 6,4 Millionen

Abb. 5. Abflussmengen des Brüchen-, TJelfe- und Beverthales (1888 und 1889).

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Mangel an Wasser gegenüber der mittleren Abflussmenge berücksichtigt, dass, rund gerechnet, eine 2V2inalige Füllung eines Sammelbeckens durch das überschüssige Hochwasser eintreten wird, mithin die Grösse des zum vollen Ausgleich dieser Wassermengen des Beverthales erforderlichen Sammelbeckens für ein mittleres Jahr, wie es 1888/89 geboten war, nur 6,4 : 2,5 = 2,56 Millionen cbin erfordert haben würde. Dieses Resultat, welches für das bergische Land fast überall gültig ist, bleibt von besonderer praktischer Bedeutung.

Da nun einerseits an Sonn- und Feiertagen im Allgemeinen kein Betriebswasser für die Werke abzugeben ist, und da andererseits der Betrieb der Wasserwerke an der Wupper mit wenigen Ausnahmen nur während der Tagesarbeitsstunden stattfindet, so kann für ein Sammelbecken dieser Grösse eine erheblich intensivere Ausnutzung, d. li. eine häufigere Füllung mit Nutzwasser während des Jahres, angenommen werden.

Eine eingehendere Berechnung ergab, dass ohne Schädigung der vorhandenen Betriebe eine Nutzwassermenge von 10—11 Millionen gewonnen werden kann, wenn, wie dies geschehen ist, das Sammelbecken auf 3 Millionencbra Inhalt und durch einen beweglichen Aufsatz auf den Ueberlauf sogar auf 3,3 Millionen

Vermessung der Wassertriebwerke an der Wupper hat die auf vorliegender Zeichnung (Abb. 6) dargestellten Resultate der erforderlichen Aufschlagswassermengen ergeben, und geht daraus hervor, dass die meisten Triebwerke ganz erheblich weniger Wasser gebrauchen, als das ihrem Niederschlagsgebiet zukommende Mittelwasser. Es ist daher zulässig, da im Beverthale selbst für die nasse Zeit ein erheblich kleineres Quantum für die dortigen Betriebe erforderlich ist, als es dem mittleren Abfluss-quantum entspricht, im Beverthal wesentlich mehr Wasser als Nutzwasser zurückzuhalten, als das über das mittlere Abflusswasserqnantum hinaus gefundene Hochwasserquantum von 6 400 000

Betrüge z. B. der Wasserbedarf für den Betrieb nur etwa 60% von dem mittleren Abfluss während des Jahres, so würde sich als überschüssiges, bisher nicht nutzbar gemachtes Wasser aus dem Beverthal, welches durch Aufstau in dem Sammelbecken daselbst während des Jahres nutzbar gemacht werden könnte, ein Quantum von rund 65 % des Jahresquantums ergeben, entsprechend rund 11 Millionen cbm.

Die für das Beverthal gefundenen Abflussverhältnisse dürfen, da das Wuppergebiet sich aus vielen Seitenthälern zusammensetzt, welche dem Beverthale der Höhenlage und der Bewirthschaftung nach sehr ähnlich sind, zu der Annahme berechtigen, dass die Wasserabflussverhältnisse für die verschiedenen Triebwerke an der Wupper der Grösse ihrer Niederschlagsgebiete im Verliältniss zu dem Niederschlagsgebiete des Beverthales entsprechen.

Während nun aus der Schwankung der Wasserabflussmengen für das Beverthal bei einem Bedarf von 100 % der mittleren Abflussmenge für den Betrieb eines Motors sich ein jährlicher Mangel von 39% der gesamm-ten Jahresabflussmengen herausstellte, fand man, dass bei einem Bedarf von 80% dieser Mangel auf 26% des Jahresquantums, bei einem Bedarf von 60% der Mangel auf 14 V2 % und bei 40% Bedarf auf rund 6% herabsank. Erst bei etwa 8 % Bedarf von der mittleren Abflussmenge beträgt der Mangel =•= Null, da für diesen Bedarf durch das niedrigste Wasser noch vollständige Deckung vorhanden ist.

Trägt man das Verhältniss des Mangels zum Bedarf graphisch auf, wie dies auf der vorliegenden Darstellung geschehen ist (Abb. 5), so erhält man eine parabolische Kurve, aus welcher man für jeden Bedarf an Betriebs-

wasser, ausgedrückt in Prozenten der mittleren jährlichen Abflussmengen, in Prozenten den Mangel finden kann, den dieses Werk während des Jahres an Betriebswasser erleidet. Durch Multiplikation dieses letzteren Prozentsatzes mit dem auf die betreffende Betriebszeit des Werkes entfallenden Jahresbedarf an Betriebswasser erhält man die gesammte Fehlmenge, an der das Werk während des Jahres leidet.

Hierdurch ist die Möglichkeit geboten, einen gerechten Vertheilungsmaassstab der Beitragskosten zu finden, welche diese Werke mit Rücksicht auf ihren Wassermangel bezw. mit Rücksicht auf die ihnen durch die Sammelbecken gebotene Deckung dieses Wassermangels zu leisten haben, und ist damit die Hauptforderung des Zwangsgesetzes für die Anlage von Sammelbecken zu industriellen Zwecken erfüllt, dass jedes Werk nur entsprechend seinem wirklichen Nutzen zu den Kosten herangezogen werden soll.

Dieser wirkliche Nutzen ist nun zu berechnen einerseits nach dem Nutzquantum, welches dem Werke geliefert wird bezw. nach dem Mangel an Wasser, den man zu decken hat, oder den man decken kann, und andererseits nach der Nutzleistung, welche dem vorhandenen Wassermotor des Triebwerkes für die gebotene bezw. ausgenutzte Wassermenge entspricht. — Zur Erlangung einer angemessenen Uebersicht empfiehlt sich die Aufstellung eines Wasser-wirthschaftsplans nach dem Muster von Abb. 7, welcher die Bewirthschaftung der Sammelbecken im Bever-und Lingesethale während des Betriebsjahres 1. September 1888—31. August 1889 darstellt und zwar unter der Voraussetzung zweier verschiedener Entnahmemengen (6,0 und 6,83

bis 15. April. Die Ergänzung des Betriebswassers der mittleren Wupper auf 6,83 cbm ist noch eben möglich, wie der geringe Behälterinhalt Ende Januar zeigt. Ein gleicher Tiefstand stellt sich bei der Ergänzung auf 5 cbin i. d. Sek. für die Zeit vom 15. April bis 1- November im Monat Juli ein. — Abb. 7 zeigt zugleich den in dem Bever- und Lingese-Thale nach Anlage der Thalsperre ausgeübten Einfluss auf die Wasserverhältnisse der mittleren Wupper (vergl. auch Abb. 6).

Aus dem Wirthschaftsplane (Abb. 7) geht hervor, dass man im Stande ist, aus dem Bever- und Lingesethale von zusammen 31flkm Niederschlagsgebiet statt der im Jahre bisher nur ausgenutzten Wassermenge von 4,20 Mill.

4,20 + 17,76 = 21,96 Mill.

machen, während an trockenen Sonntagen noch 0,73 Mill.cb“ Wasser jährlich zur Spülung der Wupper abgelassen werden können.

Ganz ähnliche Verhältnisse, wie sie an der Lenne und Wupper festgestellt wurden, haben sich auch für das Roer gebiet in der Eifel gefunden, wie die hierauf bezügliche Darstellung dies zeigt. Auch hier sind häufige Schwankungen zwischen Niedrig- und Hochwasser festgestellt, und wird auch hier eine häufigere Füllung eines daselbst geplanten besonders grossen Sammelbeckens ein-treten. Die Resultate der vorgenannten genaueren Messungen der Abflussmengen haben die in folgender Tabelle A aufgeführten Werthe ergeben.

Nachdem die Untersuchung über die schwankende Wasserführung der Wasserläufe während eines Jahres und. über den Bedarf an Wasser für verschiedene Zwecke den nöthigen Anhalt für die Grösse des erforderlichen Sammelbeckens ergeben haben, wobei man natürlich in der Regel, besonders dann, wenn eine Vergrösserung des erforderlichen Sammelbeckens relativ billig wird, den Inhalt grösser nehmen wird, als er zuerst unbedingt erforderlich ist, handelt es sich darum, an geeigneter Stelle ein oder mehrere Sammelbecken zu schaffen, welche dem erforderlichen Inhalte genügen.

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Tabelle A.

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Mittlere sekundl. Abflussmenge

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Seit Menschen-gedenken grösstes Hochwasser vom November 1890 in mehreren Thälern gemessen

Olef 1897    200 868

Urft mit Olef 375 789

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1897

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2001

gemessen

1601

gemessen

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geschätzt

5001

zur Vorsicht angenommen

Bei der Aufsuchung der betreffenden Gebiete für die Abschliessung durch sogenannte Thalsperren, d. h. durch Dämme, welche quer durch ein Thal hindurch gebaut werden, um hinter denselben und zwischen den Thalwänden in geeigneten Thalmulden das Wasser aufzuspeichern, muss zunächst entschieden werden, ob man diese Abdämmung in Erde oder in Mauerwerk ausführen will, um hiernach die Untersuchung bezüglich der erforderlichen Fundamentirung und bezüglich des nothwendigen Baumaterials vorzunehmen.

Die Ausführung höherer Dämme für grössere Wasserinhalte aus Erdmaterial ist gefährlich, da eine Durchweichung des Erdmaterials oder eine Ueberfluthung desselben leicht die Zerstörung eines solchen Erddammes hervorrufen kann. Die meisten Zerstörungen von Thalsperren, so z. B. die in weiten Kreisen bekannt gewordene umfangreiche Verwüstung bei Johnstown (1889), sind auf diesen Umstand zurückzuführen.

Wenn man also aus ganz besonderen Gründen zur Anlage solcher Erddämme übergeht, was nur dann überhaupt zulässig erachtet werden sollte, wenn die Stauhöhe 10¹¹¹ nicht überschreitet, so sind ganz besondere Vorkehrungen zu treffen, welche der leichteren Zerstörung solcher Erddämme entgegenwirken, z. B. durch Anlage eines besonders festen, sicheren Kerns dieser Erddämme, durch Sicherung der luftseitigen Böschungen gegen Abspülen, durch besonders grosse sichere Entlastungseinrichtungen zur Ueberleitung etwa überschüssigen Hochwassers über die Abdämmung. Hat man vor allen Dingen die Sicherheit und Dauerhaftigkeit solcher Anlagen im Auge, wie dies Pflicht jedes Konstrukteurs und der Aufsichtsbehörden ist, so sollte man in erster Linie und mit allen Mitteln darauf bedacht sein, diese Abdämmung auf festem, felsigem Untergrund in dauerhaftem, festem und dichtem Baumaterial auszuführen.

Bei der Wahl des Thaies sollten möglichst viele der nachstehenden Bedingungen erfüllt werden, welche sich hinsichtlich einer möglichst billigen Ausführung leider zum Theil widersprechen:

1) das Thal soll möglichst hoch im Gebirge liegen, um unterhalb desselben möglichst viel Gefälle in vorhandenen oder neu zu schaffenden Triebwerken auszunutzen:

2)    das Sammelbecken soll ein möglichst regenreiches Gebiet abschliessen, um viel Wasser zu fassen;

3)    in dem betreffenden abzusperrenden Seitenthale soll möglichst wenig Bedarf an Wasser vorhanden sein, um in regenreicher Zeit möglichst viel Wasser ohne Nachtheile für das betreffende Thal zurückhalten zu können;

4)    die Thalmulde, welche durch eine Thalsperre abzuschliessen ist, muss im Allgemeinen möglichst vor-theilhaft geformt sein und eine möglichst enge natürliche Einschnürung zeigen; ausserdem soll die Thalmulde im Untergrund hinreichende Sicherung daf ür bieten, dass durch den Druck des aufgestauten Wassers kein bemerkenswerther Verlust an Wasser eintritt;

5)    das Thal, welches unter Wasser gesetzt werden soll, sollte möglichst wenig bebaut sein und möglichst billig erworben werden können;

6)    an der Stelle, wo die Thalsperre zu errichten ist, sollte ein dichter, fester Felsuntergrund in möglichst geringer Tiefe sowohl in der Sohle als auch an den Thalhängen angetroffen werden;

7)    in der Nähe der Thalenge und höher als die Thalsperre gelegen, sollten möglichst schwere, natürliche Bausteine geboten sein, um die Mauer vortheilhaft mit nicht zu grossen Stärken konstruiren und das Steinmaterial für den Bau mit natürlichem Gefälle zur Mauer trans-portiren zu können;

8)    das betreffende Baumaterial muss nicht nur möglichst hohes spezifisches Gewicht, sondern auch grosse Festigkeit, Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit besitzen, worüber durch eingehende Untersuchungen der Nachweis zu liefern ist.

9)    die zur Ausführung der Mauerung erforderlichen Mörtelmaterialien, und zwar Kalk, reiner Quarzsand und guter Trass oder in Ermangelung desselben guter Cement sollten möglichst leicht an die Baustelle gebracht werden können, wozu vorhandene oder provisorisch zu schaffende Eisenbahnverbindungen erwünscht sind.

Um nach vorstehenden hauptsächlichsten Gesichtspunkten die in Frage kommenden Thäler zu prüfen, sind zunächst topographische und geognostische Karten genauer zu studiren und durch geeignete Vermessungen der Thäler nach Horizontalkurven zu ergänzen, um auf Grund dieser Vermessungen genauere Berechnungen des zu schaffenden Stauinhaltes vornehmen zu können, als dies gewöhnlich nach den für viele Thäler in Preussen vorhandenen Messtischblättern der Fall ist.

Einige der ausgeführten Vermessungen solcher Thäler nach Horizontalkurven sind zur Einsichtnahme ausgehängt (Lingese-Thalbecken in Abb. 8). Die zunächst auszuführenden Ermittelungen haben sich auf das Verhältniss der Stauhöhe zur Staufläche und zum Stauinhalte zu erstrecken. Diese Ergebnisse werden vortheilhaft durch graphische Darstellung anschaulich gemacht. Aus dem Verlauf der Kurven ist gewöhnlich sofort ersichtlich, ob irgend welche Fehler diesen Ermittelungen anhaften (vergl. Abb. 16).

Die Untersuchung des Untergrundes erfordert Schilr fungen, die bis in den genügend festen und dichten Felsen hinein auszuführen sind, ferner eine Untersuchung des aufgefundenen Steinmaterials, seiner Festigkeit und Dichtigkeit, besonders bezüglich desjenigen, welches zur Herstellung des Mauerwerks benutzt werden soll.

Es ist erwünscht, ein Material zu verwenden, dessen spezifisches Gewicht zwischen 2,5 und 3,0 liegt und welches in jeder Beziehung als fest und dauerhaft anzusehen ist. In der Rheinprovinz und in Westfalen ist in den Gebirgen, in denen Thalsperren angelegt oder entworfen wurden, als Untergrund, sowie als Baumaterial ein dichter und dauerhafter Lenneschiefer oder vorzügliche Grauwacke von meistens 2,6 bis 2,7 spezifischem Gewicht vorhanden, aus welchem Gestein ein Mauerwerk erzielt

ist, der Wasserspiegel bis zur Mauerkrone steigt,

ist, der Wasserspiegel bis zur Mauerkrone steigt, die in der Regel 1 bis 1 ¹j₂ m über Kante des Ueberlaufes angenommen wird (Abb. 9, rechts). Ferner wird der [unter dem Wasserspiegel zur Hinterfüllung der Mauer gestampfte Boden (Lette und Steinschlag) mit 800 kg pro Ueberdruck unter Wasser wirkend angenommen, wobei der natürliche Böschungswinkel dieses Bodens unter Wasser mit 20 Grad in Anrechnung gebracht wird und zwischen Mauerwerk und Erdhinterfüllung die Reibung zur Vorsicht unberücksichtigt bleibt. Das in Lenneschiefer oder Grauwacke ausgeführte Mauerwerk wird in neuester Zeit zur Vorsicht nur mit 2,3 spezifischem Gewicht in Ansatz gebracht. Die zum Schutze einer besonderen Dichtungsfläche oberhalb der Erdhinterfüllung an der Wasserseite angebrachte Verblendungsmauer, welche mit Verzahnung in die abgedichtete Hauptmauermasse eingreift, wird bei der statischen Untersuchung nicht berücksichtigt oder doch höchstens für die unteren Schichten nur nach Abzug des vollen Auftriebes, den dieses Mauerwerk unter Wasser erfährt. Zur Beseitigung einer Spannung, welche trotz der sehr sorgfältigen Abdichtung an der Wasserseite das

wird, dessen spezitisches Gewicht in der Regel 2,35 bis 2,40 beträgt.

Dieser Lenneschiefer ist fast durchweg überlagert von einer die Thalsohle und besonders einzelne Klüfte in dem Schiefer abdichtenden Lette, welche auch zur Hinterfülluug und Abdichtung der Sperrmauer mit Vortheil benutzt wird.

Was nun die Bestimmung der Form und Stärke der Absperrung anbetrifft, so ist man in allen maassgebenden Kreisen jetzt wohl allgemein der Ansicht, dass nach den mancherlei Erfahrungen, welche in dieser Beziehung in vielen Ländern gemacht sind, als Grundrissform einer Absperrung am vortheilhaftesten eine Kreisform gewährt wird, wodurch nicht nur eine gewölbartige Verspannung zwischen den Thalwänden der Thalsperre erzielt werden kann, sondern den Einwirkungen vortheilhaft Rechnung getragen wird, welche durch wechselnde Druckbeanspruchung, je nach der Füllung des Thalbeckens, und durch Temperaturschwankungen entstehen und sich in einer Verlängerung oder Verkürzung der Mauer im Grundriss kundgeben. Gerade gestreckte Mauerungen er-

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Abb. 8. Lageplan des Lingese- Thaies für 2600 000 cbm Inhalt des Sammelbeckens.

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geben, wie dies z. B. bei grossen Thalsperren in Frankreich beobachtet ist (Mouche-Damm, Damm bei Bo uz ey, dessen Querschnitt und Grundriss durch vorl. Darstellung [Abb. 9], links und oben, wiedergegeben ist), bei der Zusammenziehung Risse und bei der Ausdehnung wellenförmige Deformationen, wodurch Undichtigkeiten erzeugt und Zerstörungen des Mauerwerks eingeleitet werden. Das Profil der Thalsperre bei Bouzey, für welche sehr leichtes Mauerwerk zur Anwendung kam, zeigt, dass in der Bruchfuge grosse Zugspannungen auftraten und dass der dieser Fuge die aus viel schwererem Mauerwerk hergestellte Lingese-Thalsperre etwa 2 m stärker ist und ausserdem im Grundriss nach einem Kreisbogen von 290 m Radius gewölbt ist. Wenn auch in Amerika, z. B. bei dem Bärenthaldamm in Kalifornien, bisweilen die Gewölbewirkung ausgenutzt ist, um allein dem Damm die nöthige Sicherheit zu bieten, so wird bei uns auf die Gewölbewirkung bei der statischen Untersuchung bisher in der Regel keine Rücksicht genommen, sondern diese Gewölbewirkung als eine allerdings sehr erwünschte Reserve der widerstehenden Kräfte betrachtet.

Als Grundlage für die statische Untersuchung wird speziell in Rheinland und Westfalen gegenwärtig nach langjährigen Verhandlungen mit den Staatsbehörden zur grösseren Sicherheit Folgendes angenommen:

Es wird vorausgesetzt, dass durch irgend einen Umstand, dessen Eintreffen allerdings höchst unwahrscheinlich in die Mauer etwa eindringende Wasser im Innern der Mauer veranlassen könnte, wird eine Drainage der Mauer in der Nähe der Abdichtungsfläche an der Wasserseite in der Hauptmauermasse ausgeführt und das durch die Drainage gesammelte Wasser in die Rohrstollen der Mauer geleitet (vergl. Abb. 17).

Unter diesen äusserst ungünstigen Umständen wird ohne Rücksichtnahme auf die die Spannungen im Mauerprofile entlastende Gewölbewirkung verlangt, dass die Stützlinie des Drucks für vollgefülltes Thalbecken innerhalb des innern Drittels des Mauerwerks verläuft, um jede Zugspannung aus dem Mauerwerk fernzuhalten, durch welche das Aufreissen einzelner horizontaler Fugen entstehen könnte (Abb. 9). Die grösste Druckbeanspruchung des Mauerwerkes und des felsigen Untergrundes liegt unter dieser Annahme für die meisten gemauerten Thalsperren, die in Rheinland und Westfalen bisher ausgeführt wurden, zwischen 6 und 8 kg pro cbm; für sehr hohe Mauern, wie eine solche z. B. für die Eifel an der Urft geplant ist, bei ca. 58 m Totalhöhe, liegt die Beanspruchung im Mauerwerk zwischen 6 und 12 kg pro diejenige des felsigen Untergrundes etwa bis zu 8 kg pro qcm. Dem gegenüber ist eine Festigkeit des Lenneschiefer-Materials durch die Königliche Versuchsstation in Charlottenburg von 900 bis etwa 1500 kg pro qcra und bei Grauwackeschichten selbst von 2000 kg bis 2400 kg pro festgestellt worden. Der durchweg in der Rheinprovinz

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Abb. 9. Vergleich zwischen der Thalsperre bei Bouzey und der Lingese-Thalsperre.

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für das volle Mauerwerk angewandte Trassmörtel, dessen vorteilhafte Mischung nach langjährigen Versuchen zu 1 Volumtheil Kalkbrei, 1% Volumtheilen Trassmehl von sehr feiner Mahlung aus dem Nettethale und 1 */₂ bis l3/₄ Volumtheilen Quarzsand festgestellt wurde, besitzt nach einer Erhärtungszeit von etwa 4 Monaten vorliegende Probe des diesem Kanal entnommenen Trass-betons und Trassputzmörtels für die innere Auskleidung desselben geben einen Beweis für die Güte und Dauerhaftigkeit des vorzüglichen Mörtels.

Zuverlässige Beobachtungen, welche von mir an Mörtelstäben im physikalischen Kabinet der Technischen

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Abb. 10. Füelbecke- Thalsperre von der unteren Seite (189S März).

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bereits eine Druckfestigkeit von 120—140 ks pro iem und | Hochschule zu Aachen ausgeführt wurden, ergaben die

eine Zugfestigkeit von 20 bis 25 ks pro <icm. Die Vorzüglichkeit dieses Trassmörtels ist vielfach nachgewiesen durch die von den Körnern ausgeführten Bauwerke, von denen in diesem Falle speziell der Kanal genannt werden mag, welcher von dem Urftthale auf etwa 60 km Länge zur Wasserversorgung der Stadt Köln bereits im 2. Jahrhundert unserer Zeitrechnung ausgeführt wurde und von dem viele Tlieile noch vorzüglich erhalten sind. Die

interessante Thatsache, dass bei gleicher Beanspruchung ohne Nachtheil die Trassmörtelstäbe etwa dreimal so grosse elastische Bewegungen ausfiihrten als Cementmörtelstäbe. Die Dichtigkeit des Trassmörtels gegen AVasserdruck ist in manchen Gegenden eine längst bekannte Thatsache. Durch das geeignete Verhältnis von Kalk zum Trassmehl, aus welchem die bindungsfähige Kieselsäure mit Kalk auf nassem Wege eine chemische Verbindung eingeht, wird es erreicht, dass

ein Auswaschen des Kalks, wie es bei anderweitigen Ausführungen durch intensive Sinterung, z. B. an der Gileppe in Belgien, und bei den meisten Thalsperren in Frankreich sich herausgestellt hat, bei den in dem letzten Jahrzehnt in Rheinland und Westfalen mit Trassmörtcl ausgeführten Thalsperren sich nicht zeigte, dass damit also auch der Bildung von Hohlräumen im Innern solcher Mauern vorgebeugt ist.

eine eingehende statische Untersuchung näher festzustellen.

Mit jeder Thalsperre muss ein ausreichend grosser Ueberfall verbunden werden, welcher ohne zu hohen Stau die Wassermengen abzuführen hat, die bei gefülltem Becken in dasselbe gelangen. Wenngleich es nun nicht möglich ist, dass die aus dem Sammelbecken mit grösserem Wasserspiegel sekundlich ablaufenden grössten Wasser-

Abb. 11. Füelbecke-Thalsperre von der oberen Seite (1898, März).

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Die Minimaldicke der Krone wird, wenn die Höhe der Mauer 20—25 m erreicht, aus mancherlei praktischen Gründen in der Regel nicht unter 4m genommen und steigt bei noch grösserer Höhe auf etwa 5 ra. Die Basisstärke, welche bei sehr grossen Höhen zur besseren Ver-theilung des Druckes auf den Untergrund wesentlich wächst, beträgt bei nicht zu grosser Höhe, um den vorgenannten Anforderungen zu genügen, etwa 0,7 — 0,75 von der Höhe und ist in jedem besonderen Falle durch mengen wegen der regulirenden Wirkung dieser Wasserfläche ebenso gross werden, als die grössten sekundlichen Zuflussmengen zum Becken, so wird doch in der Regel zur Vorsicht angenommen, dass die denkbar grössten Zuflussmengen zum Becken auch durch den Ueberlauf abgeführt werden sollen. Wenngleich ferner im Wuppergebiet und ebenso in allen übrigen Wasserläufen des rheinisch - westfälischen Gebirges die seit Menschengedenken beobachteten grössten sekundlichen Abflussmengen

für 1 qkln Niederschlagsgebiet nicht übertroffen haben, so sind doch bei manchen bereits ausgeführten Anlagen, wie z. B. an der Bever-Sperre und an der Lingese-Thal-sperre, gemäss der Forderung der Staatsbehörde, um etwaigen eintretenden Wolkenbrüchen Rechnung zu tragen, erheblich grössere Wassermengen bis zu 3 und mehr sekundlich pro qkm in Rechnung gestellt worden.

Wenn man eine solche Anforderung für kleine Gebiete zur Vorsicht in Gebirgsgegenden mit steilen Hängen, wie z. B. in Schlesien, auch berücksichtigen muss, so wird doch für Rheinland und Westfalen und besonders bei grösseren Niederschlagsgebieten eine solche Forderung als zu weitgehend bezeichnet werden dürfen, umsomehr als in der Zeit, in welcher Wolkenbrüche eintreten, bei normaler Benutzung der Sammelbecken dieselben nicht gefüllt und daher geeignet sein werden, den grössten, wenn nicht den ganzen Theil dieser Hochfluth aufzunehmen. Bei den    sogleich näher angegeben werden sollen, theils ausgeführt,

Wupperthalsperren im Bever- und Lingesethale wird in der Zeit, in welcher nach den Beobachtungen der letzten

cbm

Jahrzehnte die grössten Anschwellungen zu erwarten sind, d. h. in der Zeit vom 15. Oktober bis zum 15. März ein Theil des Inhaltes (600 000 Hochwasserschutzraum zur Aufnahme grösserer Hoclitiuth-mengen freigehalten, und wird dieser Theil erst in der Zeit vom 15. März bis zum 15. Oktober für die dann

cbm

von 5 600 000 cbm) als

eintretenden, erfahrungsmässig weniger hohen Fluthen als Staubecken für die Wasserabgabe in trockener Zeit ausgenutzt. Dass ohne Nachtheil für den Betrieb in der genannten Zeit der Hochwasserschutzraum geboten werden kann, geht aus dem Wasserwirthschaftsplane (Abb. 7) hervor.

Seit 1888, d. h. seit Beginn der Ausführung der Remscheid er Thalsperre von 1 Million Eschbachthale, sind die nachstehend genannten 14, zum Theil recht grossen Sammelbecken in der Rheinprovinz und in Westfalen für die verschiedensten Zwecke, die

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Inhalt im

theils in der Ausführung begriffen, theils projektirt und für die Ausführung bestimmt.

Bezeichnung

des

Hauptsächlicher Zweck

Sammelbeckens und des Thaies

der

Anlage

^ Grösse des Nie-** derschlags-³    gebietes

Stauhöhe über ³    Thalsohle

Inhalt

des

Sammel

beckens

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Grund

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1) Eschbacli-Thalsperre bei Rem-scheid

1889 begonnen

2) Thalsperre im Panzerthale bei Lennep

Zur Wasserversorgung der Stadt Remscheid und zur Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer im Eschbachthale

Zur Wasserversorgung von Lennep

4,5    18,o    1 000 000    530000 |    53

2,o

8,0 j

117 000

100000

96

1891 begonnen

3) Fuelbecke - Thalsperre bei Altena (vgl. Abb. 10 und 11) 1894 begonnen

Zur Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer in der Fuelbecke nnd Kahmede

3,5    24,o

700000 i 300 000

43

4) Thalsperre in dem Heilenbecker Thale oberhalb Milspe (vgl. Abb. 12)

Zur Wasserversorgung von Gevelsberg und zur Abgabe von Wasser an die Triebwerke im Thale

7,0    15,2

450000

200000

45

1894 begonnen

5) Thalsperre im Beverthale bei Hückeswagen (vgl. Abb. 13 und 14)

Zur Abgabe für die Triebwerke an der Wupper

22,o i 16,0

3 300000

1 100 000

33

1896    begonnen

6) Thalsperre im Lingesethale bei Marienheide

1897    begönnen

Zur Abgabe für die Triebwerke an der Wupper

9,0    18,5

2 600 000

800 000

31

7) Thalsperre im Salbachthale bei Ronsdorf

1898 begönnen

Zur Wasserversorgung von Ronsdorf und zur Abgabe an Triebwerksbesitzer

0,o

19,3

300 000

300000

100

8)    Thalsperre im Heerbringhauser Thale bei Lüdenscheid

1898 begonnen

9)    Sengbach - Thalsperre oberhalb Glüder

10) Oester - Thalsperre oberhalb Plettenburg

Zur Wasserversorgung von Barmen

5,5

29,7

2 500000

1100000    44

11) Hasper Thalsperre oberhalb Haspe

12) Ennepe - Thalsperre oberhalb Altenvoerde

13)    Versethalsperre oberhalb Werdohl

14)    Urft - Thalsperre unterhalb Malsbenden

Zur Wasserversorgung sowie zur Kraft- und Lichtabgabe für Solingen

Zur Versorgung der Triebwerke im Oester-thale mit Wasser und Ersatz des aus der unteren Ruhr fortgepumpten Wassers

Zur Wasserversorgung der Stadt Haspe und der Triebwerke im Hasperthale, sowie der unteren Ruhr

Zur Wasserversorgung der Städte Schwelm, Langerfeld und Essen, zur Versorgung der Triebwerke im Ennepethale sowie der unteren Ruhr mit Wasser

Zur Versorgung der Triebwerke mit Wasser und zur Wasserversorgung von Lüdenscheid

Zur Schaffung einer Kraftstation von 6400 PS., zur Versorgung der Roer mit Wasser in trockener Zeit und zur Zurückha ltung grösserer Hochwassermengen

11,8

36,0

3 000000

1300000

43

14,2

8,o

47,0

4,0

375,o

31,0

27,o

2 500 0(J0

2 000 000

33,0 | 10 000 000

10 000 000

900000

1 100 000

2 400 000

400 000

52,5    45 500 000    3 860 000

36

55

24

40

8,5

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Summa....

515

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Die Zwecke, denen diese Sammelbecken dienen, sind die folgenden:

1) Man sucht den vorhandenen Wassertriebwerken durch das angesammelte Wasser in trockener Zeit das fehlende Betriebswasser zu schaffen, wie dies bei den Sammelbecken in der Fuelbecke, im Beverthale, im Lingesethale und in mehreren Seitenthälern der Lenne und der Volme der Fall ist.

der Wupper verminderte grösste sekundliche Hochwassermenge ist von den Städten Barmen und Elberfeld von einer solchen Bedeutung erachtet worden, dass dieselben mit jährlich 25 000 cM die Ausführung der Sammelbecken der Wupperthalsperren-Genossenschaft unterstützen.

3) Durch Ausführung grösserer Sammelbecken unterhalb grösserer Niederschlagsgebiete werden bis zu einem gewissen Grade die Hochwassergefahren vermindert, wie

Abb. 12. Thalsperre im Heilenbecker Thale oberhalb Milspe.

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2) Man beabsichtigt, das Niedrigwasser in seiner Beschaffenheit durch Zuführung von Wasser aus den Sammelbecken wesentlich zu verbessern, wie dies z. B. bei den Sammelbecken im Wuppergebiet und im Ruhrgebiet der Fall ist. Die Verbesserung des sehr stark verunreinigten Niedrigwassers der Wupper bei Barmen und Elberfeld durch Vergrösserung des Niedrigwasserquantums auf das 6 bis 7 fache des jetzigen Niedrigwassers (vergl. Abb. 6) und die gleichzeitig durch die Sammelbecken an dies z. B. durch die Anlagen von Sammelbecken an der Bever, an der Lingese und ganz besonders an der Urft, ferner aber auch durch grössere Anlagen in Schlesien der Fall sein wird.

4) Man sucht durch angesammeltes gutes Wasser in den Quellgebieten der Flüsse die Wasserversorgung der Städte zu bewirken oder zu erweitern, wie dies der Fall ist durch die Thalsperren bei Remscheid, bei Lennep, bei Herbringhausen, im Sengbachthal für das Wasserwerk

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der Stadt Solingen, für das Wasserwerk der Stadt Rons-dorf im Salbachthale bei Ronsdorf. Besonders dann ist diese Art der Wasserversorgung von besonderem Vortheil, wenn die Sammelbecken so hoch gelegen sind, dass das Wasser mit natürlichem Gefälle in die Ortschaften gelangt, ohne gepumpt werden zu müssen. Sehr häufig lässt sich der Zweck einer Versorgung von Triebwerken mit Kraftwasser und von Städten mit Versorgungswasser durch die Wahl geeignet gelegener Sammelbecken vereinigen, wie dies z. B. für Remscheid und für das Eschbachthal, für die

Gefälle auszunutzen, wie dies z. B. durch das Sammelbecken an der Urft bei einem Niederschlagsgebiet 375 qkm un(j einem Sammelbecken von 45,5 Millionen Inhalt durch ein konzentrirtes Gefälle von 110 m bei gefülltem Thalbecken der Fall ist, wodurch eine Kraft-centrale bei Heimbach an der Roer von 6400 PS., Tag und Nacht hindurch verfügbar, geschaffen werden soll.

6) Ausnahmsweise kann ferner unter besonderen Verhältnissen die Anlage von Sammelbecken lediglich zum Schutze gegen Hochwassergefahr zweckmässig sein,

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Abb. 13. Thalsperre im Beverthale hei Hückeswagen.

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5) Ausnahmsweise kann in besonders geeigneten Fällen das angesammelte Wasser zunächst vorzugsweise dazu dienen, um eine Wasserkraftcentrale zu schaffen und gleich-mässig mit Wasser zu versorgen, was besonders dann Aussicht auf Erfolg hat, wenn durch die topographischen Verhältnisse Gelegenheit geboten ist, ein grosses konzentrirtes

wenn grosse Wassermassen an günstigen Punkten aufgespeichert und langsam unschädlich zum Abfluss gebracht, und wenn hierdurch werthvolle Landstriche und Ortschaften, die viel unter Hochwasser leiden, vor grossem Schaden bewahrt werden können, wie dies z. B. an mehreren Punkten Schlesiens im Bober- und Queissgebiet der Fall ist.

Was die Anlagekosten der Sammelbecken betrifft, so stellen sich dieselben nach der oben angeführten Tabelle in Rheinland und Westfalen an der Wupper, Lenne und Volme für Inhalte von 500000 bis 3 Mill. cbm meistens zwischen 30 und 50 Pfg. pro cbm Inhalt. Bei

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Wasserinhalt, und an der

einem Inhalt von 10 Millionen cbm sinkt im Ennepethal der Preis auf 24 Pfg. pro Urft unterhalb Gemünd beträgt für das dort geplante Sammelbecken von 45% Millionen cbm Inhalt der Preis etwa 8 Pfg. pro cbm.

Die aus der Anlage solcher Sammelbecken den Wassertriebwerken an der Wupper und an der Lenne erwachsenden Kosten für das Wasser einer während 3000 Arbeitsstunden im Jahre zur Verfügung stehenden Nutzpferdekraft in den vorhandenen Motoren betragen zwischen 80—120 jft jährlich für den Beginn der Ausnutzung dieses Wassers und unmittelbar nach der Fertigstellung der Sammelbecken. Diese Kosten sinken aber mit der steigenden Ausnutzung dieses Wassers, wozu der gleichmässigere Abfluss desselben die Anregung giebt.

Thalsperren geboten, oder kann durch Anlage künstlicher Filtrationen daselbst leicht geschaffen werden.

Chemische und bakteriologische Untersuchungen des aus solchen Sammelbecken gewonnenen Wassers haben zur Genüge erwiesen, dass eine allen neueren berechtigten Anforderungen entsprechende Beschaffenheit des Wassers zu schaffen ist, und dass vielfach diese Beschaffenheit wesentlich besser ist, als bei demjenigen Versorgungswasser, welches aus dem Grundwasser in der Nähe stark verunreinigter und in trockener Zeit wenig Wasser führender Wasserläufe gewonnen wird.

Diese Erfahrung hat in jüngster Zeit vielen grösseren Städten in Rheinland und Westfalen Veranlassung gegeben, die Erweiterung ihrer Wassergewinnung aus Sammelbecken in Ausführung bezw. in Aussicht zu nehmen. Es

Abb. 14.

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kommt hierbei noch hinzu, dass die ausserordentliche Reinheit und Weichheit des in den Quellgebieten des Lenneschiefergebirges gewonnenen Wassers für viele industrielle Zwecke von besonderem Werthe ist und dieses Wasser daher gerne als Ersatz für vorhandenes hartes Versorgungswasser genommen wird.

Zum Schlüsse wird es vielleicht von Interesse sein, über das grösste geplante Sammelbecken Europas und die durch dasselbe zu schaffende Kraftcentrale in der Eifel an der Hand der ausgehängten Pläne einige Angaben zu erhalten:

An der Wupper wird hierdurch der Preis für das Wasser einer Nutzpferdekraft im Laufe der Zeit während der Verzinsung und Amortisation der Anlagekosten auf etwa 20—25 cJt heruntersinken, während die Kosten nach Verzinsung und Amortisation der Anlage überall erheblich heruntergehen und etwa bis zu Kosten sinken werden.

Gerade hierin liegt der grosse Nutzen, den die Ansammlung und Wasserausnutzung des Wassers durch Sammelbecken im Gebirge den Gebirgsbewohnern für die Zukunft bietet.

Was die Benutzung des Wassers zu Versorgungszwecken der Städte anbetrifft, so hat die Erfahrung gelehrt, dass meistens das in den Sammelbecken angesammelte Wasser, soweit es aus gut bewaldeten und wenig bebauten Gebieten kommt, ohne weiteres den Städten zugeführt werden kann. Für den Fall, dass, besonders in den ersten Jahren nach Fertigstellung der Sammelbecken und in anhaltend trockener Zeit eine Reinigung des Wassers zu Versorgungszwecken der Stadt wünschens-werth erscheint, ist hierzu sehr häufig eine passende Gelegenheit durch Anlage von Berieselung und natürlichen Filtrationen durch Wiesenflächen unterhalb der

Die erste Anregung zur Untersuchung der Waisser-verhältnisse im Niederschlagsgebiete des Roerflusses in der Eifel oberhalb Düren wurde durch den Provinzialausschuss der Rheinprovinz gegeben.

Als es sich darum handelte, die durch sehr häufig wiederkehrende Ueberscliwemmungen der Roer angerichteten Schädigungen der Ländereien zu beseitigen und zu diesem Zwecke Regulirungsprojekte für die Roer aufgestellt wurden, hatten sich die betreffenden Gemeinden geweigert, die Unterhaltungskosten für die Regulirungen zu übernehmen, wenngleich ihnen bedeutende Zuschüsse zu den Anlagekosten seitens der Provinz und seitens des Staats

in Aussicht gestellt worden waren. Sie fürchteten, dass die Unterhaltungskosten der Regulirungswerke wegen der häufigen plötzlichen Ueberfiuthungen, welche durch die Regulirungen selbst nicht vollständig beseitigt werden konnten, zu gewaltige Kosten veranlassen würden. Es trat damals die Frage auf, ob nicht eine wesentliche Milderung dieser Uochfluthschäden an der Roer durch Zurückhaltung eines Theiles dieser Hochwassermengen in Sammelbecken möglich sei, und wurde ich vom Landesdirektor der Rheinprovinz Herrn Geheimen Ober-regierungsratli Dr. Klein, vor wenigen Jahren ersucht, in dieser Beziehung eine Prüfung der Verhältnisse vorzunehmen.

Das Resultat dieser Vorprüfung fiel wegen der besonders günstigen Verhältnisse einzelner Thä-ler des fraglichen Theiles der Eifel so vortheilhaft aus, dass der Herr Oberpräsident der Rheinprovinz, Exc. Nasse, einen besonderen Ausschuss

vor etwa 2 Abb. 16.

Jahren zusammenrief, welcher in eine eingehende Prüfung dieser Verhältnisse eintreten sollte und seither die hierzu erforderlichen Vorarbeiten bereits in grösserem Umfange, wenigstens für einzelne Thäler, hat durchführen lassen können.

Nach den angestellten genaueren Vermessungen des bereits bei der Voruntersuchung als sehr günstig l' erkannten

Urftthaies unterhalb Gemünd und Malsbenden ergab sich, dass ein besonders grosses Sammelbecken in dem wenig bebauten Urftbecken durch eine Absperrung

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Abb. 15.

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am sogenannten Winkel derart vorgenommen werden kann, dass die gesammte Wassermenge, welche aus dem

oberhalb dieses Punktes gelegenen Niederschlagsgebiet von 375 qkm Grösse nach den angestellten Wassermessungen mit rd. 175 Millionen cbm jährlich zum Abfluss gelangt, durch ein Sammelbecken von 45,5 Millionen cbni Inhalt nahezu gleich-mässig während des ganzen Jahres zur Ausnutzung zu bringen sein wird.

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Für diese Ausführung dieses Sammelbeckens sind fast alle vorgenannten Bedingungen, welche man an die vortheilhafte Ausführung eines Sammelbeckens stellen kann, erfüllt, da nicht nur die Form des Thaies eine besonders günstige ist (Abb. 15 und 16) und der Felsenuntergrund in geringer Tiefe und guter Beschaffenheit vorgefunden wurde, sondern auch vorzügliches Baumaterial in Grauwackeschichten oberhalb der Absperrung-geboten ist.

Es kommt aber noch besonders hinzu, dass die Möglichkeit vorliegt, dass in grossen Mengen hinter der Absperrung aufgespeicherte Wasser mit einem grossen konzentrirten Gefälle (bis zu 110 m bei gefülltem Becken) an der von der Absperrung nicht zu weit entfernt liegenden Roer bei Heimbach in einer Kraft-centrale ausnützen zu können (vgl. Abb. 15).

Die Wirkung, welche dieses Sam-.melbecken

auf die unterhalb gelegene Urft und Roer auszuüben im Stande ist, drückt sich dadurch aus, dass man dem Hochwasser der Roer, welches bei Düren 400—450cbra sekundlich

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18. Stollenanlage für den Bau der Thalsperre im Urftthale.

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Die Wassermengenbestimmungen haben ergeben, dass auch hier eine mehrfache, und zwar nahezu vierfache Füllung dieses Sammelbeckens während des Jahres durch die wiederholten Anschwellungen möglich sein wird, und dass die Nutzwassermenge, welche aus diesem Sammelbecken sekundlich zu entnehmen ist, und zwar an allen Arbeitstagen, Tag und Nacht hindurch zur Verfügung-stehend, selbst in trockenster Zeit zwischen 6 und 9 cbm sekundlich betragen kann, während jetzt in Düren die Wassermengen der Roer in trockener Zeit auf etwa 1¹j₂ bis 2 sekundlich herabsinken und hierdurch alle oben angeführten Nachtheile bereits in krasser Weise für die Industrie und für die Ortschaften daselbst hervortreten. Das zu dem stelle trocken zu legen, wodurch in vortheilhafter Weise die Schwierigkeiten der Ableitung, besonders des Hochwassers während der Bauzeit, gehoben sind. Ableitungsstollen soll nach Vollendung der Thalsperre abgemauert und mit Ablassrohren und Schiebervorrichtungen versehen werden.

3) Ein grosser Ueberlauf für die in Aussicht zu nehmenden denkbar grössten Wasserwagen, bis zu etwa 180cbm sekundlich, ist im Anschluss an die Thalsperre am rechten Hange auf dem dort vorhandenen besonders hierzu geeigneten Bergrücken angelegt (Abb. 19). Derselbe erhält eine lichte Ueberfalllänge von 125m, ist mit Pfeilern versehen, über welche eine Fahrbrücke hinwegführt und zwischen denen ein bewegliches sogenanntes Döll’sches Klappwehr eine selbstthätige Entlastung des Sammelbeckens bewirkt, sobald der Wasserspiegel den höchsten Wasserstau, der 1 lj₂ m unterhalb der Mauerkrone an

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2) Der Ableitungsstollen (Abb. 18)

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vorgenannten Zwecke aufgestellte und in den vorliegenden Plänen enthaltene Projekt der Kraftausnützung, welche allein die Gesammtkosten tragen soll, ohne dass es ; nothwendig wäre, die vielen unterhalb liegenden Interessenten, d. h. die Wassertriebwerke, die Industrieen, welche sonst Wasser gebrauchen, die Städte und die Grundbesitzer zur Abgabe heranziehen zu müssen, umfasst folgende Theile:

1) Die Thalsperre für einen Aufstau über Thalsohle von 52,5 m mit einer Gesammthöhe der Mauer von 58 m bei einer Mindeststärke in der Krone von 5 m und einer nach der statistischen Untersuchung erforderlich gewordenen Basis-Stärke von 52 m (Abb. 17), bei einer Ausführung des 147 000cbm Inhalt erfordernden Mauerwerks in schwerer Grauwacke und Trassmörtel in der bereits früher besprochenen Weise. Auch bei dieser Sperre sind alle Vorsichtsmaassregeln getroffen, welche für die Sicherheit und Dichtigkeit derselben vorhin als nothwendig bezeichnet worden sind. Durch die Mauer führen zwei Rohrstollen hindurch, mit Rohren und mehrfachen Schieberverschlüssen, um durch dieselben Wasser aus dem Sammelbecken ab-lassen zu können.

welcher bestimmt ist, durch den nicht sehr mächtigen Bergrücken hindurch das Wasser der Urft abzuleiten, um die Bau-

genommen ist,. nur um ein weniges überschreitet, der Wasserspiegel durch die Entlastung um ein geringes Maass sinkt, schliessen nacheinander diese Klappen wieder selbstthätig ab, um einer Vergeudung von Wasser vorzubeugen.

oben 150m, unten noch etwa 60m breite, auf Felsuntergrund in 1¹/₂ m hohen Absätzen gemauerte Kaskade auf 53 rn Tiefe in das Urftbett unterhalb der Thalsperre herab.

4) Ein Druckstollen von 2700m Länge leitet das Wasser aus dem Sammelbecken, woselbst es 38,5m tief unter Wasserspiegel des gefüllten Thalbeckens gefasst wird, nach dem zur Anlage einer Kraftcentrale besonders geeigneten Punkte der Roer in der Nähe von Heimbach.

Ein Schacht mit Absperrschieber gestattet am Anfänge des Stollens das Wasser abzustellen, theilige Stösse bei Füllung des Stollens zu vermeiden, ist ein kleineres Rohr mit Schieber vorgesehen, durch welches eine langsame Füllung des Stollens bewirkt wird, bevor für den Betrieb der Hauptschieber geöffnet werden kann.

5) Ein Abfallschacht, der mit einem, den Wasserdruck bei plötzlichen Aenderungen des Betriebes regu-lirenden Entlastungsschachte am unteren Ende des

Stollens verbunden ist und aus zwei Stahlrohren mit Betonumhüllung besteht, leitet das Wasser durch diese, am unteren Ende frei liegenden Rohre in das Turbinengebäude.

Am oberen Ende des Abfallschachtes ist eine doppelte Absperrung durch einen Hauptsehieber und eine Drosselklappe vorgesehen ; auch hier muss eine langsame Füllung des Schachtes durch ein kleines Füllrohr mit Schieber und durch Ableitung der Luft nach dem Entlastungsschachte voraufgehen, bevor der Hauptschieber für den Betrieb geöffnet werden kann, um dadurch gefährlichen Stössen vorznbeugen, welche bei zu schneller Füllung durch die lebendige Kraft des eintretenden Wassers und bei mangelnder Entlastung des Abfallschachtes entstehen müsste.

6)    Im Turbinengebäude sollen mit einem je nach Füllung des Thalbeckens zwischen 70 und 110 m wechselnden Wasserdruck die Wassermassen und das Gefälle in Hochdruckturbinen ausgenutzt werden.

Wegen der Schwankungen, die im Betriebe solcher Kraftcentralen eintreten, ist die Zahl der Turbinen vorläufig zu 8 angenommen, deren jede eine Leistung von 1250 Nutzpferdekräften entwickeln kann, was also einer Gesammtleistung von 10 000 PS. entspricht, obgleich als mittlere Leistung der Anlage nach den zur Verfügung stehenden Wassermengen und den wechselnden Gefällen nur 6400 PS. während 7200 Arbeitsstunden im Jahre geboten sind. Diese Turbinen können bei dem zur Verfügung stehenden Druck eine grosse Umdrehungszahl von 300 pro Minute erhalten.

7)    In günstiger Weise sollen auf den Turbinenwellen ohne besondere Uebersetzung die Dynamomaschinen untergebracht werden, welche die Energie aus den Turbinenwellen entnehmen und in elektrische Energie umwandeln, um dieselbe durch hochgespannten Strom den Verbrauchsstellen auf billige Weise zuzuführen. Hierdurch ist die Möglichkeit geboten, mit geringen Verlusten von 20—25 °/0 und verhältnissmässig geringen Kosten selbst auf 20—30 km Entfernung, d. h. also nach Mechernich, Düren, Eschweiler, Stollberg, Aachen u. s. w. die erzeugte Energie zu übertragen. Da die Gesammtkosten der Anlage ohne die elektrische Uebertragung 4 900000 ₀fi betragen, so stellt sich eine Pferdekraftstunde, an der Turbinenwelle der Kraftcentrale geleistet, auf nur 0,5 wenn eine mässige Verzinsung und Amortisation angenommen wird. Nach elektrischer Uebertragung stellen sich die Selbstkosten der zur Verfügung bleibenden Energie je nach der Entfernung auf 1 bis 1J/₂ pro Pferdekraftstunde. Wenn nun auch zu diesen Selbstkosten entsprechende Zuschläge für geschäftliche Ausnutzung dieser Anlagen gemacht werden müssen, so erkennt man doch, da die Abgaben, welche für eine durch elektrische Leitung übertragene Pferdekraftstunde häufig gezahlt werden, das 10-bis löfache dieser Preise betragen, dass das vorliegende Projekt als wirthschaftlich besonders günstig bezeichnet werden darf, umsomehr als nach Amortisation der Anlagekosten der Einheitspreis der Pferdekraftstunde erheblich ermässigt werden kann.

Der grosse Vortheil, den diese Kraftcentrale bei grossen Betriebsschwankungen gegenüber den Dampfkraftcentralen bietet, liegt auch darin, dass diese Schwankungen im Energiebedarf keine Betriebskostenvermehrung bezw. keine Energieverluste hervorrufen, da das Sammelbecken als Akkumulator nicht nur für die Wassermasse, sondern auch für die Energie wirkt.

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