■v

%K\;

*•-> •

* :•

ir

****■'

f> *.    > ? % ■ >

% •* •

• *' •»* -

rt

•*;V

s»

'•

**

rat •

*•»££ "•

• ■ • •

ia

?ä

iV :

•C(

#>l

«,

L»1

r:

V*

w Cr-

*Isf*».

^ ?4v; ^

5» ;V.K

, r^*ö%

_    mm - ä •

* %*YYä* • ''

*rj * 9 •

SSi 0M&

•k.; • ‘    *- A &* ■. *

:--»«• .rS’i    -? „ *

^-j,.

•' §*

■n

,* * ±,i-:    •

•■ , *•• • • ■

-»

W*

*% m

t*

'&*,J

- * ^ w 4^—

•V>- 1{i-*K'

■ v > ’rf»

V ßCj Vi

l*r

r-Ä

I#

.« ex

r#

/i

!%i

LH

IVA

Ia|

>«T*i

VU

igi

Kü

fc

*.

i»;

rv

\l

?r*

&

r:w

ffi

•.

*?

m

9$

Jn

fti

ist

*, ■

i *v

Ml?

•,

k* -

t ili^

ej

\rß

mm

l»J-'

m ' • y

• // .«•

'-Jt-

r t-

^5

c

4

iS

%

> _ \\

1

r. _

^4

g

Ü

3

,-i

/'-.

□

r *

«i

^Tyj

\

V\

i

1

j

3

i

4

3

i

rg

•s3

<

@

Q:

4

v»

4

.«

C:( Q

4

CC«<

C«

.«a

c

«

(1

4

*Zi

j®

i

s

n

3

I

'1

1

jß

1

I

lg

SI

Jm

1

M

L

X i

^ «

&

&

a

Kk'

Ci

j

;CJ

J

:,:v <

c

\;

&

Zt

fi

i?

2M

’

9

1

■9

frei

■ *

i

.■«

r'L«

rj

H

ssa

3

■ 4

__ .

X<

[C

551

g

L(

Lj

H

i

■ssa

[|

Ci

i

..J

Biblioteka Politechniki Krakowskiej

£g

si

ICD

M

c

100000300445

□

m

tri

Lj

Vi

§

cg

j

üläd

W/M

fl

&

«

A L

ii-

Wj

i

t Jt

W

VL

SS

i

*«m

rÖ

<(

<

5

iS

:<<

■

'

4S

,#

A

4 %

D,

V.\

?

JL

K

■

I

"cy

1

«C<[

SLSC «r

mmtimm

IL<

•I-

I

s.

I

I

**&&%;* ’^s -r*r.-*«V f*«MK

aö

j

3

"1

Ät

r^4

J

m

L&

~

'S\

*>

ji^

w

r_]

flj.

fl

kÜ

rjq

~%JL

sl

L

V

1_

gl

3

Ki

sg

AS

4 C

x.

I

LC

Ll ¹

lJ

<

L:

m

rc

LS

m

m

fT

*2L

E

wkWm'M

W.

PL

i

f=^2

&

s fc'

</A

1

IA5i

*

.

£

y&

«f f V

K

f\

,7

's

l

ft

^jd!55

rjL3

&

?|S

I!

L^

y

i

¹

rts

<ö

f

'S

c

*1

1

'ii

si

3

r <

C<i

v<

EHI

'4

mW*

A<

o

c

isä

Dl

4

BteV

551

M3

<<M

rcr<

L3gji

<er

is - ¹

^s3

WPT

Eg

P£y®

*&

m

läBnn,

*

AS

Ja

y

f

7 ifefA;

wa

r

m

/

A.1

L;

A

n

r m ^ ,

f i

ß.A

DER STÄDTISCHE TIEFBAU.

IM VEREIN MIT FACHGENOSSEN HERAUSGEGEBEN VON

GEHEIMER BAURAT PROFESSOR DR- SCHMITT IN DARMSTADT.

BAND II.

DIE

WASSERVERSORGUNG

DER STÄDTE.

VON

OTTO LUEGER.

ERSTE ABTEILUNG.

MIT 463 IN DEN TEXT GEDRUCKTEN ILLUSTRATIONEN.

DARMSTADT 1895.

VERLAG TON ARNOLD BERGSTRlSSER.

’s

\\r^L

^-ryDOl-00O

4%.

KRAKÖW

X^jehnl^^

liil

Druck der Union Deutsche Verlagsgesellschaft in Stuttgart.

t?

Ti

13

u~>

LO

DER STÄDTISCHE TIEFBAU. BÄND II.

Die Wasserversorgung der Städte.

Inhaltsverzeichnis der ersten Abteilung.

I_ _A_"bsclinitt_

Theoretische und empirische Vorbegriffe.

Seite

Einleitung. Annäherungsverfahren für Lösung höherer algebraischer und transzendenter Gleichungen. Fundamentalsätze aus der Mechanik......

§ 1. Chemische Beschaffenheit des Wassers. Härte. Chemische und bakteriologische

Analyse. Litteratur.....................

2. Verschiedene Aggregatformen des Wassers. Schmelzwärme. Verdampfungswärme. Gleichzeitiges Vorhandensein von Wasserdampf mit jeder Aggregatform. Gesättigter Wasserdampf und Pressungen des letzteren. Litteratur.....

§ 3. Beziehungen zwischen Pressung, Gewicht und Temperatur der 3 Aggregatformen des Wassers. Dichtigkeit. Gewicht der Volumeneinheit. Empirische Beziehungen zwischen spezifischer Schwere, Pressung und Temperatur. Litteratur .    .    .

§ 4. Pressung, Gewicht und Temperatur der atmosphärischen Luft. Zusammensetzung der Luft. Normale Pressung in Meereshöhe. Arbeit bei Aenderungen der Pressung. Kalorisches Aequivalent. Aenderungen der Pressung bei verschiedenem Abstande vom Erdmittelpunkt. Einfluß der in der Luft diffundierten

andern Gase, besonders des Wasserdampfs auf die Pressung.......

§ 5. Kohäsion, Adhäsion und Kapillarität flüssigen Wassers. Erhebungshöhe in Kapillarröhren, speciell in Bodenkapillaren. Litteratur.........

Litteraturverzeichnis über Wasserversorgung, Hydrostatik, Hydrodynamik und

Hydraulik.........................

§ 6. Pressung des flüssigen Wassers im Gleichgewichtszustände gegen Gefäfswände. Unterschied zwischen dem Angriffspunkte der Schwerkräfte und jenem der Wasserpressungen. Beispiele. Pressungen gegen ein geneigtes Rechteck und gegen kreisförmig-cylindrische Flächen. Gegen ebene Flächen, speciell gegen ein Trapez, eine Ellipse (Kreis). Zusammenfassung der Resultate. Litteratur § 7. Der hydrostatische Auftrieb. Angriffspunkt des hydrostatischen Auftriebs. Deplacementsschwerpunkt. Größe des Auftriebs. Litteratur.......

§ 8. Gleichförmige Bewegung des Wassers in offenen Leitungen bei konstantem Quer-profile. Geschwindigkeit. Profilradius. Bedingungen des Beharrungszustandes. Empirische Formeln für die Größe des Reibungswiderstandes. Beziehungen zwischen Wassermenge, Querschnitt, Gefälle und mittlerer Geschwindigkeit.

Litteratur.........................

§ 9. Zweckmäfsige Profilformen. Geradlinig begrenzte Profile. Krummlinig begrenzte Profile. Kettenlinie-Profil. Eiform (Kreisform). Zusammengesetzte Querschnittsformen. Litteratur......................

§ 10. Dimensionenberechnung offener Kanäle. Querprofil und Gefälle gegeben, Geschwindigkeit gesucht. Beispiele. Querprofil und Wassermenge gegeben, Gefälle gesucht. Beispiele. Wassermenge und Gefälle gegeben, Querprofil gesucht. Beispiele. Tabellen für die Wasserbewegung in eiförmigen Profilen und in Kreisprofilen. Maximal- und Minimal-Wassermengen. Profile, entsprechend vorausbestimmten Geschwindigkeiten. Beispiele. Litteraturnachweise für graphische Behandlung einschlägiger Aufgaben    ........

§11. Resultate über Quantitätsmessungen. Beziehungen zwischen Druckhöhe, Gefälle und Wassermenge. Kontraktion. Empirische Formeln für den Auslauf aus verschieden gestalteten Oeffnungen. Ueberfälle von Poncelet & Castell. Messungen nach der Füllungszeit geaichter Gefäße. Litteratur.......

1—7

7—12

12-14

14—16

16-20

20 -23

24—36

37—45

45 -47

47—52

52-62

62—82

82—87

§ 12. Ungleichförmige Bewegung des Wassers in offenen Leitungen. Gestalt des Wasserspiegels. Staukurve bei eingelegten Wehren. Litteratur, auch hinsichtlich der

Wellenbewegung und des Einflusses gekrümmter Bahnen........

§ 13. Bewegung des Wassers in geschlossener Leitung von Kreisform. Querschnitte.

Allgemeine Beziehungen bei beliebig wechselndem Querschnitt. Mittlere Geschwindigkeit, Pressungsänderung und Leitungswiderstandshöhe bei gleichbleibendem Querschnitt. Einfluß des Längenprofils der Leitung.....

§ 14. Bestimmung des Leitungswiderstandes in geraden Röhren. Empirische Formeln für die Leitungswiderstandshöhe. Berücksichtigung der Inkrustation und des

Wärmegrades vom Wasser. Litteratur..............

§ 15. Besondere Widerstände in einer Rohrleitung. Eintrittswiderstand. Richtungsänderungen. Einfluß von Ventilen..................

§ 16. Berechnung des Gesamtwiderstands in einer Rohrleitung hei gleichmäfsiger und verschiedenartiger Entnahme. Beliebige Abgabe unterwegs. Gleichmäßige Abgabe unterwegs. Beispiele und Anwendung der in § 10 gegebenen Tabellen 105 — 109 §17. Bewegung des Wassers in Rohrleitungen zwischen Reservoiren. Bewegung bei natürlichem Druck und bei Hebewerken. Einfluß von Ueberlaufvorrichtungen

auf den Reservoirwasserstand. Entleerungszeit für ein Reservoir.....

§ 18. Schwingungen der Wassersäulen. Theoretische Beziehungen. Leitungen mit großem Reservoir an ihrem Beginn und ohne ein zweites am Ende; mit kleinem Reservoir am Beginn und großem am Ende. Zeit, welche bis zum Eintritt des Beharrungszustandes verfließt

87-91

91-97

97—103

103-105

109-113

. 113-120

§ 19. Steighöhe springender Wasserstrahlen. Empirische Formel. Litteratur .... 120—121

Litteratur zur Theorie der Bewegung des Grundwassers.........

§ 20. Bewegung des Grundwassers in gleichartigem Gerolle. Beziehungen zwischen Geschwindigkeit, Gefälle und Material des Grundwasserträgers. Bestimmung des dabei auftretenden empirischen Koeffizienten. Einfluß der meist sehr kleinen Geschwindigkeit auf die Stellung der Grundwasserwelle gegen Oberflächengewässer. Einfluß der Lage und des Gefälles der undurchlässigen Schichte auf die Staukurve. Beispiel. Orientierung durch Bohrungen. Verengung und

Erweiterung des grundwassertragenden Strombettes. Beispiel......

§ 21. Bewegung des Grundwassers in ungleichartigem Gerolle. Allgemeine Beziehungen bei wechselnder Korngröße des Grundwasserträgers entlang der Strömungslinie. Beispiel. Wechsel der Korngröße in übereinander lagernden Schichten.

Artesische Ströme......................

122—123

123—134

134—140

IX_ -A.'bscliri.i-fc-t.

Entstehung und Verlauf des flüssigen Wassers auf und unter der Erdoberfläche.

141—144

Einleitung. Litteratur über Meteorologie...............

Litteraturverzeiclinis über Entstehung und Verlauf des flüssigen Wassers auf und

unter der Erdoberfläche ....................

§ 22. Verteilung der Wärme auf der Erdoberfläche. Theoretisches über das solare Klima.

Modifikation durch die atmosphärische Hülle und durch die Ausstrahlung in den Weltraum. Lufttemperatur (Isothermen). Atmosphärische Strömungen.

Meeresströmungen. Litteratur.    .................

§ 23. Entstehung und Verteilung der Wasserdämpfe in der oberirdischen und unterirdischen Atmosphäre. Wesen der Verdampfung (Verdunstung). Taupunkt. Relative Feuchtigkeit der Luft. Bestimmung derselben. Sättigungsdefizit. Verdunstung vom Festlande, besonders durch die Vegetation. Einfluß der bereits vorhandenen Feuchtigkeit. Die atmosphärischen Strömungen als Träger des Wasserdampfes. Isobaren. Einfluß der Erdumdrehung. Bujis-Ballotsches Gesetz. Unterirdische Atmosphäre. Litteratur.............

§ 24. Rückbildung des flüssigen und starren Wassers aus dem gasförmigen Aggregatzustande. Temperatur-Erniedrigungen als Ursache. Abnahme der Temperatur mit der Höhe. Einfluß der Aenderungen des Pressungszustandes der Luft auf ihre Temperatur. Beispiel. Einfluß der atmosphärischen Strömungen und der Jahreszeiten; des orographischen Reliefs; der Meereshöhe des Beobachtungsortes (Schneeberge, Gletscher); der Pflanzenwelt (des Waldes). Niederschlagsmenge (Regenhöhe, Regenstufen). Litteratur. Regenwahrscheinlichkeit. Niederschläge in Hochgebirgen

145—161

162—171

171—184

184—192

§ 25. Verlauf des auf die Oberfläche gelangenden flüssigen Wassers. Theoretische Betrachtungen über offenen Ablauf und Infiltration bei ebenen, verschieden geneigten Flächen gleichmäßiger Beschaffenheit. Einfluß des Wechsels in der Regenintensität; des Wechsels vom Porositätsfaktor der beregneten Fläche; des Temperaturzustandes von Luft und Boden; der Verdunstung und Pflanzenabsorption; der Bodenkultur und Vegetation; der Schneedecken. Schnee und Gletscherschmelzen. Litteratur...................

192-200

§ 26. Allgemeines über den Verlauf der Bodeninfiltration. Filtrationsfähigkeit verschiedener Gebirgsarten. Durchlässige und undurchlässige Schichten. Spalten und Klüfte. Wasserkapazität. Erfahrungen über Bodeninfiltration. Unterschied der Geschwindigkeit des oberflächlich fließenden und des in den Boden eindringenden Wassers. Charakteristik von durchlässigem und undurchlässigem Terrain. Topographische Niederschlagsflächen und Infiltrationsgebiete. Zusammenhang des Grundwassers mit den offenen Wasserläufen und den Wasserdämpfen in der Atmosphäre. Einfluß des Sättigungsdefizits auf den Grundwasserstand. Litteratur 200—209 § 27. Gröfse der im Boden flüssig bleibenden, der Quellenspeisung dienstbaren Infiltration.

Grundwasserreservoire. Zusammenhang mit dem ständigen Wechsel der Aggregatformen. Einfluß des Klimas; der Kapillarität und der Imbibation; der Zerklüftung und Zerspaltung. Vorgang der Verdunstung aus den Bodenporen. Infiltrationszahl. Parallelismus zwischen Niederschlagshöhe und Grundwasserstand in längeren Zeiträumen. Empirische Formeln als Beziehung zwischen Infiltrationsgebiet, Niederschlagsmenge und Grund wasserstand (Quellenergiebigkeit). Fassungsvermögen der Grund Wasserreservoire. Wasserfassungsvermögen verschiedener Gesteinsarten nebst zugehör. Litteratur. Art des Verlaufs der Bodeninfiltration 209—220 § 28. Die Bewegungen des Wassers unter der Erdoberfläche und die Entstehung der Quellen. Die undurchlässigen Schichten als Ursachen der Ablenkung des Grundwassers vom vertikalen Versinken. Gleichgewichtszustand zwischen Bodeninfiltration und Quellenauslauf. Rolle der Gebirgsart und ihrer Zerspaltung bei der Bodeninfiltration. Absenkung der Grundwasserwelle und Quellenauslauf nach, eingetretener Trockenheit. Theoretische Betrachtungen. Modifikation infolge Verschiedenheit des Untergrundszustandes bei gleicher Oberflächengestalt. Intermittierende Quellen. Warme und heiße Quellen. Litteratur über die Entstehung der Quellen. Wassermengen und Nachhaltigkeit derselben. Ergießungen des Grundwassers in offene Wasserläufe. In den Boden versinkende und wieder auftauchende Wasserläufe. Theoretische Betrachtungen über den Einfluß desStei-gens und Fallens der offenen Gewässer auf die Ansammlungen des Grundwassers. Folgerungen hieraus. Uebertreten von Wasser in fremde Gebiete. Litteratur .    220 — 237

§ 29. Beziehungen zwischen Klima, Bodentemperatur und Quellentemperatur. Ursachen der Bodenwiirme. Klima. Einfluß derselben auf die Bodentemperatur. Zustandekommen der Grundwasserwärme. Schlüsse aus der letzteren auf die Entstehung und den unterirdischen Verlauf des Wassers. Heiße Quellen. Wechsel der Wassertemperatur an Quellen und im Grundwasser. Theoretische Betrachtungen. Litteratur 237—243 § 30. Fortschreitende chemische und dynamische Veränderung der Gebirge durch das Wasser und ihr Einflufs auf die Beschaffenheit desselben. Chemische Angriffe des Wasserdampfes und des flüssigen Wassers; mechanische Arbeit des letzteren bei Umbildung der Gesteine. Chemische Prozesse bei der Infiltration. Eigenschaften des zu Tage kommenden Wassers. Mineralquellen und ihre Litteratur. Veränderungen des Quellwassers nach dem Zutagetreten. Suspensionen, herrührend von der mechanischen Arbeit im Gebirgsinnern. Rückschlüsse aus der chemischen Beschaffenheit des Quellwassers auf dessen Herkommen ....    243—250

250-262

§ 31. Quellen in den verschiedenen Gebirgsformationen. Ergiebigkeit, entsprechend der Höhe des Ursprungs. Organismus der Quellen. Quellen in den verschiedenen geologischen Formationen. Unzulässigkeit, diesen letzteren ohne weiteres einen Einfluß auf Ergiebigkeit einer Quelle zuzuschreiben. Vorgehen beim Aufsuchen der Quellen. Aeußere Kennzeichen im allgemeinen; aus der Orographie; aus der Schichtung des Terrains; aus eruptiven Erscheinungen; aus der Struktur; aus dem Wechsel der Gebirgsart; aus Umhüllungen; aus Bodensenkungen; aus der Lage der Verwerfungsspalten. Allgemeinstes Verfahren. Messung der Wassermenge. Quellen im Hochgebirge und in den arktischen Regionen

§ 32. Mächtigkeit und Beschaffenheit verborgen fliefsenden Wassers. Allgemeines Vorgehen unter Benutzung vorhandener Anhaltspunkte. Geognostische Erhebungen.

Messungen von Wassermengen. Versuche. Allgemeine äußerliche Kennzeichen für das Vorhandensein von Grundwasser im Schwemmlande; in Nähe der Flüsse; entfernt von solchen; verdeckte frühere Wasserläufe; Bestimmung der Grundwassermenge aus Differenzen der Wasserführung offener Gewässer; ausgedehnte Thonschichten; Wiesenbewässerung ohne Drainage; Zeichen geringer Mächtigkeit von Alluvionen. Chemische Beschaffenheit und Brauchbarkeit dieser Wasser. Schwer durchlässiges, von geringmächtigem gleichartigem Detritus überlagertes Gebirge. Ansichten von Paramelle. Intermittierende und ständig laufende Quellen. Artesische Brunnen. Wasser in verschiedenen geologischen Formationen. Steinscheiden. Wasseraufnahrne aus offenen Gewässern. Stark geneigte Schichten. Günstigste und ungünstigste Verhältnisse. Grundwasser in Gebirgen. Geringe Aussichten auf Hochebenen; Einfluß der Schichtenlagen in Erosionsthälern; muldenförmige Gestalt der Schichten; horizontale Schichtung; geneigte Schichtung; Verwerfungen; langgestreckte Vorgebirge; antiklinal geschichtete Thalwände. Verweis auf § 31. Grundwasser unter Meeresboden. Reihenfolge der Arbeiten bei Wasserschürfungen; Vorsichtsmaßregeln .    .    . 263—273

§ 33. Veränderungen in der Ergiebigkeit und Nachhaltigkeit von Wasserbezugsquellen.

274—280

Wechselnde Wassermengen auf Grund der Betrachtungen in § 28. Lange bestehende Quellen verdienen größeres Vertrauen als neue Aufschlüsse. Maxima, Mittelstände und Minima der Ergiebigkeit. Beispiele. Wichtigkeit der Beobachtungen. Einfluß von Abzugsgräben und Drainagen. Dislokationen im Ge-birgsinnern. Veränderungen am Quellenauslaufe; durch Absätze von Kalk; durch Kieselsinterung; Verkittung; Ausspülungen (Trübungen);Einschwemmungen; Zusammensturz; Erdbeben; Senkungen und Hebungen; Erosion. Intermittierende Quellen; Ebbe und Flut; Quellen am Meeresufer; Ursachen des Intermittierens; Wetterbrunnen. Winddruck auf die Grundwasserwelle. Zusammenhang von Quellengruppen. Täuschungen über die Ergiebigkeit

III_ -A.'bsclxri.i-fc-fc..

Anlagen zur Wassergewinnung.

281—287

288-304

305—316

Einleitung..........................

Litteratnrverzeichnis über Anlagen zur Wassergewinnung. 1. Projekte und Beschreibung von Wasserwerken. 2. Zisternen-Anlagen, Sammelteiche, Seen und Thalsperren. 3. Brunnen und Sammelanlagen für Quellen und Grundwasser.

4. Künstliche Verbesserung vorhandener Wasser...........

§ 34. Anffangen von Regenwasser durch Regenfässer und Zisternen. Allgemeines.

Wasserwerke von Jerusalem. Zisternen, ohne und mit Filtrationseinrichtung. Bau und Betrieb. Auffangfläche und Wasserkapazität nach Maßgabe von Zugang und Verbrauch. Beispiel für die Inhaltsberechnung einer Zisterne. Graphische Darstellung der Zisternenvorräte. Größe der Wasserverluste durch Verdunstung, verlorene Regenmengen, aufgesaugte Feuchtigkeit, Bodensatz. Detailstudien. Zisternenbau in Venedig. Konstruktion venetianischer Zisternen. Größe der Einlaßkanäle. Einrichtungen zum Wasserschöpfen. Siphon-Zisternen.

Amerikanische Zisterne. Verschiedene Anordnungen. Litteratur.....

§ 35. Wasseransammlungen mittels Thalsperren. Allgemeines. Seen sind natürliche Sammelteiche. Aeltere Anlagen. Umwandlung des von einem Sammelteiche (See) aufgenommenen Wassers. Einfluß der Tiefe und Umgebung eines Beckens auf die Wasserqualität. Einfluß der Beckensohle. Geognostische Vorbedingung für Errichtung des Staudammes bezw. der Staumauer. Situation der Sperre. Studien über den mutmaßlichen Wasserhaushalt. Größe der zu übernehmenden Verantwortung beim Bau von Thalsperren.

Thalsperren aus Erde. Wahl der Bodensorten zur Dammschüttung. Breite der Dammkrone und Ausmaß des Dammes bei zweifüßigen Böschungen. Fundation und Bau des Dammes. Thonkerne. Böschungspflaster und Drainage der Böschungen. Zulässige Höhe der Erddämme.

Thalsperren aus Mauerwerk. Fundament. Wahl des Mauerwerks. Aufzulastende Pressungen und Basis der Druckverteilung. Theoretische Grundlage

der Dimensionsberechnung. Annäherungsverfahren zur Bestimmung der Dimensionen einer Staumauer. Beispiel einer angenäherten Dimensionsberechnung. Graphostatisches Verfahren zur exakten Bestimmung der Dimensionen. Beispiel. Auftrieb innerhalb des Mauerkörpers. Grundriß der Staumauer als Bogen. Durch Pfeiler verstärkte Staumauern. Normalprofile von Krantz und Crugnola.

Stauwerke anderer Art. Aus Holz mit eisernen Nadeln. Aus Holz und Stein. Erddämme in Verbindung mit Mauerwerk. Aus Eisen bezw. Eisen und Zement (Monier-System).

Betriebseinrichtungen an Th alsperren. Schutzvorkehrungen gegen Frost nurl Wellenschlag. Höhe der Dammkrone bezw. der Mauerkrone über dem höchsten Wasserspiegel im Sammelteiche. Selbstthätige Flutauslässe. Hochwasser-Ueberfälle. Beispiele. Breite des Ueberfalls. Ueberfall auf die ganze Breite der Staumauer (Virnwy-Thalsperre). Siphons bei Mittersheim und St. Christophe. Grundablässe. Auslaßkanal. Verschluß. Beispiele. Empfehlenswerte Anordnungen. Vorrichtungen zur Wasserentnahme. Einrichtungen zur Besichtigung der Sperre. Dienstschiffe. Aufsicht. Einrichtungen zum Ueberleiten des Verkehrs. Anordnung der Dammkrone und Mauerkrone. Beispiel. Abhaltung geschiebeführender Zuflüsse. Wasserabgabe an Gewerke. Fischwege, Repara-turen. Administrative Vorsichtsmaßregeln.

316—353

353—365

Bemerkungen und Beispiele aus der Praxis. Mauer der Gileppe bei Verviers. Ashti-Damm (Indien). Mauer bei Villar (Spanien). Crystal-Springs Mauer (Kalifornien). Eingehende Beschreibungen der Alfeld-Thalsperre (Elsaß) und der Thalsperre des Furens bei St. Etienne (Frankreich). Wichtigkeit guter Unterhaltung. Litteratur.....................

§ 36. Schaffung eines künstlichen Wasserhaushaltes durch Nachahmung natürlicher Quellen. Fähigkeit eines Terrains zur Produktion von Grundwasser. Entstehung der Grundwasserwelle bezw. des natürlichen Wasserhaushaltes nach dem Prinzip des kleinsten Abflußwiderstandes. Bedingungen für einen künstlich geschaffenen Wasserhaushalt. Füllung von Grundwasserreservoiren durch Herstellung unterirdischer Sperren (Staudämme, Staumauern). Aufstau durch zeitweise Verlegung der Entnahmestelle. Beispiel. Nutzbarmachung reichlicher Niederschläge auf dem Wege der natürlichen Filtration. Beispiel. System Dumas. Künstliche Verstärkung von Quellenergüssen durch Bewässerung der zu den Quellen führenden durchlässigen Bodenschichten. Wiederherstellung von unterirdischen Wasserhaushalten, welche durch Sammelanlagen gestört sind. Stollenverschlüsse. Beispiel von Wiesbaden. Einfluß der besprochenen Prozeduren auf die Wasserqualität.................

§ 37. Entnahme ans offenen süfsen Gewässern und Fassung zu Tage tretender Quellen.

1.    Entnahme von Flußwasser. Temperatur der Flüsse. Qualität. Flora und

Fauna in den Flüssen. Selbstreinigung. Gerüche. Sinkstoffe. Chemische Beschaffenheit des Wassers. Einfluß der Schneeschmelzen und des Hochwassers. Grundsätze bei der Entnahme. Entnahme unter natürlichem Gefälle. Wehre. Regulierung. Vorkehrungen zur Abhaltung schwimmender Körper. Entnahme mittels Saugleitungen. Beispiel (Jvry). Entschließung für den Fluß als Bezugsort.

2.    Entnahme von Seewasser. Seen mit und ohne sichtbarem Abfluß. Qualität

des Seewassers. Aenderungen unter der Wirkung veränderter Zuflüsse. Selbstreinigung durch Sedimentation. Einfluß der im Wasser enthaltenen organischen Substanz. Reinheit des Wassers in verschiedenen Tiefen unter Spiegel. Entnahmestelle. Farbe des Seewassers. Beziehungen zwischen Farbe und Qualität. Temperatur. Unregelmäßige Abnahme der Temperatur nach der Tiefe. Verschiedene Beobachtungsresultate in Zürich und Genf. Die für Wasserversorgungszwecke geeignete Wasserwärme. Einfluß der Wasserpflanzen auf die Qualität. Grundsätze bei der Entnahme. Beispiele verschiedener Seewasserentnahmen (Genf, Zürich, Chicago). Entschließung für den See als Bezugsort.

3.    Fassung von Quellen. Allgemeines. Aufschlußarbeiten. Bedingungen für

deren Ei'folg. Unberechenbarkeit des zu erhoffenden Wasserquantums. Bedingungen für die Reinhaltung des Wassers und die Nachhaltigkeit des Ergebnisses. Notwendigkeit der Erwerbung des die Quelle umgebenden Geländes.

Fassung von Quellen aus ebenen Lagen (Sprudel). Einfaches offenes Bassin.

Unzweckmäßigkeit hölzerner Einfassungen. Gemauerte Bassins. Beispiele: Donauquelle. Einfachste Fassung von Sprudelquellen. Fassung von Sprudelquellen im Buntsandstein bei Löffingen (Baden). Fassung der Quellen von Armentieres (Vanne, Paris) und Guermanez (Lille). Beschreibung anderer Fassungen. Praktische Bemerkungen.

Fassung von Quellen an Gebirgshängen. Schutz gegen Trübung durch Infiltrationen. Schutz gegen äußere Verunreinigungen. Zugänglichkeit. Schutz gegen Frost und Hitze. Entluftungsanlagen. Ueberlauf und Leerlaufvorrichtungen, Entnahmerohr und Meßvorrichtungen. Architektonische Fassaden. Beispiele.

Kleinere Quellenfassungen. Einfachste Brunnenstube. Einfache Brunnenstube. Quellenfassungen: bei Stuttgart und bei Lahr. Größere Quellenfassungsanlagen: Baden-Baden, Innsbruck, Wien.

Bemerkungen zur Ausführung von Quellenfassungen. Kosten. Vorsichtsmaßregeln. Felsensprengen. Verwendung von Holz. Herstellung des Mauerwerks. Abdichtungen. Material der Ableitungsrohren. Notwendige Sorgfalt

365-413

bei der Ausführung. Litteratur.................

§ 88. Künstliche Verbesserung der Wasserqualität. Allgemeines. Entfernung der Salze.

Ausscheidung überschüssigen kohlensauren Kalkes und Eisens. Entfärbung. Entfernung organischer Substanz. Bemerkungen zu den verschiedenen im Handel angepriesenen Systemen der Filtration.

1.    Reinigung des Wassers durch Ablagerung und Sandfiltration.

Ablagerung. Oekonomische Gesichtspunkte. Klärbecken und Wasserzirkulation in denselben. Berechnung der Dimensionen. Reinigung der Klärbecken.

Nutzen der Ablagerung.

Filtration durch Sand. Materialien. Wesen der Filtration. Einrichtung des Filters. Auswahl des Sandes. Technische Details. Einbau des Filterbettes. Reihenfolge in der Korngröße des Filtermaterials. Größe der benutzten und der Reserve-Filterabteilungen. Schichtenfolge. Tiefe des Filterbodens unter Normalwasserstand. Reinwasserablauf. Druckhöhe. Gleichmäßige Filtration.

Drainage. Beispiel. Herstellung und Erhaltung einer zulässigen Normalgeschwindigkeit für den Durchfluß. Maximal-Ueberdruckhöhe. Regulierung des Durchflusses von Hand. Beispiele (Stuttgart, Zürich). Automatische Regulierung (Warschau). Entlüftung des Filterbettes. Abhaltung äußerer Einflüsse. Ueberdeckung bezw. Ueberwölbung der Filter. Handhabung des Filterbetriebes. Abschlammungen bezw. Laufzeit. Maxima. Minima. Sandwäschen. Entleerung der Filter. Aufgabe des Betriebsingenieurs.

Praktische Erfahrungen. Ilygieinische Gesichtspunkte. Wert der Filtration.

Einfluß des Sandes und Anschaffungskosten desselben. Mauerwerk. Kein Holz im Filter. Beispiel von Brieg. Nutzbare und Reservefilterfläche. Kosten der Filtration. Kosten der Filter.

2.    Reinigen des Wassers durch Abkochen und Destillation. Allgemeines.

Verdampfungsapparate. Kondensationsapparate. Schematische Darstellung des Seewasserdestillationsapparates in Vliessingen. Verdampfungs-u. Kondensationsapparate für kleine Segelboote. Kosten. Geschmack des Produktes. Litteratur 413—444 § 89. Vorarbeiten für Fassnng verdeckter Wasserläufe. Allgemeine Anhaltspunkte.

Vorgehen im Gebirge. Grundwasseraufsuchung im homogenen, nur mit kapillaren Zwischenräumen versehenen Grundwasserträger. Geschwindigkeitsmessungen im Grundwasser. Probeschlitze und Probebrunnen.

Theorie der Bewegung des Wassers gegen Sammelanlagen und Brunnen mit durchgängigen Seiten-wandungen bei gleich tief mit der Sohle dieser Objekte liegender undurchlässiger Schichte. Wagrechte undurchlässige Schichte. Sammelkanal. Gewöhnlicher Brunnen. Artesischer Brunnen. Geneigte undurchlässige Schichte. Sammelkanal. Gewöhnlicher Brunnen. Artesischer Brunnen. Allgemeines. Ermittelung der Mächtigkeit eines Stromes. Einfluß der Infiltrationen während der Entnahme auf Ergiebigkeit und Wasserstand in Sammelkanälen und Brunnen. Erforderliche Zeit bis zum Eintritt des angenäherten Beharrungszustandes. Größe der Entfernung, auf welcher sich der Einfluß einer Entnahme nicht mehr erkennen läßt. Beispiel. Hauptfaktor für den raschen oder langsamen Eintritt des Beharrungszustandes.

Theorie der Bewegung des Wassers gegen Sammelanlagen und Brunnen mit durchgängigen und undurchgängigen Seitenwandungen hei undurchlässigen Schichten, welche tiefer als die Sohlen der Entnahmeobjekte liegen. Allgemeines. Strömende Bewegung und stationäre Bewegung. Konsequenzen. Grenzlinie zwischen strömender und stationärer Bewegung, ausgehend von der Sohle des Entnahmeobjektes.

Entnahme aus einem Grundwasserbecken. Bewegung gegen Sammelkanäle und Brunnen mit durchlässigen Seitenwänden. Bewegung gegen Entnahmeobjekte mit undurchlässigen Seitenwänden. Sammelkanäle. Brunnen. Beispiele: Sammelkanal mit durchlässiger Wand. Brunnen mit durchlässigem Mantel.

Brunnen mit undurchlässigem Mantel.

Entnahme aus einem Grundwasserstrom. Differentialgleichung der Strömungslinien. Folgerungen aus derselben.

Resultate der theoretischen Untersuchungen. Allgemeines Vorgehen beim Aufsuchen und Nachweisen von Grundwasser in geeigneten Trägern. Einfluß unregelmäßiger Einlagerungen. Passende Entnahmestellen. Wahl des Versuchsmittels. Notwendigkeit der Aufzeichnung aller Beobachtungen. Litteratur. 444—484 § 40. Vertikale Brunnenanlagen. Einleitung. Allgemeine Anordnungen: Gekuppelte, in Reihen gesetzte Rohrbrunnen und Ringbrunnen. Versuchsbrunnen. Beispiel (München). Einfluß offener Gewässer. Wasserstockwerke. Qualität des durch Brunnen gewonnenen Wassers.

Abessinische Brunnen. Allgemeines. Beschreibung der Brunnen. Schraubbrunnen. Litteratur.

Rohrbrunnen. Bohrvorrichtung in Kies und Sandboden. Durchmesser der Rohrbrunnen. Filterkörbe. Beispiel. Sandfiltervorlagen. Beispiele. Material der Röhren. Pneumatische Absenkung. Probebohrungen. Kosten. Litteratur.

Gemauerte Brunnen. Lochbrunnen. Schöpfbrunnen. Pumpbrunnen. Brunnen im Triebsande. Lichtweite und Konstruktion der Brunnen. Versenken der Brunnen. Ausgraben bei gleichzeitigem Wasserschöpfen. Baggerung. Beispiel. Sandpumpen und Strahlapparate zum Versenken. Pneumatische Brunnenversenkung. Beispiel. Brunnenversenkung mittels des Gefrierverfahrens von Poetsch. Abbohren von Brunnenschächten. Aufmauerung der Brunnen. Wandstärken. Monier-System. System Donnet. Kosten. Probebohrungen. Gußeiserne Brunnen als Ersatz für gemauerte.

Artesische Brunnen. Definition. Theoretische Beziehungen. Gegenseitige Beeinflussung. Beispiel. Ermittelung der Wassermenge des artesischen Stromes.

Beispiel. Einfluß des Durchmessers der Bohrung auf das Ergebnis. Gründe, welche für größere Lichtweiten der Bohrung sprechen. Geeignete Terrains für artesische Brunnen. Bohrprozedur. Beispiel einer einfachen Bohrung nebst Vorführung der notwendigsten Bohrgeräte. Verrohrung der Bohrlöcher. Beispiele. Wasserabschlüsse. Wassereinlaß. Ergiebigkeit und Nachhaltigkeit. Stellvorrichtungen zur Wasserentnahme. Qualität des Wassers. Litteratur.

484—525

Allgemeine Literaturnachweise................

§ 41. Fassung der Grundwasser durch offene Gräben, Sickerungen, Sammelröhren, Sammelkanäle und Stollen. Entscheidende Momente für die Wahl horizontaler Fassungsanlagen. Drainage. Wirkungsweise horizontaler Fassungsanlagen. Kombination mit Brunnen.

Offene Gräben. Dünenwasserleitungen. Beispiel.

Sickerungen. Allgemeine Disposition. Einfluß der Bäume und Sträueher. Richtung und Tieflage der Sickerungen. Anwendungen. Röhren mit Kieseinfüllungen.

Sammelröhren. Drainage. Röhrenzüge und Revisionsschachte. Material der Röhren. Beispiele. Einbettung der Röhren. Sammelschachte. Wirkung des freien Ablaufes und des Ablaufes unter Wasser. Zusammenleitung aus verschiedenen Höhenlagen. Beispiel.

Schlupfbare Sammelkanäle. Dimensionen und Profile. Beispiel der Freiburger Sammelanlage. Karlsruher Sammelanlage.

Begehbare Sammelanlagen. Dimensionen und Profile. Stollen. Einfluß des Stollenvortriebes auf das Ergebnis. Vergleichung der Fassung durch horizontale Sammelanlagen mit jener durch Brunnen. Kombinationen beider Systeme.

Erfolge und Mißerfolge mit Drainagen. Wirkung von Sammelkanälen geringer

525—539

Höhe in Grundwasserströmen. Litteratur.............

§ 42. Kombinationen verschiedener Fassungssysteme. Gründe, welche zu solchen Kombinationen zwingen. Minimum der Kosten. Allmähliche Angliederung neuer Anlagen an bereits bestehende unzureichende. Unmöglichkeit einheitlicher Versorgung in sehr großen Städten. Beispiele: London, Paris, Berlin, Wien,

Rom. Wasserwirtschaft bei verschiedenen Bezugsquellen. Beispiele: Basel, Heidelberg, Konstanz, St. Etienne. Regeln bei Einführung kombinierter Systeme. Einführung von Wasser zweiter Qualität in sehr großen Städten. Tiefbohrungen

539—550

innerhalb bestehender Brunnen.................

§ 43. Zweckmäfsigste Fassungsorte bei freier Wahl. Wertschätzung der Wasserqualität.

Ansprüche seitens der Hauswirtschaft und der Gewerbe. Voreingenommenheiten.

Beispiel (Heidelberg). Einfluß des Klimas auf die Ansprüche an das Wasser. Erforderliche Wasserquantitäten. Erforderliche Druckhöhe. Benutzung vorhandener Bezugsquellen. Aufschließen von Quellen und Grundwasser. Kostenminimum bei der Entnahme aus Thalalluvionen. Entscheidung zwischen maschineller Hebung und Zuleitung unter natürlichem Druck. Hindernisse für die Erzielung vollkommener Lösungen. Verschiedenheit der Schlußergebnisse richtiger Wahl: Berlin, Kopenhagen. Schwierigkeit der Entscheidung. Schluß 550—558

I~V_ -A-TosdirLitt.

Zuleitung und Verteilung des Wassers im Versorgungsgebiete.

Einleitung. Litteraturverzeichnis über Wasserverbrauch, Maschinen zur Wasserhebung, Aquädukte und Rohrleitungen, Reservoire und deren Aequivalente 559—583 § 44. Feststellung des Wasserverbrauchs. Allgemeines über die üblichen Annahmen.

Bevölkerungszuwachs in Städten. Bevölkerungsdichtigkeit. Erforderliche Wassermenge für die häusliche Versorgung. Erforderliche Wassermenge für den gewerblichen Verbrauch. Verbrauch für öffentliche Anstalten und Gemeindezwecke. Wasserverluste. Gesamtverbrauch. Jährliche Verbrauchsschwankungen Monatliche Verbrauchsschwankungen. Wöchentliche und tägliche Verbrauchs

584-610

Schwankungen. Resultate. Litteratur.............

§ 45. Erzielung der nötigen Druckhöhe im Versorgungsgebiete. Bürgerlicher Versorgungs druck und Feuerlöschdruck. Entscheidung über die Anordnung der Wasser Zuleitungen und ihre Lichtweite bei Gravitation und künstlicher Hebung, entsprechend dem Kostenminimum, nebst Bemerkungen über die sogenannte

610-615

Druckreduktion.......................

Allgemeine Anordnung der Wasserhebewerke in Bezug auf Lage der Entnahmestelle.

Saugleitungen und Druckleitungen. Einfluß von Saughöhe und Förderhöhe 615—621 Die Betriebskräfte bezw. die Motoren zur Wasserhebung. Menschenkraft und tierische Kraft. Wasserkräfte: Kolbenmaschinen (Wassersäulenmaschinen),

Turbinen, Wasserräder. Beispiele. Dampf kraft. Heizkraft der Brennmaterialien.

Kessel. Dampfmaschinen. Dampfpumpwerke. Kostenabschätzung der letzteren.

621—640

Gasmotoren und Petroleummotoren. Windmotoren. Verschiedene Betriebskräfte und Zentralstationen..................

Hebemaschinen im allgemeinen. Pumpen mit hin und her gehender Bewegung. Ventilkolbenpumpen. Einfachwirkende liegende und stehende Plungerpumpen. Doppeltwirkende liegende und stehende Scheibenkolbenpumpen. Kolbenpumpen ohne Ventile (Wassersäulenmaschinen). Kröbers Motor. Pumpen mit stetig drehender Bewegung (rotierende Pumpen, Kapselwerke, Schleuderpumpen).

Beispiele. Stoßweise arbeitende Pumpen (Stoßheber, Widder). Beispiele. Strahlpumpen (Strahlapparate, Wasserstrahlpumpen, Luftstrahlpumpen, Dampfstrahlpumpen). Luft-, Gas- und Dampfdruck-Pumpen (Pulsometer). Hebemaschinenzubehör und Details. Füllen der Saugleitung. Luftzuführung zu den Windkesseln. Absperren der Druckleitung. Pumpengestelle und Pumpenkörper.

640—656

Kolben. Ventile. Windkessel.................

Ausgeführte Wasserhebemaschinen. Horizontal angeordnete Pumpwerke mit unmittelbarer Kraftübertragung. Beispiele kleinerer und mittlerer Dampfpumpwerke (Schwungradmaschinen). Betrieb mit Druckwasser. Hildebrandscher Motor. Dampfhubpumpen. Worthington-Pumpen. Duplex-Pumpen.

Größere liegende Verbund-Dampfpumpwerke. Wasserhebungsanlage in Mülhausen i. E. Gaskill-Pumpe..................

Stehend angeordnete Pumpwerke mit unmittelbarer Kraftübertragung. Schachtpumpen. Kleinere Dampfpumpen. Beispiele. Grössere Pumpenanlagen dieser

Art. Drillingspumpen von Moreland...............

Pumpwerke mit Zwischengliedern zur Kraftübertragung. Balancier-Maschinen. Beispiele von Leipzig und Boston. Pumpwerke mit besonderen Hebepumpen. Pumpwerke mit Hebelübersetzungen, Kunstkreuzen, Vorgelegen etc. Beispiele. Pumpwerk bei Port ä l’Anglais (Paris). Pumpe des Hofwasserwerks Karlsruhe i. B. Pumpwerk für Hannover. Wasserhebewerk für Berlin am Tegeler See. Schachtpumpe mit Riemenvorgelege. Pumpwerke mit Gas- und Petroleummotorenbetrieb. Pumpwerk der Stadt Meissen............

Betriebszeit. Anpassung der Wasserhebemaschinen an die Verbrauchsschwankungen

und Anzahl der Maschinen. Beispiele...............

Gebäude und wirtschaftliche Eini'ichtungen. Maschinenhäuser. Kesselhäuser, Kohlenmagazine, Schornsteine, Zufahrtswege. Rücksichten auf spätere Erweiterung. Anordnung bei Wasserkraftbetrieb...........

Instandhaltung der Gesamtanlagen zur Wasserhebung.......... .

Kosten der Wasserhebung....................

Litteratur ist den einzelnen Abteilungen beigefügt.

§ 46. Zusammenlegung aus verschiedenen Wasserfassungen. Bestimmung der Lichtweiten mit Rücksicht auf den geringsten Aufwand. Beispiele......

Entscheidung über die Anlage von Druckleitungen und offenen Leitungen. Offene Gerinne. Beispiele. Offene Gerinne in begehbaren Galerien oder unter Deckplatten bezw. Gewölben. Beispiele von rechteckigen, kreisrunden, eiförmigen und Stollenprofilen. Profile mit breiter Basis. Monierkanäle. Sammelstuben. Zwischenbehälter (Zugangskammern, Reduktionskammern). Uebergangskammern.

Beispiele. Ueberlauf- und Grundablässe. Litteratur..........

§ 47. Hauptzuleitung. Wahl der Trace. Einfluß der Anzahl von Leitungen auf die Kosten. Einheitliches Querprofil für die Leitung. Relativer Transportpreis der Knbikeinheit. Verschiedene Leitungssysteme. Aquädukte und Druckleitungen (Siphons). Beispiele von Aquädukten: über die Murg bei Weissen-bach, Pont du Gard bei Nimes, über den Tissino bei Spoleto, Thalübersetzung bei Montpellier und Arcueil, bei Wien (Hochquellenleitung), bei den Zuleitungen der Dhuis und der Vanne. Entscheidung über das zu wählende Leitungssystem. Gefälle der Aquädukte. Druckleitungen. Siphonbrücken. Düker. Beispiele. Längenprofil der Hauptzuleitung. Beispiele: Freiburg i. B. und Frankfurt a. M. Litteratur.........................

656—663

663—666

666-674

674—679

679—682

682—684

684-685

686—690

690—706

706—724

§ 48. Erhaltung der Temperatur und Ventilation. Einfluß der Berührung des Wasserinhaltes mit der Röhrenwand und dem Boden. Theoretische Untersuchung

über den Vorgang der Wärmeausgleichung. Einfluß der Jahreszeiten. Praktische Tiefenlage der Rohrleitungen. Besondere Schutzmittel bei Kanalkreuzungen und Ueberbrückungen. Künstliche Erwärmung und Abkühlung des Wassers. Temperaturausgleichungen des Bodens und der Luft mit dem Wasser in Leitungskanälen. Ventilation der Leitungskanäle. Temperaturbeobachtungen

. . 725—733

an längeren Rohrleitungen und Kanälen. Litteratur § 49. Reservoire und Aequivalente für dieselben. Zweck und Nutzen der Reservoire. Minimal notwendiges Fassungsvermögen und Beispiele zur Berechnung desselben. Höhen-läge der Reservoire und Amplitude der Spiegelschwankungen. Lage der Reservoire 734—742 Bauliche Anordnung der Reservoire im allgemeinen. Lange Zuleitungskanäle als Reservoire. Reservoire, welche in den gewachsenen Boden gelegt werden können. Teilung durch Zwischenmauern. Tunnelreservoire. Stellvorrichtungen. Schutzvorkehrungen gegen Temperaturveränderungen. Beispiel. Verhütung der Stagnation des Wassers. Verschiedene Anordnungen. Baumaterialien für gemauerte Reservoire. Reservoire auf Substruktion. Wassertürme. An-

Ordnung von Einlauf und Auslauf...........

Konstruktion von Reservoiren und Beispiele ausgeführter Anlagen.

Vollständig in die Erde eingebaute, gegen den senkrecht stehenden Boden angemauerte Reservoire. Beispiele. Tunnelreservoire (Wasserkeller) ....    747—751

. 742—747

Reservoire in lockerem Baugrunde. Berechnung der Größe und Richtung des Erddrucks auf Reservoirgewölbe. Beispiel. Funktionen des Böschungswinkels. Erdgewichte. Mauerwerksdruck auf Reservoirgewölbe. Annäherungsverfahren zur Konstruktion der Reservoirgewölbe. Beispiel. Graphostatische Prüfung des angenommenen Gewölbequerschnittes. Steinpackungen und Bodenhinter-füllungen. Reservoire an Berghalden. Beispiele von gemauerten Reservoiren in lockerem Boden. Betonreservoire. Beispiele. Monierreservoire. Beispiel.

751—765

767—773

773—776

776—779

779-781

Bedeckte cylindrische Reservoire. Beispiele.............

. . 765-766

Freistehende Reservoire. Beispiel. Dreistöckiges Reservoir in Paris. Schutz der freistehenden Monierreservoire gegen Temperatureinflüsse .    .

Reservoire auf Substruktion. Gemauerte Reservoire dieser Art. Beispiele. Gußeiserne und schmiedeiserne Reservoire. Auflagerung. Reservoire mit Kugelböden. Beispiele. Reservoire nach System Intze. Beispiele. Dimensionierung.

Aeußere Gestaltung der stützenden Wassertürme. Standröhren.....

Aequivalente für Reservoire. Akkumulatoren. Windkessel. Beispiel von Augsburg. Standröhren.....................

Besondere Betriebseinrichtungen und Reparaturen bei Reservoiren. Einlaufvorrichtungen mit Wassermessung. Abgang der Verteilungsleitungen. Ueberläufe und Grundablaß. Automatische Regulierung von Einlauf und Auslauf. Treppeneingänge und Ventilationen. Schieberzeichen. Reparaturen......

Baukosten der Reservoire. Litteratur................

§ 50. Einteilung des Versorgungsgebietes in verschiedene Zonen. Allgemeines. Vergleichende Kostenberechnungen bei künstlicher Wasserhebung. Einfluß der Anordnung auf den Gesamtaufwand für Bau und Betrieb. Zoneneinteilung

infolge übergroßer Druckhöhe bei einheitlichem Netz. Zonen infolge allmäliger Ueberbauung von Gelände. Erhöhte Betriebssicherheit bei mehreren Zonen. Arbeitsleistung des Pumpwerkes bei den verschiedenen Anordnungen. Beispiele von Zonenteilungen. Spiegeldistanz der Zwischenreservoire. Verbindungen zwischen den Zonen. Anordnung des Pumpwerks. Ueberlaufwasser ....    781—786

787—790

§ 51. Wasserverteilung im Versorgungsgebiete. Verteilung nach Kreislaufsystem und Verästelungssystem. Einfluß konstanter und intermittierender Versorgung. Projektierung von Verteilungsleitungen bezw. Ermittelung des Verbrauchsquantums nach Stadtflächen. Kleinste Durchmesser. Rechnungsmäßige Feststellung des Durchmessers von Rohrnetzen im allgemeinen.......

790-807

Einseitige Speisung des Rohrnetzes. Aufstellung der stets vorhandenen Grundgleichungen. Aufsuchung der fehlenden Gleichungen durch beliebige Wahl von Nebenbedingungen, durch die Rücksicht auf das absolute und das angenäherte Kostenminimum. Vereinfachte Berechnung des absoluten und angenäherten Kostenminimums. Einhaltung eines Grenzwertes für die Geschwindigkeit. Bewegungsrichtung. Beispiele für die behandelten Fälle. Zentrale Massen-Entnahmen......................

. 813-820 . 820—822

Speisung des Rohrnetzes von mehreren Seiten. Pumpwerk vor und Reservoir hinter dem Rohrnetze. Kostenminimum. Beispiel. Pumpwerk vor und zwei Reservoire seitlich des Rohrnetzes. Verhältnisse bei drei Reservoiren; bei einem Reservoir in der Mitte des Rohrnetzes. Kostenminima in diesen Fällen 807—813 Verästelungen der Verteilungsleitungen allgemein und mit Rücksicht auf das Kostenminimum. Wahl des Hauptteilpunktes. Beispiel. Verfahren bei gegebenen handelsüblichen Lichtweiten. Beispiel. Wahl der Entnahmestelle bei senkrechter Abzweigung. Beispiel Parallellaufende Verteilungsleitungen .

Sonstige technische Dispositionen für die Wasserverteilung. Einlegen der Leitungen in Galerien. Einlegen unter die Fahrbahn und die Bürgersteige. Kreuzungen.

825-834

Teilbasten, Grundablässe, Absperrschieber. Entlüftung. Spülung. Hydranten. Rücksichten auf spätere Erweiterung. Undichtigkeiten. Litteratur .... 822—825 § 52. Zweigleitungen von Rohrnetzen. Allgemeines. Druckhöhe in Rücksicht auf Hydrantenspeisung, Hausversorgung und Nebenbedingungen. Ausführung der Abzweigungsleitungen nach verschiedenen Systemen. Verlegungstiefe. Hausleitungen. Hydrantenzuleitungen. Zuleitungen zu Springbrunnen. Zuleitungen für besondere Zwecke. Verlegen der Zweigleitungen. Litteratur

I. Abschnitt.

§ 4. Pressung, Gewicht und Temperatur der atmosphärischen Luft.

— [507] Cunningham, Theory of steady flow. Phil. M

§ 8. Gleichförmige Bewegung des Wassers in offenen Leitungen von

R den Radius der Sohlenkrümmung, cp den Neigungswi

Vorstehende Tabellen eignen sich selbstverständlic

§ 14. Bestimmung des Leitungswiderstandes im geraden Rohre.

(Q1 — Q) • t = F . (h — A0),

und ersieht aus denselben, daß der Wasserspiegel n

Hydrolog. Untersuchungen von Weser, Elbe, Rhein et

Der Aequatorialstrom des Atlantischen Ozeans ist e

§ 24. Rückbildung des flüssigen und starren Wassers aus dem gasförmigen Aggregatzustande.

§ 26. Allgemeines über den Verlauf der Bodeninfiltration.

§ 28. Die Bewegungen des Wassers unter der Erdoberfläche und die Entstehung der Quellen.

§ 29. Beziehungen zwischen Klima, Bodentemperatur und Quellentemperatur.

Abschnitt I, § 11, S. 85 angegeben haben; dabei is

III. Abschnitt.

3. Brunnen und Sammelanlagen für Quellen und Grundwasser.

§ 35. Wasseransammlungen mittels Thalsperren.

2 G1—3

Zum Schlüsse bringen wir die Beschreibung der schon mehrfach erwähnten gemauerten Thalsperre des Gouffre d’Enfer bei St. Etienne, auch Thalsperre des Furens genannt.

Licht Sauerstoff zu entwickeln, welcher sich mit d

SHSiii

§ 38. Künstliche Verbesserung der Wasserqualität.

Ad 5. Abhaltung äufserer Einflüsse. Auf die Bescha

<2

mithin:

folgenden Paragraphen abhandeln. Wir wollen hier n

S. 109 und in [584]; wegen ähnlicher Vorrichtungen

Eine diesbezügliche Einrichtung ist in Fig. 232, S

§ 42. Kombinationen verschiedener Fassnngssysteme.

IV. Abschnitt.

3. Aquädukte und Rohrleitungen. Wassertemperatur in denselben.

ist der selir bedeutende Verbrauch in Städten für Zierbrunnen aller Art, für Spülung der Abzugskanäle und für Feuerlöschzwecke.

§ 45. Erzielung der nötigen Druckhöhe im Versorgungsgebiete.

Von einer bestimmten Grenze ab (bei mittleren Anla

C.

fi

r 

|V

::mssm

§ 48. Erhaltung der Temperatur und Ventilation.

\\

w.

§ 50. Einteilung des Versorgungsgebietes in verschiedene Zonen.

ei) + iX^T-\/*i7 = o.

o) 4,5 =y

§ 52. Zweigleitungen von Rohrnetzen.

I. Abschnitt.

Theoretische und empirische Vorbegriffe.

Einleitung.

Der erste Abschnitt dieses Buches behandelt in möglichster Kürze die notwendigen empirischen und theoretischen Vorbegriffe für die später folgenden Probleme aus der Hydraulik, Meteorologie etc. In Rücksicht auf die rein praktische Bestimmung des Buches, den Fachgenossen leicht verwendbare Anhaltspunkte bei Behandlung von Aufgaben aus dem Gebiete der Wasserversorgung zu geben, kann selbstverständlich von der theoretischen Hydrodynamik, der mechanischen Wärme-tbeorie und der Physik nur das mit Anwendung gewöhnlicher mathematischer Kenntnisse leicht Erreichbare geboten werden; die Grundlagen sind deshalb auch hier nicht vollkommener, als man sie in anderen neueren Werken findet. Dagegen ist die Anwendung neuerer empirischer Ergebnisse für die Bewegung des Wassers in Kanälen und Röhren durch angedeutete Vereinfachungen bei der Dimensionenberechnung erleichtert und durch ausführliche Auseinandersetzungen der Eigenschaften von heutzutage hauptsächlich zur Anwendung kommenden Profilen manches erörtert, was dem Praktiker willkommen sein dürfte. Die rein akademischen Untersuchungen der ungleichförmigen Bewegung des Wassers in einem Profile von unendlicher Sohlenbreite und ähnliche Dinge sind weggelassen worden. Denjenigen, welche sich für solche Rechnungen und Betrachtungen interessieren, ist durch umfassende Litteraturangaben Genüge geleistet.

Vor allem ist darauf hinzuweisen, dass bei den vorkommenden analytischen, zu praktisch verwendbaren Resultaten führenden Untersuchungen Voraussetzungen in physikalischer und mechanischer Beziehung gemacht werden müssen, welche mit Fehlern behaftet sind. So ist in Wirklichkeit das Wasser weder vollkommen flüssig, noch ist dasselbe unzusammendrückbar. Es ist deshalb auch nicht vollkommen korrekt, die Reibung der einzelnen Wass.ermoleküle aneinander zu vernachlässigen; ebenso ist es nicht richtig, anzunehmen, daß die spezifische Schwere des Wassers in allen Teilen eines Querschnittes dieselbe sei. Die letztere wird sowohl durch verschiedene Temperatur als auch durch die ungleiche Pressung beeinflußt. Indessen sind die Fehler, welche aus Vernachlässigung dieser Rücksichten entspringen, bei den im Gebiete der Wasserversorgung auftretenden Aufgaben in der Regel so geringfügig, daß man sie unbeachtet lassen darf. Wo dies nicht zulässig ist, wurde besonders darauf hingewiesen.

Schwerwiegender als die ebengenannten sind die Fehler, welche durch die Annahme einer mittleren Geschwindigkeit in allen Punkten eines Wasserquerschnittes bei der Bewegung des Wassers in Röhren und Kanälen gemacht werden. Bei hohem

Lueger, Wasserversorgung.

(Drucke und geringem Wasserquerschnitte wird sich allerdings in Röhren ein großer 'Unterschied in der Geschwindigkeit der einzelnen Wassermoleküle nicht zeigen ; ist .dagegen die wirksame Druckhöhe sehr klein und der Wasserquerschnitt sehr groß, so kann dieser Unterschied belangreich werden. Auf solche Fälle ist im vierten Abschnitte besonders hingewiesen. In der Regel hat man es jedoch nicht mit Problemen der letztgenannten Art zu thun, und solange dies nicht der Fall ist, hat die Annahme einer mittleren Geschwindigkeit unzulässige Irrtümer nicht im Gefolge; im übrigen erleichtert sie die analytische Behandlung der Aufgaben in so hohem Grade, daß bei dem eingangs betonten Gesichtspunkte nicht darauf verzichtet werden kann.

Die verhältnismäßig größte Unsicherheit bei den hydraulischen Berechnungen wird hervorgerufen durch die Anwendung empirischer Formeln für den Reibungswiderstand des Wassers am benetzten Umfange. Man nimmt bekanntlich diesen Widerstand (gerade umgekehrt wie bei der gegenseitigen Reibung fester Körper) als unabhängig von der Pressung, proportional der Größe der wasserberührten Fläche und ihrer Rauhigkeit und rasch mit der mittleren Geschwindigkeit des vorbeiströmenden Wassers wachsend an. Diese Annahmen sind in der Erfahrung begründet und insbesondere sind die zwei erstgenannten Voraussetzungen unter normalen Verhältnissen ausreichend genau; wie aber die Größe des Reibungswider-standes mit der mittleren Geschwindigkeit zusammenhängt, ob man dieselbe proportional der ersten Potenz oder dem Quadrate oder zwischenliegenden Potenzen der mittleren Geschwindigkeit zu setzen hat, ist von besonderen Umständen abhängig. {Man behilft sich zur Zeit damit, daß man bei größeren Geschwindigkeiten die Reibungswiderstandshöhe proportional dem Quadrate der Geschwindigkeit setzt und weitere Modifikationen durch Annahme eines variablen Koeffizienten herbeiführt; bei kleinen Geschwindigkeiten dagegen, vor allem bei der Bewegung des Grundwassers, nimmt man die Reibungswiderstandshöhe proportional der ersten Potenz der Geschwindigkeit an.^ Diese Annahmen werden hauptsächlich aus dem Grunde gemacht, um eine thunlichst einfache Behandlung der einschlägigen Aufgaben in rechnerischer Beziehung zu ermöglichen ¹).

Trotz aller genannten Fehlerquellen werden die Resultate der hydraulischen Berechnungen bei Anwendung der neueren empirischen Formeln meistenteils so genau, daß dieselben den Anforderungen der Praxis genügen. Insbesondere sind die Formeln für die Bewegung des Wassers in Kanälen von jenen Dimensionen, wie sie bei der Wasserversorgung angewendet zu werden pflegen, erprobt, und auch die Widerstandskoeffizienten für Röhren mit glatter Wand sind zuverlässig. Dies ist dem Umstande zu verdanken, daß in der Hydraulik die Richtigkeit der angewendeten Formeln durch direkte Messungen und Vergleichungen jederzeit viel leichter kontrolliert werden kann, als in anderen Zweigen des Ingenieurwesens, z. B. in der Festigkeitslehre, welche in Bezug auf Genauigkeit der Grundlagen ebenso unsicher dasteht wie die Hydraulik.

Wenn es nun nach dem Vorstehenden scheinen sollte, als ob bei den im allgemeinen nur annähernd zutreffenden Grundlagen auch die Erreichung von annähernd genauen Rechnungsresultaten genügen könnte, so wäre unseres Erachtens eine solche Handhabung der entwickelten Formeln doch nicht zweckmäßig. Bei jeder unvollendeten Rechnung ist die Grenze der Annäherung, mit welcher man

sich zu begnügen denkt, nicht bestimmt, sondern unsicher, und der Zeitgewinn, welcher durch Unterlassung der Fertigstellung einer solchen Rechnung erzielt wird, ist meistens sehr unbedeutend und jedenfalls ganz außer Verhältnis zu dem Vorteile, welchen die Beruhigung einer korrekt durchgeführten Aufgabe gewährt. Es dürfte sich deshalb empfehlen, in allen Fällen die Berechnungen so durchzuführen, als ob die dabei angewendeten Formeln in voller Schärfe Gültigkeit besitzen würden.

Bei dieser Manipulation erweist es sich vielfach als notwendig, höhere algebraische und auch transcendente Gleichungen aufzulösen, wobei das Erreichen genauer Resultate manchmal langwieriges Probieren erfordert. Es dürfte in solchen Fällen, insbesondere wenn es sich um genaueste Resultate handelt, die Anwendung nachstehenden Verfahrens zweckmäßig sein.

Gesetzt, es liege die Gleichung vor von der Form:

f{x) = 0

und man habe durch Probieren oder durch Anwendung einer Tabelle gefunden, daß der wahre Wert einer reellen Wurzel x zwischen den zwei Zahlen« und & liegen muß (wobei weder die Gleichung

= 0 = f"{x) zwischen a und b eine Wurzel haben darf), so sind

zwei näher zusammenliegende Näherungswerte der Wurzel die Zahlen:

/■(«)

df(x)

dx

= 0 = f(x),

d² f{x) dx²

ci

/»

und b —

fip)

r («) ’

falls nämlich f (a) und f“ («) gleiche Zeichen haben. Besitzen dieselben entgegengesetzte Zeichen, so sind engere Näherungswerte die Zahlen:

f 0)

r (b)

und b —

f(b)

fipy

Dabei ist z. B. unter f (a) zu verstehen derjenige Wert des Differentialquotienten f (x) der linken Seite f (x) der Gleichung, welchen derselbe annimmt, falls man in f‘ (x) statt x die Zahl a einsetzt. In gleichem Sinne ist f“ («) auszulegen.

Meist genügt folgende Regel: Ein erster Näherungswert der Wurzel sei a und dieser liege •dem wahren Wert schon ziemlich nahe: dann ist ein genauerer Wert als a die Zahl:

a — At /'(«), wobei Ax = j~—

ist.

Liegt a schon sehr nahe an dem wahren Wert der Wurzel, so führt folgende Formel (eventuell mehrmals angewendet) noch schneller zum Ziel:

a . r M

2 . [PHI²

x — a — A₁ f (a) -f- A2 f («)², wobei Ay —

Liegt z. B. die Gleichung vor (I. Abschnitt, § 9, Kreisprofil):

sin x — x . cos x — 0, x — tg (x) = 0,

so findet man einen angenäherten Wert von x bei dem Winkel von 257° 27'. Hieraus ergiebt sich a = 4,4938396, tg («) = 4,4921537: mithin wird:

f(a) = 4,4933396 — 4,4921537 = 0,0011759

f («) ’

A₂ —

und es ist ferner:

f(a) = 1 -

cos² («)

= - 11,253795,

r («) ■= +

2 sin («) cos³ («)

= 4- 190,28253,

woraus folgt:

A\ —

f'{a)

11,253795’

Hi-P'H _ 1.2. p(«)² '

190,28253 2.11,253795*'

Mithin wird:

* = 4,4933396 4~ ;

0,0011759 , 190,28253 . 0,00117592 11,253795

2 . 11,253795*

= 4,493444.

Dieser Wert von x ist bereits sehr genau, d. h. es weicht derselbe erst in der siebenten Dezimale von dem vollständig richtigen Werte ab.

In Bezug auf die Behandlung der mechanischen Probleme wird es angemessen sein, die Begriffe der angewandten Benennungen kurz zu erläutern, um irrtümliche Auffassungen abzuschneiden; selbstverständlich kann das darüber Gesagte von demjenigen übergangen werden, welcher mit diesen Bezeichnungen vertraut ist.

Geschwindigkeit. Unter Geschwindigkeit eines gleichförmig und geradlinig bewegten Punktes versteht man das Längenmaß des Weges, welchen derselbe in der Zeiteinheit zurücklegt. Als Längeneinheit gilt im folgenden das Meter, als Zeiteinheit die Sekunde. Hat man es mit einer ungleichförmigen Bewegung zu thun, so kann man dieselbe im Zeitelemente dt, d. h. in einer unendlich kleinen Zeit, als gleichförmig und geradlinig betrachten; legt der Punkt während des Zeitelementes den ebenfalls außerordentlich kleinen Weg ds zurück, so ist die augenblickliche Geschwindigkeit u desselben der Differentialquotient des Weges s nach der Zeit t:

1) u =

ds

dt‘

Das Maß der Geschwindigkeit repräsentiert sich somit stets als eine

Länge.

Beschleunigung. Tritt zu einer vorhandenen Geschwindigkeit eine weitere Geschwindigkeit hinzu, so setzen sich beide nach dem Parallelogramm der Geschwindigkeiten zu einer Resultierenden zusammen; dadurch ändert sich die Geschwindigkeit sowohl ihrer Grösse als auch — abgesehen von der geradlinigen Bewegung — ihrer Richtung nach. Geschieht dieses Zutreten ununterbrochen in jedem Zeitelemente dt, so ändert auch die Geschwindigkeit sich nach Größe und — abgesehen von der geradlinigen Bewegung — nach Richtung ununterbrochen; die Größe der im Zeitelemente zutretenden Geschwindigkeit du nennt man die Elementarbeschleunigung. In diesem

Palle stellt der Quotient die totale Aenderungskomponente der Geschwindigkeit während

der auf die Zeit t folgenden Zeiteinheit (Sekunde) dar und heißt die Beschleunigung des bewegten Punktes zur Zeit t. Bezeichnet man diese Beschleunigung mit cp, so ist sie der erste Differentialquotient der Geschwindigkeit nach der Zeit, oder, was dasselbe ist, der zweite Differentialquotient des Weges nach der Zeit:

d²s

dt

dt²'

Das Maß der Beschleunigung repräsentiert sich somit ebenfalls als _eine Länge.

Kraft und Masse. Man nennt Kraft eine Ursache, welche eine Beschleunigung bewirken kann, einerlei ob dieselbe eine Bewegung wirklich zur Folge hat oder durch andere Kräfte unwirksam gemacht wird. Die Kraft selbst ist uns unbekannt; wir kennen nur ihre Wirkung, die Beschleunigung, und setzen auch voraus, daß die Kraft ihrer Wirkung proportional ist und daß sie sich in derselben stets ganz zu erkennen giebt. Die für uns anschaulichsten Beschleunigungen erzeugen einen Druck oder Zug auf einen Körper; z. B. übt die Anziehung der Erde, die Schwerkraft, einen solchen Druck oder Zug aus; dies hat dazu geführt, überhaupt jede Kraft dadurch zu messen, daß man sich statt ihrer einen passenden Druck oder Zug gesetzt denkt. Man wählt so als Krafteinheit den Druck, welchen ein Gewicht von 1 Kilogramm ausübt; also werden alle Kräfte durch Kilogramm-Anzahlen gemessen.

Die Größe der Beschleunigung durch eine gegebene Kraft P ist abhängig von der Größe dieser Kraft und von der Masse M des angegriffenen Körpers, d. h. von der Quantität Materie, welche in dem Körper enthalten ist.

Die Masseneinheit soll sogleich nachher festgelegt werden. Wenn nun eine Kraft P von der Größe eines Kilogrammes der Masseneinheit die Beschleunigung f erteilt, so vermag sie einem

Körper mit m Masseneinheiten nur den wten Teil der Beschleunigung, also zu erteilen; ist die Kraft = P Kilogrammen, so wird die Beschleunigung <p des Körpers:

fP

Speziell auf die Kraft G der Schwere an der Erdoberfläche, d. h. auf das Gewicht G eines Körpers angewendet, ist <p = 9,81 Meter*), P = G, also:

f. G

2b) g =

womit:

q\ 9 • P Slf = -g-

wird, eine Gleichung, welche zur Bestimmung der Beschleunigung dient. Zu vereinbaren ist noch die Masseneinheit aus m =

f G

g gewöhnlich setzt man die

willkürliche Zahl f = 1 und sagt dann, es liege die Masseneinheit (m = 1) vor, wenn

9,81 Kilogramm ist; sie hat

— = 1 ist. Masseneinheit ist also jene Masse, deren Gewicht =

keinen besonderen Namen.

Nach dem Gesagten ist die Masse eines Körpers gleich Volumen mal der Masse der V olumeneinheit.

ccc

Spezifisches Gewicht. Das Gewicht der Volumen einheit (des Kubikmeters) irgend eines homogenen Körpers heißt das spezifische Gewicht und wird in der Folge mit y bezeichnet. Ist der Körper heterogen, so kann ein unendlich kleiner Teil desselben, das Volumenelement, als homogen vorausgesetzt werden. Wenn deshalb G das Gewicht des Volumens von der Größe V bezeichnet, bezw. d G jenes von d V, so ist:

G

4) y = —y bei homogenen Körpern oder y —

CCCJ/

r r

dG

bei heterogenen Körpern.

Spezifische Masse. Die Masse der Volumen-Einheit (des Kubikmeters) irgend eines homogenen Körpers heißt die spezifische Masse und wird in der Folge mit p bezeichnet. Ist der Körper heterogen, so kann doch ein unendlich kleiner Teil seiner Masse, das Massenelement, als von homogener Art vorausgesetzt werden. Wenn deshalb M die Masse des Volumens von der Größe V bezeichnet, bezw. dM jenes von dV, so ist:

5) p = -

bei homogenen Körpern oder p =

dM

bei heterogenen Körpern.

Dichtigkeit. Das Verhältnis der spezifischen Masse p zur spezifischen Masse p₀ nennt man die Dichtigkeit § eines Körjaers oder Körperelementes in Bezug auf den Körper, dessen Masse = Po- Es ist demgemäß:

6) 8 = ^ oder p = § .

F-0

9-0-

Spezifisches Volumen. Aus dem Begriffe des spezifischen Gewichtes leitet man den Begriff des spezifischen Volumens v, das Volumen der Gewichtseinheit (Kilogramm) ab. Es ist also:

ec c.

Gegenseitige Beziehungen. Beachtet man, daß nach dem Vorhergehenden das Massen-

element dM = —, so folgt:

8) P =

dG

dM _ J_ dG_ dV g    dV    g ’

Das spezifische Gewicht ist mithin gleich der spezifischen Masse, die letztere multipliziert mit der Beschleunigung der Schwere.

Beschleunigende Kraft. Bezieht man die Größe einer Kraft auf die Massen-Einheit, so wird nach Gleichung 3):

P\ — 1 . <p =■ (p

-x-

*) Der hier angegebene Wert von cp entspricht dieser Beschleunigung in Meereshöhe bei der geographischen Breite ß = 50 °. Allgemein ist für die geographische Breite ß und die Höhe h über der Meeresfläche:

cp = 9,8058 (1 — 0,0026 cos 2 ß) (1 - 0,000000314 h).

In diesem Falle heißt die Kraft die beschleunigende Kraft oder auch die-beschleunigende Massenkraft, während die direkt ausjl) hervorgehende Größe von P:

kurzweg die bewegende Kraft genannt wird.

Bewegende Kraft. Die bewegende Kraft kann mithin aus der beschleunigenden Kraft ermittelt werden, indem man die letztere mit der Masse M des bewegten Körpers multipliziert.

Zerlegt man die beschleunigende Kraft in Bezug auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem in drei Komponenten X, Y, Z, und läßt diese letzteren auf ein Körperelement von dem Volumen dx .dy . dz wirken, so berechnen sich die Komponenten der bewegenden Kraft zu:

p . dx . dy . dz . X, p . dx. dy . dz . Y, p . dx . dij . dz . Z, weil p die Masse der Volumeneinheit, p . dx . dy . dz die Masse des Volumenelementes ist.

Spannung und Pressung. Die bewegende Kraft erzeugt nicht notwendig eine Bewegung, wenn sie auch unter allen Umständen eine Beschleunigung erteilt; sehr häufig ruft dieselbe andere, ursprünglich nicht vorhandene Kräfte, sogenannte Widerstände (Spannungen, Pressungen etc.) hervor, welche die erteilte Beschleunigung ganz oder teilweise vernichten.

Spannungen und Pressungen wei’den in der Regel pro Flächeneinheit, also als spezifische Spannungen oder Pressungen gedacht. Ist daher p die sjmzifische Spannung oder Pressung an irgend einem Punkte einer von der Kraft P affizierten Fläche, so muß sein:

clP

oder p —

das erstere, sofern die Fläche gleichmäßig, das letztere, sofern die Fläche nicht gleichmäßig von der Kraft P affiziert ist.

Arbeit. Erfolgt unter dem Einflüsse einer konstanten Kraft Bewegung, so nennt man das Produkt aus der Intensität der Kraft in die Projektion des zurückgelegten Weges auf die Kraftrichtung die geleistete Arbeit. Die Einheit der Arbeit ist gegeben durch die Leistung der Krafteinheit, wenn dieselbe eine der Masse von einem Kubikdezimeter Wasser bei 4⁰ C. gleichwertige Masse in ihrer Richtung um die Längeneinheit fortbewegt = einem Kilogrammmeter.

Die Arbeitsleistung wird daher in Kilogrammmetern ausgedrückt.

Lebendige Kraft (Energie). Multipliziert man die Masse eines bewegten Körpers mit dem halben Quadrate der Geschwindigkeit seiner Bewegung, so wird dieses Produkt mit

dem Namen „lebendige Kraft“ oder Energie bezeichnet und ist = M . —. Die lebendige Kraft

kann also nicht, wie eine andere Kraft, in Kilogrammen ausgedrückt werden.

Bei jeder Bewegung eines Körpers ist die Summe der Arbeiten der denselben treibenden Kräfte längs irgend eines Weges gleich der Aenderung, welche die lebendige Kraft des Körpers längs dieses Weges erleidet. Pis kann dies mit den seitherigen Bezeichnungen bei der Weglänge ds geschrieben werden:

udu

P . ds = M .

— . (m² — w₀²)-

§ 1. Chemische Beschaffenheit des Wassers.

Es ist durch Versuche festgestellt, daß 100 Gewichtsteile chemisch reines Wasser 88,88 Gewichtsteile Sauerstoff und 11,12 Gewichtsteile Wasserstoff enthalten. Da ein Liter Wasserstoff bei 0 ⁰ C. und 760 Millimeter Barometerstand 0,08936 Gramm wiegt, ein Liter Sauerstoff aber unter sonst gleichen Umständen 1,4298 Gramm, so ist — gemäß den herrschenden Anschauungen der Chemie über die Konstitution der Materie — das Atomgewicht des Sauerstoffes, bezogen auf das Atom-

1,4298

gewicht des Wasserstoffes als Einheit

0,08936

= 16; es verhält sich aber

88,88 11,12

1 Atom Sauerstoff oder 2 Volumina Wasserstoff vereinigen sich mit 1 Volumen Sauerstoff zu Wasser.

16

₉, mithin besteht das Wassermolekül aus 2 Atomen Wasserstoff und

Das Zeichen für die chemische Verbindung Wasser ist H₂0.

Chemisch reines Wasser kommt in der Natur nicht vor, weil nicht nur die meisten Gase, sondern auch die meisten festen Bestandteile im Wasser löslich und deshalb auch als Lösung mit den zur Erscheinung kommenden Wassern in mehr oder weniger großer Menge verbunden sind. Es treten mithin bei den vorkommenden Gewässern der Erde zu den vorhin genannten Grundbestandteilen des Wassers noch verschiedene andere Bestandteile hinzu, welche von dem Chemiker durch Analyse gefunden werden können.

Das Verfahren, welches bei »der Wasseranalyse einzuhalten ist, steht im allgemeinen nicht fest, sondern ändert sich sowohl entsprechend den Fortschritten der chemischen Wissenschaft als auch entsprechend der Meinung des einzelnen Analytikers. Bei den Wassern, welche zu Zwecken der Trink- und Brauchwasserversorgung Anwendung finden, wird in der Regel für ein bestimmtes Volumen des vorliegenden Wassers der Abdampfrückstand bezw. die Härte, die salpetrige und Salpetersäure, die organische Substanz, das Ammoniak, das Chlor und die Schwefelsäure bestimmt. Für den Ingenieur kann es sich nicht darum handeln, selbst umfassende quantitative chemische Untersuchungen anzustellen; es soll deshalb im folgenden nur das Notwendigste hinsichtlich der qualitativen Analyse über diesen Gegenstand und die Litteratur mitgeteilt werden.

Die Menge der in dem Wasser enthaltenen Kalk- und Magnesiasalze bedingt dessen sogenannte Härte; ein deutscher Härtegrad bedeutet, daß in 100000 Gewichtsteilen Wasser ein Gewichtsteil Kalk enthalten

ist²). Man erkennt die Härte daran, daß harte Wasser, mit einer Seifenlösung² geschüttelt, erst dann einen Schaum geben, wenn man eine gewisse Menge Seifenlösung vergeblich zugesetzt hat; die im Wasser gelösten Salze zerstören erst eine ihrem Quantum entsprechende Menge von Seife, ehe die charakteristische Eigenschaft des Seifenwassers, beim Schütteln einen Schaum zu geben, hervortritt. Aus der Seifenlösung, welche man zugesetzt hat, ehe die Flüssigkeit schäumt, kann man auf den Härtegrad schließen, etwa nach folgendem Verfahren:

Gesetzt, man habe eine Seifenlösung, von welcher 2,4 Kubikeentimeter in 40 Kubik-centimeter Wasser von 22° Härte einen 5 Minuten stehenden Schaum hervorbringen (eine solche oder ähnliche Lösung kann man sich in jeder Apotheke präparieren lassen), so erfordern 50 Kubikeentimeter chemisch reines (destilliertes) Wasser 0,1 Kubikeentimeter dieser Lösung zu stehendem Schaum. Erfordert nun das zu untersuchende Wasser z. B. 0,37 Kubikeentimeter Seifenlösung, um in 50 Kubikeentimeter Wasser einen stehenden Schaum hervorzubringen, so erfordert die Härte allein 0,27 Kubikeentimeter und hieraus berechnet sich gemäß der Proportion

2,3 . 0,27    ₀₀ j tt- 4. t

— :    — 22 : x der Hartegrad x —

22.40.0,27

40

50.2,3

= 2,07°.

Da ein zu hoher Härtegrad (mehr als 18—20°) das Wasser, insbesondere als Brauchwasser, untauglich macht, ist es von Wichtigkeit, sich bei Bestimmung desselben rasch zurechtzufinden und kann dies nach der angegebenen Methode leicht geschehen.

Durch das Kochen von Wasser werden die darin enthaltenen kohlensauren Salze von Kalk und Magnesia etc. gefällt und beseitigt; die nun noch bleibende Härte des Wassers beruht auf den in Lösung bleibenden alkalischen Salzen, Gips, Chloriden und Nitraten etc. Der Unterschied zwischen der Härte des Wassers vor dem Kochen und der Härte desselben nachher (wenn die kohlensauren Salze etc. gefällt sind) wird die schwindende oder temporäre Härte genannt.

Die Salpetersäure als Rest der Verwesung stickstoffhaltiger organischer Substanzen hat ebenfalls eine große Bedeutung bei Wasseranalysen; die quantitative Bestimmung derselben ist schon schwieriger und muß dem Chemiker überlassen bleiben. Für die rasche Erkenntnis eines stärkeren Gehaltes an Salpetersäure hat man jedoch in der qualitativen Brucinprobe ein geeignetes Mittel. Zu dem Zwecke wird ein Teil Brucin in ca. 800 Teilen chemisch reinem Wasser gelöst, von dieser Brucinlösung etwa 2 Tropfen zu einem kleinen Tropfen des zu untersuchenden Wassers gemischt und sodann 1—10 Tropfen Schwefelsäure zugemengt; tritt bei dieser Zumischung eine intensive Rosafärbung ein, so ist in dem zu untersuchenden Wasser mehr Salpetersäure enthalten, als in einem guten Trinkwasser zulässig ist. Im entgegengesetzten Falle enthält das Wasser, nur sehr wenig oder gar keine Salpetersäure.

Jedes natürliche Wasser hat einen größeren oder kleineren Gehalt an Stoffen, welche leicht eine Verbindung mit Sauerstoff eingehen und denselben aus gewissen Reagenzien aufnehmen. Diese Stoffe können sowohl der organischen Welt als dem Mineralreiche entstammen und werden, ohne daß man ihre eigentliche Natur kennt, als organische Substanz bezeichnet. Die Menge dieser organischen Substanz wird nicht durch ihr eigenes Gewicht, sondern durch das Gewicht des Sauerstoffes

ausgedrückt, welchen sie zu binden vermag; nach Versuchen von Wood und Kübel entspricht ein Teil reduziertes übermangansaures Kali 5 Teilen organischer Substanz. Die Untersuchung ist dem Chemiker zu überlassen.

Hinsichtlich des Vorhandenseins von lebenden Organismen ist eine mikroskopische Untersuchung durch Sachverständige unerläßlich.

Es ist sicher, daß sich Mikroorganismen fast in jedem natürlichen Wasser vorfinden; man kann deshalb auch nicht verlangen, daß ein gutes Trinkwasser keine derartigen Lebewesen enthalten dürfe. Hat man durch das Mikroskop die Organismen erkannt, so ist, sofern sich Bakterien darunter befinden, zu entscheiden, ob sie unschädlich oder pathogen sind. Mit pathogenen Organismen beladene Wasser sind von dem Gebrauche unbedingt auszuschließen; der Nachweis des Vorhandenseins solcher Krankheitserreger sollte indessen nur durch einen in solchen Untersuchungen durchaus geübten Bakteriologen erbracht werden.

Die Reaktionen auf salpetrige Säure, welche man in der Regel durch Anwendung einer Mischung von 1 Teil Jodkalium mit 10—12 Teilen Stärke hervorruft, wobei sich das Vorhandensein salpetriger Säure im Wasser durch eine blaue Färbung der Stärke äußert, ist ebenfalls von Wichtigkeit. Schon eine ganz geringe Menge salpetriger Säure macht das Wasser zum Trinken ungeeignet.

Indessen ist die eben genannte Reaktion nicht immer ein sicheres Zeichen für das Vorhandensein salpetriger Säure, da Chlor und Brom, überhaupt leicht veränderliche Substanzen dieselbe gleichfalls hervorrufen.

Die Anwesenheit von Ammoniak im Trinkwasser, selbst in mehr als millionenfacher Verdünnung, ist unstatthaft; es ist deshalb geboten, ein zur Probe vorliegendes Wasser auch auf diesen Bestandteil zu untersuchen, und dies geschieht am besten durch das Neßler’sche Reagens³), dessen Präparierung übrigens zweckmäßig dem Chemiker überlassen bleibt. Man fügt sodann dem zu prüfenden Wasser Natron bis zum starken Vorwalten desselben zu, gießt eine kleine Menge des Neßler’schen Reagens bei und erkennt an einer etwa erfolgenden rötlichen oder roten Färbung das Vorhandensein von Ammoniak. Bei Quellwassern ist das Vorkommen von Ammoniak eine große Seltenheit.

Chlor und Schwefelsäure sind auch in guten Quellwassern nicht selten vorhanden. Das Chlor wird an der Trübung erkannt, welche sich bei Abscheidung des Chlorsilbers bildet, sofern dem zu untersuchenden, vorher mit etwas Salpetersäure vermischten Wasser Silberlösung zugesetzt wird. Bei Bestimmung der Schwefelsäure wird in gleicher Weise schwefelsaurer Baryt gefällt. Da hier die quantitative Analyse' entscheidend ist, muß die Untersuchung dem Chemiker überlassen bleiben. Es sollen im allgemeinen in gutem Trinkwasser auf 100000 Teile nicht mehr als 2—3 Teile Chlor und 8—10 Teile Schwefelsäure enthalten sein.

Es ist klar, daß außer den angeführten, im Wasser vorkommenden Lösungen noch verschiedene andere vorhanden sein können; jede Gebirgsformation wird dem Grundwasser, welches dieselbe durchzieht, besondere chemische Lösungen abgeben, denn im allgemeinen ist jeder Bestandteil eines Gebirges für das Wasser angreifbar, einzelne Bestandteile lösen sich jedoch weit leichter als andere, und da die Lösungen durch die chemische Untersuchung erkannt werden können, so ist die letztere dazu angethan, sowohl Schlüsse auf den Ursprung der Quellen als auch umgekehrt auf die Umwandlung der Gebirge zu gestatten.

Das flüssige Wasser, wie wir dasselbe an der Erdoberfläche antreffen, ist in der Regel mehr oder weniger gefärbt, auch wenn es sonst vollkommen durchsichtig sein sollte; diese Färbung rührt von den Beimengungen her, durch welche sich das gewöhnlich vorkommende Wasser von dem chemisch reinen unterscheidet. Während das letztere bei 4° C. und 760 Millimeter Barometerstand im Zustande der größten Dichtigkeit sich befindet, wobei ein Kubikdezimeter genau 1 Kilogramm wiegt, ist infolge der chemischen Beimengungen das spezifische Gewicht der vorkommenden Wasser hiervon oft nicht unerheblich verschieden. Meerwasser z. B. verhält sich zu chemisch reinem Wasser dem spezifischen Gewichte nach wie 103 : 100, wodurch es auch möglich wird, daß eine Wassersäule von 100 Meter Höhe aus Meerwasser einer solchen von 103 Meter aus Flusswasser Gleichgewicht halten kann. Das spezifische Gewicht klaren Flusswassers ist meist nur unerheblich verschieden von dem des destillierten.

Bei anderer Gelegenheit soll auf diesen Gegenstand zurückgekommen werden; die folgenden Litteraturangaben über die Chemie des Wassers erstrecken sich nur auf die in der neuesten Zeit entstandenen Veröffentlichungen.

L itteratu r.

A. Selbständige Werke:

Ludwig, Herrn. Die natürlichen Wasser in ihren chemischen Beziehungen zu Luft und Gesteinen. Erlangen 1872.

Kubel-Tiemann. Anleitung zur Trinkwassei’-Analyse. Braunschweig. 2. Auflage 1874. Reichardt, Dr. E. Grundlagen zur Beurteilung des Trinkwassers, zugleich mit Berücksichtigung der Brauchbarkeit für gewerbliche Zwecke und der Reinigung von Abfallwasser nebst Anleitung zur Prüfung des Wassers. Halle a. S. 1875.    4. Auflage 1880.

Wibel, F. Die Fluß- und Bodenwasser Hamburgs. Hamburg 1876.

Sander, Dr. F. Handbuch der öffentlichen Gesundheitspflege. Leipzig 1877.

Fischer, Dr. F. Die chemische Technologie des Wassers. Braunschweig 1878.

Hill er, A. Kurze Anleitung zur physikalisch-chemischen Trinkwasser-Untersuchung. Berlin 1878. Fresenius- Anleitung zur quantitativen chemischen Analyse, speziell Analyse der natürlichen Gewässer. 2. Band, Seite 183 ff. 6. Auflage. Braunschweig 1878.

Wolf, W. Ueber das Wasser, insbesondere das Wasser in gesundheitlicher Beziehung und die chemische und mikroskopische Untersuchung des Trinkwassers der Stadt Döbeln. Döbeln 1880.

Belohonbek. Ueber den Einfluß der geologischen Verhältnisse auf die chemische Beschaffenheit des Trinkwassers. Prag 1880.

Ruetz, R. Anleitung zur Prüfung von Trinkwasser und Wasser zu technischen Zwecken etc. Neuwied 1881. 2. Auflage. 1885.

Bonton & Boudet. Hydrotimetrie. Nouvelle methode pour determiner les proportions des matieres minerales en dissolution dans les eaux de sources et rivieres. 7. Auflage. Paris 1882. 8. Auflage. 1888.

Rollet, J. Influence des filtres naturels sur les eaux potables. Lyon 1882.

Nichols, W. Ripley. Water supply considered mainly from a Chemical and sanitary stand-point. New York 1883.

Zopf, Dr. W. Die Spaltpilze. Breslau 1885.

Hueppe, F. Die Methode der Bakterienforschung. Wiesbaden 1885.

Kratter, Dr. J. Studien über Trinkwasser und Typhus. Graz 1886.

Flügge, C. Die Mikroorganismen. Leipzig 1886.

Löffler, F. Vorlesungen über die geschichtliche Entwicklung der Lehre von den Bakterien. Leipzig 1887.

Mohr, F. Lehrbuch der analytischen Titriermethode. Braunschweig 1887.

Muspratt. Chemie in Anwendung auf Künste und Gewerbe. Braunschweig 1887.

Soret, J. L. Sur la couleur de l’eau. Basel 1888.

L eff mann, H. & Beam, W. Examination of water for sanitary and technical purposes. Philadelphia 1889.

Wanklyn, J. A. & E. F. Chapman. Water analysis. A practical treatise on the exami-nation of potable water. 7. Auflage. London 1889-Tiemann, F. und Gärtner, A. Die chemische und mikroskopisch - bakteriologische Untersuchung des Wassers. Braunschweig 1889.

B. In Zeitschriften enthaltene Litteratur:

B oussingaul t.    Ueber den Ammonia,kgehalt des künstlichen Taues.    Comptes rendus,

Bd. 44, S. 1033, Jahrg. 1857.

Bou ssingault. Ueber den Gehalt an Salpetersäure im Regen-Tau.    Comptes rendus

Bd. 46, S. 1175, Jahrg. 1858.

Wettstein. Ueber die Farbe des Wassers. Dingler’s polytechn. Journal, Bd. 162, S. 320.

Jahrg. 1862.

Wilson. Bestimmung der Härte des Wassers. Dingler’s polytechn. Journal, Bd. 163, S. 370. Jahrg. 1862.

Pettenkofer. Ueber ein Reagens zur Unterscheidung der freien Kohlensäure im Trinkwasser von der an Basen gebundenen. Sitzungsberichte der bayr. Akademie der Wissenschaften, München 1875, Heft 1, S. 55.

Houzeau, A. Ueber das Verschwinden des in natürlichen Wassern enthaltenen Ammoniaks. Comptes rendus, Bd. 83, S. 525.

Hager, H. Empirisches Prüfungsverfahren zur Erkennung eines guten Trinkwassers und die Prüfung mit Gallusgerbsäure. Pharmazeut. Zentralhalle, Bd. 18, S. 106.

Böttger, R. Ueber die Verwendung des Tannins bei Trinkwasser-Untersuchungen. Chemisches Zentralblatt 1878, S. 606.

Bohlig, E. Ueber Wasserreinigung und Wasseranalysen. Archiv für Pharmaeie 1878, Bd. 13, S. 14.

Leeds, Alb. Ueber Wasseranalyse. Zeitschrift für analytische Chemie 1878, S. 276.

Kielmeyer, Dr. A. Das Wasser in den Druckereien, Färbereien und Bleichereien. Dingler’s polytechn. Journal 1878, Bd. 228, S. 80.

Grieß, P. Reagens auf salpetrige Säure zum Nachweis derselben im Brunnenwasser. Berichte der Deutschen chemischen Gesellschaft 1878, S. 624.

Fischer, F. Bestimmung der salpetrigen Säure im Trinkwasser. Dingler’s polytechnisches Journal Bd. 208, S. 404, und Bd. 213, S. 423.

Ludwig, E. Vorrichtung zum Aufsammeln der in den Quellen frei aufsteigenden Gase. Zeitschrift für analytische Chemie 1878, Bd. 17, S. 338.

Popper, Dr. M. Ueber die Schwankungen des Kohlensäuregehaltes im Grundwasser. Zeitschrift für Biologie 1879, Bd. 15, S. 589.

Tiemann, F., & C. Preuß. Ueber die quantitative Bestimmung des im Wasser gelösten Sauerstoffes. Berichte der chemischen Gesellschaft 1879, XII, S. 1768, und Ueber den Nachweis der organischen Substanz im Wasser, ebendaselbst 1879, XII, S. 1906.

Hirt, Dr. L. Mikroskopische Untersuchung des Wassers. Industrieblätter 1880, Nr. 17.

Wartha, V. Ueber eine einfache Methode zur Bestimmung der temporären Härte des Wassers-Berichte der chemischen Gesellschaft, Berlin 1880, Hefte April bis Juni und folgende.

Tidy. Untersuchungen über Flußwasser. Chemical News 1880, Bd. 41, S. 415.

Spring, W. Die Farbe des Wassers. Chemische Zeitung 1883.

Wolffhügel & Tiemann. Ueber die hygieinische Beurteilung des Trink- und Nutzwassers. Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung 1883, S. 841.

Leeds, A. Ueber die Bestimmung der organischen-Substanz im Trinkwasser nach Methoden, welche auf der Reduktion des Kalihypermanganates beruhen. Zeitschrift für analytische Chemie, Bd. 23, S. 17.

Greinert, M. Ueber das Vorkommen von Ammoniak, salpetriger Säure und Salpetersäure im Trinkwasser. Chem. Zeitung, Jahrg. 1884, S. 1655.

Reichardt, Dr. E. Trinkwasserleitungen. Gesundheitsingen., Jahrg. 1885, S. 58.

Link, Dr. Beiträge zur bakterioskopischen Wasseruntersuchung. Arch. der Pharmaeie, Jahrg. 1887, Nr. 24, S. 125.

Mikroorganismen im Wasser. Engeneering, Jahrg. 1887, S. 188.

Gärtner. Pathogene und saprophytische Bakterien in ihrem Verhältnis zum Wasser, besonders zum Trinkwasser. Korrespondenzbl. d. allgem. ärztl. Ver. v. Thüringen, Jahrg. 1888, Nr. 2 und 3.

Die neuesten und zahlreichsten Mitteilungen auf dem Gebiete der Wasser-Untersuchungen gewährt fortlaufend die „Zeitschrift für analytische Chemie“ von Fresenius, auf welche hier allgemein verwiesen werden soll. Hinsichtlich der im Wasser enthaltenen organisierten Substanz empfehlen wir das „Zentralblatt für Bakteriologie und Parasitenkunde“ zur Belehrung.

§ 2. Verschiedene Aggregatformen des Wassers.

Das Wasser erscheint in der Natur in drei Aggregatformen: starr als Eis, flüssig als Wasser im gewöhnlichen Sinne und gasförmig als Wasserdampf. Unter normalem atmosphärischem Drucke bildet sich Eis bei jeder Temperatur, welche kleiner ist, als 0 ⁰ C.; in den Temperaturen zwischen 0 ⁰ C. und 100 ⁰ C. ist das Wasser flüssig und bei höherer Temperatur gasförmig.

Bei der Umwandlung des Eises in flüssiges Wasser und des flüssigen Wassers in Wasserdampf muß eine bestimmte äußere Arbeit geleistet werden, welche sich als ein Wärmeverbrauch kundgibt; umgekehrt, bei der Rückbildung von Wasser aus Wasserdampf oder von Eis aus flüssigem Wasser findet anläßlich der hierfür erforderlichen inneren Arbeit eine fühlbare Wärmeentwicklung statt. Man denkt sich in der neueren Wärmelehre diese Verhältnisse sehr einfach in der Weise, daß beim Uebergang des Wassers vom starren in den flüssigen Zustand die einzelnen Moleküle des Wassers sich weiter entfernen, noch mehr beim Uebergang vom festen in den gasförmigen. Die Losreißung erfordert eine bestimmte Wärmezufuhr von außen. Umgekehrt, wenn die Moleküle des Wasserdampfes zu Wasser oder des Wassers zur Eisbildung sich wieder vereinigen, wird hierdurch Wärme entwickelt, was sich auf die Umgebung geltend macht. Vereinigt man z. B. 1 Kilogramm Eis von 0 ⁰ C. mit 1 Kilogramm Wasser von 79 ⁰ C., so schmilzt das Eis und es resultieren 2 Kilogramm Wasser von genau 0⁰ C. Temperatur; es muß also dieselbe Wärmemenge, welche erforderlich ist, um 1 Kilogramm Wasser von 0 ⁰ C. auf 79 ⁰ C. zu erwärmen, aufgewendet werden, um Eis von 0 ⁰ C. in Wasser gleicher Temperatur zu verwandeln. Dem Verbrauche von Wärme beim Schmelzen des Eises steht gegenüber das Freiwerden von Wärme beim Gefrieren, in beiden Fällen 79 Kalorien, wenn eine Kalorie oder Wärmeeinheit jene Wärmemenge bedeutet, welche notwendig ist, um 1 Kilogramm flüssiges Wasser von 0 ⁰ auf 1 ⁰ C. zu erwärmen. Die bei dem Uebergange von Wasser aus dem flüssigen Zustande in den dampfförmigen Zustand erforderliche Wärmemenge läßt sich annähernd ermitteln, wenn man Wasserdampf in ein Gefäß, welches 5,37 Kilogramm Wasser von 0° C. enthält, einleitet. Unterbricht man die Zuführung von Wasserdampf in dem Augenblicke, in welchem das Wasser eine Temperatur von 100 ⁰ C. erreicht hat, so wiegt das Wasser mit dem kondensierten Dampf jetzt 6,37 Kilogramm, d. h. 1 Kilogramm Dampf erhitzt 5,37 Kilo Wasser von 0 ⁰ auf 100 ⁰ C. oder die beim Uebergange des flüssigen Wassers in Dampf gebundene Wärmemenge ist gleich 537 Kalorien. Werden umgekehrt 1 Kilogramm Dampf und 5,37 Kilogramm Wasser von 100 ⁰ C. zu Wasser von 100° C. verdichtet, so werden 537 Wärmeeinheiten frei. Man heißt die zum Schmelzen von Eis in dem ebengedachten Sinne verbrauchte Wärmemenge kurzweg die Schmelzwärme, die beim Uebergange von flüssigem Wasser in Wasserdampf verbrauchte Wärmemenge die Verdampfungswärme. Findet bei der

Verdampfung keine Wärmezufuhr von außen statt, so muß die nötige Verdampfungswärme aus der Flüssigkeit selbst oder andern Körpern, mit welchen das verdampfende Wasser in Berührung ist, entnommen werden; diese werden daher abgekühlt, es entsteht Verdampfungskälte (Verdunstungskälte). Die Abkühlung heißer Flüssigkeit in einem Teller, wenn wir darauf blasen, die Erfrischung, welche durch die Verdunstung nach einem Gewitterregen im Sommer erfolgt, die Erkältung beim Zuwehen von Luft etc. rühren alle von der Wärmeentziehung durch die Verdampfung des Wassers her. Von der Eigenschaft des Dampfes, bei der Kondensation zu Wasser wieder Wärme abzugeben, macht man in ausgedehnter Weise bei der Dampfheizung Gebrauch. In ganz ähnlicher Art kann man die Schmelzwärme ad oculos demonstrieren, wenn man Wasser unter 0 ⁰ C. abkühlt, ohne daß es gefriert, was erreicht werden kann, indem man es ruhig stehen läßt; durch Schütteln von Wasser, welches unter 0⁰ C. gekühlt ist, wird dann plötzlich Eis erzeugt, wobei die Temperatur wieder steigt.

Es ist eine Thatsache, daß überall, wo sich Eis oder Wasser in Berührung mit atmosphärischer Luft vorfinden, auch Wasserdampf vorhanden ist, daß also die dritte Aggregatform des Wassers mit jeder der beiden anderen stets gleichzeitig zur Erscheinung kommt. Man erklärt sich dieses Verhältnis durch molekulare Anziehung, deren Wirkung durch die W’ännebewegung gestört wird. Die Wärmebewegung sucht den Abstand zwischen den einzelnen Molekülen zu vergrößern; erreicht dieser Abstand eine bestimmte Dimension, so wird die Anziehung unmerklich, was z. B. zwischen den einzelnen Molekülen des Wasserdampfes zutrifft, während bei dem flüssigen und festen Zustande die molekularen Kräfte fühlbar zur Geltung gelangen. An jenen Stellen, welche den Uebergang vom flüssigen zum gasförmigen Zustande bilden, steht ein Teil der Moleküle noch unter der Wirkung der anziehenden Molekular kraft, ein anderer Teil kann sich dieser Wirkung entziehen, löst sich also von dem flüssigen Zustande ab, ein dritter Teil fällt durch rückwärts gehende Bewegung wieder in diesen Wirkungskreis hinein; die gasförmige Aggregatform unterhält mithin mit der flüssigen bezw. der festen einen ständigen Austausch von Massenteilchen.

Ein bestimmter Raum von einer gewissen Temperatur t kann nur eine bestimmte Menge Wasserdampf gleicher Temperatur enthalten, wie die Erfahrung lehrt; ist dieses Maß erreicht, so heißt der Raum mit Dampf gesättigt und der Dampf gesättigter Wasserdampf. Mit steigender Temperatur steigt auch die Dampfmenge, welche ein bestimmter Raum aufzunehmen vermag; bis derselbe mit Wasserdampf gesättigt ist; mit fallender Temperatur nimmt diese Dampfmenge ab, es findet also dann eine Rückbildung zu flüssigem Wasser statt.

Durch Zuführung von Wärme kann Eis in flüssiges Wasser und flüssiges Wasser in Wasserdampf umgewandelt werden; in letzterem Falle beginnt das sogenannte Sieden bei jener Temperatur, bei welcher die Dampfpressung den äußeren Druck übersteigt, d. h. wir sehen Dampfblasen in dem Wasser entstehen und aus demselben aufsteigen. Wird z. B. eine mit Wasser gefüllte Glasröhre an der mit I bezeichneten Stelle erhitzt, und ist p₀ die spezifische Pressung an der Wasseroberfläche, h die Tieflage der Blase unter dieser Oberfläche, so wird sich eine Dampf blase nur dann bilden bezw. erhalten können, wenn die    |

Temperatur in I eine Pressung p^>Po -f- 7 . h erzeugt, unter 7 das    A

spezifische Gewicht des über der Blase stehenden Wassers verstanden.

Der Siedepunkt, d. li. die Temperatur, bei welcher sich aus flüssigem '

Wasser Dampf blasen entwickeln, ist deshalb abhängig von der Pressung p₀ -j- 7 . h. Bei der normalen atmosphärischen Pressung, welche 760 Millimeter Quecksilberhöhe entspricht, entspricht der Siedepunkt einer Temperatur von 100 ⁰ C.

Fig. 1.

Zwischen Pressung und Temperatur gesättigten Wasserdampfes findet eine empirische Beziehung statt, derart, daß bei bekannter Temperatur die Pressung berechnet werden kann und umgekehrt.

Der Wasserdampf ist ein durchsichtiges und farbloses Gas. Die Dampf blasen, welche über kochendem Wasser sichtbar werden, sind nur Umhüllungen dieses Wasserdampfes und zerplatzen alsbald, wenn sie mit der atmosphärischen Luft zusammen sind. Solange die Wasserdämpfe des kochenden Wassers entweichen können, hat sowohl das kochende Wasser als auch der Dampf unter der normalen atmosphärischen Pressung dieselbe Temperatur, nämlich 100° C. Können die Dampfblasen nicht entweichen, was nur dann denkbar ist, wenn die Temperatur des Dampfes im Kochgefäße einer niedrigeren Pressung entspricht, als sie von dem darüber stehenden flüssigen Wasser ausgeübt wird, so kann flüssiges Wasser auch bei mehr als 100 ⁰ C. noch im flüssigen Aggregatzustande verbleiben. Da die Temperatur gegen das Erdinnere nach anderwärts gemachten Erfahrungen etwa alle 30 Meter um 1 ⁰ C. höher wird, so erklärt sich hieraus die Möglichkeit, daß im Innern des Planeten Wassermassen von sehr hoher Temperatur vorhanden sein können, ohne zu verdampfen, wenn man bedenkt, daß eine Wassersäule von 30 Meter Höhe einer erheblich größeren Pressung entspricht, als sie durch eine Temjieratur-zunahme von 1° C. entsteht. Uebrigens ist auch experimentell leicht zu demonstrieren, daß Flüssigkeiten aller Art in geschlossenen Röhren weit über den Siedepunkt erhitzt werden können, ohne ihre Aggregatform zu ändern.

Litt erat ur.

Auseinandersetzungen über diesen Gegenstand findet man in den Lehrbüchern der Physik, der Chemie und der Geologie bezw. physikalischen Geographie. Besonders zu erwähnen sind:

Grashof, Theoretische Maschinenlehre, I. Abschnitt, Mechanische Wärmetheorie C und D. Leipzig 1875.

Waals, van der, Die Kontinuität des flüssigen und des gasförmigen Zustandes, übersetzt von Dr. F. Roth. Leipzig 1881.

Tyndall, John, Das Wasser in seinen Formen als Wolken und Flüsse, Eis und Gletscher. 2. Auflage. Leipzig 1879.

Reyer, Dr. E., Beitrag zur Physik der Eruptionen und der Eruptiv-Gesteine. Wien 1877.

§ 3. Beziehungen zwischen Pressung, Gewicht und Temperatur der drei Aggregatformen des Wassers.

Die Dichtigkeit § des flüssigen Wassers erreicht ihr Maximum (1) für t — 4° Cv d. h. das Kubikmeter Wasser wiegt unter der normalen atmosphärischen Pressung bei 4°C. mehr als bei jeder anderen Temperatur, nämlich 1000 Kilogramm. Bezeichnet:

7 das Gewicht eines Kubikmeters Wasser bei der Temperatur £, in Kilogr.,

das Volumen der Gewichtseinheit bei dieser Temperatur, in Kubikmetern,

so

bestehen folgende empirische Beziehungen zwischen 7, v und t:

1. Wenn die Temperatur-unter 4° C. bleibt (also auch für Eis gültig):

1) Y =

1000

1 + 0,0000082 (4 — t) + 0,00000544 (4 — t)² + 0,000000267 (4 — t)r

2. Für Temperaturen zwischen -f- 4° C. und -j- 32n C.:

1000

1 — 0,00000253 {t — 4) + 0,000008389 [t - 4)² — 0,00000007173 (t - 4)³‘

3. Für Temperaturen zwischen -f- 32° C. und -f- 100° C.:

1000

3) y =

0,999695 + 0,0000054724 t² — 0,00000001126 . tä'

r.

0 ~

Jr

In der nachfolgenden Tabelle sind die nach diesen Formeln berechneten Werte von § • - 0.001 y und von 1000 v = bis -f- 100° C. zusammengestellt:

rH «O

1000

für Temperaturen von — 30° C.

| o o O-J*

O = 0,001 X

1000 r

o = 0,001 X

1000 v

O = 0,001 X 1000 V

-    30°

—    28° - 26°

—    24°

—    22° — 20° — 18° — 16°

—    14°

—    12° — 10°

— 8° — 6° — 4°

- 2°

±0°

0,983223

0,985628

0,987800

0,989750

0,991489

0,993028

0,994376

0,995544

0,996545

0,997390

0,998090

0,998659

0,999108

0,999450

0,999698

0,999863

1,017062

1,014582

1,012351

1,010356

1,008583

1,007021

1,005656

1,004476

1,003467

1,002617

1,001914

1,001343

1,000893

1,000550

1,000303

1,000137

+ 10° + 12° + 14° + 16° + 18° + 20° -f~ 22° + 24° + 26° + 28° + 30° 4- 32°

0,999960 1,000000 0,999972 0,999881 0,999729 0,999520 0,999260 0,998947 0,998590 0,998190 0,997749 0,997276 0,996770 0,996234 0,995674 0,995094

1,000040

1,000000

1,000028

1,000119

1,000271

1,000480

1,000742

1,001054

1,001412

1,001813

1,002254

1,002731

1,003241

1,003780

1,004344

1,004930

+ 34° + 36° + 38° + 40° + 42° + 44° + 46° + 48° + 50° + 60° + 70° + 80° + 90° + 100°

0,994425    1,005578

0,993779    1,006262

0,993069    1,006979

0,992329    1,007730

0,991558    1,008514

0,990756    1,009330

0,989924    1,010179

0,989068    1,011058

0,988173    1,011968

0,983320    1,016963

0,977854    1,022648

0,971862    1,028953

0,965428    1,035813

0,958627    1,043159

Versteht man unter:

Y das Gewicht eines Kubikmeters Wasserdampf in Kilogrammen, t die Temperatur eines Raumes in Celsius-Graden,

p den Maximalwert der zur Temperatur t gehörigen Pressung gesättigten Wasserdampfes in Atmosphären,

so bestehen mit ausreichender Genauigkeit für Temperaturen unter 100° C. die empirischen Formeln:

4) t = 200 ._p⁰’¹³⁵² — 100;

5) y = 0,6058 . p°>⁹³⁹³.

Soll die Pressung^? statt in Atmosphären in Millimetern Quecksilbersäulenhöhe ausgedrückt werden, so sind die angegebenen Zahlenwerte mit 760 zu multiplizieren. In der nachfolgenden Tabelle sind zusammengehörige Pressungen, Temperaturen und spezifische Gewichte nach diesen empirischen Formeln berechnet:

Man ersieht aus dieser Tabelle

inAtmosph. in Kilo

Quecks.

in Grammen

in Atmosph.

in Kilo

Quecks.

in Grammen

—    30°

—    28° — 26°

—    24°

—    22° — 20° — 18° — 16°

—    14°

—    12° — 10°

— 8°

— 6°

— 4°

— 2°

— 0°

0,0004

0,0005

0,0006

0,0007

0,0009

0,0011

0,0013

0,0016

0,0019

0,0023

0,0027

0,0032

0,0038

0,0044

0,0051

0,0060

0,0004

0,0005

0,0006

0,0007

0,0009

0,0011

0,0013

0,0015

0,0018

0,0021

0,0024

0,0028

0,0032

0,0037

0,0043

0,0049

'^‘Gc£^G,⁰^’1co‘'⁰⁰Or-.^oo<M C-COC?> o o o o o ,-H    ,-T TH oq- ©a CQ co co ^ ^

+ + -t-

0,0069

0,0079

0,0091

0,0105

0,0121

0,0139

0,0159

0,0181

0,0205

0,0231

0,0259

0,0292

0,0328

0,0368

0,0413

0,0463

5,7

6,5

7,4

8,4

9,6

10,9

12,3

13,9

15,7

17,6

19,7

.22,0

24,5

27,3

30,4

33,8

daß man stets annähernd gleiche Zahlen erhält, wenn das Gewicht des Kubikmeters Wasserdampf in Grammen, die zugehörige Pressung in Millimetern Quecksilbersäulenhöhe gemessen wird.

Aus der sehr reichen Litteratur erwähnen wir:

Grashof. Theoretische Maschinenlehre, I. Abschnitt, §§ 22ff. Leipzig 1875.

Winkelmann, Dr. Ueber eine Beziehung zwischen Druck, Temperatur und Dichte des gesättigten Wasserdampfes. Stuttgart 1879.

¹

Alle aus den so konstruierten Formeln abgeleiteten Reibungswiderstandshöhen sind in den Zahlenwerten mit y = 1000, also für reines Wasser in dem Zustande seiner größten Dichtigkeit ermittelt. Ist das Wasser unrein, wie z. B. in Kanälen und in Flüssen mit Hochwasser, so entsprechen die angenommenen Zahlenwerte den thatsächlichen Verhältnissen nicht.

²

Ein englischer Härtegrad bedeutet ein Gewichtsteil Kalk in 125 000 Gewichtsteilen Wasser (1 Gramm kohlensauren Kalk auf 70 000 Gramm Wasser, da ein Teil kohlensaurer Kalk [Ca6'0₃] 0,56 Teilen Kalk [CaO] entspricht); ein französischer Härtegrad entspricht einem Teile kohlensaurem Kalk in 100 000 TeilenWasser oder einem Teile Kalk in 100000 : 0,56 == 178571 Teilen Wasser. Mithin sind:

5 englische Härtegrade gleich 4 deutschen, 100 französische

³

Das Neßler’sche Reagens kann in der Regel in jeder Apotheke erhalten werden. Man löst 2 Gramm Jodkalium in 5 Gramm erwärmtem, destilliertem Wasser, setzt sodann Quecksilberjodid hinzu, und zwar so lange, bis ein Teil des letzteren ungelöst im Glase zurückbleibt; nach dem Erkalten der so erhaltenen Lösung verdünnt man dieselbe mit 20 Gramm Wasser, filtriert nach einiger Zeit und mischt auf 20 Gramm Lösung 30 Gramm konzentrierte Kalilauge bei. Die durch Filtration geklärte Flüssigkeit ist in einem besonders gut zu verschließenden Gefäße, dessen Glasstöpsel mit Paraffin bestrichen ist, aufzubewahren.

§ 4. Pressung, Gewicht und Temperatur der atmosphärischen Luft.

Die reine atmosphärische Luft enthält dem Gewichte nach 23,16 Teile Sauerstoff und 76,84 Teile Stickstoff; ein Kubikmeter Luft von dieser Zusammensetzung enthält ca. 1 Raumteil Sauerstoff und 4 Raumteile Stickstoff. Das Gewicht eines Kubikmeters reiner trockener Luft bei 0° C. Temperatur und 760 Millimeter Barometerstand beträgt 1,2932 Kilogramm.

Die Pressung, welche von der Atmosphäre auf die Erdoberfläche ausgeübt wird, würde in normalen Verhältnissen am Meeresspiegel einer Quecksilbersäule von 760 Millimeter Höhe bei der Normaltemperatur von 0° C. das Gleichgewicht halten. Da ein Kubikmeter Quecksilber 13596 Kilogramm wiegt, übt also der normale Luftdruck bei 0° C. in Meereshöhe eine Pressung von 13596 . 0,76 = 10333 Kilogramm auf die Flächeneinheit (das Quadratmeter) aus.

Unter dem Einflüsse von Erwärmungen vergrößert die Luft ihr Volumen und vermindert damit ihre spezifische Schwere. Nimmt die Temperatur um 1° C. zu,

so vermehrt sich das Volumen um -J—; füllt also die Luft bei 0° C. 273 Raum-

273

teile, so erfüllt sie bei t° C.: 273 (1 -f-    = 273. -f t Raumteile.

Z i o

Mit Zuhilfenahme dieser Erfahrungssätze berechnet sich die Pressung der atmosphärischen Luft unter dem Einflüsse der Erwärmung wie folgt:

Es sei bei konstanter Temperatur t:

Y die spezifische Schwere der Luft, entsprechend der Pressung

Po,

To v

Q°t.

10333 Kilogramm pro Quadratmeter oder = 760 Millimeter

wobei p₀

Quecksilbersäulenhöhe = 1 Atmosphäre,

so ist nach dem Vorhergehenden das der normalen atmosphärischen Pressung po entsprechende Volumen der Gewichtseinheit v₀ bei t° C.:

ik- fB -⁶ 77^

Nach dem Mariotte’schen Gesetze verhalten sich aber bei gleicher Temperatur die Pressungen der atmosphärischen Luft umgekehrt wie die Volumina; es besteht <7'J "

also, da v — -i- der Pressung p entspricht, die weitere Beziehung:

T_ _ Y (273 + t)

1,2932 . 273’

%= —

Tot

®0

273 + t 1,2932 . 273'

Jako «    -Up-ri-k'z-C o-ol.

« ' '■ / ~ //".,■

*    '    —    -    ***“ , /t-⁴ “

V t - fat~ <pr»

*vfS-

/ot

pV

Po

To

woraus mit p₀ — 10333 Kilogramm:

1) p

10333 (273 + t) y

1,2932 . 273

29,27 (273 + t) y,

in Kilogrammen ausgedrückt, erhalten wird. Wird die Pressungp in Atmosphären verlangt, so ist p₀ = 1, also:

la) p =

(273 -j~ t) y _ (273 -|- t) y

1,2932 . 273 —    353,0463 *

Bei der Aenderung des Volumens der Gewichtseinheit von v₀ auf v ist eine mechanische Arbeit verrichtet worden, deren Maß sich ergibt aus der Gleichung:

p . dv,

wenn p die Pressung in Kilogrammen pro Flächeneinheit (Quadratmeter) bedeutet. Ersetzt man in Gleichung 1) y durch sein Aequivalent —■ und verwendet den hieraus erhaltenen Wert, so wird:

dv

/•ü    V

L — I p . dv = I

29,27 (273 + t) - ,

«-'0

und es ergiebt sich bei konstantem t die aufzuwendende Arbeit pro Kilogr. Luft:

2) L = 29,28 (273 + 0 lnat ^-=29,27(273 + Qlnat ^ = 29,27 (273 + t) lnat

Diese Arbeit kann durch Zuführung von Wärme verrichtet werden; da man erfahrungsgemäß mit einer Wärme-Einheit (Kalorie) eine mechanische Arbeit von

Lueger, Was Server sorgung.

424 Meter-Kilogr. zu leisten vermag, so ist der Wärmewert Q der verrichteten Arbeit L pro Kilogr. Luft:

3) Q =

29,27 (273 -f t)

424

Dieser Wärmewert (die zuzuführende Wärmemenge zur Verrichtung der

Arbeit L) wird negativ, wenn p^>p₀, weil in diesem Falle lnat eine negative

Größe ist; eine Vergrößerung der Pressung, welche einer Verminderung des Volumens entspricht, vermehrt mithin den Wärmezustand der Luft, weil bei diesem Vorgänge keine Wärme zugeführt werden muß, sondern im Gegenteil gebundene Wärme frei wird. Ist p <^p₀<, so wird Q positiv, v )> v₀, die Luft dehnt sich aus, es muß Wärme zugeführt werden, um die Arbeit der Ausdehnung zu verrichten; bei diesem Vorgänge wird also der Wärmezustand der Luft verringert, wenn die zur Verrichtung der Arbeit nötige Wärme derselben entzogen wird.

Abgesehen von der Temperatur ist die Pressung p der die Erde umgebenden Atmosphäre von der Entfernung vom Erdmittelpunkte abhängig. In der Annahme, die Schwere eines Körpers sei im umgekehrten Verhältnisse zum Quadrate der Entfernung vom Erdmittelpunkte (wobei also die von der Centrifugalkraft herrührende Beeinflussung dieses Gesetzes außer acht bleibt), ist, unter g die Beschleunigung der Schwere in Meereshöhe, d. h. in der Entfernung R vom Erdmittelpunkte, g‘ die Beschleunigung der Schwere in einem Punkte der Entfernung R -f- z verstanden, die Beziehung vorhanden:

g‘ _ (R + z)²

gR²

(R -j- z)

(R + zy

r²

Zur Erhaltung des Gleichgewichts ist, wie in der Anmerkung¹) kurz entwickelt wird, die Bedingung erforderlich:

dp = [r (X dx -j- Ydy -f- Zdz)₁

wobei p wie bisher die Pressung in dem Punkte #, «/, z, X, F, Z die nach den entsprechenden Achsen wirkenden, auf die Masseneinheit bezogenen Komponenten der äußeren Kräfte bezeichnen, fi aber die spezifische Masse der atmosphärischen Luft bedeutet¹).

. Nun ist nach dem Taylorschen Lehrsatz:

(P)

x + dx

/ •,    . dx² 7)²p

dp

B²

p 29,27 (273 -j- t) B + z'

und die Integration dieser Gleichung liefert mit den gleichzeitigen Werten: z = 0, p — p₀:

4) p — p₀ e —

mithin:

Von den Komponenten der äußeren Kräfte ist aber X = 0, Y= 0, Z— —g\

dp — — |x (f . dz = —

Y B² dz

(R + z)

(* + *)

weil [J- g = Y = dem spezifischen Gewichte der Luft gesetzt werden kann.

Schreibt man für y den aus Gleichung 1) resultierenden Wert und berück-

, so wird:

sichtigt, daß

dz

(£ + *)* “

(B + z)

29, 27 (273 + t) ' B -f- z

Bei positiv wachsendem z nimmt p ab, erreicht mit z = 0 den Wert p₀ und wird für ein negatives z (Lagen unter der Meeresfläche) zunehmend.

Bei dieser Integration ist die Temperatur t als konstant betrachtet, ebenso der Ausdehnungskoeffizient der Luft; auch ist von der Veränderlichkeit des Wertes g mit der geographischen Breite abgesehen. Die Temperatur t ändert sich nach einem unbekannten Gesetz mit der Höhe z; wenn es sich jedoch nicht um allzu große Höhenunterschiede handelt, wird der Fehler gering, sofern man t gleich setzt dem Mittel der Temperaturen aus den beiden äußersten Punkten, auf welche sich die Pressungen p und p₀ beziehen.

mithin nach Weglassung der unendlich kleinen Größen höherer Ordnung der Druck auf die zweite Fläche:

wobei

'dp

dx

f 0>) +

L X

clx

’ ■****■

die partielle Ableitung von p nach x ist.

Die algebraische Summe der Pressungen auf das Parallelepiped in Richtung der x Achse

ist somit:

dp

— clx . dg . dz — J dx

und analog in der Y und ZAchse:

— dx.dy . dz

d_p

— dx . dy . dz

dp

d~z‘

dy’

Für das Gleichgewicht ist hinreichend, daß die Summen der Komponenten aller Kräfte nach den drei Achsen einzeln Null sind; es folgt z. B. für die XAchse:

— dx . dy . dz

dp

dx

+ dm . X— 0,

woraus mittels dm —    . dx . dy . dz sich ergiebt:

dp

für die zwei anderen Achsen ergiebt sich analog:

^Y =

dp

dp

u Z= —— . ^ dz

dy’

Multipliziert man diese drei Gleichungen, die erste mit dx, die zweite mit dy, die dritte

mit dz, und bedenkt, daß ~ dx + ~ dy -f- ^ dz gleich der totalen Aenderung dp der Pressung p ist, so findet man:

d p — \Ji . (Ä'. d x + Y . dy Z . dz).

Es ist seither vorausgesetzt worden, daß man es mit reiner atmosphärischer Luft von der eingangs erwähnten Zusammensetzung zu thun habe. In Wirklichkeit ist die atmosphärische Luft niemals rein, sondern stets mit anderen Gasen, hauptsächlich mit Wasserdampf, vermischt. Alle in der Luft enthaltenen Gase, auch der Sauerstoff und der Stickstoff, bilden nur ein Gemenge, keine chemische Verbindung; sie mischen sich nach Verlauf kurzer Zeit, auch bei verschiedener spezifischer Schwere, innig miteinander, welchen Vorgang man Diffusion nennt. Die Schnelligkeit der Diffusion ist umgekehrt proportional der Quadratwurzel der Volumengewichte. Die Erfahrung lehrt, daß jedes in der Atmosphäre befindliche Gas sich bei ruhender Luft so verteilen würde, als ob es allein im Raume wäre; Pressung und spezifische Schwere eines Gasgemenges sind die Summen der Pressungen und spezifischen Gewichte der in dem Gemenge enthaltenen einzelnen Gase.

In der Regel verschwinden gegenüber dem Gehalte an Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf die anderen in der Atmosphäre enthaltenen Gase und können deshalb bei Benutzung der durch das Barometer indizierten Pressungen außer acht gelassen werden. Wir werden deshalb für die Folge annehmen, daß das Barometer die Summe der Pressungen der an irgend einem Beobachtungsorte vorhandenen reinen atmosphärischen Luft und des darin enthaltenen Wasserdampfes angebe. Die Pressung px des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes kann durch das Psychrometer ermittelt werden: bezeichnet sodann p die mit dem Barometer gemessene Gesamtpressung, so ist p — px die Pressung der in dem Gemenge enthaltenen reinen atmosphärischen Luft und man erhält mit Rücksicht darauf, daß die Dichtigkeit des gesättigten Wasserdampfes, bezogen auf Luft als Einheit, bei den hier in Betracht kommenden Temperaturen — 0,62 gesetzt werden kann, die Dichtigkeit d der feuchten Luft:

P — 1h + °^2 px

= 1 - 0,38

p

Je mehr Wasserdampf also in der Luft enthalten ist, um so mehr weicht die nach dem Barometerdrucke und Formel 1) zu berechnende spezifische Schwere y für eine bestimmte Pressung und Temperatur von der wirklichen Schwere der im Gemenge enthaltenen reinen atmosphärischen Luft ab.

Vorstehende Formeln gründen sich, wie erwähnt, auf das Mariotte-Gay - Lussac’sche Gesetz. Ein anderes Gesetz demonstriert die Monographie von M. Kuhn: Ueber die Beziehung zwischen Druck, Volumen und Temperatur bei Gasen. Wien 1875. Neuerdings behaupten v. Bauernfeind und Schlemüller, daß die Pressungen in verschieden weit von der Erdoberfläche entfernten Niveauflächen sieh verhalten wie die sechsten Potenzen der absoluten Temperaturen. Für unsere Zwecke ist die seitherige Annahme ausreichend.

§ 5. Kohäsion, Adhäsion und Kapillarität flüssigen Wassers.

Man versteht unter Kohäsion des Wassers die gegenseitige Anziehung, welche die Massenpunkte der Flüssigkeit aufeinander ausüben; unter Adhäsion des Wassers versteht man die zwischen dem Wasser und starren Körpern bestehende Anziehung benachbarter Massenpunkte. Die Wirkungen, welche von der Kohäsionskraft und der Adhäsionskraft hervorgebracht werden, heißt man Molekularwirkungen.

Die Annahme, daß die Molekularkraft, mit welcher sich zwei Massenpunkte anziehen, lediglich von den Massen und der gegenseitigen Entfernung der

Massenmittelpunkte abhänge, scheint der Erfahrung zu widersprechen. So lange aber über das Grundgesetz eine vollständige Klarheit nicht besteht, ist es auch unmöglich, die Spannungen im Wasser selbst durch theoretische Ableitung zu ermitteln.

Die Wirkungen der Molekularkräfte lassen sich an jedem Wassertropfen erkennen; liegt derselbe auf ebener Platte, so ist es die Kohäsion, durch welche er vor dem Zerfließen bewahrt und zur Annahme einer Gestalt befähigt wird; hängt derselbe an der unteren Seite der Platte, so ist es die Adhäsion, welche sein Herabfallen verhindert. Aus der Gestalt, welche der Wasserspiegel bezw. die Oberfläche des Wassers in einem Gefäße an dem Rande desselben annimmt, läßt sich die Wirkung von Kohäsion und Adhäsion ebenfalls erkennen; auch haben sich viele Gelehrte damit beschäftigt, aus der Oberflächengestalt die Spannungen des Wassers zu ermitteln. Die Litteraturangaben, welche wir über den Gegenstand machen, mögen in Bezug auf die theoretischen Untersuchungen genügen; von eminent praktischem Werte sind aber die aus Kohäsion und Adhäsion hervorgehenden KapillaritätsWirkungen, und von diesen soll im folgenden die Rede sein.

Wasser, welches in Gefäßen eingeschlossen ist, steht an den Wänden derselben vermöge der Adhäsion stets etwas höher, als in der Mitte; befindet es sich in engen Röhren oder Spalten, deren Wände nahe aneinander liegen, so fließen diese erhöhten Ränder zusammen und es erfolgt dadurch ein Aufsteigen des Wassers, welches durch die an der Oberfläche wirksamen Molekularkräfte zwischen dem Wasser und der Substanz der Röhre oder Spalte verursacht wird. Diese Erhebung nennt man die kapillare Erhebung und die ganze Erscheinung Kapillarität. Bei einem kreisförmig cylindrischen vertikalen Rohre von der Licht weite d ist die mittlere Erhebungshöhe h der benetzten Rohrwand empirisch für Wasser von der Temperatur t in Celsius-Graden:

30 (1 — 0,002 t)

h und d sind in Millimetern ausgedrückt.

Diese Erhebungshöhe ändert sich mit der Natur des Wassers, ist aber unabhängig von dem Material der Röhre, solange nicht chemische Einflüsse zwischen diesem Material und dem Wasser sich geltend machen können.

kleinen Dimensionen zu gut meßbaren

Ueber die kapillare Wasserhebung im Boden sind durch v. KlenzC eine Reihe von Beobachtungen veröffentlicht worden, welche großes Interesse darbieten. Vor allen Dingen wurde dadurch, in Uebereinstimmung mit der eben angeführten Formel, konstatiert, daß das Wasser in einer Bodenart um so höher kapillar ansteigt, je dichter das Gefüge dieser Bodenart ist; um die Uebereinstimmung zu erkennen, bedarf es nur der Vorstellung, daß alle im Boden enthaltenen Porositäten unter sich in Verbindung stehen und gewissermaßen ein Rohrnetz bilden, in welchem die Lichtweite der Röhren mit dem weniger dichten Gefüge wächst und umgekehrt. Vervollständigt man diese Vorstellung durch die anerkannte Thatsache, daß außer den zwischen den einzelnen Bodenteilchen vorhandenen Porositäten, bedingt durch das mehr oder weniger satte Aneinanderschließen der Bodenteilchen, das Material der letzteren selbst wieder außerordentlich kleine Porositäten enthält, so wird es verständlich, daß dieses Material eine Rolle bei der kapillaren Erhebung des Wassers in einem Bodengefüge spielen muß, unbeschadet der eingangs konstatierten Erfahrung bezüglich der Steighöhe in engen cylindrischen Röhren. Es können endlich die Porositäten, welche durch das mehr oder weniger satte Aneinanderschließen der Bodenteilchen gebildet werden, von Dimensionen übergehen, welche in Form von größeren Hohlräumen etc. auftreten,

die man nicht mehr als kapillar betrachten darf. Hiernach enthält der Boden, gleichviel aus welchem Materiale er konstruiert sein mag, drei Arten von Zwischenräumen:

1.    solche, welche ihrer Größe wegen ein meßbares Aufsteigen des Wassers ursächlich der Molekularkräfte nicht zulassen und welche man deshalb als nicht kapillaren Zwischenraum bezeichnet.

2.    Zwischenräume, welche durch das mehr oder weniger satte Aneinanderschließen der einzelnen Bodenteilchen unter sich gebildet werden und auch dann eine kapillare Erhebung des Wassers zulassen würden, wenn die einzelnen Bodenteilchen als eine homogene, vollständig dichte, durch nichts unterbrochene Masse angesehen werden dürften.

3.    Die außerordentlich kleinen Zwischenräume, welche bei jedem Materiale auch bei vollkommen kompaktem Zustande vorhanden sind, also auch im Innern der kleinsten Teile, in welche das Material zerfällt, sich noch vorfinden werden.

Die Erfahrungen v. Klenze’s ergeben als zweifellos, daß das Wasser im Boden um so höher kapillar ansteigt, je weniger nichtkapillare Zwischenräume in demselben enthalten sind, und umgekehrt. Sie ergeben ferner, wie schon erwähnt, daß das Wasser im Boden um so höher kapillar gehoben wird, je feiner unter sonst gleichen Umständen die einzelnen Bodenteilchen und je enger dieselben aneinander-gelagert sind. Sie ergeben endlich, daß die mehr oder weniger große Porosität des den Boden konstituierenden Materiales zwar einen Einfluß auf die kapillare Erhebung äußert, daß aber die letztere in viel höherem Maße von dem Porenvolumen zwischen den einzelnen Bodenteilchen abhängig ist.

Diese Erfahrungen stehen nicht im Widerspruche mit der mitgeteilten Formel; dagegen scheint sich der Einfluß der Temperatur auf die Höhe der Erhebung in anderer Art zu äußern, als die Formel annimmt. Nach den Versuchen v. Klenze’s mit Quarzstaub, Marmorstaub und Kaolin wurde das Wasser bei einer Temperatur von 35° C. immer erheblich höher kapillar gehoben, als bei der Temperatur von 5° C. Es ist sehr wahrscheinlich, daß auf diese Thatsachen das Vorhandensein von Wasserdampf neben dem flüssigen Wasser seinen Einfluß äußert.

Ein weiterer Einfluß auf das Maß der kapillaren Erhebung des Wassers wird ausgeübt von dessen chemischer Beschaffenheit. Im Vergleiche zur Erhebungshöhe des destillierten Wassers ist die Erhebung eines Salze enthaltenden Wassers um so geringer, je höher der Konzentrationsgrad der Lösung ist, wie ebenfalls durch v. Klenze’s Versuche nachgewiesen wurde.

Ueber die Höhe, bis zu welcher überhaupt das Wasser kapillar ansteigen kann, giebt uns die Formel für cylindrische Röhren Auskunft; jeder einzelnen Lichtweite des Haarröhrchens entspricht eine bestimmte Hebungsgrenze. Diese Formel läßt sich jedoch auf Bodengefüge bestimmter Art nicht anwenden, weil hier die Wege des aufsteigenden Wassers vielfach gewunden und verschlungen sind und der Durchflußquerschnitt nicht konstant bleibt, sondern fortwährend wechselt. Versuche, welche die kapillare Erhebungshöhe erkennen lassen, müssen eine sehr lange Zeit fortgeführt werden, wenn ein richtiges Resultat erscheinen soll; sie müssen überdies, wenn sie für ähnliche Verhältnisse maßgebend sein sollen, unter genau präzisierten Vorbedingungen hinsichtlich Lagerung und Größe der einzelnen Bodenteilchen angestellt sein. In der Regel sind die kapillaren Hebungshöhen bedeutender, als man gewöhnlich annimmt, und erreichen z. B. bei feinem Sande die Größe von 1,5—2 Meter und darüber.

Litteratur.

Eine Mitteilung der älteren Litteratur findet man in:

Frankenheim. Lehre von der Kohäsion. Leipzig 1835.

Wülbern. Lehrbuch der Experimentalphysik, 3. Ausgabe, § 74.

Sodann existiert an neueren Schriften:

Beer, A. Einleitung in die mathematische Theorie der Elastizität und Kapillarität. 1869.

Koniecki. Elementare Darstellung der Kapillaritätslehre. 1869.

Klose, 0. Ueber kapillare Anziehung und Abstoßung zweier parallel in eine Flüssigkeit gehängter Platten. 1872.

Neumann. Seminarien. Königsberg 1872-

Plateau, J. Statique des liquides soumis aux seules forces moleculaires. Paris 1873.

Metger, C. H. Ueber Endosmose. 1875.

Pilling, 0. Ueber die Beziehungen der latenten Wärme von Flüssigkeiten zu der Kohäsionskraft. 1877.

Bode, P. Die Oberflächenspannung der Flüssigkeiten. 1879.

Rodenbeck, H. Ueber Kapillaritätsbestimmung von Flüssigkeitsgemischen. 1879.

Rönnberg, F. Untersuchung über molekularphysikalische Eigenschaften wässeriger Salzlösungen. 1880.

Noack, K. Experimentaluntersuchungen über die Steighöhen von Wasser und Alkohol. 1880.

Eschenhagen, M. Ueber das Niveau einer Flüssigkeit, in welche zwei vertikale parallele Platten eingetaucht sind. 1880.

Volk mann, P. Ueber den Einfluß der Krümmung der Wand auf die Konstanten der Kapillarität. 1880.

Edler, W. Die kapillare Leitung des Wassers in den durch den Schöne’schen Schlämmapparat abgeschiedenen hydraulischen Werten. Göttingen 1882.

Sacha, J. Ueber den Einfluss der Dichtigkeit auf die Yiscosität tropfbarer Flüssigkeiten. 1883.

Mathieu, E. Theorie de la capillarite. Paris 1884.

Magie, W. F. Ueber Kapillaritätskonstanten. 1885.

Sieg, E. Ueber die Bestimmung der Kapillaritätskonstanten an Tropfen und Blasen. 1887.

Lindemann. Ueber Molekularphysik. Königsberg 1888.

In Zeitschriften haben den Gegenstand behandelt:

Fusinieri. Ann. delle scienze del Regno Lombard.-Venet. III. 1833.

Mile, J. Eine neue physikalische Theorie der Kapillarität. Poggendorf’s Annalen, Band 45. Jahrgang 1838.

Hagen. Ueber die Oberfläche der Flüssigkeiten. Abhandlungen der königlichen Akademie der Wissenschaften. Berlin 1845.

Poiseuille. Mem. des Sav. etrang. Band 9, Seite 523. Jahrgang 1847.

Wertheim. Comptes rendus, Band 44.    1857.

Plateau. Recherches experimentales et theoriques sur les figures d’equilibre d’une masse liquide sans pesanteur. Mem. de l’Acad. Roy. Belg. Band 16, 18, 30, 31.

Desains. Recherches sur les phenomenes capill. Ann. de Chim. et Phys. 3. Serie, Band 51.

Bede. Memoire sur l’ascension de l’eau et la depression du mercure dans les tubes capillaires. Mem. de l’Acad. Roy. Belg. Band 25.

Descharme. On the spontaneous ascent of liquids in very narrow spaces. Chemie. News, Band 38, Seite 234. Jahrgang 1873.

Klenze, v. Untersuchungen über die kapillare Wasserleitung im Boden und die kapillare Sättigungskapazität desselben für Wasser. Landwirtschaftliche Jahrbücher, YI. Band, Heft I, Seite 83 ff. 1877.

Kundt. Einfluß des Druckes auf die Oberflächenspannung an der gemeinschaftlichen Trennungsfläche von Flüssigkeiten und Gasen. Monatsber. der Akad. der Wissenschaften. 1880.

Roth er, 0. Ueber Kapillaritätsbestimmungen von Salzlösungen und deren Gemischen. Annalen der Physik und Chemie. 1884. Nr. 4.

Worthington. Ueber Kapillarität. Phil. Magaz. 1885.

Zu vergleichen ist ferner: Poggendorff ’s Annalen, Sachregister, Kapillarität. Seite 88—91. Leipzig 1888, sowie die Litteratur von §20: Grundwasserbewegung.

Literaturverzeichnis

über Wasserversorgung, Hydrostatik, Hydrodynamik und Hydraulik.

A. Selbständige Werke.

Von den Büchern, welche über Hydrostatik, theoretische Hydrodynamik, Hydraulik, Wasserversorgung oder einzelne Teile dieser Disziplinen abhandeln, mögen die folgenden — zugleich als historische Uebersicht — in chronologischer Ordnung angeführt werden. Auf Vollständigkeit macht dieses Verzeichnis keinen Anspruch. Die Bücher, welche über Hydrotechnik, Wasserkünste etc. (Wasserversorgung insbesondere) abhandeln, sind durch Bezeichnung der Autoren in fetter Schrift hervorgehoben. Rein theoretische Abhandlungen sind mit einem * versehen. Zu vergleichen ist die Litteratur über Grrundwasserbewegung § 20 und 21 und die im II., III. und IV. Abschnitt gegebene Litteratur über Hydrologie, Wassergewinnung, Zuleitung und Verteilung. Zu bemerken ist noch, daß auch die meisten älteren Lehrbücher der Mechanik Kapitel über Hydrostatik und Hydrodynamik enthalten.

[1] Archimedes, ILpl tü>v oyoujoivcov (ca. 250 v. Chr.), vgl. Arcliimedis opera omnia cum com-mentariis Eutocii, ed. Heiberg, Leipzig 1881. — [2] Heronis Alexandrini (215 v. Chr.) Buch von Luft- und Wasserkünsten etc. Frankfurt 1688. — [3] Frontinus, Commentarius de aquae-ductibus urbis Romae (ca. 100 v. Chr.). Uebersetzt mit kritischen Bemerkungen von Bücheier. Leipzig 1858. — [4] Stevin, Simon (in vlämischer Sprache), Statik und Hydrostatik. Leyden 1586. (Vergl. Hypomnemata mathematica p. e belgico in latinum W. Snell. Leyden 1608.    5 Bände.

von

IY. Band, 4. Buch: Staticae de Hydrostatices elementis. 5. Buch: Staticae de initiis praxis Hydrostatices. Additamenti Staticae. III. He Fluitantibus acrobaricis. Ebenso: Stevin, Oeuvres mathem. revues et augmentees par A. Girard. Leyden 1634.) — [5] Galilei, Gal., Discorso intorno alle cose che stanno su l’acqua o che in quella si muovono. Florenz 1612. — [6] Spada, Wasserkunst. Frankfurt 1617. — [7] Castelli, Deila mensura dell’ acque correnti. Bologna 1628. — [8] Stephinus, S., Wasserbau. Frankfurt a. M. 1631. — [9] Torricelli, del moto dei gravi. Firenze 1644. — [10] Baliano, B., de motu naturali gravium. Genua 1646. — [11] Pascal, Recit de la grande experience de l’equilibre des liqueurs. Paris 1648. — [12] Francois, P. J., La Science des eaux, qui explique leur formation, communication, mouvements et melanges. Rennes 1653. — [13] Castelli, Deila misura dell’ acque corrent. Bologna 1660. — [14] Böckler, G. A., Bau- und Wasserkunst. Nürnberg 1661. — [15] Pascal, Traite de l’equilibre des liqueurs. Paris 1663. — [16] Baratteri, Architettura dell’ acque. Bologna 1663. — [17] Francois, P. J., L’art des fontaines c’est ä dire de trouver, eprouver, assembler, mesurer, distribuer et conduire les sources dans les lieux publics et particuliers, d’en rendre la conduite perpetuelle etc. etc. Rennes 1665. — [18] Pechius, F. M., Tractatus de aquaeductibus. Frankfurt 1670. — [19] Boyle, R., Paradoxa hydrostatica. Genf 1680. — [20] Fabretti, De aquis et aquaeductibus veteris Romae. Rom 1680. — [21] Mariotte, Traite du mouvement des eaux et des autres fluides. Paris 1686. (Deutsche Uebersetzung von Meinig. Leipzig 1723.) — [22] Bressy, (R.) T. Westhofius ende D. Held. Philo-sophice ende mathematice Water-Speculatien. Dordrecht 1691. — [23] Fontana, C., Trattato dell’ acque correnti, diviso in tre libris. Roma 1696. — [24] Casatus, P., Hydrostaticae dissertationes. Parma 1695. — [25] Moorland, S.; Hydrostatic of instructions concerning the Waterworks. London 1697. — [26] Poleni, J., De motu aquae mixto. Padua 1697. — [27] Seidel, Hydraulica. Jena 1698. — [28] Zeisung, H., Theatrum machinarum, inn welchem lustige und schöne Maschinae Spring- und SchifFsbrunnen, zierlichen Fontänen etc. etc. Mehrenteils durch H. Megisenus. Leipzig 1708. — [29] Hauksbee, Physico mechan. experiments. London 1709. — [30] Newton.

Philosophiae naturalis principia matliematica. 2. Aufl. London 1714. (Yergl. N. Philosoph., Ausgabe von Le Seur et Jacquier. Genf 1739-42, propos. XXXI und XXXYI. Uebersetzt mit Bemerkungen und Erläuterungen von Wolfers. Berlin 1872.) — [31] Wahl, F. F., Graf von, Traitte de l’elevation des eaux enseignant ses principes et de maximes pour connaitre les justes proportions qui sont ä observer dans la conduite des eaux. München 1716. — [32] Gantier, Traite des ponts etc. Paris 1716. — [33] Hermann, J., Phoronomia sive de viribus et motibus corporum solidorum et fluidorum. Amsterdam 1716.

[34] Mariotte, Oeuvres de, II. Band.

Leyden 1717. — [35] Desaguliers (Des Aguliers), Physico-mechanical lectures. London 1717. — [36] Guglielmini, Opera omnia matliematica hydraulica. Genf 1719. — [37] Bücher, Ch. B. und

A. W. Reinhardt, De aequilibriis fluidorum intra canales communicantes. Wittenberg 1719. — [38] S’Gravesande, Physico elementa mathematica, experimentis confirmata sive introductio ad philosophiam Newtonianam. II. Buch. De fluidis. Haag 1720. — [39] Sturm, L. Ch., Vollständige Anweisung, Wasserkünste, Wasserleitungen, Brunnen und Zisternen wohl anzugeben etc. etc. Augsburg 1720. — [40] Raccolta d’autori che trattano del moto dell’ acque. Firenze 1723. (Yergl. Nr. 68, 137 und 141.) — [41] Varignon, Traite du mouvement et de la mesure des eaux courantes et jaillissantes avec un traite preliminaire du mouvement en general. Paris 1725.— [42] Leupold, J., Theatrum machinarum hydraulicarum. Leipzig 1724 (2. Aufl. 1774). — [43] *Switzer, Hydrostatics. London 1729. — [44] Bernoulli, Joh., Hydraulica nunc primum detecta ac demonstrata directe ex fundamentis pure mechanicis. Anno 1732. (Yergl. Op. Jo. Bern. T. IY. n. 186, Genf 1742, und Commentar. Ac. Imp. Petrop. T. YIII und X.) — [45] Wolfius, Elementa Matheseos, 5 Bände. Genf 1732—41. — [46] Glare, M., Motion of fluids natural and artificial. London 1735. — [47] Tileman van der Horst en J. Polley, Theatrum machinarum universale. Amsterdam 1736.

—    [48] Belidor, Architecture hydraulique, 4 Bände. Paris 1737—51. Nouvelle edition par M. Navier. Paris 1819. — [49] Cotes, Hydrostatical and pneumatic lectures. Cambridge 1737. — [50] * Bernoulli, Dan., Hydrodynamica sive de viribus et motibus fluidorum commentarii. Straßburg 1738. — [51] Belidor, Architectura hydraulica oder die Kunst, das Gewässer zu den verschiedent-lichen Notwendigkeiten des menschlichen Lebens zu leiten. 2 Teile. Augsburg 1740. —

[52]    Zendrini , Leggi e fenomeni regolazioni et usi delle acque correnti. Yenedig 1741. —

[53]    *Mac Laurin, Treatise on fluxions. Edinburgh 1742. — [54] d’Alembert, Traite de l’equilibre et du mouvement des fluides. Paris 1744. — [55] Burchgraaf, J. van den, Zeer langdurige en naukeurige Observatien omtrent de Rivieren den Wael, Maes, Merwe en Leck etc. Gorincliem

1744.    — [56] Bleyswik, P. van, Dissertatio specimen physico-mathem. inaug. de Aggeribus. Leyden

1745.    — [57] Ehrenberger, B. H., De fonte Heronis duplici. Koburg 1745. —- [58] Gargon, Walcher’sche Arcadia. Leyden 1746. — [59] Seegner, J. A., Exercitationum hydraulicarum fasciculus. Göttingen 1747. — [60] Mieg, J., De hydrostaticis principiis general. Tübingen 1750.

—    [61] d’Alembert, Essai sur la resistance des fluides. Paris 1752. — [62] Brahms, Alb., Anfangs

gründe der Deich- und Wasserbaukunst. Aurich 1754—57. 2. Aufl. 1767. — [63] Gennete. Experiences sur le cours :'des fleuves. Paris 1755. — [64] Euler, .1. A., Enundatio quaestionis: quomodo vis aquae aliusne fluidi cum maximo lucro ad molas circumagendas, aliqua opera per-ficienda impendi possit. Göttingen 1754. — [65] Böse, Anleitung zum Wasserbau. Göttingen 1757    (2. Aufl. 1769). — [66] Kraft, Foreläsninger over Statik og Hydrodynamik med Maskin-

Yäsenets Theorier. Soroe 1764. — [67] Lecchi, Idrostatica esaminata ne suoi principi et stabilita nelle sue regole della mensura delle acque correnti. Milano 1765. — [68] Raccolta nuova di autori che trattano del moto dell’ acque. Parma 1766. (Yergl. Nr. 137 und 141.) — [69] Bonati, Saggio sopra una nuova theoria del movimento dell’ acque. Pavia 1785. — [70] Michelotti, Sperimente idraulici. Torino 1767. Uebersetzt von Zimmermann, Berlin 1808. — [71] Ximenes, L., Opuscolo intorno agli aumenti delle piene del fiume, principale per l’unione di un nuovo influente; dedotti coli’ uso della velocita superficiale e delle resistenze. Siena 1767. — [72] Velsen, C., Rivierkundige Yerhandeling, afgeleid mit Waterwigt en Waterbeweegkundige Grondbeginseln, en toepasselyk gemaakt op den Rhyn, de Maas, de Waal, de Merwede en de Leck. Harlingen 1768. — [73] Yocli, Luc., Einleitung zu der Architectura hydraulica oder gründlicher Unterricht, was man in dieser Wissenschaft von den Brunnenkünsten zu wissen nötig hat. Augsburg 1769. — [74] Kästner, A., Anfangsgründe der Hydrodynamik, welche von der Bewegung des Wassers besonders die praktischen Lehren enthalten. Göttingen 1769. — [75] Karsten, Lehrbegriff der gesamten Mathematik. 5. und

6. Teil. Greifswald 1770. — [76] Lecchi, Memorie idrostatiche istoriche. Modena 1770. — [77] Beyerink, F., De Rivierkundige Yerhandeling uit gegeeven door Cornelis Velsen. Arnheim 1770.

—    [78] Lorgna, Ricerche intorno alla distribuzione della velocita nelle sezioni de fiumi. Y erona 1771. — [79] Lorgna, Sperienze idrauliche. Torino 1771. — [80] Silberschlag, Ausführliche Abhandlung der Hydrotechnik oder des Wasserbaues. Leipzig 1772—73. (2. Aufl. Wien 1785—86.)

—    [81] Eberhard, J. P„ Neue Beiträge zu Mathesis applicata. Halle 1773. — [82] Barneveit, M. van, Rivierkundige Verhandlingen uit Ondervindingen opgemaakt dinstig tot het bepaalen van middelen ter Vorkooming van Overstroomingen der aengelegenden Rivieren in Gelderland en Holland.

Amsterdam 1778. —• [88] Tetens, Grundriß zur Kenntnis und Verbesserung der Flüsse und Ströme. Aus dem Holländischen übersetzt, verändert und vermehrt von N. Beckmann. Göttingen 1775. — [84] Lorgna, Memorie intorno dell’ acque correnti. Verona 1777. — [85] Frisi, Instituzione di Meccanica, d’Idrostatica, d’Idrometria etc. Milano 1777. — [86] Bossut, Nouvelle experience sur la resistance des fluides par d’Alembert, Condorcet et Bossut. Paris 1777. — [87] Brünings, Berichte und Protokolle über das Wasser der Oberströme. Amsterdam 1778. — [88] Be Buat (Dubuat), Principes d’hydraulique et d’hydrodynamique. Paris 1779. Principes d’hydraulique, verifies par un grand nombre d’experiences faites par ordre du gouvernement. Paris 1786. — [89] Ximenes, Lv Nuove sperienze idrauliche fatte ne’ canali e ne’ fiumi per verificare le principali leggi e fenomeni dell’ acque correnti. Siena 1780. — [90] Walter, C., Architectura hydraulica oder Anleitung zu Brunnenkünsten. 2 Teile. Augsburg 1786. — [91] Bernard, Nouveaux principes d’hydraulique, precedes d’un discours historique et critique sur les principaux ouvrages etc. Paris 1787. (Uebersetzt von Langsdorff. Frankfurt 1792.) — [92] Bürja, Grundlehren der Statik und Hydrostatik. Berlin 1789—90. — [93] Prony, Nouvelle architecture hydraulique. Paris 1790—96. Theoretisch-praktische Abhandlung über die Leitung des Wassers in Kanälen und Rohrleitungen von Prony, übersetzt von Langsdorff. 1. Aufl. Gießen 1795, (2. Auf], Gießen 1812.) — [94] Wolt-mann, Beiträge zur hydraulischen Architektur. Göttingen 1791—99. — [95] Bürja, Grundlehren der Dynamik und Hydraulik. Berlin 1791 — 92. — [96] Scheyer, J., Praktisch-ökonomische Wasserbaukunst. Stuttgart 1794. — [97] Langsdorff, Lehrbuch der Hydraulik. Altenburg 1794. —

[98]    Bossut, Traite theorique et experimental d’hydrodynamique. 2. Aufl. Paris 1795. (1. Aufl. 1779—86.) — Die erste Auflage in deutscher Uebersetzung von Langsdorff. Frankfurt 1792. —

[99]    Gilly, D., Grundriß der Wasserbaukunst. Berlin 1795. — [100] Fabre, Essai sur la theorie des torrens et des rivieres etc. Paris 1797. —- [101] Clemens, J. A., Darstellung und Beschreibung der Versuche des Vizeadmirals Chapman in Karlskrona. Berlin 1797. — [102] Venturi, Recherches experimentales sur le principe de la communication laterale du mouvement des fluides etc. Paris 1797. — [103] Kosmann, Lehrbuch der Hydraulik. Berlin 1797.— [104] Wiebeking und Kröncke, Allgemeine, auf Geschichte und Erfahrung gegründete theoretisch-praktische Wasserbaukunst. Darmstadt 1798. (Hierin befindet sich die Uebersetzung von Brünings’ „Verhandeling van stroomend water“.) — [105] Wiebeking, Allgemeine Wasserbaukunst. Mit Anmerkungen über allgemeine Systeme und Pläne aus der Vorzeit bis auf unsere Zeiten. Halle 1799. — [106] Wiebeking, Theoretisch-praktische Wasserbaukunst. 1. Aufl. Mannheim 1798 — 1805. (2. Aufl. München 1811 — 17.)

—    [107] Büsch, J. G., Mathematik, 2. Teil. Hydrostatik, Aerometrie und Hydraulik. Hamburg 1799.

[109] Eytelwein, J. A., Hand-

[116] * Euler, L., Gesetze des Gleichgewichts und der Bewegung flüssiger

—    [108] Fossombroni, Memorie idraulico-storiche. Florenz 1798. buch der Mechanik fester Körper und Hydraulik. 1. Aufl. Berlin 1801. (3. Aufl. Leipzig 1842.)—

[110] Gerlach, Drei Abhandlungen von der Schraube, dem Widerstande und Stoße flüssiger Körper. Wien 1801. — [111] Eytelwein, J. A., Praktische Anweisung zur Wasserbaubunst. 1. Aufl. Berlin 1802—8. (2. Aufl. 1809—21.) — [112] Girard, Rapport sur le canal de l’Ourcq. Paris 1803. — [113] *Gerstner, Theorie der Wellen. Prag 1804. — [114] Prony, Recherches physico-mathematiques sur la theorie des eaux courantes. Paris 1804. — [115] Gußmann, Ueber die bisherigen Versuche und derselben Berechnung in Hinsicht auf die Theorie des Stoßes und des Widerstandes flüssiger Körper. Wien 1805.

Körper. Nach Leonh. Euler’s Abhandlungen in den neuen Kommentarien der Petersburger Akademie übersetzt von Brandes. Leipzig 1806. — [117] Langsdorff, K., Handbuch der Mechanik fester und flüssiger Körper. Heidelberg 1807. — [118] Young, Th., A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts. London 1807.    2 Bände. (Vergl. derselbe, Elementary

illustration of the celestial mechanics of Laplace- London 1821.) — [119] Funk, Beiträge zur allgemeinen Wasserbaukunst und Beschreibung der hydrometrischen Versuche. Lemgo 1808. — [120] Cessart, Hydraulik und hydraulische Bauten. 1808. — [121] Schulz, F. J. E., Versuch einiger Beiträge zur hydraulischen Architektur. Königsberg 1808. — [122] Mailet and Vici, Hydraulic experiments. Rom 1809. — [123] Sganzin, M. J., Resume des le9ons du cours de constructions. Gand 1809. — [124] Girard, Recherches experimentales sur l’eau et le vent. Paris 1810. — [125] Smeaton, J., Reports etc. London 1812. — [126] Langsdorff, K. Chr., Theoretisch-praktische Abhandlung über die Leitung des Wassers in Kanälen und Röhrenleitungen von Prony. Aus dem Französischen mit vielen Anmerkungen und Erläuterungen. Gießen 1812. — [127] Smeaton, J., The miscellaneous papers. London 1814. — [128] *Lagrange, Mecanique analytique. Teil 2, Sekt. 10, 11, 12. Paris 1815. — [129] Tadini, Del movimento e della misura deile acque correnti. Milano 1816. — [130] Mengotti, Idraulica fisica e sperimentale ossia saggio sull’ acque correnti. 1816. — [131] Brandes, H., Lehrbuch der Gesetze des Gleichgewichts und der Bewegung fester und flüssiger Körper. Leipzig 1817—18. — [132] Hauchekorn, F. W., Der Brunnenmacher u. s. w. Leipzig 1816. — [133] Lagerjelm, P., Hydrauliska Försök anställda vid Fahlu Geufva. Stockholm 1818. — [134] Vega, G. v., Anleitung zur Hydrodynamik. Wien 1819. — [135] Funk, Versuch einer auf Theorie und Erfahrung gegründeten Darstellung der wichtigsten Lehren der Hydrotechnik.

Berlin 1820. — [136] Mitterer, H., Anleitung zur Hydraulik mit Hinsicht auf das Brunnenwesen München 1820. — [137] Raccolta d’autori italiani che trattano del moto dell’ acque, edizione quarta, arrischita di molto cose inedite e d’un alcuni schiarimenti. Bologna 1821—26. 10 Bände Inhalt: 1. Band: Guglielmini, Trattato della natura de’fiumi. 366 Seiten. 2. Band: Guglielmini Deila misura dell’ acque correnti. Verschiedene kleinere Abhandlungen von Guglielmini. 3. Band

1) Archimede, Trattato delle cose che stanno sul liquido. 2) Galileo, Discorso alle cose che stanno in su l’acqua o che in quella si muovono. Zwei Briefe. 3) Castelli, Della misura dell’ acque correnti. Verschiedene kleinere Abhandlungen und Briefe von Castelli. 4) Borelli, Discorso sopra la laguna di Venezia. Relazione sopra lo stagno di Pisa. 5) Torizelli, Scritture e relazioni sopra la bonificazione della Chiana. 6) Viviani, Discorso intorno al difendersi da’ riempimenti e dalle corrosioni de’ fiumi applicate ad Arno in vicinanza della cittä di Firenze. Relazione intorno al riparare, per quanto possibil sia, la cittä e Campagne di Pisa dall’ inondazioni. 4. Band:

1)    Grandi, G., Del movimento dell’ acque; trattato geometrico. Verschiedene Relationen und Gutachten von Grandi. 2) Narduzzi, II paragone de’ canali. 3) Michelini, Trattato della direzzione dei fiumi. 4) Albizi, Ragionamento sopra il bonificare il paese di Pisa. 5) Montanari, II mare Adriatico e sua corrente esiminata e la sua naturalezza de’ fiumi scoperta, e con nuove forme di ripari corretto. Anhang: Vita di Eustachio Manfredi scritta da G. C. Zanotti. 5. Band: Verschiedene Abhandlungen mehr lokaler Natur von E. Manfredi. 6. Band: 1) Poleni, G., Del moto misto dell’ acqua. Delle pescaie o cateratte di lati convergenti, per le quali si derivano l’acque de’ fiumi e della forza della percossa. Lettera etc., nella quäle si tratta di alcuni sperimenti intorno all’ acque correnti. 2) Buteone, G., Della misure dell’ acqua corrente. 3) Frisi, P., Dei fiumi e dei torrenti. Dei canali navigabili. 4) Anonym, Dissertazione sopra i torrenti. 5) Lecchi, A., Piano della separazione, e sbocco de’ tre torrenti di Tradate, del Gardaluso e del Bozzente.

6) Perelli, T., Ragionamento sopra la campagna Pisana. 7) Bacialli, G., Opuscolo sulle pescaie.

7.    Band: 1) Zanotti, E., Verschiedene kleinere Abhandlungen wassertechnischer Natur. 2) Boscovich, R. G., Ein Gutachten über eine Relation von Ximenes. Del porto di Rimini. 3) Ximenes, L., 3 Abhandlungen. 4) Rappini, G., Relazione, e Voto sopra il disseccamento delle Paludi Pontine.

8.    Band: 1) Zendrini, B., Leggi e fenomeni, regolazioni ed usi dell’ acque correnti. 14 Kapitel.

2)    Derselbe, Relazione del medesimo per la diversione de’ fiumi Ronco, e Montone dalla cittä di

Ravenna; corredate di note e osservazioni per additare i cangiamenti seguiti, e le circonstanze tutte della diversione. 6 Kapitel. 9. Band: Verschiedene kleinere Abhandlungen lokaler Natur und Briefe von Barattieri, D. Cassini, d’Adda e Barberini, Le Seur et Jacquier, Th. Perelli, A. Spernazzati, Temanza Lecchi e Verace etc. etc. 10. Band: Leonardo da Vinci, Del moto e misura dell’ acqua. Abhandlungen mehr lokaler Natur von E. Manfredi, B. Zendrini, G. Poleni, Th. Perelli, P. Ferroni, L. Ximenes, A. Chiesa und B. Gamberini. — [137a] Winkler, G-, Lehrbuch der Mechanik, Hydrostatik und Hydraulik. 1. Aufl. Wien 1821. (2. Aufl. Wien 1859.) — [138] Lehmus, Hydrostatik, Mechanik, Hydraulik und Maschinenlehre. Berlin 1822.— [139] *Robison, System of mechanical philosophy, Edinburgh 1822. — [140] Ricerche geometriche et idrometriche fatte nella scuola degli ingegneri pontificii d’acque a strade l’anno 1820. Milano 1822. — [141] Nuova raccolta d’autori Italiani che trattano dell moto dell’ acque. Bologna 1823—45.

1. Band: Mengotti, Saggio sull’ acque correnti. 2 Teile. 2. Band: A. M. Lorgna, 7 Abhandlungen teils lokaler Natur. 2) P. Zuliani und 3) F. Focacci    desgl.    je    eine Abhandlung. 4) A.    Tadini,

Del movimento e della misura delle acque correnti. 5)    J.    Bernareggi,    Tavola paraboliche.

6) G. Masetti, Descrizione, esame e teoria di tutti i tachimetri idraulici fino ad ova conosciuti. Della misura delle acque correnti per le bocche di derivazione e per gli alvei di corso equabile.

3. Band: 1) V. Fossombroni, Memorie idraulico - storiche sopra la Val di Chiana. Sopra la distribuzione delle alluvioni. Della resistenza e dell’ urto dei fluidi. Saggio sulla bonificazione delle Paludi Pontine. Relazione sopra il lago di Fucecchio etc. 2) P. Paoli, Ricerche idrauliche.

3)    A. Manetti, Lokales. 4. Band: 1) A. Lecchi, Trattato di canali navigabili. 2) F. B. Ferrari,

2 Briefe und eine Dissertation. 3) G. Bruschetti,    Istoria    dei progetti, e    delle opere    per la

navigazione interna del Milanese. 4) C. Parca, Sulla navigazione interna del Milanese. Eine Notiz. 5. Band: 1) Borgnis, Delle machine idrauliche. 2) Gr. B. Magistrini, Nuove ricerche sulla teorica e sulle pratiche applicazioni della percossa idraulica. 3) G. B. Masetti, Trattato teorico sperimentale delle ruote idrauliche e dei    mulini    da    grano e da    pestare. 6.    Band:

1) T. Bonati, Auseinandersetzungen mit Gennete. 2) V. Brunacci, Memoria sulla dispensa dell acque. Abhandlungen mehr lokaler Natur von G. Morri, Marsigli, F. Carrara, A. Querini etc. 7. Band : Verschiedene kleinere Abhandlungen von Corsini, Prony, Humboldt, Tadini, Fossombroni, Manetti, Libri und Quasti. — [142] Bland, The Elements of Hydrostatics. London 1824. — [143] Fischer, G., Anfangsgründe der Hydrostatik und Hydraulik. Leipzig 1824. — [144] Prony, Resume de la theorie et des formules relatives au mouvement de l’eau dans les tuyaux et les canaux. Paris 1825. — [145] Prony, Recueil de cinq tables pour faciliter et abreger les formules relatives au mouvement des eaux etc. Paris 1825. — [146] Umpfenbach, Die Lehre von dem

Gleichgewicht und der Bewegung fester und flüssiger Körper. 1825. — [147] *Poisson, Traite de mecanique, übersetzt von J. C. E. Schmidt. Stuttgart 1826. (2. Aufl., II. Band, 6. Buch. Paris 1833.) — [148] Eytelwein, Handbuch der Hydrostatik. Berlin 1826. — [149] Gudme, Handbuch der theoretischen und praktischen Wasserbaukunst. Berlin 1827—29. — [150] Beianger, Essai sur le mouvement des eaux courantes. Paris 1827. — [151] Beianger, Essai sur la solution numerique de quelques problemes relatifs au mouvement permanent des eaux courantes. Paris 1828.

—    [152] Genieys, Essais sur les moyens de conduire, d’elever et de distribuer les eaux. Paris 1829.

—    [153] Hachette, Precis de mecanique et du resume complet de mecanique et de la science des machines de 1’Anglais Th. Young; Appendix sur l’ecoulement des liquides par Hachette. Paris

1829.    — [154] Laplace, Mecanique celeste. 1. Aufl. Paris 1799—1825. (2. Aufl. Paris 1829—39.)

—    [155] Petri, J. G., Der Brunnen-, Pumpen- und Spritzenmeister. Weimar 1829. (2. Aufl. 1841.)

—    [156] Kossak, P. W. A., Ueber die Bewegung des Wassei’s beim Ausfluß aus Behältern. Danzig 1830. — [157] *Moseley, H. A., A treatise on hydrostatics and hydrodynamics. Cambridge

1830.    — [158] Brewer, Die Bewegung fester Körper, Hydrostatik, Aerostatik und Hydraulik. Düsseldorf 1830—32. — [159] Miller, W. H., The Elements of Hydrostatics and Hydrodynamics. Cambridge 1831. — [160] Gerstner, P. A. v., Mechanik flüssiger Körper. Prag 1831—32. —

[161]    Tourneaux etMinard, Experiences faites en 1802 sur l’ecoulement de l’eau. Paris 1831. —

[162]    Voit, Anleitung zu den hei großen Brunnenwerken voi'kommenden Maschinen zur Hebung des Wassers. Augsburg 1832. — [163] Poncelet et Lesbros, Experiences hydrauliques. Paris 1832.

—    [164] Sporschil, J., Anleitung zum Selbststudium der Hydrostatik und Hydraulik. Leipzig 1834.

[173] Baud, J., Proeve van eenen Cursus over de

—    [165] d’Aubuisson de Voisin, Traite d’hydraulique ä l’usage des ingenieurs. 1. Aufl. Paris 1834 (übersetzt von Fischer, Leipzig 1835), 2. Aufl. Paris 1840. — [166] Beaufoy, Nautical and hydraulic experiments with numerous scientific miscellanies. London 1834. — [167] Bernoulli, C., Elementares Handbuch der industriellen Physik, Mechanik und Hydraulik. Stuttgart 1834. — [ 168] Storrow, Ch., A treatise on waterworks. Boston 1835. — [169] Mathews, Hydraulica on account of the waterworks of London and contivances for supplying other great cities in different ages and countries. London 1835. — [110] Wiebeking, Vier Bücher von dem Wissenswürdigsten und Nützlichsten aus der Wasserbaukunde. München 1835—36. — [171] Terguaud et Janvier, Manuel de mecanique applique ä l’industrie. Pai’is 1835. — [112] Vauthier, De la theorie du mouvement permanent des eaux courantes. Paris 1836.

Waterbowkunde. Amsterdam 1836—38. — [174] Lardner, Handbuch der Hydrostatik und Pneumatik. Quedlinburg 1836. — [175] Webster, The theory of the equilibrium and motion of fluids. London 1836. — [176] Tredgold, Th., Tracts on hydraulics. 2. Aufl. London 1837. — [177] Hagen, Grundzüge der Wahrscheinlichkeitsrechnung. § 37. Berlin 1837. — [178] Jamieson, A., Mechanics of fluids for practical men. London 1837. — [179] Morin, A., Aide memoire de mecanique pratique. Metz und Paris 1837.    (2. Aufl. Paris 1839, übersetzt von Holtzmann, Karlsruhe 1844.) —

[180] Bussel, Recherches experimentales sur les lois des certaines phenomenes hydrodynamiques qui accompagnent le mouvement des corps flottants. Paris 1838. — [181] *Challis, Ueber den gegenwärtigen Zustand der analytischen Theorien der Hydrostatik und Hydrodynamik, übersetzt von Klöden. Berlin 1838. — [182] Kayser, Handbuch der Mechanik, 10. Kapitel. Karlsruhe 1840.

— [183] Piobert et Tardy, Experiences sur les roues hydrauliques ä axe vertical et sur l’ecoulement de l’eau dans les coursiers et dans les buses de forme pyramidale. Paris 1840. — [184] Wölfer, M., Der auf vieljährige Erfahrung gegründete Kunst- und Brunnenmeister in allen seinen praktischen Verrichtungen. Quedlinburg und Leipzig 1840. — [185] Fromanu, C. W., Gründlicher Unterricht oder praktische Anweisung zur Anlage von Wasserleitungen und Pumpen. Koblenz 1840. — [186] Hagen, Handbuch der Wasserbaukunst. Königsberg 1841—52. — [187] *Cauchy, Exercises d’analyse et de physique mathematique. Band II. Paris 1841. — [188] Grimaud de Caux, Essai sur les eaux publiques. Paris 1841. — [189] Weißbach, Untersuchungen in dem Gebiete der Mechanik und Hydraulik. Leipzig 1842—43. — [190] Rösling, Vorlehren aus der Mechanik und Hydraulik. 1842. — [191] Colombini, F., Manuale pratico di idrodinamica. Milano 1842. — [192] Bresson, C., Traite elementaire de mecanique appliquee aux Sciences physiques et aux arts. Paris 1842. — [193] Hülsse, Allgem. Maschinen-Encyklopädie, Band I S. 408—603, Band II S. 87—220 von Weißbach. 1842. — [194] Duchemin, Experimentaluntersuchungen über die Gesetze des Widerstandes der Flüssigkeiten. Deutsch von Schnuse. Braunschweig 1844. — [195] Fourneyron, Table pour faciliter les calculs des formules relatives au mouvement des eaux dans les tuyaux de conduite. Paris 1844. — [196] Rüssel J. Scott, Report of the fourteenth meeting of the British association for the advancement of science, held at York, September 1844. London 1845. — [197] Lahmeyer, J. W., Erfahrungsresultate über die Bewegung des Wassers in Flüssen und Kanälen. Braunschweig 1845. — [198] Sonnet, Recherches sur le mouvement uniforme des eaux en ayant egard aux differences de vitesse des filets. Paris 1845. — [199] Turazza, D., Trattato di idro-metria. Padua 1845. — [200] Bordoni, A., Süll' acqua uscente da una bocca. Pavia 1846- — [201] Weissbach, J., Lehrbuch der Ingenieur- und Maschinen - Mechanik. Braunschweig 1846.

(I. Teil, 5. Aufl. von Gr. Herrmann, Braunschweig 1870 — 75. II. Teil, 5. Aufl., Braunschweig 1882.)

—    [202] Kottenkamp, Die Mechanik und die Elemente der praktischen Maschinenkunde und der beweglichen Kräfte. Die Hydrostatik mit der Hydraulik und Pneumatik. Aus dem Englischen. Stuttgart 1846. — [203] Turazza, D., Nuova determinazione delle costanti relative alla resistenza, d’attrito nel movimento dell’ acqua pe’ lunghi tubi di condotta e per gli alvei. Yenezia 1846.

—    [204] Morin, Hydraulique. Paris 1846. — [205] Venturoli, Elementi di meccanica e d’idraulica

II. Band. 7. Aufl. Milano 1847. -— [206] Dwyer, The principles and practice of hydraulic engeneering. London 1847. — [207] Scheffler, Die Prinzipien der Hydrostatik und Hydraulik. Braunschweig 1847. — [208] * Walton, W., A collection of problems in illustration of the principles of theoretical hydrostatics and hydrodynamics. Cambridge 1847. — [209] Mascheck, Theorie der Stoßkraft des Wassers und der Verteilung des Wassers in Rohrleitungen. Wien 1848. — [210] Bobrik, E., Handbuch der praktischen Seefahrtskunde. Band 2, Abteil. 2, Stereometrie, Statik und Hydrostatik, Dynamik und Hydrodynamik. Leipzig 1848. — [211] Deschwanden, Ueber die in den Beharrungszustand gelangte Bewegung der Flüssigkeiten. 1848. — [212] Dupuit. Etudes theoriques et pratiques sur le mouvement des eaux courantes. Paris 1848. (2. Aufl. Paris

1865.) — [213] Ewbank, Th., Hydraulics and Mechanics. New York 1849. (3. Aufl.) — [214] Law and Burneil, Hydraulic engeneering. London 1849—52. — [215] Bornemann, K. R., Hydrometrie. Freiberg 1849. — [216] Conradi, F. E., Theoretisch-praktisches Handbuch der Land- und Wasserbaukunst. 2. Aufl. Schneeberg 1850. — [217] Hardt, A. S., An elementary treatise on hydrostatics and hydrodynamics. Dublin 1850. — [218] San Bertolo, Instituzioni di Architettura statica e idraulica. 1851. — [219] Ryde, Hydraulic tables. London 1851. — [220] de St.-Venant, Formules et tables nouvelles pour la solution des problemes relatifs aux eaux courantes. Paris 1851. —

[221]    Decher, Handbuch der Mechanik. 4. Band, Mechanik der flüssigen Systeme. Augsburg 1851.

[222]    Lesbros, Experiences hydrauliques. Paris 1851. — [223] Hübbe, H., Erfahrungen aus der Strombaukunst. Hamburg 1853. — [224] Linke, Elemente des Wasserbaues. Berlin 1853. — [225] *Duhamel, M., Cours de mecanique. Uebersetzt von Wagner. II. Teil. Dynamik, Hydrostatik. Hydrodynamik. Braunschweig 1853. 2. Aufl. Paris 1853—54. — [226] Morin, A., Lc^ons de mecanique pratique. II. Band. Hydraulique. Paris 1853. — [227] Boileau, Traite de la mesure des eaux courantes. Paris 1854. — [228] *Du Bois-Reymond, Untersuchung über die Flüssigkeiten. Berlin 1854. — [229] Dupuit, J., Traite de la conduite et de la distribution des eaux. Paris 1854. (2. Aufl. 1865.) — [230] * Magnus, G., Hydraulische Untersuchungen. Leipzig 1855. [231] Dawning, S., The elements of practical hydraulics etc. London 1855. — [232] Galbraith and Haughton, Manual of Hydrostatics. London 1855. — [233] Francis Lowell, Hydraulic experiments etc. on the flow of water ower weirs etc. Boston, Massach. 1855. -— [234] Hagen, Ueber den Einfluß der Temperatur auf die Bewegung des Wassers in Röhren. Separatabdruck. Berlin 1855. — [235] Weißbach, J., Experimental-Hydraulic. Freiberg 1855. — [236] Darcy, H., Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Paris 1856. — [237] Darcy, H., Recherches experimentales relatives au mouvement de l’eau dans les tuyaux. Paris 1857. — [238] *Mathiessen, L., Ueber die Gleichgewichtsfiguren homogener frei rotierender Flüssigkeiten. Kiel 1857. — [239] *Fritsche, De rotae turbiformis theoria mathematica. 1859. — [240] Lombardini, E., Dell’ origine e del progresso della scienza idraulica nel Milanese ed in altre parti d’Italia. Milano 1860. — [241] * Meyer, O. A., De mutua fluidorum frictione. Regensburg 1860. — [242] Wittmann, B., Hydrostatik. Als Manuskript gedruckt. Berlin 1860. — [243] Schwarz, Uebersicht der Konstruktionen des Wasser-, Brücken-, Straßen- und Eisenbahnbaues. Berlin 1860. — [244] Bresse, Cours de mecanique applique. II. Teil, Hydraulique. Paris 1860. — [245] *Dirichlet, P. G. Lejeune, Untersuchungen über ein Problem der Hydrodynamik von Dedekind. Göttingen 1860. — [246] Kirn, Leitfaden für den Unterricht im Wasserbau an der kgl. preußischen vereinigten Artillerie- und Ingenieurschule. Berlin 1861. — [247] *Hankel, Zur allgemeinen Theorie der Bewegung der Flüssigkeiten. Göttingen 1861. — [248] Newth, L., Die wichtigsten Lehren der Statik, Dynamik und Hydrostatik. Deutsch von C. Hartmann. Weimar 1862. — [249] Hagen, Ueber Wellen auf Gewässern von gleichmäßiger Tiefe. Berlin 1862. — [250] de St.-Venant, Tables hydrauliques. Paris 1862. — [251] * Schräder, Hydromechanik. Halle 1862. — [252] Girard, L. D., Hydraulique, Utilisation de la force vive de l’eau applique ä l’industrie. Paris 1863. — [253] Storm-Buysing, Handleiting tot de kennis der Waterbowkunde. Breda 1864. — [254] Darcy-Bazin, Recherches hydrauliques. Paris

1865.    — [255] Junker, Das Gesetz der Bewegung des fließenden Wassers, mathematisch begründet. Koblenz 1866. — [256] * Lampe, C. J. K., Ueber die Bewegung einer Kugel, welche in einer reibenden Flüssigkeit um einen senkrechten Durchmesser als feststehende Achse rotierend schwingt.

1866.    — [257] Chiolich-Löwensberg, H. v., Anleitung zur Entwässerung und. Bewässerung. Stuttgart 1866. — [258] Gottgetren, Anlage von Brunnen, Zisternen, Wasserleitungen etc. Köln 1867. [259] Biirkli-Ziegler, Anlage und Organisation städtischer Wasserversorgungen. Zürich 1867.

—    [260] Humphreys and Abbot, Report upon the physics and hydraulics of the Mississippi (1861). Deutsch von Grebenau. München 1867. — [261] Schaffer, Theoretisch-praktische Abhandlungen aus dem Gebiete der Wasser- und Straßenbaukunde. Wien 1867. — [262] Hagen, Ueber die Bewegung des Wassers in Strömen. Separatabdruck. Berlin 1868. — [263] König, F., Anlage und Ausführung von Wasserleitungen. Leipzig 1868. — [264] Marzy, E., L’hydraulique. Paris 1868. — [265] *Helmholtz, Ueber diskontinuierliche Flüssigkeitsbewegungen. Leipzig 1868. — [266] Dejean, N., Nouvelle theorie de l’ecoulement des liquides. Paris 1868. — [267] v. Wagner, Harmonische Resultate der Ganguillet-Kutter’schen Formeln. Dresden 1869. — [268] *Riemann, Partielle Differentialgleichungen und deren Anwendung auf physikalische Fragen. §§ 98—109. Herausgegeben von Hattendorf. Braunschweig 1869. (3. Aufl. 1882.) — [269] Anderssohn, A., Neueste Aufschlüsse in der Hydraulik. Breslau 1870. — [270] *Eberhard, K., Betrachtungen der Niveauflächen und des hydrostatischen Druckes einer um 2 oder mehrere vertikale Achsen rotierenden Flüssigkeit. Rostock 1870. — [271] Lombardini, E., Guida allo studio dell’ idrologia fluviale e dell’ idraulica pratica. Milano 1870. — [272] Kutter, W. R., Mittlere Geschwindigkeit und Wassermengen pro Sekunde in Gräben und Flüssen. Braunschweig 1870. — [273] Collignon, Cours de mecanique applique aux constructions. II. Teil. Hydraulique. Paris 1870. (2. Aufl. Paris 1880.) — [274] Lombardini, E., Esame degli studi idrologici fatti e de farsi sul Tevere. Milano 1871. — [275] Schlotter, H., Ueber die Bewegung des Wassers in Leitungsröhren. Gera 1871. — [276] Lombardini, E., Importanza degli studi s. statistica de’ fiumi con cenni intorno a quelli finora intrapresi ed esame degli studi idrologici fatti e da farsi sul Tevere. Milano 1871. — [277] * Thomson und Tait, Lehrbuch der theoretischen Physik, übers, von Helmholtz und Wertheim. Braunschweig 1871. — [278] Petermann, C., Anlage und Ausführung von Brunnen und Wasserleitungen. Stuttgart 1871. — [279] Lagrene, H. de, Cours de navigation interieure. Fleuves et rivieres. I. II. Paris 1871—-73. — [280] Boussinesq, Essai sur la theorie des eaux courantes. Paris 1872. — [281] *Baehr, Die Kontinuitätsgleichung bei der Bewegung von Flüssigkeiten. Amsterdam 1872. — [282] Heinemann, Die Rationaltheorie der Bewegung Hagen 1872. — [283] Hughes, S., A treatise on waterworks for the supply of cities and towns. London 1872. — [284] *Sondhauß, C., Ueber flüssige Lamellen. 1873. — [285] Grebenau, Die internationale Rheinstrommessung bei Basel. München 1873. — [286] *Kirchhoff, Vorlesungen über mathematische Physik, Kapitel 15—26. Leipzig 1874—76 — [287] *Resal, Traite de mecanique general. Band II. Kap. 13, 14. Paris . 1874. (2. Aufl. 1880—81.) — [288] Bour, M. E., Cours de mecanique. III. Djmam. Hydraulique. Paris 1874. —- [289] Gordon, On the theory of the flow of water in oppen channels. Rangoon 1875. — [290] Corfleld, W. H., Water and water-supply. New York 1875. — [291] Grashof, Theoretische Maschinenlehre. Band I. Hydraulik und mechanische Wärmetheorie. Leipzig 1875. — [292] Debauve, Manuel de l’ingenieur des ponts et des chaussees. Traite des eaux. 15. fase.: Hydraulique. 16. fase.: Distribution d’eau.

17. fase.: Meteorologie, Hydrologie, Culture rationnelle. Paris 1875. — [293] Phillips, M., Cours d’hydraulique et d’hydrostatique professe ä l’ecole centrale.

des Wassers.

[294] Besant,

Paris 1875.

Aufstellung einer allgemeinen Formel

zur

Elementary Hydrostatics. London 1875. (6. Aufl.) — [295] Milberg, Das Gesetz des Wasserlaufes. Berlin 1875. — [296] Gilardini, G., Sui moti delle acque nei tubi ed alla sortita dalle bocche. Milano 1875. — [297] Hagen, Untersuchungen über die gleichförmige Bewegung des Wassers. Berlin 1876. — [298] Humber, A comprehensive treatise on the water supply of cities and towns. London 1876. — [299] Ganguillet und Kutter, Versuch für die gleichförmige Bewegung des Wassers. Bern 1877. — [300] Brown, W. G., Mechanics, Hydrostatics and Pneumatics for Students. London 1877. — [301] Meissner, Die Hydraulik. Jena 1877. — [302] *Gröbli, W., Spezielle Probleme über die Bewegung geradliniger paralleler Wirbelfäden. Zürich 1877. — [303] Alfonso. F., Trattato di idraulica agraria. Palermo 1877. — [304] Grier, W. W., Rural hydraulics. Philadelphia 1877. — [305] *Tait, Lectures on some recent advencements in science. London 1877. — [306] Kutter, Die neuen Formeln über die Bewegung des Wassers. Wien 1877. — [307] Fanuing, J. T., A practical treatise of water supply engeneering. New York 1878. — [308] Harder. Die Theorie der Bewegung des Wassers in Flüssen und Kanälen. Hamburg 1878. — [309] Ansted, D. F., Water and water supply. London 1878. — [310] *Clifford, Elements of Dynamic. I. Teil. Kinematik. London 1878.— [311] Berghnis, F., Handbook voor water- en burgerlijke bowkunde. Groningen 1878. — [312] Brassine, E., Questions d’hydraulique. Toulouse 1878. — [313] Wernicke, A., Ueber Gleichgewichtslagen schwimmender Körper und Schwerpunktsflächen. 1879. — [314] Plenkner, Ueber die Bewegung des Wassers in natürlichen Wasserläufen. Leipzig 1879. — [315] *Thomson, W., and Tait, Treatise on natural philosophy. §§ 320—330.    2. Aufl. Cambridge 1879. — [316] Riihlmann, Hydromechanik.

2. Aufl. Hannover 1879-80. — [317] *Lamb, H., Treatise on the Mathematical theory of the motion of fluids. Cambridge 1879. — [318] Iben, O., Druckhöhen Verlust in Rohrleitungen. Hamburg 1880. — [319] Henket, N. H., en E. Steuerwald, J. Tan der Toorn en C. M. Schols, Waterbowkunde. S’Gravenhage 1880—84. — [320] Turäzza, Trattato di idraulica pratica. Padua

1880. — [321] * Schmidt, F. S., Theoretische und experimentelle Untersuchungen über die innere Reibung von Flüssigkeiten. Breslau 1881. — [322] Cunningham, Rorkee Hvdraulic experiments.

Rorkee 1881. — [323] * Auerbach, F., Die theoretische Hydrodynamik nach dem Gange ihrer Entwicklung in der neuesten Zeit. Braunschweig 1881. — [324] Harlacher, A. R., Die Messungen in der Elbe und Donau und die hydrometrischen Apparate und Methoden des Verfassers. Leipzig

1881. — [325] Foster, T. W., Questions on Mechanics, Hydrostatics and Pneumatics. London

1881. — [326] Hädike, Der Angriffspunkt des hydrostatischen Auftriebs. Zürich 1881. — [327] Stone, Simple Hydraulic Formulae. London 1881. experiences relatives ä l’ecoulement des eaux faites au reservoir du Furens. Paris 1882. — [329] Besant, W. H., A treatise on Hydromechanics. London 1882. — [330] Harcourt, A treatise on rivers and canals. London 1882. — [331] *Reiff, Ueber die Prinzipien der neueren Hydrodynamik. Freiburg und Tübingen 1882. — [332] Boileau, P., Notions nouvelles d’hydraulique, concemant principalement les tuyaux de conduite, les canaux et les rivieres. Versailles 1882. — [333] * Schmidt, Th. S., Theoretische und experimentelle Untersuchungen über die innere Reibung von Flüssigkeiten. Breslau 1882. — [334] Rilievi, Osservazione ed esperienze sul fiume Tevere. Roma 1882. — [335] *Tumlirz, Ueber das Fließen einer inkompressiblen Flüssigkeit durch Röhren kreisförmigen Querschnitts von beliebiger Gestalt und beliebiger Länge. Wien 1882. — [336] Heusinger v. Waldegg, Handbuch der Ingenieurwissenschaften. III. Band, 1. Abteilung. Voruntersuchungen, Wasserversorgung und Entwässerung der Städte. Leipzigl883.— [337] Scott, J., Irrigation and water supply. London 1883. — [338] * Reiff, Ueber die Probleme der Hydrodynamik. Tübingen 1883. — [339] Hagen, Geschwindigkeit des strömenden Wassers in verschiedenen Tiefen, untersucht nach den von Brünings ausgeführten Messungen. Berlin 1883. — [340] Graeff, Traite d’hydraulique, precede d’une introduction sur les principes generaux de la mecanique. Paris 1883. — [341] *Siebert, A., Das hydrodynamische Problem der pulsierenden Kugeln von Bjerkness. Leipzig 1883. — [342] Nazzani, Idraulica pratica. Milano 1883. — [343] Emerson, J., Hydrodynamics. Treatise relative to the testing of water-wheels and machinery with various other matters pertaining to Hydrodynamics. 3. Aufl. London 1884. — [344] Harlacher, Die hydrometrischen Beobachtungen im Jahre 1882. Prag 1884. — [345] Sartori, A., Ueber das Strömen des Wassers durch beliebig gebogene Röhren. Leipzig 1884. — [346] Turazza, Deila condotta forata delle acque. Padua 1884. — [347] *Helm, G., Die Elemente der Mechanik und mathematischen Physik. Leipzig 1884. — [348] *Lamb-Reiff, Einleitung in die Hydrodynamik etc. Freiburg und Tübingen 1884. — [349] Glynn, J., Rudimentary treatise on the power of water. London 1885. — [350] *Gusinde, 0., Beiträge zu dem Thema „Ueber den Ausfluß von Wasser durch kleine kreisförmige Oeffnungen“. 1885. — [351] Kutter, W. R., Bewegung des Wassers in Kanälen und Flüssen. Berlin 1885. — [352] * Kötschen, G., Studien über Flüssigkeitsbewegungen.

1885. — [353] Milles, A., Asainissement des villes par l’eau, les egouts, les irrigations. Paris

1885. — [354] Harlacher, A. R.. Die hydrometrischen Beobachtungen im Jahre 1884. Prag 1886. [355] Kresnik, P., Allgemeine Berechnung der Wasser-, Profils- und Gefällsverhältnisse für Flüsse und Kanäle. Wien 1886.

[328] Graeff, Memoires sur les

Berechnung der Kanäle und Rohrleitungen.

[355 a] Frank

[362] Harlacher, Die hydrometrischen

München 1886. — [356] Slag-g, C., Water engeneering. London 1887. — [357] v. Wex, Hydrodynamik. Wien 1887. — [358]* König, W., Ueber die Bestimmung von Reibungskoeffizienten tropfbarer Flüssigkeiten mittels drehender Schwingungen. 1887. — [359] *Potter, R., A treatise on Hydrostatics and Hydrodynamics. London 1887. — [360] * Oxford and Cambridge Mechanics. Band 2. Hydrostatics, Pneumatics and Dynamics. London 1887. — [361] Rankine, W. J. M., A manual of Civil-Engeneering. London 1887.

Beobachtungen im Jahre 1886. Prag 1887. — [363] Guillemain, Navigation interieure, rivieres et canaux. Paris 1887 — [364] Haton de la Goupilliere, Hydraulik und hydraulische Motoren. Uebersetzt von Rauscher. Leipzig 1887. — [365] Decharme, C., Experiences hydrodynamiques. Amiens 1887. — [366] *Fennel, L., Ueber die Bewegung eines festen Körpers in einer tropfbaren Flüssigkeit. Kassel 1888. — [367] *Basset, A. B., A treatise on Hydrodynamics. London 1888. — [368] Vautier, Recherches experimentales sur la vitesse de l’ecoulement des liquides par une orifi.ee en mince paroi. Paris 1888. — [369] Malotte, T., Ecoulement d’un liquide dans un tube rigide. Montpellier 1888. — [370] Stone, T. W., Notes on water supply in New Countries. London

1889. — [371] Bechmann, G., Distribution d’eau, assainissement. Paris 1889.

B. In Zeitschriften enthaltene Litteratur.

In den nachfolgenden Citaten ist der wesentlichste Teil der periodischen Publikationen über Wasserversorgung, Hydrostatik, theoretische Hydrodynamik und Hydraulik angeführt, soweit dies dem Verfasser für den vorliegenden Zweck nützlich schien. Auf Vollständigkeit macht auch dieses Verzeichnis keinen Anspruch. Die gewählten Abkürzungen hei Anführung der Zeitschriften werden im VIII. Abschnitte in zusammenfassenderWeise erläutert werden. Hinsichtlich der Publikationen

über rein theoretische Hydrodynamik vor dem Jahre 1881 enthält das sub [323] S. 31 aufgeführte Werk von Auerbach eine ausführliche Zusammenstellung, auf welches hier mit dem Anfügen verwiesen wird, daß die dort genannte Litteratur im folgenden — mit wenigen Ausnahmen — übergangen ist.

[372] Varignon, Verschiedene Abhandlungen über Hydrostatik und Ausfluß des Wassers. Memoires de l’Acad. des Sciences. Paris 1694, 1699, 1703 und 1716. — [373] Couplet, Des recherches sur le mouvement des eaux dans les tuyaux de conduite. Memoires de l’Acad. des Sciences. Paris 1724. — [374] Pitot, Description d’une machine pour mesurer la vitesse des eaux courantes. Mein, de l’Acad. des Sciences. Paris 1732. S. 363. — [375] Elvius, Berechnung der Geschwindigkeit aus dem Stoße des Wassers. Abhandl. d. königl. schwed. Akad. d. Wissensch. Uebersetzt von Kästner. 3. Bd. S. 140. 1741. —- [376] Euler, Discussion particuliere des divers manieres d’elever de l’eau par les moyens de pompes. Mem. de l’Acad. Roy. de Prusse. 1752. Ibid.: Principes generaux de l’etat de l’equilibre des fluides. Principes generaux du mouvement des fluides. Continuation des recherches sur latheorie du mouvement des fluides. — [377] Smeaton, An experimental inquiry concerning the natural power of water and wind to turn mills and other machines, depending on a circular motion. Philos. transactions. London 1759. — [378] Euler, Sur le mouvement des rivieres. Mem. de l’Acad. Roy. de Prusse. 1760. S. 101. — [379] Borda, Ueber den Ausfluß des Wassers. Mem. de l’Acad. des Sciences. Paris 1766. — [380] Chezy, Reibungswiderstand des Wassers. Mem. de l’Acad. des Sciences. Paris 1775. — [381] *Lagrange, J. L., Memoire sur la theorie du mouvement des fluides. Nouv. Ann. de l’Academie de Berlin. 1781.

—    [382] Lespinasse, Ueber den Ausfluß des Wassers. Anciens mem. de l’Acad. de Toulouse.

2. Band. 1784. — [383] Vince, Ueber die Bewegung und den Widerstand flüssiger Körper. Philos. transactions. London 1795. — [384] Chapmann, Ueber den Stoß des Wassers. Neue Abhandlungen der königl. schwed. Akad. der Wissenschaften. Uebersetzt von Kästner. Band 16. Jahrg. 1795. — [385] Gerstner, Bewegung des Wassers in Röhren. Abhandlungen der böhm. Gesellschaft der Wissenschaften. Band 3. Prag 1798. — [386] Coulomb, Bewegung des Wassers in Röhren. Mem. de l’institut national, classe des Sciences. Band 3. Paris 1800. — [387] Hachette, Memoire relatif ä l’ecoulement des fluides par des orifices en mince paroi et par des ajutages appliques ä ces orifices. Acad. Roy. des Sciences de Paris, Volumes des savants etrangers. 1805/6.

—    [388] Young, Hydraulic investigations on the friction and discharge of fluids running in pipes

and of the velocity of rivers. Philos. transactions. 1808. — [389] Brünings, Traite sur la Situation superficielle des rivieres en general. Memoires de l’Acad. des Sciences. Paris 1812. — [390] Eytelwein, Ueber den Reibungswiderstand. Abhandlungen der königl. Akademie der Wissenschaften. Berlin 1813—14. — [391] Bidone, Ueber die permanente Bewegung des Wassers in Kanälen. Giorn. d. fisic. Pavia. Band 10, S. 17. Erfahrungen über verschiedenartige Kontraktionen des Wasserstrahles. Memorie della Reale Accad. delle scienze d. Torino. Band 27. 1823. — [392] Bidone, Experiences sur la depense des reservoirs et sur l’acceleration de la courbure, qu’ils occasionnent ä la surface du courant. Memor. della Real. Accad. d. scienze, Torino. Band 28. 1824. — [393] Ghieymard, Sur la conduite des eaux dans les tuyaux cylindriques. Ann. d. mines. 2. Serie. Band 5, S. 435. Jahrg. 1829. — [394] *Gauss, Principia generalia theoriae fig. fluidorum in statu aequilibrii. Comment. Göttingen 1830. — [395] Bidone, Experiences sur la forme et sur la direction des veines et des courants d’eau. Memor. della Reale Accad. d. scienze d. Torino. Band 34. Jahrg. 1830. — [396] d’Aubuisson, Experiences sur l’ecoulement des eaux par des    orifices rectangulaires allongees. Ann. d. chim.    et    phys.    Band    44.

1830. — [397] * Poisson, Memoire sur les equations generales de l’equilibre et    du    mouvement    des

corps solides elastiques et des fluides. Journ. de l’ecole polytechn. Heft 20. Jahrg. 1831. — [398] Rancort, Ueber die Geschwindigkeit der Flüsse. Ann. de chim. et phys. Band 46.    1831.

—    [399] Castel, Experiences, faites au chateau d’eau de Toulouse sur l’ecoulement de l’eau par les deversoirs. Ann. des ponts et chauss. 1837. Derselbe: Nouvelles experiences sur l’ecoulement de l’eau par des ajutages coniques convergents. Ann. des mines. 3. Ser. Band 14, S. 179. 1838.

—    [400] Bidone, Recherches experimentales et theoriques des contractions paralleles des veines

d’eau et sur l’ecoulement par des tuyaux additionnels. Memor. delle Reale Accad. delle scienze di Torino. Band 40. 1838. — [401] Fourneyron, Experiences pour determiner la pression exercee par l’eau ;en mouvement contre differentes surfaces etc. Comptes rendus. Band 17, S. 796. Jahrg. 1843. — [402] Sonnet,    Memoire sur le mouvement uniforme et rectiligne des    eaux    en

Band 20, S. 150. Jahrg. 1845. —

ayant egard ä la difference    des filets. Comptes rendus.

[403] Dejean, Sur la relation qui existe entre la hauteur des liquides et leur vitesse d’ecoule-ment. Comptes rendus. Band 21, S. 289. Jahrg. 1845. — [404] Bayer, Theorie der Kontraktion des Wassers beim Ausfluß durch Oeffnungen in ebener dünner Wand. Crelle’s Journ. f. Baukunst, 1847. S. 131. — [405] Boileau, Ausflußversuche. Comptes rendus. 1849. S. 160.

—    [406] * Thomson, W., Notes on Hydro dyn amics. Cambr. and Dublin Math. Journ. Band 4. 1849. — [407] Hennesy, Bewegung des Wassers durch Röhren. Civ. Engen. 1854. S. 338. — [408] Zeuner, Bewegung des Wassers in Röhrenleitungen bei kleinen Druckhöhen. Polytechn. Zentralblatt. 1854. S. 136. — [409] Heinemann, Herleitung einer Formel zur Berechnung von Stauweiten. Erbkam’s Zeitschr. Band 55, S. 203. Jahrg. 1855. — [410] Leslie, Ueber den Durchfluß des Wassers durch Röhren. Civ. Engen. 1855. S. 98. — [411] Gödecker, Ueber Stauhöhe und Stauweite. Zeitschr. Hannov. Ing.- u. Arch.-Verein 1861. S. 135. — [412] de St.-Venant, Memoire sur l’inflüence retardatrice de la courbure dans les courants d’eau. Comptes rendus. Band 54, S. 38. Jahrg. 1862. — [413] Braschmann, Bestimmung der Ausflußmenge von Ueberfällem Ziviling. 1863. S. 450. — [414] Weißbach, Ausfluß des Wassers unter hohem Druck. Polytechn. Zentralblatt. 1863. S. 565. Derselbe: Die verschiedenen Versuchsmethoden betreffs des Ausflusses des Wassers unter konstantem Druck. Zivilingenieur. 1864. S. 1. Derselbe: Ausfluß des Wassers unter sehr kleinem Druck. Ibid. 1864. S. 171.

[415] Pokorny, Die hydraulische Stauweite.

[423] Ganguillet

Zeitschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1865. S. 215. — [416] Studt, Ausfluß des Wassers durch Ueberfälle. Polyt. Zentralblatt. 1867. S. 753. — [417] Sasse, Profil-Wassermengen-Geschwindigkeitsgesetz der Oder. Ziviling. 1867. S. 277. — [418] Weißbach, Hydrometrische Versuche über die Anwendung der Formeln von Bernoulli, Bourda etc. Ziviling. 1867. S. 1. Derselbe: Hydrometrische Messungen. Ziviling. 1867. S. 317. — [419] Gauckler, Bewegung des Wassers in Röhren. Ann. des ponts et chauss. 4. Ser. Band 15, S. 229. Jahrg. 1868. — [420] Kutter, Die Humphreys-Abbot’sche Theorie in Beziehung auf die schweizerischen und andere Gewässer mit stärkeren Gefällen. Wien. Bauzeitung 1868/69. S. 126. — [421] The water snpply of towns. Engen. Band 7, S. 275. Jahrg. 1869. — [421a] Bornemann, Formel für die Bewegung des Wassers in Flüssen und Kanälen. Polytechn. Zentralbl. 1869. S. 403. — [422] Fronde, Some difficulties in the received views of fluid friction. Engen. Band 28, S. 186. Jahrg. 1869. und Kutter, Neue allgemeine Formel für die gleichförmige Bewegung des Wassers in Kanälen und Flüssen, auf die in Frankreich und Nordamerika vorgenommenen Untersuchungen gegründet. Zeitschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1869. S. 6. — [424] Boileau, Sur la distribution des vitesses dans les canaux et les rivieres. Mondes. 2. .Ser. Band 21, S. 457. Jahrg. 1869. — [425] Graeff, Memoire concernant le mouvement des eaux dans les reservoirs d’eau ä niveau variable. Ann. d. Gen. civ. 1869. S. 45. — [426] Weißbach, Das Quecksilberdifferentialpiezometer und seine Anwendung zur Bestimmung der Differenz der Wasserdrücke in einer Röhrenleitung,-Das Wasserpiezometer sowie seine Anwendung zur Bestimmung des Luftdrucks in einer Gasleitung; Eine Ergänzung der Abhandlung „Ueber die verschiedenen Methoden der Ausflußversuche unter konstantem Druck“. Ziviling. Band 15, S. 99. 1869. — [427] Grashof, Humphreys-Abbot’s Theorie der Bewegung des Wassers in Flüssen und Kanälen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. 1869, S. 289.

—    [428] Sasse, Profilform und mittlere Geschwindigkeit eines im fremden Stau liegenden Stromes. Ziviling. Band 15, S. 87. 1869. — [429] Kutter, Die neuen Formeln für die Bestimmung der Geschwindigkeit des Wassers in Kanälen und Flüssen von Darcy-Bazin und von Humphreys-Abbot nebst mehreren Koeffizientenskalen. Kulturingen. 1869. S. 87. — [430] Amaury (Deschamps), Sur la compressi-bilite des liquides. Comptes rendus. Band 68, S. 1564. Jahrg. 1869. — [431] Lembke, Einige Bemerkungen über den Verlauf der Staukurve. Schweiz, jmlytechn. Zeit. 1869. S. 25. —

[432]    Stroumbo, Recherches hydrostatiques. Mondes. 2. Ser. Band 20, S. 407. Jahrg. 1869. —

[433]    Niemann, Ausfluß des Wassers aus einer rechteckigen, in einer senkrecht stehenden Wand befindlichen OefFnung. Erbkam’s Zeitschr. 1869. S. 395. — [434] Stapfer, Sur l’usage des formules de M. Gauckler et de Prony, relatives au mouvement de l’eau dans les canaux decouverts. Ann. d. ponts et chauss. 4. Ser. Band 18, S. 51. Jahrg. 1869. — [435] Bornemann, Versuche über den Ausfluß des Wassers bei breiten Ueberfällen. Zivilingen. 1870. S. 293. — [436] Schmitt, Culmann’s Verfahren zur graphischen Bestimmung des Wasserquantums in Strömen. Dingler’s polytechn. Journ. Band 196, S. 97. Jahrg. 1870. — [437] Hacker, Ueber die Rückschläge in Wasserleitungsröhren. Wissenschaftliche Untersuchungen und Beobachtungen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1870. S. 109. — [438] Perrigault, Sur la resistance des liquides. Mondes. 2. Serie. Band 23, S. 440. Jahrg. 1870. — [439] Sasse, Die Parabeltheorie in ihrer Anwendung auf die Bewegung des Wassers etc. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. Hannover. 1870. S. 193. — [440] Levy, Vanne ä debit constant sous pression variable. Ann. des ponts et chauss. 4. Serie. Band 18, S. 505. Jahrg. 1870. — [441] Boussinesq, Essai sur la theoriederecoulement d’un liquide par un orifice en mince paroi. Comptes rendus. Band 70, S. 33. Jahrg. 1870. — [442] Saint-Venant, Demonstration elementaire de la formule de la propagation d’une onde. Comptes rendus. Band 71, S. 186. Jahrg. 1870. — [443] Boussinesq, Essai theorique sur les lois trouvees experi-mentalement par M. Bazin pour l’ecoulement uniforme de l’eau dans les canaux decouverts. Comptes rendus. Band 71, S. 389. Jahrg. 1870. — [444] "Rankine, On the mathematical theory of combined streams. Phil. Mag. 4. Serie, Band 41, S. 67. Jahrg. 1871. — [445] Henderson, On waterworks for the people. Frankl. Journ. 3. Serie. Band 61, S. 181. Jahrg. 1871. —

Lueger, Wasserversorgung.

[446] Bornemann, Versuche über den Ausfluß unter Wasser bei Schützen. Ziviling. 1871. S. 45. — [447] *Moseley, On the uniform flow of a liquid. Phil. Mag. 4. Serie. Band 41, S. 394. Jahrg. 1871. — [448] Sasse, Ueber die Geschwindigkeitsformeln in Bezug auf die Bewegung des Wassers in Flüssen. Deutsche Bauztg. 1871. S. 241. of ring vortices in water. Chenr. News. Band 24, S. 60. Jahrg. 1871. — [450] * Boussinesq, Theorie de l’intumescence liquide appelee onde solitaire ou de translation, se propageant dans un canal rectangulaire. Comptes rendus. Band 72, S. 755. Jahrg. 1871. — [451] Saint-Venant, Theorie du mouvement non permanent des eaux avec application aux crues des rivieres et ä l’introduction des marees dans leur lit. Comptes rendus. Band 73, S. 147. Jahrg. 1871. — [452] * Boussinesq, Theorie generale des mouvements qui sont propages dans un canal rectangulaire horizontal. Comptes rendus. Band 73, S. 256. Jahrg. 1871. — [453] *Moseley, On the steady flow of a liquid. Phil. Mag. 4. Serie. Band 42, S- 184. 1871. — [454] Bazin, Etüde comparative des fonnules nouvellement proposees pour calculer le debit des canaux decouverts. Ann. d. ponts et chauss. 5. Serie. Band 1, S. 9.    1871. — [455] Delprat, Over eene onjuiste toepassing van

[449] * Deacon, Experiments on formation

een hydrostatisch grond beginsel. Tijdschr. Ing. 1870/71. Notulen S. 106. — [456] Hagen, Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit des Wassers in einem Strome. Deutsche Bauztg. 1871. S. 393. — [457] Henry, On the flow of water in rivers and canals. Frankl. Journ. 3. Serie. Band 62, S. 322. Jahrg. 1871. — [458] Harlacher, Zur Hydrographie Böhmens. Techn. Blätter. 1871. S. 81. — [459] Lechalas, Note sur les rivieres ä fond de sable. Theorie du mouvement des sables. Ann. d. ponts et chauss. 5. Serie. Band 1, S. 381. Jahrg. 1872. — [460] Rankine, On the discharge of rivers and other channels. Engen. Band 34, S. 293. Jahrg. 1872.— [461] Lampe, Bewegung von Flüssigkeiten in Röhren. Ziviling. Band 19, S. 1. Jahrg. 1873. — [462] Sasse, Die Vertikalparabel bei Stromgeschwindigkeitsmessungen. Hannöv. Bauztg. 1873. S. 191. — [463] Kutter, Einfluß der Störungen der gleichförmigen Bewegung des Wassers. Wien. Bauztg. Jahrg. 1873. S. 272. — [464] Belgrand, Sur les distributions d’eau en Egypte et en Grece. Comptes rendus. Band 79, S. 1354. Jahrg. 1874. — [465] Pröll, Graphische Bestimmung der hydraulischen Druckhöhe und Ausflußgeschwindigkeit. Ziviling. Band 20, S. 279. Jahrg. 1874. —

[466]    Grantham, On water supply for country mansions. Builder. Jahrg. 1874. S. 107. —

[467]    Fliegner, Der Einfluß von Erweiterungen in Rohrleitungen. Ziviling. Band 21, S. 97. Jahrg. 1875. Widerstand des Wassers in geraden Röhren. Hannöv. Mitteil. 1875. S. 90. —

[468]    Bazin, Discussion des experiences les plus recentes sur la distribution des vitesses dans un

courant. Ann. d. ponts et chauss. 5. Serie. Band 10, S. 309.    1875. — [469] Meyer, Ueber den

Band 86, S. 601. Jahrg. 1876. -

Ausfluß des Wassers aus einem Gefäße, in welches mehrere Röhren münden. Polyt. Zentralblatt

1875. S. 1305. — [470] Deacon, Apparatus for measuring the flow of water in pipes. Specific.

1875. Nr. 50. — [471] Sternberg, Untersuchungen über Längen- und Querprofil geschiebeführender Flüsse. Erbkam’s Zeitschr. 1875. S. 483. — [472] Brownlee, On the action of water and frictional resistance our loss of energy when flowing at various velocities through a nozzle with a converging entrance and diverging outlet. Engen. Band 21, S. 169. Jahrg. 1876. — [473] Napier, On the flow of fluids through nozzles. Engen. Band 21, S. 287. Jahrg. 1876. — [474] Boileau, Note concernant les tuyaux de conduite. Comptes rendus.

[475] Bornemann, Ueber den Ausfluß unter Wasser bei Ueberfällen über die ganze Wand. Ziviling. Band 22, S. 87. Jahrg. 1876. — [476] Delafleld, Water supply for towns and villages. Scient. Am. Suppl. Band 2, S. 424. Jahrg. 1876. — [477] Grahn, Berechtigte Ansprüche an städtische Wasserversorgungen. Journ. f. Gasb. u. Wass. 1876. S. 510. — [478] Schlichting, Die Sohlen-

geschwindigkeit der Ströme. Erbkam’s Zeitschr. 1877. communes aux canaux, aux tuyaux et aux rivieres ä regime uniforme. Comptes rendus. Band 84, S. 326. Jahrg. 1877. — [480] Romilly, Sur le jet d’air dans l’eau et sur la Suspension de l’eau dans Fair. Comptes rendus. Band 84, S. 330. Jahrg. 1877. — [481] Briggs, On the flow of water trough an opening in a pierced plate. Frankl. Journ. 3. Serie. Band 73, S. 123. Band 74, S. 347. Jahrg. 1877. — [482] Möller, Arbeitsverlust durch Reibung in einem vom Wasser durchströmten konischen Rohre von rechteckigem Querschnitt. Grothe’s Polyt. Z. 1877. S. 202. — [483] Kleitz, Sur la theorie du mouvement non permanent des liquides et sur son application ä la propagation des crues des rivieres. Ann. d. ponts et chauss. 5. Serie. Band 14, S. 133. Jahrg. 1877. — [484] Ellis, The flow of water in open channels. Trans. Am. Civ. Eng. 1877. S. 250. — [485] Meyer, C. Th., Ueber den Ausfluß des Wassers aus einem Gefäße unter Beachtung des Arbeitsverlustes durch den freien Fall des Wassers. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1878. S. 146. — [486] Napier, The flow of water through orifices in thin plates. Engen. Band 26, S. 56. 1878. — [487] Boussinesq, Complement ä une etude intitulee: Essai sur la theorie des eaux courantes et ä un memoire: Sur l’influence des frottements dans les mouvements reguliers des fluides. Journ. d. Math. 1878. S. 335. — [488] Pellis, Du mouvement uniforme de l’eau dans les canaux decouverts. Bull. soc. vaud. 1878. S. 10. — [489] Darrach, The flow of water in pipes under pressure. Trans. Am. Civ. Eng. 1878. S. 114. — [490] Michaud, Coups des beliers

S. 75. — [479] Boileau, Proprietes

dans les conduites. Bull. soc. vaud. 1878. S. 56. — [491] Hering, The flow of water in small channels. Trans. Am. Eng. 8. S. 1. Jahrg. 1879. — [492] Schöttner, Die Ermittlung der Koeffizienten der inneren Reibung einer zähen Flüssigkeit durch Fallversuche. Sitzungsber. d. Wien. Akad. Abt. 79. S. 477. Jahrg. 1879. — [493] Napier, The flow of water through orifices in thin plates. Engen. Band 27, S. 33. Jahrg. 1879.

[494] Gräve, Die Bewegung des

Wassers in Strömen. Ziviling. Band 25, S. 174. Jahrg. 1879. — [495] Bornemann, Ausfluß bei Schützen und schützenähnlichen Mündungen. Ziviling. 25. S. 297. 1880. — [496] Krebs, Gesetz beim Ausfluss des Wassers. CaiTs Repert. Band 16, S. 131. Jahrg. 1880. — [497] Unwin, Friction of water against solid surfaces of different degrees of roughness. Proc. Roy. Soc. Band 31, S. 54. Jahrg. 1880. — [498] Schmidt, Berechnung von Wasserleitungen. Techn. Blätter. Band 13, S. 173. Jahrg. 1881. — [499] Lueger, Ueber Druckverluste in Rohrleitungen. Journ. f. Gasb. u. Wasserv. Band 24, S. 158. Jahrg. 1881. — [500] Bekaar, De niet-permanente beweging van het water in Kanälen. Tijdschr. van het k. Inst. v. Ing. 1882. S. 85. — [501] Neyreneuf, Ecoulement des eaux dans les tuyaux. Comptes rendus. Band 95, S. 218. Jahrg. 1882. — [502] Schunke, Zur Theorie des hydrostatischen Auftriebs. Ziviling. Band 28, S. 403. Jahrg. 1882. — [503] * Schmidt, Bestimmung der Reibung von Flüssigkeiten nach der Methode von Maxwell. Poggend. Annalen. Band 252, S. 633. Jahrg. 1882. — [504] Stanley, Properties and motion of fluids. Mar. Engen. Band 3, S. 228. Jahrg. 1882. — [505] * de SaintVenant, Mouvement des diverses parties d’un liquide dans un vase d’oü il s’ecoule par un orifice. Comptes rendus. Band 94, S. 1139. Jahrg. 1882. — [506] Bijerkness’ Hydrodynamic experiments. Engen. Band 33, S. 23. Jahrg. 1882.

¹

Es ist eine Erfahrung, daß bei jeder im Gleichgewicht befindlichen Flüssigkeit die Pressung in irgend einem Punkte auf alle ebenen Flächenelemente, welche man durch diesen Punkt nach verschiedenen Eichtungen legen mag, auf die Flächeneinheit bezogen, immer dieselbe ist. Denkt man sich nun im Raume ein Körperelement als Parallelepiped mit den Kantenlängen dx, dy, dz, so ist die Masse dm des Elementes p dx. dy . dz (unter p die spezifische Masse der Flüssigkeit in dem unendlich kleinen Element verstanden); auf das Element dm wirken die äußeren Kräfte X . dm, Y . dm, Z. dm. Betrachten wir die zwei gegenüberliegenden Flächen des Parallelepipedes, welche zur x Achse senkrecht sind, so geht die eine durch den Punkt x, y, z, die andere durch den Punkt x + dx, y, z. Die Pressung auf die erste Fläche beträgt {p)x . dy . dz, auf die zweite (p) . dy . dz x + dx

—    [507] Cunningham, Theory of steady flow. Phil. Mag. Band 14, S. 110. Jahrg. 1882. —

[508] Machatt, Mean velocity of streams flowing in natural channels. Trans. Am. Eng. Band 11, S. 186. Jahrg. 1882. — [509] Volterra, Problemi di idrodinamica. Cimento Band 12, S. 65. Jahrg. 1882. — [510] Fteley, Stearns, Experiments ontheflow of water. Trans. Am. Eng. Band 12, S. 1. Jahrg. 1883. — [511] Smith, Flow of water through pipes. Trans. Am. Eng. Band 12, S. 115. Jahrg. 1883. — [512] Hagen, Geschwindigkeit des strömenden Wassers in verschiedenen Tiefen. Zentralbl. d. Bauverw. Band 3, S. 152. Jahrg. 1883. — [513] Bastini, Quesito di idraulica relativo ai rigurgiti. Polit. Band 32, S. 40. Jahrg. 1884. — [514] Baumeister, Berechnung unterirdischer Kanäle. Zeitschr. f. Baukunde. Band 7, S. 11. Jahrg. 1884. —    [515] Lueger,

Ueber abgerundete Kanalprofile. Journ. f. Gasb. u. Wasservers. Band 27, S. 114. Jahrg. 1884.

—    [516] Nystrom, Force of impact of water moving in pipes. Iron. T. 34 Nr. 6. Jahrg. 1884.

—    [517] Yoddeka, Versuche über die Bewegung des Wassers in Syphons. Wochenschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. Band 9, S. 324. Jahrg. 1884. — [517 a] Lhota, J., Graphische Berechnung der Profildimensionen wasserführender Gräben auf Grundlage der Geschwindigkeitsformel von Darcy-Bazin. Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1884. Heft II. — [518] * v. Bezold, Ueber Strömungsfiguren in Flüssigkeiten. Poggend. Ann. N. F. Band 24, S. 569. Jahrg. 1885. — [519] Cooke, The hydrodynamic researehes of Bijerkness. Engen. Band 39, S. 304. Jahrg. 1885. —- [520] Donaldson, New hydraulic formulae. Engen. Band 60, S. 253. Jahrg. 1885. — [521] Gerlach, Einige Bemerkungen über den Widerstand, den eine ebene Platte und ein Keil von einer gleichförmig strömenden Flüssigkeit erfährt. Ziviling. Band 31, S. 77. Jahrg. 1885. —- [522] * Kötschau, Studien über Flüssigkeitsbewegungen. Poggend. Ann. 12. S. 560. Jahrg. 1885. — [523] Stearns, Flow of water in a 48 inch pipes. Trans. Am. Engen. 14. S. 1. Jahrg. 1884. — [524] de Saint-Venant, Mouvement des molecules de l’onde, dite solitaire, propages ä la surface de l’eau d’un canal. Comptes rendus. Band 24, S. 1215. Jahrg. 1885. — [525] Vauthier, Entrainement des vases par des eaux courantes. Chrom ind. Band 8, S. 437. Jahrg. 1885. — [526] Caligny, Experiences sur un nouveau paradoxe apparent d’hydraulique. Comptes rendus. Band 103, S. 21. Jahrg. 1886. — [527] Donkin, Measurement of water over weirs. Proc. Civ. Engen. Band 83, S. 377. Jahrg. 1886. — [528] Frizeil, Coefficient of efflux from an orifice furnished with a short pipe. Frankl. Journ. Band 122, S. 287. Jahrg. 1886. — [529] Kleitz, Theorie de l’ecoulement de l’eau par deservoir. Ann. d. ponts et chauss. 6. Serie. Band 10, S. 1157. Jahrg. 1886. -—- [530] Mail⁻, Discharge of water of different temperatures. Proc. Civ. Engen. Band 84, S. 424. Jahrg. 1886.

—    [531] Rhind, Coefficient of discharge of weirs. Proc. Civ. Engen. Band 85, S. 307. Jahrg. 1886.

—    [532] Sawyer, Flow of water over submerged weirs. Nostrand’s Mem. Band 34, S. 177.

Jahrg. 1886. — [533] * Thomson stationary waves in flowing water. Phil. Mag. 5. Serie. Band 22, S. 353. Jahrg. 1886. — [534] Tomkins, Hydraulics.    Am. Miller.    Band    14, S. 301. Jahrg. 1886.

—    [535] Unwin, Flow of water in pipes. Ind. Band 1, S. 51.    Jahrg.    1886.    — [536] Unwin,

Formulae for flow in pipes. Ind. Band 1, S. 561. Jahrg. 1886. — [537] Vauthier, Vitesse de l’ecoulement des liquides. Mon. ind. Band 13, S. 265. — [538] Vauthier, Entrainement des sables par les eaux courantes. Ann. d. ponts et chauss. 6.    Serie. Band 10, S.    1165.    Jahrg. 1886. —

[539] Bellasis, The Rorkee hydraulic experiments.    Soc. Eng.    1886.    S. 41.    — [540] Bazin,

L’ecoulement en deversoir. Mon. ind. Band 14, S. 288. Jahrg. 1887. — [541] Berard, Marche des flotteurs dans les courants. Ann. d. ponts et chauss. 6. Serie. Band 12, S. 830. Jahrg. 1887.

3(3

—    [542] Boussinesq, L’ecoulement par un deversoir en mince paroi. Mon. ind. Band 14, S. 229. Jahrg. 1887. — [543] Church, Löss of head in hydraulics. Frankl. Journ. Band 124, S. 351. Jahrg. 1887. — [544] Hallow, The flow of liquids. Scient. Am. Suppl. Band 24, S. 9873. Jahrg. 1887. — [545] Parenty, Jungeage du debit des canaux decouverts. Mon. ind. Band 14, S. 171. Jahrg. 1887. — [546] Slagg, Discharge of water over weirs. Proc. Civ. Engen. Band 90, S. 305. Jahrg. 1887. — [547] Spieß, Graphische Lösung von hydraulischen Aufgaben. Journ. f. Gasb. u. Wasserv. Band 30, S. 563. Jahrg. 1887. — [548] Webb, Reaction of a liquid jet. Frankl. Journ. Band 124, S. 144. Jahrg. 1887. — [549] Thrupp, Flow of water in pipes and open channels. Soc. Eng. 1887. — [550] Thomson, Flux and reflux in open channels. Phil. Mag. Band 26, S. 382. — [551] Vallot, Mouvement de l’eau dans les tuyaux circulaires. Gen. Civ. Band 13, S. 311. Jahrg. 1888. — [552] Webb, Reaction of a liquid jet. Frankl. Journ. Band 125, S. 31. Jahrg. 1888. — [553] Revy, Darstellung der Geschwindigkeitsmessungen in offenen Gerinnen auf graphischem Wege. Wochenschr. d. Oesterr. Ing.- u. Arch.-Ver. Band 13, S. 401. Jahrg. 1888.

—    [554] Airy, Flowage of water in pipes. Engen. Band 47, S. 1. Jahrg. 1888. — [555] Averone, Principii fondamentali dell’ idrostatico. Giorn. Gen. Civ. Band 26, S. 517. Jahrg. 1888. — [556] * Greenhill, Wellenbewegung in der Hydrodynamik. Poggend. Ann. Beibl. 12. S. 162. Jahrg. 1888. — [557] Hennesy, Hydraulic problems on the cross sections of pipes and channels. Proc. Roy. Soc. Band 44, S. 101. — [558] Levy, Mouvement de l’eau dans les tuyaux circulaires. Mem. Soc. Ing. Civ. Band 40, 2, S. 527. Jahrg. 1888. — [559] Masoni, Stato della teoria dell’ efflusso per luci a stramazzo. Polit. Band 36, S. 65. Jahrg. 1888. — [560] Murphy, Calculating the flow of water through pipes. Journ. Gasl. Band 56, S. 983. Jahrg. 1888. — [561] ^Flamant, M., Theorie actuelle des ondes liquides periodiques. Ann. d. ponts et chauss. 1. Serie. S. 705. Jahrg. 1888. — [562] Bazin, L’ecoulement en deversoir. Ann. d. ponts et chauss. Band 16, S. 393. Jahrg. 1888. — [563] Flamant, M., Des ondes liquides non periodiques et en particulier de l’ordi’e solitaire. Ann. d. ponts et chauss. 6. Serie. Band 18, S. 5. Jahrg. 1889. — [564] Keller, Neueste Bestimmung der Wassermenge bei Ueberfällen durch M. H. Bazin. (Vergl. [562].) Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Band 33, Nr. 22, S. 513. Jahrg. 1889.

Weitere Litteraturangaben bei der Bewegung des Grundwassers (§ 20 und 21) und im II., III. und IV. Abschnitte dieses Buches bei Hydrologie, Wassergewinnung, Zuleitung und Verteilung.

Zum Schlüsse mag noch bemerkt werden, daß in der Sammlung von Formeln der reinen und angewandten Mathematik von Dr. W. Laska (Braunschweig 1889) in der dritten Abteilung (§§ 198 und 199, Seite 704 ff.) die Fundamentalgleichungen der Hydrostatik und theoretischen Hydrodynamik kurz und übersichtlich zusammengestellt sind.

§ 6. Pressung des flüssigen Wassers im Gleichgewichtszustände gegen

Gefässwände.

Man findet die Pressung einer Flüssigkeit unter dem Einflüsse von äußeren Kräften, deren Komponenten auf die Massseneinheit und ein rechtwinkliges Koordinatensystem bezogen X, F, Z sind, aus der allgemeinen Beziehung (vgl. § 4 S. 18) :

1) dp = [J. (X dx -}- Ydy -j- Z dz).

Liegt zur Betrachtung eine von allen Seiten begrenzte, in einem ruhenden oder gleichförmig bewegten Gefäße eingeschlossene Wassermenge vor und sieht man ab von dem Einflüsse der Wärmebewegung und der Molekularkräfte, so bildet die Oberfläche des Wasserspiegels eine horizontale Ebene, wenn:

2) X= 0, Y— 0, Z=g,

d. h. wenn es nur die Beschleunigung von Schwere g ist, welche auf den Zustand des Wassers Einfluß nimmt; denn an der freien Oberfläche ist unter gewöhnlichen Verhältnissen der Druck konstant, also dp = 0, somit bleibt dz — 0, z = Konst, als Gleichung der gedachten Ebene.

Bei diesen Unterstellungen wäre die ZAchse positiv im Sinne der Richtung der Schwere, und es ergiebt sich durch Verwendung der in 2) gegebenen Werte aus 1):

3) dp — {j. g . dz = y dz,

Weil nun das Wasser

wobei y die spezifische Schwere des Wassers bedeutet, zusammendrückbar, überhaupt nicht bei jeder Temperatur gleich dicht ist und an verschiedenen Orten der Erdoberfläche seitens der Schwerkraft ungleich beschleunigt wird, darf im allgemeinen y nicht für alle Fälle gleich groß, doch, bei der Geringzügigkeit der genannten Einflüsse innerhalb kleiner Grenzen, für die gewöhnlichen Untersuchungen als konstant angesehen werden. Mit dieser Voraussetzung folgt aus 3) durch Integration:

und, sofern für p — p₀ z = h ist, also mit C = p₀ — y h:

v = y s 4- Po — yh-

p₀ bedeutet alsdann die an der Oberfläche des Wasserspiegels bereits vorhandene überschüssige Pressung, h die Tiefe des Wasserspiegels unter der X Achse, welche ebenso wie die FAchse senkrecht zur Richtung der Schwere, also parallel zum Wasserspiegel gelegen ist.

über die Oberfläche des Wasser-

7)

Legt man die X Achse-um die Größe —

Y

Spiegels, so wird h — "T unc^ damit allgemein:

4) p = y 0,

wobei die neuen 0 von der neuen Achsenlage zählen und ,,Druckhöhen“ genannt werden.

Legt man speziell den Koordinatenanfang in den horizontalen Wasserspiegel,-rechnet also die z von letzterem ab, so ist bei Gefäßen, welche von einer Seite und deren Wasserspiegel von der anderen Seite dem atmosphärischen Drucke ausgesetzt sind (in den Boden gebaute oder frei stehende Reservoire) für z — 0 auch p = 0. Es folgt in diesem Falle aus der allgemeinen Gleichung p — y z -f- Ci 0 — 0 -f- C, somit:

p = y

d. h. die Druckhöhe an irgend einer Stelle ist gleich der Tiefe dieser Stelle unter dem Wasserspiegel.

Die Pressung p ist im Wasser selbst nach allen Richtungen hin gleich groß, also in Rücksicht auf ein Flächenelement dF normal gegen dasselbe und =p . dF. Der Angriffspunkt jeder Elementarkraft p dF liegt in dem Flächenelemente selbst, was bei Behandlung der einschlägigen Aufgaben sehr zu berücksichtigen ist.

Um Klarheit in diese Anschauungsweise zu bringen, wollen wir einen Vergleich zwischen der Schwerkraft und der Wasserpressung ziehen und denken uns zu diesem Zwecke einen Körper, welcher in der Projektionsebene von zwei Achsen (X und Z) und einer beliebigen Kurve begrenzt ist und senkrecht zu dieser Ebene die konstante Dimension b hat. Der Körper sei mit einem Material erfüllt, welches die gleiche spezifische Schwere wie das Wasser hat, so daß sein Gewicht:

7 b J x . dz =

4----X

Der Angriffspunkt der Schwerkräfte in diesem Körper hat die Koordinaten:

1    /#² • dz

²    J x .dz'

= 77

7 JzF dx 2 J z . dx

Fig. 2.

denn in Bezug auf die ZAchse hat jedes Körperelement von dem Gewicht

in Bezug auf die XAchse jedes Körperelement von

7 b x . dz den Hebelarm

X

dem Gewichte 7 b z . dx den Hebelarm —.

Ein anderer Angriffspunkt ergiebt sich für eine, gegen die cylindrische Fläche (welche sich im Querschnitte als die Kurve AB zeigt) wirksame Wasserpressung.

Die letztere greift im Schwerpunkte des Flächenelementea dF — b 1/ dx² + dz²

/ pW p

Fig. 3.

an, das zwischen zwei unendlich nahen Mantellinien des Cylinders eingeschlossen ist, und ihr | P* Angriffspunkt hat in Bezug auf die XAchse die Koordinate zr in Bezug auf die -ZAchse aber die Koordinate x. Die Größe der normal gegen das Flächenelement gerichteten Elementarpressung ist = p dF= 7 2 . dF, und ihre Komponenten sind mithin:

in Richtung der ATAchse: px=p . dF cos = p . dF

b . dz

dF

= 7 b z . dz;

in Richtung der ZAchse: pz = p . dF. sin <p — p . dF

b. dx

dF

Die Koordinaten des Mittelpunktes dieser Parallelkräfte (Kraftkomponenten) berechnen sich bezw. zu:

Jx . z . dz J z . dz ’

sind also total verschieden von den Koordinaten des Schwerpunktes; speziell die zKoordinate ist doppelt so groß, die xKoordinate aber ist überhaupt ganz anderer Natur.

Die gegen die ganze Fläche b AB wirksamen Kraftkomponenten sind:

7) Px = T b f

Die Resultierende hat die Größe:

5)    =

z . dz.

J z² . dx

/ z . dx

= ² «o,

8) P« = t h J

z . dx = V.

9) P = |/ Px² Pz² — y b j/ (fz . dz)²    (f z . dx)² = *( f z . d F,

und die Richtungscosinus:

P,

10) cos <p = -p- ,

1 IN    P Z

11) cos (- —©)= — .

Es ist ohne weiteres klar, daß für die Ebene der YZ ganz dasselbe zutrifft, wie für die Ebene der XZ; die soeben gegebenen Beziehungen werden deshalb in ähnlichen Fällen ausreichen, um beliebige Wasserpressungen nach bestimmter Richtung zu verfolgen.

Einige Beispiele werden den Gebrauch der Formeln erläutern.

1) Es ist die Pressung des Wassers gegen ein geneigtes Rechteck zu bestimmen, ebenso der Angriffspunkt derselben.

Wir unterstellen^ = 0 und legen die Ebene der XY in den Wasserspiegel, den Koordinatenanfang so, daß derselbe vertikal über einer unteren Ecke des Rechtecks sich befindet. Die Ebene der XZ soll eine Seite des Rechtecks enthalten. Dann existieren für eine beliebig geneigte Ebene die folgenden, aus der Figur abzulesenden Beziehungen:

dx

i ■- *

und, wenn b die Breite des Rechtecks ist, so ergeben die Gleichungen 5) und 6), bezw. 7), 8) und 9):

12) X[ =

Jxz . dz

z . dz

f zdz

fh0

J z . dz

_ a h₀³ -f 2 Ap — 8 ft₀

~ K ‘    3 (V —*l²)

*1

13) Z{ —

Jz² . d x

f Z dx

«o

CO PO

zdz

}>o³ — V

v-*l

dz — ~[b

V-V

15) Pz

. dx —

a fhi

h JZ

JlQ

.dz = r b

Fig. 4.

a /, O    ,    ,    ^0 + h\

— (V-*ia) = T bc-2~

Die Gesamtpressung (Normalpressung) gegen den Schützen wird unabhängig von a und von der Größe:

16) P =

]/px²₊pz² = L_A . ]/(V

«²

V)²-(l + _)= T.6.d.

h 4~

Mit a = 0 steht die Wand bezw. das gepreßte Rechteck vertikal und es ergiebt sich für

diesen Fall:

Px =

= 0, z\ =

2    h₀s — JH³

3    ' V — h

Ist = 0, d. h. liegt die obere Begrenzungslinie des Rechtecks im Wasserspiegel, so wird:

Pz

h)

h₀ — z

Man ersieht durch Einsetzen der Werte von und zlt daß sie der Gleichung x —

h0

Genüge leisten, woraus folgt, daß der Angriffspunkt der Wasserpressungen auf der Oberfläche des Rechtecks gelegen ist.

Man kann das soeben gefundene Resultat verwerten, um die auf eben gedachte Lamellen von Reservoirwänden wirksamen Wasserpressungen in einfacher Weise zu berechnen bezw. ihre Angriffspunkte zu bestimmen. Hierzu bedarf es offenbar nur der Berechnung der Gesamtpressungen nach Gleichung 14):

bl

Fig. 5.

wobei b in der Regel = 1 gesetzt wird. Für die Angriffspunkte genügt die Berechnung von Z\ nach Gleichung 11):

2    V — Ai³

3    ' V — V

Trägt man die gefundenen Werte von z\ auf der Achse auf und legt durch die Endpunkte Parallele mit dem Wasserspiegel, so schneiden diese Linien die entsprechende Lamelle im Angriffspunkte von P.

2) Es soll die Pressung des Wassers und der Angriffspunkt derselben gegen eine kreisförmig cylindrische Gefäßwand, wobei die Erzeugende dem Wasserspiegel parallel ist, berechnet werden.

Zwischen den Koordinaten der Begrenzungslinie im Schnitte mit der Ebene XZ existieren die Beziehungen:

xdx — — z . dz,

x² + z² = R²,

wenn R den Radius des Kreises bezeichnet und der Koordinatenanfang in den Kreismittelpunkt gelegt sowie — 0 gesetzt wird. Betrachtet man einen Streifen von der konstanten Breite b, so folgt aus den Gleichungen 5) bis 9):

17) Xi =

f xz.dz

ra l

J x ² d x

\\

J z . dz

k/i

fa\

J x . dx

a₀

CO PO

Ar

a„

18) z\

y>.

dx

_«i

/«0 „

/ (P² — x²) . dx

3 R². (gp — x\) -f-° — Up³

3 .S

j'z . dx

/ ⁰

J \/R²

«i

_ 7^2

R- — x² -|—— . arc (sin =

—    . |/R² - V - Y • |/ä®-«i⁸ +    . arc (sin =    . arc (sin = -^-)

+L

Fig. 6.

wobei S

= [f-G

—x². dx

K-

gesestzt wurde. Ferner:

20) Pa = T ft .

p ho

I z . dz = y b .

V -v.

z . dx = y b .

P² — £C² . y b S;

21) P =

Y" • ]/(V~/'i²)² + 4.S².

Ist die Kurve A B ein Halbkreis, so wird mit «o = -f- P> <*i = — P und der Bemerkung,

d z

daß beim Durchgang durch die ^Achse auf der Kreisperipherie sein Zeichen ändert:

7t R²

p /    *IF

P = Ti'-—•

In diesem Falle liegt also der Angriffspunkt aller Wasserpressungen in der ZAchse und doppelt so tief, als der Schwerpunkt der Halbkreisfläche.

Ist die Kurve AB ein Viertelkreis, so ist % = 0, a:j = R, mithin:

. 7t P2 = TJ - —

Man ersieht aus den Gleichungen 17) und 18), daß die Angriffspunkte der Pressungskomponenten horizontaler und vertikaler Richtung, welche gleichzeitig die Koordinaten des Kräftemittelpunktes darstellen, nicht in die Kurve A B fallen. Die Resultierende greift also in diesem Falle nicht auf der Fläche selbst an.

Xy — 0, Zy =

3tt ’

Px

0, Pz — Y h ₂

Xy —

3 7t

Px

R²

Pz

7t²

¹⁺4'

Wenn die Pressung gegen eine ebene Fläche F gesucht wird, welche in Richtung der Y nicht durchweg die gleiche Breite b, sondern eine wechselnde Breite y zeigt, so ist es zweckmäßig, die seither benutzten allgemeinen Gleichungen in eine andere Form zu bringen. Legt man wie seither (vorausgesetzt p₀ = 0) die Ebene der XY in den Wasserspiegel, die IrAchse parallel zur Schnittlinie des Wasserspiegels mit der Fläche F, so ist die Pressung des Wassers gegen ein Flächenelement dF:

p . dF = y z . d F,

22) P= Zp . dF = y . fz . dF = y F . z₀,

wenn z₀ die Entfernung des Schwerpunktes der Fläche F unter dem Wasserspiegel bedeutet. Die Momente der Elementarpressung sind in Bezug auf

die Ebene der YZ: y x z . d F;

„    „    XZ: y y z . dF;

„    „ XY: iz*.dF,

woraus sich durch Integration die Summen der Kraftmomente in Bezug auf die 3 Koordinatenebenen ermitteln lassen. Hieraus ergeben sich sodann die Koordinaten des Angriffspunktes der Gesamtpressung F:

23) x₁ =

f xz . dF

24) yx =

f yz . dF

F.z₀

, 25) z.

fz* .dF

F-*o

Verlegt man zu weiterer Vereinfachung die Achse der Y in die Schnittlinie zwischen der geneigten Ebene und dem Wasserspiegel, so besteht die Beziehung:

woraus folgt:

xx — m .

f z* . dF

= m . z j.

ta~

Fig 7.

Hat endlich die Fläche F eine Symmetrielinie oder Mittellinie, in welche der Druckmittelpunkt notwendigerweise fallen muß, so genügt es, die Koordinate zx zu berechnen, um die Wasserpressung und ihren Angriffspunkt zu ermitteln, da sich in solchem Falle yx ohne weiteres ergiebt, wenn zx bekannt ist.

Auch hierfür sollen einige Beispiele gerechnet werden.

1) Es ist die Wasserpressung und ihr Angriffspunkt gegen einTrapez zu bestimmen, dessen parallele Seiten a und b mit dem Wasserspiegel parallel sind; hx sei der Abstand der tiefsten, hp der Abstand der höchsten parallelen Seite unter dem Wasserspiegel.

In diesem Falle genügt es, die z Koordinate des Angriffspunktes der Gesammtpressung P zu kennen, um die Aufgabe zu lösen, da der Angriffspunkt unter allen Umständen in der Linie liegen wird, welche von der Mitte der unteren parallelen Seite nach der Mitte der oberen parallelen Seite gezogen werden kann. Das Trapez möge untenstehende Form haben. Es besteht dann zum vornherein die Beziehung:

U    Z hp

c    z, — 7?o’

Das Flächenelement d F wird aber gefunden zu:

c . dz — (h, — ho) . du.

<•*

}•<--l- a —»j

h*\

dF

= 0 -f —

Fig. 8.

wenn den angewendeten Buchstaben die aus der Figur er-sichtliche Bedeutung beigelegt wird. Ersetzt man sodann u und du durch die vorhin gefundene Beziehung, so folgt:

dF

(b — a) (z - hp)

c . dz

h — ho

h ~ ho

— [ah, — b ho -f- (b — a) z J

a . dz

' (*i-ä₀)²'

Mit Einführung dieses Wertes erhält man:

26) P = y .Jz

. dF =

(fl 1 — ho)² ’

j («Äi — bJlo) • fz

llQ

. dz -f- (b — a) .

p. äs j =

ÄO

= ₆    ■ | ³ (ahl — bho) • (hi² — Ä0²) + ² (b — a) • (V /?0³) J •

Die zKoordinate des Angriffspunktes von P wird endlich:

z\ =

Jz² . dF

(ah, —

bho) fz* • dz + (f> *o_

a) J z³ . d z

ho

f z .dF

(ah,

/*i

— bhQ) J z • dz + (b — a) J z² .

hQ    ho

dz

4 (ah, — bh₀) . (h,³ — fy)³) 4~ 3 (b a) . (h,A — hpA)

Q(ah, — b. hp) • (hi² — *o²) + 4 (b - a). (h,s - h₀³) '

Ist a = b, d. h. ändert sich das Trapez in ein Parallelogramm, so wird:

27) 0! =

z, =

04 ICO

(f>i³ ~ ^o⁸)

‘ (h²~h²)'

Wird b = 0, d. h. ändert sich das Trapez in ein aut der Spitze stehendes Dreieck, so ist:

6 (h, - hp)²

Z1 =

h,³ + 2 hp³ — 3 h, . hp²

h,⁴ -f- 3 hp⁴ 4 h, hp3 2 hp³ -f- 4 h,³ — 6 h, hp²

AVird a = 0, d. h. ändert sich das Trapez in ein auf der Grundlinie stehendes Dreieck, so folgt:

hp³ -f~ 2 h,³ — 3 hp h, -

6 (h, - hp)²

Z1 =

hp⁴ + 3 h,⁴    4 . hp h,³    _

2 hp³ H- Ah,³ — 6 hp h,²

fällt die obere parallele Seite a des Trapezes in die Wasserspiegeloberfläche, so ist h = 0 und es ergiebt sich für diesen Fall:

a -f- 2 b

hy (a + 3 b)

2a + 4i für a = b, d. h. für das Parallelogramm ist unter gleichen Voraussetzungen:

für das auf der Spitze stehende Dreieck, dessen Grundlinie in den Wasserspiegel fällt, wird mit/?₍) = 0:

*1

*1

z_h_.

fällt die Spitze des Dreiecks in den Wasserspiegel, so folgt mit Jiq — 0:

3 hy

4    '

hy

P = ici.—

Steht endlich die gedrückte Fläche des Trapezes vertikal, so wird c — hy — 7?0 und man erkennt alsbald, daß die Koordinaten des Angriffspunktes vom Wasserdrücke vollständig dieselben bleiben, während fürP eine Vereinfachung der Formeln eintritt, wenn {hy — 7?q)² durch c2 ersetzt wird. Im allgemeinsten Falle ist dann:

Zy =

^ • j 3 (ahy-bh₀).(hy*- V) + 2(6- a).(V-V) j-

Für die besonderen Fälle sollen hier die Vereinfachungen nicht ausgerechnet werden.

2. Es ist die Wasserpressung und ihr Angriffspunkt gegen eine Ellipse zu bestimmen, deren kleine Achse mit dem Wasserspiegel parallel geht und deren Mittelpunkt in der Tiefe Z unter dem Wasserspiegel liegt.

Wenn « die große, b die kleine Halbachse der Ellipse, y die Ordinate und u die Abszisse ihrer Fläche, so besteht die Beziehung:

n²

l)²

-^r + -jT = 1, dF=2.ydu,y

=»v

H²

¹ a² ’

sofern die Ebene XZ die große Achse der Kurve enthält. Es ergiebt sich ferner aus den Bezeichnungen in der Figur:

**■

Führt man statt der Veränderlichen u eine neue Veränderliche mit den Beziehungen:

u

— — sm cp, du — a . cos cp . c7cp, z = h — (li — 7?₀) . sin cp

ein, so wird für z = h₀ der Wert von sin cp = + 1; mithin entspricht diesem Werte cp = Für z = 2h — h₀, welcher Wert dem tiefsten

— sein.

u

Fig. 9.

Punkte der Ellipse entspricht, muß sin cp —— 1, also cp liehen erhalten wir, da dF = 2 a . b . cos²cp . d cp:

Mit der neuen Veränder-

/»    /»³_£F

—- (h — hyy) . sin cp] . 2 ab. cos² f . dtp ;

Y . / z . dF — y . I [h

28) P = y • 2 a b .

sin cp . cos cp

Y a b it h.

Jl

Zur Bestimmung von z\ ist zuerst das fz^.dF zu ermitteln. Man findet:

3 jt 2 ab cos² cp . [h — (h — 7?₀) . sin <p]² . f/cp =

jt

3 TT

n

I cos² cp . cZcp — 4 a b h .{h — Jiq)

c

cos²cp . sin cp . c7cp -f- 2 ab (h — 7/₀)² I cos²cpsin²cp. c?cp —

2~

TT

TT

JT

3 /r

3 jx

j=2a b h²

sin cp . cos cp

+ y] — 4 a.b.h.

*-**[*¥■]

jr

a .b .{h — 7i₀)². r sin 4 cp

L 4

JT

JT

— a b tz .

[a² +

Es ist mithin:

(/» — ft₀)² j

• * • [ h² +

fz² . dF fz.dF ~

Die zugehörige Abszisse findet sich aus der Beziehung:

30) o¹! = ~ . z₁ — l . [ 1 +

29) Zf =

(ft ~ *o)²

(h — hf)²

4 h²

Ganz dieselben Gleichungen gelten für den Kreis, wenn b = a = R = dem Halbmesser des Kreises gesetzt wird. Für einen Abschnitt der Ellipse ändern sich die Grenzen von cp; mit Einführung der entsprechenden Grenzwerte lassen sich aus den abgeleiteten Formeln auch in solchen Verhältnissen P und zy ermitteln.

Bei dem gewöhnlich vorkommenden Falle, daß p₀ — 0, sind folgende Resultate in Bezug auf die Wasserpressung wesentlich:

1.    An irgend einer Stelle einer Gefässwand ist der Wasserdruck pro Flächeneinheit gleich dem Gewichte einer Wassersäule, welche die Flächeneinheit zur Basis und die Tiefe der Stelle unter dem Wasserspiegel zur Höhe hat.

2.    Der nach 1 ermittelte Wasserdruck äußert sich stets als Normalpressung, d. h. senkrecht zum Flächenelemente der Gefäßwand.

3.    Die Komponenten des Wasserdruckes nach horizontaler und vertikaler oder irgend sonstiger Richtung werden erhalten aus der Multiplikation der Projektion der gedrückten Fläche mit dem Abstande ihres Schwerpunktes von dem Wasserspiegel und der spezifischen Schwere y-

4.    Hinsichtlich ebener Flächen ist der Wasserdruck (d. h. die Normalpressung gegen die ebene Fläche) stets gleich dem Produkte aüs der absoluten Größe der Fläche, multipliziert mit der Tiefe ihres Schwerpunktes unter dem Wasserspiegel und der spezifischen Schwere y.

5.    Die Wasserpressungen, welche auf eine beliebig gekrümmte Fläche kommen, sind nicht parallel und lassen sich auch nicht immer auf eine einzige Resultierende reduzieren; es entsteht vielmehr im allgemeinen aus denselben eine Resultierende und ein Paar bezw. zwei Kräfte entgegengesetzter Richtung.

6.    Der Angriffspunkt der resultierenden Wasserpressung und der Schwerpunkt der drückenden Wassermasse fallen nie zusammen; bei geneigten Flächen liegt der Druckmittelpunkt stets tiefer als der Schwerpunkt.

7.    Wenn die Vertikalprojektion der gedrückten Fläche gegenüber der Druckhöhe klein ist, so kann bei sonst beliebiger horizontaler Ausdehnung des Flächenstreifens die Pressung p — 7 . z . als konstant angenommen werden, ohne daß damit ein erheblicher Fehler begangen würde.

Alle ausgesprochenen Sätze sind auch dann gültig, wenn einen positiven,

T

von Null verschiedenen Wert hat, sofern in diesem Falle die Höhen z von einer

P

Horizontalebene gezählt werden, welche um die Größe —

über dem Wasser-

spiegel liegt.

Litteratur.

Zu vergleichen sind die Lehrbücher über Hydrostatik und Hydraulik, welche in dem allgemeinen Verzeichnis S. 24 ff. genannt    sind. Hervorgehoben werden:

§ 7. Der hydrostatische Auftrieb.

Wird ein Körper m Wasser eingetaucht, welches im Gleichgewicht befindlich ist, und schwimmt er in demselben, so muß notwendigerweise die algebraische Summe P, d. h. der Ueberschuß der nach oben über die nach unten vertikal gerichteten Wasserpressungen, welche man den hydrostatischen Auftrieb nennt, gleich dem Gewichte G des Körpers sein; wäre dies nicht der Pall, so würde der Körper nicht schwimmen, sondern untersinken. Die horizontalen Komponenten der Wasserpressungen vernichten sich in solchem Falle gegenseitig, wie man sich leicht überzeugen kann; je zwei Flächenelemente projizieren sich in demselben Rechtecke gegen eine senkrecht zum Wasserspiegel stehende Yertikalebene und die gegen das eine Element gerichtete Pressung ist gleich, aber entgegengesetzt der auf das andere gegenüberliegende gerichteten.

Bezeichnet z den vertikalen Abstand eines Elementes der untergetauchten Körperoberfläche von der Wasserspiegeloberffäche, in welch letzterer die Achsen der X und Y liegen mögen, so ist die Projektion dieses Elementes auf die horizontale XFEbene = dx.dy, mithin die Horizontalpressung des Wassers gegen dasselbe in vertikaler Richtung:

t'

dP — y . z . dx . dy.

Die algebraische Summe P aller vertikalen Pressungen ist also gegeben durch:

1) P = G = y . J z . dx . dy,

X_

ärP

wobei sich das Integral über den ganzen benetzten Körper erstreckt und wobei unter 7 das spezifische Gewicht des Wassers verstanden ist.

Der Wert des Integrales auf der rechten Seite dieser Gleichung ist aber nichts anderes als das Volumen des von dem Körper verdrängten Wassers¹); mithin ist der Auftrieb P gleich dem Gewichte des von dem Körper verdrängten Wassers.

Dieser Zusammenhang ist schon von Archimedes entdeckt worden und heißt deshalb das Archimedische Prinzip. Es folgt unmittelbar aus diesem Prinzipe:

1.    Wenn ein Körper von dem Volumen V vollständig untertaucht und schwimmt, so muß sein Gewicht G = y . F sein, d. h. die spezifische Schwere des Körpers muß genau gleich der spezifischen Schwere des Wassers sein.

2.    Ein Körper von dem Volumen F, dessen Gewicht kleiner als y . V ist, taucht (ohne Einfluß äußerer Kräfte) nicht vollständig unter das Wasser ein.

3.    Ist die spezifische Schwere des Körpers, auf dessen ganzes Volumen bezogen, größer, als die des Wassers, so sinkt der Körper unter.

Das Gewicht des eingetauchten Körpers greift in dem Schwerpunkte desselben an; sobald derselbe in dem Wasser in eine Gleichgewichtslage gelangt ist, muß also notwendigerweise der Angriffspunkt aller diesem Gewichte entgegenwirkenden Wasserpressungen in einer Vertikalen liegen, welche diesen Schwerpunkt enthält.

Der Angriffspunkt aller vertikal nach oben gerichteten Wasserpressungen, bezw. die Summe aller vertikalen Wasserpressungen ergiebt sich aber in Bezug auf die Wasserspiegeloberfläche zu:

1z .dP

2) zx =

IdP

f z² . dx . dy fz . dx . dy

Der Schwerpunkt einer vertikalen Flüssigkeitssäule an der Basis dx . dy und

der Höhe z liegt in der Tiefe -y- unter dem Wasserspiegel; es ist mithin

der Abstand des Schwerpunktes der von dem Körper verdrängten Flüssigkeit:

3) z₀ —

1    f z² . dx . dy

2    Jz . dx . dy

Diesen Schwerpunkt pflegt man den De plazementsschwerp unkt zu nennen.

Wir kommen mithin hier zu dem Resultate, daß der Angriffspunkt des hydrostatischen Auftriebes niemals mit dem D eplazementsschwer-punkte zusammenfällt, sondern in der doppelten Tiefe des letzteren unter der Wasserspiegeloberfläche gelegen ist; diese Thatsache stimmt auch vollständig überein mit dem in § 6 Gleichung 6) gefundenen Gesetze.

Die Größe des Auftriebes läßt sich nach den oben gefundenen Regeln meist ohne Schwierigkeit bestimmen.

Bei einer Kugel vom Radius P z. B., welche mit ihrem tiefsten Punkte in der Distanz h unter dem Wasserspiegel liegt, berechnet sich der Auftrieb zu:

4) P = G =

Ist das Gewicht G der Kugel bekannt, so bestimmt sich die Tiefe der Eintauchung h aus der in Bezug auf h kubischen Gleichung:

= 0.

5) h³ — 3 R h² -f

Tritt zu dem Gewicht G noch eine äußere Kraft K hinzu, so ergiebt Gleichung 5) die entsprechende Eintauchungstiefe und Gleichung 4) die Intensität von K, wenn die Eintauchungstiefe bekannt ist.

Wir werden bei Gelegenheit der Schwimmkugelventile hierauf zurückkommen.

Litteratur.

Zu vergleichen das unter § 6 Bemerkte. Ferner: 326, 502.

¹

Man kann sich nämlich den Inhalt eines Zylinders, welcher mit vertikalen Erzeugenden die eingetauchte Körperoberfläche umschließt, als die Summe des Inhaltes aller unendlich kleinen Flüssigkeitssäulen denken, von welchen jede die Höhe z und die Basis dx . xy hat. Das so erhaltene Volumen ist sodann gleich dem Volumen des verdrängten Wassers. Bei der Integration ist jedoch zu beachten, daß, sofern die eingetauchte Körperoberfläche mit der Erzeugenden des Zylinders eine Berührungskurve bildet, welche nicht mit dem Wasserspiegel zusammenfällt, sondern tiefer als der letztere liegt, zwei Cylinder in Betracht zu ziehen sind; der Inhalt des oberhalb der Berührungskurve gelegenen, von dem eingezogenen Teile der Körperoberfläche begrenzten Zylinders ist sodann negativ zu nehmen. Die gleichen Rücksichten sind bei der Summation der Wasserpressungen zu beachten.

§ 8. Gleichförmige Bewegung des Wassers in offenen Leitungen von

konstantem Querproüle.

Wenn in einem Gerinne durch den konstanten Wasserquerschnitt F in der Zeiteinheit die Wassermenge Q abläuft, so nennt man den Quotienten:

die mittlere Geschwindigkeit des Wassers.

Jener Umfang des Wasserquerschnittes, welcher nicht mit der freien atmosphärischen Luft in Berührung steht, heißt benetzter Umfang (p) und der Quotient aus dem Wasserquerschnitte (F) durch diesen benetzten Umfang (p) wird in der Regel mit:

2) r — ——

bezeichnet und die mittlere hydraulische Tiefe oder der mittlere Profilradius genannt.

Bei der gleichförmig permanenten Bewegung des Wassers in Gerinnen oder Leitungen, in welchen der Wasserspiegel auf der ganzen Länge mit der freien atmosphärischen Luft in Berührung ist, besteht die bewegende Kraft (abgesehen von zufälligen äußeren Störungen, W^ärmeänderungen etc.) nur in der Schwere. Bezeichnet man daher mit:

Y das Gewicht eines Kubikmeters Wasser (spezifische Schwere), a das Gefälle pro Längeneinheit,

so ist die auf der Längeneinheit verrichtete Arbeit der Schwere = Fy a. Außerdem wird aber durch die Reibung des Wassers an dem benetzten Umfange des Gerinnes eine weitere Arbeit geleistet, welche, wenn R' den Reibungswiderstand pro Flächeneinheit in Kilogrammen bezeichnet, auf die Längeneinheit = R' p ist.

Wenn die bewegende Kraft der Schwere und der Reibungswiderstand pro Längeneinheit eine gleiche Arbeit leisten und man von der inneren Reibung der einzelnen Wassermoleküle absieht, muß ein gleichförmiger Beharrungszustand

in dem Ablaufe des Wassers aus dem Gerinne eintreten. Für diesen Fall des Gleichgewichtes der wirksamen Kräfte muß also sein:

3)    F y a = R‘ . p.

Der Reibungswiderstand R' pro Flächeneinheit kann bis jetzt nur empirisch bestimmt werden; er hängt in erster Linie mit der Natur der vom Wasser berührten Kanalwand und sodann mit der Geschwindigkeit, welche das durchfließende Wasser angenommen hat, zusammen. Es ist üblich geworden, für die Bewegung des Wassers in Kanälen und Röhren zu setzen:

4)    R‘ = y k₁ z<²*),

wobei kx ein empirischer Koeffizient ist, welcher gemachten Erfahrungen entsprechend gestaltet wird.

Man hat nun folgende Annahmen für die Zahlenwerte von Jcx:

5) 22' = T . 0,000386 . u²,

welche Formel clie Eytelwein’sche [109] genannt wird. Prony [144] setzte

6) 22' = T • ( 0,000809 +

u².

0,000044 \ u /

Diese Formeln tragen der Beschaffenheit der vom Wasser berührten Kanalfläche keine Rechnung, sind also offenbar unvollkommen. Darcy und Bazin [254] bestimmten aus umfassenden Versuchen eine neuere Formel:

. u²,

in welcher die Koeffizienten a und & je nach der Beschaffenheit der vom Wasser berührten Fläche, verschiedene Werte annehmen. Diese Werte sind nach Bazin für:

1.    Kanäle in sorgfältig gehobeltem Holz oder mit glatter Zementverkleidung:

a = 0,00015

b = 0,0000045

2.    Kanäle in sauber geflächten Quadern, in glatten, gut gefugten Backsteinen oder ungehobeltem Holze:

a — 0,00019

b = 0,0000133

b -    0,00006

3. Kanäle in gewöhnlichem rauhem Bruchsteinmauerwerk: a = 0,00024

4. Kanäle in Erde:

a = 0,00028

b = 0,00035.

Die Formel von Bazin ist durch Versuche an Kanälen gefunden, bei welchen r — 0,5 Meter und darunter war; sie ist deshalb sehr zuverlässig für ähnliche Dimensionen.

Unbestritten die zuverlässigste aller bis heute bekannten Formeln für den Reibungswiderstand ist jene von Kutter-Ganguillet [423]:

23 + -

8) .22' = T •

0,00155 \    " ²

a /

0,00155 ^

. u²

*) Bei kleinen Geschwindigkeiten (unter 0,1 Meter pro Sekunde) setzt man mit veränderlichem Koeffizienten kx besser:

K‘ — •[ u.

Mit Zuhilfenahme dieser empirischen Basis folgt sodann aus 3):

u — —— . — . a = k . r . a,

P

welche Gleichung statt der Gleichung 10) in geeigneten Fällen Verwendung findet. Der Wert von k ist aus Beobachtungen ebenso wie die Gleichung 10) zu ermitteln.

wobei r und a die früher erklärte Bedeutung haben, n aber eine von der Rauhigkeit der Kanalwand abhängige Zahl ist, welche erfahrungsgemäß :

1. bei Kanälen aus sorgfältig gehobeltem Holz oder mit glatter Zementverkleidung:

n = 0,010;

2. bei Kanälen in sauber geflächten Quadern, in glatten, gut gefugten Backsteinen oder ungehobeltem Holze:

n = 0,013;

3. bei Kanälen in gewöhnlichem rauhem Bruchsteinmauerwerk:

n — 0,017;

4. bei Kanälen in Erde:

n = 0,025.

Die eben erwähnte Kutter-Gauguillet’sche Formel kann für Gefälle, welche größer als 0,0005 (1 : 2000) sind, durch folgende einfache ersetzt werden [306]:

9) R' =

-[•

+VJT

100 \J r J

Y • (0,0001 + 0,0002

+ 0,0001 . -£) .

w².

Die Zahlenwerte von m sind in nachstehender Tabelle enthalten:

Kategorie

Uebliche Form

des

Beschaffenheit der Kanalwände und Sohle

Rauhigkeits-

Koeffizient

Gerinnes

I.

II.

halbkreisförmig

rechtwinklig

III.

IV.

Y.

YI.

VII.

VIII.

IX.

X.

trapezförmig

XI.

Reiner, glatter Zement............

Reiner Zement und sehr sorgfältig gehobeltes Holz

Gut gefügte Bretter.............

Gewöhnliche rauhe Bretter, sorgfältig hergestelltes Backstein- und rein gearbeitetes Quadermauerwerk .    .

Ordinäres Backsteinmauerwerk und Bohlenwände .    .

Gewöhnliches Mörtelmauerwerk von gespitzten Steinen Bestochenes Bruchsteinmauerwerk, Sohle etwas mit

Schlamm bedeckt............

Rauhmauerwerk mit schlammiger Sohle .....

Aelteres Mauerwerk, moos- und pflanzenfrei, mit

schlammiger Sohle............

In felsigem Boden, Sohle unter 1,50 Meter breit, wenig

Wasserpflanzen.............

Sehr regelmäßig, sauber ausgeführter Erdkanal ohne

Pflanzen ................

In Erde mit schlammiger oder steiniger Sohle mit wenig Wasserpflanzen, Sohle über 2,0 Meter breit . Mangelhaft erhaltenes, mit Moos und Pflanzen bedecktes Trockenmauerwerk und schlammiger Sohle; Sohle

nicht über 1,50 Meter breit........

Erdkanal mit ziemlich vielen Wasserpflanzen, Sohle nicht über 1,50 Meter breit ........

Erdkanal mit vielen Wasserpflanzen, schlecht unterhalten, mit schlammiger Sohle, unter 1,50 Meter breit

0,12

0,15

0,20

0,25 bis 0,27 0,83 bis 0,35

0,45

o p A] cn Ol Ol

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

2,00

2,50

Es sind sodann noch eine Menge anderer empirischer Ausdrücke für R‘ vorhanden, die aber hier nicht weiter erwähnt werden sollen.

Lueger, Wasserversorgung.

Setzt man den Wert von B‘ aus Gleichung 4) in Gleichung 3) ein, so folgt die Gleichung:

10) u -----

1

K 'V

wenn k ein neuer empirischer Koeffizient ist, der sich aus der Gleichung k² . kt = 1 ermittelt. Man findet:

nach Formel 5)    & = 50,93;

8) k

(v +²³ +

0,00155 ^

V r -f- ^23 -f

0,00155 \

a / ’

9) k

100 . V r

4- \/ r

Der Wert von k nach Formel 8) läßt sich sehr einfach graphisch darstellen. Man trage in untenstehender Figur nach irgend einem Maßstabe die Länge I III — 1, IIIII = —, 0,00155

, IY VI = m V = a = n (23 +

Richtung IIII die Länge von yj r abgetragen und von gezogen wird:

II VI = 23 +

0.00155 \ au^ gQ wenn in der a /

dem Endpunkte eine Gerade nach IY

ci + \J r : IV V = V r : k.

Jf:    -JI

Da aber IV V =

-L +23+ ⁰-°⁰¹⁵⁵

n    cc

O.OP15S

_____!

so folgt aus dieser Proportion:

0,00155 ~ k

— 4- 23 +

n    a

0,00155

Fig. ll.

\/ r + n

(23 +

0,00155 \    ’

a /

I die Größe r

d. h. k wird für ein bestimmtes n und a gefunden, wenn von III gegen abgeschnitten, der Schnittpunkt mit IV durch eine Gerade verbunden und das von der letzteren auf der Linie III VI abgeschnittene Stück 0 III gemessen wird.

Das nach der vereinfachten Formel 9) von Kutter bestimmte k ist für die in der Tabelle 1 beschriebenen Kategorien der Beschaffenheit des benetzten Umfanges in der Tabelle auf Seite 51 zusammengestellt.

Die bei bestimmtem Gefälle und bestimmtem Querprofile durch ein Gerinne der gegebenen Rauhigheitsgrade des benetzten Umfanges fließende Wassermenge Q ist nach dem Vorigen:

11) Q = F . u = k . F . \/~ r a,

und die notwendige Größe des Gefälles bei bestimmter Wassermenge und bestimmtem Querschnitte wie vorhin ergibt sich zu:

12) a =

Q²

k² F² r •

Der zur Durchleitung einer bestimmten Wassermenge Q bei bestimmtem Gefälle a und gegebenem Rauhigkeitsgrade des benetzten Umfanges erforderliche Wasserquerschnitt ist endlich:

Je . |/

0,01

0,03

0,05

0,07

0,10

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,18

0,19

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

Werte des Koeffizienten k in der Formel: u — k. \j r o. =

I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

VII.

VIII.

IX.

45,5

59,0

65,1

68,8

72,5

73,2

74,0

74,7

75,5

76,3

76,8

77,3

77,8

78,3

78,8

80,4

82,0

83,0

84,0

84,8

85,5

86,0

86,6

87,0

87,5

87,9

88,2

88,5

88,8

89,0

89,3

40,0

33,3

27,0

23,2

18,2

15,2

12,2

9,7

53,6

59,9

63,9

67,8

68,6

69,5

70,3

71,2

72,0

72,5

73,2

73,7

74,3

74.9

76,7

78,5

79,7

80,8

81,7

82,5

83,2

83,8

84,3

84,8

85,2

85,6

86,0

86,4

86,7

87,0

46,4

39,0

33,1

27,8

23,6

19,4

15,7

52,9

57,0

61,2

62,1

63,1

64,0

65,0

65,9

66,5

67,1

67,8

68,4

69,0

71,1

73,2

74,6

76,0

77,0

77,9

78,7

79,5

80,1

80,7

81,2

81,7

82,2

82,6

83,0

83,3

45,3

39,0

33,2

28,6

23,7

19,4

49,5

43,1

37,1

32,1

26,9

22,2

53,9

54,9

55,9

56,9

57.9

58.9

59,6

60,3

60,9

61,6

62,3

64,7

67,0

68,6

70,1

71,3

72,4

73,3

74,2

74,9

75,6

76,2

76,8

77,4

77,9

78,3

78,7

47,5

48,5

49,5

50,5

51,5

52,5

53,2

53,9

54,7

55,3

56,1

58,6

61,0

62,7

64,4

65,7

66,9

67,9

68,9

69,7

70,5

71,2

71,9

72,5

73,0

73,5

74,0

41,3

42,3

43,3

44,3

45,2

46,2

46,9

47,6

48,3

49,1

49,8

52,3

54,9

56,7

58,4

59,8

61,1

62,2

63,3

64,2

65,1

65,8

66,5

67,2

67,8

68,4

69,0

36,1

37,1

38,0

39,0

39,9

40,9

41,6

42,3

43,0

43,7

44,4

47,0

49,5

51,3

53,0

54,4

55,8

57,0

58,1

59,0

59,9

60,7

61,5

62,2

62,9

63,5

64,1

30,5

31,4

32,3

33,2

34,1

35,0

35,6

36,3

36,9

37,6

38,3

40,8

43,2

45,0

46,7

48,1

49,5

50,7

51,8

52,8

53,8

54,6

55,4

56,2

56,9

57,6

58,2

25,4

26,2

27,0

27,8

28,6

29,4

30,0

30,6

31,2

31,8

32,4

34,8

37,1

38,8

40,4

41,8

43,2

44,4

45,5

46,4

47,4

48,2

49,0

49,8

50,5

51,2

51,8

100 . \/ r

+ \/ r

i . \J r a

X.

7,6

12,4

15,5

17,8

20,6

21,3

22,0

22,7

23,4

24,1

24,6

25,2

25,7

26; 3

26,8

28,9

31,0

32,6

34,1

35,4

36,7

37,8

38,9

39,8

40,7

41,5

42,3

43,1

43,8

44,4

45,0

XI.

5,6

9,4

11,8

13,7

15,9

16,5

17,1

17,7

18,3

18,9

19,3

19,8

20,2

20,7

21,1

22,9

24,7

26,1

27,5

28,6

29,7

30,7

31,7

32,5

33,4

34,2

34,9

35,6

36,2

36,9

37,5

XII.

3,9

6,6

8,4

9,8

11,5

11,9

12,3

12,8

13,3

13,7

14,0

14,4

14,7

15,3

15,5

17,0

18,4

19,5

20,6

21,6

22,5

23,3

24,1

24.8

25,5

26,2

26,8

27,4

28,0

28,6

29,1

13) F =

Während die Gleichungen 10), 11) und 12) durch Einsetzen der Werte für die bekannten Größen sofort das gewünschte Resultat geben, läßt sich der erforderliche Wasserquerschnitt nach Gleichung 13) ohne weiteres nicht ermitteln, da die Größen F und r in gegenseitiger Abhängigkeit stehen. Zur Lösung der Gleichung 13) muß man sich also zum vornherein über die allgemeine Gestalt des Querschnittes schlüssig machen.

Litteratur.

Beziehungen zwischen Querschnitt, Gefälle und mittlerer Geschwindigkeit bei der ununterbrochen gleichförmigen Bewegung des Wassers sind erörtert in den nachstehenden Abhandlungen des allgemeinen Litteraturverzeichnisses:

62, 88, 94, 109, 111, 126, 129, 144, 177, 197, 220, 254, 260, 267, 272, 297, 299, 306, 882, 351, 380, 390, 423, 429, 434, 443, 454, 456, 479, 484, 488, 491, 497, 508, 549.

Außerdem findet sich hierauf Bezügliches in allen Lehrbüchern der Hydraulik und der Wasserbaukunde; zu vergleichen sind auch die Litteraturangaben unter § 12.

Den empirischen Zusammenhang zwischen der zur Vereinfachung der Rechnung angenommenen mittleren Geschwindigkeit und den hiervon verschiedenen Geschwindigkeiten der einzelnen Wasserfäden im Wasserquerschnitte werden wir nicht verfolgen. Man findet derartige Betrachtungen in nahezu allen neueren, im allgemeinen Litteraturverzeichnis angeführten Lehrbüchern der Hydraulik. Außer diesen erwähnen wir noch besonders:

78, 89, 94, 104, 119, 137, 197, 198, 215, 227, 244, 274, 280, 285, 336, 339, 344, 362 409, 417, 424, 439, 478.

§ 9. Zweckmäfsige Profilformen.

Wenn man freie Wahl für das Wasserquerprofil hat, so wird man dasselbe in Bezug auf die vertikal durch seinen Schwerpunkt gehende Achse symmetrisch gestalten; wir schließen deshalb unregelmäßig gestaltete Profile (welche durch den Zwang äußerer Verhältnisse zum vorhinein feststehen und für welche r allgemein nicht ermittelt werden kann) von der folgenden Betrachtung aus. Sodann unterscheiden wir geradlinig und krummlinig begrenzte, sowie zusammengesetzte Querschnittsformen.

T>

In Bezug auf die ersteren repräsentiert das Trapez den Grundtypus. Sei 2 b die Wasserbreite, h die Höhe eines gegen die Vertikalachse symmetrischen Trapezes, dessen Böschungen gegen die Horizontale den Winkel <p bilden, so ist der Wasserquerschnitt :

F = 2b h — /?² . cotg <p = h (2 b — h cotg <p),

Tv !

p — 2 b -}--:

sm cp

h . cotg <p ;

mithin:

Fig. 12.

F

1) r — - :

p

Wird cp = 90°, so verwandelt sich das Trapez in ein Rechteck und die Gleichung 14) mit cos <p = 0, sin <p = 1, cotg cp = 0 in:

2b h__

2 b —|— 2 h b —j— h

Verschwindet endlich die Grundlinie des Trapezes, so wird der Wasserquerschnitt ein gleichschenkliges Dreieck, und man hat mit b = h. cotg <p aus Gleichung 1):

F h . sin cp

(2 b h — h² . cotg 9) . sin cp 2 h -f- 2 b . sin cp — 2 h . cos cp F . sin <p -j- h² (2 — cos cp)

h . cos cp

b .    a

= — sm <p = —— . sm 2 cp.

i/j

Fig. 13.

Aus dieser Gleichung ist direkt ersichtlich, daß bei konstantem a der Wert von r zu einem Maximum wird für 45°.

Ot*-

53

A A & - «y

Im allgemeinen findet man für das Trapez von bestimmter Fläche F die Bedingung für den Maximalwert von r aus den Gleichungen:    ^ r*-    , x ft - «*>. y-V-ir

dr

« -M=°-

welche mit dem Werte von r aus 1) ergeben:

dr

iJ dcp — 0l

60*

F. sin cp = h² (2 — cos cp),

cos cp = — •

Die letztere dieser 2 Gleichungen liefert cp = 60°, die erstere mit Rücksicht auf 1):

(li — b. sin cp).

Das Maximum tritt also ein, wenn die halbe Wasserbreite gleich der vom Wasser berührten Böschungsbreite ist und wenn der Böschungswinkel 60° beträgt, kurz wenn das Trapez die Gestalt des halben regelmäßigen Sechsecks annimmt.

Nimmt man den Böschungswinkel cp beliebig an, so ist nach dem Vorhergehenden am zweckmäßigsten li — b . sin cp. Beim Rechteck ist cp = 90°, also tritt das Maximum von r ein, wenn h — b ist. Allgemein ergibt sich beim trapezoidalen Profile mit li = b sin cp:

F — b² . sin cp (2 — cos cp) = c . b²,

b . sin cp r — -—

In nachfolgender Tabelle sind dementsprechend die Werte von c und q für verschiedene Böschungen bestimmt:

Werte von

Relative

Böschung

B emerkunge n

90°

60°

45°

33° 4P 26° 34'

0,000

0,577

1,000

1,500

2,000

2,0000

1,2990

0,9142

0,6477

0,4945

0,5000

0,4330

0,3536

0,2773

0,2236

1,0000 . b 0,8660 . b 0,7071 . b 0,5546 . b 0,4472 , b

rechteckiges Profil

halbes regelmäßiges Sechseck

Profil mit einfacher Anlage der Böschung

Profil mit 1¹j-2 facher .    „    „

Profil mit 2facher    „    „    „

Für alle symmetrisch zur vertikalen Mittelachse gestalteten geradlinig begrenzten Wasserquerschnitte läßt sich, wenn 2b die Wasserbreite bedeutet, die einfache Beziehung herstellen:

F= c . b\

r=c₁.b,

welche, wie wir später sehen werden, die Dimensionenberechnung wesentlich erleichtert.

Wählt man bei beliebig krummlinig begrenztem Wasserquerprofile die Symmetrieachse zur Achse der X und legt zu dieser senkrecht in Höhe des Wasserspiegels die Achse der Y, so ist der Inhalt des Flächenelementes:

li

y-

dF — 2y . dx

und die Länge der entsprechenden 2 Bogenelemente:

² • \J ¹ + (tt)

. dx.

dp — 2 . y⁷ dx² -f- dy²

Die mittlere hydraulische Tiefe ist demgemäß, wenn a die Tiefe der Kanalsohle unter dem Wasserspiegel, b die halbe Breite des Kanales in Wasserspiegelhöhe bedeutet:

! !

5J

rO

ö.

J ij . dx

. dx

Ist z. B. das Wasserquerprofil eine halbe Ellipse, deren große Achse = 2 a, deren kleine Achse = 2 b, so ist bekanntlich:

ci . b . k

p = ci .

. n² — — .    (

3    \2.4    /    5 V

1.3.5

2.4.6‘

und mit n =

1/

1 — —wird:

«²

1.3.5

2.4.6

Wird a = b, so ist die elliptische Fläche ein Halbkreis und n = 0, r — 0,5 b. Läßt man sodann a mehr und mehr zunehmen, während b konstant bleibt, so wird auch r fortwährend größer werden, jedoch nicht ins Unbegrenzte; das Maximum von r tritt ein, wenn a unendlich

TC

groß geworden ist. In diesem Falle wird n = 1, r = b . — = 0,78 . b; man kann also den

Wert von r durch Vergrößerung der Halbachse a nicht beliebig, sondern, auch bei ganz abnormen Annahmen, nur verhältnismäßig wenig vergrößern.

Wird, wie dies in der Regel als Grenz Verhältnis aufgefaßt wird, a = 2b gemacht, so wird n = v/ 1 — 0,25 = v/ 0,75 und hierfür r — 0,65 . b.

Aus der Gleichung 2) § 8 folgt durch Differentiation:

p . clF — F . dp

dr =

di

el F

p²

dp

und man hat für den Fall, daß die mittlere Geschwindigkeit bei beliebiger Füllung des Profile» dieselbe bleiben soll, die Bedingung:

r — C, dr — 0,

dF

dF=C . dp.

Mithin:

ij . dx — C .

. dx, dx —

C • dy

v⁷ IJ² - C²’

woraus durch Integration:

x + C{ = C .In .

!! + V⁷ f ~ C

+ Ci

oder a) y + d y² — C² = C . e C

Um diese Gleichung nach y aufzulösen, kehren wir a) um und erhalten:

•c

c =C.

//- v¹ >r-c²

y+dy²-C²

G/ + \/y-C²) (y d y² C²) ’

oder

b) y — d y² — C² = C. e Die Addition der Gleichungen a) und b) ergiebt sodann die Gleichung der Kurve:

C r Ci + X.

⁶) V = ~2 • [e °

In dieser Gleichung ist C der fest angenommene Wert von r und 6j die Integrationskonstante, die sich aus dem gleichzeitigen Bestehen der Werte x — 0, y = b berechnen läßt. Es wird für x — 0 nach 6):

Oi

C r —

h = T ' [e°

woraus durch Quadrieren und beiderseitige Subtraktion von 4 sich leicht findet:

b+ V b² — c²

Bedingung für die reelle Lösung der Aufgabe ist also, daß b~Z> C und y > C sei. Wenn x— — C\ wird, ist y — C.

Die Gleichung 6) stellt demgemäß eine Kettenlinie dar, deren Scheitel in der Distanz — unter dem Koordinatenanfange gelegen ist, denn y erhält für diese Abscisse den kleinsten Wert.

Ist C\ = 0, so liegt der Scheitel der Kettenlinie in der Ordinatenachse und es ergiebt sich für x = 0 y — b, mithin in diesem Falle die Gleichung:

. iw +rn

Die Ordinatenachse ist dann Symmetrieachse der Kurve, der mittlere Profilradius wird — b und hat damit seinen maximalen Wert erreicht. Mithin entspricht unter allen Kettenlinien, welche gleiche Geschwindigkeit bei jeder Füllung des Wasserquerschnittes gestatten, diejenige, deren Scheitel in der Ordinatenachse gelegen ist, dem Maximum der Geschwindigkeit. Durch ent- T sprechende Wahl von C kann jede beliebige Geschwindigkeit für das durchströmende Wasser erreicht werden; es ist deshalb das Profil von besonderem Interesse, wenn die Beschaffenheit der wasserberührten Fläche die Einhaltung einer ganz bestimmten Geschwindigkeit ratsam erscheinen läßt.

f-

h -hr

Fig. 15.

Die in der Praxis am häufigsten zur Anwendung kommenden Profile sind eiförmig oder rund; die Eiform wird dabei durch Zusammensetzung von Kreisbogen erzielt. In einem eiförmig begrenzten Kanalprofile sei:

R der Halbmesser der Kanalhaube,

der Leibung = m . R, des Sohlstückes = n . R,

so muß sein (Fig. 16):

sin rf —

R₁ — R

Rx — R₂

V-

<x

rf — arc

sm =

m — 1 \ n /’

X,

m —

h = R₂~\~ (Rx — R₂) . cos tp = R . [n -f- (m—w)cos<p], a = Rx . cos f = m . R . cos <p.

Bl

Fig. 16

Sind drei dieser eben entwickelten Größen gegeben, so ist das Kanalprofil präzisiert und kann konstruiert werden.

Der von der Linie MN abgeschnittene unterste Teil des Kanalprofiles hat eine Fläche:

R₂²

f — —i

l₂ 2

. (2 <p — sin 2 <p) = R² n² .

sin 2 <p \

2 /’

und einen benetzten Umfang: p₂ = 2 R² rp = 2 R n <p.

Der zwischen der Linie MN und der Kämpferlinie OP gelegene Teil des Kanalprofiles hat einen Flächeninhalt, welcher gleich ist dem Inhalte des Dreiecks OMN plus dem Inhalte des Sektors OPN weniger dem Inhalte des Rechteckes OSQM, das Ganze multipliziert mit 2.

T? 2 4M 2 mn 2 CD

Inhalt des Dreiecks OMN = L- . OM. MN =    . Rl ² cos sin'f = —5    -•

u    Li    —

Inhalt des Sektors OPN =

u

Inhalt des Rechtecks OSQM — (Ry — R) . a = R² m . (m — 1) . cos <p.

. arc

(sin==iB

R² m²

• (t -

Es ist also:

fi =    •

sin 2 (p \

7

2 m . (m —

1) cos 9J

und der entsprechende benetzte Umfang px:

py = 2 Ry . arc

(sin =x)

— 2 Rm .

(t

7-

Mithin hat der ganze, unterhalb der Kämpferlinie OP gelegene Wasserquerschnitt ein Flächenmaß von:

S]'n — 2 m (m — 1) cosfjj =

c.R²,

während der entsprechende benetzte Umfang sich berechnet zu:

<p)] = c₀. R.

Nimmt man nun die Linie MN [Fig. 17] als die tiefste Absenkung des Wasserspiegels im Kanalprofile an, so gelten für einen, zwischen MN und OP variierenden, in der Distanz x unter OP gelegenen beliebigen Wasserstand die Beziehungen:

=c.R²—

Fx = F₀ - 2 . SPN'Q' =

2, [|-.l/R^i₊F-

px — p₀ — 2 . arc [sin =

arc

Grenzen:

Wir haben also für diesen allgemeinen Fall innerhalb der vorhin erwähnten

9) Fx = R². [c

— m². arc

10) px

c₀ — Qm. arc

(sin = iw)}

zum

Erstreckt sich die Füllung des Kanalprofiles über Kämpferhöhe hinaus, bis Abstande z über der Kämpferlinie OP und bezeichnet man mit w den

Zentriwinkel der beiden, von S aus gegen die oberen Berührungspunkte K und L gezogenen Fahrstrahlen, so wird, wie direkt aus der Figur 18 ersichtlich:

TM

11) F. = F₀ +

i?²

-— (tv — 7c — sin iv) =

LJ

i?²

= —(2 c + w — tt — sin iv);

___iL__]

*[

*„1

12) p e = ^»₀ -j- 2? (*0 — 3C) = jß (c₀ + «? — Tr).

Fig. 17.

Diese Gleichungen gelten ganz allgemein für alle möglichen Werte von i?, Bi und B₂ bezw. von <p, h und a.

Bei einer Kanalfüllung bis zur Kämpferhöhe berechnet sich nach den Gleichungen 10) und 11) Geschwindigkeit und Wassermenge:

13) u = Je .

Bo

co

■ a;

14) Q = F₀ u = Je . y

. a;

r<— rT

und für eine Füllung über Kämpferhöhe hinaus gelten die Beziehungen:

15) u = Je .

- 7T -

2 (c₀ 4- w — tt)

sin iv) . a

16) Q — k .

B⁵ (2 c w — Tr — sin iv)'d . a

8 (c₀ -j- w — tt)

Fig. IS.

Aus den Gleichungen 15) und 16) ist ersichtlich, daß, weil sin w nicht gleichmäßig mit w zunimmt, es einen Wasserstand geben muß, bei welchem die Geschwindigkeit, und einen zweiten, bei welchem die Wassermenge zu einem Maximum wird. Man findet, sofern k als vorher bestimmt und konstant angesehen wird, die

entsprechenden Werte von iv aus den Gleichungen

du

dw

= 0 bezw.

dQ

dw

= 0;

17) 0 = sin w — (c₀ -(- w — tt) cos w — 2 c -{- c₀ ;

18) 0 — sin iv — 3 (c₀ -f- w — tt) cos w -|- 3 c₀ — 2 c -j- 2 {w — tt).

Diejenigen Werte von w, welche den Gleichungen 17) und 18) entsprechen, ergeben in 15) und 16) eingesetzt Maximalwerte von u bezw. 0, wenn sie die aus den Gleichungen 15) und 16) bestimmten zweiten Differentialquotienten negativ machen, was im einzelnen Falle besonders nachzuweisen ist. Indessen liegt es in der Natur der Aufgabe, daß es sich nur um ein Maximum handeln kann.

B e ispiele.

1) Es sollen Geschwindigkeit und Wassermenge bei verschiedenen Wasserständen und einem Kanalprofile, in welchem sich die lichte Höhe zur größten Breite wie 3 : 2 verhält, ermittelt werden; der Radius des Sohlstückes sei dabei gleich dem halben Radius der Kanalhaube. (Normal-profil bei Kanalisationen.)

Die Bedingungen ergeben:

— 3 . B, B₂ = 0,5 . B,

Hl - 3j

n = 0,5,

sin cp

= 0,8,

3 — 0,5

cp = arc (sin = 0,8) — 0,927296 [53° 7' 48,5"], h=2B = B. [0,5 + 2,5 . cos cp],

2 — 0,5

ci =    . cos cp = 3 . B . 0,6 = 1,8 . B,

sin 2 cp = 0,960000 = 2 . sin cp . cos cp.

Unter Benutzung dieser Werte folgt nach den Gleichungen 7) und 8):

F₀ = B².    — 8,75 . (0,927296 — 0,480000) - 12.0,öj = 3,023328 . B²;

p₀ = 2 R . [0,5 . 9,927296 + 3 . (1,570796 — 0,927296)] = 4,788296 . B.

Für einen beliebigen Wasserstand in der Distanz x unterhalb der Kämpferlinie ergieht sich nach den Gleichungen 9) und 10):

Fx — B². [3,023328

= 0,600000,

5.

Fig. 19.

— 9 . arc

[sin

shr)]

+ Bx .

[4-3.]/

(sie)’]

Px =

B . [4,788296 — 6

. arc

[sin

o-)]-

Das Maximum der Geschwindigkeit tritt ein nach Gleichung 17) für:

0 = sin iv

Man erhält ferner durch Einsetzen der Zahlenwerte in Gleichung 18):

0 = 2 w — 3 . cos w (w -f- 1,64671) -f- sin w -f- 2,03505,

Für diesen Wert von w ergiebt sich also das Maximum der Wasser men ge.

In der nachfolgenden Tabelle sind die, den Bedingungen dieser Aufgabe entsprechenden Werte von Wasserquerschnitt, benetztem Umfange, mittlerer hydraulischer Tiefe, Geschwindigkeit und Wassermenge für die bemerkenswertesten Wasserstände übersichtlich zusammengestellt:

{iv -J- 1,64671) . cos w — 1,25836,

10 = 4,337 = 24872 Grad.

w — 5,194 = 297 V2 Grad.

für:

Wasserquerschnitt F —

Benetzter Umfang p =

Profilradius

>• =

Geschwindigkeit

u —

Wassermenge Q =

x = 0

w = 248 V20 iv = 297 V20 iv = 360°

3,02333 . B2 4,08632 . „ 4,49260 . „ 4,59413 . „

4,78830 . B 5,98386 . , 6,84052 . „ 7,92989. ,

0,6314 . B 0,6829 . „ 0,6568 . „ 0,5793 . „

0,795 . k    .y li . a

2,400 . k \J B⁵ . a 3,377 .    „

3,641 .    „

3,496 .

2) Das in Figur 20 gezeichnete Kanalprofil hat folgende Dimensionen:

also m = 1,5,

n — 0,5.

Es sollen die gleichen Ermittlungen, wie soeben, auch für dieses Profil gemacht werden.

Die Bedingungen ergeben:

B{ = 1,5 . B,

B‘i = 0,5 . B,

JT

sin <p =

1,5 - 1

1,5 — 0,5

= 0,5;

If \S.

-g- = 0,523599 [30°];

cos cp = sin . 2 cp = 0,866025; h — B. [0,5 + 0,866025] = 1,366025 . B, a = 1,5.0,866025 . B = 1,299038 . B.

cp ==

Es wird sodann, entsprechend den Gleichungen 7) und 8)

2,00 . (0,523599 — 0,433013) — 1,5 . 0,86602ö] = 2,054083 . R\

Pq = 2 R . [0,5 . 0,523599 + 1,5 . (1,570796 — 0,523599)] = 3,665190 . R.

Für einen beliebigen Wasser stand in der Distanz x unterhalb der Kämpferlinie ergiebt sich nach den Gleichungen 9) und 10):

Fx = R² .

[2,054083

— 2,25 . arc

[sin

px — R .

1,5 R

[3,665190 — 3,00 . arc [sin

xnr)]-

Das Maximum der Geschwindigkeit tritt, entsprechend den Gleichungen 17) und 19), ein für:

w = 4,474 = 256 V² °-

0 = sin w — (w -f- 0,52360) . cos w — 0,44297,

Das Maximum der Wassermenge fließt durch den Kanal, wenn:

w = 5,351 == 306 V« °.

0 = 2w — 3 cos tv (iv -j- 0,52360) + sin w -j- 0,60422,

In der folgenden Tabelle sind nun, wie vorhin, die zusammengehörigen Werte von F, p, r, u und Q für die Hauptfälle zusammengestellt:

für:

Wasserquer-schnitt F —

Benetzter Umfang p —

Profilradius

Geschwindigkeit u —

Wassermenge Q =

w = 256 72°

iv = 30672°

w = 360°

2,05408 . R2 3,20000 . „ 3,56022 . „ 3,62488 . „

3,66519 . R 4,99750 . „ 5,87449 . „ 6,80678 . „

0,5603 . R 0,6403 . „ 0,6060 . „ 0,5325 . „

3) Geht das Eiprofil in einen Kreis über, so wird R[ = R, m = 1, R<i=zR, n— 1, —t—, mithin nach den Gleichungen 7) und 8):

X .R²

C = ~2’

p₀ = 2R.-^~

C₀ - X,

und nach 11) und 12) mit Einsetzung dieser Werte:

R²

■ ^    . (tv — sin iv)

p = R w.

iv — 2 . arc [cos =    so

Da x — R . cos . ——

hieraus für ein beliebiges x der Winkel w, also auch F x und px bestimmen. Das Maximum der Geschwindigkeit tritt, entsprechend den Gleichungen 17) und 19), ein für:

0 = sin w — w. cos tv,

tg W — IV,

tv = 4,4934 = 25772°.

Fig. 21.

Dem Maximum der Wassermenge entsprechend liefert Gleichung 31):

w — 5,379 = 308°.

0 = 2w — 3 . iv . cos w -f- sin tv,

Für den Kreis ergiebt sich, analog den früheren, folgende Tabelle:

für:

Wasserquer-sehnitt F =

Benetzt er Umfang p —

Profilradius

Geschwindigkeit u —

Wassermenge Q =

x — 0 w = 25772° iv — 308° w = 360°

1,57080 . R2 2,73478 . „ 3,08237 . „ 3,14159 . „

3,14159 . R 4,49344. „ 5,37851 . „ 6,28318 . .

0,5000 . B 0,6086. , 0,5731 . „ 0,5000. -

0,707 . k . \/ R . ol 0,780 .

0,757 .

0,707 .    „

4) Als weiteres Beispiel sei ein gedrücktes Eiprofil angenommen, bei welchem sich der Mittelpunkt des Kreisbogens für die Sohlenkrümmung oberhalb der Kämpferlinie befindet.

Es ergiebt sich sodann mit:

B₂ =

Bx = 0,5 . B,

i + VT

m — 0,5,

1 + V⁷ 2

*•

sin cp =

0,5

0,5 —

¹ +^2

= \/ 0,5,

*=tM

cos cp = sin cp,

Fig. 22.

*0 ₌ B* .    - + 1,20709 (^

Po = 2 B .

sin 2 cp = 1,

h = B . [0,5 + /Ö3 +(0,5 —0,5— n/Ö5) . v/Ö5]=v/0,5 . A' a = 0,5 . v/_Ö5 . B = \/ 0,125 . B,

Nach Gleichung 7) und 8) wird also:

- - 0,50000) + 0,50000 . 0,7071l]

= 2,68152 . B.

= 1,09076 . A²,

[^.(0,5 + v/0,5) + 0,5.

-r)]

Für einen beliebigen Wasserstand in der Distanz x unterhalb der Kämpferlinie innerhalb der Grenzen von 0 bis a folgt aus den Gleichungen 9) und 10):

Fx — R² . [l,09076

— 0,25 . arc

(sin

— 0,5 .

0,5 B

R . [2,68152

-uh)]-

Das Maximum der Geschwindigkeit tritt ein, entsprechend den Gleichungen 17) und 19), für:

0 — sin iv — (w — 0,46008) . cos w + 0,50,

Das Maximum der Wassermenge erhält man aus 18) für:

0 = 2 w — 3 cos w (w — 0,46008) + sin w — 0,42015,

d²Q cliv²

fix =

— arc

(sin

w = 4,593 = 263°.

w = 5,418 = 310 V2⁰;

negativ.

Es berechnet sich also für das gedrückte Eiprofil die folgende Tabelle:

denn dieser Wert macht

für:

Wasserquerschnitt F —

Benetzter Umfang p =

Profilradius

r =

Geschwindigkeit u —

Wassermenge Q =

x — 0 w = 26372° w = 31072° w — 360°

1,09076 . R2 2,31346 . „ 2,60954 . „ 2,66155 . „

2,68152 . R 4,13302 . „ 4,95774. , 5,82311 . „

0,4068 . R 0,5598 . „ 0,5263 . „ 0,4571 . „

Zusammengesetzte Querschnittsformen | Fig. 23], welche sowohl von geraden wie auch von krummen Linien begrenzt sind, finden sich in der Anwendung häufig. Insbesondere werden für sehr breite gemauerte Kanäle Profile umstehender Form, bei welcher die Sohle gewölbt, die Leibungen dagegen geradlinig sind, verwendet. Die Berechnung des Profilquerschnittes und des benetzten Umfanges ist hierbei allgemein nicht durchführbar, im einzelnen Falle aber leicht zu bewerkstelligen.

Sofern ein solches Profil nach oben offen ist und der Kreisbogen der Sohle sich an die geradlinigen Böschungen tangential anschließt, welche Profilform statt der trapezoidalen sich in manchen Fällen sehr empfiehlt, läßt sich Querschnitt und benetzter Umfang allgemein ermitteln. Nennen wir zu diesem Zweck wiederum 2 b die Wasserbreite,

R den Radius der Sohlenkrümmung, cp den Neigungswinkel der Böschung gegen die Horizontale, so ist der Wasserquerschnitt (Fig. 24):

F=b . AB + R . 'DE + R² . cp = b² . tg cp — R² (tg cp — cp),

weil AB — AC — BC — b tg cp

cos cp

Fig. 23.

DE = CE — CD —

COS cp

R . tg cp.

|A

Tr

‘T

Der benetzte Umfang dieser Profilfläche wird:

TL

p = 2 . DE -f- 2 R . cp

COS cp

— 2 R . (tg cp — cp).

T>

Der Profilradius r ermittelt sich aus diesen Be

ziehungen zu:

19) r = — P

F _ b'² . tg cp — R² . (tg cp — cp)

COS cp

— 2 R . (tg cp — cp)

R . F. cos cp

2 F . cos cp —{— 2 b R — b² . sin cp

Fig. 24.

Soll das Verhältnis von R : b so gestaltet werden, daß r bei bestimmter Profilfläche ein Maximum wird (was in diesem Falle sowohl dem Maximum der Geschwindigkeit als auch jenem der Wassermenge entspricht), so ist r nach b zu differenzieren und das Ergebnis =0 zu setzen Da F und R für diesen Fall als Konstante zu betrachten sind, so folgt:

dr

= 0;    2 R — 2b. sin cp = 0, R — b . sin cp ,

woraus zu entnehmen ist, daß das günstigste Verhältnis zwischen R und b stattfindet, wenn der Mittelpunkt der Sohlenkrümmung in die Mitte der Wasserspiegelbreite (von 5 nach Ä) gelegt wird. Mit dem Werte R = b . sin cp ergiebt sich sodann aus 19):

b . sin cp _ R

F — b² (sin cp . cos cp —j— cp . sin² cp), p — 2 b . (cos cp -f- cp . sin cp).

Der

Für Profile, welche neben dem Hauptrinnsale für den Wasserstrom Bankette oder Vorländer haben, bei welchen der benetzte Umfang sich sehr rasch vergrößert, ohne daß das Wasserquerprofil erheblich zunimmt, sind die seitherigen Anschauungen für Berechnung von Geschwindigkeit und Wassermenge zu modifizieren.

Litter a tur.

In den Lehrbüchern der Hydraulik findet sich im allgemeinen wenig über diesen Gegenstand. Wir verweisen auf:

93, 114, 126, 144, 145, 186, 201, 229, 291, 292, 293, 298, 301, 311, 316, 319, 332, 336, 342, 355, 355 a, 371, 498, 499, 514, 515, 517 a.

§ 10. Dimensionenberechniing offener Kanäle.

Fassen wir das über die gleichförmige Bewegung des Wassers Gesagte zusammen, so sind im allgemeinen folgende Aufgaben zu lösen:

1) Es ist die Geschwindigkeit des Wassers in einem Kanäle bezw. dessen Wassermenge zu ermitteln, wenn das Querprofil und das Gefälle gegeben sind. Zu diesem Ziele führen ohne weiteres die Gleichungen 10) und 11) des § 8.

Beispiele.

a. In einem rechteckigen Kanäle, welcher mit glattem Zementverputz versehen ist und eine Sohlen- bezw. Wasserbreite von 0,76 Meter, eine Wassertiefe von 0,38 Meter und ein Gefälle von 1 : 100 hat, ist die mittlere Geschwindigkeit des Wassers zu ermitteln.

Zunächst ist:

_mw_o,i9_

0.15 + v/ÖG9

Mithin nach § 8 Gleichung 10):

innerhalb der Grenzen von CD C' (Figur 25) stetig mit Vergrößerung des Wasserquerprofiles wachsende benetzte Umfang wird, sobald das Wasser über CC' ansteigt, sehr rasch zunehmen, während das Wasserquerprofil j , nahezu dasselbe bleibt. In solchem Falle hat das auf ^ den Banketten AB, A'B' ab fließende Wasser eine viel geringere Geschwindigkeit, als jenes, welches im sogenannten Stromschlauche A CD C‘A‘ sich bewegt, und diese Geschwindigkeit wird erhalten, wenn man die über AB, A'B' wegfließende Wassermenge als in besonderem, von dem mittleren getrenntem Profile sich bewegend ansieht. In diesem Falle wäre dann CEB, C'E'B' benetzter Umfang und CAB EC, C'A'B'E' C‘ Wasserquerschnitt für das auf dem Bankette fließende Wasser, während das Querprofil für das im Stromschlauch fließende ACDC'A'A und dessen benetzter Umfang CDC' wäre.

Es ist überhaupt bei Anwendung der seither benutzten Formeln für die gleichförmige Bewegung des Wassers in offenen Kanälen zu berücksichtigen, daß sie aus Versuchen abgeleitet wurden, bei denen im Profile eine ganz konforme Zunahme von Wasserquerschnitt und benetztem Umfange stattgefunden hat; je einfacher und gedrängter deshalb das Profil für die Wasserführung ist, um so mehr werden die erhaltenen Resultate mit der Wirklic hkeit übereinstimm en.

Al

JA

c’

—6—

Fig. 25

u = 74,4 . v/ 0,19 . 0,01 = 3,24 Meter.

b. Wie groß ist die von dem eben behandelten Kanäle abgeführte Wassermenge? Nach § 8 Gleichung 11) wird:

Q = F. u — 3,24.0,76 . 0,38 = 0,936 Kubikmeter.

2) Es ist das nötige Gefälle eines Kanales gesucht, die zu transportierende Wassermenge und der Wasserquerschnitt gegeben. Hierfür dient Gleichung 12) §8.

Beispiel.

Eine Rinne, welche aus zwei unter rechtem Winkel stumpf gestoßenen glatt gehobelten Brettern besteht, soll eine Wassermenge von 1,000 Kubikmeter pro Sekunde abführen. Dabei sollen die Bretter nur auf eine Breite von 0-76 Meter vom Wasser berührt werden. Welches Gefälle ist erforderlich?

Es ist:

F= 0,76.0,38 = 0,2888 □ Meter,

0,2888

2.0,76

= 0,19.

Mithin wird k wie vorhin zu 74,4 und man erhält:

= 0,01.

1,000

74,4².0,2888².0,19

3) Es ist die zu transportierende Wassermenge und das Gefälle eines Kanales gegeben; die Dimensionen des Wasserquerschnittes sind zu bestimmen.

Wie früher bemerkt, dient hierzu Gleichung 13) § 8; ein Resultat erscheint jedoch erst dann, wenn eine Beziehung zwischen dem Profilradius r und dem Querschnitte F gegeben ist oder zum vornherein angenommen wird.

Aus den durchgeführten Rechnungen ist klar geworden, daß, wenn 2 b die größte Breite eines regelmäßigen, symmetrisch gegen eine vertikale Mittellinie angeordneten Wasserquerschnittes ist, stets die Beziehung besteht, sowohl für geradlinig wie für krummlinig begrenzte Profile:

2) r = cx . b.

1) F = c . b²,

Man hat deshalb aus Gleichung 13) § 8:

k . [/

— c. b² =

Einen angenäherten Wert von b erhält man mit k — 50:

2500 c² cx a '

und wenn sodann für k der Wert aus der abgekürzten Formel § 8 Gleichung 9) von Kutter eingesetzt wird, so folgt:

}/ c₁ a b .

100 . 1/ cxb

100 c ct . [X a

4- V ci b

woraus:

4) b =

Q (m cx .b) 100 c c₁ \/~ a

Führt man hier den angenäherten Wert in dem rechts stehenden Teile der Gleichung ein, so ergiebt sich ein genauerer, welcher meistens keiner weiteren Korrektur bedarf. Es ist jedoch leicht einzusehen, wie man successive die vollkommene Lösung von Gleichung 1) erreicht.

Beispiele.

a. Ein nach dem Normalprofile der Eiform hergestellter, im Innern glatt verputzter Betonkanal soll bei einem Gefälle von 0,01 eine Wassermenge von 10 Kubikmetern pro Sekunde abführen, wenn er bis Kämpferhöhe gefüllt ist. Die Dimensionen sind zu ermitteln.

Es ist der angenäherte Wert von b mit c = 3,02333, q = 0,6314, a = 0,01, Q = 10

b = \⁵

100

2500 . 3,02333².0,6314.0,01

= 0,93 Meter.

Nimmt man, entsprechend der Beschaffenheit des Kanales, m — 0,15, so wird nach 4):

10 (0,15 + v/ 0,6314.0,93)

100.3,0233.0,6314.0,01

= 0,78 Meter.

In zweiter Annäherung wird: „ dritter    „    „

„ vierter    „    „

b = 0,77, b = 0,76, b = 0,76.

b. Ein kreisförmiger Betonkanal mit glattem innerem Verputze soll bei einem Gefälle, von 0,04 eine Wassermenge von 1,5 Kubikmeter pro Sekunde abführen, wenn er ganz voll lauft Die Dimensionen sind zu ermitteln.

Es ist der angenäherte Wert von b mit c — 3,14159, q = 0,5, « = 0,04, Q — 1,5;

1,5²

2500.3,14159².0,5 . 0,04

= 0,34 Meter.

Nimmt man sodann, entsprechend der Beschaffenheit des Kanales, m — 0,15, so wird nach 4): / 1,5 (0,15 + v/ 0,5 . 0,34)

100.3,14159.0,5 . 0,2

= 0,30 Meter

die richtige Dimension.

c. Es soll ein Werkkanal in Erde mit trapezoidalem Querschnitte und P^facher Böschung bei einem Gefälle von 1 : 1000 angelegt werden, welcher eine möglichst vorteilhafte Querschnittsform besitzt und 2 Kubikmeter Wasser pro Sekunde zu transportieren vermag. Die Dimensionen sind zu ermitteln.

Der angenäherte Wert von b ergiebt sich mit c — 0,6477,

Q = 2,0 (vergl. § 9, Tabelle, Seite 53):

q = 0,2773, > = 0,001,

2500.0,6477².0,2773.0,001

= 1,69 Meter.

Nimmt man, entsprechend der Beschaffenheit des Kanales, rn = 1,75, so wird nach Gleichung 34):

8/    2 (1,75 -f- \/ 0,2773 . 1,69)

100.0,6477.0,2773.0,0333

= 2,01 Meter.

Die zweite und dritte Annäherung ergeben b = 2,03 Meter.

Der Kanal erhält also 4 Meter Wasserbreite, 0,67 Meter Sohlenbreite und eine Wasserhöhe von 1,11 Meter mit 1 ^2fachen Böschungen.

Weitaus die größte Zahl aller in neuerer Zeit für Wasserversorgung zur Verwendung gelangenden Kanalprofile sind eirund oder kreisrund. Es ist deshalb

von Wichtigkeit, das Verhalten solcher Profile beim Wasserdurchfluß rasch übersehen zu können, und zu diesem Zwecke eignet sich am besten die Aufstellung von Tabellen für handelsübliche Dimensionen derartiger Profilformen.

wenn sie

Aus den Tabellen soll vor allem erkannt werden können, welche Geschwindigkeiten entstehen und welche Wassermengen durchfließen , wenn ein bestimmtes Profil bei konstantem spezifischem Gefälle (a) benutzt wird. Umgekehrt kann sodann auch die Frage beantwortet werden, welche Dimensionen ein Profil bestimmter Art bei gegebenem Gefälle und gegebener Wassermenge erhält, oder in welches Gefälle die Leitung mit bestimmtem Profil gelegt werden muß, eine bestimmte Wassermenge führen oder das durchlaufende Wasser eine bestimmte Geschwindigkeit erhalten soll. Diese Fragen für alle Füllungsgrade von Kanälen in Tabellen zu beantworten, würde*zu weit führen. Es werden deshalb im folgenden für die Tabellen sowohl bei den eirunden als auch bei den kreisförmigen Kanälen nur zwei Füllungsgrade in Rechnung gezogen:

a.    die Füllung des Profils bis zur Kämpferhöhe,

Scheitel).

zum

b.    die vollständige Füllung des Profils (bis

Unter den Eiprofilen wählen wir jenes mit dem üblichen Normalverhältnis 3 : 2 von lichter Höhe h zum Haubendurchmesser d (§ 9, Beispiel 1, Seite 57). Man wird hierfür vor allem die entsprechenden Werte von k (nach § 8, Gleichung 9, Seite 50) zu berechnen haben; sie ergeben sich wie folgt:

a. Bis zur Kämpferhöhe gefülltes normales Eiprofil.

P r o fil

d : h — 60 : 90

d:h = 70 : 105

d : h = 80 : 120

d : h = 90 : 135

d\li— 100 : 150

Wert von k

63,5

65,3

66,8

• 68,1

69,2

Profil

d:h = 120:180

d:h = 140:210

d:h — 160 : 240 d : Ä = 180 : 270

d :h = 200 : 300

Wert von k

71,1

72,7

74,0

75,1

76,1

b. Volllaufendes normales Eiprofil.

Profil

d : h = 90 : 135 \d:h = 100 : 150

d : h = 60 : 90

d:h — 70 : 105

d:h = 80: 120

Wert von k

62,5

64,3

Cb

Ol

■ GO

Cb

Ob

00

Profil

d :7t = 180: 270 d:h = 200 : 300

d:h = 120 : 180

d: h = 140: 210

d:h = 160 : 240

Wert von k

70,2

71,8

73,2

74,3

75,3

Nachfolgende Tabelle ergibt sodann Wassermenge und Geschwindigkeit ad a und b bei spezifischen Gefällen (a) von 0,1 bis 0,0005; es dürfte mit diesen Gefällen auf die überwiegend größte Zahl aller praktisch vorkommenden Fälle Rücksicht genommen sein.

Lueger, Wasserversorgung.

Gefälle

Y erhältnis

Spezif. (a)

Bis zur Kämpferhöhe gefülltes eiförmiges Kanal-

u = 0,795 . k \/~ B a,

Q = 2400 . k \/ B* a,

u in Metern, Q in

Profil der normalen Konstruktion (d : h = 2:3).

loo. [ST

0,25 + |/T '

r = 0,6314 . .ß,

Litern pro Sekunde.

Profil 60 : 90

Profil 70 : 105

Profil 80 : 120

Profil 90 : 135

Profil 100 : 150 Profil 120 : 180

Profil 140 : 210

Profil 160 : 240 Profil 180 : 270 Profil 200 : 300

ll

rH rH rH rH 7—J 7—M r-H r-H tH tH

r-H rH t-H t—I rH rH tH rH rH tH tH

7—I * *

CO DO DO DO DO 1—1 HHM"

Od

CO

cc

8^88 8888 £888

1 : 375 1 :400 1 :425 1:450

1 : 475 1 :500 1:550 1 : 600

1 :650 1 : 700 1 : 750 1 :800

1 : 850 1 : 900 1 : 950 1 :1000

1 : 1100 1 : 1200 1 : 1300 1 : 1400

1: 1500 1 : 1600 1 :1700 1 : 1800 1 : 1900 1 : 2000

0,10000

0,06667

0,05000

0,04000

0,03333

0,02857

0,02500

0,02222

0,02000

0,01667

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,00364

0,00333

0,00308

0,00286

0,00267

0,00250

0,00235

0,00222

0,00210

0,00200

0,00182

0,00167

0,00154

0,00143

0,00133

0,00125

0,00117

0,00111

0,00105

0,00100

0,00091

0,00083

0,00077

0,00071

0,00066

0,00062

0,00059

0,00056

0,00053

0,00050

8,74

7,14

6,18

5,53

5,05

4,67

4,37

4,12

3,91

3,57

3,30

3,09

2,92

2,77

2,47

2,26

2,09

1,96

1,84

1,75

1,67

1,60

1,53

1,48

1,43

1,38

1,34

1,30

1,27

1,24

1,18

1,13

1,09

1,05

1,01

0,98

0,95

0,92

0,90

0,87

0,83

0,80

0,77

0,74

0,71

0,69

0,67

0,65

0,63

0,62

306.7

294.7

283.9

274.3

265.6

257.7

1,95

1,77

1,70

1,59

1,54

1,45

1,41

1,25

1,20

1.16

1,12

1,08

1,05

3591,7

2932.6

2539.7

2271.5

2073.6

1919.8

1795.8

1693.1

1606.2 1466,3 1357,5

1269.8

1197,2

1135.8

1015.9

927.4

858.6

803.1

757.2

718.3

684.9

655.7 630,0

607.1

586.5

567.9

550.9

535.4

521.1

507.9

484.3

463.7

445.5

429.3

414.7

401.6

389.6

10,62

8,67

7,51

6,72

6,13

5,68

5,31

5,01

4,75

4,34

4,01

3,76

3,54

3,36

3,00

2,74

2,54

2,38

2,24

2,12

2,03

1,94

1,86

1,80

1,74

1,68

1,63

1,58

1,54

1,50

1,43

1,37

1,32

1,27

1,23

1,19

1,15

CO CO

1,12

1,09

359,2

342.5 327,9 315,0

303.5

1,06

1,01

0,97

0,93

0,90

i: i:

0,87

0,84

275.5 267,7

260.6 254,0

0,81

0,79

0,77

0,75

5130.2

4188.8

3627.6

3244.7

2961.9

2742.2

2565.1 2418,4

2294.3

2094.4 1939,0

1813.8

1710.1

1622.3

1451.1 1324,6

1226.4

1147.2

1081.5 1026,1

978.3

936.7 899,9

867.2

837.8

811.2

786.9

764.8

744.4

725.5

691.8

662.3

636.3

613.2

592.4

573.6

556.5

540.8

526.4 513,0

489.2

468.3 450,0

433.6

418.9

405.6

393.5

382.4 372,2 362,8

11,48

9,38

8,12

7,26

6,63

6,14

5,74

5,41

5,14

4,69

4,34

4,06

3,83

3,63

3,25

2,97

2,75

2,57

2,42

2,30

2,19

2,10

2,01

1,94

1,88

1,82

1,76

1,71

1,67

1,62

1,55

1,48

1,42

1,37

1,33

1,28

1,25

1,21

1,18

1,15

1,10

1,05

1,01

0,97

0,94

0,91

0,88

0,86

0,83

0,81

7020.8

5732.5

4964.5

4440.4

4053.5

3752.8 3510,4

3309.7

3139.8

2866.3

2653.6

2482.4

2340.3

2220,2

1985.8

1812.8

1678.3 1569,9

1480.1

1404.2

1338.8

1281.8

1231.5

1186.7

1146.5 1110,1 1076,9

1046.6

1018.7 992,9

946.7

906.4

870.8

839.2

810.7 785,0

761.5

740.1

720.3

702.1

669.4

640.9

615.8

593.4

573.2 555,0

538.5

523.3

509.3

496.4

12,30

10,04

8,70

7,78

7,10

6,58

6,15

5,80

5,50

5,02

4,65

4,35

4,10

3,89

3,48

3,18

2,94

2,75

2,59

2,46

2,35

2,25

2,16

2,08

2,01

1,95

1,89

1,83

1,78

1,74

1,66

1,59

1,53

1,47

1,42

1,38

1,34

1,30

1,26

1,23

1,17

1,12

1,08

1,04

1,00

0,97

0,94

0,92

0,89

0,87

9284.2

7580.4 6564,9 5871,8

5360.2

4962.6

4642.1

4376.6

4152,0

3790.2 3509,1

3282.4

3094,7

2935,9

2626,0

2397,1

2219.3 2076,0

1957.3 1856,8

1770.4 1695,1 1628,6 1569,3

1516.1 1467,9

1424.1 1384,0

HOGico    co^oo    ocdlo^    oa*ocot>    oothoioio

t> ^7 ih od    th cd cd oo    c^odcdoo    10    oo^ededodeo

^ HiGOl    iooi>co    o r- io cm    oo ^ oo    io CO th 05 |> io

COCO(M TH    i—I tH O O    OOJOSO)    00 00 00 t>

T—( r—i t—1 r—I    7—I r-H tH rH    r-H

13,85

11,30

9,79

8,76

7,99

7,40

6,92

6,53

6,19

5,65

5,23

4,90

4,62

4,38

3,92

3,58

3,31

3,10

2,92

2,77

2,64

2,53

2,43

2,34

2,26

2,19

2,12

2,06

2,01

1,96

1,87

1,79

1,72

1,65

1,60

1,55

1,50

1,46

1,42

1,38

1,32

1,26

1,21

1,17

1,13

1,09

1,06

1,03

1,00

0,98

15047,3

12286,1

10640,1

9516,8

8687.6

8043.1

7523.7

7093.4

6729.4

6143.1

5687.4 5320,0

5015.8

4758.4 4256,0

3885.2

3597,0

3364.7

3172.3

3009.5

2869.4 2747,3

2639.5

2543.5

2457.2

2379.2

2308.2

2243.1

2183.3 2128,0 2029,0

1942.6

1866.4

1798.5

1737.5 1682,3

1632.1

1586.1

1543.8

1504.7

1434.7

1373.6

1319.7

1271.7

1228,6

1189.6

1154.1

1121.6 1091,7 1064,0

2,22

3282,0

2,41

2,16    3198,9

2,06    3050,1

1,97    2920,2

2,35

2,24

2,15

32149,0

26249,6

22732.8

20332.8

18561.3

17184.4

16074.5

15155.2

14377.5

13124.8

12151.2 11336,4

10716.3

10166.4

9093.1 8300,8

7685.1

7188.7

6777.6

6429.8

6130.6

5869.6

5639.3

5434.2

5249.9

5083.2

4931.4

4792.5

4664.7

4546.6 4335,0

4150.4

3987.6

3842.5

3712.3

3594.4

3487.1

3388.8

3298.4

3214.9

3065.3 2934,8

2819.7

2717.1

2625,0

2541.6

2465.7

2396.3

2332.3

2273.3

17,91

14,62

12,67

11,33

10,34

9,57

8,96

8,44

8,01

7,31

6,77

6,33

5,97

5,66

5,07

4,62

4,28

4,01

3,78

3,58

3,42

3,27

3,14

3,03

2,93

2,83

2,75

2,67

2,60

2,53

2,42

2,31

2,22

2,14

2,07

2,00

1,94

1,89

1,84

1,79

1,71

1,64

1,57

1,51

1,46

1,42

1,38

1,34

1,30

1,27

43798.3 35761,2

30970.1

27700.5

25287,0

23411.2

21899.2 20646,7

19587.2

17880.6

16554.2 15485,0

14599.4

13850.2 12388,0

11308.7

10469.8

9793.6 9233,5

8759.7

8352,0

7996,4

7682.7

7403.3

7152.2

6925.1

6718.4

6529.1

6354,9

6194,0

5905.8

5654.3

5432.5

5234.9

5057.4

4896.8

4750.6

4616.8

4493.6

4379.8

4176,0

3998.2

3841.4

3701.6

3576.1

3462.6

3359.2

3264.5

3177.5 3097,0

19,13

15,62

13,53

12,10

11,05

10,23

9,57

9,02

8,56

7,81

7,23

6,76

6,38

6,05

5,41

4,94

4,57

4,28

4,03

3,83

3,65

3,49

3,36

3,23

3,12

3,03

2,94

2,85

2,78

2,71

2,58

2,47

2,37

2,29

2,21

2,14

2,08

2,02

1,96

1,91

1,82

1,75

1,68

1,62

1,56

1,51

1,47

1,43

1,39

1,35

57755.8

47157.4

40839.5 36528,0

33345.4

30871.8

28877.9

27226.4

25829.2

23578.7

21829.7

20419.8

19251.9 18264,0 16335,8

14912.5

13806.3

12914.6 12176,0 11551,2

11013.6

10544.7 10131,0

9762.5

9431.5 9132,0

8859.3

8609.7

8380.1 8167,9

7787.8

7456.3

7163.7

6903.1

6669.1

6457.3

6264.5 6088,0

5925.6

5775.6

5506.8

5272.4

5065.5 4881,3

4715.7 4566,0

4429.7

4304.9

4190.1 4084,0

Gefälle

Verhältnis

Spezif. («)

Q = 3,496 . fc ]/ B⁵ a ,

Profil 60 : 90

Volllaufendes eiförmiges Kanalprofil der u = 0,761 . k [/ Ra,

Profil 70 : 105

Profil 80 : 120

Profil 90 : 135

11

belle "b_

normalen Konstruktion [d :h = 2 : 3).

k _ loo. //

~~ 0,25 4- 1/7 '

r= 0,5793 . B,

Profil 100 : 150

Profil 120 : 180

Profil 140 : 210

11

Profil 160 : 240 Profil 180 : 270 Profil 200 : 300

1 : 10 1:15 1:20 1 :25

1 :30 1 :35 1:40 1 :45

1:50 1:60 1:70 1 :80

1 : 90 1 : 100 1 : 125 1 : 150

1 : 175 1 :200 1 : 225 1 : 250

1 :275 1 :300 1 : 325 1 : 350

1 :375 1 :400 1 :425 1 :450

1 :475 1 :500 1 :550 1:600

1 : 650 1 : 700 1 : 750 1:800

1 :850 1:900 1 : 950 1 :1000

1 : 1100 1 :1200 1 :1300 1 :1400

1 :1500 1 :1600 1 :1700 1 :1800 1 :1900 1 : 2000

0,10000

0,06667

0,05000

0,04000

0,03333

0,02857

0,02500

0,02222

0,02000

0,01667

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,00364

0,00333

0,00308

0,00286

0,00267

0,00250

0,00235

0,00222

0.00210

0,00200

0,00182

0,00167

0,00154

0,00143

0,00133

0,00125

0,00117

0.00111

0,00105

0,00100

0,00094

0,00083

0,00077

0,00071

0,00066

0,00062

0,00059

0,00056

0,00053

0,00050

8,24

6,73

5,83

5,21

4,76

4,40

4,12

3,88

3,68

3,36

3,11

2,91

2,75

2,61

2,33

2,13

1,97

1,84

1,74

1,65

1,57

1,50

1,45

1,39

1,35

1,30

1,26

1,23

1,20

1,17

1,11

1,06

1,02

0,98

0,95

0,92

0,89

0,87

0,85

0,82

0,79

0,75

0,72

0.70

0,67

0,65

0.63

0,61

0,60

0,58

3406.1

2781.1

2408.5

2154.2

1966.5

1820.6 1703,0

1605.6

1523.2 1390,5

1287.4

1204.2

1135.4 1077,1

963.4

879.4

814,2

761.6

718.1

681.2

649.5 621,9

597.5

575.7

556.2

538.5

522.5

507.7

494.2

481.7

459.3

439.7

422.5

407.1

393.3

380.8

369.4 359,0

349.5

340.6

324.8

310.9

298.7

287.9

278.1 269,3

261.2

253.9 247.1

240.8

9,15

7,47

6,47

5,79

5,29

4,89

4,58

4,32

4,09

3,74

3,46

3,24

3,05

2,89

2,59

2,36

2,19

2,05

1,93

1,83

1,75

1,67

1,61

1,55

1,49

1,45

1,40

1,36

1,33

1,29

1,23

1,18

1,14

1,09

1,06

1,02

0,99

0,96

0,94

0,92

0,87

0,84

0,80

0,77

0,75

0,72

0,70

0,68

0,66

0,65

1111III1111III1111 Sil III! an ®i !H3 UH iiiili

10,01

8,18

7,08

6,33

5,78

5,35

5,01

4,72

4,48

4,09

3,79

3,54

3,34

3,17

2,83

2,59

2,39

2,24

2,11

2,00

1,91

1,83

1,76

1,69

1,64

1,58

1,54

1,49

1,45

1.42

1,35

1,29

1,24

1,20

1,16

1,12

1,09

1,06

1,03

1,00

0,95

0,91

0,88

0,85

0,82

0,79

0,77

0,75

0,73

0,71

7361,2

6010,4

5205.1

4655.6

4250,0

3934.7

3680.6

3470.1

3292,0

3005.2

2782.3

2602.6

2453.7

2327.8 2082,1

1900.6

1759.7 1646,0

1551.9

1472.2

1403.7 1344,0

1291.2

1244.3

1202,1

1163.9

1129.2

1097.3

1068,1

1041,0

992.6

950.3

913,0

879.8 850,0 823,0

798.4

775.9 755,2

736.1

701.9 672,0

645.6

622.1

601,0

582,0

564.6

548.7 534,0

520.5

ISIS SsSs Sill ISIS Sli-S Isis sSl-s ssll sssS 513s slll ISIISs

10076,9

8227.7 7125,4

6378.2

5817.9

5386.3

5038.4 4750,3

4506.5

4113.9

3808.7

3562.7

3359,0

3186.6

2850.2

2601.8

2408.8

2253.3

2124.4

2015.4

1921.6

1839.8

1767.6

1703.3

1645.5

1593.3

1545.7 1502,2

1462.1

1425.1

1358.8

1300.9

1249.9

1204.4

1163.6

1126.6

1093,0

1062.2

1033.9 1007,7

960.8

919.9

883.8

851.6

822.8

796.6 772,9

751.1

731.1 712,5

S3S3S SSS3 S2S- »SS8 gg!3ä SäSSg

SJ°>coi> cocoioio    cococdco oa c<s4 ca ca ca r-T

§o822?2 SSSS    SSSS    £§?£££&

¹—1 1—¹¹—¹¹—¹ i—¹ t-H t—I rH t-Ht-Ht-Ht-H t—I t-H t-H r-H r-H r-H t-H O O O O O O O

1989.8

1936.7

1887.7

1799.8

1723.2

1655.6

1447.8 1407,0

1369.5

1334.8

1272.7    1,25

1218.5

1170.7 1128,1

1089.9 1055,3

2,07

1,95

1,90

1,85

1,76

1,69

1,62

1,42

1,38

1,34

1,31

1,19

1,15

1,11

1,07

1,03

1,00

21641,5

17670.2

15302.8

13687.3

12494.7

11567.9

10820.7

10201.9

9678.4

8835.1

8179.7

7651.4

7213.8

6843.6

6121.1

5587.8

5173.3

4839.2

4562.4

4328.3

4126.9

3951.2

3796.2

3658.1

3534,0

3421.8

3319.7

3226.1

3140.1

3060.6

2918.1

2793.9

2684.3

2586.7

2498.9

2419.6

2347.3

2281.2

2220.4

2164.1

2063.4

1975.6

1898.1 1829,0

1767,0

1710.9

1659.8

1613.1 1570,0 1530,3

14,46

11,80

10,22

9,14

8,35

7,73

7,23

6,81

6,47

5,90

5,46

5,11

4,82

4,57

4,09

3,73

3,46

3,23

3,05

2,89

2,76

2,64

2,54

2,44

2,36

2,29

2,22

2,16

2,10

2,04

1,95

1,87

1,79

1,73

1,67

1,62

1,57

1,52

1,48

1,45

1,38

1,32

1,27

1,22

1,18

1,14

1,11

1,08

1,05

1,02

32541,7

26570.2

23010.5

20581.2

18788,0

17394.3

16270.9

15340.3

14553.1

13285.1

12299.6

11505.1

10847.3

10290.6

9204.2

8402.2

7779,0

7276,6

0860,4

6508.4

6205.5

5941.3

5708.2

5500.6

5314,0

5145.3

4991.7 4851,0

4721.7

4602.1

4387.9

4201.1

4036.3

3889.5

3757.6 . 3638,3

3529.6

3430.2

3338.7

3254.2

3102.7

2970.6 2854,1

2750.3

2657,0

2572.7

2495.8 2425,5

2360.8 2301,0

15,76

12,86

11,14

9,96

9,10

8,42

7,88

7,43

7,05

6,43

5,96

5,57

5,25

4,98

4,46

4,07

3,77

3,52

3,32

3,15

3,00

2,88

2,76

2,66

2,57

2,49

2,42

2,35

2,29

2,23

2,12

2,03

1,95

1,88

1,82

1,76

1,71

1,66

1,62

1,58

1,50

1,44

1,38

1,33

1,29

1,25

1,21

1,17

1.14

1,11

46324.2 37823,5

32756.1 29298,0

26745.3

24761.3

23162.1

21837.4

20716.8

18911.8

17508.9

16378.1

15441.4 14649,0

13102.5

11960.8

11073.6 10358,4

9766,0

9264.8

8833.7

8457.6

8125.8

7830.2

7564.7

7324.5

7105.8

6905.6

6721,4

6551.2

6246.3

5980.4

5745.8

5536.8

5349.1

5179.2

5024.6 4883,0

4752.8

4632.4

4416.8

4228.8

4062.9

3915.1

3782.3

3662.2

3552.9 3452,8

3360.7 3275,6

16,96

13,85

11,99

10,73

9,79

9,07

8,48

8,00

7,59

6,93

6,41

6,00

5,65

5,36

4,80

4,38

4,05

3,79

3,58

3,39

3,23

3,10

2,98

2,87

2,77

2,68

2,60

2,53

2,46

2,40

2,29

2,19

2,10

2,03

1,96

1,90

1,84

1,79

1,74

1,70

1,62

1,55

1,49

1,43

1,39

1,34

1,30

1,26

1,23

1,20

1,39

83246.6

67970.6

58864.2

52649.8

48062.4

44497.2

41623.3

39242.8

37229,0

33985.3

31464.3

29432.1

27748.9

26324.9

23545.7

21494.2

19899.7

18614.5

17549.9

16649.3

15874.5

15198.7

14602.4 14071,2

13594.1

13162.4

12769.4

12409.7

12078.7

11772.8 11225,0

10747.1

10325.4

9949.9

9612.5

9307.3

9029.4 8775,0

8540.9 8324,7

7937.3

7599.3

7301.2

7035.6

6797,0

6581.2

6384.7

6204.8

6039.3

5886.4

Einige Beispiele werden den Gebrauch der Tabellen erläutern.

1) Es sollen 350 Liter Wasser pro Sekunde mit einem bis Kämpferhöhe gefüllten normalen Eiprofile bei einem Gefalle von 1 : 1000 transportiert werden. Welche Dimensionen erhält das Profil?

Man findet in Tabelle a für a = 0,001 bei Profil 0,70 : 1,05 die Wassermenge Q = 359,2 Sekundenliter. Dieses Profil wird also passen.    /

2) Welche Wassermenge liefert ein volllaufendes Normalprofil von 0,60 : 0,90 bei einem Gefälle von 1 : 715?

Man findet in Tabelle b für a₁ = 0,00143 (1 : 700) Qi =407,1 Sekundenliter,

oc₂ = 0,00133 (1 : 750) Q₂ = 393,3

Bei einer Differenz von «j — a₂ = 0,00010 beträgt die Differenz der Wassermengen Ql — Q‘i — 13,8 Sekundenliter. Bei 1 : 715 ist a = 0,00140, mithin — a = 0,00143 — 0,00140 = 0,00003, Man findet aus diesen Differenzen mit genügend genauer Annäherung die gesuchte Wassermenge:

Qi — Q'i

«1 — «2

Q = 407,1

0,00003

0,00010 '

13,8 = 403 Sekundenliter.

3) Welches Gefälle muß man einem eiförmigen Kanäle mit Normalprofil 1,00 : 1,50 geben, wenn er bei Füllung bis Kämpferhöhe eine Wassermenge von 1000 Sekundenlitern führen soll?

Man findet in Tabelle a für 04 = 0,00117 (1 : 850) Q\ = 1007,0,

a₂ = 0,00111 (1 : 900) Q₂ = 978,6 ;

mithin auf Grund einer gleichen Proportion wie sub Beispiel 2:

a = 0,00117

7,0

28,4 '

0,00006 = 0,00116 (1 : 862).

4) Es soll die Maximalwassermenge einer Quelle von 400 Sekundenlitern bei einem disponiblen Gefälle von 1 : 1500 (a = 000,66) in eirundem Profil der Normalform abgeleitet werden. Welches Profil ist zu wählen, wenn der volllaufende Kanal diese Arbeit besorgen soll?

Man findet in Tabelle b mit a = 0,00066 die Wassermenge 421 Sekundenliter beim Profil 0,70 : 1,05; die zugehörige Geschwindigkeit ist 0,75 Meter pro Sekunde.

Bei kreisrunden Kanälen (Röhren) ergeben sich die anzuwendenden Formeln für die Bewegung des Wassers aus § 9, Beispiel 3. Wir nehmen dabei an, daß man nicht zu wissen wünscht, welche Zustände bei ganz neuen glatten gußeisernen Röhren eintreten, sondern daß man die Verhältnisse kennen lernen will, wie sie sich nach langjährigem Gebrauche einer Röhrenleitung herausbilden, wenn die Innenwand der Röhren etwa jenen Rauhigkeitsgrad erreicht hat, welcher der Beschaffenheit gebrauchter Zementröhren, sorgfältig hergestellten Backsteinmauerwerks oder Quadermauerwerks entspricht. Hierfür setzt Kutter in der abgekürzten Formel (§ 8, Gleichung 9), Seite 50):

100 . J/r

den Koeffizienten m = 0,25.

Dementsprechend berechnen sich die Werte von k bei den handelsüblichen Lichtweiten D für die volllaufende und die halbgefüllte Röhre gleich groß, und zwar zu folgenden Zahlen:

0,040

0,050

0,060

0,070

0,080

0,090

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

28,6

30,9

32,9

34,6

36,1

37,5

38,7

41,4

43,7

45,6

47,1

0,225

0,250    0,275

0,300

0,325

0,350

0,375

0,400

0,425

0,450

0,475

48,7

50,0

51,2

52,3

53,3

54,2

55,1

55,9

56,6

57,3

58,0

0,500

0,550

0,600

0,650

0,700

0,750

0,800

0,900

1,000

1,100

1,200

58,6

59,7

60,8

61,7

62,6

63,4

64,1

65,5

66,7

67,7

68,6

In den nachstehenden Tabellen (Seite 72 ff.) sind nun die Werte der Geschwindigkeit u und der Wassermenge Ql in Kubikmetern, welche sich bei volllaufendem Querschnitte kreisrunder Röhren heraussteilen, gerechnet nach den Formeln (§ 9, Beispiel 3, Seite 60):

u = 0,707 j/jßa,

Q₁ = 2,221 . k |/ R⁵ a .

Die Werte der Wassermengen Q₂ für den halbvolllaufenden Querschnitt ergeben sich aus der Beziehung:

Q₁ = 2 . Qr

Die Geschwindigkeiten bleiben dieselben. Unter B ist dabei der Halbmesser der Röhre verstanden.

Die Wassermengen sind sodann in Litern pro Sekunde ausgedrückt. Bis zu der Lichtweite von 300 Millimetern wurden noch Dezimalen der Sekundenliter, über diese Lichtweite hinaus jedoch nur ganze Sekundenliterzahlen eingeschrieben.

Bis zur Lichtweite von 100 Millimeter sind nur volllaufende Profile berücksichtigt worden; für Geschwindigkeiten unter 0,10 Meter sind keine Werte bestimmt.

Verhältn.

Spez. a

Z)=40mm Z) = 50mm

Qi

Qi

Ql

Qi

Ql

Ql

1 : 10 1 : 15 1:20 1 : 25 1:30

0,10000

0,06667

0,05000

0,04000

0,03333

0,74

0,64

0,57

0,52

2,1

1,8

1,5

1,4

1,2

1 : 35 1 :40 1 :45 1 :50 1 :60

0,02857

0,02500

0,02222

0,02000

0,01667

0,48

0,45

0,43

0,40

0,37

1,1

1,0

1,0

0,9

0,9

1 : 70 1 :80 1 : 90 1 : 100 1 : 125

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

0,34

0,32

0,30

0,29

0,26

0,4

0,4

0,4

0,4

0,3

0,41

0,39

0,37

0,35

0,31

0,8

0,8

0,7

0,7

0,6

1 : 150 1 :175 1:200 1 : 225 1 :250

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,23

0,21

0,20

0,19

0,18

0,3

0,3

0,3

0,2

0,2

0,28

0,26

0,24

0,23

0,22

0,6

0,5

0,5

0,5

0,4

1 :275 1 :300 1 :325 1 :350 1 :375

0,00364

0,00333

0,00301

0,00286

0,00267

0,17

0,17

0,16

0,15

0,15

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,21

0,20

0,19

0,19

0,18

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

1 :400 1 : 425 1 :450 1 :475 1 : 500

0,00250

0,00235

0,00222

0,00210

0,00200

0,14

0,14

0,13

0,13

0,13

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,17

0,17

0,16

0,16

0.15

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

Ssi-is um um um suis um

r^PPPP    PPPPP    PPPPP    P P P >—¹ H*    MHWHH    CO ⁶⁸ CC CO CO

O1OCOTO3 03    03 03 03-3-3    -d 00 00 CO CO    OMCOCO^    OiOiVlOO®    LwVo'a

1,45

1,18

1,03

0,92

0,84

0,77

0,72

0,68

0,65

0,59

0,55

0,51

0,48

0,46

0,41

0,37

0,34

0,32

0,31

0,29

0,28

0,27

0,26

0,25

0,24

0,23

0,22

0,22

0,21

0,21

cq io os io oci co co so

® PPPP PPPPP    p cq ca CM t-h

©5 Cd CM cq CO (MOJhhH iHrHrHrHrH

H O o CT) OT>

H t-H t-H o O

O>O>Ö0 00 00 o o o o cT

1,61

1,32

1,14

1,02

0,93

0,86

0,81

0,76

8,1

6,6

5,7

5,1

4,7

4,3

4,1

3,8

0,72    3,6

0,66

0,61

0,57

0,54

0,51

0,46

0,42

0,39

1,78

1,45

1,26

1,13

1,03

0,95

0,89

0,84

0,80

11,3

9,2

8,0

7,2

6,5

6,1

5,7

5,3

5,0

3,3

3,1

2,9

2,7

2,6

2,3

2,1

1,9

0,36    1,8

0,34

0,32

0,31

0,30

0,28

0,27

0,26

0,26

0,25

0,24

0,23

0,23

0,73    4,6

1,7

1,6

1,5

1,5

1,4

1,4

1,3

1,3

1,2

1,2

1,2

1,1

1:550 1:600 1 : 650 1 : 700 1 : 750

0,00182

0,00167

0,00154

0,00143

0,00133

0,10

0,1

0,17 0,5 0,17 0,5 0,16 0,4 0,15 0,4 0,15 0,4

0,20

0,19

0,18

0,17

0,17

ppppo 03 ~ i ! —d CO

0,22

0,21

0,20

0,19

0,19

1,0

1,0

1,0

0,9

rH t-H r—I t-H * *

O <30 CO 00 00

Oüiocno o o o o o

0,00125

0,00117

0,00111

0,00105

0,00100

0,16

0,16

0,15

0,15

0,15

1:1100 1 : 1200 1 :1300 1 :1400 1 : 1500

0,00091

0,00083

0,00077

0,00071

0,00066

0,14

0,13

0,13

0,12

0,12

0,11

0,11

0,11

0,11

0,10

PPPPP PPPPP OOOOO

ÜlOlOICnOl 0303030303

0,18

0,18

0,17

0,17

0,9

0,9

0,9

0,8

0,16 0,8

0,15    0,8

0,15

0,14

0,14

0,13

0,13

0,12

0,12

0,12

0,11

um um uni um »““SS 8S2S»

CO O GO o CO

OOI>

t-H i—I H H H

0,7

0,7

0,7

0,7

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

C-COCOIOCO ^H^COCOCO

«x ^    ^    ^    ^ rx ^    ^    ^    ^ rm~^H H h h rH t—i t-h t-h t-h

OOOOO OOOOO O O O O O OOOOO

CO Cd Cd Cd rH

tH i-H t-H t-H t-H t-H t-H t-H t—T t-h'

PPPPP 03 03 00 00 00 rH rH rH tH o OOOOO

Verhältn.

1 : 10 1 : 15 1 : 20 1 : 25 1:30

1:35 1 :40 1 :45 1 : 50 1:60

1:70 1 :80 1 : 90 1 : 100 1 : 125

1 : 150 1 : 175 1 : 200 1 : 225 1 : 250

rH rH t—1 rH r—H

inoiooio

OOCvlcCO-

ct co co co co

1:400 1 :425 1 : 450 1 :475 1 : 500

1:550 1:600 1 : 650 1 : 700 1:750

1 :800 1 : 850 1 : 900 1 : 950 1 :1000

1 :1100 1 :1200 1 : 1300 1 :1400 1 :1500

Volllaufende und halbgefüllte Röhre von der Lichtweite D.

JD — 100 nun

D — 125 mm

D — 150 mm

Spez. a

0,10000

0,06667

0,05000

0,04000

0,03333

0,02857

0,02500

0,02222

0,02000

0,01667

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,00364

0,00333

0,00308

0,00286

0,00267

0,00250

0,00235

0,00222

0,00210

0,00200

0,00182

0,00167

0,00154

0,00143

0,00133

0,00125

0,00117

0,00111

0,00105

0,00100

0,00091

0,00083

0,00077

0,00071

0,00066

Qi 02

Qi

Qi

Q‘l

Qi

Q‘i

^H^OOOOO T-HC00100(M OO Th r-H 00 CO 05 CO Th CM O OJOOC-COW Th CO CO CI 03 100300300 OOI-I-CO^ lOioiOThTh CO CO CO CO CO cd C3 CI C3 cd cdcdcdcdcd

53B33 3§§§§ IIIII IIIII §1111 §1111 IIIII IIIII IIssI Ilsls

I—iHh* t—1|-i    Hl-iH1 U-A t—1    M M M to to

co 05 co*. cn w'abs'bi'bi oooooom

Ol CQ rH rH r-H rH rH r-H rH rH

CO CT Th OO    rH GO CO Th r    03 O CO Th CT    000 l>CO 10

co IO H'    Th co co coeo    cd cd cd cd cd    cd rd r-T rd rd

10 Th Th co co

r-H t—I rH rH rH

CT^CT 01 1—1 rH    1—10 0 05 05

HriHHH    rt rtHO^d'

05 05 00 00 00    OOC^OO-O    0(0 00(0

© © © © ©    00000    ©" © ©~ © ©

S-SSiB SslSi §§§-S§ IIII1 IlSli §1111 §§§§§ IIIII ISIII IsSo'I

28,4

23,2

20,1

18,0

16,4

CO CO CO    CO tG    CO CO CO CO CO    CO COCOOO OO    05 05 05 03 05    *.*.*.^^    Cn Cn    03 03 03 03-3    00 0®00    £ 5 05 £ ÜÜ

O I ¹ ►—¹    CO CO    05 *. Ot 05 -0    COOOH CO    05 *. Ot —3 GO    O M 05#. üi    03000CO*.    <IoInod05    oowoh    Oslalt^loco

CD CO IO io ^

H-1 I—L H-I H-i i

CO DO CO CC ^

r-H t—I r-H r-H <0 W rH rtrl r-l

2,68 47,3 2,19 38,6 1,89 33,4 .1,69 29,9 1,55 27,3

1,43 25,2 1,34 23,6 1,26 22,3 1,20 21,1 1,09 19,3

1,01    17,9

0,95 16,7 0,89 15,8 0,85 14,9

0,76 13,4

0,69 12,2 0,64 11,3 0,60 10,6 0,56 10,0 0,54    9,5

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

SSSSSgfg äfg&fcfe k&V&S

qcocoqi> iocoq^h cToood oo i> i>i>t>coco

^T-H 00 CO IO COHOQt> lOCCH O^Ol L-CO IO ^co CO CO io io IO IO IO io ^ ^ tjT CO CO CO CO CO CO

C- CO Cr o O    COCOC3 COC-    OThOiOc    H t> CO O 00    10 CO CT O 03    00 Cr CO uO Th    CT rH 03 00 00

cf 2 2 JO CO    2 H rH o 03    03 co t> c>    co 10 IO 10 Th'    Th Th Th Th cd    cococococo    cd cd cd cd cd

I>CO 10 10 Th COCTrHOO 03 00 00 O t> cdcdcdcdcd cdcdcdcdcd rH rdrH dh

3,02 72,5 2,46 59,2 2,13 51,3 1,91 45,9 1,74 41,9

1,61 38,8 1,51 36,3 1,42 34,2 1,40 32,4 1,23 29,6

1,14 27,4 1,07 25,6 1,01 24,2 0,95 22,9 0,85 20,5

0,78

18,7

0,72

17,3

0,67

16,2

0,64

15,3

0,60

0,58

0,55

0,53

0,51

0,49

0,48

0,46

0,45

0,44

0,43

0,42

0,39

0,37

0,36

0,35

0,34

0,33

0,32

0,31

0,30

0,29

0,28

0,27

0,26

0,25

0,24

0,23

0,23

0,22

0,21

14,5

13,8

13,2

12,7

12,3

11,8

11,5

1U

10,8

10,5

10,3

9,8

9,4

9,0

8,7

8,4

8,1

7,9

7,6

7,4

7,2

6,9

6,6

6,4

6,1

5,9

5,7

5,6

5,4

5,3

5,1

COCOO^OO    Th C3 rHCT 00    C^OO rH IO CO    Th    CO    03 CO Th 03 05    00 CO Th CO C3    03 fr 1(3 Th 03    HO®C(ß    10 CO 03 H O    03 00 C- t> CO

co ct ct ct ct    2 rH ^h $2 2    rH^HrHrTj^    cT    t>    co co co cd io    io io io io io    Th Th Th Th t^    Th Th co co co    cococococo    cdcdcdcdcd

D — 200 mm

D = 225 mm

D = 250 mm

Verhältn.

Spez. a

Ql <?2

Ql

Q‘2

Qi

Q‘i

Ql

Q2

1 : 10 1 : 15 1 : 20 1 : 25 1 : 30

104,6 52,3 3,65

85.4    42,7 2,98 74,0 37,0 2,58 66,2 33,1 2,31

60.4    30,2 2,11

1 : 35 1 : 40 1 : 45 1:50 1 : 60

55,9 28,0 1,95

52.3    26,2 1,83

49.3    24,7 1,72

46,8

42,7

23,4

21,4

1,63

1,49

1 : 70 1 : 80 1 : 90 1 : 100 1 : 125

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

1,26

1,18

Ul

1,05

0,94

39,5

37,0

34,9

33,1

29,6

19,8

18,5

17,4

16,5

14,8

1,38

1,29

1,22

1,16

1,03

1 : 150 1 : 175 1 : 200 1 :225 1 : 250

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,86

0,80

0,75

0,70

0,67

27,0

13,5

0,94

25,0

12,5

0,87

23,-4

11,7

0,82

22,1

114

0,77

20,9

10,5

0,73

1 : 275 1 :300 1 :325 1 :350 1:375

0,00364

0,00333

0,00308

0,00286

0,00267

0,64

0,61

0,58

0,56

0,54

19,9

19,1

18,3

17,7

17,1

10,0

9,6

9,2

8,8

8,6

0,70

0,67

0,64

0,62

0,60

1 :400 1 : 425 1:450 1 :475 1 : 500

0,00250

0,00235

0,00222

0,00210

0,00200

0,53

0,51

0,50

0,48

0,47

16,5

16,0

15,6

15,2

14,8

8,3

8,0

7,8

7,6

7,4

0,58

0,56

0,54

0,53

0,52

CO    1 ¹ . 1 | .

.gSSBjg.g SEKSS jgoggs    ggggS SSSSfe

(’rr 1 (“T'i (*iT>    f*tt Crt ('rt    r»rr _ ~»    'U « »«    ^^ ^ ^ _

«SS SS    £8 8 £3    SS £82    §ggg§§?    SSSSS

CO CO C4 Cd C4    C<1 t-h r-H i-H t—i    r—i t—h t—» -i—< t—t    t-i O O O O    £ O O O O    O O O O O

CD CO CO Ci    GO CO (M iO CD    ^ l> (M O CO    CO ^ CO CO lO    Ci CO 00 CO Ci

2SSSS    SSeSSfS    8888S    222^2    22222

ispppp 2j§£gS jgg&feg    382 SS § KÜSsS

^MCCCOO -1 GO O ^ O    CD CO Vl Ci CO DO 00 4^ o <1 o<ico'^b

£££££ £££5®    £3J§J§JSJg

“O m Cn CO ^ CO O <1 Ci 4^ Cn do t—^    CO -U    -U Or CD O GiCOO

4,25 252,1 3,47 205,8 3,00 178,3 2,69 159,4 2,45 145,5

126,1

102,9

89,2

79,7

72,8

2,27 134,7 2,12 126,0 2,00 118,8 1,90 112,7 1,73 102,9

1,60 95,3 1,50 89,1 1,42 84,0 1,34 79,7

1,20

71,3

1,10

65,1

67,4

63,0

59,4

56,4

51,4

47,7

44,6

42,0

39,9

35,7

32,6

1,02

60,3

30,2

0,95

56,4

28,2

0,90

0,85

0,81

0,78

0,75

0,72

0,69

0,67

0,65

0,63

0,62

0,60

53,1

50,4

48,1

46,0

44,2

42,6

41,2

39,9

38,7

37,6

36,6

35,7

26,6

25,2

24,1

23,0

22,1

21,3

20,6

20,0

19,4

18,8

18,3

17,9

1 :550 1 : 600 1 : 650 1 : 700 1 : 750

0,00182

0,00167

0,00154

0,00143

0,00133

0.45

14,1

7,1

0,49

19,6

0,43

0,41

13,5

13,0

0,40 12,5 0,39    12,1

6,8

6,5

6,3

6,1

0,47

0,45

0,44

0,42

18,7

18,0

17,4

16,8

0,57

0,55

0,53

0,51

0,49

34,0

32,5

31,3

30,2

29,1

17,0

16,3

15,7

15,1

14,6

1 : 800 1 : 850 1 :900 1 :950 1 : 1000

0,00125

0,00117

0,00111

0,00105

0,00100

0,41

0,40

0,39

0,38

0,37

0,44

0,43

0,42

0,41

0,40

21,7    10,9

21,0 10,5

20.4    10,2 19,9 10,0

19.4    9,7

0,48

0,46

0,45

28,2

27,3

26,6

0,44 25,9

0,42

25,2

14,1

13,7

13,3

13,0

12,6

1 :1100 1 :1200 1 :1300 1 : 1400 1 : 1500

0,00091

0,00083

0,00077

0,00071

0,00066

0,38

0,36

0,35

0,33

0,32

0,41

0,39

24,0

23,0

12,0

0,37

0,36

0,35

22,1

11,5

21,3

20,8

11,1

10,7

10,4

0,26 8,3 4,2 0,26 8,0 4,0 0,25 7,8 3,9 0,24 7,6 3,8 0,24 7,4 3,7

0,29

0,28

0,27

0,27

11,5

11,1

10,8

10,5

5,8

5,6

5,4

5,3

0,31

0,30

0,30

0,29

15,3    7,7

14,9

14,5

14,1

7,5

7,3

7,1

0,34

0,33

0,32

0,31

19,9

19,3

18,8

18,3

10,0

9,7

9,4

9,2

cs

Pi

Tabelle IY,

halbgefüllte Köhrc

Gefälle

co

nun

D = 325

D = 350 mm

jß

co

mm

Verhältn.

Spez. a

02

01

0i

Q‘i

02

1 : 10 1 : 15 1 :20 1 : 25 1 :30

i—> co co co co 00 O CO Ol co CUCOOIKO

1 :35 1 :40 1 :45 1 : 50 1 : 60

t-h O

o co

t-H CO t-H IO TjH CO

r—I t-H t-H

1:70 1 :80 1 : 90 1 : 100 1 : 125

0,00800 1,28

121

113

107

101

91

1 : 150 1 : 175 1 : 200 1 : 225 1 : 250

83

77

72

68

64

1:275 1 :300 1:325 1 : 850 1 :375

61

58

56

54

52

1 : 400 1 :425 1 :450 1 :475 1 : 500

51

49

48

46

45

o o o

iOOlO IO CO co

o o

O IO C''- o

43

41

40

38

37

1 : 800 1 :850 1 : 900 1 : 950 1:1000

36

35

34

33

32

1 :1100 1 :1200 1 : 1300 1 : 1400 1 : 1500

31

29

28

27

26

25

25

24

23

£££££ £££££    §2528

82ggjg    sSiSSSS ^ßßßß.    £ßßßß    3 SS 3$

co co co cd    co 03 03 cvi i—< i-h r-T i-T rH r-T    7—i r-i t-h r-i o ddooo    £ © d o d    doooo    ddddd    ddddd ddddd

399

325

282

252

230

213

199

188

178

163

151

141

133

126

113

103

95

89

84

80

76

73

70

67

65

63

61

59

58

56

54

51

49

48

46

45

43

42

41

40

38

36

35

34

33

32

31

30

29

OC) CO

07) CO 03 r—I

t*H t-H rH rH rH

5,07

4,14

rH O IO

O -J S S £ tO CO CO CO CO CO CO CO gl CO CO CO CG CO    CG CO CO CO CO    Ol 03 05 -.1    00 03 00 0

488

398

244

5,63

199

4,36

3,58

345

3,21

2,93

2,71

2,54

2,39

2,27

2,07

1,92

1,79

1,69

1,60

1,43

1,31

1,21

1,13

1,07

1,01

0,97

0,93

0,89

0,86

0,83

0,80

0,78

0,76

0,74

0,72

0,68

0,65

0,63

0,61

0,59

0,57

0,55

0,53

0,52

0,51

0,48

0,46

0,45

0,43

0,41

0,40

0,39

0,38

0,37

308

282

261

244

230

218

199

184

172

163

154

138

126

117

109

103

98

93

89

86

82

80

77

75

73

71

69

66

63

61

58

56

55

53

51

50

49

47

45

43

41

40

39

37

36

35

172

154

141

130

122

115

109

100

92

86

81

77

69

63

58

55

51

49

47

45

43

41

40

39

37

36

35

35

33

32

30

29

28

27

26

26

25

24

23

22

21

21

20

19

19

18

18

3,77

3,37

3,08

2,85

2,67

2,51

2,39

2,18

2,02

1,89

1,78

1,69

1,51

1,38

1,27

1,19

1,13

1,07

1,02

0,97

0,94

0,90

0,87

0,84

0,82

0,80

0,77

0,75

0,72

0,69

0,66

0,64

0,62

0,60

0,58

0,56

0,55

0,53

0,51

0,49

0,47

0,45

0,44

0,42

0,41

0,40

0,39

OHOCOO

co oo i—i e-iß ^    00 co

295

241

208

186

170

315

295

278

264

241

223

208

196

186

167

152

141

132

124

118

112

108

103

100

96

93

90

88

86

83

79

76

73

70

68

66

64

62

60

59

56

54

52

50

48

47

45

44

43

157

147

139

132

120

Hl

104

98

93

83

76

70

66

62

59

56

54

52

50

48

47

45

44

43

42

40

38

37

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

23

22

21

G efalle

Verhältn.

1 : 10 1 : 15 1 : 20 1 : 25 1:30

1 : 35 1:40 1 :45 1 : 50

1:60

1 : 70

1 :80 1 : 90 1 : 100 1 : 125

1 : 150 1 : 175 1 : 200 1 : 225 1 :250

1 : 275 1 :300 1 : 325 1:350 1 :375

1 :400 1 :425 1 :450 1 :475 1 :500

1 :550 1:600 1 :650 1:700 1 :750

1 :800 1 :850 1 : 900 1 : 950 1 : 1000

1 : 1100 1 :1200 1 : 1300 1 :1400 1 : 1500

Tabelle Y.

Volllaufende und halbgefüllte Röhre von der Lichtweite

D = 400 mm

D = 425 mm

D — 450 nun

mm

Spez. a

0,10000

0,06667

0,05000

0,04000

0,03333

0,02857

0,02500

0,02222

0,02000

0,01667

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,00364

0,00333

0,00308

0,00286

0,00267

0,00250

0,00235

0,00222

0,00210

0,00200

0,00182

0,00167

0,00154

0,00143

0,00133

0,00125

0,00117

0,00111

0,00105

0,00100

0,00091

0.00083

0,00077

0,00071

0,00066

Qi

Ql

Ql Ql

Ql

Q'l

Qi

Q'l

14^ Oi -Cl fflvIO ^ CO

2,99

2,80

2,64

2,50

2,28

2,11

1,98

1,86

1,77

1,58

1,44

1,34

1,25

1,18

1,12

1,07

1,02

0,98

0,95

0,91

0,88

0,86

0,83

0,81

0,79

0,75

0,72

0,69

0,67

0,65

0,63

0,61

0,59

0,57

0,56

0,53

0,51

0,49

0,47

0,46

0,44

0,43

0,42

0,41

ssggg sgggs aggas Egssg siliE SeII» ESsIS gügjgg ggggs

CO CO CO CD CO CO    Ol

2,21

2,06

1,94

1,85

1,65

Ol 05 05 O) Cg CO CO CO OO CC <g CD CO Cg 4X 4X rfx ^

Oi Ci 00

oo —j co

Ol 05 GO

Ol -J CO 00 CO

Nif ooco

1+1 rH 05 C- CO

1+ ^ 00 CO CO

CO CO CO CM riOil'-CO CO GM CM CM

1,51    214

1,39 198 1,30 185 1,23 174 1,17 166

0,85 120 0,83 117

0,79 112 0,75 107

0,42

60

414

338

293

262

239

221

207

195

185

169

156

146

138

131

117

107

99

93

87

83

79

76

73

70

68

66

64

62

60

58

56

53

51

50

48

46

45

44

42

41

39

38

36

35

34

33

32

31

30

6,08

4,96

4,30

3,84

3,51

3,25

3,04

2,86

2,72

2,48

2,30

2,15

2,03

1,92

1,72

1,57

1,45

1,36

1,28

1,22

1,16

1,11

1,07

1,03

0,99

0,96

0,93

0,91

0,88

0,86

0,82

0,78

0,75

0,73

0,70

0,68

0,66

0,64

0,62

0,61

0,58

0,56

0,53

0,51

0,50

0,48

0,47

0,45

0,44

gggss igggg süss §1111 iiiis lam

fesssg gsigg sasss 3SS8?E§ süss SsSSg sslll §!§ü

6,32

5,16

4,47

4,00

3,65

3,38

3,16

2,98

2,83

2,58

2,39

2,23

2,11

2,00

1,79

1,63

1,51

1,41

1,33

1,26

1,21

1,15

Ul

1,07

1,03

1,00

0,97

0,94

0,92

0,89

0,85

0,82

0,78

0,76

0,73

0,71

0,69

0,67

0,65

0,63

0,60

0,58

0,55

0,53

0,52

00 t> CO CO ^ CO CO CO CO CO

0,50

0,49

0,47

0,46

1120

914

560

457

792

708

647

CO CO 00 CO CJT zo CO Oi>

05 05 OO c~-05 CO Cd O IO lOiOiOWiH

423

396

373

289

268

250

236

224

214

204

196

189

183

00

iO)

151

145

189

184

129

299

280

264

250

229

212

198

187

177

158

145

134

125

118

112

107

102

98

95

91

89

86

84

81

79

76

72

69

67

65

£££££

Gefall e

Verhältn.

1 : 10 1 : 15 1 : 20 1 : 25 1 : 30

1 : 35 1 : 40 1 : 45 1 : 50 1 :60

1 : 70 1 : 80 1 : 90 1 : 100 1 : 125

1 : 150 1 : 175 1 : 200 1 :225 1 : 250

1 :275 1 : 300 1 : 325 1 : 350 1 : 375

1:400 1 :425 1 :450 1 : 475 1 :500

-J O 05 05 W Cn O Cu O Ot

o o o o o

1 : 800 1 : 850 1 : 900 1 : 950 1 :1000

1 :1100 1 :1200 1 :1300 1 :1400 1 :1500

Tabelle TI.

Volllaufende und halbgefüllte Röhre von der Lichtweite 1).

D = 500 mm

D — 550 mm

I) — 600 mm

D — 650 mm

Spez. a

0,10000

0,06667

0,05000

0.04000

0,03333

0,02857

0,02500

0,02222

0,02000

0,01667

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,00364

0,00333

0.00308

0.00286

0,00267

0,00250

0,00235

0,00222

0,00210

0,00200

0,00182

0,00167

0,00154

0,00143

0,00133

0,00125

0,00117

0,00111

0,00105

0,00100

0,00091

0,00083

0,00077

0,00071

0,00066

0,00062

0,00059

0,00056

0,00053

0,00050

ll

6,55

5,35

4,63

4,14

3,78

3,50

3,28

3,09

2,93

2,67

Ql Qo

1286

1050

910

813

743

525

1,04    203

1,01

197

0,88    173

0,85    166

0,81

160

0,78    154

0,76    149

ll

Ql

Q'i

Qi

Q'i

Qi

Q2

53 S S33 &88S3 qSSSS SSSSS    SS SS 5 SSSSS

HHrirlH H H H M i—I T-H rH t-H t-H © OOOOO 0^000 O © O O © OOOOO

£££§?£ ££££;*    SSSSS

t-H rH vH vH vH vH vH vH vH vH vH

g co m vH co    oo ® co    woo^hoo

nt' co co co co cococ<icmc<i (McniNwöi ncmcmmm m® ^ m 4    Th 1-h P 2hhhh

112 1,00

2105

1719

1488

1331

1215

1125

1053

992

941

859

796

744

702

666

595

544

O 1^ ^ (M O 00 CO LO ^ COCQHOO) lO '*t<    TiH CO CO CO CO CO CO CO CO CM

m¹I rfn M*

CO

CO

252

243

Cn 05 05 O5) 05 (OOCOhfkO)

p o © o ©

OT Cr W Ol Ot CO HM 05 M3 ©

COHt^COO CO O iO tQ ^

vH t-H vH vH vH

1053 7,86 859 6,42 744 5,56 666 4,97 608 4,54

563 4,20 526 3,93 496 3,71 471 3,52 430 3,21

398 2,97 372 2,78 351 2,62 333 2,49 298 2,22

272 2,03 252 1,88 235 1.76 222 1,66 211 1.57

201 1,50 192 1,44 185 1,38 178 1,33 172 1,28

142 1,06 136 1,02 131 0,98 126 0,94 122 0,91

118 0,88 114 0,85 111    0,83

108 0,81 105 0,79

100 0.75 96 0,72 92 0,69 89 0,67 86 0,64

83 0,62 81 0,60 78 0,59 76 0,57 74 0,56

2610

2131

1305

1845

1650

1507

1395

1305

1230

1167

1065

OCOOlO

738

I> CM GO iO CM CßCDlOlOlO

498

476

458

441

426

413

400

389

379

369

352

337

324

312

301

292

283

275

268

261

249

238

229

221

213

206

200

195

189

185

0 0)00

753

697

652

Oi Cn 05

05 k-n CO 05 CO 05 00 H1 0 05 WH¹ 05 CO kfn Cn

hm    hhhh“    h-i , h-. m* h-i    I—I 1—1 I—1 t-i I—I    MMHtOtO    DO CO CG CO CO    co co    co    co co

OtOfflOO    OHHH^    CO CG CO rfn rfn    WWffiOi-a    OOOSOOO    M> CG CO CG kfn    05 -O    CO    m.>05

W WCOOO    H-k rfn 00 CO 05    H 05 tO OO 05    WCW005    00 H-⁴ CO GO CO    MW    tO    CO <1

Verhältn.

1 : 10 1 : 15 1:20

1 : 25

1 : 30

1:35 1:40 1 :45 1:50 1 :60

1:70 1:80 1 : 90 1 :100 1 : 125

1 : 150 1 : 175 1:200 1 : 225 1:250

1 :275 1 :300 1 :325 1:350 1 :375

1:400 1 :425 1 :450 1:475 1 :500

1 : 550 1 :600 1": 650 1 :700 1 : 750

1 :800 1:850 1:900 1 : 950 1:1000

1:1100 1:1200 1 :1300 1 :1400 1 :1500

Volllaufende und halbgefüllte Röhre von der Lichtweite D.

D = 700 mm

D = 750 mm

D — 800 mm

Spez. a

0,10000

0,06667

0,05000

0,04000

0,03333

0,02857

0,02500

0,02222

0,02000

0,01667

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,00364

0,00333

0,00301

0,00286

0,00267

0,00250

0,00235

0,00222

0,00210

0,00200

0,00182

0,00167

0,00154

0,00143

0,00133

0,00125

0,00117

0,00111

0,00105

0,00100

0,00091

0,00083

0,00077

0,00071

0,00066

Qi Qi

Qi

Qi

Qi

Ql

oT

8,28

6,76

5,86

5,24

4,78

4,43

4,14

3,90

3,70

3,38

3,13

2,93

2,76

2,62

2,34

2,14

1,98

1,85

1,75

1,66

1,58

1,51

1,45

1,40

1,35

1,31

1,27

1,23

1,20

U7

1,12

1,07

1,03

0,99

0,96

0,93

0,90

0,87

0,85

0,83

0,79

0,76

0,73

0,70

0,68

0,66

0,64

0,62

0,60

0,59

3186

2602

2253

2015

1840

1703

1593

1502

1425

1301

1204

1127

1062

1008

901

■ CO 00 (M t> 03 CO »-■< CO CO C— t> CO CD

608

582

559

539

520

504

489

475

462

451

430

411

395

381

368

356

346

336

327

319

304

291

CO CO CO 07 O. 00

O CO o

252

244

238

231

225

1593

1301

1127

1008

920

852

797

751

713

650

602

563

531

504

451

411

381

356

336

319

304

291

280

269

260

252

244

238

231

225

215

206

198

190

184

178

173

168

164

159

(M»15 0 100    CO 03 C7> CO CO

LO^^fCOCO    (MOlHHH

HhHHH    t-H r—I t-H r-H t-H

8,68

3835

7,09

6,14

5,49

5,01

4,64

4,34

4,09

3,88

3,54

3,28

3,07

2,89

2,75

2,46

2,24

2,08

1,94

1,83

1,74

1,66

1,59

1,52

1,47

1,42

1,37

1,33

1,29

1,26

1,23

1,17

1,12

1,08

1,04

1,00

0,97

0,94

0,92

0,89

0,87

0,83

0,79

0,76

0,73

0,71

0,69

0,67

0,65

0,63

0,61

3131

2711

2425

2214

2050

1917

00 IO

r—i T—< t-H

1449

1356

1278

1213

1085

990

917

857

808

767

731

700

673

648

626

606

588

572

556

542

Oi

476

00 co

IO ^

429

384

366

350

336

324

313

303

294

286

278

271

1917

1565

1356

1213

1107

1025

959

ogSo    £ 2 ® o ^    S    S § 2    §§£§22    § 2 § 2 2    § 2 § S 2    2 g § £ g    g 2 g g £    £ S 2 £ £

°2 oo C-    OCOCOCOIO    ^    ^ CO    CO CO CO CO CO    CO C3 C3 C3 03    03 03 03 03 03    03 § § 2 2    22222    22222

9,06

7,40

6,41

5,73

5,23

4,85

4,53

4,27

4,05

3,70

3,43

3,20

3,02

2,87

2,56

2,34

2,17

2,03

1,91

1,81

1,73

1,66

1,59

1,53

1,48

1,43

1,39

1,35

1,32

1,28

1,22

1,17

1,12

1,08

1,05

1,01

0,98

0,96

0,93

0,91

0,86

0,83

0,80

0,77

0,74

0,72

0,70

0,68

0,66

0,64

4556

3718

3221

2881

2630

2435

2278

2148

2037

1860

1722

1611

1519

1441

1289

1176

1089

1019

960

911

02 03 02 O ^ co co 02 l— oococ-c-o

720

699

679

661

644

614

588

565

545

526

§ £ Lr Jo    ooiohm

2 -'tf CO co co co co co

2278 9,82 1860 8,02 1611 6,95 1441 6,21 1315 5,67

1218 5,25 1139 4,91 1074 4,63 1019 4,39 930 4,01

861 3,71 805 3,47 759 3,27 720 3,11 644 2,78

588

545

509

CO O O 03

co 1-h o oo t>

CO CO

2,54

2,35

2,20

2,07

1,97

03 (M CO O OOl>t>OCO

360 1,55 349    1,51

340 1,46 331 1,43 322 1,39

00<0<0<0<0    53522    £££22    ££§§§

23§§88 2§§2g §2222 £§§§§

3125

2551

2209

1976

1804

1670

1562

1473

1397

1276

1181

1105

1042

988

884

807

747

07) Oo 07) co ot co oi co co

70 O 07) 0> IO

CO CO CO CO CO C. «O 00 CO O CO CO CO ^ -VI

co oa r- co

CO 03 03 t-h t—i

CO CO CO CO CO CO CO ^ ^ CJT

o -a cjT

OOO^pO ,p O O O o

00 00 00 CO CO    CO O O O >—¹

O t— CO Cnt oo O CO Ci O 4^    00 h 4^ -d O

>-* ü co to co 00 o o O i—¹    CO

{OOCO<I 00

I—¹ I—» t—‘ l—l I—1

02 02 -3 <3 00    00

t—* o> o o- o Ci

2 § 2 3 §    02 02 o 02 <g    £ 2 2 o ⁰⁰

O CO CO i—L CT)    öl h- CO OO CO    CO -^3 Cn —J CO

^ ^ ^ ^ ^

CJT CT) CO CO CO C7 CO 8^

00 00 O    ^ 07) CO 00 03    H CO 00 ^ H

03 t—i    Ci r— co io    03 o oo t> co

lO iO    ■^■^coco

co

Oi

349

339

329

321

313

298

285

274

264

255

247

240

233

227

221

Gefälle

Verhältn.

1 : 10 1 : 15 1 : 20 1 : 25 1 : 30

1 : 35 1 :40 1:45 1 : 50 1 : 60

1:70 1:80 1 : 90 1 : 100 1 : 125

1 : 150 1 : 175 1 : 200 1:225 1 : 250

1 :275 1 : 300 1 : 325 1 : 350 1 :375

1 :400 1 :425 1 :450 1 : 475 1 :500

r—i r—I r—I rH rH

Ol Ol Dt CnOOl

o o o

o o

O lO

1 :800 1 : 850 1:900 1 :950 1 :1000

1 : 1100 1 : 1200 1 :1300 1 :1400 1 :1500

Tabelle YIII.

Volllaufende und halbgefüllte Röhre von der Lichtweite D.

D = 1000 mm

D — 1100 mm

D — 1200 mm

Spez. a

0,10000

0,06667

0,05000

0,04000

0,03333

0,02857

0,02500

0,02222

0,02000

0,01667

0,01429

0,01250

0,01111

0,01000

0,00800

0,00667

0,00571

0,00500

0,00444

0,00400

0,00364

0,00333

0,00301

0,00286

0.00267

0,00250

0,00235

0,00222

0,00210

0,00200

Ql

Q‘i

Qi Q%

Qi Qi

Od OCI CO Od rH

; ^ ho co od oScScScScS

2138

1980

1852

1746

1656

4141

3381

2928

2619

2391

2213

2070

1952

1852

1690

1565

1464

1380

1309

1171

1069

990

926

CO 00 O CM 00 00

0,00125

0,00117

0,00111

0,00105

0,00100

0,00091

0,00083

0,00077

0,00071

0,00066

11,23

9,17

7,94

7,10

6,48

6,00

5,61

5,29

5,02

4,58

4,24

3,97

3,74

3,55

3,18

2,90

2,68

2,51

2,37

2,25

2,14

2,05

1,97

1,90

1,83

10667 5334 8710 4355 7543 3771 6747 3373 6159 3079

5702 2851 5334 2667 5029 2514 4770 2385 4355 2177

2754 1377 2550 1275 2385 1193 2249    1124

2133 1067

2034 1017 1948 974 1871 936 1803 902 1742 871

11,92

9,73

8,43

7,54

6,88

6,37

5,96

5,62

5,33

4,86

4,50

4,21

3,97

3,77

3,37

3,08

2,85

2,66

2,51

2,38

2,27

2,18

2,09

2,01

1,95

13474 6737 11002 5501 9528 4764 8522 4261 7780 3890

7203 3601 6737 3369 6352 3176 6026 3013 5501 2751

5093 2547 4764 2382 4492 2246 4261 2131 3811    1906

3479 1740 3214 1607 3013 1507 2841    1420

2695 1348

2570 1285 2460 1230 2364    1182

2278 1139 2200 1100

iC) lO I> h CO aO) CO rH O 00 CO CO CD CO IO

1,78

1687

1,72

1,67

1,63

1,59

1636

1590

1548

1509

CO 00

795

774

754

1,88

1,83

1,78

1,73

1,69

2131 1065 2067 1034 2009 1004 1955 978 1906 953

1117

1,51

CD O O CD CD Ol

Ol Oi

478

co co co co co co o o i—¹ co CO O CD 00 -0

1,45

1,39

1,34

1,30

1,26

1,22

1,18

1,15

1,12

1,07

1,03

0,98

0,95

0,92

0,89

0,86

0,84

0,81

0,79

1438 719 1377 689 1323 662 1275 638 1232 616

1193 596 1157 579 1124 562 1094 547 1067 533

1017 509 974 487 936 468 902 451 871 436

-0 -J -3 00 00

Cn -O cd i—¹

OT 00 CO

CO CD CO *>- >4^ 00 CD O CO •O -^3 00 CO CO

1,61

1,54

1,48

1,42

1,38

1,33

1,29

1,26

1,22

1,19

1,14

1,09

1,05

1,01

0,97

0,94

0,91

0,89

0,86

0,84

1817 909 1740 870 1671 836 1611 805 1556 778

1507 753 1462 731 1420 710 1383 691 1348 674

1285 642 1230 615 1182 591 1139 569 1100 550

I-- I-L J-L

o o o

C3^10C0 07 CO 00 CO Oi

533

517

502

489

476

Vorstehende Tabellen eignen sich selbstverständlich auch zur Berechnung der Druckverluste in Röhrenleitungen (vergl. § 14, Seite 103, 2). Das Gefälle a pro Längeneinheit (Meter) ist äquivalent dem durch Reibung entstehenden Druckverluste pro Längeneinheit; multipliziert man demnach a mit der Länge einer Röhrenleitung, so ergibt sich der Wert der für Ueberwindung der Reibung verbrauchten Druckhöhe.

Wir fügen folgende Beispiele zur Erläuterung an, indem wir auf weitere am Schlüsse des § 16 verweisen.

1) Man verlangt zu wissen, wie viel Wasser eine volllaufende Röhrenleitung von 7000 Meter Länge mit 18 Meter gleichmäßigem Gefälle und 175 Millimeter Lichtweite liefert.

Es ist a =

18

= 0,00257. Man findet bei D = 0,175 und a = 0,00250 die Wasser-

7000

menge Q\ = 11,5; sodann bei a = 0,00267 Q\ — 11,8. Einer Differenz von 0,00267 — 0,00250 im Gefälle entspricht eine Differenz der Wassermenge von 11,8 — 11,5 — 0,3 Liter; mithin einer Gefällsdifferenz von 0,00257 — 0,00250 = 0,00007 mit genügend genauer Annäherung die Wasser-7 0 3

’jy- = 0,1 Liter. Mithin liefert die Leitung 11,6 Liter pro Sekunde.

menge von

2) Bei einer Röhre mit dem Gefälle von 1 : 200 und halbvolllaufendem Querschnitte beträgt die zu transportierende Wassermenge 350 Liter pro Sekunde; welche Lichtweite ist erforderlich ?

Für a — 0,00500 und D = 700 Millimeter findet man Q~i = 356 Sekundenliter.

3) Durch einen halb volllauf enden Röhrenkanal von 800 Millimeter Weite sollen 500 Sekundenliter Wasser mit 2 Meter Geschwindigkeit fließen. Welches Gefälle ist dem Kanal zu geben?

Man findet für D — 800 Millimeter Qo = 509 und u = 2,03 bei einem Gefälle von 0,0050

(1 : 200).

Wie man hier weiter zu gehen hat, ist klar.

In vielen Fällen liegt auch die Aufgabe vor, einen Kanal für Maximal- und Minimalwassermengen zu berechnen und eventuell das Profil so zu wählen, daß die Geschwindigkeit bei der Minimalwassermenge ein gewisses Maß nicht unterschreite. Auch ist manchmal die Geschwindigkeit vorausbestimmt, welche das Wasser während der Bewegung im Kanäle einzuhalten hat.

Die Lösung von Aufgaben ersterer Art erfordert meist umständliches Probieren. Mit Rücksicht auf § 8, Gleichung 9) und 10), Seite 50, erhält man bei voraus-bestimmter Geschwindigkeit u den Wert des Profilradius r aus der in Bezug auf r quadratischen Gleichung;

100 r . |/öT

5) u = lc . [/■ r ä

Nachdem der Profilradius bekannt und für die verschiedenen Profile in § 9 dessen Wert in den Abmessungen der letzteren ausgedrückt ist, kann der Wasserstand jeweils berechnet werden.

Einige Beispiele werden das Verfahren klar machen.

1) Es liege ein eiförmiges Kanalprofil von der in § 9, Beispiel 2 erörterten Form vor; der Radius der Kanalhaube sei — 0,50 Meter. Der Kanal liegt in einem Gefälle von 0,0075 pro Meter und besteht aus rauhem Backsteinmauerwerk, für welches das m der Formel 9) § 8 (Seite 50) zu 0,35 anzunehmen ist. Man verlangt zu wissen, wie tief der Wasserstand im Profile unter die Kämpferhorizontale sinkt, wenn 125 Sekundenliter durchgeleitet werden.

Hieraus berechnet sich der mittlere Profilradius

r zu:

Die lichte Höhe des Profils, vom Scheitel bis zur Sohle gemessen, beträgt 1,183 Meter-R ist = 0,5 Meter. Man findet mit x = 0,47 Meter (vergl. Fig. 20, S. 58):

0,5² . [2,054 — 2,25 . arc (sin =

Fx —

0,47

1,5.0,50 — 0,0889 Quadratmeter;

-)] + 0,47 . [0,5 — \/ 2,25 . 0,5² — <J,47²]

Px

= 0,5 . [3,665 — 3 . arc (sin =

0,47

1,5.0,50

-]

= 0,815 Meter.

Fx

0,0889

Px

0,815

0,11 Meter;

sodann:

— 49,

u = k . \ 0,11 . 0,0075 = 1,42, Q = FX .u = 0,126 Kubikmeter.

100 . V 0,11

0,35 + V 0,11

Mit x — 0,47 Meter ist also die Aufgabe genügend genau gelöst.

Um diesen Wert zu finden, mußten mehrere vorhergehende und folgende probiert werden. Bei solchen Proben ist das Aufzeichnen des Profiles und das Ermitteln von Fx und px mit Planimeter und Zirkel in manchen Fällen vorteilhaft.

2) Bei welchem eiförmigen Kanäle des Normalprofiles (§ 9, Beispiel 1, Seite 57) läuft nach Füllung des Profilquerschnittes auf ein Drittel seiner Höhe das Wasser mit 1 Meter Geschwindigkeit ab, wenn der Kanal in einem Gefälle 1 : 1000 gelegt ist?

Es sei hier der Rauhigkeitskoeffizient m = 0,25. Da a = 0,0009, u — 1, so liefert die Gleichung 5):

r — 0,25.

100 r . V 0,0009

Nach den Formeln des § 9, Beispiel 1 (Seite 58) muß sein mit x—R:

Fx

px

= r = 0,25 =

R² (3,023328 — 9 . 0,33759) + R² (4 - 3.0,94325)

R (4,788296 - 6 . 0,33759)

woraus:

R = 0,605 Meter.

Es wird mithin das Profil von 1,20 : 1,80 Meter den Anforderungen der Aufgabe entsprechen.

Einige Erleichterung bei Aufgaben, welche sich auf das Normalprofil beziehen, dürfte nachfolgende Tabelle mit x in der Bedeutung von Fig. 19 (Seite 58) gewähren.

Abstand unter Kämpferhölie: x =

Wasserquerschnitt F =

Benetzter Umfang p =

Profllradius

Geschwindigkeit u =

Wassermenge Q =

0,00 . R 0,25 . „ 0,50 . „ 0,75 . „ 1,00 . * 1,25 . „ 1,50 . „ 1,75 . „ 2,00 . B

3,023 . R2 2,525. „ 2,037 . „ 1,570. „ 1,136 . „ 0,745. „ 0,413 . „ 0,154 • „ 0,000. „

4,788 . R 4,287 . „ 3,783 . „ 3,272 . „ 2,749 . „ 2,211 . „ 1,642 . „ 1,047 . „ 0,000 . „

0,631 . R 0,589 . „ 0,539 . „ 0,480 . „ 0,413 . „ 0,337 . „ 0,252 . „ 0,147 . „

0,000 . y)

0,795 .k.\J R.a 0,768 .

0,734 .

0,693 .

0,643 .

0,580 .

0,502 .

0,383 .

0,000 .

2,400 .k.\i Rh « 1,937 .

1,495 .

1,088 .

0,730.

0,432 .

0,207 .

0,059 .

0,000 .

Lueger, Wasserversorgung.

3) Bei welchem Wasserstande fließt in einem kreisranden Kanäle von E Meter Halbmesser und einem Gefälle a das Wasser mit der Geschwindigkeit u ?

sich sodann:

Man findet mit Gleichung 5) alsbald r = C und nach § 9, Beispiel 3 (Seite 59) ergiebt

E² [w — sin w)

2 E . tv

E . (w — sin w)

2 iv

Aus der letzten Gleichung muss w durch Probieren gefunden werden.

Mit einem Fehler, der kleiner ist, als —kann man setzen: sin w —

1 u\j

W?J

— und

findet damit:

z. B. für m — 0,25, E = 0,6, u = 0,5, a = 0,01 wird r = 0,02, w =

12 . 0,02

0,6

= 0,633 (36° 16')

und der begangene Fehler ist kleiner als

0,633⁵

120

= 0,00085.

4) In einem kreisförmigen Profile von 600 mm Weite soll eine Wassermenge von 40 Sekundenlitern mit 1 Meter Geschwindigkeit transportiert werden. Wie groß ist der Füllungsgrad in der Röhre? Und welches Gefälle muß der Leitung gegeben werden?

Es muß sein nach § 9, Beispiel 3 (Seite 59):

0,040.2

0,080

E² . (u> — sin w) 0,36 . (w — sin w)'

Hieraus folgt:

w — 1,12428 (640 25').

Mit diesem Werte von w wird der Profilradius r:

0,6 (w — sin w)

- 0,060,

und nun liefert Gleichung 5) den Wert von a:

100 r . V a 0,25 + VT

Schließlich mag hier noch angeführt werden, daß es in manchen Fällen, besonders wenn sehr viele Rechnungen zur Ermittlung von Gefällen, Geschwindigkeiten und Wassermengen gleichzeitig auszuführen sind, eine größere Uebersichtlich-keit gewährt, graphische Darstellungen zu benutzen. Die letzteren sind selbstverständlich ohne vorherige analytische Behandlung der Aufgaben nicht herzustellen; das bei ihrer Benutzung einzuhaltende Verfahren kann hier nicht näher erörtert, werden. Wir verweisen u. a. auf die Abhandlungen von Lhota [517 a], Baumeister [514] und Frank [355 a].

-=[•

0,25 + 0,247

100 . 0,060

= 0,0069.

§ 11. Resultate über Quantitätsmessungen.

Wenn aus einem mit Wasser angefüllten Gefäße, dessen oberer Wasserstand stets in gleicher Höhe erhalten wird, durch eine Ausflußöffnung A eine WasSer-menge Q pro Sekunde abfließt, so leistet das so abfließende Wasser eine Arbeit = Qliy pro Sekunde (mit gleicher Buchstabenbedeutung wie seither). Tritt in dem

Ausflusse ein Beharrungszustand ein und findet ein Arbeitsverlust bei dem Durchgänge durch die Oeffnung A nicht statt; ist ferner u die Geschwindigkeit eines Wasserteilchens beim Austritte aus A, u₀ die Geschwindigkeit eines solchen an der Oberfläche des Ausflußgefäßes, so ist die Aenderung der lebendigen Kraft:

u² — u₀²

• Q T •= Qh y

Ji

nach bekanntem Gesetze der Mechanik. Dabei ist selbstverständlich    1—Ja

Fig. 26.

vorausgesetzt, daß gegen die Ausflußöffnung A wie auf den Wasserspiegel des Gefäßes die gleiche äußere Pressung — die atmosphärische — ausgeübt wird. Aus der eben aufgestellten Beziehung ergiebt sich:

1) m = J/⁻ 2 gh + V •

Ist, wie dies in der Regel der Fall, der Horizontalschnitt F des Ausflußgefäßes gegenüber der Ausflußöffnung A sehr groß, so wird die Geschwindigkeit uQ des Wassers an der Oberfläche des Gefäßes so klein, daß man ihr Quadrat gegenüber jeder meßbaren Größe vernachlässigen kann. Dann wird:

2) u = \/~ 2 gh

und mithin die durch den Querschnitt A fließende Wassermenge:

3) Q = A.u=A.\/r2gh.

In der That fließt diese Wassermenge jedoch nur dann durch den Querschnitt, wenn der austretende Strahl einen Cylinder bildet, dessen Erzeugende vertikal den Rand der Ausflußöffnung berührt; durch gut abgerundete Mundstücke kann man dies annähernd erreichen. Bildet dagegen der unterhalb des Gefäßes entwickelte Wasserstrahl einen engeren Querschnitt als A aus, so wird die ausfließende Wassermenge nur einem Teile von A proportional gesetzt werden dürfen, d. h. die Formel 3) ist umzuändern in:

4) Q = mA . [/ 2 gh,

wobei m 1 der Kontraktionskoeffizient genannt wird und das Ver-hältnis angiebt, in welchem der engere Querschnitt des Strahles zum Ausflußquerschnitte steht.

fvr

if

Tritt das Wasser nicht, wie angenommen, am Boden des Gefäßes, sondern seitlich desselben durch rechteckige Mündungen aus, so ist in den verschiedenen Partieen des Ausflußquerschnittes A verschiedene Druckhöhe vorhanden. In der Unterstellung eines Ausflußquerschnittes von der konstanten Breite a stehe ein beliebiges Wasserelement = a . dh unter der Druckhöhe h.

Hierfür gilt sodann, unter m den zugehörigen Kontraktionskoeffizienten verstanden, die Beziehung:

Fig. 27.

dQ — madlfi . j/" 2 gk,

woraus:

Q — ma .

ho

I V 2 gh

. dh =

■ \}i — K ] •

Führt man statt der Breite der Ausflußöffnung die letztere selbst in die Rechnung ein, so ist in Berücksichtigung, daß bei dem rechteckigen Querschnitte von der Breite a der Wert A — a . {h₁ — h₀):

2 1/2 ff ,    )

3 {h₁    h₀)

/ ~f~ K

5) Q — mA .

Bezeichnet man mit H den Wert von

₀ -p ■, so entspricht der Gleichung 5)

LJ

annähernd die folgende einfachere *):

6) Q = mA.]/2gH.

Nachstehende, von Poncelet und Lesbros aufgestellte Tabelle giebt die Werte des Koeffizienten m für rechteckige Mündungen verschiedener Höhen bei 0,20 Meter Breite:

Koeffizient m für Ausflußöffnungen von der Höhe b = h\ — h₀

b = 0,20 m

b — 0,10 m

b - 0,05 m

b = 0,03 m

b = 0,02 m

b = 0,01 m

0,02

0,03

0,04

0,06

0,10

0,20

0,30

0,40

0,60

1,00

1,50

2,00

3,00

0,572

0,578

0,582

0,587

0,592

0,598

0,600

0,602

0,604

0,605

0,602

0,601

0,601

0,596

0,600

0,603

0,607

0,611

0,615

0,616

0,617

0,617

0,615

0,611

0,607

0,603

0,616

0,620

0,623

0,626

0,630

0,631

0,630

0,629

0,627

0,625

0,619

0,613

0,606

0,639

0,641

0,640

0,639

0,637

0,634

0,632

0,631

0,630

0,627

0,621

0,613

0,607

0,660

0,659

0,659

0,657

0,655

0,649

0,645

0,642

0,638

0,632

0,620

0,613

0,608

0,695

0,689 0,684 .    0,677

0,667

0,655

0,650

0,646

0,641

0,629

0,617

0,613

0,609

Die Werte sind demnach, je nach Höhe der Ausflußöffnung, verschieden, im Mittel = 0,62.

b\ -f- hg

*) Aus den Gleichungen

h₀ = H. (l -es ist aber bekanntlich (nach dem binomischen Lehrsätze):

= H und der Annahme — h₀ = —— folgt nämlich :

— H.

(I +

0±

■) = ‘±4-

13    1    1

2 ‘ 2 ' 2 ‘ 4«²

2 n

Bricht man beim zweiten Gliede ab, was bei einigermaßen erheblichem n zulässig, so wird :

O-Ar)

₂ //Ar)

Die Annäherungsgleichung 6) gilt für beliebig gestaltete Abflußöffnungen, sofern dieselben keine einspringenden Kanten haben, und wenn unter A der Ausfluß-querschnitt und unter H der Abstand seines Schwerpunktes von der Wasserspiegeloberfläche verstanden wird. Uebrigens bedürfen die Formeln 2) bis 6) für ihre Gültigkeit einer minimalen Geschwindigkeit der Wasserzuströmung in dem Ausflußgefäße, also eines, im Verhältnisse zum Zuflußkanale, kleinen Ausflußquerschnittes.

Ist die Ausflußöffnung so abgerundet, daß der Strahl bei seinem Austritte sehr wenig oder gar nicht kontrahiert wird, so kann gesetzt werden:    ___

u — j/" 2 g H.

7) Q = 0,95 . A . V 2 g H,

Dabei soll aber 8    —— und s ]> 2 b ge-

o

Fig. 28.

macht werden, damit ein ganz allmählicher Ueber-gang auf die schließlich scharfen Kanten der Aus-flussöffnung stattfinde.

Für die in den untenstehenden Figuren erläuterten Anordnungen ist im Mittel:

.1

,1R7,

"‘v a,F |!

__4---U

15,0.

Fig. 29.

Fig. 30.

Fig. 31.

8) Q = 0,62 . A . |/2 gH

u— \S2gH,

A = ab.

Selbstverständlich wurde dabei unterstellt, daß sowohl auf dem Druckwasserspiegel als auch auf der Ausflußöffnung bezw. sowohl auf dem Ober- als auf dem Unterwasserspiegel die gleiche — die atmosphärische — Pressung lastet.

-f— o.

•\\'W VWt/V \\\

Fig. 32.

Zur Messung von Quellen werden in der Regel sogenannte Ueberfallwehre benutzt. Ein quer gegen den Strom gestelltes Schutzbrett, welches den letzteren vollständig zu stauen vermag und zugleich das Austreten von Wasser an der Seite hindert, erhält einen rechteckigen Ausschnitt von der Breite a. Man wähle für Wassermengen von 5 bis 25 Sekundenliter a = 0,25, von 25 bis zu 150 Sekundenliter a = 0,50 und für größere Wasserquanta a — 1,00 Meter. Die Kanten an dem Wehre müssen scharf und gerade gearbeitet und genau horizontal bezw. vertikal gerichtet sein. Wird sodann der Zuflußkanal so angeordnet, daß der Querschnitt desselben mindestens den sechsfachen Inhalt hat, als jener, welcher sich aus der Breite des Ueberfalles, multipliziert mit der Stauhöhe FT, ergiebt; wird ferner 1Z, die Höhe des Wasserspiegels über der horizontalen Wehrkante, in einer Entfernung von 1,5 bis 2 Meter hinter dem Stauwehre gemessen und befindet sich der Unterwasserspiegel mindestens in der Tiefe von 2 H unter der Ueberfallkante, so kann empirisch gesetzt werden (für

Hat der Zuflußkanal ganz die gleiche Breite, wie das Ueberfallwehr, so daß also die Kontraktion an den Seiten vollständig vermieden ist, so wird:

Fig. 33.

ii

1\N

ß\

den Fall, daß a wesentlich kleiner, als die Breite des Zuflußkanales, daß also auch von den Seiten noch eine erhebliche Kontraktion stattfindet) :

9) Q = 1,77 . a. V RK

10) Q = 1,96 .a.]/H‘A = 0,443 . a H . ]/ 2 g H.

Aus der nachfolgenden Tabelle erhält man die Wassermenge in Litern pro Sekunde für Wasserstände, welche mit 5 Millimeter beginnen und mit je 5 Millimeter Differenz bis zu 300 Millimeter ansteigen, entsprechend der Formel 10) für Wehrbreiten von 0,25, 0,50 und 1 Meter, wenn Kanal und Ueberfall gleich breit sind.

Wassermenge in Litern

Wassermenge in Litern

in Metern

in Metern

a - 1,000 a = 0,500

« = 0,250

a = 1,000 a = 0,500

a = 0,250

t-h cci co oo

COCOOiCJT^COtOH $—>

5'

»r o S ffl Sp! M S H O (D °0 ffi Ot ^ M M B M H o O C« O 00 CO O 00 W CO O 00 « “co CO O c. O O W CO CO OT 00 © Io V, -o ÜT © fo

0,155

0,160

0,165

0,170

0,175

0,180

0,185

120

126

132

138

144

150

156

£ fe £ g SS jg £ g§ 22 j§

OCCOOOOXOOTOOTO

Die Messung von Wassermengen größerer Flüsse und Ströme soll hier, als nicht speziell zur Wasserversorgung gehörig, nicht weiter behandelt werden.¹)

cQ

1VL

l/X

Sehr häufig werden Wassermengen von Quellen auch dadurch gemessen, daß man geeichte Gefäße mit Wasser füllt und die Zeit beobachtet, welche zu einer Füllung erforderlich ist. Ein besonderer Apparat, um größere Wasserquantitäten zu bestimmen, ist bei dem Bau der Wiener Hochquellenleitung angewendet worden. Das Wasser wird in dem Gerinne A herbeigeleitet und zunächst die Schütze B, welche mit jener C so verbunden ist, daß nur eine derselben geschlossen sein kann, geöffnet. Hat nun das durch die Schutzöffnung B in I einfließende Wasser die obere Kante der Scheidewand S erreicht, so wird B geschlossen und die damit verbundene Schütze C aufgezogen. Das während des Schließens der Abteilung I noch zufließende Wasser fällt über die Kante S in die Abteilung 11 und das in I einen betimmten Raum erfüllende Wasser kommt zur Ruhe. Sobald das letztere der Fall, öffnet man den Leerlauf 1), worauf I entleert wird, bevor II wieder gefüllt ist, u. s. f.

Wenn die Kammern I und II genügend groß sind, ergeben diese Messungen sehr scharfe Resultate und sind insbesondere geeignet, auch    ^

Fig. 34.

den Laien von der Richtigkeit vorgenommener Ei'hebungen zu überzeugen, was in vielen Fällen von nicht zu unterschätzendem Werte ist.

Einen, ganz ähnlichem Prinzipe entsprungenen Wassermesser zeigt das deutsche Reichspatent Nr. 21 111 Kl. 42 für den Apparat von Ch. Munnem in Köln.

Litt eratur.

Die Litteratur über Quantitätsmessungen ist außerordentlich groß; auch ist dieser Gegenstand in allen Werken über Hydraulik behandelt. Besonders erwähnen wir:

559, 562, 564.

§ 12. Ungleichförmige Bewegung des Wassers in offenen Leitungen.

Bei der gleichförmigen Bewegung ergab sich nach § 8 Gleichung 12) die zur Ueberwindung der äußeren Reibung gerade ausreichende Größe des Gefälles pro Längeneinheit:

Q²

Q² y

a~ k² F² r ~

wobei die einzelnen Buchstaben die frühere Bedeutung beibehalten.

Ist die Bewegung des Wassers ungleichförmig, so muß nicht allein die äußere Reibung überwunden, sondern auch die Geschwindigkeit geändert werden, wobei im allgemeinen nur Q konstant bleibt, F, p und k dagegen variabel sind.

k² F'd ’

«0

Diese Gleichung führt zur genauen Ermittelung der Oberflächengestalt des Wasserspiegels bei der ungleichförmigen Bewegung, soweit überhaupt bei solchen hydraulischen Untersuchungen Genauigkeit erreichbar ist, — d. h. mit den Voraussetzungen gleichmäßiger Geschwindigkeit in jedem Querschnitte, unbedeutender innerer Reibung der Wasserteilchen aneinander, zu vernachlässigender Wärme-änderungen etc. Weil sich aber p, k und F mit s ändern, führt die Integration zu sehr großen Schwierigkeiten bezw. zu Formeln, welche ihrer Uebequemlichkeit wegen in der Praxis keine Verwendung finden dürften. Man ist deshalb darauf angewiesen, sich mit Annäherungen zu begnügen.

Die Annäherung wird dadurch erreicht, daß man statt der Summation unendlich benachbarter Werte der hinter dem Integralzeichen stehenden Funktion endlich benachbarte Werte derselben addiert. Zu diesem Zwecke muß entweder die Oberflächengestalt des Wasserspiegels durch Messung ermittelt, oder, wo dies nicht möglich ist, vorläufig angenommen und nachträglich korrigiert werden, weil nur auf diese Weise zusammengehörige F und p zu erreichen sind. Für den Wert von k verwendet man in der Regel eine Konstante, behufs weiterer Vereinfachung des Verfahrens.

Wird die Wassermenge gesucht, so darf die Gestalt der Wasseroberfläche und der Querprofile (sowie auch des Längenprofils) als bekannt vorausgesetzt werden. Sind:

F₀, Fv F₂ ... . Fn die Flächen der Wasserquerprofile, Poi 'Pii p₂ • • ■ ■ Pn die zugehörigen benetzten Umfänge, l₃ ... . ln die Entfernungen der Profile,

so

Bei der ungleichförmigen Bewegung wollen wir nur allmähliche Querschnittsänderungen ins Auge fassen, also die plötzlichen Querschnittsänderungen ausschließen.

In dieser Unterstellung ist auf dem Längenelemente ds ein Gefälle = a . ds zur Ueberwindung der äußeren Reibung und ein weiteres Ge-

falle =

'(£)

zur Aenderung der Geschwindigkeit um die Größe du notwendig.

Das erforderliche Gesamtgefälle an der Wasserspiegeloberfläche auf dem Längenelemente bestimmt sich deshalb zu:

woraus mit u = -ft- und a

Q² P

k* F‘d

durch Integration folgt:

1) Vn — Vo

Q²

(jh

Sn

p ds

k² F'A •

ist angenähert:

V.

•2

So

Sn

p . ds

k² FA

<2²

k²

Po h i VlCh^rh)

2L₀3T 2 Fxs

2 FJ

Fig. 35.

und es ergiebt sich mit diesem Werte aus 1):

2) Q

V—j—

V 2g iFn²

LI_l_L \l±h

k² |_2 F₀»

Jh l'n ~1

2 F₁³

Selbstverständlich ist das Resultat um so zuverlässiger, je kleiner die Entfernungen lv l₂ . . . gewählt worden sind-

Ist die Wassermenge Q bekannt, ebenso das Längenprofil und die Querprofile des Flußbettes, dagegen nur von einem Querprofile der Wasserstand, so kann die Gestalt der Wasseroberfläche wie folgt ermittelt werden.

Es sei I II das Längenprofil, in I sei das Querprofil mit der richtigen Wasserstandshöhe gegeben; das Profil II befinde sich in der Entfernung l von I Wählt man nun in II einen Punkt M₂ für die Wasserspiegeloberfläche, so entspricht demselben ein Wasserquerschnitt F₂ und ein benetzter Umfang p₂. Wird durch X M₂ eine Horizontale M₂H gelegt, so zeigt die Länge HM₁ das Gefälle auf die Länge l und dieses Gefälle ’s muß der allgemeinen Gleichung 1) bezw. der folgenden Annäherung an dieselbe genügen:

TG

p.

Fig. 36.

3) H Mx = yx — y₂ =

<2²

Pi

hS] _L

F₂²J ' 2 ■

Fx²

In der Regel paßt der erste angenommene Wert von I1MX nicht; ist der Punkt zu tief gewählt worden, so wird das zweite Glied auf der rechten Seite zu klein und das erste zu groß, und umgekehrt, falls M<i zu hoch gewählt worden wäre. Zwischen zwei Annahmen, welche den richtigen Wert einschließen, läßt sich der letztere sodann durch Interpolation ermitteln; es ist aber leicht, die Annahmen so zu gestalten, daß die erste ein zu schwaches, die zweite ein zu starkes Gefälle auf der Strecke Mx ergibt. Auch hier werden die erhaltenen Resultate um so zuverlässiger, je kleiner die Entfernung l gewählt wurde; es ist klar, daß man von II aus in derselben Weise gegen ein neues Flußprofil III Vorgehen kann u. s. f., bis auf jede gewünschte Entfernung die Wasserspiegeloberfläche klar gelegt ist.

Bei einem Kanäle mit gleichmäßigem Sohlengefälle kann statt der Größe y auch die Tiefe h des Wasserstandes in die Rechnung eingeführt werden. Ist sodann <p das Gefälle der Sohle pro Längeneinheit, so besteht die Beziehung:

y + h = yo +    + s • 9 ,

dy -j- dh = tp . ds.

Wenn im weiteren der Kanal eine solche Gestalt hat, daß zwischen der Höhe im Querprofile und den zugehörigen Breiten x die Relation besteht:

Fig. 37.

clF ----- x . dh,

so verwandelt sich mit Rücksicht darauf, daß u — -^r, also F . du — —u.dF = — u . x . dh, die frühere Differentialgleichung:

dy = a . ds + d (~|y) =

Q² p ds

k² Fä

du

-j- u . — 9

u²p ds

k² F

du

in die folgende:

<p . ds — dh —

9f ’

u²p ds

k²F

u² x dh

woraus:

4) <P -

U² p

u² x

dh

k²F

cjF

Sofern in dieser Differentialgleichung u. p, F und x als Funktionen von h ausgedrückt werden, läßt sich dieselbe integrieren²).

d. h. bleibt die Wassertiefe

0, h = h

dh

Wird in der Gleichung 4) konstant, so muß auch die linke Seite der Gleichung Null werden, oder es muß sein:

/•

r<p,

woran wir sofort das Eintreten der gleichförmigen Bewegung erkennen.

Der Wert von dh bleibt positiv, solange in Gleichung 4) der Faktor von dh und jener von ds das gleiche Zeichen haben; für diesen Fall ist die Kurve der Wasserspiegeloberfläche nach oben hohl, h zunehmend. Bedingung ist, daß:

k² F<p

und

gF

wobei allgemein F = Jx . dh.

Die erste Bedingung sagt aus, daß die Geschwindigkeit des Wassers geringer sein muß, als jene, welche bei dem bestehenden Sohlengefälle der gleichförmigen Bewegung entsprechen würde. Die zweite Bedingung stellt den Einfluß der Profilform fest.

Eine Annäherung an die richtige Form der Kurve erhält man bei Querschnitten, für welche —— ganz oder nahezu konstant ist, und wobei die eben-

genannten Bedingungen erfüllt sind, durch Substitution eines Kreisbogens. Sei z. B.

I⁵¹

C'

Fig. 38.

S S' die Sohle eines Kanales, C C' eine Parallele zu derselben, welche der Wasserspiegeloberfläche bei gleichförmiger Bewegung entsprechen würde, W ein Ueber-fallwehr, so ist der Kreisbogen AC eine angenäherte richtige Schnittlinie mit der ^ sich bildenden Wasseroberfläche. Zieht man von A aus eine Horizontale¹, so schneidet dieselbe die Linie CO im Punkte B und der Kreisbogen wäre so einzulegen, daß AB = BC Tangenten an denselben bilden. Der Punkt A ist etwa 1 Meter hinter dem Ueberfallwehre zu wählen. Mit Hilfe von Gleichung 3) kann sodann die Annäherung an die richtige Form der Kurve in noch besserem Maße erreicht werden ; diese Korrektur ist insbesondere dann angezeigt, wenn das Querprofil nicht trapezoidal oder rechteckig, sondern kreisrund oder eiförmig gestaltet ist.

Schreibt man die Gleichung 4) in der Form:

dh

5)

dh

ds

k² F

= \!~-V X

so ist ersichtlich, daß einen unendlich großen Wert annimmt, wenn u

Für diesen Fall tritt ein sogenannter Wassersprung ein und die allgemeine Gleichung 4) verliert ihre Gültigkeit, weil die Voraussetzungen, welche bei Aufstellung derselben gemacht wurden, nicht einmal annähernd mehr erfüllt sind; insbesondere sind die Geschwindigkeiten der einzelnen Wasserteilchen in einem Querschnitte am Wassersprung nicht mehr gleicher Richtung und deshalb durch eine

mittlere Geschwindigkeit, entsprechend

r, , nicht zu ersetzen. Die Oberfläche des F

Staues aufwärts vom Ueberfalle repräsentiert beim Wassersprunge ein Gegengefälle 45, hat sodann in B einen Wendepunkt und schließt in der nach oben hohlen Kurve BC an die Linie C an, welche auch hier eine Parallele zur Sohle darstellt in der Höhe, wie sie der gleichförmigen Bewegung des Wassers im Kanäle entsprechen würde.

Es sind verschiedene interessante Versuche ge-macht worden, um der Erscheinung des Wassersprunges wissenschaftlich nahe zu kommen und theoretisch den Verlauf der Kurve zu ermitteln. Die bezüglichen Abhandlungen neueren Datums sind in dem Litteraturverzeichnisse erwähnt. Im wesentlichen

Fig. 39.

ist der Gegenstand noch keineswegs so erörtert, daß sich scharfe und für die Praxis brauchbare Resultate ergeben würden; man weiß nur, daß die Länge der Kurve

um so größer ist, je mehr sich der Wert von

u² x

der Einheit nähert, und

umgekehrt.

Bei einer Aenderung im Gefälle einer Kanalstrecke tritt der Wassersprung ebenfalls auf, sobald die Geschwindigkeit im Zuflußkanale die vorhin erwähnte Grenze überschreitet und der Abflußkanal eine geringere Neigung als der Zufluß-kanal hat.

Litteratur.

Die Theorie der ungleichförmigen Bewegung des Wassers wurde erstmals von Beianger [150] behandelt; seit dieser Zeit ist sie fast in jedem Lehrbuche der Hydraulik aufgenommen. Wir erwähnen noch besonders:

220, 244, 254, 273, 280, 291, 292, 316, 409, 411, 415, 428, 431.

Ferner mögen hier noch die Abhandlungen über die nicht permanente und Wellenbewegung angeführt werden:

30, 113, 128, 154, 186, 196, 201, 210, 249, 273, 291, 323 (Verzeichn, rein theoret. Abhandl.), 336 (III. Band mit bes. Litteraturverz.), 450, 451, 452, 483, 500, 524, 550, 556, 563.

Endlich sei noch bemerkt, daß eine ungleichförmige Bewegung auch entsteht, wenn das Wasser aus geradliniger Strecke des Bettes in eine Krümmung und umgekehrt übergeht; in der Krümmung selbst entwickelt sich, wenn sie lang genug ist, eine gleichförmige Bewegung.

Ueber diesen Fall handeln: 88, 291 (Band I, § 129, S. 748—53), 412. Ferner: Stadtbauamt Wien, Wienflußregulierungsprojekt. Wien 1886. S. 31.

§ 13. Bewegung des Wassers in geschlossener Leitung von kreisförmigem Querschnitte.

Bei der Bewegung des Wassers in vollkommen gefüllten Röhren besteht die bewegende Kraft in der Schwere, in der auf die Rohrquerschnitte durch äußere Einflüsse hervorgebrachten Pressung p und dem Leitungswiderstande y . B, wenn y das spezifische Gewicht des Wassers, B die Leitungswiderstandshöhe bezeichnet. Sei daher:

F der Querschnitt einer Rohrleitung;

p die Pressung des Wassers auf die Flächeneinheit irgend eines Querschnitts, eine Kraft, welche nach allen Seiten hin mit gleicher Intensität wirkt, also bei der Bewegung als im Sinne der Achse des Rohres wirkend angesehen werden darf, und von äußeren Einflüssen herrührt; y . h die Pressung des Wassers, hervorgebracht durch die Schwere der Wassersäule von der Höhe h bezw. von dem Gewichte des in der Rohrleitung befindlichen Wassers, einer Kraft, die vertikal abwärts wirkt; y. B die dem Reibungswiderstande gleichkommende Pressung, eine Kraft, welche der Bewegung entgegengesetzt am Umfange der Rohrleitung, also in Richtung der Achse derselben, wirkt,

so ist an einem Körperelement 00' von der Länge ds die von den einzelnen Kräften verrichtete Arbeit:

1)    die Arbeit der Schwere = dem Gewichte des Elementes, multipliziert mit der Projektion des Weges ds auf die Richtung der Schwere = y Fdsdh;

2)    die Arbeit der von äußeren Einflüssen herrühren-F.p den Pressung p (auf der einen Seite des Elementes

p — dp, auf der andern p Kilogramm pro Flächeneinheit) mithin = — F dp ds, weil die Kraft parallel der Rohrachse wirkt;

3)    die Arbeit des Reibungswiderstandes, einer entgegen dem Sinne der Bewegung in der Richtung der Rohrachse wirkenden Kraft, deren Intensität, auf die Flächeneinheit der Rohrwand bezogen, wie früher (§ 8 Seite 48) = R' sein möge.

Dann wird die Größe des absolut genommenen Widerstandes auf der Länge

4 F

, da, wenn D die Lichtweite der Rohrleitung,    ^ - gleich dem

ds: —

—%-

?\

Y.Iist Fig. 40.

AR' F ds

Das Gewicht einer Wassersäule, welche den

benetzten Umfange des Rohres ist.

Querschnitt des Rohres zur Grundfläche hat, entspricht dem ebengenannten Widerstande, wenn:

y F dB =

4 R' F ds

I)

dB ==

4 R' ds

unter dB die Höhe der gedachten Wassersäule verstanden. Die Arbeit des Reibungswiderstandes längs der Bahn ds ist mithin:

AR' F ds

. ds = — y F ds . dB.

Die den drei soeben ermittelten Elementar arbeiten äquivalente Arbeit, bestehend in der Aenderung der lebendigen Kraft auf dem Längenelemente ds, ist aber:

y F ds

dÄ =

• - (4).

und man findet durch Gleichsetzung, nachdem man den gemeinsamen Faktor y F ds eliminiert hat,

d (u²)

= dh —

dp

- dB

als Differentialgleichung der Bewegung.

Die Integration ergiebt, wenn u₀, p₀, A₀, BQ die Werte von w, p, h und B für einen beliebigen Anfangszustand sind:

i)    +{b4

Po ~P

= H.

Den rechtsstehenden Teil der Gleichung pflegt man die wirksame Druck -höhe (1?) zu nennen; diese wirksame Druckhöhe H wird also einesteils verwendet zur Ueberwindung der Reibungswiderstände in der Rohrleitung, andern-teils zur Erzeugung der Endgeschwindigkeit u oder sie repräsentiert mit anderen Worten die Summe aus Druckverlu s thöhe und lebendiger Druckhöhe in der Rohrleitung.

Vorstehende Formel gilt allgemein. Hat der in Betracht kommende Rohrstrang ungleiche Weite, so sind selbstverständlich sowohl u als B wechselnd und beide den besonderen Verhältnissen der Rohrleitung anzupassen. Liegt z. B. ein Rohrstrang vor, welcher sich, wie in Figur 40a angedeutet, zunächst verengt und sodann wieder erweitert, so daß etwa in I: D — D₀ — ax s ist, unter s eine beliebige, von 0 aus gezählte Weglänge verstanden, in II dagegen D = D₀ — a₁l₁ —j- a₂ (s — lx) (wobei s — lx selbstverständlich > 0), so setzt sich der Wert von B auf der ganzen Strecke lx -j- l₂ aus zwei Teilen zusammen:

L-i,

4 R' .ds

I-

h

4 R' .ds

\₂---

T • [Do ~ ai h -H a2 (s — zi)]

_ Bc;0—j_.

Jj

und man erkennt mit u —

auch sofort den Wechsel in

fc-t

7C . D ²

^ 2 _ ^ 2

der Größe des Wertes der lebendigen Druckhöhe --—

Fig. 40 a.

, welcher auf der

Strecke I positiv, auf der Strecke II negativ wird. Entwickelt man mit Zuhilfe-

V

nähme von Gleichung 1) die Werte von —, welche der Druckhöhe in der Rohrleitung entsprechen, so erhält man ein deutliches Bild von der Einwirkung des Wechsels in der lebendigen Druckhöhe auf die innere Pressung im Rohrstrange. Auf der Strecke I wird ein Teil der Druckhöhe verbraucht für die Vergrößerung der Geschwindigkeit, auf der Strecke II dagegen wird durch die Verminderung der Geschwindigkeit wieder Druckhöhe disponibel.

Einfacher gestalten sich die Verhältnisse in einer überall gleich weiten Rohrleitung, welcher Fall zugleich auch der häufiger vorkommende ist.

Die mittlere Geschwindigkeit u in einer überall gleich weiten Rohrleitung soll (von besonderen Ausnahmen abgesehen) den Wert von 2 Meter pro Sekunde nicht überschreiten, erhält aber in der Regel nur den Wert von 1 Meter pro Sekunde. Im übrigen ist bei der gleichförmigen Bewegung des Wassers in einer Rohrleitung gleicher Lichtweite von irgend einer Stelle der Leitung bis zu deren Ende die

^ # . % 2 _ ^ 2

= 0 ; der erste Teil des Ausdrucks auf der linken Seite von Gleichung 1) hat also nur dann eine Bedeutung, wenn die Bewegung" des Wassers von deren Beginn ab (mit #₀ = 0) verfolgt wird und kann als eine weitere Widerstandshöhe für den Eintritt des Wassers in die

klein; er

Geschwindigkeit u stets dieselbe, also auch --——

Rohrleitung zu B addiert werden. In der Regel ist der Wert von

beträgt z. B. für die am häufigsten vorkommende Geschwindigkeit von 1 Meter nur 5 Centimeter.

Nimmt man also für die Leitungswiderstandshöhe B einen etwas größeren Wert, so gilt als für die Praxis ausreichende Beziehung:

2) B-B₀

= H.

Po ~P

Diese Gleichung sagt aus, daß die wirksame Druckhöhe gleich der Druckverlusthöhe sein soll.

Für den gewöhnlichen Fall einer Gravitationsleitung ist, sofern die Bewegung vom oberen Wasserbehälter aus verfolgt wird, B₀ = 0, h₀ = 0, mithin:

P ~Po

ft n

-9t

Po -P

4-+----T—-

woraus:

sr *

ff

» t "T I

P _ Po

-j- h — B.

Fig. 41.

Die Gleichung stellt den Wert der Pressung in jedem beliebigen Querschnitte

P

• der Rohrleitung dar und wird am Anfänge der Bewegung mit h = 0 und B = 0 zu

gleich der atmosphärischen Pressung = 10,33Meter, mithin:

= 10,33 + h — B.

Y

Erfolgt aber, wie angenommen, die Bewegung lediglich unter dem Einflüsse der Schwere, so ist

Die Pressung wird = 0 für:

h = B — 10,33.

man

Nun kann aber die Pressung in der Rohrleitung deswegen, weil das Wasser stets von Wasserdampf gleicher Temperatur begleitet ist, nie kleiner werden, als die der betreffenden Temperatur zukommende Dampfpressung. Bezeichnet dieselbe mit p', so ist der Grenzwert von h:

3) hf =    -f- B — 10,33,

Der Wert von ln4 im umgekehrten Falle. Das

eher ein, je kleiner B, je näher also die

in Betracht zu ziehende Stelle der Rohrleitung dem oberen Reservoire liegt.

Wird h' negativ, so Wasserspiegel des oberen Reservoires und die maximale Höhe dieser Erhebung ist

wenn p' in Kilogrammen pro Quadratmeter ausgedrückt wird, wird positiv, solange —— -{- B 10,33, negativ i

v'

letztere tritt bei bestimmtem -

um so

erhebt sich die Leitung in ihrem Verlaufe über den

durch Gleichung 3) fixiert. Auf der ganzen so erhobenen Rohrstrecke ist ersichtlich der äußere, auf die Rohrwandungen wirkende atmosphärische Druck größer, als die innere Pressung p', und sucht infolgedessen die Luft in das Innere des Rohres einzudringen. Ganz derselbe Vorgang findet bei einem positiven Werte von Ji statt, '

—— ist, solange der Wasserstrom den Rohr-

wenn B — A/ 0 und 10,33 —

querschnitt überall vollkommen ausfüllt.

Anders gestaltet sich die Sache, wenn es der atmosphärischen Luft gelingt, von außen in das Innere des Rohres an solchen Erhebungen des Alignements zu gelangen. Die vorher lediglich von der Temperatur des Wasserdampfes abhängige

P'

Pressung —— wird jetzt durch die hinzutretende Luft in die atmosphärische Pressung

= 10,33: T

p/

übergeführt und es folgt aus 3) mit -y- =

4) hf = B

als Grenzbedingung, bei deren Erfüllung im Innern des Rohres mindestens die atmosphärische Pressung vorhanden ist. Bis zu dieser Höhe würde also das Wasser, welches sich im Rohre bewegt, ansteigen, wenn man an der betreffenden, dem Druckverluste B entsprechenden Stelle eine vertikale Röhre aufsetzen und dieselbe an der freien Luft ausmünden lassen würde.

In Wirklichkeit läßt sich das Eindringen von Luft in eine Rohrleitung mit innerer, weniger als die atmosphärische betragender Pressung nicht verhindern; sie strömt durch die Dichtungen herein und ist überdies im Wasser selbst als mechanische Beimengung stets enthalten. Solange also nicht kontinuierlich für die Entfernung der Luft aus dem Innern einer Rohrleitung gesorgt ist, wird eine geringere Pressung als die atmosphärische nicht eintreten bezw. das Wasserergebnis wird an das Vorhandensein derselben gebunden sein.

Eine graphische Darstellung wird die Vorgänge deutlicher werden lassen.

0:

Trägt man unter einer Horizontalen, welche durch den Wasserspiegel des oberen Reservoires geht, die den einzelnen Punkten der Rohrleitung entsprechenden Werte von B auf, so entsteht durch Verbindung derselben eine Linie 0 0\ in welcher die Pressung der Rohrleitung genau gleich der atmosphärischen wäre, wenn man dieselbe mit ihrer Achse in diese Linie verlegt haben würde, wie wir vorhin gesehen haben. Allgemein ist aber nach Gleichung 2) mit h₀ = 0, B₀

Po ~P

= B -f

r!

JL

A’

79 "' jt)    *

Den Wert von -— nennt man die

T

disponible Druckhöhe einer Rohrleitung, die letztere ist also gleich der Tiefe der Rohrachse unter dem Oberwasserspiegel weniger der bis zu dem betreffenden Punkte durch Reibung verlorenen Druckhöhe. Wird diese disponible Druckhöhe = 0, so ist die Pressung im Rohre gleich der atmosphärischen geworden.

Die Linie 0 0' ist die Grenze der positiven disponiblen Druckhöhe; in einem vertikalen Abstande von 10,33 Meter über dieser Linie verläuft eine Parallele AA'. welche der Pressung 0 in der Rohrleitung entspricht.

TV

1=lB

;b

Fig. 42.

jhi f

Y T TT

z W --

Zwischen den Linien AA' und 00' liegende Teile der Rohrleitung erfahren eine geringere, als die atmosphärische Pressung; dies ist z. B. der Fall im Punkte 7, an welchem sich die Rohrleitung über den Wasserspiegel des oberen Reservoires erhebt, und im Punkte 77, an welchem dieselbe in der Tiefe li₂ unter diesem Wasserspiegel liegt. An beiden Punkten (7 und 77) hat die disponible Druckhöhe einen negativen Wert.

Solange die disponible Druckhöhe einen positiven Wert hat, ergiebt die Rohrleitung, wenn sie angebohrt wird, Wasser; im andern Falle würde Luft in die

Rohrleitung eintreten. Eine zwischen zwei Reservoiren bestehende Rohrleitung wird übrigens auch dann noch Wasser liefern, wenn im Innern derselben die

atmosphärische Pressung vorhanden ist T und die Achse der Rohrleitung sich über die Linie 00', welche die beiden Reservoire verbindet, erhebt. In diesem

Fig. 43.

Falle ist nämlich nicht 00' die Grenzlinie für die atmosphärische Pressung, sondern die Bewegung des Wassers vollzieht sich so, als ob zwischen beiden Reservoiren bezw. den Punkten A und A' ein offenes Gerinne eingeschaltet wäre. Das relative Gefälle der Linie OA bezw. A' 0' ist geringer, als jenes der Linie 00'. Die Leitung ergiebt also viel iveniger Wasser, als sie ergeben könnte, wenn ihr Querschnitt auf die ganze Länge vollkommen mit Wasser erfüllt und damit die Differenz beider Reservoirwasserspiegel 77 als Druckhöhe wirksam wäre; sie wird indessen sofort ein dieser Differenz 77 entsprechendes Wasserquantum ergeben, wenn an der höchsten Stelle der Erhebung über 0 0' die Luft durch Auspumpen entfernt wird, vorausgesetzt, daß diese Stelle nicht mehr als 10,33 — B . M über 00' liegt.

Die dem Wasser mechanisch beigemengte atmosphärische Luft sucht sich im Verlaufe der Bewegung wieder von ihm zu trennen und die Trennung kann sich im Innern der Rohrleitung dann sehr leicht vollziehen, wenn die letztere einen nach abwärts gekrümmten Bogen (ein Gegengefälle) enthält. In diesem Falle entsteht an dem Scheitel dieses Bogens eine Luftblase. Diese Blase wird an der betreffenden Stelle den Querschnitt des Rohres verengen und das Ergebnis der Leitung wird wegen des hierdurch verursachten besonderen Widerstandes bei gleichbleibender wirksamer Druckhöhe ein geringeres werden. Unter Umständen kann die Bewegung auch ganz aufhören.

Denken wir uns z. B. die Strecke der Leitung von 1 bis 2 ganz mit Luft

gefüllt und h₁ = h₂ — 77, so steht diese Luft, wenn man von ihrer eigenen Schwere absieht, vom oberen Reservoire

TT

-i

-............

\t\\    ‘

- A aus unter derselben Pressung, wie vom unteren Reservoire. Es ist mithin Gleich-

gewicht vorhanden und die Pressung der Luftblase beträgt:

Fig. 44.

P = Po + T^i = Po + T — #).

Aus diesem Grunde ist im Längenprofile einer Leitung ein solcher relativ höchster Punkt thunlichst zu vermeiden. Machen es die Verhältnisse unmöglich, dieser Forderung zu entsprechen, so bedient man sich hauptsächlich zweier Mittel zur Vermeidung der Ansammlung von Luft:

1)    eines selbstthätigen Luftventiles, angebracht am höchsten Punkte,

2)    eines Standrohres oder ständig laufenden Brunnens, abzweigend von diesem höchsten Punkte, oder eines demselben Zwecke dienenden Strahlapparates.

Selbstverständlich wird die Ansammlung von Luft an einem solchen Punkte um so leichter möglich sein, je geringer die Geschwindigkeit des durch die Rohrleitung strömenden Wassers ist; erreicht die Geschwindigkeit eine beträchtliche Höhe, so wird in der Regel die Luft mitgerissen und mit dem Wasser innig vermischt; das Wasser bekommt und bewahrt sich ein milchiges Ansehen, bis sich die Luft nach dem Ausflusse der Mischung in das untere Reservoir allmählich wieder von dem Wasser löst.

Die seither angestellten Betrachtungen, soweit dieselben auf Gleichung 2) basieren und mithin nur annähernd genau sind, entsprechen der Basis von

V

Gleichung 1), gelten also mit voller Schärfe, wenn die Druckhöhe ersetzt wird P

durch den Wert —

u²

und wenn man statt

Po

den Wert

Po, i V T "r 2 g

in die

T 2 g

Rechnung einführt. Aus diesem Grunde wird auch vielfach der Begriff von „Druckhöhe“ mit dem Werte von

_p__ , _a

T ^ 2;

verbunden.

¹

Zur Berechnung der in unregelmäßigen größeren Profilen abfließenden Wassermengen werden die Geschwindigkeiten an möglichst vielen Stellen direkt gemessen, meistens mit dem Woltmann’schen Flügel, hieraus die Linien gleicher Geschwindigkeit konstruiert und sodann mittels der sich ergebenden Zonen die Wassermengen bestimmt. Für regelmäßig gestaltete Profile und direkte Messung empfehlen wir die Methode von Teichmann (Zeitschr. d. Ver. Deutsch. Ing., Jahrg. 1883, S. 5).

²

Zur Erleichterung der Integration unterstellt man in der Regel einen rechteckigen Kanal, dessen Breite so überwiegend über die Tiefe ist, daß der benetzte Umfang p gleich der Wasserbreite angenommen werden darf. Man findet in den meisten Lehrbüchern auf Grund dieser Annahme die Gleichung für die Wasseroberfläche entwickelt. Für die bei der Wasserversorgung zur Anwendung gelangenden Profile sind jedoch solche Annahmen ganz unberechtigt und es sollen deshalb auch die diesbezüglichen Rechnungen hier unterbleiben.

§ 14. Bestimmung des Leitungswiderstandes im geraden Rohre.

Wir haben in § 13 gefunden, daß das Gewicht einer Wassersäule von der Höhe dB, welche den Querschnitt des Rohres zur Grundfläche hat, dem Reibungs-widerstande auf dem Längenelemente ds entspricht, wenn:

dB =

. ds.

4 Bf

Integriert man diese Gleichung, und zwar in Bezug auf B zwischen den Grenzen 0 und B₁, welchen die Grenzen 0 und 1 von s entsprechen mögen, so erhält man die Reibungswiderstandshöhe pro Längeneinheit der Rohrleitung für ein konstantes JD:

1) BlW

4 Bf

T D •

Von der Höhe Bt müßte das in der Längeneinheit des Rohres enthaltene Wasserquantum herabfallen, um eine der Arbeit der Reibung auf der Längeneinheit äquivalente Arbeit zu leisten.

Der Reibungswiderstand pro Flächeneinheit R' müßte nun im Grunde genommen vollkommen übereinstimmend mit jenem gefunden werden, wie er sich bei der Bewegung des Wassers in Kanälen herausgestellt hat, vorausgesetzt, daß Rohrwand und Kanalwand von derselben Beschaffenheit sind. In der That trifft dies bei den ältesten Formeln zu, indem nach Dupuit [229, 2. Aufl., S. 149] bei gebrauchten Röhren für die Abhängigkeit des Reibungswiderstandes R‘ von der mittleren Geschwindigkeit u die Beziehung gilt:

2) R‘ == T . 0,000386 . u\

welcher Ausdruck identisch mit der Eytelwein’schen Aufstellung [109] von R' bei der Bewegung des Wassers in Kanälen ist. (Vergl. § 8, Gleichung 5, Seite 48.)

Weißbach [201] gründete auf verschiedene Versuche den Ausdruck:

3) R' = T . ( 0,000183 +

0,000120 \ 2 vV7 / ‘ U ’

wobei die innere Oberfläche der Röhren glatt angenommen ist. Lueger, Wasserversorgung.

Darcy [237, S. 228], welcher die umfassendsten und zuverlässigsten Experimente über den - Reibungswiderstand in Röhren gemacht hat, fand, wenn r = der mittlere Profilradius:

0,00000162

■)

4) B‘ = y . ( 0,000253 +

für neue Röhren. Für gebrauchte Röhren empfiehlt er, das Doppelte dieses Widerstandes anzunehmen, wofür aber eine verständige Begründung vollständig mangelt.

Kommen in der Rohrleitung Geschwindigkeiten vor, welche kleiner sind als 0,1 Meter, so lautet die Darcy’sche Formel für den Reibungswiderstand pro Flächeneinheit [237, S. 218]:

4a) A'=y .[(0,0000158 +

0,0000000005

r²

. u + ( 0,000221 +

0,00000155

Sie gilt in dieser Gestalt ganz allgemein, für jede beliebige Geschwindigkeit, und läßt ersehen, wie bei abnehmendem u allmählich der mit u² behaftete Teil des Ausdrucks in den eckigen Klammern verschwindet und mehr und mehr die Gleichung: B' — y . n . u zur Geltung kommt. Selbstverständlich gilt auch 4a) nur für neue Röhren; es wäre also auch hier bei Benutzung für gebrauchte Röhren der Betrag von B‘ doppelt so groß in Rechnung zu stellen.

Bringt man, mit Ausnahme von 4a, diese empirischen Formeln in die Bezeichnung: II' — r\k₁u² und versteht man ferner unter Q die Wassermenge, welche die Rohrleitung pro Sekunde liefert, so ist bei konstantem D:

4 R' 4 kx u²    4 Tcx 16 Q² _ 64 ₇ Q² *)

7C²

D ' 7c²

Man findet sodann durch Verwendung der oben angegebenen Werte von ky :

Bi = 0,0025

5)    nach Dupuit [229]:

6)    nach Weißbach [201]:    ^ 0,001189 +

Ri = ( 0,001641 +

7) nach Darcy [237]:

' D⁵

q²

\ 20 / ‘ 0,000693 . D '

Dh ’

v/ Q

Db ’

0,000042

In allen diesen Formeln ist ein Wechsel im Rauhigkeitsgrade der inneren Rohroberfläche nicht berücksichtigt; die Dupuit’sche Formel gilt für Röhren, die schon längere Zeit im Gebrauche sind, die Weißbach’sche und Darcy’sche nur für Röhren, die neu sind bezw. eine vollkommen glatte Innenfläche haben.

Vergleicht man mit diesen Formeln die vereinfachte von Kutter-Ganguillet, welche für B > 0,0005 gültig ist:

. U² = y . Äy . u²,

8) Bf = y . (0,0001 + 0,0002

#) Bei variablem D nimmt die Reibungswiderstandshöhe einen andern Wert an. Die fundamentale Beziehung:

4 B‘

. ds

dB —

liefert mit B¹ y Z,y u² =.

TT² B⁴

die Gleichung:

dB =

64    Q² ds

K²

B⁵

und der Wert von B wird jetzt von dem Verhältnisse zwischen s und B abhängig.

mit m — 0,15 bei glatter, m = 0,20 bei weniger glatter Innenwand und m — 0,25 bei einem Rauhigkeitsgrade der Röhrenwand, wie er etwa der Oberfläche behauener Quadersteine entspricht

und in jeder Rohrleitung nach Umfluß einiger Jahre eintritt, so wird mit r =    :

mit m — 0,15 Bx —    . kx .    = (0,000648 +

(o,000648 +

^0,000648 +

mit m — 0,20 Bi ^

TZ²

. ki .

Q²

mit m = 0,25 Bi

64

Q²

Db

0,000389

0,0000584

v/77

)•

0,000519    .    0,0001038

\/D

0,000648    .    0,0001621

<©    b <©    b

to    Ü« io    o« to

9)

10)

y/D

• z>» “>

Setzt man nun allgemein:

12) Bi =

X .Q²

Dh ’

so ergeben sich, wenn man die Formel von Darcy vergleicht mit den Ergebnissen aus der Kutter’schen Formel, mit m — 0,15, m = 0,20 und m — 0,25 folgende Werte von X:

nach Darcy

nach Kutter, m = 0,15

nach Kutter,

m = 0,20

nach Kutter, m — 0,25

0,025

0,050

0,100

0,200

0,800

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

0,0033

0,0025

0,0021

0,0019

0,0018

0,0017

0,0517

0,0017

0,0017

0,0017

0,0017

0,0017

0,0053

0,0036

0,0025

0,0018

0,0016

0,0014

0,0013

0,0013

0,0012

0,0012

0,0011

0,0011

0,0081 0,0050 0,0033 0,0023 , 0,0020 0,0017 0,0016 0,0015 0,0014 0,0014 0,0013 0,0013

0,0112

0,0068

0,0043

0,0029

0,0024

0,0021

0,0019

0,0018

0,0017

0,0016

0,0015

0,0015

Wenn man berücksichtigt, daß die Darcy’schen Experimente mit Röhren gemacht worden sind, deren Lichtweite von 0,027 bis 0,500 Meter variierte, so ist bei der Genauigkeit des Verfahrens, welches hei der Verwertung der Versuche eingehalten wurde, für Röhren mit glatter Oberfläche der Innenwand die Anwendung seiner Formel innerhalb dieser Grenzen angezeigt. Für größere Röhren, welche schon mehr in den Rahmen jener Experimente gehören, die von Kutter und Ganguillet bei Berechnung ihrer Formel benutzt worden sind, werden die Werte von X nach dieser Foi’mel mit m — 0,15 bis 0,25 richtiger sein, wenn die Oberfläche der Innenwand glatt ist.

Das Letztgesagte bestätigt auch die Anwendung der Formel von Bazin [254] für den Reibungswiderstand bei glatter Oberfläche pro Flächeneinheit:

0,0000045

E‘ —

Y • ( 0,00015 +

-)

. w².

Schreibt man dieselbe in Bezug auf die Bewegung des Wassers in Röhren um, so folgt:

0,000117

13) Bi — ( 0,000973 +

_ \    Q²_

D ) ‘

Dh ’

und man erhält für:

B — •X =

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

0,0012 0,0012 0,0011 0,0011 0,0011 0,0011

also noch geringere Koeffizienten als mit der Kutter’schen Formel, wenn m = 0,15.

Endlich mag hier noch angeführt werden, daß Fanning in seinem Werke „A practieal treatise on water supply engineering“ [307] für reine Leitungen von größerer Lichtweite als 50 Centi-meter ebenfalls erheblich geringere Werte für X erhält, als Darcy. Fanning stellt folgende Tabelle auf (mit u — 0,9 Meter):

X für reine Leitungen

Reibungskoeffizient X nach Fanning

Reine

Leitungen

Wenig verunreinigte Leitungen

Schmutzige

Leitungen

nach Darcy

nach Kutter, Gr., mit m - 0,20

0,025

0,050

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

0,0016

0,0015

0,0014

0,0014

0,0013

0,0013

0,0025

0,0023

0,0021

0,0020

0,0019

0,0018

0,0017

0,0016

0,0015

0,0015

0,0014

0,0014

0,0033

0,0030

0,0027

0,0024

0,0022

0,0021

0,0020

0,0019

0,0018

0,0017

0,0016

0,0015

0,0047

0,0040

0,0031

0,0027

0,0025

0,0023

0,0022

0,0021

0,0020

0,0019

0,0018

0,0033

0,0025

0,0021

0,0019

0,0018

0,0017

Die Werte von X für reine Leitungen stimmen mit denen, welche sich aus der Darcy’schen Formel ergeben, von D — 0,05 bis D = 0,500 nahezu überein; für größere Durchmesser als 0,500 Meter dagegen ergeben auch die praktischen Erhebungen Fanning’s gute Uebereinstimmung mit den nach der Kutter’schen Formel berechneten Werten.

Für unreine Röhren verändern sich, bei gleicher Art der Verunreinigung, die Werte der zuständigen Koeffizienten X wesentlich nach dem Durchmesser, so daß z. B. der Druckverlust für die Lichtweite von 0,10 bei schmutzigen Leitungen nach Fanning nahezu auf das Doppelte dessen steigt, welcher bei reinen Leitungen stattfindet, daß dagegen für die Lichtweite von 1,00 Meter das Verhältnis beider nur = 1,3 ist. Dasselbe Verhältnis wäre, wenn man nach Kutter für reine Leitungen mit in = 0,12, für unreine mit m — 0,25 rechnet, = 1,36.

Dabei ist selbstverständlich vorausgesetzt, daß durch die Verunreinigung die Lichtweiten nicht geändert wurden, sondern nur eine vermehrte Rauhigkeit an der Innenfläche der Rohrleitungen eingetreten ist. Demjenigen Druckverluste, welcher infolge der durch Inkrustation entstehenden Verengung der Röhren sich geltend macht, kann man nicht durch Vergrößerung von X, sondern nur durch Berücksichtigung der veränderten Lichtweite Rechnung tragen. Man wird deshalb bei einer Bestimmung der Rohrdurchmesser zum vornherein einen Zuschlag nehmen, welcher der wahrscheinlichen Dicke der Inkrustation entspricht und niemals zu knapp gewählt werden sollte.

Welchen Fehler man begehen würde, wenn man die Inkrustation durch einen Zuschlag auf den Wert von X berücksichtigen wollte, der in einem gleichmäßig für alle Durchmesser geltenden Prozentsätze besteht, geht aus der nachfolgenden Rechnung hervor. Nehmen wir an,

die Dicke eines nach Jahren im Rohre angesetzten Niederschlages betrage —■ Millimeter, so

hätte man den aus Formel 15) sieh ergebenden Durchmesser:

Es würde beispielsweise bei einem 3 Millimeter dicken Ansätze und einer Lichtweite des Rohres von 25 Millimeter der Zuschlag zu X ca. 65mal so groß zu nehmen sein, als unter gleichen Verhältnissen hei einem Rohre von 1000 Millimeter.

Es folgt aber aus dieser Betrachtung auch weiter, daß gerade bei Röhren von kleinen Lichtweiten mit zunehmender Inkrustation die Fähigkeit zum Transport von Wasser viel rascher abnimmt, als wenn sich die Inkrustation in gleicher Stärke an großen Röhren absetzt; eine Vernachlässigung der Rücksicht auf die spätere Inkrustation wird mit andern Worten bei kleinen Lichtweiten der Röhren sich viel empfindlicher geltend machen, als bei großen.

Bei allen seither angeführten Formeln für den Reibungswiderstand ist auf die Temperatur des Wassers keine Rücksicht genommen worden. Es existiert jedoch eine Formel, in deren Koeffizienten die Temperatur beachtet ist, und zwar ist dieselbe von Hagen [234 S. 17 ff.] in der Form gegeben:

ax . w²

14) b^ —d

bx . u²

worin:

ax = 0,0012017,

bx = 0,000005871 — 0,000000267 . T + 0,00000000735 . T\ unter T die Temperatur des Wassers in Reaumur’schen Graden verstanden. Durch Elimination von u und Einführung der sekundlich durch die Rohrleitung fließenden

wird:

0,025

0,050

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

um m Millimeter zu vermehren, oder aber, wenn das gleiche Resultat durch Vergrößerung von X

= \m zu setzen. Für verschiedene

erscheinen sollte, statt X den Wert X Werte von m ermitteln sich folgende Km bei den üblichen Durchmessern:

1000 . D

Km

Km

m ~ 4

Km

m — 6

Km

m — 2

\m

'Km m — 6

1,470 . X 1,217 . X 1,104 . X 1,051 . X 1,034 . X 1,025 . X

2,100 . X 1,469 . v. 1,217 . X 1,104 . X 1,067 . X 1,051 . X

2,932. X 1,762.X 1,338.X 1,159 .X 1,104-X 1,077 . X

1,020 . X 1,017 . X 1,015 . X 1,013 . X 1,011 . X 1,010 . X

1,041 . X 1,034 . X 1,029 . X 1,025 . X 1,021 . X 1,020 . X

1,062 . X 1,051 . X 1,044 . X 1,038 . X 1,034 . X 1,030 . X

Wassermenge Q =

15) Bx — (a -f- —q

)•

Q²

Q²

L>⁵

und es ist in dieser Gestalt:

a = 0,0019481, b = 0,000007475 — 0,000000340 . T+ 0,00000000936 . T\

wobei wiederum T in Reaumur’schen Graden ausgedrückt ist.

Es ergiebt sich hieraus folgende Tabelle für den Wert von b:

Rechnet man unter Zuhilfenahme dieser Tabelle verschiedene Werte von X, z. B. für eine Lichtweite des Rohres von 0,2 Meter bei einer zu fördernden Wassermenge von 0,0314 Kubikmeter (also einer mittleren Geschwindigkeit = 1,00 Meter), so folgt:

für T = 9 ⁰ Reaumur

T — 19° T = 50°

X = 0,0019802, X = 0,0019760, X = 0,0020364,

woraus hervorgeht, daß das Maximum der Zunahme des Wertes von X bis zu einer Temperatur von 50° Reaumur etwa 3°/° des Minimums beträgt. Hätte man jedoch eine Rohrweite von 0,02 Meter, ein zu förderndes Wasserquantum von 0,00314 Kubikmeter (also wieder eine mittlere Geschwindigkeit von 1 Meter) angenommen, so wäre:

für T= 9° Reaumur

T— 19° T= 50°

|-L    I. |-L |__l

ooooooooooooo

0,00000714

0,00000683

0,00000654

0,00000626

0,00000601

0,00000577

0,00000555

0,00000535

0,00000517

0,00000501

0,00000487

0,00000474

0,00000464

14°

15°

16°

17°

18°

19°

20°

21°

22°

23°

24°

25°

26°

0,00000455

0,00000448

0,00000443

0,00000440

0,00000439

0,00000439

0,00000442

0,00000446

0,00000452

0,00000461

0,00000471

0,00000482

0,00000496

00-0 0000000000

co co

0,00000512

0,00000529

0,00000549

0,00000570

0,00000593

0,00000618

0,00000645

0,00000674

0,00000704

0,00000736

0,00000771

0,00000807

0,00000845

40°

41°

42°

43°

44°

45°

46°

47°

48°

49°

50°

0,00000885

0,00000927

0,00000971

0,00001016

0,00001064

0,00001113

0,00001164

0,00001217

0,00001272

0,00001329

0,00001388

X = 0,0022697, X = 0,0022276, X = 0,0028317,

und jetzt würde das Maximum der Zunahme des Wertes von X bis zu einer Temperatur von 50 ⁰ Reaumur etwa 27 % des Minimums betragen.

Für die gewöhnlich vorkommenden Temperaturverhältnisse bei Wasserleitungen sind die der Temperaturveränderung entsprechenden Aenderungen von X ersichtlich ohne Bedeutung, selbst wenn man die Hagen’sche Formel als vollkommen richtig annehmen wollte, was für Lichtweiten über 200 Millimeter nicht mehr der Fall ist.

Wir haben nun noch der Weißb ach’schen Formel [201] zu gedenken, welche in X vor allen Dingen die Geschwindigkeit des Wassers in der Rohrleitung berücksichtigt, was die andern Formeln, die wir besprochen haben, nicht thun. Zweifellos wird der Reibungskoeffizient X nicht allein mit wachsendem Rohrdurchmesser, sondern auch mit zunehmender Geschwindigkeit’ kleiner und diesem Umstande hat Weißb ach Rechnung getragen. In der That aber und nicht allein nach den Untersuchungen von Darcy ist bei den gewöhnlich vorkommenden Geschwindigkeiten ihr Einfluß gegenüber jenem der Lichtweite verschwindend klein.

Es ergeben sich nach dem Vorstehenden folgende, für den praktischen Gebrauch bestimmte Schlußfolgerungen:

1) Für die Bestimmung des Druckhöhenverlustes in reinen und neuen Leitungen mit glatter Innenfläche verwende man die Werte:

2) Für die Bestimmung des Druckhöhenyerlustes in gebrauchtenLeitungen mit rauher Innenfläche giebt die Formel von Kutter mit m — 0,25:

= (o,000648 -j-

D⁵

popp

to X-* o ©

O O tn M O O O Ot

0,0033 0,0025 0,0021 ; 0,0020

o o o o o o o o co Tf io to o o © o

OS 00 t> CO

r-H H T“l rH

o o o o o p p o o o o o

© © © o "to öo Xi o o o o o o o o

0,0015

0,0014

0,0013

0,0013

0,000648 , 0,0001621 ^    Q²

zu empfehlende Werte, welche zwar für Lichtweiten unter 0,1 Meter etwas groß werden, im übrigen aber mit den Erfahrungen in guter Uebereinstimmung stehen. Diese Werte sind bereits in der Tabelle Seite 99 mitgeteilt, sollen jedoch hier der Vollständigkeit wegen nochmals vorgeführt werden.

o o o o

DO 't-L O O O OT to O O OT

0,0112

0,0068

0,0043

0,0029

o o o o o o o => CO IO CO

o o o o

0,0024

0,0021

0,0019

0,0018

0,700

0,800

0,900

1,000

0,0017

0,0016

0,0015

0,0015

Zur Berechnung der nach 2) zu bestimmenden Druckhöhenverluste, überhaupt zur Lösung einschlägiger Aufgaben eignen sich die in § 10 aufgestellten Tabellen für die Bewegung des Wassers in kreisrunden Röhren, Seite 72 — 79.

3) Die Inkrustation der Rohrwände ist bei der Wahl der Lichtweite einer Rohrleitung durch Vergrößerung des Durchmessers um das von den Niederschlägen später eingenommene Maß zu berücksichtigen. Man soll, insbesondere bei Röhren von geringer Lichtweite, den Zuschlag zum Durchmesser besonders reichlich wählen.

Litteratur.

Von der Litteratur über die Bewegung des Wassers in Röhren erwähnen wir:

93, 145, 189, 193, 195, 201, 229, 234, 237, 275, 296, 345, 369, 373, 385, 386, 388, 393, 407, 408, 410, 419, 426, 461, 467, 474, 479, 482, 489, 499, 501, 510, 511, 517, 523, 535, 536, 549, 551, 554, 557, 558, 560.

Ferner: Manning, R., On the flow of water in open channels and pipes. Eng. Bd. 69, S. 80,

Jahrg. 1890.

§ 15. Besondere Widerstände in einer Rohrleitung.

Die besonderen Widerstände in einer Röhrenleitung sind in der Regel im Vergleiche zum Gesamtwiderstande, wenn die Länge der Leitung einigermaßen groß ist, so klein, daß man sie in Rücksicht auf den ohnehin etwas schwankenden Wert von X vernachlässigen kann. Dies kann dann immer geschehen, wenn nur

Richtungsänderungen und Eintrittswiderstände unter normalen Verhältnissen in Betracht kommen. Wenn trotzdem hier diesbezügliche Formeln erwähnt werden,

so geschieht dies Widerstandshöhen annehmen.

nur, um zu

zeigen, welch geringe Werte thatsächlich diese

Für den Eintritt des Wassers in eine Rohrleitung pflegt man die Widerstandshöhe zu setzen, unter u die Geschwindigkeit des Wassers im Rohre verstanden:

u²

1) z — £ . -w— , 2 g

wobei £ — 0,5 angenommen werden kann, wenn der das Wasser einlassende Seiher so viele Oeffnungen hat, daß ihre Gesamtfläche, dividiert durch die durchgeflossene Wassermenge¹, den Wert von 0,4—0,6 Meter ergiebt. Ist kein Seiher vorhanden und das Rohr am Einlaufe gehörig abgerundet, so wird £ = 0. Da in der Regel bei Wasserversorgungen u nicht größer als zu 1 Meter angenommen wird, wird z im ungünstigsten Falle nur 2 — 8 Centimeter, meistens viel weniger.

Die Richtungsänderungen in einer Röhrenleitung werden durch Bogenröhren (Krümmer) vermittelt, deren Krümmungsradius p nach den heute üblichen Regeln der Technik stets größer ist, als die Lichtweite der Röhre (meist 5—10mal so groß). Bezeichnet cp den Ablenkungswinkel des Bogens in Graden, so kann nach Grashof ([291] Bd. 1, S. 499) die entsprechende Widerstandshöhe gesetzt werden:

c • ~Ti = °’⁰⁰⁴¹⁶ • ¹ • 0

)'V

' i)

Hat die Röhrenleitung verschiedene Richtungsänderungen, welche unter dem gleichen Krümmungsradius p abgelenkt sind, so sind die Ablenkungswinkel ohne Rücksicht auf ihren Sinn zu addieren. Die gesamte Widerstandshöhe ist dann — £ . z.

Hat hiernach eine Rohrleitung eine vollständige Umkehr, so wird £ cp = z = 3,14, und es würde mit r = 1,0 und u = 1 bei einer Lichtweite von 0,20 Meter eine besondere Widerstandshöhe entstehen von 0,0002 Meter; bei einer Lichtweite von 1,00 Meter aber würde die Widerstandshöhe unter sonst gleichen Verhältnissen = 0,0023 Meter sein, Werte, welche gegenüber der Widerstandshöhe der geraden Leitung absolut keine Rolle spielen, besonders in Rücksicht auf den mehr oder weniger nur annähernd richtigen Koeffizienten X.

Bezeichnet ferner für ein Teller- oder Kegelventil A die Durchflußöffnung bei gehobenem Ventile, so ist nach Grashof ([291] Bd. 1, S. 595) der empirische Ausdruck für die entstehende Widerstandshöhe:

/ 1,2. D2 \ A

II²

2 y ’

bei einem Kegelventile unter A das kleinere Durchflußprofil verstanden, also entweder die ringförmige Durchflußöffnung um das Ventil herum oder die cylindrische Oeffnung zwischen Ventil und Sitz. Sind mehrere derartige Ventile vorhanden, so ist die gesamte Widerstandshöhe = £ . z¹).

Auch diese Widerstandshöhen sind bei einigermaßen langen Leitungen ohne Bedeutung gegenüber dem Gesamtwiderstande in dem geraden Rohre.

Wenn aber derartige Ventile nicht gefedert sind, also durch die Bewegung des Wassers im letzteren schwebend erhalten werden müssen, so verursachen sie durch ihr eigenes Gewicht manchmal Widerstandshöhen von Belang. Nennt man V das Volumen eines solchen Ventiles, ft das spezifische Gewicht des Meta lies aus welchem dasselbe besteht, so ist das Gewicht des Ventiles unter Wasser — (Ti — T) • ^ und die dadurch veranlafite Pressung auf den Rohrquerschnitt entspricht einer Wassersäule:

4 (ft - T) V

y tz D²

Diejenigen Widerstände, welche eintreten, wenn das Wasser eine durch das Stellen eines Schiebers entstandene Querschnittsverengung zu passieren hat, können selbstverständlich beliebig grob gemacht werden. Da man aber bei Berechnung des Durchmessers, des Ergebnisses oder des Druckverlustes in einer Rohrleitung die Schieber stets als geöffnet annehmen, oder, bei einer etwaigen Regulierung der disponiblen Druckhöhe, die richtige Schieberstellung niemals durch Rechnung, sondern durch Probieren ermitteln wird, sollen hierfür Formeln hier nicht angegeben werden ²).

§ 16. Berechnung des G-esamtwiderstandes in einer Rohrleitung hei gleichmäfsiger und verschiedenartiger Entnahme.

Bezeichnet man nun die Summe aller besonderen Widerstände in einer Röhrenleitung von der Länge L mit 0, so ergiebt sich der Gesamtwiderstand B:

1) B = z + L . Bx = s -f-

X Q² L

D⁵

und wenn, wie dies in der Regel und bei bedeutender Länge L unbedenklich geschehen kann, z gegenüber dem zweiten Teile des auf der rechten Seite stehenden Ausdruckes vernachlässigt wird:

X Q² L

Db

2) B =

unter H wie früher die wirksame Druckhöhe verstanden. Hieraus ergiebt sich ferner:

j HD»

o) ⁹ ~ V Tt ’

4) D =

5 X Q² L

2    \    5

%——r_i-au- -

3    'TV.»

Fig. 45.

Wenn eine Röhrenleitung nicht allein die Bestimmung hat, auf ihrer ganzen Erstreckung ein konstantes Wasserquantum zu führen, sondern, bei gleichbleibender Lichtweite, an verschiedenen Punkten Wasser abgeben muß, so ist sie in einzelne Teile zu zerlegen, bei welchen sodann die seitherigen Formeln Verwendung finden können. Nehmen wir an, eine Rohrleitung hätte in ihrem Verlaufe vom oberen zum unteren Reservoire an den Punkten 1, 2, 3 ... n Wasser abzugeben, und zwar in 1 das Quantum qx, in 2 das Quantum q₂, in n das Quantum qn; außerdem liefere sie noch ein Quantum q an ihrem unteren Ende ab. Die Entfernung des Punktes 1 vom Anfänge sei = lv jene des Punktes 2 — h ~f²    • • • des Punktes n: lx -j- l₂ -|- . . . -j- des Endes der Leitung :

^1 ~f~ h ’ • ⁻ + ln “j- h = L.

Die Leitung hat sodann auf den einzelnen Strecken folgende Wassermengen zu transportieren :

von 1 nach 2:

3:

von n—1 nach n\ von n an das Ende:

Die Druckhöhenverluste, welche dieser Arbeit entsprechen, betragen, wenn man von den besonderen Widerständen absieht:

bis zum Punkte 1: Zq =

JDb

• G?i 4~ Sa 4“ • • • 4“ 9.n 4“ ?)²1

von 1 nach 2:

2_

Db

• ($2 4~ ^3 4“ • • • 4" <ln + ^)²,

X . 1/ii

■ (?n4-?)²i

vonw bis an das Ende: bs =

D⁵

. q².

Der gesamte Verlust an Druckhöhe ist endlich gleich der Summe aller, zwischen dem Anfangs- und Endpunkte entstehenden Druckverluste

H = bx b₂ b₃ . -j- bn -(- bs , und die Linie der disponiblen Druckhöhen stellt sich als ein Polygon dar.

Wäre die Rohrleitung vom Anfänge bis zum Ende in n gleiche Teile geteilt, von welchen der letzte in der Entfernung L — n .1 vom Anfangspunkte abliegt; würde

Q

ferner an jedem der n Punkte das Wasserquantum

1 j, abgegeben, so entständen vom Anfänge ab folgende ^ Druckverluste:

T»,_ _

Fig. 46.

von 0 nach 1:

n Db

n*Db

von 1 nach 2:

hx~ nDb

«]

von 2 nach 3:

*3 =

(* — 2) Q

n Db

+ 2] :

• [*9 4- nqj ;

[(*—1)0 4-*2] ;

£(n —2)04-«^ ;

n‘ADb

nsDb

vonw—1 nachw: bn —

nDb '

[4 + .]■

nADb

+ *2] .

n⁶ D

Durch Summation erhält man den gesamten Druckverlust H=b₁-\-b₂-\-bs .. .-\-bn : AA Q*. [«²-{-(n—i)2-f-(w—2)²+...H-₁]-(- 2 . [m²+»(h—l)+w(ra— 2)+...+ »] .Qq+n³.q²(^ =

j-1 Q² . [l + 4 + 9 + 16 + ... + »*] +2 n . Qq . [l + 2 + 3 + 4 +

n² n

~2~ ⁺ IT’

+ n] + n³ . <z²|

Es ist aber:

1+4+9 + 16 + ... + n² = — i

1 + 2 + 3 + 44-.-.+ »= .“5

n²

mithin wird:

5) H

Db

• AB

6n²

Ist die Anzahl der Teile sehr groß, so verschwinden die Glieder mit - und

°    n

n²

—-r- und es wird:

6) H

• [-|--b Q 2 + 2²]-

Ist endlich q — 0, d. h. soll nur eine Wassermenge Q auf der ganzen Leitungsstrecke gleichmäßig verteilt werden, so folgt:

7) H =

X . Q²L

Db

•[4-4

<n² ] ’

welcher Ausdruck für ein sehr großes n übergeht in:

\Q²L 3D⁵ ‘

Wird also vom Anfänge bis zum Ende einer Leitung ein Wasserquantum Q gleichmäßig durch eine große Zahl von Abzweigungen verteilt, so beträgt der Druckverlust nur den dritten Teil dessen, der entstehen würde, wenn das Quantum Q vom Anfänge zum Ende der Leitung ohne Zwischenabgabe durchgeleitet werden müßte.

8) H =

Einige Beispiele werden jetzt den Gebrauch der gefundenen Formeln erläutern.

1) Eine Eohrleitung von 5000 Meter Länge und einer Lichtweite von 0,500 Meter ist dazu bestimmt, reines Wasser für eine städtische Versorgung in einer Menge von 100 Liter pro Sekunde zu liefern. Welche wirksame Druckhöhe H ist erforderlich, wenn auf spätere vermehrte Eauhig-keit der Innenwand Eücksicht genommen und eine Inkrustation in der Stärke von 3 Millimeter vorausgesetzt wird?

In Eücksicht auf die Inkrustation ist statt der Lichtweite von 0,500 Meter nur eine solche von 0,494 Meter in Eechnung zu nehmen. Setzt man sodann nach Tabelle 2) Seite 103 X == 0,0019, so wird, entsprechend Formel 2):

0,0019.0,100².5000 .

0,494⁵

= .3,23 Meter.

2) Welche Wassermenge liefert die soeben in Betracht gezogene Eohrleitung im neuen Zustande mit H = 3,23 Meter?

Es ist mit X = 0,0016:

3,23 . 0,500⁵

0,0016 . 5000

= 0,112 Kubikmeter.

3) Welche Lichtweite erhält eine 10 000 Meter lange Eohrleitung, wenn dieselbe mit einer wirksamen Druckhöhe von 8 Meter auf die Dauer 150 Liter Wasser pro Sekunde liefern soll?

Setzt man für die erste Annäherung X = 0,0020, so wird:

0,0020 . 0,150² . 10000

= 0,562 Meter.

Dieser Lichtweite würde im gebrauchten Zustande des Eohres X = 0,0018 entsprechen. Mit Anwendung des neuen Koeffizienten wird:

0,0018 . 0,150² . 10000

= 0,550 Meter.

Um späteren Inkrustationen Eechnung zu erweitert werden müssen; dann wird D = 560 Meter.

tragen, wird diese Lichtweite um 1 Centimeter

Für die Lösung hierher gehöriger Aufgaben wird mit Vorteil auch von der in § 10 enthaltenen Tabelle über Geschwindigkeit, Wassermenge und Lichtweite der kreisrunden Röhren Gebrauch gemacht. Indem wir auf die in § 10 S. 80 stehenden Bemerkungen verweisen, seien folgende Beispiele angeführt:

1) Welche Lichtweite erhält ein Wasserleitungsrohr von 2000 Meter Länge, wenn eine Druckhöhe von 4 Meter zur Verfügung steht und eine Wassermenge von 13 Liter pro Sekunde transportiert werden soll?

4

-9Q0o"- = 0,0020 Meter pro Längeneinheit. Man findet für dieses a in der Tabelle

bei Z> = 175 Millimeter (^ = 10,3, bei D — 200 Millimeter = 14,8. Die Passen(le handelsübliche Lichtweite ist deshalb 200 Millimeter.

4) Eine Rohrleitung von 200 Millimeter Weite hat auf einer 120 Meter langen Strecke an sechs gleich weit voneinander entfernten Stellen jeweils 0,5 Liter Wasser pro Sekunde abzugeben und an das Ende noch 28 Liter pro Sekunde zu transportieren. Welcher Verlust an Druckhöhe entsteht in jener Zeit, in welcher das Rohr im Innern bereits rauh geworden und mit einer Inkrustation von 2 Millimeter Stärke behaftet ist?

Es darf mit Rücksicht auf die Inkrustation nur die Lichtweite von 0,196 Meter in Betracht gezogen werden; der Koeffizient X wird sodann den Wert von0,0029 annehmen. Nach Gleichung 5) ist mit Q = 6.0,0005 — 0,003 Kubikmeter, q — 0,028 Kubikmeter, n — 6:

0,003².91

II =

0,0029 . 120

0,196⁵

■[

216

2.0,003 . 0.028 . 7

12

0,028²] = 1,066 Meter.*)

Es ist a

2) Man verlangt zu wissen, wie viel Wasser eine Leitung von 7000 Meter Länge mit 18 Meter Gefälle und 175 Millimeter Lichtweite liefert.

Es ist a =

18

7000

0,00257. Man findet in der Tabelle bei D — 175 und a = 0,00250

die Wassermenge Qy — 11,5; sodann bei o. — 0,00267 Gi = 11,8. Einer Differenz von 0,00267 — 0,00250 = 0,00017 im Gefälle entspricht eine Differenz in der Wassermenge von 11,8 — 11,5 = 0,3 Liter. Es ist mithin mit genügend genauer Annäherung die gesuchte Wassermenge:

<2 = 11,5 +

(0,00257 — 0,00250) . 0,3

0,00017

11,6 Liter.

3) Wie groß ist der Druckverlust in einer Rohrleitung, welche 80 Liter pro Sekunde bei einer Lichtweite von'450 Millimeter auf 5000 Meter Länge zu transportieren hat?

Man findet in der Tabelle für D — 450 und «j = 0,00071 (h = 82, für “2 — 0,00066 Ql — 79 Sekundenliter. Einer Differenz von 3 Liter in der Wassermenge entspricht mithin eine

2 . 0,00005

Gefällsdifferenz von 0,00005; einer solchen von 2 Liter wird deshalb die Gefällsdifferenz

= 0,00003 entsprechen. Der Druckverlust pro Meter beträgt demnach: a = 0,00071 — 0,00003 = 0,00068, also der gesamte Druckverlust II = 5000 . a = 3,4 Meter.

4) Durch eine Rohrleitung fließen 500 Sekundenliter Wasser bei einer Länge der Leitung von 8000 Meter und 10 Meter Gefälle. Welche Geschwindigkeit nimmt das Wasser an? Welche Lichtweite hat die Leitung?

Es ist a

10

8000

u — 1,01 Meter als annähernd richtige Werte.

0,00125, $j=500, und hierfür findet man in der Tabelle D= 800,

*) Hätte man Formel 6) benutzt, so wäre geworden:

0,0029 . 120

0,196⁵

r 0,0032 ‘ L 3

+ 0,003 . 0,028 + 0,028²] = 1,048 Meter.

§ 17. Bewegung des Wassers in Rohrleitungen zwischen Reservoiren.

Bei den seitherigen Betrachtungen wurde stets angenommen, daß die Bewegung des Wassers in der Rohrleitung sich von dem oberen nach dem unteren Reservoir vollziehe und die Differenz der Wasserspiegel beider Reservoire auch dann konstant bleibe, wenn die Rohrleitung schon unterwegs ein Ergebnis zu liefern hat. Innerhalb der Bedürfnisse des gegebenen Falles muss also die dem oberen Reservoir zufließende Wassermenge eine unbeschränkte sein.

Treffen diese Voraussetzungen nicht zu, so ändert sich je nach dem zwischenliegenden Konsum die wirksame Druckhöhe, und hierfür ist eine besondere Rechnung nötig. Der Einfachheit der letzteren zulieb soll der zwischen den Reservoiren liegende Konsum als an einem Punkte stattfindend angenommen werden; ebenso ist der Einfluß besonderer Widerstände außer acht gelassen. Nennt man:

Q den Wasserverbrauch am Punkte 0,

Qx die hierzu vom oberen Reservoir gelieferte Wassermenge,

Q₂ die hierzu vom unteren Reservoir gelieferte Wassermenge,

:u

D die Lichtweite der Rohrleitung,

Lx die Länge von Rx nach (7,

F₂ »

» R-2 »

Fig. 47.

F₁ den (konstanten) Querschnitt des oberen Re-servoires,

F₂ den (konstanten) Querschnitt des unteren Reservoires,

hx den Wasserstand im oberen und h₂ den Wasserstand im unteren Reservoire, bezogen auf eine durch den Punkt C gehende Horizontale,

H = h₁ — h₂ die Niveaudifferenz beider Wasserspiegel zur Zeit t,

g₁ die dem oberen und q₂ die dem unteren Reservoire zufließende Wassermenge,

worunter also variabel die Größen:

Qu V ^2 und 77,

die übrigen aber konstant, so bestehen zunächst die Beziehungen:

1) Q — Qi Q₂i (Qi 9i) . dt = Fx . dhx, (0₂ — q₂) . dt = F₂ . dh₂,

unter dt das Zeitelement, dh₁ und dh₂ die demselben entsprechenden Aenderungen der Reservoirwasserstände verstanden. Es ist aber ferner:

A h₂ — 77,

dH = dhx — dh

woraus folgt:

dH = dt .

Qi — gi

Fi

Q2 — g₂ j = dt (Ql — <h) — F₁ (Q — Qx — q₂)

]•

2) dt =

Fx F₉ dH

(F₂ + Fx) Qx ~ Fx (Q

9.Q    ^2 9i

Berücksichtigt man nun, daß in dem Punkte C, an welchem die Entnahme von Q geschieht, eine disponible Druckhöhe c vorhanden sein muß, so ist erforderlich, daß:

hx — c —

D⁵

, hx — c—H-f

* l₂ q₂²

Db

und man erhält durch Subtraktion beider Gleichungen:

XL, Q,²-XL₂    _ X L₁ Q,²-X L₂(Q-Q,y

XL,{Q-Q₂)²-XL₂Q₂² .

Db

Db

Db

Löst man nach Q, bezw. nach Q₂ auf, so ergiebt sich:

!~Ll

3) Qx =

QL,

HDb (L, -- L₉)

l,-l₂ ' )

l₂

xq²l₂²

4) <?₂ =

QL,

L, L₂

/ l₂ .

VTT +

H Db (L₁ - L₂)

XQ²L²

Die Möglichkeit rationeller Lösung ist nur dann geboten, wenn ein etwaiger

negativer Wert von

L, = L₂ nehmen die Ausdrücke unbestimmte Form an und sind besonders zu untersuchen. Man findet hierfür, mit L, — L₂ = L :

HDb (L, - L₂)

xq*l₂*

kleiner als

l₂

bleibt. Für den Fall

Qy-iQ-Q,)²

(Q-Q₂)²-Q₂²

Db

Db

woraus :

HD'⁰

Q2- ₂

HD⁵

Die Gleichungen 3) und 4) liefern im allgemeinen Falle den Wert für die disponible Druckhöhe c:

5) c = h,

XL, L₂²Q²

L-,

{L, — L₂)² D⁵ •

HD* (L, - L₂)

l₂

x Q²

welche Gleichung für den besonderen Fall L, = L₂ — L übergeht in:

c — h, —

XL

Db

•[1 +

H D⁵

2 X LQ

]•

Der jeweilige Wert von H und mit ihm die zugehörigen Werte von li, und h2 ergeben sich aus der Gleichung 2), sofern man Q, aus 3) einsetzt wie folgt:

F, F₂ dH_

dt =

(F,+F₂).

Q2 L, L2 (L~L₂)²

ÜDb

X(L,-Lj

(-F, + F,)QL,

L, — L.

— F,(Q—q₂)—F₂q₁

Wenn nun, der Einfachheit wegen, die Konstanten mit a, ß und y bezeichnet werden, und zwar:

(F,HF₂y D°

Q² L, l₂ (F, + F₂y

X(L,-L₂)    ’

(L, - L₂y

{.F, 4- F₂) Q L₂

L\ L₂

-\- L,(Q — q₂) -j- F₂ qx,

so

heißt die Integralgleichung:

dH

2

dH —-. u . du erhält man sofort:

a

. | j/aH -j- ß y . lnat (|/a ti -(- ß — y) |

Mittels der Substitution [FaH -|- ß = w,

-f- Konstante.

Die Integration ist zwischen der oberen Grenze H₀ und der unteren Grenze H zu vollziehen, wenn innerhalb der Zeit von t = 0 bis t — t die Höhendifferenz der Wasserspiegel beider Reservoire von H₀ auf H zurückgegangen ist. Führt man diese Grenzen ein, so wird:

2 FXF₂

6) t =■

. \ J/aH₀ -f- ß — [/aH -)- ß -f- y . lnat.    --L /

(    H -f ß ⁽

Ist H zunehmend statt abnehmend, so sind die Grenzen umgekehrt zu setzen.

Aus dieser Gleichung kann die Lage der Wasserspiegel gegenüber dem Anfangszustande, mithin auch hx und h₂ nach einer bestimmten Zeitdauer t (in Sekunden) und umgekehrt die letztere bei bekannter Niveauveränderung von H₀ auf H berechnet werden.

Für den besonderen Fall, daß Ll = L₂ — L, wird der Wert von t aus Gleichung 6) ein unbestimmter. Die Fundamentalgleichung 2) ändert sich für diesen

HD⁵

Fall unter Benutzung des zugehörigen Wertes von Qx

ab zu:

dt =

Fx F₂ d H

HD⁵

2 X.L . Q

und die Integration liefert sofort:

7) t =

Fx F₂ 2 X L 0 l(F-yF₂D?>)

. lnat.

j (f.+r₂).[

I ■ [-

H₀ D⁵

HD⁵

I]-FAQ-D)-F,q\

2X L 0

Findet eine Entnahme unterwegs nicht statt, so wird 0 — 0, L₂ — 0, Lx — L und mithin unter Benutzung der gefundenen Formeln:

a/

ß' = 0,

y' — F₂ qx — Fx q₂

welche Werte in Gleichung 6) eingesetzt ergeben: 2 F,F₂

Fig. 48.

8) t ==

a'

. jya'H₀ — yaJJi -f- y/. lnat .

j/~H₀ y/ ) J/V H — y' )

Ist unter übrigens gleichen Umständen weder ein Zufluß zum oberen, noch ein solcher zum unteren Reservoir vorhanden, also qx — q₂ — 0, so wird y/ = 0 und:

2 Fx F₂

9) t =

a'

■ )[/«'#»

\Fa' H j

2 Fx F₂ ITT Fx + F₂ • V D* •

2 FXF,

\/~ a'

Wird endlich, wie dies bei dem Druckrohre einer Pumpstation der Fall zu sein pflegt, dem Reservoir kontinuierlich ein bestimmtes Wasserquantum Qx zugepumpt und bezeichnet wie früher Q den Verbrauch am Zwischenpunkte C' so ist:

¹

Vergl. auch: Bach, C., Versuche über Ventilbelastung und Ventilwiderstand. Berlin 1884.

²

Vergl. Grashof, theoret. Maschinenlehre [291], Band I, § 92, S. 501.

(Q₁ — Q) • t = F . (h — A₀),

unter F den konstanten Querschnitt des Reservoires, t die Füllungs- bezw. Entleerungszeit und h₀ bezw. h den Wasserstand verstanden, bezogen wie früher auf eine durch den Punkt C gelegte Horizontale.

Eine unausgesetzte Aenderung im Wasserstande beider Reservoire tritt nur dann ein, wenn Q q₁ -{- q₂ ist; die Entnahme von Q ist so lange möglich, als der Vorrat in den Reservoiren und das einfließende Wasser den Verbrauch zu decken im stände sind.

Wenn, wie dies bei den praktischen Anwendungen der Fall zu sein pflegt, gegen das Ansteigen des Wassers über eine bestimmte Höhe hinaus im Reservoir Vorkehrung getroffen ist, so wird sich für die Fälle, daß q₁ -j- q₂ oder = Q jeweils ein Beharrungszustand hersteilen, in welchen die Wasserstände überzugehen sich bestreben.

Ist Q qx -f- q₂, so muß in einem der beiden Reservoire ein Ueberlauf des

wenn

2i Q ist und die Differenz der Ueberlaufhöhen einen kleineren Wert als:

Wassers stattfinden, weil mehr zufließt, als verbraucht wird; der Ueberlauf findet gleichzeitig im oberen und unteren Reservoire statt

<\.V*

II —

9i²-\-.kL2 (?1 — Q)

D⁵

Fig. 49.

Sobald dies nämlich der Fall ist, reicht die

Wassermenge qx nach C und portieren.

⁽h

hat.

wirksame Druckhöhe nicht mehr aus, um die — Q nach dem unteren Reservoire zu trans-

Ist die Differenz der Ueberlaufhöhen größer, als der angegebene Ausdruck, so findet im oberen Reservoire kein Ueberlauf statt; dasselbe kann vielmehr den

ganzen Ueberschuß an Wasser dem unteren Reservoire abgeben und es wird sich ein Beharrungszustand hersteilen mit dem Werte;

11 =

^ gi²    ^ -^2 (*7i Q)²

D'°

welcher, zu dem nunmehr stets konstanten Werte Ä₂ des unteren Reservoires addiert, die sich gleich bleibende Lage des Wasserspiegels im oberen Reservoire zu h₂ -j- H ergiebt. Gleichung 6) lehrt uns die Zeit kennen, welche verfließt, bis dieser Beharrungszustand eintritt.

Ist qx — Q, so liefert das untere Reservoir nichts, empfängt aber auch nichts, weshalb in diesem Falle die disponible Druckhöhe in C gleich der Ueberlauf höhe des unteren Reservoires wird, mithin für den Beharrungszustand:

II

kiqQ²

Der Wasserspiegel im oberen Reservoire wird sich so lange absenken, bis er die eben berechnete Höhendifferenz mit der Ueberlaufhöhe des unteren Reservoires erreicht hat. Die Zeit, welche verfließt, bis dieser Beharrungszustand eintritt, folgt wieder aus Gleichung 6).

Ist endlich q₁ Q, so findet am oberen Reservoire kein Ueberlauf statt, wohl aber am unteren. Das letztere giebt noch ein Wasserquantum von Q — qx an die Rohrleitung ab und der Beharrungszustand tritt ein, wenn:

XLx q^-XL, [Q-q.Y

ID

Auch hier lehrt uns Gleichung 6) die Zeit kennen, welche verfließt, bis der Beharrungszustand eingetreten ist.

Wenn überhaupt kein unteres Reservoir vorhanden ist, so findet die Entleerung des oberen Reservoires direkt durch die Rohrleitung statt. Bezeichnet in diesem Falle H den Abstand des Schwerpunktes vom Ausflußquerschnitte unter dem Oberwasserspiegel, so wird:

(Q — q^dt — — Fx . d H,

i u d⁵

XL ’

dt = —

L\ dl£

UI)⁰

S\n

Fig. 50.

und die Integration ergiebt sodann:

H»L>*

10) t

2 I\ X L

HD⁵

D°

XL

f- qx. lnat .

XL

— qi

/ HD'⁰

V XL

— 9i

wenn die Bezeichnungen X, L, D, H₀ etc. die gleiche Bedeutung wie früher haben.

Wird qx = 0, d. h. findet ein Zufluß zu dem oberen Reservoire nicht statt,, so ergiebt sich ein einfacherer Ausdruck für I:

11) t = 2 I\ .

XL

II⁵

§ 18. Schwingungen der Wassersäulen.

Bei allen bis jetzt geführten Rechnungen sind wir von der Voraussetzung ausgegangen, daß in der Bewegung schon ein Beharrungszustand eingetreten war; es ist mit anderen Worten der augenblickliche Zustand des Wassers an irgend einer Stelle gleich jenem angenommen worden, wie er bei permanenter Bewegung vorhanden gewesen wäre.

Wenn aber das Wasser in einer Rohrleitung zwischen zwei Reservoiren durch eine plötzlich hergestellte Belastung (das Oeffnen eines Schiebers etc.) angetrieben wird, so ist im ersten Momente die Geschwindigkeit der Strömung gleich Null und nimmt sodann stetig zu, bis der Beharrungszustand eingetreten ist. Im übrigen würde, wenn das Wasser dem empfangenen Antriebe frei folgen könnte, so daß die aus dem oberen Reservoir abgegebene Wassermenge in das untere einzufiießen und von dort wieder nach dem oberen zurückzukehren vermöchte, eine Schwingung des Wassers eintreten bezw. dasselbe würde in gleichen Zeiten den gleichen Weg hin zurück wiederholen.

Lueger, Wasserversorgung.

In der Unterstellung, daß im gedachten Falle der Antrieb nur unter dem Einflüsse der Schwere erfolge und die Bewegung sowohl in der Rohrleitung als auch in den Reservoiren im ganzen Querschnitte gleichmäßig stattfinde, sei:

1\ der Querschnitt des oberen Reservoires, der Röhrenleitung, des unteren Reservoires,

F1 ,

ux die Geschwindigkeit des Wassers im oberen Reservoir,

in der Röhrenleitung, im unteren Reservoir,

■u

u2 * » >- > so müssen die Beziehungen gewahrt bleiben:

I\ u\ — F u = F₂ u₂.

Es sei ferner:

H₀ die Niveaudifferenz beider Reservoirwasserspiegel zu Anfang der Bewegung,

zur Zeit t,

und umgekehrt,

II

hx „ entsprechende Senkung im oberen Reservoir \

h »

Steigung „ unteren

so muß stets sein:

F\ h\ = Fl h’ H — H₀— {hl -f h₂), > }l2

f.₂ , (/y₀ - //)

FV • (Bq - H)

Fi + F2

Fi + F₂

Bezeichnet endlich h das derselben Zeit entsprechende Maß der hin- oder hergehenden Bewegung in der Röhrenleitung von der Länge L, so ist, weil:

F h = Fxhx ,

li —

“    FlF2 (gp - H)

F(F1 + F2)    ‘

Fig. 51.

Die Kraft, welche sämtliche Massen in Bewegung setzt, ist gleich 4-;- dem Gewichte des über dem Niveau des unteren Reservoires stehenden "CJ Wassers, also im vorliegenden Falle = ^ . Fi . 11, wobei vorausgesetzt ist, daß sich die obere und untere Grenze der Bewegung innerhalb der Reservoire befindet. Dieser Kraft wirkt nur der Reibungswiderstand in der Rohrleitung entgegen, sofern wir von dem Reibungswiderstande in den Reservoiren absehen. Setzt man, der geringen Geschwindigkeiten wegen, den Reibungswiderstand in der Rohrleitung pro Flächeneinheit R“ — y . n . u, unter n einen empirischen Koeffizienten verstanden, so wird der Gesamtwiderstand auf die Länge L bei einer Lichtweite D der Rohrleitung sein:

dt

■^LnDnu — ^LtzDh.-

und die treibende Kraft hat demgemäß den Wert:

wenn m =

1) K = r(FtH

v: L I) n

F1

gesetzt wird.

äh

dt

) = T*l (

dh

dt

)•

Die in Bewegung zu setzenden Massen sind aber: T F\ S1

Der Bewegung entsprechen sodann die Geschwindigkeiten ux im oberen Reservoir, u in der Rohrleitung und u₂ im unteren Reservoir:

_ dhx _

f₂

dH

dh

dt

Fi + F₂ dt ’

Fi F₂

dH

dt

F {Fx + F₂)    ' dt ’

dh₂

Fi

dH

Fx + Fi • dt ’

so ist darin gesetzt:

9 (Fi 4 f₂)

tz L D n g

F₂ (4 4 L 4 s₂)

F (L -f- Si + s₂) F (L +    4 si) D (L 4 sl 4 4

und wir betrachten zur Erleichterung der Rechnung die Größe si L -\- s₂ als konstant, indem wir für und s₂ Mittelwerte substituieren. Man ersieht sofort, daß sodann eine analoge Bewegung mit jener des Pendels im widerstehenden Mittel vorliegt.

<p t

Die Differentialgleichung ist linear mit konstanten Koeffizienten; setzt man also H=C. e , so erhält man zur Ermittlung der Bedingungen für das Integral:

<p t

C.e

und die Beschleunigungen: d²h₁ _

Fl

d²H

d²h

F\ F₂

dt²

Fi + F₂ • dt² ’ d²h₂ _

dt²

__d²H

F (Fj -f F₂) ' dt² ’

Fi

d²H

dt²

Fx + F₂ ■ dt² '

Da die bewegende Kraft gleich der in Bewegung gesetzten Masse, multipliziert mit deren Beschleunigung, ist (Einl. S. 6), so besteht für den vorliegenden Fall die Beziehung:

d²hy

T Fx (

dh

dt

)=7'(FlS>-

dt²

+ FL .

d²h

dt²

4 F₂ s2 ■

d²h₂

dt²

oder mit Einsetzung obiger Werte:

m Fj F₂

F (Fi -j- F₂) dt

Schreibt man diese Differentialgleichung in der Form:

dH

d²H

dt²

F₂ (,j +    + s₂)

9 (Fi + F₂)    ■

• [<P² 4 a cp 4 6] = 0 ,

welche Gleichung für jeden Wert von t erfüllt ist, wenn <p²4 Ö(P 4^ = 0. Hieraus folgen zwei Werte von cp:

1/4

2.-1/.21-» = -

2^4

&=y- • [-«4lA²-4 b] =

\ • [« 4 [/«² — 4 6] =--y . (k 4 a),

— . (k — a),

unter k den Wert der Quadratwurzel verstanden.

Man gelangt hiermit zu folgender Integralgleichung, reelle Werte von k vorausgesetzt:

k -f- «

, k — a

H—Ci.e ²

Zur Bestimmung der Konstanten aus den gleichzeitigen Werten t = 0, d H

u = cp .    ■— — 0 dienen die Gleichungen:

4 <h.e

P= Ho,

H=C₁ + C₂ = Ho,

Ci

H₀

a — k ~c'- —

• (a 4 F),

dH

dt ’

(k — a),

und es ergiebt sich mit den gefundenen Konstanten:

a — k

— (a — /c) . e

8) B=Yk ■ [(<* + *)

Jener Wert von t, welcher diese Geschwindigkeit zu einem Maximum macht, wird gefunden, wenn man den in der eckigen Klammer stehenden Ausdruck nach t differenziert und gleich Null setzt. Es resultiert, wenn ty die betreffende Zeit:

a — k a-\-k ’

k t\

ti = —— . lnat . —

k    a

Von dieser Zeit an nimmt die Geschwindigkeit ab und nähert sich mehr und mehr der Grenze 0, welche sie mit t = GO, also in Wirklichkeit niemals, erreicht.

Für ein imaginäres k, d. h. wenn a² 4 & ist, nimmt die Integralgleichung die Gestalt an:

at

. (a . cos+ R . sin-^-) ,

sofern man k‘ = V4 b — a² = V— 1 . k setzt, wobei also jetzt k‘ reell.

— 0; man gelangt zu den Gleichungen:

dH    . . ,. ^

— = -aA + UB = 0,

Die Konstanten A und B bestimmen sich wieder aus den Bedingungen t = 0, H — IIq, dH r dt

aH₀

—    7/ y

Für die Geschwindigkeit u in der Rohrleitung, welche nach dem Obigen = ist, erhält man:

F\ F1

dH

F(F1 + Fd ■ dt

4) u —

H₀ Fy F₂ (ct² - k²)

- _*+± . t

4 k F (Fy + F₂)

']■

H — H₀ = A,

und erhält sodann :

at

5) H — H₀ . e

cos

k't

|-    . sin

k‘

k't ~1

2 J '

H wird 0, wenn :

k“ t

k‘ ’

und dies findet für unzählige Werte von t statt.

F\ F₂

Für die Geschwindigkeit u —

dH

ergiebt Gleichung 5):

at

6) u —

Fy F₂ H₀ (a² + k¹²)--r • k‘t

2 FF (.Fy + F₂)    ‘ ß Sm 2 ‘

2 ic

Dieselbe wird 0 für t = 0, statt und es ist die Dauer einer solchen Schwingung:

k‘ ’

....; mithin finden Schwingungen des Wassers

4 ic k‘ ’

also eine konstante Größe. Die Schwingungsweite H dagegen ist nicht konstant und man bemerkt die größten Elongationen, so oft die Geschwindigkeit zu 0 wird. Dies tritt, wie wir soeben gesehen haben, ein für die Werte:

*=0, t —

2 jc

4 7C

6 ic

etc.

Durch Einsetzen derselben in Gleichung 5) ergiebt sich successive:

an

Hq,

-Hyy.e k' ,

2 an

H₀ . e

— H₀.e

3 an

k' etc.

Die auf einander folgenden Schwingungsweiten nehmen also in geometrischer

Reihe ab.

Wenn endlich a²~ 4 Z> ist, so wird die allgemeine Differentialgleichung zu:

d²H

dH

a²

dt²

mithin:

<p t

• [?² + «<p + -^] =⁰’

und es ist <p = — zweimal die Wurzel des Ausdrucks in der Klammer. Man hat also

u

zu setzen:

II = e

² • [C1 + *],

und erhält aus den zusammengehörigen Werten t = 0, Gleichungen:

H= H₀,

dH

u = cp . —— = 0 die dt

H= H₀ = Cl,

dH

dt

— .    + C₂ — 0,

C<1 —

aHo

woraus sodann:

-f

7) H—e

Die Geschwindigkeit ergiebt sich damit zu:

at

dH _ Fi F₂ H₀ a²    ₂

4 F{Fi+Fi> ■⁶

und besitzt für t\ — ein Maximum, wovon man sich mit    =0 überzeugt. Diesem letz

teren Werte entspricht eine Schwingungsweite:

8) u = —

F\ f2

F(F1 + F2)    ' dt

• t,

Versucht man, was in Anbetracht der wechselnden Größe der Geschwindigkeit das Richtigere wäre, den Reibungswiderstand R‘ pro Flächeneinheit gleich der Summe zweier Glieder zu setzen, welche u in der ersten und zweiten Potenz enthalten, etwa entsprechend § 14, Gleichung 4a), Seite 98, so wird man auf eine Differentialgleichung zweiter Ordnung und zweiten Grades geführt von der allgemeinen Form:

d²H

dt²

V dt /    dt

dH

—— + c . H = 0.

Diese läßt sich nicht in endlicher geschlossener Form, höchstens in Reihenform lösen, würde sich also zur Herstellung einer Uebersicht über die bei den Schwingungen der Wassersäulen auftretenden Umstände nicht eignen.

Aus den soeben abgeleiteten Formeln folgt zunächst, date bei Leitungen mit einem großen Reservoir an ihrem Beginn und ohne ein zweites

7zD²\

T~ )

Reservoir am Ende

der Wert von besonders bei kurzen

Leitungslängen L, sich auf eine relativ große Zahl steigert, während gleichzeitig aus der Formel für a (welches von der Größe des Reservoirs ganz und von L nahezu unabhängig ist) nur kleine Werte hervorgehen, meist wesentlich kleiner als 1, wenn es sich um Licht weiten (D) von 0,10 Meter und darüber handelt.

In einem solchen Falle wird daher meistens a²<^46 sein und es wird für eine Zahl erscheinen, die größer oder zum mindesten nicht erheblich kleiner als 1 ist. Die Geschwindigkeit, welche alsdann zwischen t = 0

erstmals ein Maximum erreicht, wird somit schon nach einigen

Sekunden einen großen Wert annehmen, wovon man sich durch Anwendung der Formel 6) sehr leicht überzeugt. Dieser Wert wird unter sonst gleichen Umständen um so größer, je größer FT₀, d. h. je größer der vertikale Abstand zwischen Reservoirwasserspiegel und jener Stelle der Rohrachse war, an welcher die plötzlich hergestellte Bewegung begonnen hat. Die Rechnung stimmt hier mit der Erfahrung.

Es ist bekanntlich gefährlich, bei Leitungen von irgendwie belangreicher Lichtweite, welche an ihrem Ursprung mit einem Reservoir in Verbindung stehen, durch plötzliches Oeffnen eines Zwischenschiebers ein solches rasches Anlaufen des Wassers zu veranlassen. Das Wasser wird nämlich, wenn sich seiner Fortbewegung momentan oder von Null anwachsend ein Hemmnis entgegenstellt (was bei den in der Praxis vorkommenden, an ihren Enden geschlossenen Verteilungsleitungen stets der Fall ist), bei Abänderung seiner Geschwindigkeit auf Null die ganze während der Bewegung angesammelte Energie auf Verrichtung einer Deformationsarbeit am Rohrstrange verwenden und kann dabei sehr leicht den Rohrstrang zerstören, besonders wenn die gedachte Arbeit in kurzer Zeit zu verrichten ist.

Das letztere ereignet sich nicht selten bei raschem (unvorsichtigem) Anlassen einer noch nicht mit Wasser gefüllten (neu gebauten oder entleerten) Leitung aus einer bereits gefüllten, vom Reservoir gespeisten Strecke. In der noch nicht gefüllten Leitung befindet sich Luft, welche, weil leicht zusammendrückbar, der einströmenden Wassersäule zu Anfang keinen belangreichen Widerstand leistet. Bei der großen Geschwindigkeit jedoch, mit welcher das Wasser sich vordrängt, wird die Luft rasch komprimiert und die geringe Schwere derselben im Vergleich zur Schwere der vordringenden Wassersäule läßt alsdann bei Ausbildung des Gleichgewichtszustandes während des Zusammenstoßes leicht Steigerungen der Pressung gegen die Rohrwände aufkommen, welchen die letzteren nicht mehr zu widerstehen vermögen.

Ist dagegen Fx relativ klein, F₂ groß, wie dies z. B. stattfindet, wenn die Leitung in einer kleineren Brunnenstube beginnt und in einem größeren Reservoire endigt, so wird der Wert von b fast ausschließlich von der Länge der Leitung beeinflußt und erheblich kleiner, als im vorhergehenden Falle.

Es bleibt gleichgültig, ob jetzt a² — 4 6 positiv oder negativ oder Null ist: stets wird eine, im Verhältnisse zum vorhergehenden Falle wesentlich längere Schwingungszeit und eine relativ kleine Maximalgeschwindigkeit resultieren.

Können keine Schwingungen erfolgen, wie z. B. bei Leitungen, welche frei und tiefer als das sie speisende Reservoir ausmünden, so wird sich nach dem Anlassen der Leitung allmählich ein Beharrungszustand herstellen. Die Zeit, welche vergeht, bis dieser Zustand erstmals eingetreten ist, können wir nach der oben entwickelten Theorie ermitteln, wenn die Geschwindigkeit bekannt ist, die dem Beharrungszustande entspricht. Die letztere ist aber für eine Rohrleitung von der Weite D, der Länge L und dem Gefälle H₀ entsprechend der allgemeinen Beziehung

u =

k' = J/ 4 b — a

und t —

2 TT

k'

—rr und der Gleichung für Q (§16, Gleichung 3), Seite 105): Jo

U F icD² ’

wobei Q =

Ho»⁵

X L ’

tzD²

Es sei z. B. L — 5000 Meter, D — 0,40 Meter, Fx — 1000 Quadratmeter, F% —~F =

= 0,1257. Für D = 0,40 Meter und H₀ = 20 Meter berechnet sich sodann mit X = 0,0017:

u = 1,273 Meter.

Q = 0,160,

Der Wert von X ist nach der Formel von Darcy (§ 14, Formel 4, Seite 98) angenommen. Derselbe Autor stellt allgemein die in § 14 sub 4a) mitgeteilte Formel auf, welche für D = 0,40, also r = 0,1, heißt:

Bf = y • (0,00001585 + 0,0002365 . u) . u = j . n

■ u,

und man findet, da u zwischen 0 und 1,278 variiert, einen Mittelwert für n:

n = 0,5 . (0,00001585 + 0,00030106) = 0,00016. Es wird sodann, entsprechend den Bedingungen der Aufgabe:

4 . 0,00016 . 9,81

0,4

= 0,0117,

9,81 . 1000,1257

0,1257.5000

15,6,

wenn der Wert von und gegenüber L vernachlässigt wird. Hieraus ergiebt sich:

V = [/ 4 b — a* = 7,9.

Setzt man den gefundenen Wert in 6) ein, so folgt mit « = 1,273 die Gleichung zur Bestimmung von t:

1,273

1000 . 0,1257 . (0,000137 + 62,399863) . 20

2 . 7,9 . 0,1257 . (1000 + 0,1257)    ’ ⁶

0,0117 . t

. sin

7,9 . t

woraus:

sin . (3,95 . t) e ~ 0,005857*

= 0,0161,

t = 0,004.

Der Gleichgewichtszustand tritt also nahezu augenblicklich ein.

Würde dagegen die Leitung von einer Brunnenstube von 3 Quadratmeter Fläche unter sonst gleichen Verhältnissen ausgehen, so wäre:

a = 0,0117

t — 1,3 Sekunden.

Da in den entwickelten Formeln a von der Lichtweite I) des Rohres abhängig ist und ebenso b, sofern es sich um den soeben betrachteten freien Auslauf des Wassers handelt, so kann in diesem Falle geschrieben werden:

b = 0,0488,

Tc‘ = 0,442,

— n²,

k' = \Z~Al b — a²

wobei wie früher Sj und s₂ gegenüber L vernachlässigt und F₂ =

TT D²

gesetzt

wurde. Bei großem Fx wird man demnach sagen können, es sei k‘ umgekehrt proportional der Lichtweite der Leitung. Da die Schwingungsdauer der Größe k' umgekehrt proportional ist und dieser Dauer entsprechend sich auch das Anwachsen der Geschwindigkeit rasch oder langsam vollzieht, so folgt aus den obigen Bedingungen :

„Wird eine frei ausmündende Leitung von kleinem Durchmesser aus einem großen Reservoir gespeist und angelassen, so vergeht bis zum Eintritte des Beharrungszustandes eine kürzere Zeit, als bei einer Leitung von großem Durchmesser unter sonst gleichen Umständen.“

Bei einigermaßen langen Leitungen ist a unabhängig von der Länge L; b dagegen ist dieser Länge umgekehrt proportional. Da bei konstantem a der Wert von k' um so kleiner wird, je kleiner so folgt hieraus, daß bei langen Leitungen der Beharrungszustand später eintritt, als bei kurzen.

Diese Rechnungsergebnisse stimmen mit der Erfahrung vollständig überein, sofern man die Voraussetzungen nicht aus dem Auge verliert, die zur Ermöglichung der mathematischen Lösung gemacht werden mußten. Bei sehr großen Reservoiren (Seen, Sammelteichen etc.) wird die Bewegung im Reservoir gegen das Ausflußrohr nicht gleichmäßig stattfinden; ein Teil des Wassers wird rascher, der andere kaum wahrnehmbar der Rohrleitung Zuströmen. Man wird also in solchen Fällen F₁ nicht gleich der ganzen Wasserfläche annehmen können, wie bei der Entwicklung der Formeln geschehen ist. Ebenso wird man bei Festsetzung von n vorher probeweise (etwa mit Annahme n = 0,0002) die Maximalgeschwindigkeit ermitteln und in ' ähnlicher Art, wie wir es im ersten Beispiel gezeigt, nachher einen annähernd richtigen Mittelwert von n zu erreichen suchen. Bei der Disposition von Reservoiren, Rohrleitungen von Pumpwerken aus etc. sind die vorstehenden Untersuchungen von Nutzen; wir werden deshalb später wieder auf den Gegenstand zurückkommen.

§ 19. Steighöhe springender Wasserstrahlen.

Nach § 11 Gleichung 7) kann bei gut abgerundeten Mundstücken, für welche ein austretender Wasserstrahl sehr wenig kontrahiert wird, gesetzt werden:

Q = 0,95 . A . \S2g.H,

wobei Q die austretende Wassermenge, A den Ausflußquerschnitt und H die vor demselben wirksame Druckhöhe bedeuten. Diese Formel gilt selbstverständlich auch für die Wassermenge, welche ein senkrecht oder schief aufsteigender Wasserstrahl bei einem bestimmten Querschnitte des in der Regel kreisförmigen Mundstückes ergiebt.

Ist die Druckhöhe H eine bedeutende, so wird ein derselben entsprechender Wasserstrahl bei senkrechtem Aufsteigen eine nahezu gleiche Höhe H über dem Mundstücke erreichen; er müßte dieselbe vollständig erreichen, wenn nicht der Widerstand der Luft und die Kontraktion den Zusammenhang der einzelnen Wasserteilchen zerstören und die aufsteigende Bewegung verzögern würden. Theoretisch lassen sich diese Einflüsse in zufriedenstellender Weise kaum untersuchen und man

ist deshalb darauf angewiesen, die Steighöhe springender Strahlen durch empirische Formeln zu ermitteln. Dabei sind die folgenden Erfahrungen in Bezug auf Mundstücke mit vollem Kreisquerschnitte gemacht worden.

1)    Die geringste Kontraktion des Strahles und damit die von diesem Umstande beeinflußte maximale Steighöhe erfolgt bei Mundstücken, welche nach außen auf kurze Strecke rein cylindrisch sind und nach innen aus dieser Form heraus sich allmählich erweitern.

2)    Bei gleicher wirksamer Druckhöhe vor dem Mundstücke nimmt die Strahlhöhe ab, je kleiner die Lichtweite des Mundstückes wird, und zwar nicht in einfachem Verhältnisse zu dieser Lichtweite.

3)    Jedem Kaliber eines Mundstückes entspricht eine gewisse maximale Steighöhe des Wasserstrahles, einerlei, wie hoch die wirksame Druckhöhe vor dem Ausflußquerschnitte auch gesteigert werden mag.

Nennt man nun:

s die Steighöhe des springenden Strahles,

H die vor dem Ausflußquerschnitte wirksame Druckhöhe,

<p einen empirischen, von dem Ausflußquerschnitte bedingten Koeffizienten,

so entspricht den ebengenannten Erfahrungen die empirische Formel: alle Maße in Meter ausgedrückt.

Durch entsprechende Wahl von (p kann der sub 3 angeführten Bedingung für jede Lichtweite des Mundstückes genügt werden; die sub 2 gestellte Bedingung ist sodann ebenfalls durch diese Wahl zu berücksichtigen.

zu

Nach Versuchen, welche der Verfasser an Mundstücken von 30 Millimeter bis 10 Millimeter abwärts angestellt hat¹), ergab sich ein mit den Erfahrungen übereinstimmender Wert von cp mit:

2) <p =

1) s =

1 -f- <p . H

oder —

~it +?<

0,00025

cl -|- 1000 . d3 1

welcher zugleich in einfachster Weise die Berechnung von s gestattet.

Setzt man in Gleichung 1) H=cc, so ergiebt sich als Grenze für die Steighöhe des springenden Strahles unter Benutzung von 2):

d = 0,010,

, = 0,011,

. = 0,012,

„ = 0,013,

„ = 0,014,

„ = 0,015,

„ = 0,016,

0,017,

„ = 0,018.

„ = 0,019,

„ = 0,020,

„ = 0,021,

„ = 0,022,

» = 0,023,

„ = 0,024,

0,025,

0,026,

. = 0,027,

„ = 0,028,

„ = 0,029,

„ == 0,030,

))

<p = 0,0228,

„    0,0203,

„ = 0,0183, „ =0,0165,

• „ = 0,0149, 0,0136, 0,0124, 0,0114, 0,0105, 0,0097, 0,0090, 0,0083, 0,0077, 0,0071, „ = 0,0066, 0,0061, 0,0057, 0,0053; 0,0050, 0,0047, „ = 0,0054,

))

H = oo,

» — oo i » = oo, „ =00,

» =oc,

» =0°, » — oo, » =00, » =oo, »    ■ oo,

,, =00,

„ =00,

„ =00,

)! OO ,

„ =00,

» =°°? » — oo, „ =00, » =00, „    GO¹,

„ =oo,

s — 44 Meter.

71

))

49

55

61

67

73

80

87

95

„ = 103 „ = 111 , - 120 „ = 130 * = 141 „ = 152 „ = 163 „ = 175 „ = 187 „ = 200 „ = 213 „ = 227

als 0,03 Meter

Ob die empirische Formel auch für größere Mundstücksweiten brauchbare Resultate liefert, konnte mangels passender Versuche nicht bestimmt werden, innerhalb des vorbezeichneten Rahmens dagegen dürften die mit ihr erhaltenen Resultate der Wahrheit sehr nahe kommen. Zu bemerken ist, daß bei Messung der Strahlhöhe immer die höchsten noch sichtbaren Wassertropfen ins Auge gefaßt worden sind²).

Litteratur

zur Theorie der Bewegung des Grundwassers.

Ueber die Bewegung des Grundwassers handeln von den auf Seite 24 ff. genannten selbständigen Werken folgende ab:

212, 229, 236, 254, 291, 342.

Zu vergleichen ist die Litteratur über Kapillarität, § 5, Seite 23, die allgemeine Litteratur in Abschnitt II und die Litteratur über Brunnen, Sammelanlagen etc. in Abschnitt III. Ferner:

Girard. Bewegung in Kapillarröhren. Mem. de l’Academ. Roy. de l’Institut de France. Paris 1816.

Bewegung des Wassers in engen cylindrischen Röhren. Poggendorffs Annalen, Band 46, S. 423. Jahrg. 1839.

Poiseuilie. (Mem. des Sav. etrang., Band 9, S. 523.) Bewegung des Wassers in Kapillarröhren. Poggendorffs Annalen, Band 58, S. 424. Jahrg. 1843.

Brunner. Ausflußgeschwindigkeit aus Kapillarröhren hei verschiedener Temperatur. Poggendorffs Annalen, Band 70, S. 494. Jahrg. 1847.

Jamin. Ueber Gleichgewicht und Bewegung von Flüssigkeiten in porösen Körpern. Comptes rendus, Band 50, S. 311. 385. Jahrg. 1850.

Delbrück. Filtration des Wassers im Großen. Wien. Bauzeitung, Jahrg. 1853, S. 103. Schmidt. Filtrationsgeschwindigkeit verschiedener Flüssigkeiten durch Membranen. Poggendorffs Annalen, Band 99, S. 337. Jahrg. 1856.

Bewegung des Wassers in Kanälen, Röhren und durch Sandfilter. Zeitschr. d. Yer. Deutsch. Ingen. Jahrg. 1859, S. 209.

Jacobsen. Bewegung in Kapillarröhren. Arch. f. Anat. u. Phys. Jahrg. 1860. S. 100.

Helmholtz. Kapillarröhrenbewegung. Wien. Sitz.-Ber., Band 40. Jahrg. 1860.

Neumann. Bewegung in Kapillarröhren. Arch. f. Anat. u. Physik. Jahrg. 1860. S. 80. Jahrg. 1861. S. 304.

M athieu, E. Sur le mouvement des liquides dans les tubes de tres petite diametre. Comptes rendus. Jahrg. 1863. II. S. 320.

Stefan. Kapillarröhrenbewegung. Wien. Sitz.-Ber., Band 46, Jahrg. 1863.

Weiß. Studien über die Filtration des Wassers im Großen. Civilingen. 1865. S. 17. 175.225-Boussinesq. Bewegung in Kapillarröhren. Journ. Math. Liouville. Band 13, S. 395. Jahrg. 1868.

War bürg. Resultate aus Versuchen über die Bewegung der Flüssigkeiten in Kapillarröhren. Naturforscher 1870. S. 353.

Duclaux. Sur les lois des mouvements d’ecoulement des liquides dans les espaces eapillaires. Comptes rendus, Band 74. S. 368. Jahrg. 1872.

Müller. Apparat zur Bestimmung des Widerstandes bei der Bewegung des Wassers durch verschiedene Erdarten. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1873, S. 448.

Havrez, P. Recherches experimentales des lois de la filtration. Paris et Lüttich 1874. (Revue univers. des mines, Band 35, S. 469. Jahrg. 1874.)

Rostalski. Ueber die Erweiterung des Poiseuille’schen Gesetzes für verzweigte Kapillarröhren. Breslau 1878.

Zeitschr. d. Yer. Deutsch. Ing. 1878. S. 117.

Smreker, O. Entwicklung eines Gesetzes für den Widerstand hei der Bewegung des Grundwassers.

Les lois de la permeabilite du sol. Archives neerlandaises, Band 14, S. 393. Jahrg. 1879. Seelheim. Bewegung in Kapillarröhren. Zeitschr. f. analyt. Chem. Jahrg. 1880, S. 387. Lueger, O. Theorie der Bewegung des Grundwassers in den Alluvionen der Flußgebiete. Stuttgart 1883.

Gerstmann, H. Zur Lehre von Strömen nicht homogener Flüssigkeiten durch kapillare Röhren. Halle 1884.

Kr ober. Bewegung des Grundwassers. Zeitschr. d. Yer. Deutsch. Ingen. Band 28, S. 593. 617. Jahrg. 1884.

Julius, Y. A. Bijdrage tot de theorie der capilaire verschijnseln. Amsterdam 1885.

Wollny. Ueber die kapillare Leitung des Wassers im Boden. Chem.-Ztg., Band 9, S. 23. Jahrg. 1886.

Thiem, A. Verfahren für Messung natürlicher Grundwassergeschwindigkeiten. Polyt. Notizblatt, Band 42, S. 229. Jahrg. 1887.

Lembke. Le mouvement des eaux souterraines. Rev. univ. Band 1, S. 155. Jahrg. 1888.

§ 20. Bewegung des Grundwassers in gleichartigem Gerolle.

Jede Bodenart, welche Wasser in sich aufgenommen hat, heißt Grundwasserträger; ist die Oberfläche des Grundwassers gegen die Horizontale geneigt, so entsteht unter dem Einflüsse der Schwere eine Bewegung und dann ist der Boden Träger eines Grundwasserstromes.

Für die Bewegung des Grundwassers unter der Erdoberfläche sind jene Gebirgsformationen ausnahmsweise günstig, welche ihrer Lagerung wegen die größten Zwischenräume haben: die Trümmerformationen, insbesondere die aus Flußgeröllen bestehenden Geschiebe der großen Stromthäler. Die durch Witterungseinflüsse und Uferabbrüche gelösten Trümmer der Gebirge werden vom Wasser fortgerollt, gewissermaßen gewaschen und abgerundet und in den Niederungen, in welchen sich der Stromlauf verlangsamt, abgelagert.

Die Bewegung des Wassers in den Zwischenräumen solcher Gerolle läßt sich bei vereinfachenden Voraussetzungen in Bezug auf ihre regelmäßige Beschaffenheit durch Rechnung verfolgen und dies soll im folgenden geschehen.

Denken wir uns ein rechtwinklig parallelepipedisches, wasserundurchlässiges Becken von der Breite b, der Höhe h und der Länge l mit Kugeln von gleichem Durchmesser erfüllt, so wird die Zahl dieser Kugeln, welche in dem Becken Platz haben, wenn d den Durchmesser einer derselben bedeutet, sein:

<3-

co|

l/²

= ^2-,

Auf die Breite gehen nämlich —, auf die Länge

l/f*

, mithin auf die Grundfläche

■ ^2" Kugeln; der Höhe nach kann sich diese Zahl so oft wiederholen, als die Tetraeder-

höhe =

'[// ~ .d in der Höhe h enthalten ist, denn die Mittelpunkte aller Kugeln bilden bei

engster Lagerung die Spitzen von Tetraedern.

Der kubische Inhalt aller dieser Kugeln ermittelt sich, wenn man ihre Anzahl mit dem Inhalte einer einzelnen Kugel multipliziert zu:

b l h

n it .

r=v*-

TT d³

d³

= 0,73 .blh,

und es messen die Zwischenräume zwischen den in dem Becken enthaltenen Kugeln:

1) V = (1 — 0,73) . b hl = 0,27 .b hl.

V ist also unabhängig von dem Durchmesser der Kugeln.

Die Oberfläche der Kugeln, welche in dem Raume bhl enthalten sind, berechnet sich zu:

blh

⁴’⁴⁴ ' S

2) F = » * d² = |/1T .

Die Größe der Oberfläche ist also nicht mehr unabhängig von dem Durchmesser der Kugeln, sondern diesem Durchmesser umgekehrt proportional.

Befindet sich nun in den Zwischenräumen eines mit solchen Kugeln erfüllten Beckens Wasser, dessen Oberfläche gegen die Horizontale gleich wie die Sohle des Beckens geneigt ist, so daß das Gefälle pro Längeneinheit a beträgt, so vermag das Wasser eine als gleichmäßig zu betrachtende Bewegung anzunehmen und beim Durchsinken durch die Zwischenräume auf der Längeneinheit eine Arbeit A zu leisten:

B) A = 0,27 . y bha,

unter j das spezifische Gewicht des Wassers, 0,27 . y b h die Kraft und a die Projektion des Weges anf die Kraft verstanden.

Die äquivalente Arbeit möge lediglich in der Ueberwindung der Reibungswiderstände gesucht werden; thatsächlich ist dies nicht genau zutreffend, da überdies molekulare Arbeiten, Wärmeänderungen etc. Vorkommen. Bezeichnet R‘ die Arbeit der Reibung pro Flächeneinheit, , p die benetzte Fläche pro Längeneinheit, so ist die Arbeit der Reibung pro Längeneinheit p . R‘ und es ergiebt sich durch Gleichsetzung:

4) p R' = 0,27 .^bha.

R‘ d. h. die Arbeit der Reibung pro Flächeneinheit kann nur empirisch bestimmt werden; man setzt diese Größe proportional einer Funktion der Geschwindigkeit und macht sie abhängig von dem Rauhigkeitsgrade der benetzten Fläche.

Bei den außerordentlich großen Widerständen, welche der Bewegung des Wassers durch die Zwischenräume der Kugeln entgegenstehen, wird die Durchgangsgeschwindigkeit eine äußerst geringe. Man pflegt deshalb für die Bewegung des Grundwassers den Reibungswiderstand pro Flächeneinheit (R¹) der ersten Potenz der mittleren Geschwindigkeit proportional zu setzen, annehmend, daß in dem allgemein in der Hydraulik üblichen Ausdruck für die Reibungswider-standshöhe [§ 8, Gleichung 6), § 14, Gleichung 4a)]:

R<    ,72

-— a u ~Y b ul

das zweite Glied bei Geschwindigkeiten, die stets bloß Bruchteile eines Millimeters sind, für das Ergebnis bedeutungslos wird. Wir setzen also:

5) R‘ — y c u-

Die auf die Längeneinheit benetzte Fläche p aller Kugeln ist aber nach Gleichung 2) mit l — 1:

p = i,U.-r,

und man findet durch Einsetzen dieses Wertes und des vorhin ermittelten von R‘ in die Gleichung 4)

6) u —

— c' d a,

0,27 . y b h d 4,44 . y b h c

wenn & =

0,27

4,44 . c

gesetzt wird.

Man ersieht hieraus, daß die gleichförmige Bewegung sich vollzieht, wie wenn sie in einem Rohre stattfinden würde; die Geschwindigkeit hängt nicht von der Größe des Raumes, welchen die Kugeln erfüllen, bezw. vom Gesamtquerschnitte des Grundwasserstromes, sondern nur von dem Gefälle und dem Durchmesser der Kugeln ab.

Das Material, zwischen welchem sich das Grundwasser in Wirklichkeit bewegt, kommt dem seither vorausgesetzten idealen Materiale um so näher, je gleichartiger seine Beschaffenheit ist. Da man mit der Rechnung auf ungleichartige und ungeordnete Beschaffenheiten nicht eingehen kann, so pflegt man im allgemeinen die Geschwindigkeit des Grundwassers analog vorstehenden Betrachtungen:

7) u — ko.

zu setzen, unter k einen lediglich durch Erfahrung gewonnenen und, weil den Durchmesser des Sandkornes in sich begreifend, für jedes verschiedene Material

verschiedenen Koeffizienten verstanden. Die Annahme ist dur ch beobachtete Thatsachen gerechtfertigt.

T~

JL

Fig. 52.

Die Gleichung 7) kommt der Wahrheit um so näher, je geringer die Geschwindigkeit m, d. li. je kleiner bei konstantem Gefälle der Wert von k ist. Die praktische Bestimmung des letzteren erfolgt am leichtesten durch ein Filter. Sei l die Dicke des Filtermateriales, welches durch ein Drahtsieb von dem darunter befindlichen Wasser getrennt ist, so muß eine bestimmte wirksame Druckhöhe H vorhanden sein, um das in dem Abflußkanal A entweichende Wasser durch den Filtersand zu pressen. Nimmt man den Querschnitt des Abflußkanales verhältnismäßig groß an, so kann die Arbeit, welche zur Erzeugung der Bewegung außerhalb des Filtermaterials etc. gebraucht wird, der Filtrationsarbeit selbst gegenüber vernachlässigt werden. Man darf unter solchen Verhältnissen unbedenklich setzen:

H=la = —

und bestimmt hieraus:

8) k —

Die Geschwindigkeit u aber kann in diesem Falle beobachtet werden. Hat man festgestellt, in welchem Verhältnisse das Porenvolumen des Filtermateriales zu dem Gesamtvolumen desselben steht, so ergiebt sich die wasserdurchlassende Fläche F des Filters. Multipliziert man diese Fläche mit der Geschwindigkeit, so folgt das pro Sekunde durchfließende Wasserquantum:

9) Q = F . u,

und man findet durch Elimination von u aus den Gleichungen 8) und 9):

10) k =

IQ

FH

in welcher Gleichung außer k sämtliche Größen bekannt sind.

Der Wert von k wird um so kleiner, je feiner die Sandkörnchen des Filters sind, und würde bei undur ch lässigem Materiale oder unendlich kleinem Durchmesser der Sandkörnchen gleich Null werden; bei diesen Voraussetzungen wird nämlich Q = 0, also gemäß Gleichung 10) auch k — 0. Bei jenem Filtersande, wie er mit Vorteil zur künstlichen Filtration des Wassers benutzt wird, und wie ihn Darcy [236] zu seinen Versuchen verwendete, war

k = 0,0008,

und dabei bestand der größte Teil aus Körnern von rund 0,80 Millimeter Durchmesser; es ermittelt sich also aus der Gleichung 6) der konstante Koeffizient c‘:

k = 0,0008 = 0,0008 . cf,

tf = 1,

und es würde sich hieraus das einem beliebigen Sandkorne von dem Durchmesser d entsprechende k einfach gleich diesem Durchmesser, in Meter ausgedrückt, ergeben. Es würde also z. B. dem feinen Sande am Mittelrheine von ¹/i Millimeter Durchmesser des Kornes ein k — 0,00025, dem groben Sande am Oberrhein von 2 Millimeter Korndurchmesser ein k = 0,002 entsprechen und den sandfreien Kiesablagerungen eventuell Werte von k bis zu 0,05 zukommen.

Damit soll keineswegs behauptet sein, daß die so gefundenen Werte von k ohne weiteres absolut richtig seien; annähernd aber werden sie das Richtige treffen, und dies dürfte im einzelnen Falle sehr leicht durch Experiment zu konstatieren sein. Besonders sei hierzu bemerkt,

daß die Art des Detritus, in welchem der in Frage stehende Sand oder Kies ausgerollt ist, einen wesentlichen Einfluß auf c‘ hat. Versuche in größerem Maßstabe über diesen Gegenstand stellen, dürfte für alle diejenigen, welche sich mit Wasserbauten beschäftigen und deshalb für das Grundwasser interessieren müssen, von großem Nutzen sein. Nur das Experiment liefert brauchbare Werte von k.

anzu-

Hat man für ein beliebiges Material, welches Träger einer Grundwasserströmung ist, den Koeffizienten k bestimmt, so ergiebt sich nach Vorstehendem bei beliebigem Gefällsverhältnisse a die Geschwindigkeit und die Wassermenge aus den Gleichungen 7) und 9).

Es wäre z. B. für solchen Flußsand, dessen k sich zu 0,0008 bestimmt, Geschwindigkeit und Gefälle in folgendem Zusammenhänge:

8 8 8

© © © © © © 1—I © © t"H CM

T-H O ©

© © © © © ©

o © © © o © © o o o o o o o o o o © © © 00 hf“ 00

* - S-

Hieraus folgt, daß bei geringen Gefällen der Grundwasser Strömungen im Sande außerordentlich große Querprofile erforderlich sind, um verhältnismäßig kleine Wasserquantitäten ablaufen zu lassen. So müßte z. B. bei einem Gefälle von 1 : 1000 und gleichem Materiale, wie bei dem Darcy'sehen Versuche, für eine Grundwassermenge von einem Kubikmeter pro Sekunde der wasserdurchlassende Querschnitt F die Größe von:

1 250 000 Quadratmeter

0,0000008

haben und, da nur etwa der vierte Teil des Querschnittes, durch welchen das Wasser strömt, wasserdurchlassend ist, der im Wasser befindliche Teil des Thalquerschnittes 4 . 1250000 = 5000000 Quadratmeter Fläche besitzen.

Es giebt keinen Fluß in Deutschland, der in seinen Alluvionen einen Thalquerschnitt von 500 Hektaren zur Verfügung hätte, und doch gehört kein besonders großes Niederschlagsgebiet dazu, um einen Kubikmeter Grundwasser pro Sekunde zu produzieren.

Sobald der Querschnitt der Alluvionen bezw. des durchlässigen Materials nicht ausreicht, um das in einem Niederschlagsgebiete infiltrierende Grundwasser in der Richtung des Thalweges weiter zu transportieren, erfolgt eine Ueberfüllung des Grundwasserbeckens und damit notwendigerweise im allgemeinen ein Ansteigen des Grundwasserspiegels rechts und links vom Thalwege des Hauptstromes, welcher sodann der Entwässerungsgraben wird, in den sich die überschüssigen Grundwasser ergießen. In diesem Falle steht dann dem Grundwasser für das Auslaufen in den Fluß ein Querschnitt zur Verfügung, welcher zweimal so lang als der Flußlauf und dessen Tiefe gleich der Wassertiefe des Flusses ist. Diesen wird es benutzen. Reicht auch der so erhaltene Querschnitt nicht aus, so tritt das Grundwasser zu Tage als Quelle, See, Sumpf u. dgl.

Es ist also ein Irrtum, allgemein anzunehmen, daß man durch Abfangung der in einem Thalquerschnitte passierenden Grundwasser die ganze, oberhalb des Querschnittes erzeugte Grundwassermenge gewinnen könne; die auf diese Weise erschlossene Wassermenge wird vielmehr meistens nur ein minimaler Teil der thatsächlich disponiblen, aber bereits von dem offenen Wasserlaufe abgefangenen Grundwassermenge sein. Nur dann, wenn im Untergründe des Thaies ausschließlich große Gerolle oder Material mit weiten Zwischenräumen (Spalten, Klüften etc.) liegen, werden alle Bodeninfiltrationen in der Thalrichtung weiter geführt werden können. In diesem Aus n ahmsfalle existiert dann in trockenen Zeiten kein offener Wasserlauf. Dasselbe kann stattfinden, solange nur ein sehr kleines Niederschlagsgebiet vorhanden ist, so daß eine sehr geringe Menge von Bodeninfiltrationen entsteht, für welche ausnahmsweise eine Bewegung der Länge des Thaies nach sich ermöglicht

Unterstellen wir beispielsweise eine vollkommen gleichmäßige Schichtung des Grundwasser tragenden Materials mit k = 0,0008 und nehmen wir eine mittlere Breite desselben von je 5 Kilometer rechts und links des in der Mitte laufenden Thalweges, eine Tiefe von rund 100 Meter bis zur wasserhaltenden Schichte und eine Länge von 300 Kilometer. Berechnen wir ferner die Zuflüsse an Grundwasser, also die Versickerungsmenge über der Alluvion und die Infiltration von dem hierunter nicht begriffenen Niederschlagsgebiete her, zu rund 20 Centimeter über der Alluvialfläche (im Ganzen) pro Jahr, so ergiebt dies eine jährliche Wassermenge von

0,20.300 000 . 10000 = 600000000 Kubikmeter

oder eine Wassermenge pro Sekunde von rund 20 Kubikmeter.

Der Gesamtquerschnitt des Grund Wasserbeckens beträgt aber 10 000 . 100 = 1 000 000 Quadratmeter, der hieraus bei V⁴ Wasserinhalt der Zwischenräume sich ergebende wasserdurchlassende Querschnitt 250000 Quadratmeter und die bei einem Oberflächen- und Sohlengefälle von 1 : 1000 mögliche Abflußmenge an Grundwasser mit u = 0,0000008:

Q = F . u = 250000.0,0000008 = 0,200 Kubikmeter.

Yon sämtlichen in diesem Flußgebiete stattfindenden und sehr gering angenommenen Infiltrationen würden daher nur etwa 1 % im eigentlichen Grundwasserthalstrome abziehen; der Rest mit 99 % müßte sich notwendigerweise so hoch anstauen, bis er Gelegenheit fände, in die offene Flußrinne abzulaufen, bezw. sich mit dem offen fließenden Strome, der sodann als ein in das Grundwasserbecken eingelegter Sammelkanal anzusehen ist, zu vereinigen.

Bewegt sich das Grundwasser in einem Becken, dessen Sohle als wasserundurchlässig angesehen werden kann, so wird im allgemeinen diese Sohle eine unregelmäßige Gestalt haben. Durch diesen Umstand wird ein Wechsel im wasserdurchlassenden Querschnitt eintreten, und zwar wird derselbe kein stetiger sein, sondern nur streckenweise stetig verlaufen; infolgedessen wird die Oberfläche des Grundwasserspiegels eine besondere Gestaltung erhalten, die wir im folgenden untersuchen wollen. Die Untersuchung kann sich darauf beschränken, ein geradliniges Steigen oder Fallen der Sohle in die Rechnung einzuführen, entsprechend den Ermittlungen durch etwa eingetriebene Bohrschalen an den Punkten A, B, (7, D, E, F', G (Fig. 53); die Behandlung eines einzigen Feldes wird die Aufgabe erledigen, da für alle übrigen Felder das Resultat ebenfalls anwendbar ist.

-X—

Fig. 53.

Wir legen die Abscissenachse (XAchse) horizontal durch die Sohle des offenen Wasserlaufes, in welchen sich das Grundwasser ergießt; die Ordinatenachse (ÜTAchse) soll den untersten wasserführenden Grund wasserquerschnitt von dem offenen Wasserlaufe trennen. Der Winkel, welchen die undurchlässige Schichte im Schnitte senkrecht zum offenen Wasserlauf gegen die Horizontale (XAchse) bildet, sei w; er sei als Bogen gemessen und wird für die anzustellende Untersuchung nur positiv (eines Sinnes) oder Null werden können aus folgenden Gründen:

Zieht man durch F in Fig. 53 eine Horizontale, also eine Parallele zur XAchse, so wird ein in dem Sacke CDEF befindliches Wasserteilchen M nur dann an der Bewegung teilnehmen können, wenn es zunächst von der Lage M zur Horizontalen FC aufzusteigen vermag. Ist a der Yertikalabstand zwischen FC und M, so hat das Teilchen M beim Aufsteigen die Reibung im Sande auf der Strecke a zu überwinden; hierzu wäre aber eine endliche Druckhöhe erforderlich, welche bei einem kontinuierlichen Verlaufe des über M hinwegfließenden Grundwassers nicht vorhanden

Die Integralgleichung ist:

— p . tg w . z

X — z . cotg IV —

1-fiz

Pi —

Fig. 54.

unterschied etc. werden) absehen.

ist. Im letzteren Falle (vergl. Fig. 54) ist nämlich die verfügbare Druckhöhe dz, also nicht endlich, sondern unendlich klein. Nur dann, wenn man sich (vergl. Fig. 55) etwa durch eine vertikal eingeschobene Wand den stetigen Verlauf des Grund wassers unterbrochen denkt, würde ein Teil der Druckhöhe H zur Hebung des Wasserteilchens M dienen können; beim stetigen Verlaufe des Grundwasserspiegels muß das im Sacke CDEF (Fig. 53) befindliche Grundwasser in Ruhe bleiben, wenn wir vorläufig von den durch Temperaturentstehenden Kräften (auf deren Einfluß wir später zurückkommen

V'.SvVr^

Fig. 55.

Q bezeichne, wie seither, die Wassermenge des Grundwasserstromes auf die Breite l, u die Geschwindigkeit an irgend einer Stelle, 3 die Erhebung des Grundwasserspiegels über der durch den Koordinatenanfang gehenden horizontalen XAchse, positiv gedacht im entgegengesetzten Sinne der Bewegung; die XAchse sei positiv im entgegengesetzten Sinne der Schwere. Das Porenvolumen verhalte sich zum

= dz sei,

Gesamtvolumen wie : 1.

u² \ *9/

daß also, wie seither,

Vorausgesetzt wird ferner, daß d (^z XI ^

-— gegenüber 3 einen in allen Fällen zu vernachlässigenden

Wert habe.

Dann ist die wasserdurchlassende Fläche F im Verlaufe der Strecke OF (Fig. 53)

F = <p l . (z — x . tg w),

und die entsprechende gleichförmige Geschwindigkeit:

F rf l . (z — x tg w)

Unter der oben vorausgesetzten Vernachlässigung von —— gegenüber z gelten

4 9

jetzt wieder die allgemeinen Beziehungen 7):

u = Je a = Je .

dz

dx '

welche zu der Differentialgleichung führen :

dz

<pl . (z — x tg w)

oder, mit

ypik

dx

dz

-f- p . tg W . X = p z.

cotg² IV , n --h t/ .

P

Die Konstante C ermittelt sich aus der Bedingung, daß für x — 0, z — h,

woraus:

11) X — z . cotg IV —

cot g²iv

(h cotg iv

cotg² IV \ p / e

— p . tg io (z — h)

Die Kurve ist speziell eine Gerade, parallel der undurchlässigen

Q . cotg w

Schichte, falls h = C^^

P

oder h =

ist sodann:

<p l k

; die Gleichung dieser Geraden

12)    2 — h — x . tg iv.

Ferner, falls li nicht speziell diesen Wert

Q . cotg w

besitzt, nähert sich

cp l k

je weiter man sich vom Sammelkanal entfernt, die Kurve (11) immer mehr einer solchen Parallelen zur undurchlässigen Schichte, vorausgesetzt, daß die letztere stetig unter dem Winkel w ansteigt; es wird nämlich in diesem Falle z größer und größer und damit das Glied mit der Exponentialfunktion mehr und mehr verschwindend,

cotg² w

bis schließlich noch die Beziehung übrig bleibt: x = z . cotg tv —-

Falls die undurchlässige Schichte unstetig ansteigt, hat man die Rechnung für die einzelnen Teilstrecken GP\

FE, ED etc. (Fig. 56) zu wiederholen; im Punkte F berechnet sich die Höhe F P\ des Grundwasserspiegels über der Horizontalen durch G aus der Gleichung:

+Z

s,

t&y-P

a = z . cotg 10 —

tg«,.

cotg²«<>\ '

P )'e

—p. tgw(z—ll)

VW W vyiNVAY

und daraus durch Käherungsverfahren z = F₁F2 oder auch mit a . tg w — b: z — h = FF\.

Yon hier aus kann dann die Kurve FEX berechnet werden, indem man sich das Koordinatensystem durch F gelegt denkt, also w durch und li durch das vorher berechnete FFX ersetzt; so gelangt man zu EEX u. s. f.

Die Unstetigkeiten im Fortschreiten der Tangentenrichtung, wie sie sich auf diese Weise durch die Rechnung ergeben, gleichen sich in Wirklichkeit, wo ja die scharfen Brechpunkte F, E, D etc. nicht vorhanden sein werden, natürlich aus.

Falls endlich die undurchlässige Schichte speziell horizontal verläuft oder von F gegen E, D etc. gestaltet ist, wie in Fig. 53, wird die Hauptgleichung mit iv — 0:

Fig. 56.

dz

dx

<p l z

sich zu der folgenden vereinfachen:

, x -f- C.

<p l k

Dies ist die Gleichung einer Parabel, wobei für x = o, z = h, also C — h2 ist; mit diesem Werte von C erhält man:

13)    0² = Ä² +

2 Q x ff l k

Lueger, Wasserversorgung.

Die durch Gleichung 11) dargestellte Kurve ist stets ansteigend, denn es wird:

cotg tv

dx

dz

cotgw -j- ^

.p.e

— p . tg w (z — h)

dz

und dieser Wert ist stets positiv, also muß es auch —-— sein.

Cb CC

Ferner ist die Kurve nach unten hohl, wenn

d²z

dx²

negativ, und konvex, wenn

d²x

d²z

dx²

positiv ist; da aber

d²z

dz²

dx²

/ dx \ \~d~z)

kann man auch sagen, die Kurve sei

nach unten hohl, wenn

d²x

nach unten konvex, wenn

dz²

d²x

positiv,

dz²

negativ

ist. Nun ergiebt sich aus 11):

d²x

dz²

— — p². tg w

(h

cotg W

)'e

— p tg IV (z — ll)

und dieser Ausdruck ist positiv, solange h — das Umgekehrte der Fall.

cotg w

negativ ist, und negativ, wenn

für

Es wird demgemäß für h O cotg w

cotg w

die Kurve 11) nach unten hohl und

nach unten konvex (nach oben hohl) sein.

Beispiel. Das Grundwasser bewege sich auf einer undurchlässigen Schichte, welche in der Bewegungsrichtung eine Neigung von 21° 48' gegen die Horizontale haben möge; dann ist tg iv — 0,4, cotg w — 2,5. Es seien ferner angenommen:

Q — 0,250 Kubikmeter, h = 6 Meter, cp = 0,25, k — 0,0005, l — 1000.

Man findet alsdann p =

0,25 . 1000 • 0,0005

diesen Fall:

0,250

= 0,5 und Gleichung 11) schreibt sich für

o s    ²’⁵²

x = 2,5 . z--——

0,5

(⁶

. 2,5 —

2,5²

0,5

)‘e

— 0,5 . 0,4 . (z — 6)

Zur Berechnung der Zahlenwerte bringen wir dieselbe in die Form:

— 0,02 (z — 6)

x + 12,5

2,5

und operieren nun so, daß zunächst mit Vernachlässigung der Exponentialfunktion ein Wert von 2 aus der Gleichung 0 —

2,5

ermittelt wird. Dieser führt sodann zu einem zweiten

genaueren Werte, wenn man jetzt die Exponentialfunktion berücksichtigt u. s. f.

112,5

Im vorliegenden Falle wird zunächst für x = 100, z

—0,02 (45 — 6)

2,5

= 45; es ist aber

z = 45 -f- 0,45 = 45,45. Der dritte

= 0,45, mithin der genauere Wert von z:

Näherungswert wird: z = 45,454. Man erhält auf diese Weise leicht folgende zusammengehörige Werte von x und z:

100

200    300    400    500    600    700

800    900

2 = x tg w

o o o o CO o

45,45

40,00

85,21 125,09 165,04 80,00 120,00 160,00

205,02 245,01 285,00 325,00 200,00 240,00 280,00 320,00

365,00

360,00

¹

Lueger, 0., Die Wasserversorgung der Stadt Lahr. Lahr 1884.

²

Vergl. auch: Freeman, J. B., Experiments relating to hydraulics of fire streams. The Engin. and Build. Record and the Sanit. Engin. New-York. Band 21, S. 71. Jahrg. 1890.

und ersieht aus denselben, daß der Wasserspiegel nach unten konvex bezw. nach oben hohl ist, daß Kurve und Assymptote sich rasch nähern und daß die letztere eine Gerade ist, welche 5 Meter über der undurchlässigen Schichte und parallel der letzteren verläuft, entsprechend der Bedingung:

0,25 . 2,5

►_Q ■ cotg iv

0,25 . 1000 . 0,0005 '

y.l.Jc

Bei Ausführung der sehr einfachen Bechnungen ist ein öfteres Probieren nur bei den kleinen Werten von x erforderlich; bei größeren wird in der Regel z schon mit der zweiten Annäherung hinreichend genau.

.+X

Wird die Fundamentalgleichung für die eben erledigte Bewegung auf ein Koordinatensystem bezogen, dessen XAchse in 0 (Fig. 57) durch den Wasserspiegel geht und positiv ist im Sinne der Bewegung, dessen XAchse, den Wasserspiegel in 0 schneidend, 0 positiv ist im Sinne der Schwere, so schreibt sich dieselbe:

dy

dx (p kl (h₁ — y -j- x tg w)

und es bedeutet h₁ — y -j- x tg iv — T die Mächtigkeit der wasserführenden Schichte, d. h. den Vertikalabstand des Grundwasserspiegels von der undurchlässigen Schichte an der Stelle x, y. Es ist demgemäß auch mit beliebigen Zahlenwerten m und n:

Fig. 57.

->*

dy dx

nky l T

Hat man durch eine Beobachtung (Bohrung) die Tiefe T, die Neigung des Grundwasserspiegels in der Bewegungsrichtung und die Beschaffenheit des Grundwasserträgers, also die Koeffizienten k und <p bestimmt, so kann bei dem meist

y7 -jy

sehr flachen Verlaufe des Grundwasserspiegels annähernd    gleich dem Höhen

unterschiede von zwei in der Stromrichtung gemessenen, gleich weit vom Bohrloche entfernten Grundwasserständen, dividiert durch den Längenunterschied der Messungsorte, also:

dy

dx

_i_

V-

gesetzt werden (Fig. 58). Wählt man nun m und n so,

dv

daß sowohl n k T als auch m . —- noch gut meß-

l_

tärt

Lc1x-h

Fig. 58.

bare Größen sind, und nimmt (Fig. 59) AC = n, CD — m . wird B E — m Q.

dy

dx

, AB =nkp T, so

Da überhaupt allgemein, unter Vernachlässigung des

Wertes

/bi ^

—— gegenüber jenem von y:

dy

dx

k klyT’

Fig. 59.

so gilt die Konstruktion für alle Fälle.

Dabei ist aber zu beachten, daß nur dann ein richtiges Resultat erhalten wird, wenn zwischen Auslauf des Grundwassers und Bolir-stelle kein höherer Punkt der undurchlässigen Schichte liegt, als der erbohr te.

Schon hieraus geht klar hervor, daß zur Beurteilung der Verhältnisse eines Grundwasserstromes eine Reihe von Bohrungen im Sinne seiner Bewegungsrichtung unerläßlich ist; überdies aber bringen, wie wir später sehen werden, verschiedene Materialbeschaffenheit und Aenderungen in der Tiefe der undurchlässigen Schichte ganz ähnliche Wirkungen hervor, wie eine ungleichmäßige Oberfläche der undurchlässigen Schichte, so daß der Grundwasserspiegel selbst die Ursachen seiner Gestaltung ohne Bohrungen nicht genau erkennen läßt.

Wir haben bisher stets unterstellt, daß sich die Grundwasserbewegung in einem Streifen von der Breite l vollziehe, auf welche Breite die im Querschnitte sichtbare Materialbeschaffenheit durchgehend gedacht war. Ist dies nicht der Fall, treten also Profilerweiterungen oder Verengungen ein, so ändert sich l und damit die Basis unserer seitherigen Berechnungen, welche l als konstant voraussetzten.

C.

Xv-

aX

Vw i

1!

Fig. 60.

Findet auf der mit horizontal gedachter undurchlässiger Schichte versehenen Strecke s (Fig. 60) eine Erweiterung oder Verengung für den die Wassermenge Q führenden Grundwasserstrom statt, so daß AB, CD vertikale undurchlässige Wände vorstellen, und ist im Grundrisse AC — l₀, BD — lx, so wird unter Beibehaltung aller seitherigen Bezeichnungen, wenn die Strömung von Querschnitt A C gegen Querschnitt BD gerichtet ist:

w₀ = -

und an beliebiger Stelle:

u =

?lo-(h — y₀) ’

? h • (h — V\)

?■

^o h

Wird, wie seither, in der Fundamentalgleichung:

y.dx

u ^

r— gegenüber y vernachlässigt, so muß sein:

der Wert von

dy —

u. du

Q . dx

k-

h-fi

and die Integration liefert:

k y . (h — y)² = —

2 sQ

. lnat | lQ —

lo-h

. x[ -}- C.

Die Integrationskonstante bestimmt sich aus dem Anfangszustande mit x — 0,

y — 0, zu:

C = k<ph*~f

2 sQ

. lnat. I

woraus:

14) y — h —

h² —

2 Qs

&<p. {h — lo)

. lnat

s lQ

Die Gleichung nimmt eine unbestimmte Form an für l₀ —ld. li. für den bereits früher untersuchten Fall.

Findet die Bewegung im Sinne der positiven x statt, so muß auch die Neigung der Tangente einen stets positiven Wert zeigen, d. h. es muß sein:

dy

dx

k <p . (Ä — y) '    sl₀—(l₀— h) . x

> 0.

Der erste Faktor des Ausdrucks auf der rechten Seite ist stets positiv, mithin wird das Zeichen des zweiten Faktors entscheiden. Dieses hängt aber nur vom Nenner ab.

Man erkennt alsbald, daß ein negatives Zeichen nur dann Vorkommen kann, wenn lx negativ würde, was an sich ausgeschlossen ist; unendlich groß würde der

Wert von

dy

dx

für x = s und li = 0, d. h. für den Grenzfall (unendliches Anstauen).

Entwickelt man den zweiten Differentialquotienten, so ergiebt sich ein unendlich großer Wert für den Krümmungsradius, wenn:

Qs

yw — h —

d. h. für diesen Wert von y hat die durch Gleichung 14) dargestellte Kurve einen Wendepunkt.

Die Staukurve bildet also bei dieser Bewegung für l₀ l\ eine Wellenlinie. Wird    s0    Kurve nur nach unten hohl und ohne reellen Wendepunkt.

Beispiel. Nimmt man nach den Bezeichnungen der Figur 60 an: Iq — 2000, l\ — 14000, s = 7500,    * = 0,001, (p = 0,25, 0 === 0,250, ft = 50, so schreibt sich mit diesen Zahlen

Gleichung 14):

y = 50 —    2500 — 1250 . lnat. (1 + 0,0008 . x) ,

und man erhält durch Ausrechnung folgende zusammengehörige Werte von x und y:

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

50,00

4,40

45,60

7,98

42,02

11,09

38,91

13,87

36,13

16,44

83,56

18,85

31,15

21,16

28,84

23,43

26,57

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

7986

25,67

24,33

27,90

22,10

30,20

19,80

32,65

17,35

35,20

14,80

38,12

11,88

41,78

8,22

50,00

0,00

Die Ordinaten des in diesem Falle reellen Wendepunktes der Kurve werden:

x w = 4482,

y w — 50 —

1/

0,250 . 7500

12000.0,001 . 0,25

= 25,00.

Mit dem Werte von x — 7986 wird y = 50; für weitergehende Werte von x sind entsprechende reelle Werte von y nicht mehr erhältlich.

Der Grundwasserspiegel, welcher mit den gerechneten Koordinaten leicht aufgezeichnet werden kann, stellt sich als eine Wellenlinie dar.

§ 21. Bewegung des Grundwassers in ungleichartigem Gerolle.

In allen Alluvialthälern wechselt das Korn cler Ablagerungen und diese leisten je nach dem Durchmesser des Kornes dem durchfließenden Grundwasser größeren oder geringeren Widerstand.

Wenn ein beliebiger, durch das Grundwasserbecken gelegter Horizontalschnitt Material verschiedener Art trifft, so wird der in Richtung der Strömung geführte Vertikalschnitt Abstufungen zeigen, die entweder schroff voneinander getrennt sind oder allmählich ineinander übergehen.

Unterstellt man, daß jeder senkrecht zur Bewegungsrichtung geführte Vertikalschnitt in seiner ganzen Ausdehnung gleichmäßig beschaffenes Material trifft, im horizontalen Sinne dagegen sich die Materialbeschaffenheit stetig ändert, so ist die Gleichung der Staukurve leicht aufzustellen. Es wird in solchem Falle zwischen

von

dem wechselnden Koeffizienten k und der Abscisse eine Gleichung bestehen der Form:

a.

k = f (x,, c),

AV///////^V'X'N ''//////\'\\VV\V-»V/////A

-s

Fig. 61.

unter c eine Konstante verstanden. Außer-13= dem gilt unverändert die allgemeine Gleichung für die Staukurve:

u .du

dy =

. dx,

u ²

1<P {h — y) • d (/? — y)

dx

welche sodann im vorliegenden Falle unter Vernachlässigung des Wertes von gegenüber y die Gestalt annimmt: dy _ ly (h — y) . dy

deren allgemeines Integral ist:

1) y = h —

Cf —

dx

f 0», c)

unter C' eine neue Konstante verstanden, welche aus den Bedingungen der Aufgabe zu ermitteln wäre.

In der Regel erfolgt die Aenderung des Materials so, daß gesetzt werden darf

k = kf -f- m . x,

wobei kf der Materialbeschaffenheit im Koordinatenanfang entspricht und eine positive oder negative Zahl m das Wachsen oder Abnehmen von &, d. h. den Uebergang von feinerem Materiale in gröberes und umgekehrt bedeutet.

Setzt man diesen Wert von k in Gleichung 1) ein, so folgt:

1/ = h —

C' —

lnat (k¹ -f- m x) ,

l m y

und, da x — o, y = o gleichzeitige, zusammengehörige Werte sind, muß

. lnat k'

h*= C' —

sein, woraus sich ergiebt:

2) y = h —

h² —

. lnat

kf

)■

l m y

Löst man diese Gleichung nach x auf, so erscheint sie in der Form:

2a) x

k'

l m cp

. [7;2 _ (1, - y) 2]

Man ersieht hieraus sofort, daß die Kurve in einer Entfernung x₁:

kf

lmV . h2

Xx —

die undurchlässige Schichte schneidet, weil in diesem Falle y = k wird.

Der Richtungstangens der Tangente an die Kurve hat den Wert:

dy __

dx ly . {h — y) . {k' + mx)

an

Entsprechend y = h wird ihr Wert unendlich groß, d. h. sie steht in der oben berechneten Entfernung x₁ senkrecht auf der undurchlässigen Schichte. Ihr Wert muß stets positiv sein, solange k — kfAp-mx nicht Null wird (was die Aufgabe und für sich ausschließt), denn der Nenner des Ausdruckes ist stets positiv, wenigstens in dem Gebiet der Kurve, welches für uns allein in Betracht kommt.

Setzt man diesen Wert gleich Null, so folgt die Bedingung:

Qi~y)² =

l mtp ¹

l m (p ’

und dieser Bedingung entspricht nach Gleichung 2a) ein Wert, von x (für ein positives m):

[■

m cp l

Xw = -

Mithin hat die Kurve auf ihrem Verlaufe einen Wendepunkt; wir erhalten im allgemeinen eine Wellenlinie, wie sie thatsächlich auch auftritt. Charakteristisch bleibt das kontinuierliche Fallen im Sinne der Bewegung, dessen Erhaltung notwendig ist.

Für ein negatives m sind die Verhältnisse ganz analog, doch hat die Kurve dann keinen reellen Wendepunkt, sondern ist überall nach unten hohl.

Im einzelnen Punkte der Staukurye ist ihre Neigung stets um so größer, je kleiner das Korn, und umgekehrt; diese Neigung wird aber ebensowohl auch größer mit zunehmendem Wasserquantum.

Die Bedingung für einen Wendepunkt ist, daß vorliegenden Falle:

cPy

dx'²

= 0 wird. Nun ist im

d*y

dx²

{h — y)² .ml<p — Q l² <p² ’ (h — yY . (k'mx)² ’

Beispiel. Die Beschaffenheit des Materiales ändere sieh so, daß k = k‘ -j- 0,000005 . x, dann wird mit k' = 0,0005, cp = 0,25, l — 1000, h = 50, Q — 0,500 die Gleichung 2):

y — 50 — \/2500 — 800 . lnat (1 + 0,01 . x).

Die Koordinaten des Wendepunktes der Kurve werden: 2,625

xw — 100 . [e

— 1] = 1280 ,

rjw = 50 — y/ 400 = 30.

Die Kurve schneidet die undurchlässige Schichte in einer Entfernung x = 2176 Meter und es ergeben sich zu deren Konstruktion folgende zusammengehörige Werte:

1000

1100

100

200

300

400

500

600

700

800

900

50

5,89

44,11

9,74

40,26

12,70

37,30

15,18

34,82

17,34

32,66

19,29

30,71

21,08

28,92

22,76

27,24

24,35

25,65

25,88

24,12

27,36

22,64

1200

1280

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2176

z—h — y —

28,83

21,17

30,00

20,00

30,23

19,77

31,74

18,26

33,21

16,79

34,73

15,27

36,30

13,70

37,98

12,02

39,83

10,17

41,97

8,03

44,79

5,21

50,00

0,00

Die Kurve ist ersichtlich ganz gleicher Natur, wie jene, welche wir nach §20 Gleichung 14) kennen gelernt haben.

Bei gleichbleibendem Wasserquantum Q giebt die Oberfläche des Grundwasserspiegels ein deutliches Bild von der Beschaffenheit des wassertragenden Untergrundes und ist deshalb ihre Ermittlung die erste Notwendigkeit zur Beurteilung einschlägiger Verhältnisse, wenn die undurchlässige Schicht horizontal vorausgesetzt werden darf.

Die Untersuchung der Verhältnisse in der Voraussetzung einer beliebig geneigten undurchlässigen Schichte wäre, entsprechend der Fundamentalgleichung 11) in § 20, ebenfalls durchführbar, soll aber hier unterlassen werden, weil dadurch ein neuer Gesichtspunkt nicht erscheint und theoretische Erwägungen dieser Art zu sehr komplizierten und deshalb für die Praxis unbrauchbaren Rechnungen führen.

Ist das ungleichartige Material des Grundwasserträgers in verschiedenen Schichten horizontal übereinander gelagert, so daß jeder Horizontalschnitt überall gleichartiges Material trifft, so geben folgende Betrachtungen Aufschluß über die Bewegungserscheinungen.

Gi

Vti

Es sei Q das am Koordinatenanfang zuströmende Grundwasserquantum und der Koordinatenanfang liege wiederum an beliebiger Stelle 0 des Grundwasserspiegels. An dieser Stelle mögen zwei tt Schichten von der Mächtigkeit li und h' ^ mit entsprechend großen Materialkoeffizienten k und k' bis zur undurchlässigen Schichte vorhanden sein, welch letztere in der Höhe h' unter der Schichtengrenze horizontal angenommen werden möge.

Fig. 62.

Transportiert die obere Schichte ein Grundwasserquantum q mit der Geschwindigkeit w, die untere ein Quantum q' mit der Geschwindigkeit u\ so muß sein:

3) Q — q + q',

4) u —

<pl.(h-y)

u' =

9'

<plh'

<plh' ‘

Dabei ist angenommen, daß der obere wie der untere Grundwasserstrom in gleicher Breite l fließen.

Bezeichnet nun dy die Aenderung in der Ordinate der Staukurve, durch welche für die obere Sandschichte die Grundwasserbewegung erzeugt und der Widerstand auf dem Längenelemente überwunden wird, dz die Aenderung der Ordinate der Staukurve, welche der in der unteren Schichte sich vollziehenden Bewegung entspricht, so kann, unter Vernachlässigung der äußerst minimalen Druckhöhe, welche der Aenderung der Grundwassergeschwindigkeit Rechnung zu tragen hätte, gesetzt werden:

d(y

d(z

u'²

— dz,

5) dy —

k l<p . (h — y)

. dx

6) dz ~

kf l <p h'

. dx

und man findet durch Elimination von q aus beiden Gleichungen:

k' l ph' dz = Q . dx — kl p (h — y) . dy,

das heißt:

(h — v)²

k'lph'z=Qx-\-klp

Die Konstante bestimmt sich aus dem Anfangszustande, für welchen x = o, y = o, z = z₀, und es ergiebt sich nach Einsetzen des zugehörigen Wertes:

7) k'lph' .{z-z₀) = Qx--^P_ . [A²— (A— y)⁸].

Wäre das Korn des Grundwasserträgers überall dasselbe, so müßte k — k‘, z₀ = 0, z — y sein und man erhielte, wie im §20 durch Gleichung 13), so hier:

1-. [*•_(* _y).].

]/(h + *0*

kl <p h‘ y — Qx —

y — h -f- h‘ —

2 0a? kl cp

Bei verschiedenem Korne des grundwassertragenden Materials werden 0 und y an bestimmter Stelle voneinander verschiedene Werte haben; dadurch wird aber eine stetige Aenderung in der von der einzelnen Schichte getragenen Wassermenge hervorgerufen. Betrachten wir einen Streifen von der konstanten Breite l Meter, so ist der Querschnitt der Fläche, durch welche auf dem Wegelemente dx von der oberen nach der unteren Schichte und umgekehrt Wasser entweichen kann:

F = <p l. dx

und, wenn dq die entweichende Wassermenge bezeichnet, so muß die entsprechende Geschwindigkeit v sein:

dq

pl .dx

^ _ qt

-j*-y , und mithin die Geschwindigkeit v:

k Z~

^ h-

Dieselbe Geschwindigkeit v läßt sich aber ableiten aus der Ursache dieser Bewegung, welche in den verschiedenen Werten von 0 und y liegt. Ist an beliebiger Stelle eine Abströmung nach unten vorhanden, so beträgt die Druckhöhe 0—2/, die zu durchströmende Schichtdicke h — y: also das disponible Gefälle pro Längeneinheit a

woraus durch Gleichsetzung, mit Rücksicht darauf, daß q abnimmt:

q _ qi

8) dq=— pl.dx.v = —pik .-- . dx.

Die Integration dieser Gleichung ist dadurch ermöglicht, daß man durch Differentiation von Gleichung 6) folgenden Wert von

dq

dx

findet:

dq

dx

= — k‘ l p h ‘.

d-z

dx²

Verwendet man den aus Gleichung 8) erhältlichen Wert von durch Gleichsetzung:

dq

dx

, so folgt

*- = k'lyhf.

y

d²z

dx² ’

d²z ■

dx²

k'h' •

-1 y J

Ersetzt man aus Gleichung 7) den Wert von y = f(z,x), so entsteht eine Differentialgleichung zwischen x und z, deren Auflösung jedoch zu Schwierigkeiten führt.

Die Neigung der Grundwasseroberflächen ist indessen meistens so flach, daß man für eine kleinere Strecke die Schnittlinien durch Vertikalebenen in der Strömungsrichtung als Gerade ansehen kann. In Rücksicht hierauf erhält man eine der Wahrheit sehr nahe kommende und zur Beurteilung des Verlaufs der Bewegung ausreichende einfache Lösung dadurch, daß man für eine bestimmte

^

kleinere Strecke dem Quotienten -— einen konstanten Mittelwert m beilegt;

k (1 — m)

⁼ WJ? =n’

dann wird:

d²z

dz

dx²

—— = n x -j- c, dx

n x²

cx-J-c'.

Es ermittelt sich sodann der Wert der Konstanten aus den gleichzeitigen Beziehungen:

z₀ = c\ a

x = o : z = zo, nb²

x — b : z = a, a — z₀

woraus:

9)

nb \    . nx²

Für ein beliebiges x geben die Gleichungen 7) und 9) zugehörige Werte von y und z. Die durch die Gleichung 9) dargestellte Kurve ist eine Parabel und kehrt die hohle Seite nach unten.

Aus den gleichzeitigen Beziehungen:

dz

dx

ld ylh

und

dz

dx

2 . (a — z₀) — n b²

folgt unmittelbar:

10) q=Q-

k' cp l h'

2 .b

. [2 nb x

n b²-\- 2 . (a — s₀)] = Q — q'.

woraus deutlich hervorgeht, daß mit zunehmendem x die Wassermenge, welche von dem oberen Grundwasserstrome getragen wird, abnimmt, daß also im Verlaufe der Bewegung der untere Gründwasserstrom allmählich mächtiger wird, für z^>y.

Ist z<dy, so wird unter Beibehaltung der seitherigen Betrachtungsweise n einen negativen Wert annehmen. Die Gleichung der JZ’Kurve heißt in diesem Falle:

M SY* 2

/1 tAs    |    1    j

2—b cx + c 1

und da z₀ nunmehr auf der negativen Seite der ZAchse liegt, sind jetzt die Beziehungen zur Ermittlung der Konstanten:

für x = b: z = a,

für x = o : 0 = — z₀ ,

woraus:

c'

— «o»

+4)-

Die dargestellte Kurve ist wieder eine Parabel, kehrt aber die hohle Seite nach oben. Die Wassermenge q wird, analog wie vorhin:

. [— 2 nbx nb² —J— 2 (« —f— £₀)] = Q — q',

k' (f l h'

2b

wächst also mit zunehmendem x.

Ist das Material der unteren Schichte so fein, daß kf = 0 gesetzt werden kann, so ergiebt Gleichung 7):

0 = Qx

h² —

pik

welcher Wert ganz identisch mit jenem aus § 20 Gleichung 13) hervorgehenden ist.

Ist das Material der oberen Schichte so fein, daß k = 0 gesetzt werden darf, so folgt aus Gleichung 7):

k' p lh'. (z — z₀) — Q x,

11) Z = Z₀-j~

Qx

k' ylh"

In diesem Falle heißt der Grundwasserstrom ein artesischer Strom und die Kurve für die disponible Druckhöhe an irgend einer Stelle wird eine gerade Linie.

Die Gleichung 7) gestattet uns, die Wassermenge, deren Träger der Grundwasserstrom ist, aus zusammengehörigen Beobachtungen zu bestimmen; da die Größen Q, k, k\ h, Ti' zu eruieren sind, müssen der Fundamentalgleichung fünf Beobachtungsresultate zugefügt werden. Sind x^ x₂, x₃, a?₄, yv y₂, y₃, y±, zu z₂, z₃, zA zusammengehörige Beobachtungen, so ergeben sich durch Einsetzen der Beobachtungswerte vier Gleichungen. Ist ferner die Tiefe bis zu der undurchlässigen Horizontalen LT, so kommt als fünfte Gleichung dazu:

H=h-\-h'

und es ist eine einfache Aufgabe, hieraus h\ li, k\ k und Q herauszulesen.

II. Abschnitt.

Entstehung und Verlauf des flüssigen Wassers auf und unter der Erdoberfläche.

Einleitung.

In dem zweiten Abschnitte sollen der Kreisprozeß des Wassers, die Ergebnisse dieses Kreisprozesses und die Verteilung des Wassers über dem Festlande behandelt werden; dabei nehmen wir an, daß das Wasser als H₂0 überall im Raume, in der Atmosphäre sowohl wie in den Poren der Erde verbreitet sei und daß die drei Aggregatformen desselben untereinander in einem kontinuierlichen inneren Zusammenhang stehen (Abschnitt I, § 2, S. 13). Eine für uns unsichtbare Aggregatform des Wassers ist der Wasserdampf, welcher sowohl in der oberirdischen wie in der unterirdischen Atmosphäre jederzeit in mehr oder weniger grosser Menge vorhanden ist und durch das Hygrometer oder Psychrometer nachgewiesen werden kann. Der bei weitem größte Teil aller Wasser auf der Erde zeigt sich jedoch in flüssiger Aggregatform als das Meer, sodann als Quellen, Bäche, Flüsse, Ströme, Teiche und Seen, sowie als Grundwasser. Man nennt die Anfänge der offen fließenden Wasser, am Uebergange aus verborgenem Laufe in den sichtbaren Lauf Quellen; längere sichtbare Wasserläufe mit relativ geringer Wassermenge heißen Bäche, Vereinigungen mehrerer Bäche und überhaupt sichtbare Wasserläufe mit relativ großen Wassermengen heißen Flüsse, eventuell Ströme. Gewässer, denen eine mehr oder weniger vollständige Abgeschlossenheit in der Erscheinung zukommt, mit nahezu horizontaler Oberfläche, heißen Teiche, Seen und Meere; streng genommen gehören auch diese zu den fließenden Gewässern, indem auch in ihnen eine Bewegung des Wassers, wennschon in geringem Maße, konstatiert werden kann. Dasjenige Wasser, welches die Poren der Erde unterhalb der sichtbaren Oberfläche erfüllt, wird ganz allgemein mit dem Namen Grundwasser bezeichnet. In der festen Aggregatform, als Eis, erscheint das Wasser bleibend nur an wenigen Stellen der Erdoberfläche, an den Polen derselben und auf sehr hohen Bergen, auch im gefrorenen Boden und in Höhlen. Indessen wird periodisch, im Winter, auch an anderen Punkten der Erdoberfläche flüssiges Wasser in Eis verwandelt. _

zu, als auf der nicht

Die Erde, von sphäroidischer Gestalt und deshalb stets nur auf einer Hälfte von der Sonne bestrahlt, läßt auf der bestrahlten Fläche eine erheblich größere Wärmeentwicklung, also auch eine größere Verdunstung bestrahlten. Da aber vermöge der permanenten Bewegung der Erde und in Rücksicht auf ihre Gestalt und Entfernung von der Sonne die bestrahlte Fläche sowohl als auch die Intensität der Strahlung auf derselben kontinuierlich wechseln, muß

Lueger, Wasserversorgung.

ein und dieselbe Gegend zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten einer verschiedenen Erwärmung unterliegen, welche sich auch dem Gemische von Gasen, das die atmosphärische Hülle bildet, mitteilt und die wesentlichste Ursache der strömenden Bewegung dieser Gase ist. An dieser Bewegung nimmt der in der Atmosphäre angehäufte und der in dieselbe aufsteigende Wasserdampf teil und es entsteht mit ihr der bekannte Kreislauf, wobei die Gruppierung der verschiedenen Gasgemische je nach ihrer Dichtigkeit und der ihrer Masse zukommenden Bewegungsgröße geregelt wird. Eine teilweise Kondensation des Wasserdampfes durch Temperaturerniedrigungen oder diesen äquivalente mechanische Vorgänge bewirkt die allgemein bekannte Erscheinung der Niederschläge , welche wir Tau, Regen, Reif, Schnee, Hagel etc. nennen.

Da aber die Atmosphäre nicht bloß über der Erdoberfläche existiert, sondern ebenso auch unter derselben eine die Poren der Gebirge, die freien Spalten und Klüfte ausfüllende Atmosphäre vorhanden ist, deren Umgestaltung und Bewegung sich nach den gleichen Gesetzen vollzieht — die gewissermaßen die Fortsetzung der äußeren Atmosphäre bildet —, so repräsentieren auch die in ihr verdichteten Wasserdämpfe einen Teil — allerdings einen außerordentlich kleinen Teil — der dem Boden im allgemeinen durch Kondensation aus der Luft zugeführten Gewässer.

Eine korrekte und umfassende Abhandlung über den ganzen Kreislauf des Wassers in der oberirdischen Atmosphäre giebt die neuere Meteorologie; das Notwendigste über den Gegenstand und die besonderen Gesichtspunkte für die Zwecke dieses Buches sind in den §§ 22, 23 und 24 angegeben. Auf die Beschreibung der einzelnen Verhältnisse in den verschiedenen Kontinenten, überhaupt auf Details, kartographische Darstellungen, Angabe von Beobachtungen aller Art etc. konnte näher nicht eingegangen werden. Wir verweisen in dieser Hinsicht auf nachbenannte Werke.

Als Nachschlagewerk für die deutsche Litteratur empfehlen wir:

Hellmann. Repertorium der deutschen Meteorologie. Leipzig 1883.

Ferner nennen wir aus der neueren deutschen Litteratur an Werken über Meteorologie: Klein, H. Allgemeine Witterungskunde. Leipzig 1882.

Mohn. Grundzüge der Meteorologie. Berlin 1883.

Sprung. Lehrbuch der Meteorologie. Hamburg 1885.

van Bebber. Handbuch der ausübenden Witterungskunde. Stuttgart 1885—86. Günther, S. Die Meteorologie ihrem neuesten Standpunkte gemäß. München 1889. van Bebber. Lehrbuch der Meteorologie. Stuttgart 1890.

Aeitere Werke über Meteorologie zu lesen ist nicht empfehlenswert.

Die Grundlagen der neueren Meteorologie unterscheiden sich von jenen der alten durch:

1)    Die synoptische Behandlungsweise bezw. die kartographische Darstellung der Wetterlage eines bestimmten Augenblicks.

2)    Die Erkenntnis von der Bedeutung der Luftdruckverteilung als des eigentlich maßgebenden Elements für die Veränderungen in der Atmosphäre bezw. die Erkenntnis des Zusammenhanges dieser Verteilung mit Wind und Wetter.

3)    Die Anwendung der Sätze der mechanischen Wärmetheorie auf meteorologische Fragen und die daran sich knüpfende vollständige Umgestaltung der Lehre von Verdunstung und Niederschlagsbildung, sowie von dem Austausche der Wärme.

Eine besondere Errungenschaft der synoptischen Methode bildet dabei das Zusammenwirken der meteorologischen Beobachtungsnetze, welches durch internationale Kongresse und Konferenzen immer mehr gefördert wird und wodurch gemeinsame Grundsätze allerwärts Geltung erlangen.

Eine eingehendere Behandlung hat der Verlauf der kondensierten Wasser über und unter der Erdoberfläche erfahren: in § 25 ist eine diesbezügliche theoretische Abhandlung durchgeführt, in § 26 das Allgemeine über den Verlauf der

Bodeninfiltration angegeben; § 27 bestimmt sodann die im Boden flüssig bleibende, der Quellenspeisung dienstbare Infiltration und § 28 handelt von den Bewegungen des Wassers unter der Bodenoberfläche und der Entstehung der Quellen. Selbstverständlich können dabei nur jene Quellen in Betracht kommen, deren Entstehung sich direkt verfolgen lässt; Spekulationen über warme Quellen etc. werden keine angestellt. In § 29 kommen die Beziehungen zur Sprache, welche zwischen Bodentemperatur und Quellentemperatur vorhanden sind.

In § 30 wird die fortschreitende chemische und dynamische Veränderung der Gebirge durch das Wasser und ihr Einfluß auf die Beschaffenheit des Wassers erörtert.

In § 31 soll gezeigt werden, in welchen Gebirgsformationen und unter welchen Umständen vorzugsweise die mächtigen Quellen und in welchen die weniger mächtigen Vorkommen und wie im allgemeinen vorgegangen werden muß, um die in unbekannten Gegenden zu Tage tretenden Quellen aufzusuchen bezw. zu finden.

§ 32 behandelt sodann die Kennzeichen und Versuchsergebnisse, welche mehr oder weniger genaue Schlüsse auf Mächtigkeit und Beschaffenheit verborgen fließender Wasser (Grundwasser) in den verschiedenen geologischen Formationen gestatten.

In § 33 endlich soll besprochen werden, welchen Einfluß die fortwährenden Veränderungen in der Natur, die wechselnden Kulturen auf der Bodenoberfläche, geotektonische Umgestaltungen und (mechanische sowie chemische) Bodenveränderungen etc. auf Ergiebigkeit und Nachhaltigkeit von Wasserbezugsquellen ausüben.

Ausdrücklich sei hier bemerkt, daß alle ziffermäßigen Angaben der nachfolgenden Arbeit für klimatische Verhältnisse gelten, welche sich von den deutschen nicht sehr wesentlich unterscheiden. Nur die ganz allgemein ausgesprochenen Sätze können für alle Fälle als gültig angesehen werden.

Wenn schon im allgemeinen nicht geleugnet werden kann, daß unser Wissen über den Verlauf des flüssigen Wassers unter dem Boden teilweise noch lückenhaft ist und daß insbesondere die fortwährende Aenderung der Aggregatform des Wassers auf und in der Erde die Auseinandersetzungen über den Gegenstand erschwert, so sind doch in der neueren Zeit ganz wesentliche Fortschritte in der Erkenntnis des Richtigen gemacht worden. Auch werden glücklicherweise die gewagten Spekulationen, die Entstehung der Quellen mit feuerflüssigem Erdinnern, tellurischen Hohlräumen etc. in Verbindung zu bringen, seltener.

Hierzu trugen in erster Linie alle jene Männer bei, welche an Stelle der philosophischen Spekulation die Beobachtung und das Experiment setzten. Unter den Deutschen, welche durch Handhabung wissenschaftlicher Versuchsmethoden unsere Kenntnis von dem Kreisläufe des Wassers bezw. dem Eindringen von Luft und Wasserdampf, sowie flüssigem Wasser in den Boden etc. wesentlich erweitert und auf sichere Basis gestellt haben, erwähnen wir vorzugsweise v. Pettenkofer, Ebermayer und Wollny. Andererseits darf mit vollem Rechte der Anwendung der mechanischen Wärmetheorie und der Theorie der Grundwasserbewegung ein Teil unserer Fortschritte zugeschrieben werden. Wenn schon zweifellos die Grundannahmen für die Bewegung des Wassers unter dem Boden auf dem Wege des größeren Experiments im Laufe der Zeit noch vervollkommnet werden dürften, und wenn auch Untersuchungen, wie sie Thomson, van der Mensbrugghe u. a. anstellen, hinsichtlich der Vorbedingungen für die Aenderungen des Aggregatzustandes des Wassers Modifikationen der heutigen Ansichten vorbereiten: so liegt doch kein Grund vor, deswegen, weil wir von der Zukunft Richtigeres und Besseres zu erwarten haben, das vorhandene Gute und wenigstens annähernd Richtige nicht in Anwendung zu bringen.

Der erfahrene Ingenieur wird ja wohl in vielen Fällen sich rasch und ohne große theoretische Anstrengungen bei der Aufsuchung von Wasserbezugsorten zurechtfinden, wenn er mit der nötigen Vorsicht operiert. Trotzdem benutzen auch solche Herren sehr häufig theoretische Erörterungen zur Darlegung und Begründung ihrer Meinung. Für die in diesem Spezialfache weniger erfahrenen Fachgenossen dagegen ist die Rechnung und Messung bezw. die aus beiden gezogene Folgerung das einzige, was ihnen Selbständigkeit verbürgt und sie gegen Anfechtungen sicherstellt, denn mit vollem Rechte kann behauptet werden, daß die Rechnungsresultate — wo sie möglich sind — die Schätzung eines noch so erfahrenen Praktikers mindestens aufwiegen.

In dem unmittelbar folgenden Litteraturverzeichnisse, welches zugleich eine historische Uebersicht sein soll, sind hauptsächlich deutsche Arbeiten aufgeführt; damit soll natürlich dem Werte der Geistesprodukte fremder Nationen nicht zu nahe getreten werden. Bei der durch den, an sich großen Umfang dieses Abschnittes gebotenen Einschränkung und dem Umstande, daß fremdländische Arbeiten vielfach von deutschen Autoren benutzt sind, wird man das Verfahren gerechtfertigt finden. Die Aufnahme von Werken der sogen. Hydroskopie, wie jenes von Carrie [203] u. a. (elektromagnetischer Stab und Medium zum Wasserfinden) geschah der Vollständigkeit wegen; sie werden manchen reellen Fachmann interessieren. Ueberhaupt leitete den Verfasser der Wunsch, mit dem Litteraturverzeichnisse auch den erfahrenen Ingenieuren, welche das, was sonst mitgeteilt wird, großenteils kennen, ein möglichst umfassendes Nachschlagewerk zu bieten.

Litteraturverzeictmis

über Entstehung und Verlauf des flüssigen Wassers auf und unter

der Erdoberfläche.

A. Selbständige Werke.

Von den Büchern, welche über die Entstehung und den Verlauf des flüssigen Wassers über und unter der Erde abhandeln, sind viele bereits im I. Abschnitte angeführt; es behandeln nämlich nahezu alle mit fetter Schrift hervorgehobenen Werke auch das Kapitel von der Entstehung der Quellen. Außer diesen Büchern seien aus dem Litteraturverzeichnisse S. 24 ff. des Abschnitts I noch besonders genannt die Nummern:

12, 17, 137 (Band 1, Kap. 2, Band 6, Kap. 3).

Zu vergleichen sind ferner die Artikel über „Wasser, Quelle, Grundwasser, Brunnen etc.“ in den verschiedenen Encyklopädien, speziell: „Quelle“ in Gehler’s physikal. Lexikon, 7. Bd., 2. Abt., S. 1023—1125, Leipzig 1834, „Fontaine“ in der Encyclopedie alphabetique par Diderot et d’Alembert; Spring in der Encyclo-paedia Britannica etc. etc.

Was allgemeine Hydrographie (Quellen, Bäche, Flüsse, Seen, Meere, Gletscher etc.) anbelangt, so sind diesbezügliche eingehende Werke selten; oberflächlichere Beschreibungen in den verschiedenen Reisehandbüchern von Baedeker etc. sind zur Zeit oft die einzigen Hilfsmittel, die man haben kann. Hierauf sei hier allgemein verwiesen; solche Reisebücher wurden nicht in das folgende Verzeichnis aufgenommen. Ebensowenig konnten die Werke über Geologie angeführt werden; es sind unter diesen nur einzelne wenige, welche hinsichtlich ihrer Aeußerungen über den Verlauf der Wasser im Boden weiter als üblich gehen, genannt. Mit Rücksicht hierauf und den Umstand, daß zum Abschnitt III ein Verzeichnis bestehender Beschreibungen von projektierten und ausgeführten Wasserwerken, artesischen Brunnen, Wasserfassungen aller Art etc. gegeben wird, mögen zunächst nur die folgenden Bücher über physikalische Geographie bezw. Hydrographie, Entstehung der Quellen, Verlauf der Niederschläge, Verhalten des Wassers im Boden, Entstehen und Abschmelzen der Gletscher, Bodenwärme und Quellenwärme etc. — in chronologischer Ordnung, zugleich als historische Uebersicht — angeführt werden.

Bei der großen Ausdehnung, welche die Litteratur dieser naturwissenschaftlichen Disziplinen hat, kann das Verzeichnis keinen Anspruch auf Vollständigkeit machen; selbstverständlich ist die deutsche Litteratur vorzugsweise berücksichtigt worden.

[1] Plato (geb. 429, t 348 v. Chr.), Ueber den Ursprung der Quellen. Ygl. Plato, Opera omnia Yol. 1, Sect. 2. Phaedo, von God. Stallbaum. Gotha 1827. — [2] Aristoteles (ca. 350 v. Chr.), Ueber den Ursprung von Quellen, Meteorolog. L. I. cap. 13. (Herausgegeb. von Ideler. Berlin 1834.) — [3) Epicur (geb. 341, t 270 v. Chr.), Brief an Pytoclus. Epicurii fragmenta librorum II et XI de natura, von J. C. Orellius. Leipzig 1818- — [4] Lucretius (geb. 99 v. Chr., f 55 v. Chr.), „De rerum natura“. Deutsch von Knebel. 2. Aufl. Leipzig 1831. — [5] Yitruvius (ca. 50 v. Chr.),

De architectura. L. VIII. Kap. 1. (Uebersetzt von Reber. Stuttgart 1865.) — [6] Seneca (geb. 2, f 65), Naturalium quaestionum III. Buch. Hydrologie, von Gr. D. Köhler. Göttingen 1819. — [7] Strabon, Geographica (ca. 25), L. XYI. (Kritische Ausgabe des Werkes von Kramer. Berlin 1844—52.) — [8] Plinius (geb. 23, f 79), Naturgeschichte, übersetzt von Külb. Stuttgart (1842 — 55). Hierzu geograph., ethnograph. und statist. Register, ibid. (1864—77). — [9] Agricola, De ortu et causis subterraneorum. Basel 1546. — [10] Cardanus, H., Opera quaedem lectu digna. Bd. II—i. De aqua. Basel 1566. — [11] Palissy, B., Discours admirable sur la nature des eaux et fontaines tant naturelles qu’artificielles avec plusieurs autres excellents secrets des choses naturelles, plus un traite de la Marne etc. Paris 1580. — [12] Lydiat, Vom Ursprünge der Gewässer. London 1605. — [13] Thurneysser zum Thurm, Leonh., Zehn Bücher von kalten, warmen, mineral, und metall. Wassern etc. Ausgabe von Saltzmann. Straßburg 1612. — [14] P. Davity, Die Herrschaft der Welt. Von dem Ursprünge der Quellen. Paris 1635. — [15] Fournier, Hydrographie. Paris 1643. — [16] Descartes, Principia philosophiae. Amsterdam 1644. (Principes de la philosophie. Paris 1648.) — [17] Papin, Nicol., Ueber die Entstehung der Quellen. Blois 1647. — [18] Ric-ciolius, Geographiae et hydrographiae reformatae libri duodecim. Bologna 1661. — [19] Kircher, Athanas., Mundus subterraneus, in quo universae naturae majestas et divitiae demonstrantur. Amsterdam 1664.

[20] Yoss, Isaac, De Nile et aliorum fluminum origine. Haag 1666. — [21] Yarenius, Geographia generalis. Amsterdam 1671. — [22] Rohault, Traite de physique. Paris 1673. — [23] Duhamel, J. B., Opera philosophica. 2 Teile. Nürnberg 1681. (Der Teil über die „Meteore“ erschien Paris 1660.) — [24] Moebius, Joh., Flumina, quae intercidunt et renascuntur, asseret praes. — resp. Chph. Geo Maiern. Leipzig 1682. — [25] Der vermehrte Donaustrand mit allen seinen    Ein- und Zuflüssen    etc. Nürnberg 1684.    — [26] L’origine del Danubio. Mailand

1685. — [27]    Ramazzini, B.,    De    fontium mutinensium    admiranda Scaturigine tractatus physico-

hydrostaticus.    Modena 1691.    —    [28] Waldschmitt, De    vera origine fontium dulc. et sals. Marburg 1686. — [29] Bartholini,    C.,    Dissertatio de origine    fontium fluvior. ex pluviis. Kopenhagen

1689.—[30] Woodward, Historia naturalis telluris. London 1695. — [31] Plot, Robertus, De origine fontium. Oxford 1696. — [32] Pachelbel von Gehag, Joh. Georg, Ausführl. Beschreibg. des Fichtelgebirges, I. Teil; von dem berühmten Fichtelsee, von den Flüssen, Bächen und anderen Wassern des Fichtelberges etc. Leipzig 1716. — [33] Zendrini, Alcune considerazioni sopra la scienza dell’ acque correnti e sopra la storia naturale del Po. Ferrara 1717. — [34] Scheuchzer, Naturgeschichte, Hydrographia Helvetica, Beschreibg. der Seen, Flüsse, Brunnen, warmen u. kalten Bäder u. anderer Mineralwasser des Schweizer Landes (2. Teil der Naturgesch.). Zürich 1717. — [35] Breuninger, F. W., Fons Danubii primus et naturalis oder die Urquelle des weltberühmten Donaustromes. Tübingen 1719. — [36] Yallisnerius, Lezzione academica intorno l’origine delle fontane in Yenetia. Yenedig 1726. — [37] Gualtieri, N., Riflessioni sopra l’origine delle fontane cet. Lucca 1728.

[38] Belidor, Science de l’ingenieur. IV. Buch. Kapitel 12. Paris 1729.

—    [39] Scherer, Henr., Atlas novus exhibens orbem terrarum per naturae opera etc. etc. Geographia naturalis. München 1710. — [40] Mariotte, Traite du mouvement des eaux (I. 326). Paris 1717. — [41] Der Ursprung der Donau in der Landgrafschaft Fürstenberg. Nürnberg 1720.

—    [42] Hamberger, G. E., u. Dankwerts, A. F., Dissertatio de fontium origine. Jena 1733. —

—    [43] Muschenbroek, Elementa Physicae. § 894. Leyden 1741. — [44] Ghezzi, N., Dell’ origine delle fontane. Venedig 1741. — [45] Dielhelm, Allgemeines hydrographisches Lexikon etc. von einem Naturforscher in historischen Dingen. Frankfurt a. M. 1743. — [46] G. S. A. S. Hydrographia Onoldina oder Beschreibung aller Flüsse, welche in dem Fürstentum Brandenburg-Onolzbach und an dessen Grenze befindlich sind etc. Schwabach 1744. — [47] Kühn, H., Vernünftige Gedanken von dem Ursprung der Quellen und des Grundwassers. Berlin u. Leipzig 1746. (Ist die Uebersetzung einer von der Akademie der Wissenschaften in Bordeaux gekrönten Preisschrift: Meditationes de origine fontium et aquae putealis, aliisque affinis argumenti problemati-bus.) — [48] Lulofs Inleidinge tot eene natur — en wiskoundige beschouwing des aardkloots. Leyden 1750. — [49] Altmann, Versuch einer historischen und physikalischen Beschreibung der Schweizer Eisberge. Zürich 1751. — [50] Yallerius, J. G., Hydrologie oder Wasserreich, von ihm eingeteilt und beschrieben nebst einer Anleitung zur Anstellung von Wassergraben wie auch dessen Gedanken von Dänemarks Gesundbrunnen. Berlin 1751. — [51] Belgrado, J., Deila rifles-sione de’ corpi dall’ acque e della diminuzione della molle de sassi ne’ torrenti e ne’ fiumi. Parma 1753. — [52] Nollet, Physique experimentale XXL le9on. Paris erstmals 1753 (6 Bände).

—    [53] Derham, Physicotheology. Buch II. Kap. V. London 1754. — [54] Lulof, Joh., Einleitung zu der mathematischen und physikalischen Kenntnis der Erdkugel, aus dem Holländ. übersetzt von Abraham Gotthelf Kästner. Göttingen u. Leipzig 1755. — [55] Leidenfrost, De aquae communis nonnullis qualitatibus tractatus. Duisburg 1756. — [56] Browallius, J., Untersuchung der vorgegebenen Verminderung des Wassers und Vermehrung der Erde. Stockholm 1757. (In’s Deutsche übersetzt von Klein.) — [57] Cartheuser, Rudimenta hydrologiae systematicae. Frankfurt a. O. 1758. — [58] Donau-Reise, Die, d. i. kurzgefaßte Nachricht von den Strömen, Flüssen

und Bächen, welche der Donau zugebracht werden, von J. F. F. Regensburg 1760. — [59] Scheuchzer, .Toh. Jac., und Grüner, Physikalische Reisen durch die Schweiz, 3 Teile. Bern 1760. — [60] Binninger, Kaspar, Entdeckung der wahren Ursache von Ebbe und Flut auf dem Meere, dabei zugleich von der inneren Beschaffenheit der Erde, den unterirdischen Wassern, Feuer und Luft und dem Ursprünge der Quellen gehandelt wird. Breslau 1761. — [61] Pfenning, Joh. Chr., Einleitung in die mathematische u. physik. Geographie nach den neuesten Beobachtgn. Stettin u. Leipzig 1765. — [62] Bergmann, T., Physisk beskrifning över jordsklot. Upsala 1766. (Deutsch von Rühl. Greifswalde 1791.) — [63] Berklerey, J., Natuurlyke Historie van Holland. 1769. — [64] De Luc, Reeherches sur les modifications de l’atmosphere etc. Genf 1772. (Aus dem Französischen übersetzt. Leipzig 1776, § 155.) — [65] Redelykheid, C., Rivierkundige Aanmerkingen op de rivier-kundlge Waarneemingen etc. van de Herr Barneveld. Haag 1773. — [66] Otto, Joh. Fr. Wilh., Vermischte Beiträge zur physikalischen Erdbeschreibung. Band 1—6. Brandenburg 1774—82. — [67] Gruber, Briefe hydrographischen und physikalischen Inhalts. Wien 1781. — [68] Pallas, Pet. Sim., Neue nordische Beiträge zur physikalischen u. geograph. Erd- und Völkerbeschreibuug. 7 Bände. Petersburg u. Leipzig 1781—96. — [69] Hünlin, David, Beschreibg. des Bodensees nach seinem verschiedenen Zustande in den älteren und neueren Zeiten. Ulm u. Lindau 1783. —

[70] Dielhelm, Antiquarius des Donaustroms. Frankfurt a. M. 1785. — [71] Trebra, F. W. H. v., Erfahrungen vom Innern der Gebirge. Dessau u. Leipzig 1785. — [72] Mitterspacher, Ludwig, Physikal. Erdbeschreibung. Wien 1789. — [73] Werner, A., Neue Theorie von der Entstehung der Gänge. Freiberg 1791. — [74] Verzeichnis, alphabet., der im Kurfürstentum Sachsen vorhandenen grossen und kleinen Flüsse, Bäche, Seen, Teiche, Thäler, Berge, Wälder und Auen. Dresden 1792. — [75] Dalton, J., Meteorological essays and observations. London 1793. (2. Aufl. 1834.) — [76] Cancrin, F. L. v., Abhandlung von der vorteilhaften Grabung, der guten Fassung und dem rechten Gebrauch der süßen Brunnen, um reines und gesundes Wasser zu bekommen. Marburg 1795. (2. Aufl. Gießen 1804.) — [77] v. Schrank, Sammlung naturhistorischer und physikalischer Aufsätze. Nürnberg 1796. — [78] De la Metherie, Theorie de la terre. Paris 1797. '— [79] Fahre, Essai sur la theorie des torrens et des rivieres. Paris 1797. — [80] Desmarest-Bory St. Vincent, Dictionnaire de geographie physique de l’encyclopedie methodique. Paris (1798 — 1828). — [81] Visbeck, Joh. G., Die Niederweser und Osterstade. Hannover 1798. —

[82]    Riboud, Exposition et emploi d’un moyen interessant de disposer des eaux. Paris 1798. —

[83]    Brisson, Traite elementaire ou principes de physique, fondes sur les connaissances les plus certaines, tant anciennes que modernes, et confirmes par l’experience. 3. Aufl. 3 Bände. Paris Jahr VIII. (1799). — [84] Otto, System einer allgemeinen Hydrographie des Erdbodens. Berlin 1800.

[85] Lamarck, Hydrogeologie ou reeherches sur Finfluence qu’ont les eaux sur le surface du globe terrestre. Paris 1802. (Aus dem Französischen mit Zusätzen von Wrede. Berlin 1805.) — [86] Lecreulx, Reeherches sur la formation et l’existence des ruisseaux, rivieres et torrents, qui circulent sur le globe terrestre. Paris 1804. — [87] Mayer, J. T., Lehrbuch über die physik. Astronomie, Theorie der Erde und Meteorologie. Göttingen 1805. — [88] Ebel, Ueber den Bau der Erde in den Alpengebirgen und über den Bau der Erde überhaupt. Zürich 1808. — [89) Mollet, J., Hydraulique physique. Paris 1810. — [90] Steffens, Geognostisch geolog. Aufsätze als Vorbereitung zu einer inneren Naturgeschichte der Erde. Hamburg 1810. — [91] Lacroix, Introduction ä la geographie mathematique et critique et ä la geographie physique. Paris 1811. — [92] Wagner, S. C., Naturwunder und Ländermerkwürdigkeiten. Berlin 1811.— [93] Deluc, Lettres sur l’histoire physique du globe. Paris 1812. (Deutsch von Nöggerath. Bonn 1822.) — [93a] Krayenhoff, C. R. F., Verzameling van hydrographische en topographische Waarnemingen in Holland. Amsterdam 1813. — [94] Hoffmann, C. A., Untersuchung von 242 Mineralquellen. Berlin 1815. — [95] Parrot, G. F., Grundriß der Physik der Erde und Geologie. Riga und Leipzig 1815. — [96] Kasthofer, C., Bemerkungen über die Wälder und Alpen des bernischen Hochgebirges. 2. Aufl. Aarau 1818. — [97] Hochstetter, F., Allgemeine mathematische und physikalische Erdbeschreibung. Stuttgart (1820—23). — [98] Keferstein, Deutschland, geognostisch-geologisch dargestellt. Weimar (1821—31). Band 3. 1823. — [99] Cuvier, G. u. Brongniart, A., Description geologique des environs de Paris. Paris 1822. — [100] Schumacher, Aug., Bilder aus den Alpen der Steiermark. Wien 1822. — [101] Liechtenstern, J. M. von, Handbuch der mathematischen und physischen Welt- und Erdbeschreibung. 3. Ausg. Chemnitz 1822. — [102] Char-pentier, Essai sur la Constitution geognostique des Pyrenees. Paris 1823. — [103] Merian, Abhandlungen über die Wärme der'Erde zu Basel. Basel 1823. — [104] Sommer, J. G., Physikal. Beschreibung der flüssigen Oberfläche des Erdkörpers. Prag 1823. — [105] Wyck, van der, Der Mittelrhein. Mannheim 1825. — [106] Bezout, L., Geographie physique. Paris 1825. — [107] Link, Handbuch der physikal. Erdbeschreibung. Berlin 1826. — [108] Herman, H., Topographie des Rheins von seinen Quellen auf dem St. Gotthardsberg bis zu seinen Mündungen in der Nordsee. Mainz 1825. — [109] Schwab, Gustav, Der Bodensee nebst dem Rheinthale am St. Luziensteig bei Rheinegg. Stuttgart u. Tübingen. (1. Aufl. 1827, 2. Aufl. 1840.) — [HO] Moreau de Jonnes,

Untersuchungen über die Veränderungen, welche durch die Ausrottung der Wälder in dem physischen Zustande der Länder entstehen. Uebersetzt von W. Wiedemann. Tübingen 1828. —

[111] Wutzke, J. C., Bemerkungen über die Gewässer der Ostseeküste und die Beschaffenheit des Bodens im Königreich Preußen. Königsberg 1829. — [112] Osann, Emil, Physikalisch-medizinische Darstellung der bekannten Heilquellen der vorzüglichsten Länder Europas. 3 Bände. Berlin 1829—43. — [113] d’Halloy, Omalius, Memoires pour servir ä la description geologique des Pays-Bas, de la France et de quelques contrees voisines. Paris 1828. — [114] d’Aubuison de Voisins, Tratte de geognosie. Paris 1829. — [115] Engelhardt, Versuch einer Hydrographie des Spreeflusses. Berlin 1830. — [116] Hoffmann, F., Uebersicht der orographischen und geognostischen Verhältnisse vom nordwestlichen Deutschland. Leipzig 1880.— [117] Hugi, F. A., Naturhistorische Alpenreise. Solothurn 1830. — [118] Schmidt, J. C. Ed., Lehrbuch der mathematischen und physischen Geographie. 2. Teil. Phys. Geogr. Göttingen 1830. — [119] Muncke, Handbuch der mathematischen und physischen Geographie nebst Atmosphärologie. Heidelberg 1830. — [120] Arnd, K., Gewässer und Wasserbau im Binnenlande. Hanau 1831. — [121] Stucke, C., Abhandlung von den Mineralquellen im Allgem. und Versuch einer Zusammenstellung von 880 der bekannteren Mineralquellen und Salinen Deutschlands, der Schweiz und einiger angrenzender Länder. Köln

1831. — [122] Stifft, C. E., Geognostische Beschreibg. des Herzogtums Nassau bes. in Bezug auf die Mineralquellen dieses Landes. Wiesbaden 1831. — [123] Werber, Theorie der Quellen. 1831. — [124] Petri, C. A., Wichtigkeit und Nutzen des Wassers in Ökonom., technischer und kommerzieller Hinsicht. Wien 1835.

[125] Sigwart, Geo. Carl Ludw., Uebersicht der im Königreich Württemberg und in den angrenzenden Gegenden befindlichen Mineralwasser und ihrer Vorkommensverhältnisse. Stuttgart 1836. — [126] Fröbel, Die physische Geographie, als systematische Wissenschaft gemeinfaßlich dargestellt. Zürich 1836. — [127] Hoffmann, C. F., Europa und seine Bewohner. Band 2. Das Wasser. Leipzig u. Stuttgart 1836. hydrographische Tafeln. Breslau 1836. — [129] Prevost, L. C., Bassano, Traite elementaire de geo-graphie physique. Paris 1836. — [130] Sprengel, Dr.C., Die Bodenkunde etc. Leipzig 1837. — [131] Hoffmann, F., Physikalische Geographie. Berlin 1837. — [132] Löwig, K. J., Die Mineralquellen von Baden im Aargau. Zürich 1837. — [133] Berghaus, Physik. Atlas. Gotha 1838 — 48. (Neueste Auflage in 25 Lieferungen bis Lief. 21 (1890) vorgeschritten.) — [134] Müller, F. H., Historisch-geographische Darstellung des Stromsystems der Wolga. Berlin 1839. — [135] Kant, Schriften zur physischen Geographie, herausgegeben von Schubert. Leipzig 1839. — [136] Garnier, Regime des eaux ou traite des eaux de la mer, des fleuves, des rivieres navigables et flottables et autres eaux de toute espece. 3. Auflage. Paris (1839—40). — [137] Agassiz, Etudes sur les glaciers. Neuchatel 1840. — [138] Dupasquier, A., Des eaux de source et des eaux de riviere, comparees sous le double rap-port hygienique et industriel et specialement des eaux de source de la rive gauche de la Saöne pres Lyon, etudiees dans leur composition et leurs proprietes comparativement ä l’eau du Rhone. Lyon 1840. (Auszug in Bibi. univ. Geneve. N. S. Bd. 28. S. 173). — [139] Hundeshagen, Dr. J. Ch., Lehrbuch der forst- und landwirtschaftlichen Naturkunde. 3. Bodenkunde. Karlsruhe 1840. —

[128] Stranz, Vergleichende

[140]    Lecoq, H., Elements de geographie physique et de meteorologie. Brüssel 1840.    —

[141]    Fickler, C. B. A., Die Donauquellen und das Abrotagebirge der Alten. Karlsruhe 1840. —

[142]    Hoser, Das Riesengebirge und seine Bewohner. Prag 1841. — [143] Bruhn, H., Die Bodenkunde oder die Lehre vom Boden nach dem gegenwärtigen Stand der Naturwissenschaften etc. Dresden u. Leipzig 1841. —- [144] Krutzsch, K. L., Gebirgs- und Bodenkunde für den Forst- und Landwirt. I. Gebirgskunde. II. Bodenkunde. Dresden u. Leipzig (1842—44). — [145] Kürsinger, Ign. v., u. Spitaler, Franz, Der Gross-Venediger, seine erste Ersteigung am 3. September 1841 und seine Gletscher. Innsbruck 1843. — [146] Walchner, Geologisches Verhalten der Schwarzwaldquellen. Mannheim 1843. — [147] Bögner, Die Entstehung der Quellen. 1843. — [148] Mühry, A., Beiträge zur Geophysik und Klimatographie. Stuttgart 1843. — [149] Rendu, Theorie des glaciers des Alpes. Chambery 1843. — [150] Studer, B., Lehrbuch der physischen Geographie und Geologie. Bern 1843. — [151] Mädler, J. H., Leitfaden der mathematischen u. allgemeinen physischen Geographie. Stuttgart u. Tübingen 1843. — [152] Voelter, D., Lehrbuch der Geographie. 1 u. 2. Mathem. u. phys. Geographie. Esslingen 1844—45.- [153] Baeyer, J. J., Ueber die Mittel der Alten, Brunnen zu graben, Wasser zu heben und zu leiten und über die Einwirkung des fliessenden Wassers auf den allgemeinen Gesundheitszustand. Berlin 1844. — [154] Morton, J., Bodenkunde oder Belehrung über die physischen Eigenschaften der versch. Bodenarten etc. etc. Aus dem Engl, von M. Beyer. Leipzig u. Pesth 1844. — [155] Palissy, Oeuvres completes par P. Antoine. Paris 1844. —[156] Nowak, Dr. A. F. P., Die Rätsel unserer Quellen oder Kritik aller wichtigeren bisher aufgestellten Theorien über den Ursprung, die Periodizität, die chemische Beschaffenheit der Quellen unserer Erde etc. Leipzig 1844. — [157] Forbes, J. D., Reisen in die Savoyer Alpen und andern Teilen der Penniner Kette nebst Beobachtungen über die Gletscher. Aus dem Englischen. Stuttgart 1845. — [158] Humboldt, A. v., Kosmos. Entwurf einer physischen Weltbeschreibung. Stuttgart (1845—58). — [159] Petersen Clairaut, Ueber den Einfluß der Waldungen auf die Witterungsverhältnisse und das Klima. Altona 1846. — [160] Heyfelder*, Die Heilquellen und Molkenkur-Anstalten des Königreichs Württemberg und der hohenzollerschen Fürstentümer, des Großherzogtums Baden, des Elsasses und des Wasgau. 2. Aufl. Stuttgart 1846. — [161] Schaubach, Ad., Die deutschen Alpen. 3 Bände. Jena 1845—47. — [162] Dommerich, Ferdinand, Der Rheinstrom, eine geographisch-historische Abhandlung. Hanau 1847. (Programm.) — [163] Stuckenberg, Hydrographie des russischen Reichs. Petersburg 1848. — [164] Bertelli, F., De rationibus quae intercedunt inter pluvias et alveorum aquas intumescentes. Bologna 1849. — [165] Roon v. Abr., Physische Geographie. Berlin 1849. — [166] Cotta, Briefe über Alex. v. Humboldt’s Kosmos. (Zirkulation des Wassers auf der Erde.) Leipzig 1850. — [167] Sommerville, M., Physische Geographie. Aus dem Engl, von A. Barth. Leipzig 1851. — [168] Lachmann, W., Physiographie des Herzogtums Braunschweig und des Harzgebirges. Teil 1 u. 2. Braunschweig 1851—52. — [169] Dau-bree, Description geologique du Bas-Rhin. Paris 1852. — [170] Lersch, Dr. B. M., Einleitung in die Mineralquellenlehre. Berlin (1852—60).

[171] d’Armand, Eaux minerales de Viterbe. Paris

[178] Mousson,

1852. — [172] Reuschle, G., Grundzüge der physik. Geographie. Stuttgart 1852. — [173] Beard-more, Manual of Hydrology, containing hydraulic and other tables, rivers, flow of water, springs, wells and percolation, tides estuaries and tidal i*ivers, rainfall and evaporation. London. 1. Aufl. 1852. (NeueAuflagen 1862 u. 1872.) — [174] Rathlef, Karl, Skizze der orograph. und hydrograph. Verhältnisse von Liev-, Esth- und Kurland, ein geograph. Versuch. Reval 1852. — [175] Füger, Ueber Veränderungen der Erdoberfläche in der Jetztzeit durch das Wasser. Breslau 1853. — [176] Meyer, J., Physik der Schweiz mit steter Rücksicht auf die allgem. Naturverhältnisse der Erde. Leipzig 1854. — [177] Schlagintweit, Gebrüder, Untersuchungen über die physikalische Geographie der Alpen. Leipzig 1850. (Fortsetzung derselben. Leipzig 1854.)

Die Gletscher der Jetztzeit. Zürich 1854. — [179] Hallmann, Dr. E., Die Temperaturverhältnisse der Quellen. Berlin 1854.    (2 Bände.) — [180] Beigrand, Recherches statistiques sur les sources

[200a] v. Möllendorf, Die Regen Verhältnisse Deutschlands. Görlitz 1862. — [201] Kraft, G., Beiträge zur forstlichen Wasserbaukunde. Hannover 1863.

du bassin de la Seine, qu’il est possible de conduire ä Paris. Paris 1854. — [181] Michaud, L., La terre, l’eau, l’air et le feu, ou notions de physique etc. en rapport avec les phenomenes na-turels du globe et les usages ordinaires de la vie. Lausanne 1855. —• [182] Norwegen und seine Gletscher. Nebst Reisen in den Hochalpen der Dauphine, von Bern und Savoyen. Aus dem Englischen von E. A. Zuhold. Leipzig 1855. — [183] Dumont, Rapport sur les eaux alimentaires de la ville de Liege. Lüttich 1856. — [184] Kane, E. K., Arctic Explorations. Philadelphia 1856. — [185] Nobiling, Der Rheinstrom. Berlin 1856. — [186] Huyssen, Dr. A, Die Solquellen des westfälischen Kreidegebirges, ihr Vorkommen und mutmaßlicher Ursprung. Berlin 1856. — [187] Tro-mener, Dr. C., Die Bodenkunde. Berlin 1857. — [188] Dumas, J., Der Brunneningenieur. Deutsch von C. H. Schmidt. Weimar 1857. — [189] Birnbaum, Dr. H., Das Wasser und seine Quellen. Leipzig 1858. — [190] Nicolay, C. G., Principles of physical geography. London 1858. — [191] Wittwer, W. C., Die physikal. Geographie, faßlich dargestellt. Leipzig 1858. — [192] Sigismund, B., Entwurf einer physikal. Geographie des Schwarzagebietes. Rudolstadt 1858. — [193] Lory, Excursion geologique ä Sassenage. Grenoble 1858. — [194] Schmeckebier, Beiträge zur physikalischen Geographie Pommerns. Demmin 1859. — [195] Müller, H., Ueber die Beziehungen zwischen Mineralquellen und Erzgängen im nördlichen Böhmen und Sachsen. Freiberg 1860. — [196) Rossmässler, E. A., Das Wasser. Leipzig 1860. (3. Aufl. Leipzig 1875.) — [197] Durand-Fardel, Dictionnaire des eaux minerales. Paris 1860. — [198] Descosse, Decouverte des sources. Marseille 1860. — [199] Tyndall, The glaciers of the alps. London 1860. — [200] Wilhelm, Dr. G., Der Boden und das Wasser. Wien 1861.

[202] Mühry, A. M. D., Das Klima der Alpen unterhalb der Schneelinie. Göttingen 1865. — [203] Carrie, Hydroscopographie et metalloscopographie ou l’ai*t de decouvrir les eaux souterraines et les gisements metalliferes au moyen de l’electromagnetisme. Paris 1863. — [204] Bischof, Lehrbuch der chemischen und physikal. Geologie. 2. Aufl. Bonn 1863.

[208] Bericht

—    [205] Hunäus, Kurze Darstellung der orograpIrischen, hydrographischen und geognostischen Verhältnisse von Hannover. Hannover 1864. — [206] Schumacher, Dr. W., Die Physik des Bodens in ihren theoretischen und praktischen Beziehungen zur Landwirtschaft. Berlin 1864. — [207] Fi-guier, L., La terre et les mers ou description physique du globe. Paris 1864. über die Erhebungen der Wasserversorgungs-Kommission des Gemeinderates der Stadt Wien. Wien 1864. — [209] Lersch, Hydro-Physik. Berlin 1865. (2. Aufl. Bonn 1870.) — [210] Hertzer, H. W., Ueber die Temperatur der Flüsse. Wernigerode 1865. — [211] Schoof, Ch. L., Beiträge zur Klimatologie des Harzes. Klausthal 1865. — [212] Desor, E., Der Gebirgsbau der Alpen. Wiesbaden 1865.

—    [213] Paramelle, L’art de decouvrir les sources. (Uebersetzt von Cotta, Quellenkunde. 2. Aufl. Leipzig 1865.) — [214] Horn, G. A. F., Beantwortung der Wasserversorgungsfrage für die beiden Schwesterstädte Aachen und Burtscheid, ein sicherer Wegweiser und treuer Ratgeber für alle Städte, Ortschaften, Privaten etc., welche an Wassermangel leiden und sich desselben mehr verschaffen wollen. Aachen 1866. — [215] Petermann, Hydraulic map of the British isles exhibiting the geographical distribution of the inland waters. London 1866. — [216] Calandra, C., Sulla estrazione delle acque sotteranee nell’ alte valle del Po. Torino 1867. — [217] Grouven, H., Ueber den Zusammenhang zwischen Witterung, Boden und Düngung etc. Glogau 1868. —-[218] Jacquot, Description geologique du departement de la Moselle. Metz 1868. — [219] Girard, Grundlagen der Bodenkunde. Halle 1868. — [220] Knop, Kreislauf des Stoffs. Leipzig 1868. — [221] Reclus, E., La teri'e. Paris (1858—69). (4. Auflage. Paris 1877'—81.) — [222] Rivoli, J., Ueber den Einfluß der Wälder auf die Temperatur der untersten Luftschichten. Posen 1869. —

[223] Vossler, 0., Die Begründung der landwirtschaftlichen Bodenkunde durch die heutige Geo-gnosie. Stuttgart 1869. — [224] Studer, Gottl., Ueber Plis und Schnee, die höchsten Gipfel der Schweiz und die Geschichte ihrer Besteigung. Abt. 1: Berner Alpen. Abt. 2: Walliser Alpen. Abt. 3: Bernina. Supplementband. Bern 1869—83. — [225] Biedermann, Einige Beiträge Frage der Bodenabsorption. Leipzig 1869. — [226] Freycinet, de, Principes de l’assainissement des villes. Paris 1870. — [227] Benteli, A., Die atmosphärischen Niederschläge in den 7 Hauptflußgebieten der Schweiz. Schweizerische meteorol. Beobachtungen. Zürich 1870. — [228] Beta, Neue Werke und Winke für die Bewirtschaftung des Wassers (Hydronomie). Leipzig 1870. — [229] Risler, E., Chemischer Ackersmann, von A. Stöckhardt. Braunschweig 1870. — [230] Dechen, H. v., Orographische und hydrographische Uebersicht der Rheinprovinz und Westfalens sowie angrenzender Gegenden. Bonn 1870. —• [231] Pfaff, F., Das Wasser. München 1870. — [232] Dove, H. W., The circulation of waters on the surface of the Earth. Berlin 1871. —- [233] Grad, Ob-servations sur les petits glaciers temporaires des Yosges 1871. — [234] Bürkli, Die Wasserverhältnisse der Stadt Zürich und Umgebung. Zürich 1871. — [235] Credner, Elemente der Geologie. Leipzig 1872. — [236] Tyndall, In den Alpen. Braunschweig 1872. — [237] Toussaint, Die Bodenkultur und das Wasser. Breslau 1872. — [238] Harlacher, A. R., Beiträge zur Hydrographie des Königreichs Böhmen. Prag 1872. — [239] Beigrand, M., La Seine. Regime de la pluie, des sources, des eaux courantes. Paris 1872. — [240] Hann — von Hochstetter — Pokorny, Allgemeine Erdkunde. Prag 1872. — [241] Pettenkofer, Bezieh, der Luft Boden. Braunschweig 1873. — [242] Ebermayer, Ernst, Die physikalischen Einwirkungen des Waldes auf Luft und Boden. Aschaffenburg 1873. — [243] Daniel, H. A., Physische Geographie (von Deutschland). 4. Aufl. Leipzig 1873. — [244] Lamairesse, M., Etudes hydrologiques sur les monts Jura. Memoire. Paris 1873. — [245] Helmholtz, Eis und Gletscher. Populäre wissenschaftl. Vorträge. Leipzig 1873. — [246] Tyndall, Das Wasser in seinen Formen als Wolken, Flüsse, Eis und Gletscher. Leipzig 1873. — [247] Kloeden, G. A. von, Handbuch der Erdkunde. I. Teil. Physische Geographie. 3. Aufl. Berlin 1873—77. — [248] List, E., Beitrag zur Statistik der periodischen Veränderungen der Quell- und Flußwasser. Heidelberg 1873. — [249] v. Sonklar, All' gemeine Orographie. Wien 1873. — [250] Revy, J. J., Hydraulics of great Rivers. London 1874.

zur

Kleidung, Wohnung und

zu

—    [251] Atzinger, F., u. H. Grave. Geschichte und Verhältnisse des Wienflusses. Wien 1874.

—    [252] Rütimeyer, Ueber Thal- und Seebildung. 2. Aufl. Basel 1874. — [253] Czyskowski, Notes sur les eaux du trias dans le Gaud. Paris 1874. — [254] Ule, Physische Erdbeschreibung nach E. Reclus. 1874—76. Teil I. Das feste Land. Teil II. Der Ozean, die Atmospli. u. das Leben. — [255] Stevenson, D., Reclamation and protection of agriculturland. Edinburg 1874. — [256] Hlavazek, Dr. E., Karlsbad in geschichtlicher, medizinischer und topographischer Beziehung.

2 Aufl. Karlsbad 1874. — [257] Delesse, Legende de la carte hydrologique de Seine et Oise. Paris 1874. — [258] Abich, Geologische Beobachtungen auf Reisen im Kaukasus. Moskau 1875.

[262] Nies, Aphoristische Studien über den Verwitterungs-

—    [259] Hei'schel, J., Physical geography of the globe. Edinburg 1875. — [260] Kinahan, Valleys and their relation to fissures, fractures and faults. London 1875. — [261] Suess, Die Entstehung der Alpen. Wien 1875. prozeß der Gesteine. Stuttgart 1875. -— [263] Ebermayer, Die gesammte Lehre der Waldstreu mit Rücksicht auf die chemische Statik des Waldbaues. Berlin 1876. — [264] Die deutschen Wasserstraßen. Beschreibendes Verzeichnis nach dem Stand des Jahres 1873. Band XV. der Statistik des Deutschen Reichs, herausg. von dem kaiserl. statistischen Amte. Berlin 1876. — [265] Senft, Dr. F., Fels und Erdboden. Lehre von der Entstehung und Natur des Erdbodens. München 1876. — [266J Detmer, Die naturwissenschaftlichen Grundlagen der allgemeinen landwirtschaftlichen Bodenkunde. Leipzig u. Heidelberg 1876. — [267] Lauterburg, Versuch zur Aufstellung einer allgemeinen Uebersicht der aus der Grösse und Beschaffenheit der Flussgebiete abgeleiteten schweizerischen Stromabflußmengen etc. Bern 1876. — [268] Prestwich, J., On the geological conditions, affecting the water supply to houses and towns. London 1876. — [269] Peters, K. F., Die Donau und ihr Gebiet. Leipzig 1876. — [270] Grad, K., Etudes sur les cours d’eau d’Alsace. Colmar 1876. — [271] Braungart, Dr. R., Die Wissenschaft in der Bodenkunde. Berlin 1876. — [272] Senft, Dr. F., Lehrbuch der Gesteins- und Bodenkunde. Berlin 1877. — [273] Kollbrunner, Zur Morphologie der Thalbildungen und Fluß^ysteme. Frauenfeld 1877. — [274] Boussinesq, Essai sur la theorie des eaux courantes. Paris 1877. — [275] Peschel-Ruge, Geschichte der Erdkunde bis auf A. v. Humboldt u. C. Ritter. München 1877. — [276] Cornelius, Grundzüge der

physikal. Geographie. Halle 1877. — [277] Die Wasserstraßen- in Preußen und einigen angrenzenden Staaten. 2. Aufl. Berlin 1877. — [278] Karrer, F., Geologie der Kaiser-Franz-Joseph-Hochquellen-Wasserleitung. Wien 1877. — [279] Wollny, E., Der Einfluß der Pflanzendecke und Beschattung auf die physikal. Eigenschaften und die Fruchtbarkeit des Bodens. Berlin 1877. — [280] Yolger, Die wissenschaftl. Lösung der Wasserfrage. Frankfurt 1877. — [281] Lauterburg, R., Ueber den Einfluß der Wälder auf die Quellen und Stromverhältnisse der Schweiz. Basel 1877. — [282] Geikie, Elementary physical geography. London 1877. (Uebersetzt von Dr. B. Weigand. Straßburg 1881.) -— [283] Bazin, F., Etüde sur les grands bassins de la France. Paris 1878. —

[284]    Ramsay, The physical geology and geography of Great-Britain. 5. Aufl. London 1878. —

[285]    Heim, Mechanismus der Gebirgsbildung. Basel 1878. — [285a] Andree, R. und Peschei, 0., Physikalisch-statistischer Atlas des Deutschen Reiches. Leipzig 1878. — [286] Mathieu, Meteorologie comparee agricole et forestiere. Paris 1878. — [287] Lorenz, Wald, Klima und Wasser. München 1878.

—    [288] Liburnau, Dr. J. R. M., Wald, Klima und Wasser. München 1878. — [289] Boue, A., Ueber die unterirdischen Wasserläufe und Behälter und die Reinheit sowie Durchsichtigkeit gewisser Seen. Wien 1878. — [290] Domaszewski, Y., Das Wasser als Quelle der Verwüstungen und des Reichtums. Wien 1879. — [291] Chizollini, G., Deila ricerca ed utilizzazione delle acque di sorgenti. Milano 1879. — [292] v. Petrino, Entstehung der Gebirge. Wien 1879. — [293] Süß, E., Die Heilquellen Böhmens. Wien 1879. — [294] v. Seckendorff, Die forstlichen Verhältnisse Frankreichs. Forstlich meteorolog. Beobachtgn. der Forstakademie Nancy. Leipzig 1879. — [295] Guil-lier, A., Note sur l’allure des eaux souterraines. Le Mans 1879. — [296] Senft, Dr. F., Die Thonsubstanzen (Kaolin, Thon, Löß, Lehm, Letten und Mergel) nach Entstehungsweise, Bestand, Eigenschaften und Ablagerungsorten für Forstwirte, Landwirte, Techniker und Geognosten. Berlin 1879.

—    [297] Wex, G., Zweite Abhandlung über die Wasserabnahme in den Quellen, Flüssen und Strömen bei gleichzeitiger Steigerung der Hochwässer in den Kulturländern. Wien 1879. — [298] Wappäus, C., Ritter’s Briefwechsel mit Joh. F. L. Hausmann, S. 153 (Ueber die Quellbildungen Kleinasiens). Leipzig 1879. — [299] Lehmann, F. W. P., Die Wildbäche der Alpen. Breslau 1879. — [300] Honsell, M., Der Bodensee und die Tieferlegung seiner Hochwasserstände. Stuttgart 1879. — [301] Peschei¹, Oskar, Physische Erdkunde. Nach den hinterlass. Manuskript Oskar Peschel’s selbständig bearbeitet und herausgegeben von Gustav Leipoldt. 2 Bände. Leipzig 1879—80. — [302] Zsigmondy, W., Denkschrift über die Thermen von Teplitz in Böhmen. Budapest 1879. — [303] Dick, A., Die naturwidrige Wasserwirtschaft der Neuzeit. Ihre Gefahren und Nachteile. Wiesbaden 1879. — [304] Günther, Siegm., Studien zur Geschichte der mathematischen und physikalischen Geographie. Halle 1879. — [305] Renk, Dr. F., Ueber die Permeabilität des Bodens für Luft. München 1879. — [306] Heim, Verwitterung im Gebirge. Basel 1879. — [307] Nowak, Vom Ursprung der Quellen. Prag 1879. — [308] Hann, J., Die jährliche Periode des Regenfalls in Oesterreich-Ungarn. Wien 1880. — [309] Sasse, Ueber die Wasserabnahme in den Bächen und Strömen Deutschlands. Halle 1880. — [310] Pfalf, F., Der Mechanismus der Gebirgsbildung. Heidelberg 1880. — [311] Sommer, A., u. Nowak, A., Ueber Ergiebigkeitsschwankungen von Quellen. Prag 1880. — [312] Delitsch, Deutschlands Oberflächenform. Breslau 1880.

[325] v. Wagner,

—    [313] Hauvel, C., Etüde du regime des cours d’eau. Clermont 1880. — [314] Rinck, L., Enthält die Grundluft Ammoniak? Erlangen 1880. — [315] Hagen, Veränderung der Wasserstände. Berlin 1880. — [316] Klein, Herrn. J., Physische Geographie. Stuttgart 1880. — [317] Frauenholz, W., Das Wasser mit Bezug auf wirtschaftliche Aufgaben der Gegenwart. München 1881. — [318] Riedel, Die Wasserverhältnisse Schlesiens. Wien 1881. — [319] Landolt, El., Der Wald und die Alpen. Zürich 1881. — [320] Hosäus, Dr. A., u. Weidenhammer, Dr. R., Grundriß der landwirtschaftlichen Mineralogie und Bodenkunde. 3. Aufl. Leipzig 1881. — [321] Hydrographische Uebersichtskarte der Wasserscheiden nnd Flussgebiete in Bayern. München 1881. — [322] Nemec, Das Land und das fließende Wasser. Prag 1881. -—- ' [323] Conz, Die Lawinen der Schweizer Alpen. Bern 1881. — [324] Simony, Gletscherphänomene. Wien 1881.

Hydrolog. Untersuchungen von Weser, Elbe, Rhein etc. Braunschweig 1881. — [326] Laffineur, Hydraulique et hydrologie souterraine et superficielle. Paris 1882. — [327] Stadtbauamt Wien, Technischer Bericht über die Grundwasserverhältnisse in Wien. Wien 1882. — [328] Penck, Die Vergletscherung der deutschen Alpen, ihre Ursachen, periodische Wiederkehr und ihr Einfluß auf die Bodengestaltung. Leipzig 1882. — [329] Hartig, R., Untersuchungen aus dem forst-botan. Institut zu München. II. Heft. Ueber die Verteilung der organ. Substanz, des Wassersund Luftraums in den Bäumen und über die Ursachen der Wasserbewegung in transpirierenden Pflanzen. Berlin 1882. — [330] Heinrich, R., Grundlagen zur Beurteilung der Ackerkrume. Wismar 1882.

—    [331] Dorn, E., Beobachtungen der Station zur Messung der Erdtemperatur in verschiedenen Tiefen im botan. Garten zu Königsberg pro 1878. Königsberg 1882. — [332] Fodör, Hygieinische Untersuchungen über Luft, Boden und Wasser. Braunschweig 1882. — [333] Müller, J., Die jährliche Periode der atmosphärischen Niederschläge in der Schweiz. Annalen der schweizerischen meteorologischen Zentralstation. Zürich 1882. — [334] Jacobi, H., Ueber Thalbildungen im westliehen Erzgebirge. Werdau 1882.

[335] Lepsius. Das Mainzer Becken. Darmstadt 1883.

—    [336] Verstraeten, Eaux alimentaires de la Belgique. Brüssel 1883. — [337] Suess, Das Antlitz der Erde. Wien, Prag u. Leipzig 1883. — [338] Jahresberichte des Zentralbureaus für Meteorologie und Hydrographie. Beiträge zur Hydrographie des Großherzogtums Baden etc. Jährliche Publikationen seit 1883. Karlsruhe. —[339] Marinelli, I piu orientali ghiacciai d’Italia. Padua 1883.

—    [340] Reis, P., Die periodische Wiederkehr von Wassersnot und Wassermangel im Zusammenhänge mit den Sonnenflecken, den Nordlichtern und dem Erdmagnetismus. Leipzig 1883. — [341] Heiden, E., Denkschrift zur Feier des 25jähr. Bestehens der agrikulturchem. Versuchsstation Pommritz. (S. 164. Kondensation des Wasserdampfes durch lufttrockenen Boden.) Hannover 1883. — [342] Dünkelberg, Encyklopädie und Methodologie der Kulturtechnik. Braunschweig 1883.

den naturwissenschaftlichen Grundlagen des Ackerbaues.

zu

—    [343] Hellriegel, H., Beiträge Braunschweig 1883. — [344] Regelmann, C., Flächeninhalt der Flußgebiete Württembergs nebst hydrograph. Karte von Württemberg. Stuttgart 1883. — [345] Seckendorff, Dr. A. v., Verbauung der Waldbäche, Aufforstung und Berasung der Gebirgsgründe. Wien 1884. — [346] Daudies-Pams, Th., Contribution ä l’hydrologie des Pyrenees-orientales. Etüde geologique du bassin de l’Agly. Pax-is 1884. — [347] Löwl, Ueber Thalbildung. Prag 1884. — [348] Töpfer, Untersuchungen über die Regenverhältnisse Deutschlands. Görlitz 1884. — [349] Preaudeau, Manuel hydrologique du bassin de la Seine. Paris 1884. — [350] Günther, Lehrbuch der Geophysik. Stuttgart 1884.

—    [350a] Oltmanns, F., Ueber die Wasserbewegung in der Moospflanze und ihren Einfluß auf die Wasservei’teilung im Boden. Straßburg 1884. — [351] Marinelli, La terra. Milano-Napoli-Firenze 1884. — [352] Supan, Grundzüge der physischen Erdkunde. Leipzig 1884. — [353] Schmid, J., Hydrologische Untersuchungen an den öffentlichen Flüssen im Königreich Bayern. München 1884. — [354] Kohl, E., Ueber den Ursprung der Quellen. Leipzig 1884-

—    [355] Gsell-Fels, Th., Bäder und klimatische Kurorte Deutschlands. Zürich 1885. —

—    [356] Heim, A., Die Quellen. Basel 1885. — [357] Hansen, Dr. A., Die Ernährung der Pflanzen. Leipzig 1885. — [358] Nördlinger, Th., Der Einfluß des Waldes auf die Luft und Bodenwärme. Berlin 1885. — [359] Lepsius, Die oberrheinische Tiefebene. Stuttgart 1885. — [360] Die Bestimmung von Normalprofilen für die Elbe von der sächsisch-preußischen Grenze bis Geesthacht. Magdeburg 1885. - [361] Jackson, L., Statistics of Hydraulic works and Hydrology of England, Canada, Egypt and India. London 1886.—[362] Heim, A., Handbuch der Gletscherkunde. Stuttgart 1885. — [363] Beissel, J., Der Aachener Sattel und die aus demselben hervorbrechenden Thermalquellen. Aachen 1886. — [364] Hohenburger, Ueber Geschiebebewegung und Eintiefung fließender Gewässer. Leipzig 1886. — [365] v- Richthofen, Führer für Fo-rschungsreisende. Berlin

1886. — [365a] A. Gerbert v. Hornau, Monographie der Donau. Wien 1886.— [366] Kirchhoff, Unser Wissen von der Erde. Allgemeine Erdkunde und Länderkunde. Bd. I. Allgem. Erdkunde von Hann, Hochstetter und Pokorny —- 1886. Bd. II. Länderkunde des Erdteils Europa. Teil I. Europa im Allgem. — 1887. Teil I, 2. Heft. Oesterreich-Ungarn von A. Supan. Die Schweiz, Niederlande und Belgien. 1889. — [367] Grebe, Dr. C., Gebirgskunde, Bodenkunde und Klimatologie in ihrer Anwendung auf Forstwirtschaft. 4. Aufl. Berlin 1886. — [368] Kohl, F. G., Die Transpiration der Pflanzen und ihre Einwirkung auf die Ausbildung pflanzlicher Gewebe. Braunschweig 1886. — [369] Schmied, Die Bodenlehre. Prag 1886. — [370] Sehlen, v., Grundwasserverhältnisse der Stadt Hannover und ihre Beziehung zu den Infektionskrankheiten. Hannover

1886. — [371] Gsell-Fels, Bäder und klimatische Kurorte der Schweiz. 2. Aufl. Zürich 1886. — [372] Philippson, A., Studien über Wasserscheiden. Leipzig 1886. (Sep.-Abdr.) -- [373] Wagner, A. F., Das Wasser nach Vorkommen, Beschaffenheit und Bedeutung, hauptsächl. in hygieinischer und technischer Beziehung. Dresden 1886. — [374] Assmann, Der Einfluß der Gebirge auf das Klima von Mitteldeutschland. Stuttgart 1886. — [375] Wilhelm, Dr. G., Landwirtschaftslehre.

I.    Teil. Die natürlichen Grundlagen der Landwirtschaft: Atmosphäre, Klima, Boden. Berlin 1886. — [376] Daubree, A., Les eaux souterraines. Paris 1887. — [377] Hayn, P., Der Ursprung der Grubenwasser. 'Freiberg 1887. — [378] Honseil, M., Der natürliche Strombau des deutschen Oberrheins. Berlin 1887. — [379] Nivoit, Geologie appliquee ä l’art de l’ing. Paris 1887. — [380] Wild,

H. , Die Regenverhältnisse des russischen Reiches. St. Petersburg 1887. — [381] Duclau, S., L’air et Feau, le poid de l’atmosphere. Composition de l’air et de l’eau. Limoges 1887. — [382] Roth,

J. , Allgemeine und chemische Geologie. I. Band. Bildung und Umbildung der Mineralien; Quell-, Fluß- und Meerwasser; die Absätze etc. Berlin 1887. — [383] Grave, H., Hydrologische Studien.

I.    Heft. Wien 1887. — [384] Neumayr, Dr. M., Erdgeschichte. Leipzig 1887. — [385] Wojeikoff, Die Klimate der Erde. Jena 1887. — [386] Detnier, W., Bodenkunde. Separatabzug a. d. Handbuch der gesamten Landwirtschaft. Von Th. Freih. v. d. Goltz. Tübingen 1888. — [387] Lang. C., Schwankungen der Niederschlagsmengen und Grundwasserstände in München von 1857—86. Beobachtungen d. meteorolog. Station im Königr. Bayern. Bd. 9. Jahrg. 1887. München 1888. — [388] Llaurado, Eaux souterraines. Association francaise pour l’avancement des Sciences. Congres d’Oran. Paris 1888. — [389] Senft, F., Der Erdboden nach Entstehung, Eigenschaften und Verhalten zur Pflanzenwelt. Hannover 1888. — [390] Physikalisch-statistischer Handatlas von Oesterreich-Ungarn mit erläuterndem Text. Wien 1885. — [391] Alessandri, P. E., Studi sulla eva-porazione comparata dell’ acqua, del suolo e di piante erbacee. Milano 1888. — [392] Richter, E., Die Gletscher der Ostalpen. Handbücher zur deutschen Landes- und Volkskunde. Band III. Stuttgart 1888. — [393] Benteli, A., Die Niveauschwankungen der 13 größeren Schweizerseen im Zeitraum von 20 Jahren (1867—86). Bern 1888. — [394] Denkschrift über die Memel, Weichsel, Oder, Elbe, Weser und Rhein vom königl. preuß. Ministerium d. öffentl. Arbeiten. Berlin 1888. — [395] Fijene, J. G. W., Beschouvingen over einige rivieren. s’Gravenhage 1888. — [396] Soyka, Die Schwankungen des Grundwassers mit besonderer Berücksichtigung der mitteleuropäischen Verhältnisse. Wien 1888. — [397] Delmas-Azema, Hydrologie. Etüde sur les nappes d’eau du sous-sol de St. Quentin. St. Quentin 1889. — [398] Fritz, H., Die wichtigsten periodischen Erscheinungen der Meteorologie und Kosmologie. Leipzig 1889. (Brockhaus.) — [399] Hamei, L., Le regime des eaux enAlgerie. Algerie 1889. — [400] Wojeikoff, Der Einfluß einer Schneedecke auf Boden, Klima und Wetter. Wien 1889. — [401] Der Rheinstrom und seine wichtigsten Nebenflüsse von den Quellen bis zum Austritt des Stromes aus dem Deutschen Reich. Vom Zentralbureau für Meteorologie und Hydrographie im Großherzogtum Baden. Berlin 1889. — [402] Garban, E., L’eau, ses proprietes, ses applications dans Findustrie. Paris 1889. — [403] Eberdt, O., Die Transpiration der Pflanzen und ihre Abhängigkeit von äußeren Bedingungen. Marburg 1889. — [404] Stäche, Dr. G., Die Wasserversorgung von Pola. Geologisch-hydrograph. Studie. Wien 1889. — [405] Blaas, J., Die Trinkwasserquellen der Stadt Innsbruck. Innsbruck 1890.

B. In Zeitschriften enthaltene Litteratur.

Für die Auswahl der folgenden Journallitteratur gilt im allgemeinen dasselbe, was sub A in der Einleitung gesagt ist. Zu bemerken ist indessen, daß in der neueren Zeit fast in allen Staaten Periodica der Hydrographie veröffentlicht werden; z. B. in Deutschland die Annalen der Hydrographie und maritimen Meteorologie (seit 1873), sodann die jährlichen diesbezüglichen Publikationen der Einzelstaaten im Deutschen Reiche; in Frankreich die Annales hydrographiques, Annuaire des eaux et forets, Annuaire des eaux minerales de la France et de l’etranger; in England u. a. die sehr bemerkenswerten Berichte der „British Association zum Studium des Laufes der Grundwasser“ u. s. w.

Auf den Inhalt dieser Periodica konnte in umfassender Weise nicht eingegangen werden, ohne die diesem Buche gesteckten Grenzen zu überschreiten; es mag also an dem allgemeinen Hinweise genügen. Dagegen wurden die älteren Publikationen über Entstehung der Quellen etc. — um eine historische TJebersicht zu geben — in das Verzeichnis aufgenommen. Alle Citate sind chronologisch geordnet.

Weitere Angaben speziellerer Art werden im Abschnitte III bei der Beschreibung von Wasserwerken, artesischen Brunnen, Quellenfassungen etc. etc. folgen.

[409] Spallanzani, Lettres de l’abbe ä Ch. Bonnet. (Springquellen von Spezia.)

[406] Sedileau, Vom Ursprung der Quellen. Memoires de l’Academie de Paris. 1693. S. 117. — [407] Halley, On the circulation of the watry vapours of the sea and the cause of springs. Phil, transact. Nr. 102, S. 468. — [408] De la Hire, Vom Ursprung der Quellen. Mem. de l’Acad. de Paris 1703.

Memoires de la soc. ital. II. Teil. 1786. — [410] Charpentier, Ueber Gletscher. Gilbert’s Ann. Bd. 63, S. 388. Bd. 64, S. 183. J. 1820. — [411] Biselx, Ueber Gletscher, Gilb. Ann. Bd. 69,

S. 125. J. 1822. — [412] Escher, Ueber Gletscher. Gilb. Ann. Bd. 69, S. 113. J. 1822. -— [413] Riepl, Entwicklung der Theorie über die häufige Erscheinung des raschen Emporsteigens unterirdischer Wässer, wenn durch den Bergbau oder durch andere Veranstaltungen Oeflhungen ins Innere der Erde gemacht werden. Medizinisches Jahrb. d. österr. Staates. Neue Folge. 1. Bd. IV. St. Jahrg. 1823. — [414] Bischof, Ueber die Quellenverhältnisse des östlichen Abhanges des Teutoburger Waldes. Erdmann, Journal für praktische Chemie 1827. Bd. 1, S. 321—-341. —

[415]    Lampadius, W. A. E., Ueber die Quellwasser des sächsischen Erzgebirges sowie über die atmosphärischen Wasser. Erdmann, Journ. f. prakt. Chemie. Bd. 1, S. 100. Jahrg. 1827. —

Fontaine ronde im Jura. Poggend. Ann. Bd. 15, S. 533. Jahrg. 1829.

[416]    Buch, Leop. v., Einige Bemerkungen über Quellentemperatur. PoggendorfFs Annalen. Bd. 12,

S. 403. Jahrg. 1828. — [417] Notiz über die warmen Mineralquellen in den Alpen und Pyrenäen. PoggendorfFs Annalen. Bd. 12, S. 511. Jahrg. 1828. — [418] Dutrochet, Beobachtung über die

[419] Untersuchungen der Mineralquellen am Kaukasus nebst Bemerkungen über die geognostische Beschaffenheit von Inner-Russland. Poggendorff’s Annalen Bd. 22, S. 344—390. Jahrg. 1831. — [420] Boussingault, Betrachtungen über die heissen Quellen der Kordilleren. Poggend. Ann. Bd. 32, S. 262. Jahrg. 1884.

[421] Einige Bemerkungen über die Temperatur der Quellen.

[422] Bischof, Einige Bemerkungen über

[423] Dove, H. W., Bemer-

[446] Daubree, Verfahren, die in ge-

[452] Das Aufräumen der

Poggend. Ann. Bd. 32, S. 270. Jahrg. 1834. den unterirdischen Lauf des Wassers, über die Absorption von Gasarten durch dasselbe im Innern der Erde. Poggend. Ann. Bd. 32, S. 241. Jahrg. 1834. kungen über den Regen. Poggend. Ann. Bd. 31, S. 545. Jahrg. 1834. — [424] Springbrunnen und unterirdischer Donner, durch das Meer veranlaßt. Poggend. Ann. Bd. 33, S. 349 (entlehnt aus der Schrift : Wanderungen durch Sizilien und die Levante. Berlin 1834). — [425] de Bellevue, F., Recherches sur la cause de la diminution que l’on remarque depuis quelques annees dans le nombre et le volume des sources. Comptes rend. Bd. I, S. 5. Jahrg. 1835. — [426]. Abnahme der Quellen im ehemaligen Poitou. Poggend. Ann. Bd. 37, S. 457. Jahrg. 1836. —- [427] Verfahren der Mailänder bei Aufsuchung und Leitung von Quellwasser. Förster’s Bauztg. Jahrg. 1836. S. 277. — [428] Duc de Raguse, Temperature de quelques sources, observees pendant une voyage en Orient. Comptes rend. Bd. II, S. 210. Jahrg. 1836. — [429] Puillon Boblaye, Observations sur les sources de la Moree. Comptes rend. Bd. IV, S. 337. Jahrg. 1837. — [430] Pouillon Boblaye, Observations sur la temperature des sources aux environs d’Alem^on. Comptes rend. Bd. V, S. 28. Jahrg. 1837. — [431] Walferdin, Mesure de la temperature des sources de la Marne, de la Seine et de la Meuse. Comptes rend. Bd. IX, S. 169. Jahrg. 1839. — [432] Denizet, Sources, sujettees ä des variations qui paraissent liees ä l’etat du barometre. Comptes rend. Bd. VIII, S. 62. Jahrg. 1839. — [433] Dombasles, Math, de, Des forets considerees relativement ä l’exi-stence des sources. Comptes rend. Bd. VIII, S. 62. Jahrg. 1839. — [434] Riviere, Accroissement du volume des eaux d’une source situee ä quatre lieues de la mer ä l’epoque des grandes marees. Comptes rend. Bd. VIII. Jahrg. 1839. — [435] Franzesconi, H., Geber Wasserleitungen. Förster’s Bauztg. Jahrg. 1840. S. 39. — [436] Arago, Sur la difference de temperature entre deux sources de la Seine qui apparaissent ä des hauteurs differentes au dessus du niveau de la mer. Comptes rend. Bd. XI, S. 408. Jahrg. 1840. — [437] Vallos, Sur le bassin dans lequel se versent les eaux de la source de Saint-Seine. Comptes rend. Bd. XI, S. 290. Jahrg. 1840. — [438] Morin, Note sur la source du Gibergeron pres de Signy-l’Abbaye. Comptes rend. Bd. XII, S. 994. Jahrg. 1841. — [439] Merian, P., Ueber den Stand des Rheins bei Basel und über die fortdauernde Abnahme von dessen Wassermenge in den letzten 30 Jahren. Poggend. Ann. Bd. 57, S. 314. Jahrg. 1842. — [440] Einfluß von Ebbe und Flut auf Quellen. Comptes rend. Jahrg. 1842. S. 310. — [441] Newbold, Captain, Madras-Army, On the temperature of the springs, wells and rivers of In dia and Egypt and of the sea and table-lands within the tropics. Philos. transactions Jahrg. 1845 I, S. 125—140. — [442] Bunsen, Physikal. Beobachtungen über die hauptsächl. Geisir Irlands. Ann. Phys. Chem. Bd. 72, S. 159. Jahrg. 1847. — [443] Schlagintweit, Untersuchung über die Isogeo-thermen der Alpen. Poggend. Ann. Jahrg. 1849. B. Z. XXVII, S. 305. — [444] Simony, F., Ueber die Temperatur der Quellen im Salzkammergut und dessen nächsten Umgeb ungen. Pog-gendorff’s Ann. Bd. 78. Jahrg. 1849. — [445] Zinken, Bemerkungen über die Quellenbildung. Poggend. Ann. Bd. 78, S. 180. Jahrg. 1849. ringer Tiefe vorkommenden fließenden Wasser zu entdecken und sie als Quellen zu Tage zu fördern. Dingler’s polytechn. Journal Jahrg. 1849. Bd. 113, S. 105.— [447] Hombres-Firmas, Notes relatives aux sources ascendantes du departement du Gard. Comptes rend. Bd. XXVIII, S. 34. 282. Jahrg. 1849. — [448] Lawes, J. B., Experimental 'Investigation into the amount of water given off by plantes during their growth. Journ. Hist. Soc. London. Bd. 5, S. 38. Jahrg. 1850. — [449] Thurmann, Sur la temperature des sources de la chaine du Jura comparee ä celle des sources de la plaine suisse, des Alpes et des Vosges. Annuaire meteorolog. de la France. Jahrg. 1850. S. 258. — [450] Schwamkrug, Ueber die Regenmengen zu Freiberg und deren Zusammenhang mit der Wasserwirtschaft des Freiberger Bergamtrevieres. Sächsische Bergwerkszeitg. Jahrg. 1852. Nr. 28. — [451] Schlagintweit, Ueber die Temperatur des Bodens und der Quellen in den Alpen. Poggend. Ann. Bd. 90. Erg. S. 576—601. Jahrg. 1854.

Quellen der Nidda zum Behuf der Vermehrung ihrer Wasserzuflüsse. Berggeist. Jahrg. 1857 S. 362 ff. — [453] Denzler, Ueber den Einfluß der Rotation der Erde auf die strömenden Gewässer. Mitteilungen der naturforschenden Gesellschaft zu Bern. Jahrg. 1857. S. 116. — [454] Fournet, Quellen und deren Ergiebigkeit. Mem. de l’Acad. de Lyon. Classe des Sciences. Bd. 8, S. 223. Jahrg. 1858. — [455] Nowak, Notizen über gewisse interessante Quellen Südfrankreichs nach Fournet. Lotos. Jahrg. 1860. S. 235. — [456] Hüll, New red sandstone and permian sources water supply. Memoirs of the litterary and philosoph. society of Manchester. 1861—62. Jahrg. 1869—76. — [457] Beigrand, Deux notes sur le puits de Passy. Annuaire de la societe meteorologique, 28. Mai und 10. Oktober 1861. — [458] Aeltere Methoden, Quellen aufzusuchen. Deutsche illustr. Gewerbeztg. Jahrg. 1862. S. 385.— [459] Dr. Peter, Hydroplutonismus. Oesterr. Wochenschr. für Wissenschaften, Künste und öffentliches Leben, August 1862. — [460] Schefczik,

Ueber Auffindung von Quellen und unterirdischen Wasserläufen. Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Archit.-Vereins. Jahrg. 1862. S. 106. — [461] Gerwig, R., Ueber die Bedeutung der Moose für die Wasserverteilung auf der Erdoberfläche. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1862. S. 117. — [462] Etzel, A. v., Ueber den Abfluß des Wassers aus dem Innern Grönlands durch Quellen unter dem Eise. Zeitschr. f. allgem. Erdkunde von Koner. Jahrg. 1868. Februar-Heft. — [463] Streng, Der Bauerngraben oder Hungersee. Beitrag zur physikal. Geographie des Harzes. Petermann’s geogr. Mittheil. Jahrg. 1864. S. 43-

—    [464] Jolly, Temperaturbestimmungen in der Tiefe einiger bayr. Gebirgsseen. Poggend. Ann. Bd. 122, S. 659. Jahrg. 1864. — [465] Ansted, Ueber natürliche und künstliche Quellen in Beziehung zur geologischen Beschaffenheit. Civ. Eng. Jahrg. 1865. S. 81. — [466] Lyell, Die heißen Quellen mit besonderer Berücksichtigung der Thermen. Gaea. Bd. 1. S. 510. Jahrg. 1865. — [467] Emsmann, Abbe Paramelle, der Quellenfinder. Gaea. Bd. 2. S. 136. Jahrg. 1866. — [468] Röder, Die Loire und ihre Wasserverhältnisse. Erbkam’s Zeitschr. f. Bauw. Jahrg. 1867. S. 377. —

[469] Woldrich, Ein Beitrag zur Quellentheorie des Herrn Dr. Nowak. Lotos. Jahrg. 1867. S. 121.

[473] Moseley, On the

[476] Grad-Dupre, Observations sur

—    [470] Ueber Hydro-Geologie. Les Mondes. 2. Ser. Bd. 16, S. 165. Jahrg. 1868. — [470a] Delesse, M., Distribution de la pluie en France. Bull. soc. de geogr. S. 5 Bd. 17, S. 172. Jahrg. 1868.— [471] Woldrich, Ueber die Beziehungen der atmosphärischen Niederschläge zum Fluß- und Grundwasserstand. Mitteil. d. techn. Klubs Salzburg. I. Heft. 1869. — [472] On the practicability of obtaining large supplies of water from the mountanious districts of England and Wales. Builder. Jahrgv1869. S. 579. 598. 621. Engng. Bd. 8, S. 36. 85. mechanical impossibility of the descent of the glaciers by their wight only. Phil. Mag. Jahrg. 1869. S. 363. — [474] Lorenz, Ueber die Nutzbarmachung dei unterseeischen Süßwasserquellen an der österreichischen Küste. Archiv für Seewesen. Jahrg. 1869. S. 458. — [475] Norman, Hydraulic engineering at Canterbury. Builder Jahrg. 1869. S. 539. la Constitution et les mouvements des glaciers. Comptes rend. Bd. 69, S. 955. Jahrg. 1869. — [477] Ueber Grundwasser. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1869. S. 45. — [478] Buys-Ballot, Memoire, betrekkelijk de waterstandend op de nederlandsche rivieren. Tijdschr. Ing. Jahrg. 1869—70. Notalen. S. 104. — [479] Henoch, Untersuchungen über das Quellengebiet von Altenburg. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1870. S. 115. — [480] Glock, Fr., Die Meteorologie und die Wasserhaltung. Oesterr. Zeitschr. f. Berg- und Hüttenwesen. Jahrg. 1870. S. 329 ff.

[482] Ueber

—    [481] Dumreicher, Die Wasserwirtschaft des nordöstlichen Oberharzes. Zeitschrift für Berg-, Hütten- und Salinenwesen in Preußen. Berlin. Bd. 18, S. 87. Jahrg. 1870.

[485] Maaß, Die Wasserstände der Elbe in den

Quellen. Berggeist. Jahrg. 1870. Nr. 70 u. 72. — [483] Croll, On the cause of the motion of glaciers. Phil. Magaz. Jahrg. 1870. S. 210. — [484] Burg, Filtration illimitee des eaux courantes. Prop. ind. Jahrg. 1870. S. 167.

Jahren 1727—1870 mit Bezug auf die amtlichen Beobachtungen des Pegels zu Magdeburg. Erb kam’s Zeitschr. f. Bauw. Jahrg. 1870. S. 469. — [486] Gallicher, Sur le regime des eaux. Journ de l’agricult. Bd. 2, S. 266. Jahrg. 1871. —    [487] Beigrand, Essai sur les aqueducs romains

[492] Die Absorbierungsfähigkeit des Sandbodens

Mondes. 2. S. Bd. 24, S. 736. Jahrg. 1871. — [488] Heim, A., Ueber Gletscher. Annalen dei Phys. u. Chem. 5. Ergänzungsband. S. 30 ff. Jahrg. 1871. — [488a] Kerner, Beobachtungen dei Wanderungen des Maximums der Bodentemperatur. Naturf. Jahrg. 1871. S. 278. — [489] Bec querel, Memoire sur la temperature des sols couverts de bas vegetaux ou denudes. Comptes rend Bd. 73, S. 1136. Jahrg. 1872. — [490] Risler, Absorption von Wasser durch Pflanzen. Zentral blatt für Agrikulturchemie. Jahrg. 1872. S. 160. — [491] Ueber Quellwasser. Württemb. Jahrb f. Statist, u. Landesk. 1872. II. S. 100.

Engeneering. Jahrg. 1873, Novbr. — [493] Poincarne, Verteilung und Abfluß der Niederschläge im Maasgebiete. Annales des ponts et chauss. Jahrg. 1873. S. 227. — [494] Streng, A., Ueber den Kreislauf der Stoffe in der Natur. Neues Jahrb. f. Mineralogie etc. Jahrg. 1873. Heft 1. — [495] de Gamond, Memoires sur le regime des eaux courantes en France. N. Ann. Constr. Jahrg. 1873. S. 62. — [496] Laubmann, Ueber das Auffinden der Wasserquellen. Bayr. Gewerbbl. Jahrg. 1873. S. 277.

—    [497] Grahn, E., Zur Statistik der städtischen Wasserversorgung. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1874. S. 808. — [498] Marie Davy, Verminderung der Wassermenge der fließenden Gewässer. Aus d. Annuaire meteorolog. Jahrg. 1873 in d. Zeitschr. der österr. Gesellsch. für Meteorologie. Jahrg. 1874. Nr. 10 u. 11. — [499] Müller, A., Ueber Thalbildung durch Gletscher. Ann. der Phys. u. Chemie. Bd. 152, S. 480. Jahrg. 1874. — [500] Mayer, A., Ueber das Verhalten erdartiger Gemische gegen das Wasser. Landwirtsch. Jahrbücher. Jahrg. 1874. S. 753. — [501] Folgen der Ausrottung der Wälder. Stummer’s Ingenieur. Jahrg. 1875. Febr. — [502] Bai-ley-Denton, Wasserwirtschaft in England. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1875. S. 136.

—    [503] The water supply of England. Engineering. Jahrg. 1875, Juli. S. 56. — [504] Rance, de, Grundwasser in der New red Sandstone-Formation und in der permischen Formation in England. Engng. Jahrg. 1876. S. 285. — [505] Gilbert, J. H., On Rainfall, Evaporation and Percolation. Proceed. of the Inst. of. Civ. Engin. Bd. 14. Teil III. London 1876. — [506] Symons, G. J., Water supply of large towns. Journ. of Gaslight. Jahrg. 1876. II. S. 705. — [507] Gilbert

Gr. K., Die Erosion und die Entstehung der Canons. Americ. Journ. of science. Bd. 12, S. 16.

1876. — [508] Jentzsch, A., Geologische Durchforschung der Provinz Preußen (die Wasserverhältnisse). Schriften der physik.-ökonom. Gesellsch. zu Königsberg. Jahrg. 1876. S. 107. — [509] Birkinbine, H. P. M., RainfalJ on the bassin of the Shuylkill-River. Journ. of the Franke. Inst. Jahrg. 1876. Nr. 603, S. 185. — [510] Müller, R., Untersuchungen über die Einwirkung des kohlensäurehaltigen Wassers auf einige Mineralien und Gesteine. Mineralogische Mitteilungen von Tschermak. Jahrg. 1877. — [511] Yolger, Dr. O., Ursprung der Quellen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Jahrg. 1877. S. 481. — [512] Barral, La fontaine de Yaucluse. Journ. de l’agricult. Bd. 3, S. 484. 1877. — [513] Latham, Indications of the movement of water in the chalk-formation, Eng. Bd. 44, S. 320. Jahrg. 1877. — [514] Havenstein, Studien über das Verhalten des natürlichen Bodens und der in ihm wurzelnden Pflanzen gegen das Wasser. Landwirtsch. Jahrbücher. Bd. 7, S. 293. Jahrg. 1877. — [515] Becquerel, M. u. E., u. Morin, Temperaturbeobachtungen in der Tiefe des Bodens, in der Luft und im bewachsenen wie im kahlen Boden. Comptes rend. Bd. 84, S. 515. Jahrg. 1877. — [516] Watson, H., Aenderung in der Zusammensetzung von Wasser aus einer der Seeküste naheliegenden Quelle. Berichte der deutsch, ehern. Gesellsch. Jahrg. 1877. S. 907-— [517] Freytag, Das fiskalische Bad Oeynhausen und seine Quellen. Zeitschr. f. Berg-, Hütten-u. Salinenwesen d. preuss. St. Bd. 26, S. 275. Jahrg. 1878. — [518] Zsigmondy, W., Der artesische Brunnen im Stadtwäldchen zu Budapest. Jahrb. der k. k. geolog. Reichsanstalt. Bd. 28, S. 733. Jahrg. 1878. — [519] Lissauer, Eine Methode, die Filtrations- und Absorptionsfähigkeit der verschiedenen Bodenarten für flüssige Düngemittel zu bestimmen. Zeitschr. f. anal. Chemie. Jahrg. 1878. S. 515.    —    [520]    Pippart,    Zur Quellenfrage. Wochenschr. d. Ver. deutsch. Ing.

Jahrg. 1878. S. 6 ff.    —    [521] Krümmel,    Dr. O., Die Verteilung der Regen in Europa. Zeitschr.

[523] Mohr, Dr, O., Volger’s neue

d. Gesellsch. f. Erdkunde in Berlin. Jahrg. 1878. S. 97. — [522] van Bemmelen, Die Absorptionserscheinungen der Ackererde. Naturf. Jahrg. 1878.

Theorie des Quell- und Bodenwassers. Gaea. 14. Jahrg. S. 578. Jahrg. 1878. — [524] Vogel, A., Die Wasserverdunstung verschiedener Vegetationsdecken. Sitzungsber. d. Münch. Akad. der Wissensch., mathem.-physik. Klasse. Bd. 8, S. 539. Jahrg. 1878. — [525] Haberlandt, Einfluß des Anfeuchtens auf das Volumen des Bodens. Naturf. Jahrg. 1878. S. 433. — [526] Hartung, Beitrag zur Kenntnis von    Thal-    und Seebildung. Zeitschr. d. Gesellschaft f. Erdkunde z. Berlin.

Bd. 13. Jahrg. 1878.    —    [527]    Möller,    Ueber die freie Kohlensäure im Boden. Mitteil, aus d.

forstl. Versuchswesen Oesterreichs. Jahrg. 1878. Heft II. S. 121. — [528] Thomson, Ueber die Verbreitung der Wärme im Boden. Naturf. Jahrg. 1878. S. 233. — [529] Johnson, S. W., Stu-dies on the relations of soils to water. Annual Report of the Connectic. agricult. experim. Station.. Jahrg. 1878. S. 76. — [530] Die Ursachen der Entstehung der Thermen. Augsburg. Allg. Ztg.

1878.    Febr. — [531] Suess, E., Ueber die Mineralquellen von Böhmen. Bohemia. Jahrg. 1878. Nr. 85. — [532] Ueber Wärmeabsorption und Emission des Bodens. Forsch, auf d. Geb. d. Agri-kulturph. Bd. 1, S. 379. Jahrg. 1878. — [533] Jahn, H., Die warmen Quellen von Thermopylä Berichte der chem. Gesellschaft. 1878. S. 218. — [534] Quantitäten und Temperatur aufgeschlossener Quellen beim Bau der Gotthardbahn. Rapports trimestrels du Gotthard. Jahrg. 1878. Bd. V, S. 7 u. 8, S. 43 u. 62. Bd. VI, S. 6—11, 26—31, 46-47, 65. — [535] Knop, Ueber die hydrographischen Beziehungen zwischen der Donau und der Aachquelle im badischen Oberlande. Neues Jahrb. f. Mineral., Geol. u. Paläontol. Jahrg. 1878. S. 350. — [536] Pettenkofer, Permeabilität des Bodens für Luft. Sitzungsber. der Münch. Akadem. Jahrg. 1879. S. 208. — [537] Graeve, P., Ueber den Wasserreichtum deutscher Ströme und dessen Verteilung. Civilingen.

1879.    Heft8, S. 591. — [538] v. Seckendorif, Mitteilungen aus d. forstlichen Versuchswesen Oesterreichs. 2. Bd. Jahrg. 1879. 2. Heft.— [539] Smreker, O., Das Grundwasser. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. Jahrg. 1879. Nr. 8, S. 348. — [540] Wollny, Untersuchungen über die Temperatur des Bodens im dichten und lockeren Zustande. Forsch, auf d. Geb. d. Agrikulturph. Bd. 2, S. 133. Jahrg. 1879. — [541] Penning, Pure water and its sources. Brew. J. Bd. 15, S. 117. Jahrg. 1879.

—    [542] Boulange, La recherche des sources. Mondes. Bd. 50, S. 204. Jahrg. 1879. — [543] Güss-feldt, Ueber die Eisverhältnisse im Hochgebirge. Verhandl. der Gesellschaft für Erdkunde zu Berlin. Bd. 6, S. 87. Jahrg. 1879. — [544] Ebermayer, Dr. E., Wie kann man den Einfluß der Wälder auf den Quellenreichtum ermitteln? Forstwirtschaftl. Zentralblatt. Jahrg. 1879. S. 77.

—    [545] Zweifel, Etüde sur l’origine des sources. Bulletin de la sqc. industr. de Mulhouse. April 1879. Bd. 49, S. 164. — [546] Die Quellentheorie Zweiffel’s. Berggeist. Bd. 24, S. 145. 181. Jahrg. 1879. — [547] Höhnel, F. v., Ueber die Wasserverbrauchsmengen unserer Forstbäume mit Beziehung auf die forstlich-meteorolog. Verhältnisse. Fortschr. auf d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 2, S. 398. Jahrg. 1879. — [548] Henrich, Beitrag zur Theorie der intermittierenden kohlensäurehaltigen Quellen. Zeitschr. f. Berg-, Hütten- u. Salinenwesen. Bd. 27, S. 199. Jahrg. 1879.

—    [549] Ammon, G., Untersuchungen über das Kondensationsvermögen der Bodenkonstituenten für Gase. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 2, S. 1. Jahrg. 1879. — [550] Die Teplitzer Quellenfrage. Berggeist. Bd. 24, S. 69. Jahrg. 1879. — [551] Wollny, Kritik zu Volger’s Vortrag

(über Quellenbildung). Forsch, a. d. Gebiete der Agrikulturphysik. Bd. 2, S. 51. Jahrg. 1879.

—    [552] Schmitt, Dr. E., Ueber Dünenwasserversorgung einiger holländischer Städte. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. zu Hannover. Jahrg. 1879. S. 515. — [553] Das unterirdische Wasser, seine Herkunft, sein Verweilen und ■Zutagekommen. Archiv f. d. Offiz, d. Artillerie. Bd. 87; S. 1. Jahrg. 1880. - [554] Les puits instantanes. Mondes. Bd. 50, S. 851. Jahrg. 1880. — [555] Lang, 0., Ueber die Bedingungen der Geisir. Gotting. Gel. Nachr. Jahrg. 1880. S.r225. — [556] Klocke, Die Art der Gletscherbewegung. Zeitschr. d. deutsch, u. österr. Alpenvereins. Bd. 11, S. 66. Jahrg. 1880.

—    [557] Beer, Die Eisseen im Alpengebiete. D. Rundschau für Geogr. u. Statistik. 2. Jahrg.

S. 470.    1880. — [558] Fritz, Die Veränderlichkeit der Wassermengen der Gewässer des Fest

[561] Mayer, A., Ueber die Bestimmung der Wasserkapazität unserer

landes. Petermanns geograph. Mitteil. Jahrg. 1880. S. 245 ff. — [559] Thiem, Das Grundwasser und seine Verwendung zu Wasserversorgungen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 24, S. 101. Jahrg. 1880. — [560] Volger, Dr. O., Zur Quellenlehre. Wochenschr. d. Vereins deutsch. Ingen. Jahrg. 1880. S. 250.

Bodenarten. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 3, S. 150. Jahrg. 1880. — [562] Thiem, A., Der Versuchsbrunnen für die Wasserversorgung der Stadt München. Journ.f. Gasbel. u. Wasserversorg . Jahrg. 1880. S. 156 ff. — [563] Hazard, Chem.-physik. Untersuchungen über die Bildung der Ackererde und deren Verwitterung. Zentralbl. f. Agrikulturchemie. Bd. 9, S. 12. Jahrg. 1880. — [564] Hann, Bemerkungen über die neuen Quellentheorien. Gaea. 16. Jahrg. S. 469. Jahrg. 1880. — [565] Aitken, J., Ueber den Einfluß desStaubes auf die Wolkenbildung. Nature. Bd. 23. Nr. 583. Jahrg. 1880. — [566] Sonntag-Jarz, Beitrag zu Volger’s neuer Quellenlehre. Gaea. 16. Jahrg. S. 320. Jahrg. 1880.

—    [567] Adams, Amount of rainfall in its relation to the water-supply. Nostrands Mem. Bd. 24, S. 336. Jahrg. 1881. — [568] Bärmann, The annual rainfall in its relation to the water supply of a city. Nostrands Mem. Bd. 24, S. 199, Jahrg. 1881. — [569] Zweiter Bericht des hydrotechn. Comites über die Wasserabnahme in den Quellen, Flüssen und Strömen der Kulturstaaten. Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Jahrg. 1881. S. 73. — [570] Hann, Noch einige Worte über die physikalische Unzulässigkeit der Volgerschen Quellentheorie. Gaea. 17. Jahrg. S. 83. Jahrg. 1881.

[574] Stefanovic v. Vilovo, Die Seitenver-

—    [571] Liznar, Ueber die periodischen Aenderungen des Grundwasserstandes. Gaea. 17. Jahrg. S. 330. Jahrg. 1881. — [572] Dieulafait, Allgemeines Gesetz der Bildung von Mineralquellen unter Anwendung auf die Verhältnisse'zu Grenoux. Comptes rend. Bd. 92, S. 756. Jahrg. 1881. — [573] Pfaff, Untersuchungen über die Bewegung des Pasterzengletschers. Zeitschr. d. deutsch, u. österr. Alpenvereins. Bd. 12;, S. 1. Jahrg. 1881.

Schiebung der Flüsse und ihre Ursachen. Gaea. Bd. 17. Jahrg. 1881. — [575] Wollny, E., Untersuchungen über die Wasserverbrauchsmengen der landwirthschaftl. Kulturpflanzen in Rücksicht auf die agrar-meteorolog. Verhältnisse. Forsch a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 4, S. 85. Jahrg. 1881. — [576] Latham, Influence of barometric pressure on the discharge of water from springs. Journ . gaslghtg. Bd. 38, S. 474. Jahrg. 1881. — [577] Lueger, Verteilung des Wassers, insbesondere des Quellwassers über dem Festlande. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 24, S. 427. Jahrg. 1881. — [578] Liebenberg, Bodenwärme. Zentralbl. f. Agrikulturchem. Bd. 10, S. 148. Jahrg. 1881.

—    [579] Zillner, Boden, Wasser und Luft. Beiträge zur Kenntnis von Stadt und Land. Salzburg. Jahrg. 1881. — [580] Becquerel, Temperatur des Bodens unter dem Schnee. Zentralbl. f. Agrikulturchem. Bd. 10, S. 289. Jahrg. 1881. — [581] Michaud, La filtration naturelle. Ann. Lyon. Jahrg. 1881. S. 169. — [582] Zalomanoff, Das Eindringen der Kälte in den Boden. Naturforscher. Bd. 14, S. 277. Jahrg. 1881- — [583] Klocke, Ueber die optische Struktur des Gletschereises. Neues Jahrb. f. Mineralog., Geol. und Paläontolog. Jahrg. 1881. S. 23. — [584] Masure, Die Verdunstung des freien Wassers, des im Ackerboden enthaltenen Wassers und die Transpiration der Pflanzen. Zentralbl. f. Agrikulturchem. Bd. 10, S. 505. Jahrg. 1881. — [585] Ronby, Theorie des sources thermales. Chrom ind. Bd. 4, S. 42. Jahrg. 1881. — [586] Zalomanoff, Bestimmung der Absorptionskraft des Bodens. Zentralbl. f. Agrikulturchem. Bd. 10, S. 226. Jahrg.

1881.    — [587] Soyka, Die Permeabilität des Bodens für Luft. Chem. Zentralbl. III. Bd. 12, S. 427. Jahrg. 1881. — [588] Andoynaud, Durchgang der Regenwässer durch die Ackerkrume. Zentralbl. f. Agrikulturchem. Bd. 10, S. 217. Jahrg. 1881. - [589] Ramee, Discovery of unterground springs. Scient. Am. Suppl. S. 4285. Jahrg. 1881. — [590] Thiem, A., Beitrag zur Kenntnis der Grundwasserverhältnisse im norddeutschen Tieflande. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1881. S. 686. — [591] Richter, E., Der südlichste Gletscher von Europa. Ausland 1882. S. 256. — [592] Richter, E., Der Blaueisgletscher am Hochkalter bei Berchtesgaden. Ausland 1882. S. 13.

—    [593] Leger, Le Rhone et les sources de la vallee d’Ain. Lyon scientif. indust. Bd. 3, S. 297. Jahrg. 1882. — [594] Wollny, E., Untersuchungen über die physikal. Eigenschaften des Bodens im dichten und im lockeren Zustande. Fortschr. auf d. Geb. d. Agrikulturph. Bd. 5, S. 1. Jahrg.

1882.    — [595] Einfluß des Atmosphärendruckes auf die Ergiebigkeit von Brunnen u. Quellen. Zentralbl. d. Bauverwaltg. Jahrg. 1882. S. 8. — [596] Stellwaag, A., Untersuchungen über die Temperaturerhöhung verschiedener Bodenkonstituenten und Bodenarten bei Kondensation von flüssigem und dampfförmigem Wasser, sowie von Gasen. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 5>

11

Lueger, Wasserversorgung.

S. 210. Jahrg. 1882. — [597] Löwl, Die Entstehung der Durchbruchsthäler. Petermanns Mitteilungen. Jahrg. 1882. S. 405 ff. — [598] Wollny, E., Untersuchungen über den Einfluß der Struktur des Bodens auf dessen Feuchtigkeits- und Temperaturverhältnisse. Forsch, a.d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 5, S. 145. Jahrg. 1882. — [599] Credner, Die geograph. Verteilung der Alpenseen. Verhandlungen des II. Geographentages in Berlin. 1882. S. 84. — [600] Lawes, J. B., Gilbert, J. H., und Warington, R., On the amount and compos. of the rain and drainage-waters collected at Rot-hamsted. Journ. of the roy. agr. Soc. of England. Bd. 17 u. 18. Zentralbl. f. Agrikulturchemie. Jahrg. 1882. Heft 9 u. 10. — [601] Stapff, Ueber Veränderungen im Abflüsse von Seen. Neues Jahrb. f. Mineralog, Geolog, u. Paläontolog. Jahrg. 1882. S. 110 ff. — [602] Fankhauser, Vergleichende meteorologische Beobachtungen im Kanton Bern. Referat darüber von E. Wollny. Forsch, auf d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 5, S. 316. Jahrg. 1882. — [603] Zöppritz, Ueber den angeblichen Einfluß der Erdrotation auf die Gestaltung von Flußbetten. Verhandl. des 2. deutschen Geographentages. Berlin 1882. — [604] Prevost, Wirkungen des Pflanzenwuchses auf die Menge der dem Boden durch das Regenwasser entzogenen Substanzen. Zentralbl. f. Agrikulturchemie. Bd. 11, S. 2. Jahrg. 1882.

[605] Qualities of water, derived from different rocks.

[607] Smreker, Ueber Quellen-

[618] Wollny, E., Unter

Sanitär. Eng. Bd. 6, S. 219. Jahrg. 1882. — [606] Sorauer, Wasserbedürfnis unserer Getreidearten. Allgem. Hopfenzeitg. Bd. 22, S. 115. Jahrg. 1882. gebiete der Kreideformation Mittelböhmens. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1882. S. 700. — [608] Vei'änderlichkeit der Wassermengen von Flüssen und Seen. Gaea. 18. Jahrg. S. 393. Jahrg. 1882. — [609] Emmerling, Verhalten der Humus-Bodenarten zu Wasser. Zentralbl. für Agrikulturchem. Bd. 12, S. 655. Jahrg. 1883. — [610] Deherain, Epuisement des terres par la culture. Gen. civ. Bd. 3, S. 305. Jahrg. 1883. — [611] Petermann, Verdunstung des Wassers der Ackererde. Zentralbl. f. Agrikulturchem. Bd- 12, S. 1. Jahrg. 1883. — [612] Löwl, Das Problem der Flußdurchbrüche. Verhandl. d. k. k. geologischen Reichsanstalt. Wien 1883. — [613] Riegler, W., Beobachtungen über die Bodenfeuchtigkeit unter verschiedenen Bedeckungen, namentlich unter Waldstreu und Grasnarbe. Mitteil, aus d. forstl. Versuchswesen. Oesterreichs. Jahrg. 1883. S. 7. — [614] Lubberger, Die Theorien der Quellenbildung. Journ. f. Gasbel. und Wasserv. Bd. 27, S. 12. Jahrg. 1883. — [615] Kramer, E., Das Verhalten der Waldstreu und Moosdecken gegenüber dem Eindringen des meteorolog. Wassers in den Boden. Mitteil, aus d. forstl. Versuchswesen Oesterr. Jahrg. 1883. S. 3. — [616] Wasserwirtschaft und Hydrologie. Zentralbl. d. Bauv. Bd. 3, S. 122. Jahrg. 1883. — [617] Einfluß von Seen auf die Wasserführung der Flüsse. Wochenbl. f. Archit. u. Ing. Bd. 5, S. 233. Jahrg. 1883. suchungen über den Einfluß der Exposition des Bodens auf dessen Feuchtigkeitsverhältnisse. Forsch a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 6, S. 377. Jahrg. 1883. — [619] Smreker, O., Das Grund wasser. Zeitschr. d. Vereins deutsch. Ing. 1879. S. 348. Die Erscheinungsformen des Grundwassers. ibid. Jahrg. 1883. S. 681. — [620] Wagner, F., Untersuchungen über das relative Wärmeleitungsvermögen verschiedener Bodenarten. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 6, S. 1. Jahrg. 1883. — [621] Michaelis, Regenfall und Wasserablauf im westfälischen Becken. Erbkams Zeitschr. f. Bauwes. Bd. 33, S.    57. Jahrg. 1883. — [622] Richter,    Beobachtungen    an den Gletschern der Ostalpen. Zeitschr.    d. deutsch, u.    österr. Alpenvereins.    Bd. 14, S. 61.    Jahrg. 1883.

—    [623] v. Sonklar, Der Schwemmkegel von Innsbruck und die Grundwasserverhältnisse derselben.

Deutsch. Rundsch. f. Geogr. u. Statist. 5. Jahrg. S. 18 ff. Jahrg. 1883. — [624] Göbl, W., Einiges über Erd wärme. Vereinsmitteil. der österr. Zeitschr. für Berg- u. Hüttenw. Jahrg. 1883. S. 13. — [625] Wollny, E., Untersuchungen über den Einfluß der Pflanzendecke und der Beschattung auf die physik. Eigenschaften des Bodens. Forsch, a d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 6, S. 197. Jahrg. 1883. — [626] Riedel, J., Die Regenfälle in den verflossenen Herbstmonaten und ihre Beziehungen zu den Ueberschwemmungen in den Südostalpenländern und den Rheingegenden. Wochenschrift des österr. Ingen.- u. Architektenvereins, S. 155. Jahrg. 1883. — [627] Hensch, Einfluß der Bodenbearbeitung auf die Feuchtigkeitsverhältnisse des Bodens. Oesterr. landwirtschaftliches Wochenbl. Bd. 10, S. 419. Jahrg. 1884. — [628] Ebermayer, Dr. E., Studien über das Wasserbedürfnis der    Waldbäume.    Forst- u. Jagdzeitung    Supplem. Bd.    12, Heft 2,

S. 94. Jahrg. 1884. — [629]    Wollny, E.,    Untersuchungen über    die kapillare    Leitung des

Wassers im Boden. Forschungen a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 7, S. 269. Jahrg. 1884.

[631] Rance, de, Increase of unterground water supply. Meclian.

—    [630] Eser, C., Untersuchungen über den Einfluß der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Bodens auf dessen Verdunstungsvermögen. Fortschr. a. d. Geb. der Agrikulturphys. Bd. 7, S. 1. Jahrg. 1884.

World. Bd. 17, S. 94. Jahrg. 1884. — [632] Wollny, E., Untersuchungen über die Wasserkapazität und das Verdunstungsvermögen versch. Streumaterialien. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 7,

S. 309. Jahrg. 1884. — [633] Schmid, J., Beobachtung der Gesteinstemperatur bis zur Tiefe von 1000 m im Adalbert-Grubenfelde zu Prittam. Oesterr. Zeitschr. f. Berg- u. Hüttenwesen. Jahrg. 1884.

S. 217. — [634] Forel, Comparaison du debit annuel moyen du Rhone ä Geneve avec la hauteur moyenne annuelle de l’eau, meteorique. Bullet, de la societe vaud. des Sciences, nat. Bd. 10, S. 445-

Jahrg. 1884. — [635] Hofmann. Fr., Grundwasser und Bodenfeuchtigkeit. Chemisches Zentralbl. Jahrg. 1884. S. 143. —- [636] Lucas, Water from the chalk. Mechan. World. Bd. 17, S. 166. Jahrg. 1884. — [637] Ledere, A., De la transpiration chez les vegetaux. Annales de la sc. agronom. framy. et etrangere. Bd. 1, S. 29. Jahrg. 1884. — [638] Lubberger, Die Quellenbildung in den verschiedenen geologischen Formationen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 27, S. 269 ft’. Jahrg. 1884. — [639] Sturterant, L., Die Durchlässigkeit des Bodens für Regenwasser. Zeitschr. d. österr. Gesellsch. f. Meteorologie. Bd. 19, S. 417. Jahrg. 1884. — [640] La source du gulf-stream. Genie civ. Bd. 5, S. 429. Jahrg. 1884. — [641] Tardy, Geologie des nappes aquiferes des environs de Bourg-en-Bresse Mem. soc. des scienc. natur. de Saöne et Loire. Bd. 3. Jahrg. 1884.

—    [642] Denudation of rivers. Eng. Bd. 57 , S. 262. Jahrg. 1884- — [643] Ebermayer, E., Studien über das Wasserbedürfnis der Waldbäume. Forst- u. Jagdzeitung. Bd. 12, Heft 2. Supplement. Jahrg. 1884. — [644] Englebert, Qualite et debit des sources naturelles et artificielles. Revue univ. II. 14, S. 560. Jahrg. 1884. — [645] Ramann, E., Der Wassergehalt des Bodens in reinen und unterbauten Kiefernbeständen. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 8, S. 67, Jahrg. 1885. — [646] Soyka, Experimentelles zur Theorie der Grundwasserschwankungen. Vierteljahrsschrift für öff. Gesundheitspflege. Bd. 4, S. 592. Jahrg. 1885. — [647] Glasenapp, Ueber Tiefbrunnen und Tiefbrunnenwasser der baltischen Provinzen und der angrenzenden Gouvernements. Riga. Industr. Zeitg. Bd. 11, S. 93. Jahrg. 1885. — [648] Wollny, E., Untersuchungen über die kapillare Leitung des Wassers im Boden, zweite Mitteilung. Forsch, a. d. Geb. der Agrikulturphys. Bd. 8, S. 1. Jahrg. 1885. Derselbe, ibid. Untersuchungen über die Wasserkapazität der Bodenarten. S. 177. — [649] Hagenbach-Bischoff, Das Gletscherkorn. Verhandl. der naturw. Gesellschaft z. Basel. 7. Teil. S. 192. Jahrg. 1885. — [650] Puits instantanes Norton-Clark. Mondes. IV. Bd. 2, S. 73. Jahrg. 1885. — [651] Fontes, Röle de la rotation de la terre dans la deviation des cours d’eau ä la surface du globe. Comptes rend. Bd. 23, S. 1141. Jahrg. 1885.

—    [652] Kröber, Versuche über die Beziehungen zwischen Spiegelabsenkung und Ergiebigkeit der Quellen. Joum. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 28, S. 853. Jahrg. 1885. — [653] Ueber die Gesetzmäßigkeit der Niveauschwankungen in Binnenseen. Naturforscher. Bd. 50, S. 470. Jahrg. 1885. — [654] Volger, Die Entstehung der Kohlensäuerlinge. Apothek.-Ztg. Bd. 19, S. 585. Jahrg. 1885. — [655] Die Temperatur im Erdinnern. Deutsche Industrie-Zeitung. Bd. 51, S. 514. Jahrg. 1885. — [656] Lepsius, Abnahme des gelösten Sauerstoffs im Grundwasser und Apparat zur Entnahme von Tiefproben aus Bohrlöchern. Ber. d. ehern. Gesellschaft. Bd. 18, S. 2487. Jahrg. 1885. — [657] Daffner, Ueber kalte und warme Quellen. Gaea. Jahrg. 1886. S. 146 ff'. — [658] Forel, La temperature des eaux profondes du lac Leman. Comptes rend. Bd. 103, S. 47. Jahrg. 1886. — [659] Geistbeck, Temperaturverhältnisse der deutschen Alpenseen. Gaea. Bd. 4. S. 256. Jahrg. 1886. — [660] Iszkowski, Beitrag zur Ermittlung der Niedrigst-, Normal- und Höchstwassermengen auf Grund charakteristischer Merkmale der Flußgebiete. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Ed. 2, S. 69. Jahrg. 1886.— [661] Heinrich, Ueber die Prüfung der Bodenarten auf Wasserkapazität und Durchlüftbarkeit. Forsch, auf d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 9, S. 259. Jahrg. 1886. — [662] Kraus, Die Erforschung der unterirdischen Verbindungswege im Karst. Gaea. Bd. 1, S. 34. Jahrg. 1886. — [663] Oesten, Wassertemperaturen in Landseen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 6, S. 165. Jahrg. 1886. — [664] Lauterburg, Debit des sources de Vallorbe. Bullet, de la soc. vaud. des ingenieurs. Bd. 12, S. 33. Jahrg. 1886. —

[665]    Sikorski, Untersuchungen über die durch die Hygroskopizität der Bodenarten bewirkte Wasserzufuhr. Forschungen a. d. Geb. der Agrikulturphys. Bd. 9, S. 413. Jahrg. 1886. —

[666]    Wasserstände des Züricher Sees. Schweiz. Bauzeitung. Jahrg. 1886. S. 21 ff. — [667] Wollny, Untersuchungen über die Feuchtigkeits- und Temperaturverhältnisse des Bodens bei verschiedener Neigung des Terrains gegen den Horizont. Forsch, auf d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 9, S. 1.

[671] Die Regenhöhe in Deutschland.

—    ibid.: Untersuchungen über die Wasserkapazitäten der Bodenarten. S. 361. Jahrg. 1886.— [668] Ueber die Ursachen der Schwankungen in der Ausdehnung der Alpengletscher. Gaea. Bd. 3. S. 195. Jahrg. 1886. — [669] Pleuker, W., Beitrag zur Lösung der Frage über das Verhältnis zwischen Niederschlagsmenge und Abflußmenge eines Flußgebietes. Mitteilg. d. Arch.- u. Ing.-Vereins im Königreich Böhmen. Jahrg. 1886. — [670] Flüsse und Landseen als Produkte des Klimas. Naturforscher. Bd. 3, S. 35. Jahrg. 1886.

Annal. f. Gewerbe u. Bauwesen. Bd. 220, S. 75. Jahrg. 1886. — [672] Wojeikoff, A., Etüde sur la temperature des eaux et sur les variations de la temperature du globe. Arch. des scienc. phys. et nat. Jahrg, 1886. S. 1. — [673] v. Waltenhofer, Ueber die Thermen von Gastein. Sitzungsbericht d. Wiener Akad. d. Wissensch. Bd. 92, S. 1258. Jahrg. 1886. — [674] Marie-Davy, Ueber Wasserverdunstung aus dem Boden und den Pflanzen. Journ. d’agricult. prat. Bd. 1, Nr. 25, S. 857. Jahrg. 1886. — [675] Hecker, Darstellung der durch den Spring bei St. Michele im Muschelkalkplateau zwischen Unstret und Geisel und den durch Wasserwältigung auf der Braunkohlengrube Ottilie in den Brunnen von Oberröblingen entstandenen Entwässerungskurve und Entwicklung ihrer Gleichung. Zeitschr. f. Berg-, Hütten- u. Salinenwesen in Preußen. Bd. 34,

S. 45. Jahrg. 1886. — [676] Wojeikoff, Studien über die Temperatur der Meere und die Aende-rung der Erdtemperatur. Naturwiss. Rundschau. Bd. 21, S. 178. Jahrg. 1886. — [677] Bühler, Der Einfluß des Waldes auf den Stand der Gewässer. Schweizer. Bauztg. Bd. 7, Nr. 17. Jahrg. 1886. — [678] Hellmann, Die Niederschlagsverhältnisse Deutschlands. Meteorolog. Zeitschr. 1886: Die Maxima. 1887: Die jährliche Periode. — [679] Klein, Ueber die Entstehung der Seen und Wasserläufe der norddeutschen Diluviallandschaft. Gaea. Bd. 28, S. 137. Jahrg. 1887. — [680] Thiem, Ueber Wasserbeschaffung für Städte. Zeitschr. d. Yer. deutscher Ingenieure. Bd. 31, S. 1133. Jahrg. 1887. — [681] Einfluß der Gebirge auf die Niederschläge. Naturforscher. Bd. 20, S. 167. Jahrg. 1887. — [682] Hellmann, Ueber die jährliche Periode der Niederschläge in den deutschen Mittelgebirgen. Meteorol. Zeitschr. Jahrg. 1887. — [683] Birkinbine, Rainfall and water supply. Frankl. Journ. 123, S. 277. Jahrg. 1887. — [684] Thiem, Ueber Wasserbeschaffüng für Städte. Zeitschr. d. Yer. deutscher Ingenieure- Bd. 31, S. 1133. Jahrg. 1887. — [685] Becker, Ueber Trübungen bei Quellen. Journ. f. Gasbel. u. Wasserv. Bd. 30, S. 818. Jahrg. 1887. — [686] Lauterburg, Berechnung der Quellenabflußmengen aus der Regenmenge und der Größe der Quellengebiete. Allgem. Bauztg. Bd. 52, S. 9. Jahrg. 1887. — [687] Lang, Die Höhenlage warmer Quellen. Gaea. Bd. 23, S. 340. Jahrg. 1887. — [688] Grover, Chalk springs in the London basin. Proc. of theTnst. of civ. eng. Bd. 90, S. 1. Jahrg. 1887.

[689] Lepsius, B.,

[692] Murray, J.,

Ueber das Wasser in seiner Bedeutung für die Versorgung der Städte mit Trink- und Nutzwasser. Jahresber. d. physik. Yer. z. Frankfurt a. M. 1887. — [690] Wollny, E., Untersuchungen über den Einfluß der Pflanzendecke und der Beschattung auf die physikalischen Eigenschaften des Bodens. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 10, S. 261. Ibid: Forstlich-meteorologische Beobachtungen. S. 415. Jahrg. 1887. — [691] Friedeberg, Grundwasser, Unterboden und Brunnen. Maschinenbauer. Bd. 4, S. 161. 179. 217. 254. Jahrg. 1887.

Regenfall und Verdunstung auf der Landoberfläche der Erde. Meteorolog. Zeitschr. Jahrg, 1887.

S. 63. — [693] Bühler, Der Einfluß des Waldes auf den Stand der Gewässer. Zentralbl. f. Agrikulturchemie. Bd. 15, S. 721. Jahrg. 1887. — [694] Wollny, Untersuchungen über die Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse des Bodens bei verschiedener Neigung des Terrains gegen die Himmelsrichtung und gegen den Horizont. Forsch, auf d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 10,

S. 1. Jahrg. 1887. Nachträge S. 345. Ibid.: Untersuchungen über das Verhalten der atmosphärischen Niederschläge zur Pflanze und zum Boden. S. 153. — [695] Penhallaw, Bodentemperaturen. Zentralbl. f. Agrikulturchemie. Bd. 16, S. 515. Jahrg. 1887. — [696] Warington, R., A contri-bution of the study of well waters. Journ. of the ehern, soc. Bd. 51, S. 500. Jahrg. 1887. — [697] Yolger, O., Ueber eine neue Quellentheorie auf meteorologischer Basis. Zeitschr. f. Meteorologie. Jahrg. 1887. S. 388. — [698] Finding water by divination. Journ. of Gaslight. Bd. 52, S. 544. Jahrg. 1888. — [699] Wagner, Bewirken Anbau und Aufforstung eine Zunahme der Niederschläge? Gaea. Bd. 24, S. 722. Jahrg. 1888. — [700] Fauck, Die Teplitzer Thermalquellen. Oesterr. Zeitschr. f. Berg- u. Hüttenwesen. Bd. 36, S. 350. Jahrg. 1888. — [701] Launay, Les sources minerales de Bourbon-l’Archamboult. Annales des mines. Bd. 13, S. 429. Jahrg. 1888. — [702] Die Schwankungen des Grundwassers. Gaea. Bd. 24, S. 630. Jahrg. 1888. — [703] Periodische Schwankungen des Wasserstandes der Seen und Flüsse, sowie des Klimas auf der nördlichen Erdhälfte im gegenwärtigen Jahrhundert. Gaea. Bd. 24, S. 746. Jahrg. 1888. — [704] Henrich, Ueber die Temperaturverhältnisse im Bohrloch zu Schladebach von 1416 bis 1719 m Tiefe. Gaea. Bd. 24, S. 502. Jahrg. 1888. — [705] Huyssen, Beobachtungen über Temperatur in tiefen Bohrlöchern. Zeitschr. d. Berg-, Hütten- u. Salinenwesens im preuß. Staat. Bd. 36,

S. 352. Jahrg. 1888. — [706] Versuch der Erklärung der Eisbildung in den sogen. Eishöhlen. Naturforscher. Bd. 21, S. 216. Jahrg. 1888. — [707] Poech, Die hydraulischen Vorgänge in den Spalten des Teplitz-Erzgebirgschen Porphyrs. Oesterr. Zeitschr. f. Berg- u. Hüttenwesen. Bd. 36,

S. 375. Jahrg. 1888. — [708] Wollny, Untersuchungen über die Sickerwassermengen in verschiedenen Bodenarten. Forschungen a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 11, S. 1. Jahrg. 1888. — [709] Becker, Ueber die Ergiebigkeit von Quellen. Journ. f. Gasbel u. Wasservers. Bd. 32, S. 23. Jahrg. 1888. — [710] Wollny, Untersuchungen über die Temperatur-und Feuchtigkeitsverhältnisse der Streudecke. (Zentralbl. f. Agrikulturchemie. Bd. 17, S. 433. Jahrg. 1888.) Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 10, S. 415. Jahrg. 1888. — [711] Gruber, Ueber das Quellgebiet der Isar, orographische und hydrographische Studien aus dem mittleren Karwendel. Naturwissensch. Rundschau. Bd. 3, S. 125. Jahrg. 1888. — [712] Wollny, Temperaturverhältnisse des Bodens bei verschiedener Neigung des Terrains gegen die Himmelsrichtung und gegen den Horizont. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 10, S. 345. Ibid: Einfluß der Pflanzendecke und der Beschattung auf die physikalischen Eigenschaften des Bodens. S. 261. Jahrg. 1888. — [713] Ra-mann, Dr. E., Untersuchungen über Waldböden. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphysib. Bd. 9,

Heft IV u. V. Jahrg. 1888. — [714] Wojeikoff, A., Der Einfluss der Vegetation auf die Quantität der Niederschläge. Zeitschr. d. russ. Ministeriums f. Volksaufklärung. Petersburg 1888. —

[715] Pestalozzi, Die Abflußmengen des Züricher Sees. Schweizer. Bauztg. Bd. 11, S. 157 ff.

Jahrg. 1888. — [716] Hellmann, G., Die Regenverhältnisse der iberischen Halbinsel. Zeitschr. d. Ges. f. Erdk. zu Berlin. Bd. 23, Heft 2 u. 3. Jahrg. 1888. — [717] Regnard, Sur un dispositif destine ä eclairer les eaux profondes. Comptes rend. Bd. 107, S. 129. Jahrg. 1888. — [718] Gan-net, H., Bewirken Anbau und Aufforstung eine Zunahme der Niederschläge? — Das Wetter. Jahrg. 1888. S. 97. — [719] Wollny, E., Untersuchungen über die Sickerwassermengen in verschiedenen Bodenarten. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 11, S. 1. Jahrg. 1888. — [720] Götz, W., Die dauernde Abnahme des fließenden Wassers auf dem Festlande der Erde. Verhandlungen des 8. deutschen Geographentages zu Berlin 1889. S. 126—133. — [721] Köbrich, Ueber Messungen der Erdtemperatur in den Bohrlöchern zu Schladebach und Sennewitz. Zeitschr. f. d. Berg-, Hütten- u. Salinenwesen im preußischen Staate. Bd. 37, S. 171. Jahrg. 1889. — [722] Schlösing, Th., Ueber die Bodenluft. Comptes rend. Bd. 109, S.618 ff. Jahrg. 1889. — [723] Tsche-bull, Ueber die Vermehrung der Hochquellenwassermenge in Wien. Wochenschr. d. österr. Ing.-u. Arch.-Ver. Jahrg. 1889. S. 110 tf. — [724] Water and Sunshine. Engng. Bd. 47, S. 14 ff. Jahrg. 1889. — [725] Braikowich, F., Die Wasserversorgung Wiens unter besonderer Bezugnahme auf die Wien-Neustädter Tiefquellenwasserleitung. Beil z. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. dd. 13. März 1889. — [726] Ferrel, W., Notiz über den Einfluß der Wälder auf den Regen. The Americ. meteor. Journ. Bd. 5, S. 433. Jahrg. 1889. — [727] Steiner, F., Beobachtungen und Erfahrungen an Grundwassern. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Jahrg. 1889. S. 392. — [728] Gabriel, F., Abnahme des Waldes und der Regenmenge im Böhmerwalde. Wiener landw. Ztg. Jahrg. 1889. S. 166. — [729] Riedel, J., Ueber die Wasserverhältnisse im Flußgebiete der Narenta und die Amelioration des Gaeko-Polje in der Herzegowina. Wochenschr, d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Jahrg. 1889. S. 158. — [730] Wollny, E., Untersuchungen über den Einfluß der Farbe des Bodens auf dessen Feuchtigkeitsverhältnisse und Kohlensäuregehalt, Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 1, S. 43. Jahrg. 1878. Bd.4, S. 327. Jahrg. 1881. Bd. 12, S. 385. Jahrg. 1889. — [731] Kröhnke, Ueber den Einfluß der Stromregulierungen auf die Wasserstände in den Flüssen. Zeitschr. f. Bauwesen. Jahrg. 1890. — [732] Mennsbrugghe, G. v. d., Sur la condensation de la vapeur d’eau dans les espaces capillaires. Bullet de l’Acad. Roy. Belg. III. S. Bd. 19, Nr. 2, S. 101. Jahrg. 1890. — [733] Tschebull, A., Ueber die Vermehrung der Hochquellenwassermenge in Wien. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Jahrg. 1890. S. 153. — [734] Wollny, E., Forstlich-meteorologische Untersuchungen. Die Feuchtigkeitsverhältnisse der Streudecke. Der Einfluß der Streudecke auf die Bodentemperatur. Der Einfluß der Streudecke auf die Bodenfeuchtigkeit. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 13, S. 134. Jahrg. 1890. — [735] Henrich, F., u. Köbrich, Ueber die Gleichungen, welche die Temperaturverhältnisse im Bohrloche zu Schladebach am besten wiedergeben. Zeitschr. f. Berg-, Hütten- u. Salinenwesen. Jahrg. 1890. S. 137. — [736] Volger, Dr. O., Unterirdische Wetterlehre. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingenieure. Bd. 34, S. 761. Jahrg. 1890. — [737] Ebermayer, E., Untersuchungen über die Sickerwassermengen in verschiedenen Bodenarten. — Untersuchungen über die Bedeutung des Humus als Bodenbestandteil und über den Einfluß des Waldes, verschiedener Bodenarten und Bodendecken auf die Zusammensetzung der Bodenluft. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikultuiphysik. Bd. 13, S. 1 ff. Jahrg.

1890. — [738] Faber, E., Ueber die Wasserstandsbewegung der offenen fließenden Gewässer in ihrer Abhängigkeit von Boden und Klima. Gaea. Jahrg. 1890. Nr. 3 u. 4.

[739] Ule, W„

Ueber die Beziehungen zwischen dem Wasserstand eines Stromes, der Wasserführung desselben und den Niederschlagshöhen im zugehörigen Stromgebiete. Meteorolog. Zeitschr. Jahrg. 1890. S. 127. — [740] Wollny, E., Untersuchungen über das Verhalten der atmosphärischen Niederschläge zur Pflanze und zum Boden. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphysik. Bd. 13, S. 316. Jahrg. 1890.

W Bkl^

§ 22. Verteilung der Wärme auf der Erdoberfläche.

Unsere Erde empfängt ihre Wärme teils aus ihrem Innern, welches nach begründeten Voraussetzungen eine erheblich höhere Temperatur hat, als ihre Oberfläche, teils aus dem Himmelsraume, aus welchem ihr von den Sternen fortwährend Wärme durch Strahlung zugeführt wird; endlich von der Sonne. Die beiden erstgenannten Wärmequellen liefern eine nach allen Beobachtungen stets gleich bleibende Erwärmung des Planeten. Die Sonne dagegen bestrahlt die Erde stets nur auf einer Seite und die Intensität dieser Bestrahlung an irgend einem Punkte P ihrer Oberfläche wechselt ursächlich der permanenten Bewegung und in Rücksicht auf die Gestalt und Entfernung unseres Planeten von der Sonne fortwährend.

Während der Mittelpunkt der Erde eine Bahn

66° 32/ geneigt.

von

Die durch den Mittelpunkt der Sonne gelegte Ebene, in welcher sich die Erdbahn befindet, hat eine feste Lage im Weltenraum und heißt die Ebene der Erdbahn oder die Ekliptik. Die Achse der Erde, um welche sich dieselbe im Laufe eines Tages einmal dreht, ist im Mittel gegen diese Ebene unter einem Winkel

beschreibt, welche nahezu elliptisch ist, bleibt die Erdachse, abgesehen von Nutationen, welche für den vorliegenden Zweck außer Betracht gelassen werden dürfen, ihrer ursprünglichen Stellung parallel.

Denkt man sich die Sonnenstrahlen parallel (was annähernd, aber nicht genau richtig ist), so wird die Erdachse der Sonne gegenüber einmal eine Lage annehmen, in welcher beide Pole von den Sonnenstrahlen berührt werden; dies findet jedes Jahr statt am 21. März und am 22. September und es sind an diesen Tagen die Zeiten der Bestrahlung und jene der Nichtbestrahlung gleich lang (Tag- und Nachtgleiche). Zwischen diesen beiden Lagen befinden sich zwei andere, in welchen einmal der Südpol, das anderemal der Nordpol nicht beleuchtet ist. Die Verfinsterung umfaßt in beiden Fällen den Teil der Erde, der von dem Parallelkreise von 66° 32/ umgrenzt wird; die entsprechenden Parallelkreise heißen der nördliche bezw. der südliche Polarkreis. Die Lagen finden statt am 21. Juni bezw. am 21. Dezember und heißen die Sommer- bezw. die Wintersonnenwende.

Die Wärmemenge, welche eine von der Sonne bestrahlte Fläche innerhalb eines kleinen Zeitteiles empfängt, ist umgekehrt proportional dem Quadrate der Entfernung dieser Fläche von der Sonne; es wechselt also die gesamte Wärmemenge, welche der Fläche innerhalb 24 Stunden zugestrahlt wird, abgesehen von anderen Einflüssen, mit dem sich fortwährend ändernden Abstande derselben von der Sonne. Ist m die Anzahl Wärmeeinheiten, welche der Flächeneinheit in 24 Stunden von der Sonne zugestrahlt würden, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht auf diese Fläche auftreffen und die Entfernung vom Mittelpunkte der Sonne = a Meter ist¹), so empfängt

m‘ =

m a²

diese Flächeneinheit dann, wenn die Entfernung r Meter beträgt, eine Wärmemenge m‘, die sich

(P

= —rr ermittelt zu:

aus dem Verhältnisse

in

r2

Bilden aber die Sonnenstrahlen einen Winkel s gegen die Normale der Fläche, so ist die Wärmemenge kleiner und zwar:

in“ —

m a²

r²

. cos s.

Sucht man die Wärmemenge M, welche in der Zeiteinheit auf die Flächeneinheit trifft, so ist zuerst das Mass für die Zeiteinheit festzusetzen. Nehmen wir an, daß der Zeit eines Tages = 24 Stunden ein Bogen von der Länge 2 ~ entspricht, und nennen wir d Q die dem Zeitelemente dt entsprechende Wärmemenge auf die Flächeneinheit, so ist:

dQ

m“

m a². cos s

2 7C

mithin:

•h

m a²

2) <? = ~2V

cos £ . dt

r²

unter Q die der Flächeneinheit in dem Zeiträume von t = t₀ bis t = t\ zugestrahlte Wärmemenge verstanden.

Um die Integration ausführen zu können, müssen r und e als Funktionen von t ausgedrückt werden. Den jeweiligen Wert von r² erhält man nach dem Kepler’schen Gesetze, wonach sich die Umlaufszeiten der Planeten verhalten, wie die von dem Radiusvektor beschriebenen Flächenräume. Ist d\ das Bogenelement der Erdbahn, a die große, b die kleine Achse der Ellipse, welche die Erdbahn bildet, T die Länge des tropischen Jahres (= 365,25 mittleren Sonnentagen), so besteht das Verhältnis:

r'² —

r² .d\ T 2 ab k

2 ab k dt ~T ' Tk '

Die Ermittelung des jeweiligen Wertes von £ geschieht wie folgt. Ist ANA'S derjenige Meridian, dessen Ebene den Sonnenmittelpunkt enthält, AA‘ der Aequator, N der Nordpol, S der Südpol, P irgend ein Punkt der Erdoberfläche, MC die Linie, welche den Erdmittelpunkt mit dem Sonnenmittelpunkt verbindet, so werden die Sonnenstrahlen dieser Linie parallel angenommen und man nennt den Winkel, welchen sie gegen die Ebene des Aequators, in der Figur gegen die Linie AA‘ bilden, die Deklination der Sonne o.

£_

Fig. 63.

arc CP — s .

Der Winkel BMA heißt die geographische Breite des Punktes P; er sei mit ß bezeichnet.

Die Linie PM ist der Erdradius durch den Punkt P, also eine Normale zur Kugelfläche. Der durch den Punkt P gedachte Sonnenstrahl bildet mit dieser Normale MP den Winkel e.

Betrachtet man nun das sphärische Dreieck CNP so ergiebt sich, wenn der Radius der Kugel = 1 gesetzt wird:

arc CN = arc A N — arc AC =

arc NP — arc NB = arc AN — arc AB

CO

sofern die Winkel 3, s und ß im Bogenmaße ausgedrückt sind. Der Winkel CNF, ebenfalls in dem sphärischen Dreiecke gelegen, dient zur Bestimmung der Entfernung des Punktes F von dem Schnitte des Parallelkreises BB' mit der Meridianebene; er ist deshalb = t (im Sinne der früher gegebenen Erklärung für das Maß der Zeiteinheit) und heißt Stundenwinkel.

Nun ist in jedem sphärischen Dreiecke der Cosinus einer Seite gleich dem Produkte aus den Cosinus der beiden anderen Seiten plus dem Produkte aus den Sinus dieser Seiten, das letztere multipliziert mit dem Cosinus des eingeschlossenen Winkels. Mithin ist:

cos £ = cos CP — cos CN. cos NP -f- sin CN. sin NF . cos t, cos s = sin 8 . sin ß -f- cos 8 . cos ß . cos t.

Setzt man diesen Wert in die Gleichung 2) ein, so heißt dieselbe:

3) Q =

sm 8 . sin ß -f- cos 8 . cos ß . cos t

r²

. dt.

Die vollkommene Integration wird nur dann erfolgen können, wenn r² durch die früher gefundene Beziehung ersetzt wird, was aber auf sehr komplizierte doppelt periodische Funktionen führt und für unsere Zwecke überflüssig ist.

Ein einfaches Näherungsresultat ergiebt sich, wenn man auf die Dauer eines Tages die Werte von 8 und r als konstant annimmt. In diesem Falle erhält man aus 3) sofort:

2 ir r²

. |^sin o . sin $ . (ty — t₀) -j- cos 8 . cos ß . (sin ty — sin t₀)J .

Der Stundenwinkel ty hat sowohl rechts, wie links der Meridianebene dieselbe Größe, da die' Sonnenstrahlen der Meridianebene parallel sind; setzt man daher t₀ — — ty, wobei dann % den halben Tagesbogen bedeutet, so wird für einen Tag:

. £sin 8 . sin ß . ty -j- cos 8 . cos ß . sin ly J .

4) Q i —

Für geographische Breiten, in denen die Sonne nicht untergeht, ist ty — tc, sin ty — 0, also

m a²

4a) Qy =

r²

. sin 8 . sin ß,

und für den bestrahlten Pol, für welchen ty — tz, ß = —

sin ß = 1, cos ß = 0 ist, wird:

4b) Qy =

«®²

r²

. sin 8.

ß = 0, also :

TT

Für den Aequator ist ty — —,

4 c) Qy —

m a²

k r²

. cos 8.

Der Wert von ty, d. h. die Länge des halben Tagesbogens BK, findet sich aus der Gleichung für e, wenn man beachtet, daß der Cosinus von e gleich Null wird, sobald die Sonnenstrahlen den Parallelkreis tangieren bezw. auf der Normale des Punktes P senkrecht stehen. Es folgt für diesen Fall:

cos s = 0 = sin 8 . sin ß -f- cos 8 . cos ß . cos ty,

cos ty = — tg 8 . tg ß,

ty = arc (cos = — tg 3 . tg ß).

Mit Hilfe dieser Formeln kann man für jeden Tag des Jahres die auf die Flächeneinheit innerhalb 24 Stunden von der Sonne ausgestrahlte Wärmemenge Qy berechnen, da 8 und r für jeden Tag des Jahres gegeben sind.

Durch Addition der so gefundenen Werte erhält man für jeden beliebigen Zeitabschnitt die gesamte, während dieses Abschnittes von der Sonne zugestrahlte Wärmemenge; es ergeben sich dabei folgende Resultate:

Im Laufe eines Tages nimmt die erwärmende Wirkung der Sonnenstrahlen von Sonnenaufgang bis Mittag zu, erreicht ihr Maximum, wenn die Sonne im Zenith steht, und nimmt bis Sonnenuntergang bei immer schiefer einfallenden Strahlen in gleicher Weise wieder ab; denn es ist nach 1) die in der Zeiteinheit auf die Flächeneinheit kommende Bestrahlungswärme proportional dem Cosinus von e und der letztere ist um so größer, je kleiner s. Der Winkel e hat seinen Minimalwert für den Parallelkreis BB', wenn der bestrahlte Punkt P in B liegt, d. h. in der Meridianebene; für diese Ebene bezw. den Schnittpunkt B steht die Sonne im Zenith.

Innerhalb der Zone, in welcher die Sonne nicht untergeht, erhält der Pol während eines Tages die stärkste Sonnenbestrahlung; sie ist ein absolutes Maximum, wenn sin 8 den größten Wert erreicht, wie direkt aus Gleichung 4b) abzulesen ist, also am Tage der Sonnenwende, für 3 — 23° 28'.

Nach Gleichung 4 c) erreicht die Tagesbestrahlung auf dem Aequator ihr Maximum für 8 = 0, also zu den Zeiten der Tag- und Nachtgleiche, und ihr Minimum für den größten positiven oder negativen Wert von 3, also bei den Sonnenwenden für 8 = 23° 28'.

Innerhalb der Zone zwischen den Wendekreisen gilt für die in 24 Stunden zugeführte Wärme Qy die Gleichung 4). Will man die Maxima kennen lernen, so hat man Gleichung 4) zu differenzieren und das Ergebnis = 0 zu setzen. Es folgt:

d Qi

— 0 = sin 3 . cos ß .    -J— sin o . sin ß .

<lt\

dty

— cos 3. sin ß . sin ty -{- cos 3 . cos ß . cos ty .    .

Da aber ty — arc (cos = — tg 8 . tg ß), so gelangt man zu der Bedingung:

arc (cos = — tg 8 . tg ß). tg 8 = tg ß . l/"l — tg² 8 . tg² ß.

Für 8 = 0 findet man wieder das absolute Maximum auf dem Aequator zur Zeit der allgemeinen Tag- und Nachtgleiche. Zwei weitere Maxima ergeben sich für 8 = + 23° 28' und ß = + 43° 34' als zusammengehörigen Werten.

Setzt man die im ganzen Jahre auf irgend einen Punkt der Erdoberfläche von der Sonne zugestrahlte Wärmemenge pro Flächeneinheit = £ . Qy, wobei also die Summe durch Addition der auf jeden Tag entfallenden Wärmemengen Qy erhalten ist, so kann geschrieben werden:

5) E . Qy — 365,25 . cp . m,

wobei sodann cp einen Mittelwert repräsentiert, welcher sich nach verschiedenen Berechnungen von Lambert, Meech und Wiener für die einzelnen Breitegrade in folgender Tabelle findet:

<p

<p

<p

CO tO M

o o o o © © © ©

IO h Ci oo

O O 00 co

CO CO O^ 03

o o o o

v—i Ci xff io

Th o r> rh

03 03 T—i T-H

o o o o

© © o o

00 Ci

0,131

0,127

Die vorstehende Rechnung ist nur für den allgemeinen Ueberblick und ohne Rücksicht auf die Absorption der Sonnenstrahlen in der Atmosphäre durchgeführt. Angot hat eine genauere Rechnung mit Rücksicht auf die Absorption der Sonnenstrahlen in der Atmosphäre, Zenker eine noch weitergehende mit Rücksicht nicht allein auf die absorbierten, sondern auch auf die reflektierten Sonnenstrahlen in der Atmosphäre etc. angestellt. Die betreffenden Monographien sind ebenso wie jene von Lambert, Meech, Wiener u. a. im Litteraturverzeichnisse am Schlüsse dieses Paragraphen angegeben.

Die atmosphärische Luft bildet, je nach ihrer Zusammensetzung bezw. der Menge der in ihr enthaltenen sonstigen Gasarten, ein mehr oder weniger großes Hindernis für die Erwärmung der Erde, d. h. des Festlandes und der Meeresflächen, durch die Sonne. Die klare Luft vermag weniger Wärmestrahlen zu absorbieren, als die neblige Luft, die eine sehr große Menge derselben an sich zieht, also eine verhältnismäßig viel geringere Erwärmung der darunter liegenden Erdoberfläche

aufkommen läßt. Indessen geht selbst bei ganz heiterem Himmel ein großer Prozentsatz aller Strahlung verloren. Hiervon abgesehen bewirken die Unebenheiten des Festlandes und die Art der von den Strahlen getroffenen Flächen eine andere als die rechnungsmäßige Verteilung. Aus der soeben beendeten Rechnung kann man deshalb wohl entnehmen, daß im allgemeinen und auf das ganze Jahr verteilt die Erwärmung mit zunehmendem Breitengrade eine geringere wird, nicht aber, daß diese Erwärmung genau den berechneten Verhältniszahlen entspricht.

Es ist eine bekannte Thatsache, daß die Sonnenstrahlen auf gleich gelegene Flächen verschiedener physikalischer Beschaffenheit eine ganz verschiedene Erwärmung bei gleicher Intensität der Strahlung hervorbringen. Im allgemeinen erwärmt sich das Land viel rascher, als das Meer; im ersteren Falle wirkt speziell die Insolation viel energischer auf Felsen, Sand, Mineralien u. dgl., als auf einen mit Gras oder Pflanzen bedeckten Boden. Statt der Erwärmung verrichten sodann die Sonnenstrahlen auch die Arbeit der Verdampfung des Wassers, sowohl von den freien Wasseroberflächen als von dem Festlande. Die von der Sonne gegen die Erde ausgestrahlte Wärmemenge wird deshalb keineswegs ganz von den bestrahlten Flächen absorbiert, sondern teilweise zu vielen anderen Arbeiten verwendet. Die Blätter der Pflanzen absorbieren die Sonnenstrahlen, welche die in denselben aus der Luft aufgenommene Kohlensäure zerlegen, das Eis der Polargegenden und der Gletscher absorbiert Sonnenstrahlen, um sich aus dem Zustande der Erstarrung in den flüssigen Zustand umzuwandeln etc. etc.

Ein großer Teil der zugestrahlten Wärmemenge wird ferner von der Oberfläche der Erde wieder in den Weltenraum ausgestrahlt, und es ist begreiflich, daß diese Ausstrahlung von ungeheurem Umfange sein muß, wenn man bedenkt, daß die Temperatur des Weltenraumes nach allgemeiner Annahme ca. — 140° C. beträgt. Gerade wie für die Insolation, bildet auch für die Ausstrahlung die Beschaffenheit der Atmosphäre ein mehr oder weniger großes Hindernis: je mehr Wasserdämpfe in der Luft enthalten sind, um so langsamer kann die Ausstrahlung sich vollziehen, während dieselbe bei reiner Luft sehr rasch erfolgt. Eine Wolkendecke über der Erde kann sogar die Ausstrahlung nahezu ganz verhindern bezw. bewirken, daß ein großer Teil der ausgestrahlten Wärme wieder zur Erde zurückstrahlt. Polierte Flächen, welche mit Leichtigkeit die Sonnenstrahlen reflektieren, strahlen am wenigsten Wärme aus; alle jene Körper dagegen, welche rauhe Oberflächen besitzen, dunkel gefärbt sind, überhaupt sich, schnell erwärmen, haben die gegenteilige Eigenschaft. Das Wasser der Meere gehört zu jenen Körpern, welche die absorbierte Wärme langsam wieder abgeben; in noch geringerem Maße strahlt die atmosphärische Luft Wärme aus.

Ist die Ausstrahlung von der Erdoberfläche größer, als die von den verschiedenen Wärmequellen zugeführte Wärmemenge, so empfinden wir dies als Temperaturabnahme; diese wird am erheblichsten während der Nacht, wenn die Bestrahlung der Erde durch die Sonne unterbrochen ist. In klaren, sternhellen Nächten sinkt auch im hohen Sommer und in geringen Breiten die Temperatur sehr rasch herab, während bei bedecktem Himmel die Schwüle des vorangegangenen Tages auch nach eingetretener Dunkelheit fortbesteht. Die Erwärmung der Erdoberfläche und ihre Abkühlung während der Nacht, welche Vorgänge bestimmend für die Erwärmung bezw. Abkühlung der Luft, in welcher wir leben, sind, werden mit Maximum- und Minimumthermometer gemessen. Man konstatiert durch solche Messungen im allgemeinen, daß die Temperatur bis zum Aufgange der Sonne während der ganzen Nacht fortwährend sinkt, und dies erklärt sich dadurch, daß in dieser ganzen Zeit die Ausstrahlung ununterbrochen weitergegangen ist. Die niedrigste Temperatur wird somit zu Zeiten des Sonnenaufganges vorhanden sein

und mit zunehmender Erhebung der Sonne wird die Temperatur wieder zu steigen beginnen. Wenn der Winkel, unter welchem die Sonnenstrahlen die Normale zur Erdoberfläche treffen, seinen kleinsten Wert hat, steht die Sonne im Zenith und beginnt von da an wieder zu sinken; nach einiger Zeit wird der Moment eintreten, in welchem die von den Sonnenstrahlen gebrachte Wärmemenge dem Wärmeverluste durch Ausstrahlung gleich geworden ist, und nun hat die Temperatur ihren Höhepunkt erreicht (was übrigens nicht im Mittag, sondern etwas später eintritt), von welchem ab die sinkende Bewegung des Thermometers beginnt, veranlaßt durch das Ueberwiegen der Ausstrahlung. Diese tägliche Aenderung der Lufttemperatur, welche im wesentlichen durch die Insolation, die dadurch hervorgebrachte Erwärmung der dem Boden zunächst gelegenen Luftschichten und die Ausstrahlung reguliert wird, ist natürlich bedeutender bei wolkenlosem als bei bedecktem Himmel, denn die Wolkendecke hindert, wie bereits erwähnt, nicht allein die Zustrahlung, sondern auch die Ausstrahlung.

Die Erfahrung lehrt uns an verschiedenen Orten durch Messung die tägliche Periode der Lufttemperatur kennen und bestätigt das eben Gesagte vollständig. Trägt man die Stunden von Mitternacht bis Mitternacht als Abszissen und die in den einzelnen Stunden gemessenen Temperaturen als Ordinaten auf, so ergiebt sich ein deutliches Bild des stetigen Verlaufes der Zu- und Abnahme. Teilt man den Flächeninhalt zwischen der Kurve, welche die Endpunkte der Ordinaten verbindet, durch die gesamte Länge aller Abszissen, also bei stündlicher Beobachtung die . Summe der Ordinaten durch 24, so erhält man die sogenannte mittlere Temperatur eines Tages.

Da in der Regel die Beobachtungen während des Tages und der Nacht nicht alle Stunden regelmäßig geschehen können, so hat der meteorologische Kongreß in Wien vorgeschlagen, zur Bestimmung der mittleren Temperatur eines Tages an folgenden Stunden zu beobachten:

6 Uhr morgens (6 a), 2 Uhr nachmittags (2 P), 10 Uhr abends (10^)

oder 7    „

7 „

7 *

Das Mittel aus den drei Beobachtungen ergiebt sodann die mittlere Tagestemperatur. Auch wird die mittlere Tagestemperatur W gerechnet aus der Formel:

10 „

9 ,

9 „

, ha , hp ,    hp,

-j (7    + 2 * + 2 . 9 p)

Nimmt man das Mittel aus den Mitteltemperaturen sämtlicher Tage eines Monats, so erhält man die Mitteltemperatur eines Monats; in gleicher Weise findet man sodann die jährliche Periode der Lufttemperatur.

In meteorologischer Beziehung teilt man das Jahr in vier Jahreszeiten, von denen auf der nördlichen Halbkugel die Monate Dezember, Januar und Februar zum Winter, März, April und Mai zum Frühling, Juni, Juli, August zum Sommer und September, Oktober, November zum Herbste gerechnet werden. Auf der südlichen Halbkugel gehören Dezember bis Februar zum Sommer, März bis Mai zum Herbst, Juni bis August zum Winter und September bis November zum Frühling.

Stellt man die Beobachtungen der jährlichen Periode der Lufttemperatur zusammen, so kommt man auf dasselbe Resultat, wie bei der Zusammenstellung der täglichen Lufttemperaturen; wiederum ist das Ergebnis in der Hauptsache die Folge der Bestrahlung der Erde durch die Sonne. In der kalten und gemäßigten Zone wird die von der ersten Hälfte des Winters an wachsende Tageslänge eine allmählich intensiver werdende Bestrahlung zulassen und es wird sich, sobald der Moment, in

welchem sich Erwärmung durch die Sonne und Ausstrahlung das Gleichgewicht halten (Tag- und Nachtgleiche) vorüber ist, eine mehr und mehr zunehmende Lufttemperatur einstellen. Zur Zeit der Sommersonnenwende ist die Tageslänge ein Maximum geworden und von da ab wird sie wieder kürzer. Obschon nun damit die Wärmezustrahlung geringer wird, so überwiegt sie doch noch erheblich den Verlust durch die Ausstrahlung und infolgedessen steigt die Lufttemperatur fort. Allmählich naht der Tag, an welchem sich wiederum Erwärmung durch die Sonne und Ausstrahlung das Gleichgewicht halten, und von jetzt ab beginnt die Temperatur wieder zu sinken. Zu Zeiten der Wintersonnenwende ist das liebergewicht der Ausstrahlung am größten; trotzdem sinkt die Lufttemperatur noch über diesen Zeitpunkt hinaus weiter, bis die Bestrahlung durch die Sonne sich mit der Ausstrahlung in den Gleichgewichtszustand gesetzt hat u. s. f. Je näher ein Ort an den Polen liegt, um so größer ist der Unterschied in der Bestrahlungszeit und damit auch in der Erwärmung; durch Berechnung hat man gefunden, daß die Lufttemperatur am Nordpol im Juli ungefähr — 0,7° C. und im Januar —32,5° C. betragen wird, wms einer jährlichen Schwankung von 32° C. entspricht, während unter dem Wendekreis des Krebses die Temperatur im Januar ca. 19° C., im Juli ca. 27° C., also nur eine jährliche Schwankung von ca. 8° vorhanden ist (an einzelnen Orten natürlich größere oder kleinere Abweichungen). Am Aequator selbst beträgt die Temperaturschwankung nur noch 1,5° C.

Im allgemeinen giebt also, wie schon erwähnt, für die Durchschnittswerte der Lufttemperatur aller Orte desselben Breitengrades in einem ganzen Jahre die Dauer der Bestrahlung durch die Sonne den ersten Anhaltspunkt. Im einzelnen ist die jährliche Bewegung der Temperatur ebenso wie die tägliche von der Lage des betreffenden Ortes beeinflußt und die Schwankungen sind aus den früher besprochenen Ursachen an den Meeresküsten weniger groß, als im Innern der Kontinente.

Unerwähnt ist bis jetzt die Abnahme der Lufttemperatur mit der Höhe geblieben; daß dieselbe mit zunehmender Erhebung von der Erdoberfläche abnehmen muß, ist schon aus dem intensiven Kältezustande, in welchem sich der äußerste an den Weltenraum von einer Temperatur von — 140° C. grenzende Teil der Atmosphäre befindet, klar. Das Aufsteigen der an der Erdoberfläche erwärmten Luft, welches sich infolge des durch die Erwärmung verminderten spezifischen Gewichts vollzieht, ist von geringem Einflüsse. Dadurch, daß die Pressung in der Atmosphäre mit zunehmender Höhe abnimmt, hat die in höhere Schichten aufsteigende Luft ihren Pressungszustand zu ändern, und diese Arbeit wird auf Kosten ihrer Eigenwärme vollzogen; ihre Temperatur nimmt also ab, so daß sich in den höheren Schichten die Temperatur durch aufsteigende warme Luft nicht erheblich vermehren kann. Ein Gesetz, nach welchem die Temperatur mit der Höhe gleichmäßig abnimmt, ist vielfach gesucht, aber nicht gefunden worden; man hat beobachtet, daß die Abnahme der Temperatur um 1° C. einer Höhenzunahme von ca. 100 Meter entspricht (vergl. § 24 S. 185). Die Abnahme ist verschieden, je nach der Jahreszeit und dem Klima, sowie der orographischen Beschaffenheit des Beobachtungsortes, hauptsächlich aber abhängig von dem Feuchtigkeitsgrade der Luft.

Unterstellt man für irgend einen Ort eine gesetzmäßige Temperaturabnahme mit der Höhe, so kann man leicht berechnen, welche Temperatur an irgend einem Punkte der Erdoberfläche herrschen würde, wenn derselbe im Meeresniveau gelegen wäre. Ist H die Höhe über dem Meere, T die Temperatur in dieser Höhe, m die Anzahl Meter, welche ein Punkt tiefer gelegen sein muß, wenn seine Temperatur 1⁰ C. höher sein soll, so ist die auf Meereshöhe reduzierte Temperatur des Ortes:

= T+—. rn

Man hat nun für verschiedene Orte der Erdoberfläche die mittleren Jahrestemperaturen auf die Meereshöhe reduziert und Punkte gleicher Temperatur durch Linien verbunden, welche sich auf der Karte als Kurven darstellen und Jahresisothermen genannt werden. Eine derartige Isothermenkarte gewährt die beste Uebersicht über die Verteilung der Wärme auf der Erdoberfläche.

Berechnet man mit Hilfe einer Isothermenkarte jene Temperaturen, welche dem Mittel aller Beobachtungen längs eines Breitengrades entsprechen, so ergiebt sich für jeden Parallelkreis der Erde eine Durchschnittstemperatur, von welcher die thatsächlich beobachteten Temperaturen mehr oder weniger abweichen. Man pflegt diese Abweichungen mit dem Ausdrucke „thermis che Anomalie“ zu bezeichnen; sie zeigen an, ob und um wie viel ein Ort kälter oder wärmer ist, als er seiner geographischen Lage nach sein müßte. Die Anomalie wird als positiv angenommen, wenn die Temperatur des gedachten Ortes höher, als negativ, wenn dieselbe tiefer als die berechnete Durchschnittstemperatur ist.

Die Kenntnis der Jahresisothermen klärt noch nicht völlig über das Klima jedes Ortes auf; oft haben von zwei Orten derselben Jahresisotherme der eine einen milden Winter und kühlen Sommer, der andere einen heißen Sommer und kalten Winter. Man zeichnet daher, um auch diese Gegensätze zur Anschauung zu bringen, die Linien gleicher mittlerer Sommertemperatur (Isotheren) bezw. Wintertemperatur (Isohimenen) auf. Ferner giebt man neuerdings nach dem Vorschläge von Hann die Differenzen der mittleren und der extremeren Temperaturen von Tag zu Tag, Monat zu Monat, Jahr zu Jahr an: also die Tages-, Monats- und Jahresschwankungen der Temperatur; z. B. nennt man die Differenz des höchsten und des tiefsten Thermometerstandes an einem Tage die volle tägliche Wärmeschwankung etc. Diese Differenzen sind besonders geeignet, über das Klima eines Ortes aufzuklären.

Auf die Temperatur der Luft an irgend einer Stelle der Erdoberfläche wirken im übrigen auch wesentlich die atmosphärischen Strömungen ein. Wird nämlich irgend eine Stelle der Erdoberfläche erwärmt, so teilt sich diese Erwärmung der darüber befindlichen Luft mit, letztere wird leichter und erhebt sich; meist enthalten die aufsteigenden Luftmassen auch Wasserdämpfe. In der Höhe angelangt, verdichten sich die letzteren zu Wolken, wobei infolge der Kondensation Wärme frei, also die Luft noch mehr ausgedehnt wird, was einen weiteren Antrieb zum Aufsteigen giebt. Zugleich saugt der aufsteigende Luftstrom die untere Luft nach, also ist mit dieser Erhebung unterhalb eine Verminderung, oberhalb aber, wegen Anhäufung der emporsteigenden Luft, eine Vermehrung der atmosphärischen Pressung verbunden. Nach der Stelle geringerer Pressung strömt die Luft aus benachbarten Gebieten, in welchen ein höherer Druck herrscht; es liegt also über einer Stelle kleinsten Luftdruckes an der Erdoberfläche in der Höhe eine Stelle größten Druckes und umgekehrt, und dadurch wird der sogenannte atmosphärische Kreislauf erzeugt. Bemerkt man, daß an diesem Kreislauf auch der in der Atmosphäre verteilte Wasserdampf teilnimmt, welcher in eminentem Grade die Eigenschaft besitzt, die Sonnenstrahlen zu absorbieren, so wird es begreiflich, wenn die Kontinente vom Aequator gegen die Pole hin mehr als normal erwärmt sind, weil die Winde diesen Gegenden an Wasserdampf gebundene Wärme vom Aequator her zuführen.

Durch die außerordentlich hohe Erwärmung der Erde unter dem Aequator wird eine permanente Störung des Gleichgewichts der dort gelagerten Atmosphäre hervoi’gerufen, indem die an der Erdoberfläche erwärmten Luftteilchen in großen Massen aufsteigen und in der Höhe einen Aufstau der warmen Luft bewirken, während in der Tiefe eine verminderte atmosphärische Pressung zurückbleibt, also ein barometrisches Minimum entsteht, nach welchem eine Bewegung benachbarter, unter stärkerer Pressung befindlicher Luft sich vollzieht. Die in der Höhe befindliche angestaute und warme Luft wird durch ihre intensivere Pressung gegen die Pole hin getrieben und der von den Polen ausgehende kalte Luftstrom sucht den in der Tiefe am Aequator entstandenen luftverdünnten Raum einzunehmen. Dadurch entsteht ein Kreislauf mit zwei über einander liegenden Strömungen, von welchen die obere Aequatorialstrom (Südwestpassat), die untere Polarstrom (Nordostpassat) genannt wird. Der Aequatorialstrom steigt in seinem Verlaufe allmählich aus der Höhe herab und erreicht schon über dem Mittelländischen Meere jene Tiefe, in welcher er erwärmend auf Europa wirken kann; in dieser Zone bewegen sich also beide Strömungen nebeneinander, in stets wechselnden Betten sich gegenseitig verdrängend und verändernd.

Neben diesen Hauptströmungen, welche aus gleicher Ursache in gleicher Weise auf der nördlichen und der südlichen Halbkugel unserer Erde vorhanden sind, entstehen durch die ungleiche Erwärmung von Festland und Meer lokale Störungen des atmosphärischen Gleichgewichts, welche besondere Windströmungen vom Meere gegen das Land und umgekehrt hervor-rufen. Auch diese Strömungen sind regelmäßig insofern, als sie im Sommer, in welchem konstant eine hohe Erwärmung des Festlandes stattfindet, vom Meere gegen das Land gerichtet sind, im Winter aber umgekehrt fließen. Die Alten haben diese Winde Etesien genannt, weil ihre Richtung mit den Jahreszeiten wechselt.

Strömungen dritten Ranges sind sodann die Küstenwinde und die Thalwinde, beide aus gleichen Ursachen entstanden; sie wehen im ersteren Falle nachts vom Festlande gegen das Meer bezw. die großen Binnenseen, am Tage aber, wenn die Sonne scheint und die über dem Lande befindliche Luft unter geringere Pressung bringt, vom Meere gegen das Land. In den Kontinenten selbst senkt sich während der Nacht die über dem Gebirge befindliche kältere Luft nach den Thälern herab, während am Tage durch die Erwärmung der Gebirge und die dadurch verursachte Luftverdünnung die herabgesunkene Luft wieder aufsteigt.

Die Luftströmungen bilden mithin einen wesentlichen Faktor bei der Verteilung der Wärme auf der Erdoberfläche, und da ihre Wirkung in außerordentlicher Weise von der Lage und Beschaffenheit des Festlandes bezw. der Meere abhängt, die letzteren aber unregelmäßig auf der Erdoberfläche verteilt sind, so wird die Abweichung der Isothermen von den lediglich aus der Bestrahlung durch die Sonne abgeleiteten Bestrahlungsgrößen leicht verständlich.

Von nicht weniger großer Bedeutung für den Wärmezustand der verschiedenen Teile der Erdoberfläche sind die Meeresströmungen, welche teils infolge der Aen-derungen in der spezifischen Schwere des Wassers, durch die auf die Meeresoberfläche wirkende Sonnenbestrahlung veranlaßt, entstehen, teils den das Gleichgewicht störenden besonderen Pressungen, welche an einzelnen Punkten der Meeresfläche durch die atmosphärische Zirkulation hervorgebracht werden, zuzuschreiben sind.

¹

Nach Beobachtungen von Langley ist die Sonnenkonstante, d. h. jene Wärmemenge, welche die Sonnenstrahlen an der Grenze unserer Atmosphäre einem Körper, auf den sie senkrecht auffallen, mitzuteilen vermögen, gleich 3 Kalorien pro Minute und Quadratzentimeter oder gleich 3 . 60 . 24 . 10 000 = 43200 000 Kalorien pro Quadratmeter in 24 Stunden. Nach Pernter (Sitzungsber. d. k. Akad. d. Wissensch. Wien, Bd. 97, S. 1560, Jahrg. 1888) ist die Solarkonstante eher etwas größer, etwa 3,1 Kalorien pro Minute und Quadratzentimeter.

Der Aequatorialstrom des Atlantischen Ozeans ist eine solche Meeresströmung; er kommt aus dem Meerbusen von Guinea, teilt sich an der Ostspitze Südamerikas in zwei Arme, von welchen der eine der Ostküste Südamerikas entlang nach Süden zieht, während der andere in den Golf von Mexiko hineingedrängt wird und von dort durch die Floridastraße und den Bahama-kanal unweit der nordamerikanischen Küste hinfließend (von der Küste selbst durch die entgegenfließende kalte Labradortrift getrennt) in das freie Meer sich ergießt, wo er durch seine tiefblaue Farbe und hohe Temperatur von dem umgebenden Wasser genau unterschieden werden kann und Golfstrom genannt wird [640]. Er wendet sich nach der Westküste Europas, bespült die Gestade der britischen Inseln und sendet seine Ausläufer in das nördliche Eismeer bis nach Spitzbergen und Nowaja Semlja; er erwärmt auf diesem Wege das Festland, und das milde Klima unseres Erdteils ist nicht zum kleinsten Teile dieser Erwärmung zu verdanken. Ein Arm des Golfstromes biegt von der Westküste Spaniens nach Süden ab, der Westküste Afrikas entlang fließend, und kehrt dort teils nach dem Guineabusen, teils in die nördliche Aequatorialströmung zurück, in welcher der Kreislauf wieder von neuem beginnt. Auch im Südatlantischen Ozean existiert eine derartige warme Meeresströmung, welche der brasilianische Strom genannt wird und sich von der Ostküste Südamerikas gegen das Kap der guten Hoffnung wendet; ebenso im Stillen Ozean der Kirro Siwo, wegen seines tiefblauen Wassers der schwarze Strom genannt, mit mehreren Teilströmungen, und im indischen Meere der Mozambiquestrom. Jede dieser warmen Meeresströmungen hat eine kalte Gegenströmung im Gefolge; beide aber könnten ohne den Einfluß der Bestrahlung durch die Sonne nicht existieren.

Im großen ganzen ist es also die verschiedenartige Wirkung der Sonnenbestrahlung auf Atmosphäre, Land und Meer, welche die wechselnde Verteilung der Wärme auf der Erde hervorbringt und, obschon überall an der Erdoberfläche jedes Jahr ähnliche Zustände wiederkehren, innerhalb eines gewissen

Rahmens die mannigfaltigsten Modifikationen gestattet. Wenn wir auf der nördlichen Halbkugel Sommer haben, so ist auf der südlichen Winter und umgekehrt; ebenso regelmäßig, wie der Wechsel der Jahreszeiten, sind die großen Luft- und Meeresströmungen. Dagegen sind zu bestimmter Zeit an bestimmtem Orte die Wärmeverhältnisse in gewissen Grenzen schwankend, was allerdings nicht stattfinden könnte, wenn die Oberfläche unserer Erdkugel überall aus gleichem Stoffe, ohne Unterschied von Wasser und Land, Pflanzenwuchs und Wüste, Gebirge und Thal bestehen würde.

Litteratur.

In allen Lehrbüchern der Meteorologie findet man ähnliche Auseinandersetzungen. Unter der zahlreichen Litteratur erwähnen wir besonders:

/

Lambert. Pyrometrie. Berlin 1779.

Poisson. Theorie de la chaleur. Paris 1835.

Dove, H. W. Die Verbreitung der Wärme auf der Oberfläche der Erde. 2. Aufl. Berlin 1852. Meech. On the relative intensity of the heat and light of the sun. Washington 1856. Chase, P. E. On transmission and distrib. of solar heat. Philadelphia 1867.

Wiener. Ueber die Stärke der Bestrahlung der Erde durch die Sonne. Karlsruhe 1876. Röllinger. Verteilung der Sonnenwärme auf der Erdoberfläche. Augsburg 1879. Schlemüller. Vier physikalische Abhandlungen. Prag 1881.

Hann. Handbuch der Klimatologie. Stuttgart 1883.

Ferrel. Temperature of the atmosphere and earth’s surface. Washington 1884.

L a n g 1 e y. Researches on solar heat and its absorption by the EarthS atmosphere. Professional papers of the Signal Service No. XV. Jahrg. 1884.

Angot. Recherches theoriques sur la distribution de la chaleur ä la surface du globe. Comptes rend. Jahrg. 1885, Bd. 101, S. 837.

C r o v a. Aktinometrische Messungen. Bulletin meteorologique du departement de l’Herault Jahrg. 1885, S. 31. Comptes rend. Bd. 104, S. 1475, Jahrg. 1887. Ibid. Bd. 108, S. 35, Jahrg. 1889.

Spitaler. Die Wärmeverteilung auf unserer Erdoberfläche. Sitzungsber. d. Wien. Akademie Bd. 51 (1885). Meteorol. Zeitschr. Jahrg. 1886.

Wojeikoff. Die Klimate der Erde. Jena 1887.

Maurer. Die Größe der nächtlichen Ausstrahlung in den Weltenraum. Sitzungsber. d. kgl.

preuß. Akad. d. Wissensch. Bd. 46, S. 925, Jahrg. 1887.

B e z o 1 d, v. Zur Thermodynamik der Atmosphäre. Sitzungsber. d. kgl. preuß. Akad. d. Wissensch. Jahrg. 1888.

Zenker, W. Die Verteilung der Wärme auf der Erdoberfläche. Berlin 1888.

§ 23. Entstehung und Verteilung der Wasser dämpfe in der oberirdischen und unterirdischen Atmosphäre.

Unter dem Einfluß der Wärmebewegung entsteht die Verdampfung flüssigen

Wassers.

Aus dem Meere, von dem Festlande, den Tieren und Pflanzen empfängt die Atmosphäre stets eine sehr große, jedoch stets wechselnde Menge von Wasserdampf, welche sich durch Diffusion mit den in der Luft enthaltenen Gasen vermischt. Wie früher erwähnt (Abschnitt I, § 2, S. 13), findet die Verdampfung zu jeder Zeit und bei jeder Temperatur statt, und diejenige Temperatur, bei welcher die Dampfpressung gleich dem Luftdrucke ist, nennt man den Siedepunkt.

Durch Experiment kann festgestellt werden, daß Wasser in einem luftverdünnten Raume, in welchem die Pressung 4,6 Millimeter Quecksilbersäule beträgt, schon bei 0° C. anfängt zu sieden; bei der normalen atmosphärischen Pressung (Abschnitt I, § 4) ist der Siedepunkt mit 100° C. erreicht. Beim Sieden ist die Verdampfung eine sichtbare, insofern als der Wasserdampf zunächst in Form von Dampfbläschen aufsteigt, welche jedoch vollständig in der Luft vergehen, und zwar um so rascher, je weniger sich zur Zeit schon Wasserdampf in der Luft befindet. Der auf diese Weise in die Luft aufsteigende Wasserdampf ist jedoch der weitaus geringste Teil; eine viel größere Dampfmenge erhält die Atmosphäre durch die sogenannte Verdunstung. Die letztere ist ein Uebergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand, oder, wenn man zwischen beiden Zuständen nur noch den Unterschied in der spezifischen Schwere gelten lassen will, die weitere Ausdehnung des Wassers als Wasserdampf in den atmosphärischen Raum.

Zu jeder Aenderung des Aggregatzustandes (oder der spezifischen Schwere, also bei Gasen zur Ausdehnung derselben) ist eine bestimmte Arbeitsleistung erforderlich (Abschnitt I, § 4, S. 17), für welchen Zweck ein Teil der in der Flüssigkeit enthaltenen Wärme verwendet wird; durch die Verdunstung wird sich also die Temperatur der Flüssigkeit vermindern um den Betrag der sogen. Verdampfungswärme, für welche sodann in der Regel die Bezeichnung latente oder gebundene Wärme gebraucht wird. Diese Verdampfungswärme (Abschnitt I, § 2, S. 12) wird bei der Rückkehr der verdampften Flüssigkeit in den früheren Zustand wieder disponibel und ist imstande, die Flüssigkeit in dampfförmigem Zustande zu erhalten.

Wie früher erwähnt (Abschnitt I, § 2, S. 13), kann ein bestimmter Raum bei bestimmter Temperatur nur ein gewisses Maximum Wasserdampf in sich aufnehmen, d. h. er kann viel weniger als dieses Maximum enthalten, nie aber mehr. Ist das früher (Abschnitt I, § 3, S. 16) schon in seinen Zahlenwerten angegebene Maximum der Wasserdampfmenge für einen bestimmten Raum von bestimmter Temperatur erreicht, so ist, wie man zu sagen pflegt, die Luft feucht, d. h. mit Wasserdampf gesättigt; ist die Dampfmenge nicht so groß, als sie vermöge der Temperatur und Größe des Raumes sein könnte, so bezeichnet man das Verhältnis zwischen der kleineren Dampfmenge und dem Maximum derselben als relative Feuchtigkeit und drückt dieselbe in Prozenten des Maximums aus.

Die relative Feuchtigkeit ist also ein Bruch, dessen Zähler die Gewichtsmenge des wirklich in einem Kubikmeter Luft gasförmig enthaltenen Wassers ist (absolute Feuchtigkeit) und dessen Nenner die Gewichtsmenge Wasser angiebt, welches in demselben Raume bei der betreffenden Temperatur gerade noch gasförmig vorhanden sein könnte.

Vergleichen wir z. B. gesättigte (feuchte) Luft von 20° C. mit gesättigter Luft von 10° C., so wird in dem einen Falle die Pressung des Wasserdampfes 17,6 Millimeter, im andern Falle 9,2 Millimeter Quecksilbersäule betragen; wäre dieselbe aber bei der Luft von 20° C. nur 10 Millimeter gewesen, so würde die relative Feuchtigkeit 60% betragen und die Luft trocken genannt werden, obgleich sie absolut genommen mehr Feuchtigkeit enthält, als die gesättigte und deshalb feuchte Luft für die Temperatur von 10° C.

Wird einem lufterfüllten Raume von bestimmter Temperatur mehr Wasserdampf zugeführt, als er im Maximum aufzunehmen vermag, so verdichtet sich der überschüssige Wasserdampf zu flüssigem Wasser oder Eis; das Gleiche findet statt, wenn die Temperatur des Raumes sinkt. Hat der Raum nicht das Maximum an Wasserdampf enthalten und sinkt seine Temperatur kontinuierlich, so wird der Augenblick eintreten, in welchem die Spannung des Wasserdampfes dem Maximum¹) entspricht (Abschnitt I, § 3, S. 15); sobald jetzt ein weiteres Sinken der Temperatur vor sich geht, kondensiert sich ein Teil des Dampfes. Da der letztere Vorgang sichtbar ist, indem sich die zu Wasser oder Eis kondensierten Dämpfe als Tau oder Reif an die den Luftraum begrenzenden festen Körper anheften, nennt man den Moment, in welchem die Erscheinung zustande kommt, den Taupunkt. Ist der Taupunkt (worunter man auch kurzweg die demselben entsprechende Temperatur versteht) bekannt, so läßt sich leicht der Feuchtigkeitsgrad der Luft ermitteln.

Gesetzt, man hätte gefunden, daß in Luft von 20° C. der Beschlag des Taues eintritt, wenn ein darin befindliches Gefäß auf 12° C. gekühlt wird, so entspricht die Pressung des Wasserdampfes der Maximalpressung bei der letztgenannten Temperatur = 10,6 Millimeter Quecksilbersäule. Da aber der Temperatur von 20° C. eine maximale Pressung von 17,6 Millimeter zukäme, so ist die relative Feuchtigkeit der Luft in Prozenten:

60 °/o.

e = 100 .

10,6

17,6

Es giebt verschiedene Methoden, um die Temperatur zu erkennen, bei welcher der sogen. Taupunkt eintritt; in der Regel bedient man sich dazu des Daniell’schen Hygrometers, einer weiten, luftleer gemachten und zweimal umgebogenen Glasröhre, deren senkrecht herabgehende Schenkel, von welchen einer kürzer ist, als der andere, zu Kugeln aufgeblasen sind. Die Kugel des längeren Schenkels wird mit Aether gefüllt und enthält ein Thermometer, welches die Temperatur des Aethers angiebt, während die andere Kugel außen eine Wollhülle trägt. Tröpfelt man Aether auf diese Wollhülle, so wird dem Glase Wärme entzogen, welche dieser abgetröpfelte Aether für seine Verdampfung verbraucht; dadurch wird die Pressung des in der Glasröhre enthaltenen Aetherdampfes so verringert, daß der in der ersten Kugel enthaltene Aether ebenfalls zu verdampfen beginnt und dieser Kugel Wärme entzieht. Beachtet man, bei welcher Temperatur des inneren Thermometers die Kugel mit Tau sich beschlägt, so kann die zugehörige Dampfpressung in der Luft und mithin auch ihre relative Feuchtigkeit bestimmt werden.

Die genaueste Methode, den Gehalt der atmosphärischen Luft an Wasserdampf zu bestimmen, ist die Abwiegung des letzteren. Man benutzt zu diesem Zwecke in der Regel eine mit Chlorcalcium gefüllte Glasröhre, bestimmt deren Gewicht und läßt dann ein bestimmtes Quantum der auf ihren Wassergehalt zu untersuchenden Luft durchströmen. Während dieses Vorganges nimmt das Chlorcalcium fast allen Wasserdampf der Luft auf, man kann also durch unmittelbares Konstatieren der Gewichtszunahme ermessen, wieviel Wasserdampf in der Luft enthalten war. Diese Methode ist jedoch ohne größere Apparate nicht durchführbar.

Weit einfacher läßt sich die relative Feuchtigkeit mit zwei Thermometern bestimmen, welche zu einem sogen. Psychrometer vereinigt sind.

Das eine Thermometer wird lediglich zur Beobachtung der Lufttemperatur verwendet und heißt das trockene Thermometer; die Quecksilberkugel des andern Thermometers dagegen ist mit einem feuchten Lappen von Wolle umwickelt, der durch zeitweises oder noch besser kontinuierliches Zuführen von Wasser feucht erhalten wird, etwa mittels eines damit verbundenen Dochtes, der in das Wassergefäß taucht. Bei der Beobachtung des letzteren Thermometers bemerkt man stets einen tieferen Stand, als bei dem trockenen Thermometer, weil die fortwährende Verdunstung von Wasser demselben Wärme entzieht. Die Differenz beider Thermometerstände ist um so größer, je trockener die umgebende Luft ist, steht sonach in gesetzmäßigem Zusammenhänge mit dem Feuchtigkeitsgehalte der Luft²). Bezeichnet:

k einen empirischen Koeffizienten (k — 0,00075 bis 0,0008), t die Temperatur des benetzten Thermometers in Celsiusgraden,

„ trockenen    „    „    „

j) die Pressung gesättigten Wasserdampfes, wie sie der Temperatur t entspricht, P „

H „

der atmosphärischen Luft am Beobachtungsorte (die Barometerhöhe), des in dieser Luft befindlichen Wasserdampfes,

so ist, wenn sämtliche Pressungen in Millimeter Quecksilbersäule gemessen werden, die Beziehung beobachtet worden:

7) z=p — k H .{T— t)=p — 0,6 .(T — t),

weil der Wert von kH in allen Fällen, in welchen die atmosphärische Pressung nicht ganz erheblich von der normalen (760 Millimeter) ab weicht, == 0,6 gesetzt werden darf. Dieser Pressung o entspricht eine Temperatur x, welche den Taupunkt bezeichnet und sich nach Abschnitt l, § 3, Formel 4) berechnet zu:

8) x = 200 .

0,1352

— 100,

wobei 760 . oj = o.

Das Verhältnis zwischen o und P, die sogen, relative Feuchtigkeit, ist nach dem Vorhergehenden in Prozenten :

+ . 100 = 100.

In der nachfolgenden Tabelle sind die Werte von g, t und e für verschiedene Temperaturen T und t übersichtlich zusammengestellt und können zwischenliegende durch Interpolation leicht bestimmt werden.

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

T—t = 0°

T—t = 2°

T — t = 4° T— t = 6°

T—t = 8° T—t= 10° T— t = 12°

0°

+ 10° + 12" + 14° + 16° + 18° + 20° + 22° + 24° + 26° + 28° + 30°

r-°.    °. ®    °1 ®    ® ^ ® oo ca a> o ^

io co o oo o> o « m IO d- o> ti rf OO H

rHr-HT-HrHrHrHCQCMCNCO

ooooooooooooo§oo

T-H r-H t-H t-H    r—I    rH    t—I    rH t-H rH    t—I    r-H    r—I    r—I    t-H

WDOtODOtOMHM

-2_0    0    0    0 ooooooooo

3,4 65 4,0 67 4,8 69

5.7    71

6.8    73 8,0 75

— 9°

— 6°

— 3"

0°

9,4

77

10,9 79+11°

12.6    80 +13° 14,5 81 +15°

16.4    82+18°

18.5    83+20° 21,0 84 +22°

23.7    85+24°

26.8    85 +26° 30,2 86+29°

2.2    37—19°

2.8    41 —13° 3,6 45

4.5    49

5.6    53

6.8    57 +3°

8.2    60 +6°

9.7    62 +9°

11.4    64+12° 13,3 66 +14°

15.2    68 + 16°

17.3    70 +19° 19,8 71 +21°

22.5    72+23°

25.6    73+25° 29,0 74 —

—8°

— 4°

-1°

1,0 14 1,6 20 2,4 26

3.3    32

4.4    37 5,6 41 7,0 44

8.5    47 10,2 50

12,1

14,0

16,1

53

56

58

18,6 59

21.3    60

24.4    61

—    27° 0,4 4 —    —

—    16° 1,2 11 - —

-    10° 2,1 17 —19° 0,9 -5° 3,2 23—10° 2,0

—    1° 4,4 281 —4° 3,2 + 3° 5,8 32

+ 7° 7,3 361 +4° 6,1 + 10° 9,0 39 +8° 7,8 + 13° 10,9 42+11° 9,7 + 15° 12,8 45 + 13° 11,6 + 17° 14,9 47 +15°

+ 19° 17,4 49 +17°

+ 21° 19,150 —    —

0° 4,6

CM lO

r—I i—l

13—21° 0,8 4 18 -10° 2,0 10 23 —4° 3,4 15 27 +1° 4,9 20 31 +5° 6,6 24 34 +9° 8,5 27 36+12° 0,4 29 38+14° 11,5 31

39

Nach dem durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalte der Luft bezeichnet man:

als sehr trockenes Klima solches mit einem Feuchtigkeitsgehalte unter 55 °/o,

von 56 — 70°/o, von 71—85 °/o, von 86—100 °/o.

„ mäßig „

„ feuchtes „ feuchtes

Die von der Oberfläche des Meeres und den Kontinenten entwickelte Verdunstung ist eine sehr bedeutende; ihre Größe wird gemessen, indem man die Höhe der Wasserschichte angiebt, welche in einer bestimmten Zeit verdunstet, und zur Beobachtung dieser Höhe bedient man sich der Verdunstungsmesser (Atmometer).

Dieses Maß ist jedoch nur innerhalb sehr enger Grenzen zutreffend; die Natur und Größe des Yerdunstungsmessers, die Intensität der darauf kommenden Erwärmung durch die Sonne, die Geschwindigkeit des darüber streichenden Windes und verschiedene andere Ursachen beschränken die Genauigkeit der Messung und es können zwei ganz benachbarte Atmometer ganz verschiedene Resultate ergeben.

Im übrigen geben die Yerdunstungsmesser nur Anhaltspunkte für die Verdunstung von Wasserflächen; über die Verdunstung von den Kontinenten kann man vorerst noch keine allgemein zuverlässige Anhaltspunkte gewinnen, weil hier die Verhältnisse für eine auch nur annähernd richtige Schätzung sehr kompliziert sind*). In erster Linie ist für jede Bodenart die Fähigkeit, auszutrocknen, verschieden. Ist der Boden durch lange andauernde Hitze erwärmt, so können die auf ihn fallenden Niederschläge sofort wieder verdunsten; ist derselbe im Schatten, so wird die Verdunstung langsamer vor sich gehen, als wenn er in der Sonne liegt. Befinden sich Pflanzen auf dem Boden, wie das in der Regel der Fall ist, so ist die Verdunstung abhängig von der Art und dem Entwicklungszustande derselben; die Pflanzen erstatten der Atmosphäre eine große Wassermenge durch Transpiration zurück, indem die Sonnenwärme auf der Oberfläche der Pflanzen eine Verdunstung erzeugt, welche durch die inneren saftführenden Kanäle ermöglicht werden muß. Die Wurzeln saugen die Feuchtigkeit, bezw. das mit den Nahrungsstoffen vermischte Wasser aus dem Boden und führen dasselbe der Pflanze zu, welche die festen Stoffe und einen Teil des Wassers dauernd bei sich behält, den größten Teil Wasser aber durch Transpiration wieder abgiebt.

Selbstverständlich wird unter normalen Verhältnissen die Verdunstung überhaupt nur so lange dauern, bis die über dem Verdunstungsobjekte befindliche Luft mit Wasserdampf gesättigt ist. Man nennt jene Menge Wasserdampf, welche für eine bestimmte Temperatur T zur vollständigen Sättigung der Luft fehlt, das Sättigungsdefizit. Dasselbe lässt sich nach der bereits definierten relativen Feuchtigkeit bestimmen.

Denken wir uns Luft von verschiedener Temperatur, aber stets von gleicher relativer Feuchtigkeit, so erhalten wir für die vorhandene Wassermenge und das daraus resultierende Sättigungsdefizit folgende Werte [396]**):

*) Lauterburg-Riggenbach (Zur wissenschaftlichen Lösung der Wasserfrage mit Rücksicht auf die Versorgung der Städte , Mitteil. d. Berner naturf. Gesellseh., Jahrg. 1882) haben zwar versucht, die Verdunstung über porösem Boden durch eine Formel darzustellen. Sie lautet:

1 -Pn

H-~l

und es bedeuten in derselben:

V den Wasserverlust nach n Verdunstungstagen in Millimetern Wasserhöhe,

LT die am ersten Tage nach der Sättigung des Bodens verdunstete Wasserschicht in Millimetern,

p den von 0,70 bis 0,38 wechselnden Prozentsatz der täglichen Gewichtsabnahme an Wasser aus dem Verdunstungskörper,

n die Zahl der Beobachtungstage seit der Sättigung des Verdunstungskörpers mit Wasser.

Die Gültigkeit der Formel ist aber an Voraussetzungen geknüpft, welche deren Anwendung wesentlich beschränken.

Ebenso hat Weilenmann eine Formel für die Verdunstung von Wasserflächen aufgestellt (Berechnung der Größe der Verdunstung aus den meteorologischen Faktoren. Zeitschr. d. österr. Ges. f. Meteorol. 12. Jahrg.).

**) Die Tabellen sind unverändert wie in [396] aufgenommen; die Wasserhöhen würden sich nach unseren vereinfachten Formeln in den Dezimalen etwas ändern.

Absoluter Wassergehalt in Millimeter Wasserhöhe

Temperatur der Luft Relative Feuchtigkeit : 100%

90%

70%

50%

30%

11 %

-10°

2,10

1,89

1,47

1,05

0,63

0,21

— 5°

+ 0°

+ 5°

+ 10°

+ 15°

+ 20°

+ 25°

+ 30°

3,11

2,79

2,17

1,55

0,93

0,31

4,60

6,53

9,17

4,14

3,22

2,30

1,38

0,46

5,88

4,55

3,26

1,95

0,65

8,25

6,48

4,58

2,76

0,92

O* CO    07)    IO    vH    L'”

t>    OO    CO    OO    03

cd    oo    co    cd    h

vH vH

17,39

12,05

9,38

6,69

4,02

1,34

23,55

21,19

16,45

CO <1 M

31,39

28,25

21,98

15,69

9,42

3,14

Sättigungsdefiz11 in Millimeter Wasserhöhe

Temperatur der Luft Relative Feuchtigkeit: 100 %

90%

70%

50%

30%

10 %

— 10°

5°

+ 0°

+ 5°    +10°

+ 15°

+ 20°

+ 25°

+ 30°

0,21

0,63

1,05

1,47

1,89

N    ®    OO    O

CO    05    HO    T—I    00

o    d    h    ci    oJ

0,46

1,38

2,30

3,22

4,14

io oo oo oo

CO 05 ca IO 00

cd th cd vo

(M    O)    05    H    lO

05    CO    iO    ^

o    ei    ^    cö¹    oo”

1,27

3,81

6,35

8,89

11,43

TjH    l—I    O    t>    iß

CO    O    t>    CO    o

rH    ^    CO    O    03

vH

2,30

7,10

3,13

9,41

Wir sehen, daß bei gleichem Prozentgehalt relativer Feuchtigkeit nicht bloß der Wassergehalt der Luft entsprechend der höheren Temperatur ein bedeutend höherer sein kann (bei einer Temperaturditferenz zwischen —10° und -j-30° sogar mehr als das 15fache), sondern auch, dass in demselben Maße das Sättigungsdefizit variiert. Ein Ansteigen der Temperatur von 0 ⁰ auf 30 ⁰ erhöht bei gleich bleibender relativer Feuchtigkeit das Sättigungsdefizit um das Sechs- bis Siebenfache; und umgekehrt hat zum Beispiel eine Luft von 25 ⁰ Celsius und 90 °/o relativer Feuchtigkeit und eine solche von 0° und nur 50% relativer Feuchtigkeit dasselbe Sättigungsdefizit (2,3 Millimeter).

Während uns also das Sättigungsdefizit in seinen Zahlen bereits direkt über den jeweiligen Zustand der Luft orientiert, bedürfte es bei den Zahlen der relativen Feuchtigkeit stets einer Umrechnung mit Rücksicht auf die Beobachtungstemperaturen, um einen richtigen Einblick darüber zu erhalten, welche Wassermengen die Luft durch Verdunstung noch aufzunehmen vermag. Im folgenden geben wir einige Anhaltspunkte für die Verdunstung vom Festlande.

Versuche von Eser [630] zeigen, daß der Boden um so größere Mengen von Feuchtigkeit verdunstet, je mehr Wasser er enthält, und daß sämtliche untersuchten Bodenproben mit noch so verschiedenem Feuchtigkeitsgehalte in der gleichen Zeit ihr ganzes Wasser verlieren. Die Verdunstung des Wassers aus dem Boden nimmt in dem Maße ab, als die Verdunstungsschichte infolge der Austrocknung der oberen Partieen tiefer in den Boden hinabsinkt,• sie nimmt zu mit der Größe der luftberührten Oberfläche. Sowohl der mit Wasser gesättigte als der stark feuchte Boden verdunsten bei rauher Oberfläche mehr Wasser, als bei glatter; es treten aber die umgekehrten Gesetzmäßigkeiten hervor, wenn die Austrocknung des Bodens weiter vorgeschritten ist. Die Verdunstung aus der Ackererde wird durch Bildung einer Kruste auf deren Oberfläche nicht unbeträchtlich vermindert; ebenso wird durch Lockerung der Oberfläche des Bodens die Verdunstung aus den tiefer gelegenen Schichten nicht unwesentlich herabgedrückt. So

lange der Boden nocli größere Feuchtigkeitsmengen enthält, verdunstet er um so mehr Wasser, je dunkler gefärbt seine Oberfläche ist (und zwar in den Abstufungen schwarz, grün, braun, gelb, rot und endlich weiß); es treten aber die entgegengesetzten Verhältnisse ein, sobald durch Verdunstung dem Boden schon größere Feuchtigkeitsmengen entzogen worden sind.

Was die Größe der Bodenpartikel anbelangt, so ergaben die Versuche, daß das Maximum der Verdunstung bei einer bestimmten Korngröße eintritt und daß von da ab die Verdunstung abnimmt, je gröber oder feiner das Korn wird; die Verdunstung nimmt zu mit dem dichten Gefüge des Bodens und wird um so geringer, je mehr Steine der Boden enthält.

Befindet sich in der Tiefe des Bodens Grundwasser, so ist die Verdunstung um so geringer, je größer der Abstand zwischen Grundwässerwelle und Bodenoberfläche ist; die Unterschiede treten um so deutlicher hervor, je schlechter das Wasser von dem Boden kapillar geleitet wird, und um so weniger, je leichter der Boden das Wasser bis zu einer größeren Höhe zu heben vermag. Im feuchten Zustande der Böden treten die eben charakterisierten Erscheinungen nur anfangs hervor; je weiter jedoch die Austrocknung des Bodens vorschreitet, um so mehr rückt das Verdunstungsmaximum zu den Bodenschichten von wachsender Mächtigkeit, bis schließlich um so größere Wassermengen verdunstet werden, je höher die Bodenoberfläche sich über der Grundwasserwelle befindet.

Die spezifischen Unterschiede in der Verdunstungskapazität treten nur bei feuchtem Zustande der Böden hervor, und zwar ist die Verdunstung um so größer, je größer der Gehalt des Bodens an organischen Bestandteilen, um so geringer, je größer der Gehalt desselben an Sand ist. Der Thon und die thonhaltigen Böden besitzen ein zwischen diesen Extremen stehendes Verdunstungsvermögen. Der mit lebenden Pflanzen bestandene Boden verdunstet die größten Wassermengen, der durch leblose Gegenstände bedeckte Boden die geringsten; unbedeckter Boden hält zwischen beiden die Mitte.

Die landwirtschaftlichen Kulturen verbrauchen durch Transpiration zunächst am wenigsten Wasser im jugendlichen Zustande, mit fortschreitender Entwicklung der Pflanze sodann mehr und mehr bis zum Maximum, welches bei vollständiger Ausbildung der Organe eintritt. Weiterhin nimmt die Wasserverdunstung der Pflanzen wieder ab, je mehr sich dieselben der Reife nähern. Die perennierenden, dicht stehenden Futtergewächse nehmen die größten Wassermengen in Anspruch, dann folgen die blattreichen, aufrecht wachsenden langlebigen Arten aus der Familie der Leguminosen (Soyabohne, Ackerbohne etc.) und einiger Oelfrüchte, wie Raps und Rübsen, während die sich lagernden schmetterlingsblätterigen Nutzpflanzen (Erbsen und Wicken) und demnächst die Getreidearten den Boden weniger austrocknen und die bei weiterem Stande angebauten Wurzel- und Knollengewächse (Rüben und Kartoffeln) und ähnlich behandelte Pflanzen durch Verdunstung den Wasservorrat des Ackerlandes im geringsten Umfange erschöpfen. Die Winterformen der Nutzpflanzen entziehen während der Vegetationsperiode dem Boden weniger Wasser, als die entsprechenden Sommerformen.

Nach Risler (vergl. Debauve, Meteorologie [Litteraturverz. Abschnitt I No. 292] S. 107) haben die nachgenannten Pflanzen jeden Tag das folgende Wasserquantum konsumiert, wenn dasselbe in Millimeter Regenhöhe ausgedrückt und auf die mit der Pflanze besetzte Fläche bezogen wird:

Millimeter

3,4—7 3,0—5 3,0—4 2,8—4 0,9-1,3 0,5—1,1 0,5—0,8

Wiesen und Kleefelder

Haber......

Welschkorn (Mais) .    .

Getreide (Halmfrucht)

Reben ......

Tannenwald ....

Eichwald.....

In der Unterstellung, daß das Getreide dem Boden pro Tag 2,8 Millimeter Wasser entzieht, werden vom 1. April bis 1. August einem mit Getreide bestandenen Boden 120 X 2,8 = 336 Millimeter Wasser entnommen; während dieser Zeit fallen aber ca. 200 Millimeter Regen (in unserem Klima); es muß mithin die im Boden verwahrte Reserve, das Grundwasser, beigezogen werden Ist das letztere nicht vorhanden, so können sich die Pflanzen nur durch Tau oder Kondensation im Boden ernähren oder sie verkümmern.

Lawes und Gilbert in Rothamsted haben ermittelt, daß auf eine Million Kilogramm des von der Oberfläche der Pflanzen verdunsteten Wassers an vegetabilischer Substanz gebildet wurde:

Mittel

Gerste

3496

Klee

Erbsen

Weizen

3466

3185

3464

Kilogramm 3720

also 1 Kilogramm vegetabilischer Substanz auf verdunstetes Wasser bei Weizen: 269, Gerste: 286, Erbsen: 289, Klee: 314, im Mittel: 289,5 Kilogramm.

Fittbogen in Regenwalde beobachtete in Wasserkultur bei Hafer die Produktion von 1 Gramm oberirdischer Trockensubstanz in der Pflanze, während durchschnittlich 398 und 413 Gramm Wasser verdunsteten.

v. Wolff in Hohenheim, dem wir obige Mitteilungen verdanken, glaubt, daß die Verdunstung im großen (auf dem freien Felde in der bewegten Luft) noch weit beträchtlicher, als in den betreffenden Versuchen — vielleicht auf 1 Teil vegetabilischer Substanz 500—600 Teile und mehr sei; also von einem Getreidefelde in 4—5 Monaten vielleicht 4 Millionen Kilogramm pro Hektar (entsprechend 400 Millimeter Wasserhöhe), von einem Hopfengarten, Obstgarten, Wald etc. 500 Millionen Kilogramm (entsprechend 500 Millimeter Wasserhöhe).

Ebermayer konstatiert, daß Ackergewächse, namentlich Gras und Kleearten und andere perennierende Pflanzen, größere Wassermengen verdunsten, als die Waldpflanzen. Die gesamte Wassermenge, welche ein 115 jähriger Buchenbestand pro Hektar während der Vegetationszeit dampfförmig ausscheidet, beträgt nach seinen Messungen im Mittel 4 Millionen Kilogramm (400 Millimeter Wasserhöhe).

Die Verdunstung der Pflanzen findet ungleich energischer im Sonnenlichte als im Schatten statt und ist in der Dunkelheit sehr gering; sie ist wesentlich modifiziert durch Wärme, Feuchtigkeitsgehalt und Bewegung der Luft.

Umfassende Litteraturangaben und eigene Untersuchungen über den Gegenstand giebt Wollny [575]; indem er die Ansicht ausspricht, daß die verdunsteten Wassermengen der landwirtschaftlichen Kulturpflanzen den durch die Niederschläge zugeführten sehr nahe stehen, bemerkt er (im Gegensatz zu dem Inhalte der Meteorologie von Debauve), daß die Wasserverdunstung der gedüngten Pflanzen eine bedeutend größere sei, als die der nicht gedüngten. Ferner sollen die verdunsteten Wassermengen der landwirtschaftlichen Kulturpflanzen um so höher ausfallen, je zeitiger die Saat erfolgte, d. h. die Verdunstung soll bei gleicher Standdichte steigen und fallen mit der Vegetationsdauer der Pflanzen. Wollny kommt zu folgendem Schlüsse [575]:

„Ueb erblickt man sämtliche Versuchsresultate, so ist nicht zu leugnen, daß die Wasserentnahme (für Transpiration und Ernährung) unter sonst gleichen Verhältnissen in erheblicher Weise von der Dichtheit des Pflanzenstandes und dem Grade der Entwicklung der Organe abhängig ist. Berücksichtigt man außerdem die übrigen Momente (Licht, Wärmeintensität, Bodentemperatur, Luftströmungen, Feuchtigkeitsgehalt der Luft und des Bodens, Verteilung und Größe der Niederschläge, Entwickelungsstadium u. dgl.), welche die Verdunstung aus den Pflanzen in verschiedenem Grade zu den verschiedenen Zeiten beherrschen, so kann von dem Bestreben, das absolute Wasserbedürfnis der Kulturgewächse ausfindig zu machen, ein übereinstimmendes Resultat selbst innerhalb weit gesteckter Grenzen nicht erwartet werden.“³)

In ganz ähnlicher Weise wie die Pflanzen geben auch die Tiere durch den Atmungsprozeß stets Wasserdampf an die Luft ab; das abgegebene Quantum ist jedoch der Pflanzenverdunstung gegenüber sehr unbedeutend.

Die Verdunstung aus dem Boden wird durch eine darüber gelagerte Streudecke wesentlich herabgemindert; ebenso vermindert eine über den Boden ausgebreitete dünne Sandschichte die Abgabe der Bodenfeuchtigkeit an die Atmosphäre außerordentlich. Düngungen mit leicht löslichen, sowohl absorbierbaren als nicht absorbierbaren Salzen mit den in der Praxis üblichen Quantitäten üben auf die Wasserverdunstung aus dem Boden keine Wirkung aus; die Verdunstung erfährt erst dann eine Verminderung, wenn die betreffenden Materialien dem Boden in solchen Mengen zugeführt werden, bei welchen das Pflanzenleben völlig zu Grunde gerichtet werden würde.

Bei verschiedener Lage des Bodens gegen die Himmelsrichtung werden in unseren Breiten die größten Wassermengen auf der Südseite verdunstet, demnächst auf der Ost-, weiterhin auf der Westabdachung, während die Verdunstung bei der Nordexposition am geringsten ist. Diese Thatsachen erklären sich in der Hauptsache aus der nach § 22 abzuleitenden Bestrahlungsintensität der Sonne und ändern sich selbstverständlich für andere Breitegrade. Die Unterschiede in den Verdunstungsgrößen zwischen nördlich und südlich (bezw. östlich und westlich) exponierten Flächen nehmen in dem Maße zu, als letztere stärker gegen den Horizont geneigt sind, und zwar, weil in entsprechender Weise die Verdunstung auf der südlichen (bezw. östlichen) Seite zu-, auf der nördlichen (bezw. westlichen) dagegen abnimmt. Eine hierzu gehörige mathematische Berechnung findet sich in [630] und läßt sich aus § 22 ableiten.

Bei verschiedener Inklination der Bodenfläche und südlicher Exposition der betreffenden Hänge ist unter unseren Breiten die Verdunstung während des größten Teiles des Jahres um so

größer, je stärker der Neigungswinkel ist. Zur Zeit der größten nördlichen Deklination stellt sich der Gang der Verdunstung umgekehrt: von da aber wandert das Maximum allmählich nach dem Frühjahr bezw. dem Herbste zu wieder in die ersterwähnte Lage zurück.

Einen großen Einfluß auf die Verdunstung hat der Wärme-Unterschied zwischen der Luft und dem von ihr berührten Körper, mittelbar also die Sonnenwärme; im Sommer, hei heißer Luft, wird sowohl von dem Festlande als auch von den Wasserflächen mehr Wasser verdunsten, als im Winter, in der heißen Zone der Erde jederzeit mehr, als in der kalten. Die Verdunstung wird ferner um so entschiedener eintreten, je größer die Geschwindigkeit des über den Verdunstungsherd wegstreichenden Windes und je mehr diese bewegte Luft von dem Zustande ihrer Sättigung entfernt ist. Befindet sich z. B. Luft über einer Wasserfläche in Ruhe, so erfolgt die Verdunstung deswegen sehr langsam, weil sich die unmittelbar mit der Wasserfläche in Berührung stehende Luftschicht zunächst mit Wasserdampf sättigt; letzteren giebt sie durch ga*z allmählichen Austausch (Diffusion) an die höheren Schichten ab, wodurch die Verdunstung selbstverständlich langsamer vorgeht, als wenn ein über die Fläche streichender Luftzug allen disponiblen Wasserdampf rasch fortführt. Das Gleiche gilt auch vom feuchten Boden.

Im übrigen erfolgt, wie früher erwähnt, vom feuchten Boden oder von Wasserflächen die Verdunstung nur so lange, als die Wassertemperatur über dem Taupunkte der umgebenden Luft bleibt; sobald der Taupunkt der Luft eine höhere Temperatur als die Wasserfläche zeigt, muß die Verdunstung auf hören. Das Sättigungsdefizit der Luft über dem der Verdunstung unterworfenen Körper spielt unter allen Umständen die Hauptrolle.

Je geringer die relative Feuchtigkeit, d. h. je größer das Sättigungsdefizit der Luft, um so energischer ist die Verdunstung. Endlich ist die Größe der Verdunstung auch abhängig von der atmosphärischen Pressung, indem, wie früher nachgewiesen, mit Abnahme dieser Pressung die Verdunstung zunimmt.

Unter Berücksichtigung aller dieser Umstände wird man also aus einer auf Grund eines Atmometers erhobenen Verdunstungshöhe günstigstenfalls einen ganz allgemeinen Anhaltspunkt erhalten, welcher vielleicht der thatsächlich eintretenden Verdunstung über Wasserflächen des betreffenden Landstriches, nie aber der Verdunstung über, dem Festlande entspricht.

Das Gesamtresultat der auf der Erdoberfläche stattfindenden Verdunstung muß gleich der Summe der Niederschläge aller Art sein, vcelche durch die atmosphärische Zirkulation auf die Erde zurückkehren. Soviel bekannt, ist dieser Austausch der Aggregatformen weder zeitlich noch örtlich ein vollkommen geregelter, gleichmäßiger. Ob sich bei fortschreitender Erkenntnis hierin eine gewisse, längere Perioden umfassende Gesetzmäßigkeit erkennen läßt und ob hierbei kosmische Einflüsse mit-wirken [340], bleibt vorerst unentschieden. Bis jetzt kann nur das folgende als zuverlässig angegeben werden.

Die jährliche Verdunstung verteilt sich ungleich auf die einzelnen Monate des Jahres; sie ist in den Sommermonaten am größten, in den Wintermonaten am geringsten. Im Laufe eines einzelnen Tages hängt die Verdunstung von den gerade herrschenden Winden, der Temperatur etc. ab und ist unter sonst gleichen Verhältnissen morgens am größten und nachmittags am geringsten.

Der durch die Verdunstung in die Luft übertretende Wasserdampf folgt den atmosphärischen Strömungen, den sogenannten Winden; diese sind also die Träger der Feuchtigkeit in der oberirdischen Atmosphäre. Ueber die Entstehung solcher Strömungen wurde bereits im § 22 das Nötige gesagt; wir erkannten dieselben im großen Ganzen als Wirkungen der verschiedenen Erwärmung der Erdoberfläche.

Unsere Südwestwinde, der großen Aequatorialströmung angehörig, wehen über ausgedehnte Meeresflächen und kommen aus warmen Gegenden, wodurch sie im allgemeinen den Charakter warmer und feuchter Winde erhalten. Vermöge der von ihnen getragenen größeren Wärme und Feuchtigkeit äußern sie auch eine geringere Pressung, und wir nehmen dies Avahr am Barometerstände, welcher sinkt. Die Polarströmung übt die gegenteilige Wirkung aus; sie kommt aus kalten Gegenden und fließt zum großen Teil über das Festland, der Wind ist also im allgemeinen kalt und trocken. Diesen Eigenschaften entspricht eine höhere Pressung der Luft, bezw. ein höherer Barometerstand. Der Barometerstand gestattet also in jedem Momente die Verfolgung der Bewegung dieser Luftströmungen für den nächsten Zeitmoment. Um die Verteilung der Luftpressungen übersichtlich darzustellen, zeichnet man für ein bestimmtes Gebiet die sogen. Isobaren, d. h. die Linien, in welchen der Barometerstand einen und denselben Wert zu bestimmter Zeit angenommen hat; dabei reduziert man natürlich, um die LTnterschiede in der Luftpressung, welche lediglich eine Folge der Erhebung eines Ortes über der Meeresfläche sind, genau zu erkennen, die Barometerstände auf Meereshöhe. Die Isobaren haben zumeist Aequidistanzen von 5 Millimeter, d. h. für Barometerstände, welche 5 Millimeter niedriger oder höher sind, als jene einer festgelegten Isobare, werden neue Isobaren gezeichnet. Den größten Pressungsunterschied für die Einheit der Entfernung nennt man das barometrische Gefälle oder den Gradienten; die Richtung desselben steht immer senkrecht auf der Isobare des höheren Druckes und wendet sich gegen die Isobare des niedereren Druckes. Die Intensität des Gradienten wird durch die Anzahl Millimeter ausgedrückt, um welche der reduzierte Barometerstand abnimmt, wenn man sich in der Richtung des barometrischen Gefälles 15 geographische Meilen = 111 Kilometer (1 Meridiangrad) fortbewegen würde.

In der Richtung dieses barometrischen Gefälles, also nach der Stelle des kleinsten Luftdruckes zu, müßte die Luft mit einer Kraft, proportional dem Gefälle von einer Isobare höheren Druckes zu einer solchen niederen Druckes, direkt hingeführt werden, falls die Erde in Ruhe wäre. Da sich indessen die Erde um ihre Achse dreht, wird die Luft auf der nördlichen Halbkugel von ihrer ursprünglichen Richtung nach der rechten Seite abgelenkt, auf der südlichen Halbkugel dagegen nach links. Letztere Erscheinung wird am einfachsten klar, wenn man z. B. annimmt, es bewege sich ein Luftteilchen ursprünglich vom Aequator aus nach Korden zu. Da in den vom Aequator nördlich gelegenen Orten die Punkte der Erdoberfläche eine geringere Entfernung von der Erdachse, also auch eine geringere Geschwindigkeit nach Osten zu, besitzen, so muß das vom Aequator kommende Luftteilchen infolge der ihm von der Erdumdrehung anhaftenden größeren östlichen Geschwindigkeit jenen weiter nördlich gelegenen Punkten vorauseilen; es weicht nach Nordosten ab. Diese Rechtsabweichung auf der nördlichen Halbkugel infolge der Erdumdrehung gilt, wie leicht einzusehen ist, allgemein, welches auch die ursprüngliche Bewegungsrichtung war. Ebenso strömt also eine Luftmasse, die infolge des barometrischen Gefälles ursprünglich eine direkte Bewegungsrichtung nach dem barometrischen Minimum zu hat, in Wirklichkeit auf der nördlichen Halbkugel in einer gekrümmten Bahn etwas nach rechts hin. Aus denselben Ursachen vollzieht sich die Ablenkung auf der südlichen Halbkugel nach links.

Diese Verhältnisse können auch analytisch verfolgt werden, wobei man zu bedenken hat, daß außer dem barometrischen Gefälle und der von der Erdumdrehung herrührenden zusammengesetzten Zentrifugalkraft noch die Schwerkraft und der Reibungswiderstand für die Bewegung der Luft in Rechnung zu ziehen sind.

Man erhält ein besonders einfaches Resultat, wenn man zunächst den Reibungswiderstand außer acht läßt und annimmt, daß die Bewegung in einer zur Schwerkraft senkrechten Ebene

(was ja in kleinem Umkreise für die Erdoberfläche zulässig ist) sich vollziehe. Wählt man sodann diese Ebene zur Koordinatenebene der x y; zur Achse der X die Tangente an den Parallelkreis im Punkte 0 (Fig. 64), welcher der Koordinatenanfang sei und den Massenmittelpunkt des bewegten Luftmoleküles enthalte, zur Achse der Y die Tangente an den Meridian oder die Mittagslinie, zur Achse der Z die durch 0 gehende Richtung der Schwere; bezeichnet ferner, wie früher, ß die geographische Breite, und nimmt man die XAchse positiv nach Osten, die YAchse positiv nach Süden, die XAchse positiv im Sinne der Beschleunigung der Schwere, so werden die Komponenten der zusammengesetzten Zentrifugalbeschleunigung*), unter w die Winkelgeschwindigkeit der Erdumdrehung verstanden:

dy

dz

Nach der XAchse: 2 w . cos S ——■ — 2 w . sin ß —r—

'dt    dt

nach der YAchse:

dx

2 w . sin S —-—, dt

nach der ZAchse: — 2 w . cos ß

dx

dt

Die Komponenten, herrührend von der Beschleunigung der Schwere, sind nach der XAchse und BAchse = 0, nach der X Achse = g. Die angenommene Bedingung, daß das Molekül in der

.    .    clz

Horizontalebene bleiben soll, ergiebt zum vornherein —— = 0,

d²z

dt

dt²

— 0, kann aber nur bestehen,

wenn das Molekül dieser Ebene eine bestimmte, der Beschleunigung, der Schwere entgegengesetzte Widerstandsbeschleunigung N erfährt.

Die auf die Masseneinheit bezogenen Kräfte sind deshalb:

d²y

dg

= X = — 2 iv . sin ß

11)

dx

dt²

— Y — 2» . sin ß —-— , dt

12) ——5- — Z — 0 = — 2iv . cos ß «r

dx

4t +»-*■

dx

Multipliziert man die Gleichung 10) mit ~~, die Gleichung 11) mit und addiert,

so folgt:

dlJ _ n ( dx\² / dg\² _

dt~-0> vuttJ ⁺\ir) -

d²x dx . d²y dt²    ’ dt dt²

und da C nichts anderes, als das Quadrat der Anfangsgeschwindigkeit bedeuten kann, so erhält man, wenn a den Winkel bezeichnet, den diese Anfangsgeschwindigkeit vq mit der XAchse einschließt , mit Rücksicht auf die Bedeutung der Komponenten dieser Geschwindigkeit durch Integration der Gleichungen 10) und 11):

C,

dx

— »o . cos a — 2 w . sin ß . y.

dy

14)    = Vq . sin a. -f- 2 w . sin ß . x

*) Die Komponenten der zusammengesetzten Zentrifugalbeschleunigung (welche gleich, aber entgegengesetzt jenen der zusammengesetzten Zentripetalbeschleunigung sind) werden bekanntlich, wenn ivx, wy, wz die Komponenten der Winkelgeschwindigkeit bedeuten:

K“¹* ■ 4t

Xw =

dz

dy

— W z . —r—

dt

Yw

dx

Yw

=²    ■ -jt ~

= ² (M- • n

d//

— Wy.

und es wird für den vorliegenden Pall, da w die Winkelgeschwindigkeit der Erdumdrehung:

wz — w . sin ß.

wx — 0,

Wy — W . COS ß,

Vergl. Schell, Theorie der Bewegung und der Kräfte, III. Teil, IX. Kapitel. Leipzig 1870, welchem wir die ganze Untersuchung bis Gleichung 15) entnehmen.

Gleichung (~jr) + (~dt) ~ v°² einsetzt’ ergiebt sich als

und, indem man diese Werte in die relative Bahn des Punktes der Kreis:

15) (y

»0 . cos a

2 w . sin ß

■)+(* +

Vq . sin a

2 w . sin ß

■H

v0

2 iv . sin ß

)•

dessen Radius R

»0

2 w . sin ß

und dessen Mittelpunktskoordinaten sind :

r₍)sin a

2 w . sin ß ’

V\ =

Vq cos a

2 w . sin ß

Konstruiert man für eine beliebig gerichtete Geschwindigkeit diesen Mittelpunkt, so ist ersichtlich, daß derselbe in einer im Koordinatenanfang auf der Richtung der Geschwindigkeit

senkrecht stehenden Linie liegen muß, weil —= — tg a, der Radius R also ein Dreieck mit

Hl

diesen Koordinaten x± yi bildet, welches dem von Vq, cp sin a und vq cos a gebildeten ähnlich ist. Stellt man ,sieh in die Richtung der Geschwindigkeit vq, so daß ein diese Richtung markierender Pfeil den Rücken treffen würde, dann liegt der Mittelpunkt für die kreisförmige Bahn des Luftmoleküles stets zur rechten Seite; das Luftmolekül wird also infolge der Erdrotation stets nach rechts (von der ursprünglichen Bewegungsrichtung) abgelenkt, wie auch dessen Anfangsgeschwindigkeit gerichtet sein mag, so lange ß einen positiven Wert hat.

T"T\

-X

j_±

-V

Wird ß negativ, d. h. geht man zur Betrachtung der Bewegung auf der südlichen Halbkugel über, so werden die Mittelpunktskoordinaten des Bahnkreises:

Fig. 64.

vq . sin a

v₀ . sin a

2 w . sin (— ß)

2 iv . sin ß ’

Vl -

. cos (J.

2 w . sin ß ’

woraus ersichtlich, daß nunmehr der Mittelpunkt desselben unter gleichen Voraussetzungen für die Stellung des Beobachters stets links der Bahn zu finden ist. Auf der südlichen Halbkugel wird mithin das Luftmolekül infolge der Erdrotation stets nach links von der ursprünglichen Bewegungsrichtung abgelenkt.

Die Luft kann also nicht in der Richtung des Gradienten sich fortbewegen, wie dies der Fall sein müßte, wenn die Erdrotation nicht vorhanden wäre. Kehrt man vielmehr dem Winde den Rücken zu, so liegt auf der nördlichen Halbkugel der niedere Barometerstand zur Linken und etwas nach vorn, der höhere Barometerstand zur Rechten und etwas nach hinten. Auf der südlichen Halbkugel ist dies umgekehrt. (Buijs-Ballot’sches Gesetz.)

Selbstverständlich ist jederzeit eine Isobare vorhanden, auf welcher die atmosphärische Pressung ein Maximum, eine andere, auf welcher dieselbe ein Minimum erreicht; man nennt die Lage dieser ausgezeichneten Isobaren barometrische Maxima und Minima. Von einem barometrischen Maximum strömt die Luft nach allen Seiten hin in gekrümmten Bahnen aus, welche, durch die Erdrotation fortwährend abgeändert, sich spiralförmig um den Mittelpunkt des Maximums winden; gegen ein barometrisches Minimum findet ein fortwährendes Zuströmen von Luft statt, welche sich aus gleicher Ursache ebenfalls in spiralförmiger Bahn um den Mittelpunkt dieses Minimums bewegt. Indem aber an der Stelle des Maximums die Luft nach außen abfließt, wird die über dem Maximum befindliche Luft den verlassenen Raum besetzen; diese wasserdampfarme und kalte Höhenluft nimmt mit Begierde etwa an der Stelle des Maximums noch vorhandene Wasserdämpfe in sich auf, und deswegen

ist gewöhnlich hier ein klarer Himmel und Neigung zu beständigem Wetter vorhanden. Daher rührt es denn auch, daß man bei hohem Barometerstände auf gutes Wetter schließt. Ueber einem barometrischen Minimum dagegen bildet sich ein aufsteigender Luftstrom, welcher wasserdampf beladene Luft in Höhen führt, in welchen sich dieselben zu Wolken oder zu Niederschlägen kondensieren müssen. Durch die bei Verdichtung des Wasserdampfes frei werdende Wärme wird das Aufsteigen der Luft beschleunigt und die vorhandene niedere Pressung der Atmosphäre noch weiter erniedrigt. Ein barometrisches Minimum bleibt deshalb nicht an einem bestimmten Orte stehen, sondern dasselbe verändert seine Lage fortwährend, und zwar nach jener Seite hin, an welcher die dampfreichste Luft zum Aufsteigen gelangt, weil an dieser Stelle das lebhafteste Aufsteigen und infolgedessen die bedeutendste Luftverdünnung produziert wird.

Ein so fortschreitender Wirbel verursacht gewöhnlich Aenderungen des Wetters an den Orten, über welchen er sich bewegt. Kennt man daher für irgend einen Zeitpunkt die Lage sämtlicher Isobaren eines bestimmten Gebietes, so kann man mit einiger Wahrscheinlichkeit des Eintreffens eine sogen. Wetterprognose aufstellen. Solche Wetterprognosen werden denn auch in der That sehr häufig von den meteorologischen Zentralstationen ausgegeben.

Ohne Bewegung in der Atmosphäre würde sich der durch Verdunstung in die Atmosphäre aufsteigende Wasserdampf bei jeder Temperatur-Erniedrigung nahezu an demselben Orte wieder zu flüssigem Wasser verdichten, an welchem er entstanden ist; wir würden über den Meeresflächen eine sehr feuchte, über den Kontinenten stets eine sehr trockene Luft haben, weil die Zeit, in welcher die täglichen Temperaturschwankungen auftreten, eine Verteilung durch Diffusion in weiten Grenzen nicht zulassen würde. Weil aber die über die großen Meeresflächen hinstreichenden Winde gegen barometrische Minima des Festlandes strömen und bei dieser meist sehr raschen Bewegung grössere Mengen von Wasserdampf herbeitragen, empfangen die Kontinente einen Teil der vom Meere abgesonderten Dampfmenge. Je häufiger in einem Lande solche dampfbeladene Luftströmungen, Regenwinde genannt, zirkulieren, um so feuchter wird die darüber verbreitete Luft im allgemeinen sein und umgekehrt. Wehen anderseits gegen ein barometrisches Minimum die Winde aus dem Innern des Kontinents, so bringen dieselben zumeist nicht nur keine neuen Wasserdämpfe zu den vorhandenen hinzu, sondern sie beladen sich sogar mit einem Teile der letzteren und entziehen einer Gegend die vorhandene Feuchtigkeit. Im allgemeinen wird sich also in jeder Gegend die Quantität des vorhandenen Wasserdampfes zu Zeiten vermehren, zu anderen Zeiten vermindern; erfahrungsgemäß aber verschwindet sie an keinem Orte der Erdoberfläche ganz.

Wir haben zum Schlüsse noch des Umstandes zu gedenken, daß die Atmosphäre in den Porositäten des Bodens eine Fortsetzung in das Innere der Kontinente findet, bis sie dort auf einer Wasserfläche, welche die Grundwasserwelle genannt werden soll, endigt; von hier abwärts erfüllt das Wasser die Zwischenräume im Boden soweit möglich. Es bedarf wohl keines Beweises, daß auch von der Grundwasserwelle aus ein beständiger Uebergang von Wasser aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand sich vollzieht. Die aus dem Grundwasser entstehenden Wasserdämpfe werden sich ebenfalls mit der oberirdischen Atmosphäre in Verbindung setzen und in dieselbe aufsteigen, sofern es der Pressungsunterschied zuläßt; die Vermischung wird aber, bei gleichem Pressungsunterschiede, viel langsamer vor sich gehen, weil die aufsteigende Grundluft bei dem Durchströmen der engen Poren des Bodens sehr bedeutende Widerstände überwinden muß. Das Gleiche findet statt, wenn die schwerere atmosphärische Luft die Grundluft zu verdrängen, d. h. in die Porositäten des Bodens einzudringen sucht; auch in diesem Falle wird geraume Zeit

vergehen, bis der Gleichgewichtszustand in den Pressungen eintritt. Bei der Grundluft kann auch eine Störung des Zusammenhanges mit der oberirdischen Atmosphäre durch dichte Schneedecken' [400], [580] etc. hervorgerufen werden, worauf wir später zurückkommen werden.

Die unterirdische Atmosphäre ist ihrem Rauminhalte nach im Vergleiche mit der oberirdischen stets sehr unbedeutend.

In flachen Tiefebenen, in welchen das Grundwasser schon in 3—4 Meter, oft schon in 1¹/₂—2 Meter mittlerer Tiefe unter der Bodenfläche ansteht, ist der Rauminhalt ungefähr gleich einem Prisma von der Grundfläche des Bodens und der Höhe = 0,5—1 Meter; im Gebirgslande werden, bei gleich gemeinter Grundfläche, D/z—3 Meter Höhe dem Mittel des Rauminhaltes gleichkommen. Dabei ist angenommen, daß etwa ein Viertel bis ein Drittel des Bodens aus Porositäten besteht, welche von der Luft occupiert werden können.

Man darf im allgemeinen annehmen, daß die Grundluft in der ganzen Ausdehnung der unterirdischen Atmosphäre mit Wasserdampf ganz oder nahezu gesättigt ist.

Litte rat ur.

Außer den bereits zitierten Abhandlungen, den Werken über Meteorologie und den in § 26, S. 209 genannten Werken über Bodenkunde, welche nahezu alle auch die Verdunstung aus dem Boden behandeln, seien hier noch aus dem allgemeinen Verzeichnisse auf S. 145 ff. angeführt:

232, 285 a, 390, 398, 618, 627, 632, 667, 692.

¹

Nach Thomson (On the equilibrium of vapour at a curved surface of liquid, Philos. Magaz. Bd. 42, S. 448, Jahrg. 1871) sind die Maximalspannungen des Wasserdampfes bei gegebener Temperatur geringer für eine hohle Fläche als für eine ebene, und zwar um so mehr, je stärker gekrümmt die Höhlung ist. In Uebereinstimmung hiermit steht eine Reihe von Beobachtungen van der Mensbrugghe’s [732], nach welchen sich Wasserdampf in kapillaren Hohlräumen verdichtet, wenn die Temperatur höher ist als der Taupunkt.

²

Beide Thermometer müssen der freien Luftzirkulation ausgesetzt sein und die Beobachtung darf erst angestellt werden, wenn das feuchte Thermometer unter dem Einflüsse der Verdunstung nicht weiter sinkt. Die Thermometerkugel sowie der wollene Lappen, mit dem sie umwickelt ist, müssen stets rein erhalten werden, da nach Ansatz einer Schmutzschichte das Thermometer seine Empfindlichkeit verliert. Bei starkem Froste darf, wenn die Beobachtung fehlerlos gemacht werden will, nur eine sehr dünne Eisschichte an der umhüllten Quecksilberkugel sich bilden.

L i; eg er, Wasserversorgung.

³

Vorstehende Angaben sind zum Teile den „Forschungen auf dem Gebiete der Agrikulturphysik“ von Wollny wörtlich entlehnt. Weiteres findet sich im Litteraturverzeichnisse unter den Nummern: 229, 286, 294, 329, 357, 358, 368, 391, 403, 448, 490, 514, 524, 547, 584, 606, 610, 611, 625, 628, 637, 643, 674, 690, 694, 710, 734.

§ 24. Rückbildung des flüssigen und starren Wassers aus dem gasförmigen Aggregatzustande.

Die Rückbildung des flüssigen und starren Wassers aus dem gasförmigen Aggregatzustande erfolgt unter dem Einflüsse der Temperatur-Erniedrigung von dem Augenblicke ab, in welchem der sogen. Taupunkt überschritten ist; sie kann jedoch, wie bereits in § 23, Seite 172, Anmerkung, erwähnt wurde, bei hygroskopischen Körpern schon stattfinden, wenn auf wirkungslosen Körpern sich noch kein Tau niederschlägt.

Eine Menge von Beispielen hierfür hat van der Mensbrugghe [732] angeführt; u. a. das Feuchtwerden von Tüll, Leinwand, Baumwollstoffen, Haaren, Kornähren, Pergament, rauhem Papier, Gelatine etc., das Rosten von Nadeln, die in Garnknäueln stecken, vor eingetretenem Taupunkte, die Wirkung von Staubteilchen in der Luft auf die vorzeitige Entstehung des Regens etc. Wichtiger für unsere Zwecke sind die Messungen von Masure ¹) u. A. ([341], [655]) über die Kondensationen im Boden, welcher eine wesentlich hygroskopische Substanz ist. Masure fand, daß derartige vorzeitige Kondensationen am meisten im Thon, in merklichem Grade im Sand, sehr wenig im Kalkpulver etc. auftreten und daß z. B. für Gartenerde in der Höhe von 0,12 Meter der Ueberschuß der Kondensation während des zweiten Teiles der Nacht über die Verdunstung während des ersten Teiles im Durchschnitt pro Nacht 0,1 Millimeter, also im Jahre 36,5 Millimeter Wasserhöhe gleichkomme etc.

Die meisten Rückbildungen erfolgen durch Abkühlungen in der Atmosphäre; diese Abkühlungen sind verschiedenen Anlässen zuzuschreiben: in erster Linie der Ausstrahlung gegen den Weltenraum, sodann dem Wärmeverluste, welcher einer Abnahme der spezifischen Pressung entspricht, endlich allerlei zufälligen Ursachen,

B. warme feuchte Winde über kalte Gegenden hinziehen, wenn kalte Luft sich mit warmer und feuchter Luft vereinigt etc.

wenn z.

Die Ausstrahlung gegen den Weltenraum ist während der Nacht am stärksten; ihre Folgen werden sich demgemäß auch zu dieser Zeit einstellen, und in der That sind sie in Form von Tau oder Reif an den Körpern zu bemerken, welche die Oberfläche des Erdbodens besetzen. Bei der Kondensation der Wasserdämpfe wird bekanntlich Wärme frei; liegt deshalb der Taupunkt der Luft über oder nur wenig unter Null, so werden sich Wassertropfen, liegt derselbe erheblich unter Null, so wird sich Reif entwickeln. Da man durch das Psychrometer den Taupunkt bestimmen kann, ist es nicht schwer, voraus zu wissen, welche der beiden Arten von Niederschlag eintreten wird.

Theoretisch wäre begründet, daß je von 100 zu 100 Meter Höhe die Temperatur der trockenen Atmosphäre um 1⁰ C. differiert, bezw. fällt bei aufsteigender und steigt bei niedergehender Bewegung.

Die Abnahme der spezifischen Pressung in der Atmosphäre erfolgt nämlich nach dem in Abschnitt I, § 4 durch Gleichung 4) gegebenen Gesetze.

29,27 (273+0    £ + 0

P = jP0 ²

Setzt man hier den mittleren Wert des Erdradius mit rot. 6370000 Meter²) ein und berechnet die Höhe z, für welche p = 0,5 Pq wird, so ergiebt sich mit t — 0 , z = rot. 5400 Meter. Nach den Gesetzen der mechanischen Wärmetheorie läßt sich aber die Wärmemenge berechnen, welche aufgewendet werden muß, um das Volumen der atmosphärischen Luft auf die Hälfte zu reduzieren; man findet, daß im vorliegenden Falle eine Temperaturerhöhung von ca. 54° C. erforderlich wäre. Wenn diese Wärme von aussen nicht zugeführt wird, so wird sie der Luft entzogen, bezw. die Temperatur derselben sinkt. Hieraus darf entnommen werden, daß ein Luftstrom, welcher sich um 5400 Meter erhoben und mithin um das doppelte Volumen ausgedehnt hat, seine Temperatur etwa um 54° C. erniedrigt. Der Dampfgehalt, welchen derselbe bei einer derart erniedrigten Temperatur nicht mehr zu tragen vermag, wird ausgeschieden.

Durch den in der Luft enthaltenen Wasserdampf und dessen Kondensation wird jedoch eine Modifikation dieser Erfahrung bestimmt. Die Temperatur der Atmosphäre nimmt nach oben um so langsamer ab, je mehr Wasserdampf die Luft enthält. Wenn ferner die Temperatur auf dem Taupunkte der mit Wasserdampf vermischten Luft angelangt ist, beginnen bei der aufsteigenden Bewegung die Kondensationen des Wasserdampfes (die Wolken) und damit die Aktion der frei werdenden Wärme. Diese letztere wirkt der Abkühlung entgegen, wodurch sich die Tem-peraturabnahme erheblich vermindert. Wenn die Luft herabsteigt, ohne daß ihr Wärme zugeführt oder entzogen wird, so bewirkt die beim Herabsteigen eintretende Verdichtung eine Erwärmung der Luft, welche eventuell verbraucht wird, um früher ausgeschiedenes Wasser etc. wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überzuführen.

Wird ein feuchter Luftstrom unter dem Einflüsse eines barometrischen Minimums gezwungen an einem Gebirge aufzusteigen, so scheidet derselbe bei dieser Bewegung ursächlich der abnehmenden Pressung bezw. der dadurch bedingten zunehmenden Erkältung einen Teil seiner Wasserdämpfe aus; es bilden sich Wolken und die unterste Grenze der Wolkenregion ist durch die Höhe bestimmt, bei welcher die aufsteigende Luft ihren Taupunkt erreicht. Kann der Luftstrom auf der anderen Seite des Gebirges wieder herabsteigen, so gewinnt er allmählich seine Temperatur zurück, nicht aber seinen Gehalt an Wasserdämpfen. Denken wir uns z. B. eine

„    „    2 5 = 12710533    ² ,

= frön = rund 6370000 Meter.

Alpenkette von 2500 Meter Höhe, welche ein südlicher Wind der Quere nach übersteigt. Indem der feuchte Luftstrom längs des südlichen Abhangs empordringt, tritt ein großer Teil der Wasserdämpfe als Niederschlag aus der Luft aus. Die Temperatur der Luft sinkt dabei nur um ca. 0,58° für je 100 Meter Steigung, weil durch die Kondensation Wärme frei wird. Wenn aber dann der Luftstrom, nachdem er den Kamm des Gebirges überschritten hat, absteigt, so erwärmt er sich, weil jetzt die Kondensation aufhört, nach der vorhin durchgeführten Rechnung um ca. 1° pro 100 Meter. Es wird also sein:

an der Südseite: im 2500 Meter Höhe: 760 mm

an der Nordseite: 755,2 mm 80,5°

9,4 mm 29 °/o.

der Luftdruck die Temperatur der Dunstdruck die relative Feuchtigkeit

Der von der Alpenkette absteigende Wind ist unter dem Namen „Föhn“ bekannt.

Wenn warme feuchte Winde über kalte Gegenden hinziehen oder sich mit kalten Luftströmungen vermischen, so kann in gleicher Weise eine Temperatur entstehen, bei welcher der Gehalt an Wasserdampf in der Luft das ihrer Sättigung zukommende Maß übersteigt, wodurch ebenfalls Kondensationen erfolgen müssen; diese zeigen sich zunächst als Nebel oder Wolken.

Bei allen diesen Kondensationen treten dem raschen Vollzüge derselben die durch den Vorgang selbst frei werdenden Wärmemengen hinderlich entgegen. Der Vorgang ist im allgemeinen ein sehr komplizierter und läßt sich weder genau berechnen noch wegen der stets wechselnden, für unser Auge sichtbaren Erscheinungen genau beobachten. Man hat für die verschiedenen, aus den Kondensationen entstehenden Gebilde besondere Namen und unterscheidet vorzugsweise unter denselben bei uns die Nebel und die Wolken, sodann den Tau, den Reif, den Regen, den Schnee und den Hagel. Wolken und Nebel sind im Grunde genommen dasselbe: die Wolken sind Nebel in hohen Luftschichten; beide bestehen aus außerordentlich kleinen Wassertröpfchen; das verschwommene Aussehen des Nebels, welches wir wahrnehmen, wenn wir in unmittelbarer Nähe desselben sind, verschwindet, wenn wir die Massen desselben aus der Entfernung betrachten, sowie umgekehrt die schärfsten Umrisse von Wolkengebilden verschwinden, sobald man sie nicht mehr von der Ferne sieht, sondern sich mitten in denselben befindet. Die Nebel entstehen hauptsächlich dann, wenn die Temperatur der Erdoberfläche niedriger ist als der Taupunkt der darüber befindlichen Luft, oder wenn Wasserflächen oder feuchter Erdboden wärmer sind als die darüber befindliche wasserdampfgesättigte Luft; endlich, wenn sich kalte Luftmassen mit warmen und feuchten Luftmassen mischen; so erklärt sich auch das Dampfen der Bäche, Flüsse und Seen, des frisch gepflügten Ackergrundes, der Wiesen etc. Steigt der Nebel in die Höhe, so gerät er in kältere Luftschichten und giebt in vielen Fällen die Veranlassung zu niederfallenden größeren Wassertropfen, zu Regen; sinkt der Nebel aus höheren kalten Regionen in tiefer gelegene, warme und mit mehr trockener Luft erfüllte Schichten herab, so verwandelt er sich in undurchsichtigen Wasserdampf, weshalb man auch bei dem letzteren Vorgänge heiteres Wetter, bei dem erstgenannten Regen erwartet.

20°

15,0 mm

86%

564,8 mm 5,9°

7,0 mm 100 >

Für unsere Zwecke sind die wichtigsten Kondensationen jene, welche in der Form von Kegen, Schnee, Hagel, Tau oder Reif auf die Erdoberfläche gelangen und daselbst flüssiges Wasser zurücklassen; sie entstehen immer dann, wenn die Verdichtung des Wasserdampfes bei der Whlkenbildung sich sehr rasch vollzieht. War dabei die Temperatur eine höhere als 0° C., so erscheinen Wassertropfen (Regen); war sie niederer als 0⁰ C., so bilden sich Eiskrystalle, und diese gelangen in Form von Schnee oder Hagel zur Erdoberfläche. Man nennt alle zur Erdoberfläche gelangenden flüssigen oder festen Kondensationen Niederschläge; unter dem Kollektivnamen „Hydrometeore“ sind nicht allein diese Niederschläge, sondern alle dieselben begleitenden Witterungserscheinungen zu verstehen, z. B. der Nebel und die Wolken etc.

Die Menge der Niederschläge auf den Kontinenten wird im allgemeinen überall von der Art der atmosphärischen Zirkulation, von den herrschenden Winden bedingt; die letzteren hängen wiederum von der Verteilung des Luftdruckes ab. Die starke Abkühlung der Kontinente im Winter begünstigt die Entwicklung eines sehr hohen Luftdruckes über denselben während dieser Jahreszeit, und infolgedessen erhält die Luft das Bestreben, gegen den Aequator und die wärmeren Meere hinzufließen. Im Sommer ist es umgekehrt. In dieser Jahreszeit erwärmt sich die Erdoberfläche der Kontinente in hohem Grade, während die Meeresfläche verhältnismäßig kühl bleibt;

dadurch entsteht eine reduzierte Pressung in der Atmosphäre über dem Festland und das Bestreben der über dem Meeresspiegel unter höherem Drucke befindlichen Luft, gegen die Kontinente yorzudringen.

Die Lage von Europa ist derart, daß sich zu allen Jahreszeiten Niederschläge entwickeln können; doch besteht im Süden dieses Erdteils ein Landstrich, in welchem während des Sommers nur äußerst wenig Niederschläge fallen, die sogen, subtropische Zone [521]. Diese letztere liegt nämlich vom Juni bis August im Bereiche des Nordostwindes (Tramontana), während der mittlere und östliche Teil von Europa das ganze Jahr hindurch den wechselnden Aequatorial- und Polarströmungen ausgesetzt sind. Die Regenwinde für Europa sind der Südwest- und der Westwind. Im Herbste, zu welcher Zeit die Erwärmung des Meeres noch in hohem Grade vorhanden ist, bringen diese Winde sehr viel Wasserdampf, welcher sich schon an den Meeresküsten beim Zusammentreffen mit dem bereits durch Ausstrahlung erkalteten Lande kondensiert. Die Herbstregen sind deshalb an den Westküsten Europas sehr reichlich. Da die Temperaturdifferenz zwischen Meer und Land auch im Winter fortdauert, so werden in denselben Gegenden auch im Winter noch reichliche Niederschläge auffallen. Das Regenmaximum der Sommermonate in Mitteleuropa und dem Osten von Europa ist dem Umstande zu verdanken, daß der Südwestwind (Aequatorialstrom) zu diesen Zeiten sich erst in unseren Breiten zur Erdoberfläche herabsenkt und daß in den Sommermonaten durch die kräftige Insolation ein hoher Dampfgehalt in der Luft erzeugt wird, welcher sich nach dem Aufsteigen der Luft von dem erwärmten Kontinente alsbald wieder kondensiert. Die südliche Grenze der Sommerregen ist in den Alpen, die westliche in Nähe der Meeresküsten zu finden.

Das orographische Relief einer Gegend hat einen bedeutenden Einfluh auf die Niederschlagsverhältnisse. Zunächst tritt die Thatsache auf, daß die Mengen des Niederschlages an höher gelegenen Orten beträchtlicher sind, als an tief gelegenen; sodann ist im allgemeinen zu beobachten, daß diese Niederschlagsmenge in schroffem und steilem Gebirge jene im sanft abgedachten, wellenförmigen Hügellande übertrifft; daß endlich die Niederschlagsmengen in den Ebenen ihr Minimum erreichen.

nordöstlichen und öst-

Die Ebene gestattet eine gleichmäßige Bewegung darüber hinfließender Luftströme, sowie eine gleichmäßige Verbreitung der von der Ebene selbst aufsteigenden Wasserdämpfe; diesen Verhältnissen analog werden sich auch die Niederschläge gleichmäßig gestalten. Anders verhält sich dies schon im hügeligen Terrain, in welchem die vom Boden aufsteigenden, ungleich warmen Wasserdämpfe eine lebhafte Bewegung zur Herstellung der Gleichgewichtslage hervorbringen und die über das Terrain wegstreichenden atmosphärischen Strömungen gezwungen sind, mit wechselndem Gefälle zu fließen. Alle diese Bewegungen begünstigen die Kondensation der Wasserdämpfe; es wird mithin die Menge des Niederschlages im Hügellande schon beträchtlicher sein als in der Ebene. In noch höherem Maße treten diese Störungen in der Bewegung atmosphärischer Ströme bei den Hochgebirgen [681] auf, und da sich überdies (den Winter ausgenommen) mit zunehmender Meereshöhe auch eine geringere Temperatur einstellt, wird hier eine warme und feuchte Luft noch viel rascher und in reichlicherem Maße sich ihres Dampfgehaltes entledigen. Im Hochgebirge erreicht demgemäß im allgemeinen die Niederschlagsmenge ein Maximum. Sind die Gebirgszüge so gelegen, daß sie von dem regenbringenden Winde (dem Südwest) senkrecht getroffen werden, so zwingen sie denselben zum Aufsteigen und zur Kondensation der Wasserdämpfe; die Seite des Gebirges, an welcher diese Kondensation erfolgt, heißt in Bezug auf die Windrichtung die Luvseite, die entgegengesetzte aber die Leeseite. Auf der Leeseite findet ein Absteigen des zum größten Teile schon seines Wasserdampfes beraubten Luftstroms statt; hier wird also die Niederschlagsmenge verhältnismäßig gering sein. Liegen die Gebirgszüge so, daß ihre Richtung mit jener des Regenwindes zusammenfällt, so wird' auf beiden Seiten des Gebirges auch die gleiche Niederschlagsmenge sein, wenn wir vorerst den Einfluß der Vegetation (Bewaldung etc.) außer acht lassen. Befinden sich auf der Leeseite hinter dem Gebirge große Wasserflächen, so können die Luftströme aus den letzteren den verlorenen Wasserdampf wieder ergänzen; im anderen Falle werden sie mit zunehmendem Eindringen in den Kontinent fortwährend ärmer an Wasserdampf. Die dem Regenwinde entgegengesetzten liehen Winde sind in der Regel trocken und kalt; die Gebirgsseiten, welche die Richtung solcher Winde überqueren, werden deshalb wenig Kondensationen empfangen, obschon beim Uebersteigen der Gebirge die gleichen Erscheinungen eintreten, welche wir soeben betrachtet haben. Es mag hier wiederholt werden, daß nicht die Temperatur der höher gelegenen Gegenden selbst, sondern die infolge der Ausdehnung der Luftmassen entstehende Pressungsabnahme und die mit dieser Zustandsänderung verknüpfte Temperaturdifferenz die Ursache der Kondensationen bildet.

Ein einzelstehender Berg übt auf die atmosphärischen Strömungen eine andere Wirkung aus, als ganze Gebirgsketten; hier wird nämlich nur ein Teil der vorbeiströmenden Luft angehalten, der andere Teil kann ungehindert seinen WTeg fortsetzen. Wenn nun auch der Teil der Luft, welcher am Berge aufgestiegen ist, sich infolge dieser aufsteigenden Bewegung erheblich erkältet hat, in feinen Nebel übergeht und aus der Ferne als eine dem Berggipfel anhängende Wolke sichtbar ist*), so wird dieser Nebel doch stets mit der warmen Luft, welche den Berg bloß um-spiilt, in Berührung bleiben und sich wieder zu unsichtbarem Wasserdampfe auf-lösen, wenn er von jener weiter getragen wird. Die Niederschläge würden also in diesem Falle sehr geringfügig sein, wenn nicht die Ausstrahlung während der Nacht besondere Wirkungen hervorrufen würde; indem aber der Einfluß dieser Ausstrahlung besonders kräftig am Gipfel des Berges sich geltend macht, vermindert sich daselbst während der Nacht die Temperatur rascher, als im Thale. Dieser Umstand ruft eine abwärts gerichtete Bewegung der erkalteten Luftmassen und dadurch eine Aspiration der umgebenden warmen Luft gegen den Berggipfel hervor, welch letztere sodann sich dort erkältet und eine ihrer Temperaturabnahme entsprechende Kondensation als Regen oder Schnee hinterläßt. Bei einzelstehenden Bergen erfolgen deshalb die Niederschläge weniger an der Luvseite, sondern in der Regel gleichmäßig und hauptsächlich an der Bergspitze.

Die Thäler verhalten sich dann, wenn sie eine große Breite einnehmen, wie die Ebenen, erhalten also in diesem Falle einen gleichmäßigen und geringen Niederschlag; dies wird um so mehr eintreten, je mehr die Hauptrichtung des Thaies mit der Richtung des Regenwindes zusammenfällt. Sind dagegen die Thäler vielfach gewunden und verhältnismäßig schmal, so werden sie zu Ausgangspunkten für lokale Kondensationen, besonders wenn sie tief eingeschnitten sind, ln den Thalsohlen wird während der Nacht die Luft stets wärmer und wasserdampfreicher sein, als in den Bergen der Umgebung; von den letzteren wird also die kalte Luft herabsteigen und durch Mischung mit der im Thale vorhandenen Luft den Taupunkt herbeiführen; das Gleiche kann geschehen, wenn sich zu anderer Zeit über der kalten untersten Luftschichte des Thaies warme wasserdampfbeladene Luftschichten befinden und eine Vereinigung beider stattfindet.

Von allen in der Atmosphäre sich vollziehenden Kondensationen haben, wie schon erwähnt, nur jene für uns Interesse, welche in der That als flüssiges Wasser anf die Erde zurückkehren, also die Niederschläge: Regen, Schnee, Reif, Tau, Hagel etc. Die Wolken und Nebel dagegen können als unfertige, fortwährend in Veränderung begriffene Gebilde nicht in Betracht kommen, da nicht aus jeder Wolke auf die Erde rückkehrendes flüssiges oder festes Wasser entsteht, sondern ein großer Teil der Wolken sich wieder in unsichtbaren Wasserdampf verwandelt, was jederzeit beobachtet werden kann.

Nach dem Vorhergehenden ist eine Zunahme der Niederschlagsmengen mit der Höhe des Beobachtungsortes zu konstatieren; in der freien Atmosphäre ist das Verhältnis gerade umgekehrt: hier nimmt die Regenmenge ab mit der Höhe**).

*) Dr. C. Cranz beobachtete vom Monte Pellegrino in Sizilien aus, wie bei sonst völlig klarem, wolkenlosem Himmel und hoher Temperatur nur die sämtlichen isolierten Berggipfel, die in größerer Anzahl jene Höhe umgeben, jeder eine Wolkenkappe trugen, die ganz genau der jedesmaligen Gestaltung des betreffenden Berges sich anpaßte und damit gewissermaßen ein getreues Abbild der Bergform bildete.

**) Für die Abnahme des Wasserdampfgehaltes der Atmosphäre mit der Erhebung h über dem Meex-e gilt nach Hann (vergl. Litteratur S. 171) die empmsche Beziehung:

6500

s = $0 • 10

wenn s die Dampfspannung in der Höhe h (Meter) über Meer, die Dampfspannung in Meereshöhe bezeichnen.

Die Abnahme erfolgt , erfahrungsgemäß in den unteren Schichten viel rascher als in den oberen und ist in der kälteren Jahreszeit größer als in der wärmeren; auch ist sie in verschiedenen Jahren großen Schwankungen unterworfen und schwierig festzustellen, da sie auch für verschiedene Orte ungleich ist. Diese Thatsache ist sehr in Rücksicht zu ziehen, wenn die Angaben eines Regenmessers, wie dieselben zur Messung der jährlichen Niederschlagshöhen verwendet werden, zu benutzen sind.

So zeigte ein auf dem Dache des Münsterturmes in York aufgestellter Regenmesser in der wärmeren Jahreszeit 63,8 °/o, in der kälteren 49,9 % der Niederschlagsmenge an, wie sie zu gleicher Zeit in einem 77 Meter tiefer in einem Garten aufgestellten Regenmesser ermittelt wurde.

Mit Ausnahme der Winterszeit gilt die Regel, daß mit zunehmender Meereshöhe die Temperatur der Luft sinkt; nach Hann (vergl. Litteratur S. 171) entspricht der Erfahrung mit Rücksicht auf den normalen Wasserdampfgehalt der Luft eine Wärmeabnahme von 0,58° für je 100 Meter Steigung. Ist die Höhe so groß, daß sich die Temperatur gar nicht oder nur ausnahmsweise über den Gefrierpunkt erheben kann, so werden in solchen Regionen die atmosphärischen Niederschläge fast ausnahmslos aus Eis bestehen. Die sich bildenden feinen Eisnadeln gruppieren sich dann zu Schnee, und die hohen Berge, auf welchen sich selten ein anderer Vorgang vollzieht, heißen Schneeberge.

Man nennt die untere Grenze an den Berghängen, jenseits welcher der so gefallene Schnee den vereinigten Einwirkungen der Sonnenwärme und der Verdunstung dauernd widersteht, die untere Grenze des ewigen Schnees. In den für uns in Betracht kommenden Gebieten sind es hauptsächlich die Alpen, auf welchen sich ewiger Schnee befindet, aus dessen Umformung etc. sodann unter gewissen Bedingungen die Gletscher entstehen.

Ueber das Verhalten der Gletscher etc. können wir Eingehenderes nicht mitteilen, weil dieses Gebiet zu viel umfaßt. Wir verweisen deshalb auf die Litteratur, speziell auf:

49, 59, 96, 100, 117, 137, 145, 149, 157, 161, 176, 177, 178, 182, 199, 202, 212, 224, 233, 236, 245, 323, 324, 328, 339, 362, 392, 410, 411, 412, 473, 483, 488, 543, 556, 557, 573, 583, 591, 592, 622, 649, 668.

Im übrigen enthalten auch sämtliche in § 28 S. 237 angegebenen Werke über physikalische Geographie Diesbezügliches.

Wir haben seither auseinandergesetzt, in welcher Wreise die Niederschlagsmenge mit der geographischen Lage eines Ortes, mit den herrschenden Winden, den umgebenden Gebirgszügen etc. zusammenhängt; es erübrigt jetzt noch, darzuthun, welchen Einfluß die Pflanzenwelt und insbesondere der Wald auf die Höhe des Niederschlages ausübt.

Die Erwärmung einer mit Vegetation bedeckten Gegend unter dem Einflüsse der Sonnenbestrahlung und die Ausstrahlung von einer solchen Gegend während der Nacht verhalten sich anders, als man dies bei vegetationsloser Oberfläche beobachten kann. Die Vegetation empfängt die Sonnensbetrahlung durch zahllose Blätter und Verästelungen, und es entwickelt sich unter ihrem Einflüsse auf allen diesen Körpern alsbald eine Verdunstung, wodurch Wärme absorbiert und die Luft kühler erhalten wird, als im Freien. Die nächtliche Ausstrahlung dagegen geht viel langsamer vor sich, um so langsamer, je mehr der Abfluß der wärmeren Luft bei der Bewegung nach außen, an den Blättern und Verästelungen vorbei, Widerstände findet. Wie wir überdies früher gesehen haben, zwingt jeder in die Atmosphäre aufragende Körper die Luft zum Aufsteigen und dadurch zur Erkältung, und die letztere wird um so intensiver, je höher der Körper ist. Wenn deshalb ein feuchter Luftstrom über die mit Vegetation bedeckte Oberfläche sich ergießt [714], so wird nur ein Teil desselben in

Lueger, Wasserversorgung.

die vorhandenen Zwischenräume eindringen können; ein anderer Teil wird gezwungen sein, sich zu erheben. Es ist aber an und für sich eine Temperaturdifferenz anläßlich der Verschiedenheit von Einstrahlung und Ausstrahlung vorhanden; die Bedingungen für die Kondensation von Wasser werden deshalb um so günstiger sein, je höher die Vegetation in die Atmosphäre aufragt, was insbesondere beim Walde der Fall ist. Die Regenwahrscheinlichkeit ist also — unter sonst gleichen Umständen — bei einer mit Wald oder dichter Vegetation bestandenen Fläche größer, als bei einer vegetationslosen, insbesondere in der wärmeren Jahreszeit, in welcher die Temperaturdifferenz zwischen der freien Atmosphäre und der Luft innerhalb der Vegetation (des Waldes) ihr Maximum erreicht. Die eben genannte Temperaturdifferenz ist im Hochgebirge bedeutend gröber als in der Ebene, und hieraus schließen wir, daß dort verhältnismäßig mehr Kondensationen bei dichter Bewaldung veranlaßt werden, als wenn der Wald in der Ebene liegt.

Bis heute gilt das soeben Mitgeteilte als den Thatsachen entsprechend. Es fehlt indessen nicht an Beobachtungen, nach welchen behauptet wird, daß eine merkliche Vermehrung oder Verminderung der jährlichen Niederschlagsmengen mit der Aufforstung oder Entwaldung eines Landes nicht verbunden sei [281]. Bemerkenswert ist in dieser Hinsicht'eine neuere Untersuchung von Gannet [718], welche Ohio, die Prairieregion, Iowa, das nördliche Missouri, das südliche Minnesota, den grössten Teil von Illinois und einen kleinen Teil Indianas, sowie die Staaten Neu-Englands (alles zusammen rund 8000 engl. Quadratmeilen) umfaßt. Die Zuverlässigkeit der Resultate, welche Gannet erhält, wird jedoch von deutschen Gelehrten bestritten.

Ueber den Einfluß des Waldes auf Klima, Regenhöhe, Quellenverhältnisse etc. handeln: 110, 159, 222, 242, 263, 281, 287, 288, 294, 319, 358, 433, 501, 544, 602, 677, 693, 699, 713, 714, 718, 726, 728.

Die Niederschlagsmenge wird allgemein als Höhe angegeben, und zwar als die Höhe derjenigen Wasserschichte, welche sich ergeben würde, wenn die auf eine bestimmte Fläche fallenden Niederschläge dort festgehalten und in flüssiges Wasser umgewandelt würden; man pflegt die so ermittelte Höhe auch die Regenhöhe zu nennen, und das Instrument, welches zu dieser Ermittlung benutzt wird, heißt Regenmesser.

Die Regenhöhen (Regenstufen) sind Beobachtungszahlen und, wie alle Beobachtungen, mehr oder weniger mit Fehlern behaftet. Eine umfangreiche ältere Zusammenstellung solcher Zahlen findet man für Europa in [521]. In ähnlicher Weise hat Wojeikoff eine Publikation über Verteilung der Niederschläge (Zeitschr. f. wissensch. Geogr., 1. Jahrg., S. 189 ff.) gegeben; im Literaturverzeichnisse sind unter 200a, 227, 285a, 308, 333, 338, 348, 361, 380, 390, 398, 400, 423, 470a, 509, 521, 626, 671, 678, 681, 682, 683, 692, 714, 716 weiter neuere Arbeiten benannt. Zu bemerken sind ferner die Publikationen der jetzt fast in allen Ländern bestehenden staatlichen meteorologischen Stationen und der Institute, wie z. B. des Frankfurter physikalischen Vereins etc., die Karten zu dem neu erschienenen physikalischen Atlas von Berghaus u. a., hauptsächlich aber die Mitteilungen in meteorologischen Zeitschriften (vergl. auch S. 142). Für deutsche Verhältnisse existiert eine wertvolle, allerdings ältere, aber bis jetzt an Vollständigkeit nicht überholte Arbeit von Dr. J. van Bebber, Die Regenverhältnisse Deutschlands (München 1877, bei Th. Ackermann). Aus der letzteren entnehmen wir folgende allgemeine Resultate:

Die durchschnittliche Regen höhe beträgt für ganz Deutschland pro Jahr 710 Millimeter (nach neueren Feststellungen rund 660 Millimeter).

Die Regenhöhen des nördlichen, mittleren und südlichen Deutschlands verhalten sich wie:

1 : 1,13 : 1,35 (abgerundet 8 : 9 : 11),

und es ist die mittlere jährliche Regenhöhe :

612 Millimeter

für das norddeutsche Tiefland „    „ mitteldeutsche Gebirgsland 690

825

„    r süddeutsche Tiefland

Dabei erstrecken sich die benutzten Beobachtungen auf die zum Deutschen Reiche in dessen gegenwärtigem Umfange gehörigen Länder.

Unter dem norddeutschen Tieflande ist verstanden: Schleswig-Holstein, Mecklenburg, Pommern, Westpreußen, Ostpreußen, Hannover und Oldenburg, Brandenburg, Posen, die schlesische Ebene, Westfalen und der Niederrhein. In zeitlicher Beziehung fallen im Mittel in diesen Ländern je 20% der Niederschlagsmenge (122,5 Millimeter) im Winter und Frühjahre, 34% (208 Millimeter) im Sommer und 26% (159 Millimeter) im Herbst.

Das mitteldeutsche Gebirgsland umfaßt: das rheinische Schiefergebirge, Hessen, die Provinzen Sachsen und Thüringen, den Harz, das Königreich Sachsen und das schlesische Gebirge. In zeitlicher Beziehung verteilen sich die Regenhöhen in diesen Gegenden im Mittel wie folgt: Winter 20% (138 Millimeter), Frühjahr 23% (159 Millimeter), Sommer 34% (234 Millimeter), Herbst 23% (159 Millimeter).

Das süddeutsche Tiefland, d. h. die in Süddeutschland vorhandenen Mittelgebirgslandschaften umfassen: die Rheinpfalz, Elsaß-Lothringen, Baden, Württemberg und Bayern. Hier verteilt sich die Regenmenge in zeitlicher Beziehung wie folgt: Winter 20u/o (165 Millimeter), Frühjahr 22% (182 Millimeter), Sommer 33% (272 Millimeter), Herbst 25% (206 Millimeter).

Die Regenmenge beträgt also durchschnittlich im Winter 20 %, im Frühjahr 22 %, im Sommer 33% und im Herbst 25% der ganzen Jahressumme für das einzelne Gebiet; sie ist am k kleinsten zu Ende des Winters, am größten im Sommer. Die Sommerregen treten um so entschiedener hervor, je weiter man nach Osten und Südosten vorschreitet. An den Seeküsten findet eine Ausnahme von diesen allgemeinen Regeln statt: dort fällt das Regenmaximum aus früher erwähnten Gründen in den Herbst.

In den höher gelegenen Gebirgsstrichen Süddeutschlands, überhaupt im Hochgebirge sind die Regenmengen viel bedeutender, als oben angegeben; sie erreichen eine Höhe bis zu 2 Meter und sind für relativ nahe aneinander gelegene Stellen oft sehr verschieden.

Die Regen Wahrscheinlichkeit ist in Deutschland und den Ländern mit ähnlichem Klima für alle Jahreszeiten und Monate ziemlich gleich groß, und man darf ungefähr die Hälfte aller Monatstage als Tage mit Niederschlag annehmen. Die Ausnahme, daß einmal in einem Monate kein Niederschlag stattfindet, ist selten und bis jetzt nur in Wintermonaten beobachtet worden. Ungewöhnliche Trockenheit und ungewöhnliche Nässe treten in der Regel nie lokal auf, sondern verbreiten sich stets über größere Gebiete.

Was die regenärmsten Gebiete Deutschlands (einschl. Oesterreich) betrifft, d. h. jene, bei welchen weniger als 500 Millimeter Regen fallen, so liegen in Norddeutschland deren drei: eines in Westpreußen, nordöstlich von Thorn (Kulmer Land), ein zweites im Anhaitischen um Bernburg, ein drittes bei Riesa an der Elbe. In Süddeutschland gehört hierzu der westliche Teil von Rheinhessen. Die zwei größten Trockengebiete nehmen das ganze mittlere Böhmen und die Grenzlande von Mähren und Niederösterreich ein. Niederschlagshöhen von 1000 Millimeter und darüber kommen im Flachlande nirgends vor; sie finden sich nur an Gebirgshängen, und die Höhe, an welcher diese reichlichen Niederschläge beginnen, ist am niedrigsten im Westen und wird immer größer, je mehr man landeinwärts geht [678].

Während van Bebber eine mittlere Regenhöhe von 710 Millimeter annimmt, v. Möllendorf [200a] eine solche von 670 Millimeter, fand Töpfer [348] durch plani-metrische Auswertung einer von ihm zusammengestellten Regenkarte 653 Millimeter.

Der von v. Möllendorf und van Bebber nicht konstatierte Einfluß der Höhe auf die jährliche Periode des Niederschlages ist nach Hellmann [678], [682] entschieden vorhanden. Im Gegensätze zu den Tiefländern, in welchen die meisten Niederschläge im Sommer erfolgen, treten in den höheren Gebirgsländern die Winterniederschläge in verstärktem Maße auf.

Hinsichtlich der Niederschlagsverhältnisse in unseren höchsten Gebirgen — den Alpen und den Abhängen derselben — ist zu bemerken, daß hier ein Maximum stattfindet im Frühjahr (Schneefäll) und ein zweites im Sommer (Gewitterregen); im Mittel herrschen an dem Nordhange der Alpen die Sommerregen, an dem südlichen und westlichen die Herbstregen vor. Die Häufigkeit der Schneefälle nimmt im Sommer mit der Höhe sehr rasch zu; allgemein ist im Winter, Frühjahr und Herbst

in den Hochregionen der Schnee (Tau, Reif) die einzige Form des Niederschlages. Selten bleibt in der Höhe von 1500 Meter und darüber ein Monat im Jahr schneefrei; andererseits fällt aber im Hochsommer auf den Gebirgskämmen und den höchsten Regionen noch manchmal Regen.

Wir haben bereits früher gesehen, daß zufolge der am Südabhange der Alpen aufsteigenden Südwestwinde und Südwinde dort die mächtigsten Kondensationen entstehen müssen; dieser mechanischen Ursache gegenüber sind die Niederschläge, welche die Gipfel der Gebirge als Kältereservoire verursachen, unbedeutend. Setzt man die mittlere Niederschlagshöhe am Nordhange der Alpen = h, so ist jene des Südhanges = 1,7 /?, jene des Westabhanges = 1,4 h; die Höhe li selbst darf mit einem Minimalmaße von ca. 1 Meter für den uns zugewendeten nördlichen Abhang in Rechnung gestellt werden. Die prozentuale Verteilung der Niederschläge eines Jahres auf die meteorologischen Jahreszeiten ist etwa folgende:

Winter:    Frühling: Sommer:    Herbst:

Südabhang 20 Nordabhang 19 Westabhang 20

Selbstverständlich bewirkt die außerordentliche Mannigfaltigkeit der Gebirgsbildung etc. im einzelnen Falle, Abweichungen von diesen Ziffern.

Bei dem stets enger sich zusammenziehenden Netze von meteorologischen Beobachtungsstationen und dem Eifer, mit welchem die wissenschaftliche Verwertung der Beobachtungen stattfindet, haben wir von der nächsten Zukunft noch viele Richtigstellungen und Aenderungen bestehender Angaben, sowie auch neue Aufschlüsse zu erwarten. Mit den vorstehend angegebenen wenigen Zahlenwerten ist deshalb nur eine generelle Uebersicht angestrebt worden; im einzelnen Falle müssen spezielle Erhebungen erfolgen, die wir hier nicht bieten können.

22

20

24

26

32

35

26

16

40

§ 25. Verlauf des auf die Erdoberfläche gelangenden flüssigen Wassers.

Wenn der Regen auf die Erdoberfläche gelangt oder gefrorene Hydrometeore daselbst schmelzen, so bewegt sich das entstandene Wasser entweder unter dem Einflüsse der Schwere nach tiefer gelegenen Stellen oder es wandelt sich an erwärmten Stellen wieder ganz oder teilweise zu Wasserdampf um. In jedem Niederschlagsgebiete sammeln sich sodann alle über die Gehänge offen abfließenden Gewässer in den Thalsohlen an und bilden dort Bäche, Flüsse, Ströme, Seen etc.; ein Teil des Wassers wird aber auch seinen Weg in den Boden hinein finden, bezw. versickern und bei weiterer Verfolgung des unterirdischen Weges sich zum sogen. Grundwasser entwickeln. Die Menge der in den Boden eindringenden Wasser wächst mit zunehmender Porosität des Bodens und mit der Höhe der über dem Boden stehenden Wasserschichte, sowie auch mit der Zeitdauer der Oberflächenbenetzung. Die Gefälle, welche sich für den Abfluß des Wassers nach dem Thalwege ergeben, sowie die mehr oder weniger rauhe, das Fließen des Wassers aufhaltende Beschaffenheit der Bodenoberfläche bestimmen die Geschwindigkeit sowohl als auch die Zeitdauer für das Verweilen des Regenwassers auf der innerhalb einer bestimmten Zeit (0 durch konstanten Niederschlag gespeisten Terrainfläche.

Um über den Verlauf des Regens auf der Bodenoberfläche bezw. die Infiltration desselben in den Boden ein deutliches Bild zu erhalten, wollen wir ermitteln, wie sich bei bestimmtem Widerstande für den Wasserablauf auf einer ebenen Fläche und bei konstantem Regen die auf der Fläche verbleibende und die bei poröser Fläche infiltrierende Wassermenge zu der ablaufenden verhält. Es sei:

a die Länge des rechteckig gedachten Niederschlagsgebietes, b die Breite desselben,

a das Gefälle pro Längeneinheit in der Richtung von a, h die Wasserhöhe auf dem Flächenstreifen ab zur Zeit t,

Q die in jeder Sekunde auf die Fläche ab fallende Regenmenge,

'o

V die in jeder Sekunde in den Boden gleichmäßig versickernde Wassermenge, bezogen auf die Fläche ab, q die von der Fläche ab in jeder Sekunde abfließende Wassermenge,

Fig. 65.

dann besteht, sofern von Verdunstung und Absorption durch die Pflanzen abgesehen wird, was bei anhaltendem Regen ohne erheblichen Fehler zulässig ist, die Fundamentalbeziehung:

1) (Q — V— q) . dt — ab . dh,

welche besagt, daß die im Zeitelemente auf der Fläche ab sich ansammelnde Wassermenge ab . dh gleich ist der im Zeitelemente auffallenden Regenmenge Q . di weniger der Infiltrationsmenge V. dt und der Abflußmenge q .dt. Die Integration der Gleichung liefert:

h

*0

2) t t₀ —

ab . dh

Q— V—q

sie kann ohne weiteres vollzogen werden, wenn V und q als Funktionen von h gegeben sind, da Q einen konstanten Wert hat.

Für die Gesamtverminderung der Wassermenge steht die ganze Oberfläche ab zur

Verfügung

und wird sich dieselbe teils als oberflächlicher Abfluß, teils als Bodeninfiltration vollziehen. Bei

Bestimmung der Infiltrationsmenge V pro Sekunde ist zunächst festzuhalten, daß dieselbe wächst mit zunehmender Porosität des Bodens und mit der Höhe h der über der Fläche stehenden Benetzung³). Bezeichnet sodann cp den Porositätskoeffizienten, so wird gesetzt werden dürfen:

3) V = cp a b h.

Der offene Abfluß von der Oberfläche ab möge sich in der Richtung von a vollziehen. In diesem Falle ist der für das Oberflächenwasser zu Diensten stehende Wasserquerschnitt zu beliebiger Zeit F — bh und, weil die Höhe des Wasserstandes h gegenüber der Abflußbreite b

= h gesetzt werden,

bh

verschwindend klein ist, kann die mittlere hydraulische Tiefe — =

unter p den benetzten Umfang des Abflußprofiles verstanden. Nehmen wir wie früher (I. Abschnitt, § 8, S. 48) an, daß bei dieser Abwärtsbewegung die bewegende Kraft der Schwere und der Reibungswiderstand (R‘ pro Flächeneinheit) auf der Längeneinheit die gleiche Arbeit leisten, so muß sein:

Fq a = JR'p,

wobei y das Gewicht der Kubikeinheit Wasser bezeichnet. Wir haben sodann mit Rücksicht auf

= h:

F

den oben angegebenen Wert von -

R‘ = y ^

Der Reibungswiderstand E‘ pro Flächeneinheit ist andererseits proportional der Rauhigkeit der Fläche und der Geschwindigkeit v des darüber hinwegströmenden Wassers. Wenn die letztere, wie in dem vorliegenden Falle, eine sehr geringe ist, so kann E'—qk^v gesetzt werden, wobei Äq einen empirischen, der Rauhigkeit etc. Rechnung tragenden Koeffizienten bezeichnet. Verwendet man diesen Wert von B' für die vorhin gefundene Beziehung, so ergiebt sich für die Geschwindigkeit v des oberflächlich abfließenden Wassers:

v = Ich o.

mit k — —— als neuem empirischen Koeffizienten.

Hiernach berechnet sich die in der Sekunde von dem Niederschlagsgebiete ah offen abfließende Wassermenge q zu:

4) q = Fv = kbh² o..

Setzen wir die in 3) und 4) ermittelten Werte von V und q in die Gleichung 2) ein und unterstellen wir, daß mit t = 0 der Niederschlag beginnt, also in diesem Momente auch h — 0 ist, so wird mit:

rn —

cp a

ko. ’

dt = —

dh

ko. ’ h% -f- mh — n ’ Teilbruchzerlegung, Integration und Einsetzung der Grenzen ergeben:

±- /__

ko I h² -J- mh — n

dh

k o. . \/m² -f- 4 n

. log nat

2 n -\- h i\/m² -f- 4 n — m) 2 n — h ([/ m² -f- 4 n -(- m)

Bei Zurückführung der ursprünglichen Bezeichnungen erhält man sodann:

5*) h =

cp ab -\- \S cp²a²b² -f- 4 k Q b a .

I/?²

4 k Q o.

a² b

a²b

Auf den ersten Anblick erscheint diese Formel etwas kompliziert; sie läßt jedoch eine sehr einfache Beurteilung der thatsächlich eintretenden Verhältnisse zu.

Vor allen Dingen wird nach Umlauf einer mäßig großen Zeit t der im Nenner von 5) in Klammer stehende Ausdruck nahezu = 1. Um dies einzusehen, bedarf es bloß der Annahme eines Zahlenwertes von cp; setzen wir z. B. cp = 0,01, so ist unter allen Umständen:

]/V4

a²b

0,01 . t

Es ist aber schon 10 Minuten nach Beginn des Niederschlages (d. h. nach t = 600):

e ‘    = 403,43 und der Wert des in der Klammer im Nenner von 5) stehenden Ausdrucks

kleiner als 1,0049; für ein größeres t, als das verwendete, kann derselbe nie kleiner als 1 werden. Mithin liegt unter der gemachten Annahme in der Zeitperiode, welche auf die ersten 10 Minuten nach Beginn des Regens folgt, der Wert der Klammer zwischen 1,0049 und 1 und man weicht deshalb von den wahren Verhältnissen nur wenig ab, wenn für jeden länger dauernden Niederschlag gesetzt wird:

5a) h =

'fab

a² b

Die Theorie ergiebt also, daß sich im durchlässigen Terrain bei anhaltendem Regen alsbald annähernd ein Beharrungszustand für die Wasserhöhe über der Terrainoberfläche herstellt, wobei

*) Statt des im Nenner von 5) in Klammer stehenden Ausdruckes kann auch geschrieben

werden:

cotg . liyperb .

4 k Q o.

dann sowohl die in den Boden versinkende als auch die ablaufende Wassermenge nahezu konstante Werte annehmen, wie dieselben mit allgemeiner Gültigkeit aus den Gleichungen 3) und 4) bei bekanntem h direkt ermittelt werden können.

Führt man statt der auf die Fläche a b fallenden Regenmenge Q die auf die Flächeneinheit

fallende Regenmenge M— ein, so schreiben sich die Formeln 5) und 5a) zu den folgenden um:

6) h =

4 kAlu

<P -f-

]/?’+

4 kMa

y »*+

+v

cp²«

und man erkennt leicht aus 6 a), daß bei sehr großer Ausdehnung a des Niederschlagsgebietes

M

oder auch bei kleinem a der Wert von li sich der Grenze li — ■— annähert, woraus sodann,

entsprechend Gleichung 3):

V = yabh = Mab = Q

folgen würde.

Bei sehr flachem, ausgedehntem und durchlässigem Terrain werden deshalb die Regenfälle nahezu ganz in den Boden einsinken. In allen Fällen wird in porösem Boden und solange der 4 k M a.

Wert von

infiltrieren.

cp a

klein bleibt, wenigstens der größere Teil aller niederfallenden Regenmengen

Nähert sich dagegen der Wert von cp mehr und mehr der Null, so wird die oberflächlich abfließende Wassermenge sich auf Kosten der infiltrierenden vergrößern. Mit cp = 0 ist die Bodenoberfläche undurchlässig geworden; die Infiltration hört ganz auf und aus Gleichung 6) entsteht:

7) h

= 1/

1^/ 4 k M a

als Grenzbedingung mit V = 0.

Hört der Regen nach Umfluß einer Zeit t\ plötzlich auf, so ergiebt sich für das durchlässige Terrain aus Gleichung 5) bezw. 6) der Wert von der in diesem Moment über der Fläche stehenden Wasserhöhe. Man kann sich nun die Frage stellen, wie lange es dauert, bis diese Wasserhöhe auf die Größe h‘ abgesunken sein wird, deren Beantwortung die allgemeine Gleichung 2) gestattet, wenn in derselben Q — 0 gesetzt wird.

Setzen wir die in Frage stehende Zeitdauer T = 1‘ — ty, wobei t' die Zeit bedeutet, welche verfließt von Anfang des Regens bis (nachdem inzwischen der Regen aufgehört hat) der Wasserstand den Wert hf erreicht, ty der Wert hy entspricht, so wird nach 2) mit Q = 0:

h‘

ab . dh

ab . dh

- V-q

h'

t>x

und man erhält mit Benutzung von 3) und 4):

*i

8) T =

ab .dh

cp abh -(- k bh²o.

-- . log nat T-cp    L

lk hy —j⁻ hy M ”1 h¹ hy + hf m J ’

h‘

wenn, wie früher, zur Abkürzung m

cp a

gesetzt wird.

Für das undurchlässige Terrain ergiebt sich unter sonst gleichen Verhältnissen mit tp = 0 aus Gleichung 8):

⁹> T = -k

h _ a (h\ — h')

h²    Jcuh'hi

Beide Gleichungen lassen ohne weiteres erkennen, daß zum vollständigen Verschwinden der Benetzung über der Terrainfläche theoretisch eine unendlich lange Zeit gehört. Dagegen ist die Zeitdauer für das Absinken der Wasserstandshöhe innerhalb bestimmter Grenzen und unter sonst gleichen Verhältnissen sehr verschieden bei durchlässigem und undurchlässigem Terrain, wie die Formeln ebenfalls ausweisen. Setzen wir beispielsweise k — 100, «= 1000, a = 0,05, cp = 0,01 und berechnen wir die Zeit, welche vergeht, bis die Wasserhöhe über Terrain von 0,010 Meter auf 0,001 Meter herabgesunken ist, so ergiebt sich nach Formel 8) für solchen durchlässigen Boden:

T = 100 .

log nat

0,01 . 0,001 — 2 . 0,010

0,01 . 0,001 — 2.0,001

= 230 Sekunden = 4 Minuten,

für undurchlässigen Boden dagegen wird nach Formel 9):

T = 200 .

0,010 — 0,001

0,01 . 0,001

— = 180 000 Sekunden = 50 Stunden.

Es dauert also die Benetzung auf dem undurchlässigen Boden ca. 800mal länger, als auf dem durchlässigen Boden von der unterstellten Beschaffenheit, wenn man annimmt, daß der letzte Millimeter durch Verdunstung verschwindet. Im übrigen ergiebt sich ein verhältnismäßig sehr rasches Versickern der Wasseransammlung über durchlässigem Terrain.

Dadurch, daß auch nach Auf hören des Regens der Wasserablauf von dem undurchlässigen Terrain ein sehr langsamer ist, erhält sich die Bodendecke noch lange nach Auf hören des Regens naß, im Gegensätze zu dem durchlässigen Untergründe, in welchen nach gefallenem Regen alles Wasser rasch versinkt und über welchem deshalb die auflagernde Bodendecke schon nach kurzer Zeit ausdorrt.

Auch hier ist ein allmählicher Uebergang von dem einen Zustande in den andern vorhanden und in seinem Verlaufe aus den Formeln abzulesen.

Die seitherigen Betrachtungen führen zu dem Schlüsse, daß, sobald man es mit einer ebenen Fläche gleichmäßiger Beschaffenheit zu thun hat, es durch Rechnung möglich wird, die durch diese Fläche anläßlich eines Regenfalles bestimmter Intensität infiltrierende Wassermenge, d. h. die Zuflüsse zu dem unter Terrain vorhandenen Grundwasser zu bestimmen. Die Bestimmung setzt aber in erster Linie die Kenntnis des Porositätskoeffizienten voraus, und diese ist nur auf empirischem Wege durch Beobachtung in der Natur zu erlangen. Die Rechnung giebt im allgemeinen unserem Ideengange eine klare Richtung; in der Natur liegen jedoch die Verhältnisse selten so einfach, daß man ohne weiteres direkt davon Gebrauch machen könnte.

Zunächst ist zu berücksichtigen, daß wir einen gleichmäßig anhaltenden Regen angenommen und während desselben von Verdunstung und Pflanzenabsorption abgesehen haben. Mit den Thatsachen stimmt dies nicht ganz überein. Würde man die Intensität eines Regens als Ordinate, die Zeit als Abscisse einer Kurve wählen, so müßte die Kurve mit der Ordinate Null beginnen und endigen; zwischen Anfang und Ende würde sie jeden beliebigen Verlauf haben können, der mit reellen positiven Ordi-naten denkbar ist. Die Annahme eines gleichmäßig über die ganze Regenzeit verteilten Niederschlages ist deshalb nur eine Annäherung. Wenn der Regen aufgehört hat, welchen Fall wir am Schlüsse in Betracht zogen, darf auch Verdunstung und Pflanzenabsorption nicht mehr vernachlässigt werden; andererseits fehlt es vollständig an Anhaltspunkten, um diese Einflüsse gebührend theoretisch zu würdigen.

Des weiteren bleibt während eines Regenfalles auch der Porositätsfaktor cp nicht unter allen Umständen konstant, wie angenommen. Wenn der Regen auf eine aus homogenem Sande oder Grerölle bestehende Fläche auffiele und der Boden während der ganzen Dauer des Regens gleichmäßig durchlassend bliebe, würde dies der Fall sein. Thatsächlich aber liegen die Verhältnisse fast nie derart. In der Regel ist die Bodenoberfläche mit Kulturen besetzt; sie verändert sich unter dem Einflüsse des Regens, je nachdem der Boden Kolloidsubstanzen enthält, oft so, daß die Poren für das Eindringen des Wassers verstopft werden etc. etc.

Ferner haben wir in unsere Rechnung einen Hauptfaktor, den Temperaturzustand der Luft und des Bodens, nicht einführen können. Fällt der Regen auf gefrorenen Boden, Schnee etc., so wird zunächst und so lange kein Wasser in den Boden eindringen, bis der letztere aufgetaut, bezw. der Schnee abgeschmolzen ist. Wenn weder das eine noch das andere eintritt, so ist allerdings der Boden als undurchlässig anzusehen. Aber auch mit dieser Voraussetzung würde unsere Rechnung nicht mehr stimmen, denn man dürfte jetzt nicht mehr annehmen, daß der Abfluß sich so wie unterstellt reguliere: es wird vielmehr ein Teil des über dem gefrorenen Boden stehenden Wassers ebenfalls gefrieren, ebenso ein Teil des abfließenden, was kaum theoretisch zu verfolgen ist.

Kurz, unsere Rechnung ist für andauernde gleichmäßige Niederschläge anwendbar, muß aber in allen anderen Fällen mit weiteren, theoretisch nicht aus-drückbaren Erwägungen Hand in Hand gehen.

Verdunstung und Pflanzenabsorption haben wir bereits in § 23, S. 175 ff. besprochen. Der Einfluß der Kulturen auf die Regenmenge, welche den Boden trifft, ist auch in anderem Sinne ein sehr bedeutender. Kurze Regenfälle, welche z. B. über Waldbeständen auffallen, gelangen nur zum kleinen Teile direkt auf den Boden; sehr viel Wasser bleibt in den Kronen der Bäume hängen. Bei längeren Regenfallen ist das in den Baumkronen verbleibende Quantum gegenüber der gesamten Wassermenge zwar von geringerer Bedeutung; dagegen ändert sich mit unseren früheren Annahmen verglichen die Art und Weise, wie das Wasser auf und in den Boden gelangt. Es ist jetzt kein gleichmäßiges Auffallen mehr vorhanden. Durch die Baumkronen, von den Stämmen herunter und durch die Lichtungen im Walde gelangen die Wassermengen ungleichmäßig auf die den Waldboden bedeckende weitere Vegetation.

Zur Erläuterung führen wir eine Beobachtung v. Seckendorff's [538] an, welche während eines mäßigen Landregens vom 12. Juni morgens bis 14. Juni nachts bei belaubten Bäumen im Walde gemacht wurde. Die Gesamthöhe des Niederschlages betrug 52,6 Millimeter.

Baumart

Es regnete nach

Rechnung

auf

die Krone

Hiervon

drangen

nachombro-

metriscben

Mittel

werten

Es

Es wurden

am Stamme

gelangten mithin in Summa

Durch Ver-

auf

| abgeführt

auf

den Boden

den Boden

dunstung

gingen

verloren

Ks gelangten Prozent des auf die Krone gefallenen Wassers auf den Boden

ohne

mit

Liter

Liter

Liter

Liter

Liter

Einrechnung des

am Stamme abgeführten Wassers

Buche . . Eiche . . Ahorn .    .

Fichte . .

3406

3170

4819

1573

1839

1983

3142

481

DO tO tC ¹ O O CO Ci

Ci

2099

2183

3342

497

1307

54,0

61,6

987

62,5

68,9

1477

1076

65,2

30,6

69,4

31,6

Die Art der Vegetation in Verbindung mit der Untergrundsbeschaffenheit entscheidet hier, wieviel von dem gesamten Regenfalle über den Boden wegfließen, d. h. den offenen Wasserläufen zutreten kann. Liegen auf dem Waldboden dichte Moospolster, so kann das von denselben zurückgehaltene Wasserquantum einer beträchtlichen Schichtenhöhe entsprechen; in ähnlicher Weise hält die Waldstreu, und zwar in der Reihenfolge: Rotbuchenstreu, Eichenlaubstreu, Weißbuchenstreu, Tannenstreu, Lärchenstreu, Kiefernstreu etc., größere Wasserquantitäten zurück — um so mehr natürlich, je höher die Schichtenlage ist.

Nach Gerwig’s Untersuchungen [461] kommt die in 1 Quadratmeter Moosrasen enthaltene Wassermenge durchschnittlich einer Wasserhöhe von 4,5 Millimeter gleich und nimmt derselbe weiter an, daß im Gebirge, wo die Moospolster oft 300 Millimeter dick sind, jedenfalls noch viel größere, bis zu 10 Millimeter Höhe und darüber gehende Wassermengen in den Moosflächen enthalten’ sind. v. Seckendorff [538] fand in einem Quadratmeter Sphagnumrasen 14 Liter Wasser, also sogar 14 Millimeter Wasserhöhe, bei einer Mächtigkeit des Rasens von nur 90 Millimeter. Nächst den Moosen ist es die Laubstreu, welche das größte Ansaugungsvermögen besitzt; dasselbe wechselt im Mittel zwischen 200—250% des lufttrockenen Gewichtes, d. h. 100 Kilogramm Streu vermögen 200—250 Kilogramm Wasser zurückzuhalten. Ein geringeres Ansaugungsvermögen haben die Eichenblätter; dasselbe schwankt zwischen 120 und 180% der lufttrockenen Streu und steigert sich mit fortschreitender Verwesung der Blätter. Etwa gleich groß ist das Ansaugungsvermögen der Weißbuchenstreu. Noch geringere Wassermengen werden von der Nadelstreu gebunden; das Ansaugungsvermögen schwankt zwischen 110 und 160 %, bei Fichtenstreu zwischen 110 und 140%- Hierauf folgt die Lärchenstreu mit 100—130 % und als letzte die Kiefernstreu mit ungefähr gleichem Ansaugungsvermögen. Im Zustande weit vorgeschrittener Verwesung können sich indessen Laub- und Nadelstreu zu völlig undurchlässigen Aggregaten gestalten.

Hat der Wald sogen. Unterholz, Gräser u. dergl., so bleibt auch hier eine nicht zu vernachlässigende Wassermenge hängen. Erst wenn diese Reservoire gefüllt sind, beginnt der oberflächliche Ablauf, während die Bodeninfiltration schon vorher ihren Anfang genommen hat. Ueber das in den Boden einsinkende Wasserquantum entscheiden Gefälle und Beschaffenheit der Oberfläche sowohl als auch Größe der kapillaren und nichtkapillaren Zwischenräume im Gefüge des Bodens und der weitere Umstand, ob während des Regens Auflösungen des Bodens bezw. kolloidaler Substanzen erfolgen, welche die Wege nach abwärts verstopfen oder nicht.

Ueber die Wasserkapazität der Moose, der Waldstreu etc. sind außer den angegebenen noch von verschiedenen Forschern Zahlenwerte ermittelt worden, die allgemeines Interesse haben; wir verweisen auf 242, 263, 287, 288, 350 a, 358, 367, 544, 515, 632, 600, 713, 734.

So viel ist sicher, daß sich der Wald in erster Linie dazu eignet, einen großen Teil jedes Regenfalles aufzuspeichern. Dauert der Regenfall so lange, daß eine Sättigung mit Wasser eingetreten ist, so werden immerhin noch die Hindernisse, welche die Bedeckung des Waldbodens dem oberflächlichen Wasserabflüsse bereitet, der Bodeninfiltration zu gute kommen bezw. die letztere unter höheren Druck stellen. Der Wald ist also günstig für die Speisung des Untergrundes auf dem Wege der Infiltration.

Dem Walde zunächst stehen die Wiesen, deren Rasenpolster in ganz ähnlicher Weise wie die niedere Waldvegetation viel Wasser aufsaugen und den oberflächlichen Wasserabfluß erschweren. Dann folgen die dichtstehenden Eutterkräuter und Getreidearten, Gärten, Weinberge etc. etc.

Auch wird bei vielen Kulturen durch Hacken, Häufeln etc. die Infiltration in den Boden künstlich begünstigt, was ebenfalls in ähnlicher Weise auf den oberflächlichen Abfluß wirkt, wie die dicht stehende Vegetation.

Der Temperaturzustand der Luft und des Bodens hat sowohl Einfluß auf die Verdunstung als auch auf die Versickerung. Was den ersteren anbelangt, so ist selbstversändlich die Verdunstung um so geringer, je niederer die Temperatur, und umgekehrt. Nach den Beobachtungen von Wollny [708] vermehren sich auch die

Sickerwassermengen mit abnehmender Verdunstung, d. h. abnehmender Temperatur. Daß dies nur bis zur Gefriertemperatur Geltung hat, ist leicht einzusehen; sinkt die Temperatur des Bodens unter den Gefrierpunkt, oder war sie vor Beginn des Regens bereits unter 0 °, so kann keine oder nur eine äußerst geringe und zeitlich beschränkte Infiltration stattfinden. Bei hoher Temperatur werden auch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regenzeiten, wenn das Intervall lang ist, die oberen Bodenschichten an sich — abgesehen von der darüber stehenden Vegetation — austrocknen. Sie nehmen sodann dem fallenden Regen alsbald ein großes Quantum Wasser ab, um es während der ganzen Regendauer zurückzuhalten; dieses Quantum geht durch Verdunstung später wieder verloren. Alle diese Verhältnisse ändern sich entsprechend den Jahreszeiten; sie komplizieren die Aufgabe der Erforschung über den Verbleib der Niederschläge in so hohem Maße, daß sich ein Parallelismus zwischen Niederschlag, Bodeninfiltration und Anschwellung der Gewässer kaum oder doch erst nach länger andauernden Regen erkennen läßt. Besonders der Bodeninfiltration, die wir ja in erster Linie im Auge haben, kann z. B. ein in der kalten Jahreszeit fallender geringer Niederschlag oft mehr nützen, als ein länger dauernder Sommerregen, der auf ausgedörrten Boden fällt etc.

Sinkt die äußere Temperatur unter den Gefrierpunkt, so verwandelt sich der Regen in Schnee und wir stehen vor vollständig geänderten Verhältnissen. Es muß erst eine Umwandlung des Schnees in Wasser stattgefunden haben, ehe der Prozeß des oberflächlichen Ablaufens und der Infiltration vor sich gehen kann; vorher bedeutet der Schnee lediglich die Anhäufung gefrorenen Wassers über der in Betracht kommenden Fläche.

Derartige Schneedecken haben für die Bodeninfiltration besonders dann eine hohe Bedeutung, wenn während des Schneefalles der Boden nicht gefroren war. Der Schnee als schlechter Wärmeleiter schützt den Boden vor Abkühlung während der ganzen Zeit, während welcher die Temperatur der Luft und der Oberfläche des Schnees unter 0⁰ ist. Dieser Einfluß ist bei gleich tiefer Schneelage um so größer, je lockerer der Schnee liegt; er ist erheblich kleiner bei mit Wasser durch-tränktem firnartigem Schnee. Die erwärmende Wirkung einer Schneelage ist größer als deren abkühlende Wirkung, und zwar um so mehr, je länger die Schneebedeckung bei Temperaturen unter 0° dauert, so daß bei einer Schneebedeckung von 50 Centimeter Tiefe und über 6 Monaten Dauer wahrscheinlich schon in 1 Meter Tiefe die Temperatur des kältesten Monats nicht geringer ist, als die Jahrestemperatur an der Oberfläche des Festen und in der unteren Luftschichte [400], Es wird also dann, wenn dieser Schnee zu schmelzen beginnt, der Boden offen sein, bezw. poröser Boden viel Wasser absorbieren, so daß für die offenen Wasserläufe um so weniger übrig bleibt, je langsamer die Schneeschmelze vor sich geht.

Schnee und Eis liefern überhaupt in allen Fällen, in welchen sie langsam abschmelzen, für die Infiltration das meiste, für den oberflächlichen Ablauf das geringste Wasserquantum; wo also eine stetige Auflösung beider stattfindet und die Niederschläge hauptsächlich aus Schnee bestehen, wird das Maximum von Infiltration vorhanden sein, wenn sich eine solche vermöge der Beschaffenheit des Untergrundes überhaupt entwickeln kann. Beispiele für diesen Fall liefern alle Kalk-Alpen. In die Risse, Klüfte und Spalten des Kalkgesteines können die im Frühjahr, Sommer und Herbst allmählich abschmelzenden Schneedecken des Alpengebirges einsickern und deshalb liefert dieses Gebirge die mächtigsten Quellen.

Gelangt aber der Schnee auf eine undurchlässige Unterlage, so wird er zunächst, solange die Temperatur unter 0° bleibt, sich anhäufen, bei beginnender Schmelze aber nicht in den Boden infiltrieren können. In diesem Falle strömt entweder das ganze Ergebnis der Schneeschmelze den offenen Gewässern zu, oder aber

es findet eine Umwandlung des Schnees statt, wie bei den Gletschern. Voraussetzung für den letzteren Fall ist das auf die Schneeschmelze folgende Wiedergefrieren eines Teils des sich ergebenden Wassers.

Während also der erstere Fall, nachdem der Schnee zu Wasser geworden ist, entsprechend unseren theoretischen Voraussetzungen verläuft, bildet das Abschmelzen der Gletscher ein hiervon abweichendes Phänomen, das sich durch Rechnung wieder nicht verfolgen läßt.

Die Voraussetzung für das zur Bildung der Gletscher notwendige Wiedergefrieren eines Teils des sich aus der Schneeschmelze ergebenden Wassers ist insbesondere dort gegeben, wo in hohen Regionen das Gebirge muldenförmig gestaltet ist. In diesen Gebieten ist fast jeden Tag während einiger Stunden die Temperatur unter 0 °, während sie beim höchsten Stande der Sonne wesentlich über 0 ⁰ ansteigt, also zur Schneeschmelze führt. Der in der Mulde angehäufte Schnee wird durch abwechselndes Auftauen und Wiedergefrieren zum sogen. Firn (d. h. zu körnigem Schnee) umgewandelt und die immer größer werdenden Firnkörner keilen sich allmählich zu festem Gletschereis zusammen. Die Gletschermasse ist vermöge ihrer Zusammensetzung aus den Firnkörnern latent plastisch und kann mithin eine Bewegung verrichten, wie jede zähe Flüssigkeit. In der Masse selbst entstehen durch verschiedene Breite des Bettes, lokale Hindernisse für die Bewegung, Gefällbrüche etc. Spalten, Risse und Kanäle, sowohl der Länge als der Quere nach, in welchen das vom Abschmelzen herrührende Wasser abläuft; dasselbe vereinigt sich am Fuße des Gletschers mit dem dort ständig abschmelzenden Gletscherbache. Die sich so ergebenden gesamten Wassermengen sind bedeutend und entsprechen einer jährlichen Abtragung des Gletschers von 3 Meter und darüber. Naturgemäß findet die größte Eisschmelze bei den Gletschern in der wärmsten Jahreszeit, d. h. im Hochsommer, statt. Die von den Gletschern gespeisten Wasserläufe, Quellen etc. haben deshalb in dieser Zeit auch ihren höchsten Stand, der in sehr willkommener Weise mit dem tiefsten Stande der im Tieflande durch Regen gespeisten Gewässer zusammentrifft. Für die Hydrographie eines Landes sind die Gletscher von hoher Bedeutung. Wir haben deshalb eine zahlreiche Litteratur (§ 24 S. 189) über dieselben aufgenommen, auf welche wir, da ein näheres Eingehen in die Sache hier nicht statthaft ist, verweisen.

Litteratur.

Ueber das Wasser im allgemeinen handeln:

124, 189, 196, 228, 231, 246, 288, 290, 317, 332, 373, 381, 402, 502, 541, 616, 689, 724.

Oberflächengewässer (welche in der Neuzeit bei der Wasserversorgung eine große Rolle spielen) sind in folgenden Abhandlungen beschrieben:

721, 731, 739.

¹

Masure, F. Annales agronomiques. Bd. 6, S. 481 Jahrg. 1879 undBd. 8, S. 261 Jahrg. 1881.

²

Nach den Untersuchungen von Bessel (1830), Airy (1830) und Listing (1878) beträgt der Aequatorialdurchmesser der Erde im Mittel 2 a = 12754843 Meter, Polardurchmesser    „

also der mittlere Halbmesser:

³

Wollny [740] fand durch Versuche, daß das Wasser um so tiefer in den Boden einsinkt, je größer die Regenmenge ist, jedoch nicht proportional der letzteren, sondern bei dem feinkörnigen Materiale in einem schwächeren, bei dem grobkörnigen in einem stärkeren Verhältnisse. Unsere Annahme entspricht also einem Mittel; sie ist indessen durch andere Versuche bei der künstlichen Filtration, auf welche wir im III. Abschnitt zn sprechen kommen werden, gerechtfertigt.

§ 26. Allgemeines über den Verlauf der Bodeninfiltration.

Die Fähigkeit verschiedener Gebirgsarten, dem Wasser durch die Poren des Gesteines freien Abfluß nach unten zu gestatten, dasselbe durchfiltrieren zu lassen, ist an sich im allgemeinen außerordentlich gering, im übrigen aber

bei verschiedenen Gesteinsarten verschieden. Sie ist für eine mäßige Druckhöhe nahezu gleich Null bei Thonen, glasigen Mineralien etc., äußerst gering bei Graniten, Gneis, Syeniten, Porphyren etc., größer schon bei den Schichten der Flözgebirge, bei einigen Basaltarten und Kalkgesteinen. Einen Maßstab für die geringe Fähigkeit sehr vieler Gesteine, das Wasser durch die Poren filtrieren zu lassen, gewährt der Umstand, daß wir durch entsprechende Aushöhlung der kompakten Felsen Wasserbehälter hersteilen, welche von ihrem Inhalte nur durch Verdunstung, im übrigen aber wenig oder gar nichts verlieren. Wenn mithin kompakte, unter sich gleichmäßig verbundene, zusammenhängende Gesteinsarten die Erdoberfläche bilden würden, so könnte wahrscheinlich nur äußerst wenig Wasser durch Infiltration in den Boden gelangen.

In Wirklichkeit treffen wir indessen die Massen der Gebirge nur ausnahmsweise in größeren Erstreckungen in diesem Zustande, an; meistens sind dieselben in größere und kleinere Stücke zerteilt oder enthalten Spalten, Klüfte und Hohlräume, welche sowohl im Innern des Gebirges vorhanden sind, als auch nach der Erdoberfläche hin sich erstrecken [71]!, [376], [382], [577]. Ausnahmsweise sind Schichten vorhanden, welche in großer Ausdehnung kompakt oder durch thonige Zwischenlagerungen in den Spalten und Klüften ausgefüllt oder durch andere mineralische Substanzen zu einem zusammenhängenden Ganzen verkittet sind; solche Schichten haben die gleichen Eigenschaften, wie das feste, kompakte Gestein und setzen dem Eindringen des Wassers, insbesondere aber dem Durchfließen desselben so große Widerstände entgegen, daß wir sie im gewöhnlichen Sprachgebrauche als undurchlässige oder wasserhaltende bezeichnen.

Durch die sich zur Erdoberfläche erstreckenden Spalten und Klüfte, überhaupt durch die zwischen den Trümmern der Gesteine und in diesen selbst befindlichen Hohlräume findet das auf die Erdoberfläche gelangende flüssige Wasser hauptsächlich seinen Weg nach der Tiefe. Die Zertrümmerung der Gesteine hat an der Oberfläche des Bodens in der Regel ihr Maximum erreicht; die hier befindlichen zerbröckelten und zerriebenen, irgend einem festen Gesteine entstammenden Trümmer gestatten jenen Wasserdurchfluß, wie wir denselben in Abschnitt I, § 20, S. 123 ff. als Bewegung des Grundwassers kennen gelernt haben, und bilden im allgemeinen die Bodendecke für die darunter befindlichen Felsmassen. Ausnahmsweise nur treten, wie im Karstgebirge u. a. a. 0., die nackten Felsen zu Tage, und bei diesem Vorkommen wird das Versinken der Regenwasser in die Spalten und Klüfte des Gesteines am deutlichsten wahrnehmbar; mit etwas mehr Hindernissen und deshalb auch in wesentlich geringerer Menge gelangen die Hydrometeore durch die Bodendecke in die Zwischenräume der unterirdischen Gesteinsmassen.

Wieviel von den auf den Boden fallenden Niederschlägen versickert, ist von verschiedenen Faktoren abhängig, insbesondere von der Wasserkapazität des Bodens, dem Verhältnisse zwischen kapillaren und nichtkapillaren Zwischenräumen, der kolloidalen Substanz, der Farbe, Struktur und Lagerung der Bodenpartikel, der Kultur über dem Boden und der äußeren und inneren Temperatur, sowie der Lage gegen die 4 Himmelsrichtungen.

Unter Wasserkapazität versteht man den Grad der Fähigkeit eines (nur kapillare Zwischenräume enthaltenden) Bodens, Wasser aufzunehmen. Jede Bodenart wird von dem sie im Ueber-schusse durchfließenden Wasser einen Teil zurückhalten; dieser unter allen Umständen festgehaltene Teil ist das Maß der absoluten oder kleinsten Wasserkapazität. Die größte oder volle Wasserkapazität ist fixiert durch jene Wassermenge, welche alle kapillaren Zwischenräume eines bestimmten Bodenvolumens vollständig erfüllt. Dem Maße nach ist die letztere gleichbedeutend mit dem Porenvolumen; ist G das Gewicht eines Kubikmeters Boden in Kilogrammen, y da& spezifische Gewicht der Bodenelemente, so ist die größte Wasserkapazität in Volumprozenten:

k — 100

0-f)-

«5?

So ist z. B. das spezifische Gewicht des Quarzes y = 2690, des Quarzsandes G = 1461,9. Mithin wird k = 45,66 Volumprozente [648]. Wir werden im folgenden Paragraphen für bestimmte Bodenarten die Werte von k bezw. die in einem Kubikmeter enthaltene Wassermenge mitteilen.

Je mehr nichtkapillare Zwischenräume in einer Bodenart vorhanden sind, um so leichter wird das atmosphärische Wasser in den Boden einsinken, und umgekehrt. Im übrigen gilt für das Absinken des Wassers das Gesetz aller Grundwasserbewegungen, d. h. die in gleicher Zeit entstehenden Sickerwassermengen nehmen mit der Feinheit der Bodenteilchen für gleiche Infiltrationsflächen ab. Indessen ist nicht allein das Korn des Bodens auf die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Infiltration vollzieht, von Einfluß, sondern auch die Menge der kolloidalen Substanzen, welche der Boden in sich einschließt. Aus diesem Grunde muß das Regenwasser in den Sand schneller einsinken, als in einen an thonigen und humosen Bestandteilen reichen Boden. In Bezug auf die Tiefe der Durchfeuchtung macht sich besonders die Wirkung der Kapillarität (Abschnitt 1, § 5, S. 20) bemerkbar, indem die tieferen Erdschichten den bereits durchfeuchteten höheren das Wasser entziehen. Die Verteilung des Wassers in der Bodenmasse ist je nach der physikalischen Beschaffenheit desselben eine sehr verschiedene. In feinkörnigen, thon- und humusreichen Bodenarten sind während des Niederschlages die oberen Partien feuchter als die tieferen, wenn sich dieselben im Zustande der Einzelkornstruktur befinden, und zwar wegen der beträchtlichen Widerstände, welche sich der Bewegung des Wassers entgegenstellen. Nach dem Aufhören der Zufuhr sinkt das Wasser langsam ein, zum großen Teile auf dem geschilderten kapillaren Wege, und sobald die Wasserbewegung unterbrochen ist, sind die tieferen Schichten stärker durchfeuchtet als die oberen; jedoch sind die betreffenden Unterschiede relativ gering, so daß die Feuchtigkeit ziemlich gleichmäßig erscheint. Aehnlich verhält sich der feinporige Boden im krümeligen Zustand, nur mit dem Unterschiede, daß das Wasser schneller in denselben eindringt. Der grobkörnige Boden dagegen läßt nicht nur das Wasser schnell eindringen, sondern nimmt wegen geringer Wasserkapazität von demselben in den oberen Schichten nur wenig auf und sättigt sich nur in den unteren Schichten. Fällt der Regen auf bereits feuchten Boden, so dringt er im Sandboden tiefer als im feinkörnigen, humosen und thonreichen Boden, im allgemeinen tiefer, als unter sonst gleichen Umständen im trockenen; es ist eben in diesem Falle die beim Auffallen auf trockenen Boden erforderliche Arbeit der Benetzung der Bodenteilchen, Durchtränkung der Kolloidsubstanzen und Erfüllung der kleinsten Kapillaren nicht mehr zu leisten. Dabei dringt entweder das aufgefallene Wasser wirklich ein oder es findet ein Vordrängen der bereits vorhandenen Wasserteilchen durch die zugeführten statt. Ersterer Prozess überwiegt in Böden, die, wie z. B. der Sand, das Wasser gut leiten und von der Sättigung noch mehr oder weniger weit entfernt sind. Letzterer Prozeß vollzieht sich besonders in dem Falle, in welchem der Boden der Bewegung des Wassers größere Hindernisse entgegenstellt und zur Zeit der Zufuhr größere Mengen davon einschließt. Gefrorener Boden ist für flüssiges Wasser vollständig undurchdringlich.

Nach Wollny [730] enthält der hell gefärbte Boden mehr Feuchtigkeit als der dunkel gefärbte. Von derselben Niederschlagsmenge sickert in den hell gefärbten Boden ein größerer Teil ab als in den dunkel gefärbten; auch ist die Verdunstung des Wassers bei dunkler Farbe der Oberfläche größer als bei heller Färbung, wie bereits in § 23, S. 177 erwähnt.

Die Struktur des Bodens übt auf die in denselben einsickernde Wassermenge einen großen Einfluß aus. Zunächst sind die Sickerwassermengen bei krümeligen Böden beträchtlich größer als bei pulverförmigen; ebenso sind sie bei lockerem Zustande eines und desselben Bodens größer als bei dichtem Zustande. Im Boden vorkommende Steine erhöhen die Sickerwassermengen bis zu einer bestimmten Grenze (ca. 20—30 Volumprozent Steine); ist diese überschritten, so nehmen die Wassermengen wieder ab [719]. Der Lockerheitszustand des Bodens wird durch die Vegetation und die Bedeckung mit leblosen Gegenständen (Dünger, Strohdecken etc.) nicht erhöht, sondern nur in höherem Grade erhalten, als auf dem brachliegenden Felde. Die Lockerheit des Bodens erhält sich um so besser und um so länger, je dichter die Pflanzen stehen und je stärker die Decke von leblosen Gegenständen ist. Je direkter die Regen auffallen, um so rascher zerstören sie die natürliche oder (durch Hacken, Pflügen etc.) künstlich hervorgebrachte Auflockerung des Bodens durch Einschwemmen bezw. Verstopfung der Bodenporen.

Die unterirdisch zur Abfuhr gelangenden Wassermengen sind an Oertlichkeiten, an welchen kein seitlicher Zufluß stattfindet, stets geringer als die Niederschlagsmengen. Die Differenz ist hauptsächlich durch die Verdunstung bestimmt und entspricht in der Mehrzahl der Fälle der an die Atmosphäre abgegebenen Wassermenge. Im vegetationslosen Boden steigen und fallen die Sickerwasser mit den Niederschlagsmengen, aber in verschiedenem Verhältnis; letzteres ist abhängig von der physikalischen Beschaffenheit des Bodens und dessen Oberfläche, sowie von der Verteilung der Niederschläge und der Jahreszeit. Je größer das Verdunstungsvermögen und die Wasserkapazität, je geringer die Permeabilität des Bodens ist, um so kleiner sind unter sonst gleichen Umständen die jeweils in demselben auftretenden Sickerwassermengen, und umgekehrt.

Aus diesem Grunde ist die Absickerung des Wassers in die Tiefe in dem Maße vermindert, als der Gehalt des Erdreichs an feinkörnigen, thon- und humusreichen Bestandteilen zu-, an größeren nichtkapillaren Hohlräumen abnimmt, und umgekehrt. Die Bedeckung des Bodens mit leblosen Materialien (abgestorbenen Pflanzen und Pflanzenteilen, Steinen, Sand, grobkörnigen Erdarten) hat eine beträchtliche Vermehrung, die Bedeckung mit vegetierenden Pflanzen oder mit einer Erdart, welche das Wasser stark zurückhält, dagegen eine ganz außerordentliche Verminderung der Sickerwassermenge zur Folge. Die größten Wassermengen treten in der Tiefe des Bodens gemeinhin in jenen Jahreszeiten auf, in welchen die Niederschläge am ergiebigsten sind; eine Ausnahme hiervon machen jene Gegenden, in welchen im Winter der Boden gefriert und dadurch undurchlässig wird. Im letzteren Falle verschiebt sich meist die Abfuhr der Niederschläge von der kälteren Jahreszeit auf das Frühjahr. In Bezug auf das relative Verhältnis der Sickerwassermengen zur Niederschlagsmenge gilt im allgemeinen das Gesetz, daß von dem zugeführten Wasser verhältnismäßig um so mehr unterirdisch abgeführt wird, je kälter die Jahreszeit ist (solange der Boden nicht zufriert). In dem mit lebenden Pflanzen bestandenen Boden folgen die Sickerwasser während der Vegetationszeit nicht dem Gange der Niederschläge, sondern werden infolge der bedeutenden Verdunstung der Pflanzen in ungewöhnlicher Weise vermindert (§ 23, S. 177 ff.). Aus diesem Grunde fällt auf allen bebauten Ländereien, gleichviel, wie die Niederschläge verteilt sind, die Periode der stärksten unterirdischen Wasserabfuhr in die kältere, vegetationslose Jahreszeit— je nach den herrschenden Wärmeverhältnissen in den Winter oder in das Frühjahr.

Folgende Tabelle giebt für verschiedene Orte die Sickerwassermengen, welche durch Drains gesammelt wurden, in Prozenten der Niederschlagsmengen an:

Manchester

Abbotshill

Holmfield

Lee-Bridge

Rothamsted

Genf

Orange

Caleves

Görlitz

Tharand \ Moholz ) Erlangen Salzburg

Oberdöbling

Tiefe der Drainage unter Boden in Millimetern

914

914

914

914

914

1016

1200

CM CM CM

r—i t—I r-H

1250

1250

630

630

630

1264

Bodenart

Mit oder ohne Yegetationsdecke

Regenfall in Millimetern

Sickerwassermenge in Prozenten des Regenfalles

Frühling

Sommer

Herbst

Winter

Jahr

Sandiger Lehm Dolomitischer Boden Sand

Lehmiger Sand Strenger Lehm u. Thon

Thon

Thon

Lehm

Sandiger Lehm

Thon

Lehm

Sand

Sandiger Lehm u. Thon Sandiger Lehm u. Thon Lehm

mit

mit

mit

ohne

mit

ohne

mit

ohne

ohne

ohne

mit

mit

ohne

mit

ohne

ohne

653

653

788

660

711

1050

768

768

654    43,3

CO h h LO H    |

CD H OO io Tf ci

t—H iO CM

29,3

45,6

42,4

21,3

36,0

41,0

co    co    co    co    co

co    o    00    05

cd    50    io    05    ln

24,4

I , CO GO Cn I O 05 CO CO ® Ot

COOSCO^C-'^^I^'COCOCOCO^CSOOMI^CO CO CO «OOppMOOCOO»M®OJ®COO. öo to o o h 05 oi ’o m o o o b to o w m

CO.    ,    I    O    OO W to M    ,    ,    ,

co I    I    I    co ,r j co co    |

o ^ -J co o

Sowohl der Unterschied in der Infiltration anläßlich der Bodenart als insbesondere jener anläßlich der Yegetationsdecke bezw. des Fehlens derselben tritt uns sehr klar aus dieser Tabelle entgegen.

Der Einfluß der Pflanzendecke erweist sich als von hervorragendster Bedeutung auf die unterirdische Wasserabfuhr. Diese Wirkungen treten j'edoch nur so lange in die Erscheinung, als die Pflanzen sich in vegetativem Zustande befinden; sind dieselben abgestorben, so tragen sie in analoger Weise wie eine Decke von leblosen Gegenständen zur Vermehrung des Wassergehaltes im Boden bei. Die Erhaltung der Bodenfeuchtigkeit unter einer Decke von leblosen

Gegenständen ist die Folge des durch letztere bedingten Schutzes gegenüber den Wirkungen der Verdunstungsfaktoren. Die Feuchtigkeitsmengen im Boden sind innerhalb gewisser Grenzen (bis ca. 5 Centimeter Schichthöhe) um so größer, je mächtiger die aus leblosen Gegenständen gebildete Decke ist. Der durch lebende Pflanzen beschattete Boden ist unter sonst gleichen Verhältnissen während der Vegetationszeit am trockensten, der durch leblose Gegenstände bedeckte am feuchtesten, während der nicht bebaute nackte Boden sich in der Mitte hält. Bei gleicher Mederschlagshöhe liefert unter sonst gleichen Umständen der mit leblosen Gegenständen und nicht höher als 5 Centimeter bedeckte Boden die größten Sickerwassermengen; dann folgt das nackte Land. Die geringsten Wassermengen erhält der Untergrund durch den mit einer vegetierenden Pflanzendecke versehenen Boden.

Im allgemeinen kann man sagen, daß alle Vorgänge, welche die Verdunstung aus dem Boden herabsetzen, die unterirdische Wasserabfuhr unter sonst gleichen Umständen vermehren, und umgekehrt. In unserem Klima liefert deshalb der Boden das meiste Sickerwasser im Winter, solange er nicht gefroren ist; diesem schließt sich an das Frühjahr, dann folgt der Herbst. Am wenigsten Sickerwasser wird dem Untergründe im Sommer zugeführt, trotzdem in dieser Jahreszeit durchschnittlich die meisten Niederschläge fallen. Während im Winter die Sickerwassermenge mit der Bodentiefe zunimmt, ist es im Sommer umgekehrt. Die Vegetation saugt den Boden manchmal auf große Tiefen aus.

Der Waldboden giebt nicht im Winter, sondern im Frühjahr das meiste Wasser in größere Tiefen ab, was sich aus dem langsamen Schmelzen des Schnees zumal in den Nadelwäldern leicht erklären läßt. Ebenso ist für den Wald charakteristisch, daß die Boden- oder Streudecke im Winter keinen nennenswerten Einfluß auf die Bodenfeuchtigkeit und die Sickerwassermenge hat, während im Sommer auf streubedecktem Waldboden durchschnittlich 3mal, auf streufreiem nahezu 2mal mehr Wasser in die Tiefe sickert als auf kahlem Boden im Freien. Ueberhaupt lassen die Beobachtungen keinen Zweifel darüber, daß in der wärmeren Jahreszeit auf beschattetem, bewaldetem Terrain mehr Wasser in den Boden eindringt als auf nacktem, vegetationslosem Felde. Hieraus darf aber nicht geschlossen werden, daß der Waldboden auch in größerer Tiefe frischer und feuchter sei als ein unbebautes Feld, und daß der Wald aus diesem Grunde auf den Quellenreichtum einer Gegend einen weit größeren Einfluß habe als dieses; derselbe ist vielmehr in der Wurzelregion (40 — 80 Centimeter Tiefe) das ganze Jahr hindurch um mehrere Prozente trockener als der nackte Boden auf freiem Felde. Im höchsten Grade macht sich der Einfluß einer Moosdecke auf die Erhaltung der Bodenfeuchtigkeit geltend; den Gegensatz dazu bildet das Gras, welches durch seine Wurzelthätigkeit die oberen Schichten des Bodens außerordentlich austrocknet.

Nach Ebermayer, welchem wir vorstehende Angaben fast wörtlich entlehnt haben, kamen von den Begenfällen der Jahre 1886 und 1887 mit 958 bezw. 634 Millimeter Höhe folgende anormal kleine Wassermengen zur unterirdischen Abfuhr:

1887:

39,86 mm. (6,2 °/o)

1886:

im Buchenwaldboden

im Fichtenwaldboden

Zur Beruhigung derjenigen, welche damit den Wert des Waldes für die unterirdische Wasserabfuhr herabgesetzt glauben könnten, setzen wir den Schluß der Ebermayer’schen Abhandlung bei (Der Einfluß des Waldes und der Bestanddichte auf die Bodenfeuchtigkeit und auf die Sickerwassermengen. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphys. 1889.):

„Bezüglich des Quellenreichtums einer Gegend läßt sich aus den mitgeteilten Untersuchungen der Schluß ziehen, daß im Vergleich zu einer unbepflanzten, nackten Bodenfläche der Wald die Speisung der Quellen vermindert, aber dazu doch mehr beiträgt als Wiesen, Weiden, Kleefelder etc. Der Wald an und für sich kann nach dem Gesagten keine Quellen erzeugen, aber für die Erhaltung vorhandener Quellen hat er eine größere Bedeutung als die Ackergewächse. Ehenso müssen umfangreiche Entwaldungen ein früheres Versiegen der Quellen zur Folge haben, weil der Boden in kurzer Zeit von selbst sich mit Gräsern und Unkräutern überzieht, die mehr Wasser beanspruchen als der Wald. Zahlreiche Erfahrungen bestätigen dies in jeder Beziehung.“

Was den Wert der Waldstreu bezw. der Moosstreu für die Erhaltung der Bodenfeuchtigkeit anbelangt, so fand Wollny [734], daß von derselben Niederschlagsmenge durch die verschiedenen Streusorten bedeutend größere Mengen von Wasser absinken als durch die Erde. Die von Eichenlaub-, Buchenlaub-, Fichtennadel- und Kiefernadelstreu in die Tiefe abgegebenen Wassermengen sind nur wenig voneinander verschieden, aber wesentlich größer als die aus dem Moose abtropfenden. Laub- und Nadelstreu geben das zugeführte Niederschlagswasser zwar in großen Mengen nach unten hin ab, und zwar um so mehr, je mächtiger die Streuschichte ist;

trotzdem erhalten sie sich feucht, weil sie sehr wenig Wasser durch Verdunstung verlieren. Die Moosstreu dagegen zeigt bedeutende Schwankungen in ihrem Wassergehalte, weil sie einerseits eine große Wasserkapazität, andererseits ein beträchtliches Verdunstungsvermögen besitzt.

Bei verschiedener Lage des Terrains gegen die Himmelsrichtungen ist nach den Beobachtungen von Wollny [694] der südliche Hang am wärmsten, dann folgt die Ost- und Westseite; die nördliche Lage zeigt die niedrigste Temperatur. Die Südhänge sind um so wärmer, die Nordhänge um so kälter, je größer die Neigung des Terrains gegen den Horizont ist; der Einfluß letzterer auf die Erwärmung der Ost- und Westseite ist vergleichsweise bedeutend geringer. Die Temperaturunterschiede zwischen Nprd- und Südhängen sind bedeutend größer als diejenigen zwischen Ost- und Westhängen. In Rücksicht hierauf zeigen sich die nördlichen Hänge am feuchtesten, dann die westlichen, hierauf die östlichen, während an den südlichen sich die geringsten infiltrierten Wassermengen vorfinden. Im übrigen ist der Boden der Gehänge um so feuchter, je geringer die Neigung derselben. (Vgl. § 25).¹)

Beide Arten der Wasserbewegung, das oberflächliche Abfließen des Wassers über eine geneigte Fläche und das Eindringen des Wassers in den Boden, während die Bodenoberfläche benetzt wird, unterscheiden sich wesentlich durch die verschiedene Geschwindigkeit der Bewegung. Sind die Widerstände für den offenen Abfluß des Wassers sehr gering und jene für das Eindringen in den Boden groß, so werden die gefallenen Niederschläge rasch den offenen Wasserläufen zugeführt, insbesondere während der Dauer des Regens; die Benetzung, welche der Boden erfährt, wird nach Aufhören des Regens an der Oberfläche eine ziemlich intensive sein, weil dann (§25, S, 196) das Wasser langsam abfließt und ihm vermöge der schwer durchlässigen Bodendecke auch eine Infiltration sehr erschwert wird. Ist dagegen die Bodendecke sehr locker bezw. sehr porös oder gehen gar die Spalten und Klüfte des Gebirges offen bis zur Terrainoberfläche, so wird es dem auffallenden Regen ebenso leicht oder leichter, in die Tiefe zu sinken, als oberflächlich abzufließen; bei solcher Terrainbeschaffenheit strömt also den offenen Wasserläufen ein viel geringerer Teil der gefallenen Regenmenge zu, als im vorhergehenden Falle.

Nennen wir nun eine Bodenbeschaffenheit der ersteren Art undurchlässig, eine solche der zweiten Art durchlässig, so ist dieselbe in bestimmtem Terrain an den Folgen der atmosphärischen Niederschläge leicht zu erkennen. Abgesehen von Gletschern und Schneeschmelzen im Hochgebirge, von denen bereits die Rede war, gestalten sich die Verhältnisse wie folgt.

Bei andauerndem Regen werden die Wasserläufe im undurchlässigen Terrain alle den Charakter als Wildbäche annehmen, sehr rasch anschwellen und infolge der nun entstehenden starken Strömung viel Erdreich ablösen und fortführen. Sobald der Regen aufgehört hat, tritt das Wasser zurück, weil jetzt ein sehr langsamer Abfluß von der Terrainoberfläche beginnt, und der kurz vorher noch reißende Strom verwandelt sich alsbald in einen kleinen Bach, welcher bei einigermaßen anhaltender Trockenheit ganz oder nahezu versiegt. Die durch Regengüsse produzierten Hochwasser sind in solchen Gegenden außerordentlich verheerend und mächtig, aber von kurzer Dauer. Ursächlich dieser rasch entstehenden wilden Wasserläufe wird, wie erwähnt, von _ der die Gebirge überlagernden Bodendecke jedesmal viel losgerissen und an dem Fuße der Steilabfälle, gegen den Thalweg des Flusses hin allmählich verlaufend, abgelagert; die Dauer eines Hochwassers ist zu kurz, um den Transport des Detritus auf größere Entfernungen zu gestatten. Bei dem Abschwemmen der Bodendecken vom Gebirge bleiben die von dieser Decke entblößten Felsen, welche dem Angriffe des Wassers Widerstand leisten, stehen und es bildet sich infolgedessen ein ganz eigentümlicher Charakter der äußeren Erscheinung aus. Vor allem ist von beiden Seiten des Gebirges gegen den Thalweg des Flusses ein entschiedenes Gefälle vorhanden und der

14

Fluß ganz oder nahezu an der tiefsten Stelle des Thaies. An den Seiten des Thaies zeigen sich als Vorsprünge oder Kuppen die von der Bodendecke entblößten Felsen und die Bäche sowohl als der Hauptstrom verlaufen in Schluchten oder tief eingewühlten Betten, wo sie nicht unmittelbar auf den Felsen herahreichen. Die Verzweigungen der Flüsse sind nach allen Richtungen hin zahlreich, meist tief eingeschnitten, sämtliche die Folgen starker Regenfälle in der vorbeschriebenen Weise erkennen lassend; dagegen wird man selten an dem Ende einer einzelnen Verzweigung einen eigentlichen Ursprung in Form einer Quelle vorfinden. Die Kulturen auf dem undurchlässigen Boden sind im allgemeinen üppig und insbesondere zeichnen sich unter denselben als charakteristisch die Wiesen aus, welche nicht allein in der Thalsohle, sondern auch an den Gehängen wohl gedeihen, weil der Boden von der durch den Regen erhaltenen Benetzung zwar verdunsten, aber wenig versinken läßt. Selbstverständlich ist im undurchlässigen Terrain die Bildung von Grundwasser und mithin auch die Bildung von Quellen mangels geeigneter Infiltration sehr erschwert, und deshalb wird man das erstere selbst in der Nähe des Thalweges nie in nennenswerten Mengen und ebenso selten als Quellen antreffen.

an

In ganz anderer Weise gestaltet sich der Verlauf bei durchlässigem Boden. In diesem Falle sinkt ein großer Teil der atmosphärischen Niederschläge durch die Bodendecke unter die Terrainoberfläche ab. Das eingesunkene Wasser erfüllt zunächst die Klüfte und Spalten, überhaupt die freien Zwischenräume der in Stücke geteilten Gebirgsformation und tränkt sodann das von ihnen eingeschlossene kompakte Gestein bis zu dessen vollständiger Sättigung; außerdem aber verschafft es sich nach außen oder in größere Tiefen wieder einen Abfluß. Zwischen diesem Abflüsse und den ihn speisenden Wasserzügen wird sich ein Verhältnis herstellen derart, daß sich der Wasserspiegel in der letzteren hebt bei anhaltenden Zuflüssen bezw. Regenfällen und senkt bei länger andauernder Trockenheit. Hebt sich der Wasserspiegel in dem Spaltensystem des Gebirges, so werden immer mächtigere Partien kompakten Gesteines mit Wasser getränkt, senkt er sich dagegen, so geben die getränkten Gesteinsmassen überschüssiges Wasser wieder ab, welches sodann dem Spaltensystem bezw. dem Abflüsse aus demselben zu gut kommt. Infolge der sehr großen Reibungswiderstände, welche der Durchfluß des Wassers durch die Bodendecke, den in den Klüften und Spalten befindlichen Detritus, die Poren des Gesteins etc. verursacht-, dauert es stets sehr lange, bis die atmosphärischen Niederschläge an die Stelle gelangen, welcher sie den unterirdischen Weg wieder verlassen, um als Quellen- oder Grundwasser zu Tage oder in die offenen Gewässer auszutreten. Die offenen Gewässer werden also durch derartige Quellen einen nicht sehr wechselnden fortwährenden Zufluß erhalten, da nach dem eben beschriebenen Vorgänge die atmosphärischen Infiltrationen im Boden langsam gesammelt und von diesen großen Reservoiren aus ziemlich gleichmäßig wieder abgegeben werden. Zu diesen gleichmäßigen Zuflüssen nach den offenen Gewässern gesellt sich bei anhaltendem Regen derjenige Teil der Niederschläge, welcher offen über das Terrain den nächstgelegenen Wasserläufen zueilen kann. Während aber im früheren Falle bei undurchlässigem Terrain, dieser Zufluß dem relativ größten Teile des Regenfalles gleich kam, ist bei durchlässigem Boden der oberflächliche Abfluß, besonders bei schwach geneigten Terrainflächen, ein geringer. Infolgedessen wird hier der Verlauf der Hochwasser ein ganz anderer sein; dieselben werden weniger heftig auftreten und verhältnismäßig langsam verlaufen, weil nach dem Aufhören der Niederschläge die Grundwasserzuflüsse in stärkerem Maße beginnen. Im allgemeinen wird, da allerwärts dem Wasser Gelegenheit zur Infitration in den Boden gegeben ist, der Abfluß des Wassers ohne Anschwellung vor sich gehen können und hierzu erheblich weniger Rinnsale zur Sammlung bedürfen. Da die Ufer dieser Rinnsale den heftigen Angriffen, wie sie die Wildbäche veranlassen, nicht ausgesetzt sind, bemerkt man im durchlässigen Terrain weder die tiefen Schluchten, noch die von der schützenden Bodendecke entblößten Gebirgsvorsprünge etc. Die Wasserläufe sind weniger häufig, versiegen aber wegen der andauernden Speisung durch Quellen nie und können sich selbst in Betten erhalten, welche keineswegs der tiefsten Lage im Thale entsprechen. Die Thäler bilden gewissermaßen eine Drainage für die höher gelegenen Teile des Terrains, durch welche die in den Boden filtrierten Wasser abgesaugt werden, uud es sind deshalb außer dem Hauptrinnsale wenig oder keine sichtbaren Wasserläufe zu sehen. Die Bodenoberfläche wird unter dem Einflüsse der Regenfälle nicht verändert, die Thäler sind meistens flach und breit. An den Hängen des Gebirges, überhaupt an Stellen, an welchen nicht gewässert werden kann, können wegen des raschen Absinkens der Regen keine Wiesen kultiviert werden und sind deshalb die letzteren zumeist nur in den Thalsohlen zu finden. Endlich kann man in solchem Terrain allerwärts im Thalwege einen Grundwasserstrom konstatieren, der im allgemeinen von beiden Seiten gegen das Hauptrinnsal zieht und sich in das letztere ergießt.

Man kann hiernach leicht erkennen, in welchen Fällen das Terrain den oberirdischen Ablauf der Wasser 'allein oder einen oberirdischen sowohl als auch einen

unterirdischen Wasserablauf zuläßt; für den geübten Ingenieur genügt meistens schon das Studium einer Karte, um sich im allgemeinen zu orientieren.

Uebrigens giebt es auch Ausnahmen von den gegebenen Regeln. Es ist z. B. möglich, daß im undurchlässigen Terrain, ohne daß im allgemeinen dessen Charakter wesentlich geändert würde, Quellen auftreten, welche bedeutende Mächtigkeit erlangen können; umgekehrt kann der Fall eintreten, daß in vollständig durchlässigem Terrain weder auf der Thalsohle noch sonstwo Quellen oder Grundwasser von Belang zu finden sind, ohne daß die zu deren Bildung notwendigen Niederschläge gefehlt hätten. In solchen Fällen führen eben die Wege, welche das in den Boden einsinkende Wasser einschlägt, zu anderen, entfernteren Niederschlagsgebieten, bezw. die auftretenden Quellen rühren von Gegenden her, welche außerhalb der topographischen Niederschlagsfläche des Terrains gelegen sind [372].

Nach dieser Richtung hin muß deshalb ein Unterschied zwischen dem der Infiltration und Quellenbildung dienstbaren und dem topographischen Niederschlagsgebiete gemacht werden. Nicht alle Grundwasser treten aus ihren ersten Sammelkanälen, den Gesteinsspalten und Klüften, alsbald wieder zu Tage; die geognostische Konstitution vieler Gebiete erlaubt häufig die Vereinigung von Grundwassern aus verschiedenen topographischen Niederschlagsgebieten zu mehr oder weniger großen Grundwasserströmen, welche, in der Regel nach langem unterirdischem Laufe, in einem weit entfernt gelegenen Niederschlagsgebiet (in ungewöhnlich großer Stärke für das betreffende Terrain und dessen topographische Niederschlagsfläche) zu Tage treten.

■f- F

Fig. 66.

In den meisten Fällen lassen sicli über den Verlauf solcher Gewässer nur Vermutungen aufstellen; man ist jedoch manchmal in der Lage, mit Hilfe geognostischer Forschungen eine für die Grundwasser maßgebende unterirdische Wasserscheide festzustellen und dann kann man den Lauf der ersteren verfolgen. Denkt man sich z. B. einen cylindrisch gestalteten Gebirgskörper, dessen Querschnitt senkrecht zu den Erzeugenden des Cylinders in nebenstehender Figur dargestellt sein möge. Das topographische Niederschlagsgebiet wird für die Lage A — F, für die Lage Ay — iQ sein, unter F und iQ die Horizontalprojektionen der bezüglichen Cylinderflächen verstanden. Soferne nun A^A den unterirdischen Verlauf der undurchlässigen Schichte bezeichnet, ist in A^ das Ergebnis an Grundwasser = 0, in A dagegen erheblich größer, als dasselbe der Infiltrationsfläche F entsprechen würde. Während nämlich das topographische Niederschlagsgebiet in Bezug auf die Lage A = F ist, berechnet sich das der Quellenspeisung dienstbare Infiltrationsgebiet zu Fi -j- F.

zur

Es können sowohl durch natürliche Umgestaltungen eines Terrains (auf dem Wege der Erosion, durch seitliches Rücken der Flüsse, durch Dislokationen, Aufschüttungen, Härtedifferenzen der Gesteine, chemische Umwandlungen etc.) als auch durch künstliche Mittel (Abgrabung) die unterirdischen Wasserscheiden sehr erheblich verändert werden. Ein sprechendes Beispiel ersterer Art, dessen Verfolgung durch den Bau der neuen strategischen Eisenbahn von Oberlauchringen nach Immendingen in Baden erleichtert ist, findet sich am Randen. Zweifellos ging früher der Lauf der Wutach durch das Thal der Aitrach über Blomberg-Zollhaus Hintschingen. Durch allmähliche Tieferlegung des Rheins ist dieser Lauf eingegangen; heute entwässert das ganze Wutach gehörige Gebiet in den Rhein. Zahllose Beispiele ähnlicher Art findet man in [372].

Mit künstlichen Mitteln den Abfluß unterirdischer Gewässer zu ändern ist eine Hauptaufgabe des wassersuchenden Ingenieurs, auf welche wir noch zurückkommen werden.

Durch die fortwährenden Bodeninfiltrationen sind im Laufe der Jahrtausende von dem Meeresspiegel dem Laufe der Ströme entlang bis in die Kontinente hinein alle tiefer als die Oberflächen dieser Ströme liegenden Hohlräume und Poren des Bodens (soweit sie nicht wieder selbst drainiert sind) mit Wasser erfüllt worden, welches — dampfförmig oder flüssig — mit mehr oder weniger Reibungswiderstand

sich nach allen Richtungen hin verbreitet hat. Man trifft deshalb überall in Tiefen, welche unter dieser Oberfläche gelegen sind, mehr oder weniger große Wassermengen an und ersieht, sobald man diese Vorräte entfernen will, daß je nach der Bodenbeschaffenheit frisches Wasser in größerer oder geringerer Menge nachströmt, wodurch der Beweis geliefert wird, daß, wenn noch freie Hohlräume in solchen Tiefen vorhanden wären, das Wasser sich die Anfüllung derselben heute noch zur Aufgabe machen würde. Es stehen mithin die offenen und die verdeckten Wasserläufe der Erde in einem kontinuierlichen inneren Zusammenhang.

Eine scheinbare Ausnahme von dieser Regel bilden jene Gebiete, welchen durch eine unterirdische Drainage die Grundwasser entzogen sind, wie dies z. B. in künstlicher Weise für den Wasserabfluß aus Bergwerken, durch künstliche Stollenanlagen, Pumpwerke etc. geschieht. Indessen kommunizieren auch in diesem Falle die unterirdischen Gewässer schließlich an irgend einer Stelle mit dem offen fließenden Strome und es findet dann unterhalb derselben mit gleichen Modifikationen die vollständige Erfüllung aller Gesteinsporen mit Wasser statt.

Schon seit undenklichen Zeiten kennt man die Thatsache, daß jede von der Erdoberfläche ausgehende Tiefbohrung an irgend einer Stelle flüssiges Wasser erreicht und man hat früher in der Voraussetzung, daß derartige Wasser sich in ruhendem Zustande befinden, das Vorkommen mit dem Namen „Wasserhorizont“ bezeichnet. Legt man jedoch eine größere Anzahl solcher Bohrungen an, so stellen die unter sich verbundenen Wasserhorizonte im allgemeinen eine krumme Oberfläche dar, welche man zweckmäßig (ihrer Beweglichkeit wegen) die Grundwasserwelle nennt. Unterhalb dieser Grundwasserwelle bis zur nächsten undurchlässigen Schichte ist alles Gestein mit Wasser gesättigt und die Sättigung wird sich auch unterhalb der undurchlässigen Schichte weiter vorfinden, wenn hier nicht eine der oben beschriebenen ähnliche, von der Natur oder künstlich eingelegte Drainage vorhanden ist. Schichten, welche natürliche Drainagen bilden, heißt man absorbierende. Wird eine wasserführende Schichte von undurchlässigem Material umhüllt, so ist der Abfluß des Wassers nicht an die Bedingung kontinuierlicher Neigung einer solchen schlauchartigen Umhüllung gebunden; die Lage eines solchen Schlauches kann vielmehr in ganz gleicher Weise wie die eines Wasserleitungsrohres zwischen Einlauf und Auslauf steigend und fallend sein. Es werden in solchem Falle im Innern des Schlauches Pressungen entstehen, welche bei einer Anbohrung desselben sich durch Aufsteigen von Wasser in der Bohrschale kund geben; dieses Vorkommen nennt man artesische Strömungen.

So mannigfaltig alle diese Erscheinungen des Untergrundwassers in ihren Details und verschiedenen Kombinationen etc. sein mögen, so muß doch unter allen Umständen jeder Untergrundstrom schließlich in Zusammenhang mit einem offenen Gewässer kommen, selbst wenn der Ausfluß erst an dem Meeresufer oder Meeresboden erfolgen würde. Direkt wahrnehmbar ist diese Thatsache beim Einflüsse von Quellen in die Bäche; ebenso bei den Ergießungen von Grundwasser in die Flußbette, welche in trockener Jahreszeit in besonders anschaulicher Weise stattfinden. Auch für die Ausmündung von Grundwasserströmen in das Meer hat man viele Beispiele, welche die Thatsache vor Augen führen.

Schließlich wollen wir nochmals darauf hinweisen, daß sowohl die flüssigen als die festen Wasser mit der dritten Aggregatform, den Wasserdämpfen, stets gleichzeitig vorhanden sind (Abschnitt I, § 2, S. 13) und einen ebenfalls ununterbrochenen Zusammenhang besitzen. Erst durch das Hinzudenken der Erstreckung solchen Wassers in die oberirdische und unterirdische Atmosphäre wird ein klares Bild über die Gesamterscheinung dieses Elementes über und unter der Erdoberfläche gewonnen.

Schon nach dieser kurzen Uebersicht dürfte eine allgemeine Anwendung der leider noch vielfach in der Technik gebrauchten Regel: „Ein Drittel des auf ein Niederschlagsgebiet fallenden Wassers läuft oberflächlich ah, ein weiteres Drittel versickert und dient zur Quellenspeisung; das letzte Drittel verdunstet und wird von den Pflanzen absorbiert“ als unzulässig erscheinen. Nach diesem einfachen Rezept arbeitet die Natur nicht; vielleicht wäre es auch nicht gut, wenn es geschehen würde. Das Wasser, welches oberflächlich abläuft, steht in engem Zusammenhänge mit dem Grundwasser, weil es die von dem letzteren gespeisten Quellen aufnimmt, und das Auftreten sowohl als die Mächtigkeit dieser Quellen hängt

wieder so sehr mit dem Relief und der geologischen und kulturellen Beschaffenheit des Niederschlagsgebietes zusammen, daß jede Zahlenangabe ohne genaueres Eingehen auf diese Verhältnisse unmöglich ist. Was aber die Verdunstung (Pflanzenabsorption etc.) anbelangt, so liegt es bei der Abhängigkeit dieser Verhältnisse von dem Klima, von der Temperatur, den Winden, dem Sättigungsdefizit der Atmosphäre, den vorhandenen Kulturen etc. auf der Hand, daß ihre Fixierung gleichmäßig für alle Fälle auf ein Drittel der Gesamtniederschläge eine nicht zu begründende Annahme wäre.

Das Sättigungsdefizit der atmosphärischen Luft, welches in gleichem Zustande meist über sehr große Strecken der Erdoberfläche vorhanden ist, scheint eine Hauptursache der Gesetzmäßigkeit zu sein, welche im großen die Schwankungen im Wassergehalte des Untergrundes trotz verschiedener Bodenbenetzung zeigen [396]; dieses Defizit ist gewissermaßen der Regulator, durch welchen der erforderliche Ausgleich zwischen den drei Aggregatformen des Wassers in universeller Weise stattfindet. Und deshalb kann auch aus der über Dezennien hinaus beobachteten oder angeblichen Abnahme der flüssigen Wässer in Quellen und Strömen [56], [297], [340], [439], [498], [720] nicht geschlossen werden, daß das Wasser mehr und mehr von der Erde verschwinde; nur die Erscheinung, die Aggregatform unterliegt Veränderungen, die Gesamtmenge bleibt immer dieselbe. Wir zweifeln nicht daran, daß es der Naturforschung noch gelingt, mit der Zeit auch die solche Schwankungen in der Aggregatform beherrschende Gesetzmäßigkeit herauszufinden.

Litt erat ur.

Versuche über die Versickerung in verschiedenen Bodenarten, den Einfluß der Kulturen auf die Größe derselben etc. etc. findet man zusammengestellt in den Handbüchern über Bodenkunde. Wir verweisen auf:

130, 139, 143, 144, 154, 187, 200, 206, 217, 219, 223, 229, 237, 265, 266, 271, 272, 320, 330, 367, 369, 386, 389.

Außer diesen erwähnen wir folgende Abhandlungen:

734, 737, 740.

§ 27. Grösse der im Boden flüssig bleibenden, der Quellenspeisnng dienstbaren Infiltration. Grundwasserreservoire.

Für die folgenden Betrachtungen ist es besonders notwendig, sich stets zu vergegenwärtigen, daß Eis, flüssiges Wasser und Wasserdampf voneinander untrennbar und stets gleichzeitig vorhanden sind (Abschnitt I, § 2, S. 13), und daß im allgemeinen die Zunahme der einen Aggregatform eine Abnahme der anderen zur Folge hat, und umgekehrt. Die Umwandlung des flüssigen Wassers zu Wasserdampf ist eine von der Wärme geleistete, durch Wärmezufuhr vollbrachte Arbeit; der ursprünglich flüssige oder feste Zustand wird wieder hergestellt, sobald durch Wärmeentziehung das spezifische Volumen vermindert ist. Die Verminderung ist an keinen bestimmten Ort gebunden, sondern lediglich eine Folge der Temperaturerniedrigung; da aber der Boden unserer Erdoberfläche porös ist, was durch Versuch für alle Bodenarten bewiesen werden kann, so muß die stets mit Wasserdämpfen

vermischte, die Poren der Gesteine ausfüllende Luft auch unter dem Boden, dort mögliche Temperaturerniedrigungen zugegeben, eventuell eines Teils ihres Wasserdampfes beraubt und zu flüssigen Kondensationen veranlaßt werden [549], Daß dies unter Umständen [341], [665], [732] geschehen kann, ehe der sogen. Taupunkt eingetreten ist, haben wir in § 24 erwähnt. Umgekehrt werden die in den Boden bereits eingedrungenen, bezw. dort verwahrten flüssigen Wasser durch eine zunehmende Erwärmung der Bodenoberfläche in einer der Intensität der Erwärmung entsprechenden Menge wieder in den gasförmigen Aggregatzustand übergeführt. Von der Oberfläche der Grundwasserwelle ausgehend, steigt in solchem Falle fortwährend Feuchtigkeit in die höher gelegenen Gebirgsschichten auf; diese Wasserentziehung in Form von Wasserdämpfen geht notwendig auf Kosten der im Boden verwahrten Vorräte (§ 23). In ähnlicher Weise und besonders bei wenig zerklüftetem, engporigem Gebirge vollzieht sich die kapillare Erhebung des flüssigen Wassers, welches von den Pflanzenwurzeln etc. absorbiert wird.

Für die Größe der im Boden verbleibenden, der Quellenspeisung dienstbaren Infiltration ist also nicht allein der Zugang durch das in den Boden eindringende Regenwasser, sondern auch der Abgang infolge der Wasserentziehung durch Kapillarität und Verdunstung maßgebend; nur der Ueberschuß über den Verlust kann als dem Grundwasserreservoir zufließend betrachtet werden, von welchem die Speisung der Quellen oder Grundwasserströme ausgeht.

Eine Folge dieser Thatsachen ist denn auch in unserem Klima, wie bereits erwähnt, der geringe Einfluß der Sommerregen auf Quellenergiebigkeit und der im Sommer und Herbst stets bedeutende Nachlaß der Grundwasserausflüsse im allgemeinen. Die auf den Boden und in den Boden gelangenden flüssigen Wasser werden unter dem Einflüsse der Sonnenwärme zum größten Teile wieder in den gasförmigen Aggregatzustand zurückgeführt, zum Teile von der in dieser Zeit sehr nahrungsbedürftigen Pflanzenwelt in flüssigem Zustande aufgesaugt und wieder als Wasserdampf ausgestoßen. Beide Umstände verursachen, wie wir gesehen haben (§ 23, S. 171 ff.), einen ganz außerordentlich großen Abgang an dem im Boden befindlichen bezw. an dem in denselben ein dringenden flüssigen Wasser und ihr Einfluß ist um so größer, je größer das Sättigungsdefizit der Außenluft; er ist sichtbar an den Quellen und besonders deutlich, wenn man einen kühlen und einen heißen Sommer, beide mit derselben Regenmenge, vergleicht. Im Winter fällt in normalen Zeiten nicht so viel Regen bei uns wie im Sommer; trotzdem bemerken wir im Frühjahre eine mehr oder weniger große Zunahme der Quellenergebnisse. Die Zunahme ist sehr bedeutend, wenn der Winter schneereich war, unbedeutend dagegen, wenn wenig oder kein Schnee gelegen hat. Diese Thatsache ist nicht allein dem durch die Schneeschmelzen gewonnenen Wasser zu verdanken, welches an Menge meistens weit geringer ist, als das durch die Regenfälle des Sommers zugebrachte ; sie erklärt sich vielmehr aus den eingangs erwähnten Verhältnissen und der ruhenden Vegetation. Eine dichte Schneedecke ist für Luft nahezu undurchdringlich; sie verhindert also jeden Verlust an flüssigem Wasser auf dem Wege der Umwandlung zu Wasserdampf, indem sie die mit dem letzteren gesättigte Grundluft nicht entweichen läßt. Unter der Schneedecke bleibt überdies die Bodenoberfläche offen, wenn sie vor der Beschneiung nicht gefroren war. Die mit Wasserdampf gesättigte wärmere Grundluft erfüllt der Raum zwischen der Schneedecke und der Oberfläche der Grundwasserwelle, ein Teil der Wärme des Dampfes wird verwendet zum Schmelzen der unteren, den Boden berührenden Schneepartien: es ist also ein fortwährender Zugang an Wasser vorhanden, während die ruhende Vegetation den im Boden verwahrten Vorräten nichts entzieht. Der Zufluß steigert sich bei beginnender Schneeschmelze bis zu dem Augenblicke, in welchem wieder die freie Verbindung zwischen Grundluft und äußerer Atmosphäre hergestellt wird. Aber auch dann entsteht keine bedeutende Verdunstung, denn die äußere Luft ist kühl und wird deshalb schon mit geringen Dampfmengen gesättigt.

Der eben erwähnte, für die Erhaltung des flüssigen Wassers im Boden günstige Umstand besteht übrigens auch dann, wenn im Winter kein Schnee gelegt wird; doch ist erfahrungsgemäß bloß gefrorener Boden der Grundluft nicht so undurchgängig wie eine Schneedecke. Der Vorteil, daß in diesem Falle die ruhende Vegetation dem Boden kein Wasser entzieht, bleibt bestehen.

Im allgemeinen ist also der Winter für die Bildung und Erhaltung größerer Vorräte flüssigen Wassers im Boden ganz besonders günstig; die Vorräte werden um so reichlicher, je mehr Schnee über vorher ungefrorenem Boden gelegen hat, und können umgekehrt bei schneefreien Wintern weit unter dem gewohnten Maße bleiben [400]. Da im Frühjahre die wieder auflebende Pflanzen-

weit sehr viel Wasser verbraucht, ist das Vorhandensein dieser Vorräte sehr erwünscht und deshalb ein derartiger schneereicher Winter für die Quellenergiebigkeit von hoher Bedeutung.

Wir sind nach diesen und den in § 22 bis 26 gegebenen Auseinandersetzungen zu dem allgemeinen Schlüsse berechtigt, daß die Verluste an unterirdisch vorhandenem flüssigen Wasser um so größer sein werden, je wärmer das Klima einer Gegend ist, und umgekehrt. Dies stimmt auch mit den Beobachtungen, welche ergeben, daß in kaltem Klima bei verhältnismäßig geringeren Regeninfiltrationen sich reichlich und beständige Quellen vorfinden, während die letzteren unter sonst gleichen Umständen im warmen Klima weniger häufig und mit wesentlich größeren Ergiebigkeitsschwankungen angetroffen werden.

In § 26 haben wir das Allgemeine über den Verlauf der Bodeninfiltration angegeben, nachdem in § 25 eine theoretische Erörterung über den gleichen Gegenstand vorangegangen war. Wir haben gezeigt, daß das Eindringen des Wassers in den Boden selten unvermittelt geschieht und welchen Einfluß die verschiedenen auf der Bodenoberfläche stehenden Kulturen hierauf ausüben. Ueber das Detail der Vorgänge soll uns das Folgende auf klären.

Alle angestellten Beobachtungen ergeben, daß der Boden im festen Zustande das Wasser von oben nach unten beträchtlich langsamer leitet, als im lockeren, und daß das Sinken des Wassers um so schneller erfolgt, je mehr nicht kapillare Räume (Klüfte, Spalten etc.) der Boden enthält. Da umgekehrt in jedem Boden das Wasser um so langsamer kapillar gehoben wird, je größer die Zahl der in ihm vorhandenen nicht kapillaren Räume ist, und da dasselbe in Bezug auf die Höhe der kapillaren Hebung gilt, so ist klar, daß die geotektonischen Verhältnisse von sehr wesentlicher Bedeutung für die im Boden flüssig bleibende Infiltration werden. Im zerklüfteten Kalksteine, Sandsteine etc., wenn diese Gebirge in mächtigen Lagen über undurchlässigen Schichten abgesetzt sind, wird den tiefen Gebirgsmassen durch nichtkapillare Zwischenräume rasch eine große Menge meteorischen Wassers zugeleitet, welches die in Blöcke getrennten Gesteine [71] mit Wasser sättigt. Auf diese Weise wird das Wasser in unterirdischen Reservoiren von sehr großem Inhalte angesammelt und dadurch eine intensive und gleichmäßige Quellenspeisung ermöglicht. Hat man es dagegen mit einem nahezu kompakten Gebirge zu thun, in welches Einsickerungen nur durch die Gesteinsporen etc. stattfinden können, so liegen die Verhältnisse für die kapillare Wasserableitung nach unten nicht viel günstiger, als jene für das kapillare Aufsteigen des Wassers nach oben, und es werden deshalb derartige Gebirge auch in sehr großen Tiefen nur bruchfeucht, sehr selten dagegen und nur bei Vorkommen von Zerklüftungen und Spalten vollkommen mit Wasser gesättigt angetroffen.

Daß diese Verhältnisse thatsächlich so liegen, beweisen die im Eisenbahnbau aller-wärts gemachten Erfahi'ungen bei Tunneln und Einschnitten; es ist bekannt, welche großen Wassermengen bewältigt werden müssen, wenn ein Tunnel im Kalkgebirge oder in Sandsteinfelsen etc. (besonders in Nähe undurchlässiger Schichten) vorzutreiben ist und ebenso bekannt, daß bei Tunnelbauten im kompakten Gesteine (Mont-Cenis-Tunnel) das letztere auch in großer Tiefe unter Terrain (1600 Meter) nur bruchfeucht aufgefunden wurde.

Sehr günstig in Bezug auf reichliche Infiltration von Wasser sind die Trümmergesteine: Blockanhäufungen, Sande und Gerolle aller Art. In diesen Schuttlagen ist die Zahl der nichtkapillaren Zwischenräume die verhältnismäßig bedeutendste, und auch die kapillaren Zwischenräume haben in der Regel noch jene Größe, bei welcher die Wirkung der Schwerkraft durch die Adhäsion nicht zu sehr beeinträchtigt wird.

Auf dem gleichen Wege, auf welchem Wasser in den Boden eindringt, vollziehen sich auch die Wasserverluste aus demselbeu. Die über dem Boden stehende Vegetation saugt kapillar Wasser an und der Unterschied im Sättigungs- und Pressungszustande zwischen Außenluft und Grundluft verursacht die Verdunstung, bezw. die Bewegung des Wasserdampfes auf dem Wege der kapillaren und nichtkapillaren Bodenzwischenräume. Selbstverständlich ist diese Verdunstung eine sehr lebhafte, wenn viele nichtkapillare Zwischenräume im Boden sind, durch welche der Luftstrom nahezu ohne Widerstand sich entwickeln, also die Verdampfung leicht vor sich gehen kann. Sie ist wesentlich erschwert, wenn keine solche Zwischenräume vorhanden sind und die Grundluft [241] zwischen den eng aneinander gelagerten Bodenteilchen durchströmen muß. Die Wege für dieses Durchströmen können durch von oben eindringendes Wasser noch teilweise verengt; bei massenhaftem Eindringen von Wasser sogar ganz verstopft werden, so daß z. B. während eines länger anhaltenden Regens die Grundluft überhaupt von der Außenluft abgeschlossen ist, wenn für die Kommunikation beider nur die kapillaren Bodenzwischenräume zur Verfügung gestanden haben. Daß bei dem ganzen Vorgänge der Verdunstung meistens eine Doppelströmung stattfindet — kalte Luft von außen nach innen, warme von innen nach außen, und umgekehrt — ist selbstverständlich.

Wenn Luft unter Druck durch einen Boden strömt [536], [587], so ist deren Menge dem Drucke direkt und der Höhe der Schichte umgekehrt proportional, jedoch mit der Einschränkung, daß die Geschwindigkeit nicht größer als 0,062 Meter pro Sekunde ist [305]. Sobald diese Größe überschritten wird, ändert sich das Verhältnis und die Volumina der geförderten Luft nehmen alsdann in einem geringeren Verhältnisse ab, als der Druck abnimmt, bezw. die Höhe der Schicht zunimmt und umgekehrt. Die Luftmenge ist ferner proportional dem durchlassenden Querschnitte. Der Inhalt der Hohlräume in dem scheinbaren Volumen eines Körpers ist in zweierlei Beziehung von Einfluß; einmal sind die durch verschiedene Bodenarten, deren Poren gleiche Dimensionen besitzen, unter gleichem Drucke strömenden Luftmengen proportional dem Gesamtvolumen der Poren, andererseits bedingt die verschiedene Weite der Poren bei gleichen Gesamtvolumen so bedeutende Differenzen, daß die Extreme um das 20000fache verschieden sein können. Eine Aende-rung dieser beiden Faktoren findet statt, wenn ein Boden aufgelockert wird, indem dadurch nicht nur die Weite der einzelnen Hohlräume, sondern auch deren Gesamtvolum vergrößert wird. Bei feinporigen Bodenarten resultiert daraus eine relativ viel bedeutendere Zunahme der Durchgängigkeit, als bei Bodenarten mit sehr weiten Maschen [661].

Die Befeuchtung des Bodens durch Regen hat je nach der Weite der Poren einen sehr verschiedenen Effekt; während die Durchgängigkeit weitmaschiger Bodenarten dadurch nur sehr wenig geändert wird, kann es bei engmaschigen zu vollständiger Undurchgängigkeit kommen. Denselben Effekt, nur in viel höherem Maße hat die Befeuchtung von unten, wie sie das Sinken des Grundwassers in den darüber liegenden Schichten zurückläßt (oder wie sie durch kapillare Attraktion entsteht). Gefriert ein Boden, so wird dessen Durchgängigkeit für Grundluft herabgesetzt, und dies nicht nur infolge der Ausdehnung des Wassers beim Gefrieren, sondern hauptsächlich dadurch, daß das Wasser im gefrorenen Zustande in den Poren nicht mehr beweglich ist.

Daß im Boden eine fortwährende Bewegung der die Poren desselben erfüllenden Grundluft vorhanden ist, muß nach den Gesetzen der Aerodynamik als unzweifelhaft gelten [722]. Temperaturdifferenzen von sich nahen und kommunizierenden Luftmassen, mechanischer Druck oder Stoß der Luft durch Winde in bestimmter Richtung, sowie das Bestreben der in der Luft enthaltenen Gase, sich nach allen Richtungen hin gleichmäßig zu durchdringen, bewirken diese Bewegung. Da nun die Grundluft, ihrer Temperatur entsprechend, mit Wasserdampf gesättigt ist, so genügt schon eine geringe Abkühlung, um eine Kondensation dieses Wasserdampfes im Boden zu bewirken; umgekehrt wird bei sehr warmer und trockener Außenluft das Ausströmen der Grundluft in die äußere Atmosphäre wesentlich beschleunigt werden. Ursächlich dieser Vorgänge hat auch Herr Dr. Volger in Frankfurt [280], [511] eine Theorie aufgestellt, daß alle im Boden befindlichen Wasseransammlungen ausschließlich durch Kondensation der von außen in den Boden einströmenden feuchten Luft entstehen. Ein Elsäßer Namens Zweifel [545] behauptet ähnliches. Es soll nicht bestritten werden, daß die Möglichkeit solcher Kondensationen vorliegt ; daß es aber ein Irrtum ist, die Entstehung der Quellen lediglich aus diesem Vorgänge zu erklären, werden wir später nachweisen.

Fassen wir alle bei Bildung der im Boden verbleibenden Infiltration seither genannten Faktoren zusammen, so ergiebt sich, daß viele besondere, von Ort zu Ort verschiedene und in steter Wechselwirkung begriffene Vorkommnisse berücksichtigt werden müssen, deren ziffermäßige Auswertung nahezu unmöglich ist; hiervon abgeleitete, allgemein gültige Zahlenangaben sind deshalb sehr schwer angebbar. Klima und Benetzung von außen durch Regen oder Schmelzen von Schnee und Eis spielen dabei eine Hauptrolle; einen weiteren wichtigen Einfluß üben die über dem Boden stehenden Kulturen und die Beschaffenheit des Bodens selbst aus: seine größere oder geringere Durchlässigkeit für Wasser und Grundluft. Liegt ein allseits geschlossenes Quellengebiet vor, dessen Ergiebigkeit pro Jahr genau gemessen wurde, so daß alle im Inneren des Bodens flüssig gebliebenen und regelmäßig wieder ersetzten Wassermengen durch die Messungsresultate repräsentiert werden, so läßt sich die entsprechende Wasserhöhe in Zahlen ausdrücken und auf identische Verhältnisse — aber nur auf solche — an wenden. Man pflegt die so ermittelte Wasser-" höhe die Infiltrationszahl zu nennen; durch Multiplikation des Flächeninhaltes vom Infiltrationsgebiete mit dieser Zahl erhält man auf umgekehrtem Wege das gesamte Quellenergebnis pro Jahr. Wenn man dieses Ergebnis durch 365 teilt und somit ein mittleres Tagesergebnis feststellt, so wird dies mit der Wirklichkeit nie übereinstimmen; je nach Lage der Gegend und Größe des Grundwasserreservoirs wird das Tagesergebnis im Winter größer und im Sommer kleiner als das Mittel oder umgekehrt sein. Im Hochgebirge (Alpen) wird z. B. die Schneeschmelze das Maximum im Sommer veranlassen und im Winter das Minimum eintreten; im Mittelgebirge und Tieflande wird es umgekehrt sein. Auch wird die Beobachtung in jedem Jahre andere Gesamtergebnisse liefern etc. etc.; eine für einen längeren Zeitraum gültige Gesetzmäßigkeit ist aber nicht zu verkennen.

Die letztere spricht sich für eine bestimmte Gegend und ein genügend großes Grundwasserreservoir besonders in dem Parallelismus zwischen den atmosphärischen Niederschlägen und der Ab- und Zunahme der im Boden flüssig bleibenden Infiltration — also dem Grundwasserstande oder der Quellenergiebigkeit — aus.

Als Beweis dafür können u. a. die Beobachtungen von Lang gelten. Lang sagt am Schlüsse der sub [387] citierten Abhandlung, die auf dem von 1857 — 1886 beobachteten Grundwasserstande bei München fußt:

„Es spricht demnach eine Wahrscheinlichkeit, welche der Gewißheit außerordentlich nahe kommt, für einen ursächlichen Zusammenhang von Niederschlag- und Grundwasserstand sowohl nach jährlichem als nach monatlichem Verlaufe. Der durch den Parallelverlauf als bestehend bewiesene Einfluß des Niederschlags auf den Grundwasserstand ist jedoch mit der Jahreszeit nach seiner Größe wechselnd, so daß die Herbst- und Frühjahrsniederschläge den Stand des Grundwassers (bei München) weit beträchtlicher erhöhen, als gleich große Mengen im Sommer. Dieser mit der Jahreszeit wechselnde Einfluß des Niederschlags läßt endlich in ungezwungener Weise die Ursache erkennen für die übrigens sehr geringe Anzahl von Abweichungen vom Parallelismus im säkularen Verlauf beider Elemente. Wenn man daher den säkularen Verlauf irgend eines Naturereignisses mit jenen der Hydrometeore vergleichen will, so ist man nicht genötigt, auf eigentliche Niederschlagsmengen zurückzugehen, sondern es ist zulässig, an deren Stelle die Beobachtung von Grundwasserständen treten zu lassen. Ebenso ist der zweite und wahrscheinlich häufigere Fall denkbar und statthaft: daß man den säkularen Verlauf der Grundwasser stände durch jenen von Niederschlagssummen ersetzt.“

Die Erkenntnis dieser Thatsaclien hat nun zu dem naheliegenden Versuche geführt, aus der unserer Beobachtung in der Regel leicht zugänglichen jährlichen Regenhöhe h (Meter) in einfacher Weise eine Formel zu konstruieren, welche die in einem Gebiete von bestimmter Beschaffenheit und von der Größe F (Quadratkilometer) flüssig bleibende Bodeninfiltration — die sich bildende Grundwassermenge

oder das Quellenergebnis — im Mittel zu berechnen gestattet. Man setzt die pro Sekunde erhältliche Wassermenge Q (Kubikmeter):

Q = kFh

und bestimmt nach der Erfahrung den Wert von k.

Nach Debauve (vergl. Abschnitt I, S. 30 [292, Fase. 17 S. 120]) liefert die Quelle der Sorgue bei Yaucluse die Hälfte alles im Gebiete fallenden Regens. Hieraus ergiebt sich für k:

100000

k = ——

2 ' 365.24.60.60

Y . 0,03171 = 0,01586.

Die bekannte Regel, daß ein Drittel der atmosphärischen Niederschläge in den Boden versinke und zur Quellenspeisung diene, welche von Heim ([356]. S. 7) noch für „Mitteleuropa“ vertreten wird, liefert:

k = -i- . 0,03171 = 0,01057.

O

Lauterburg giebt als Mittelwert von k [267], (281], [686]:

k = 0,00700.

Nach Iszko ws ki [660] ist das kleinste Normalwasser Q^ (welches ausschließlich vom Grundwasser bezw. den Quellen geliefert wird) für die nachfolgend angegebenen größeren Flußgebiete pro Quadratkilometer und Sekunde in Liter (die Tabellen wurden für die ebengenannten Einheiten umgerechnet) und das entsprechende, durch Division mit der Regenhöhe ermittelte k:

Bezeichnung des Flußgebietes

Mittlere

Regenhöhe

Millimeter

Fläche in Quadratkilometer

Qi

Gebiet der Loire bis oberhalb Tours . .    .

Rhonegebiet oberhalb der Saönemündung Rheingebiet vor der Mündung in den Bodensee

Gebiet der Elbe bis Altenzaun.....

Odergebiet bis zur Warthemündung .    .    .

Gebiet der Seine bis Mantes......

Donaugebiet bis Wien

Weichselgebiet bis zur Mündung.....

Gebiet der Weser bis Bremen......

Garonnegebiet bis Toulouse......

Gebiet des Memel bis Tilsit......

750

1100

1142

600

550

683

830

630

710

1200

620

42600

21000

6620

157400

99273

61900

97920

181708

40000

10500

100000

6,34

8,24

7,57

3,81

3,30

4,06

4,57

3,42

3,81

6,34

3,17

0,00845

0,00749

0,00663

0,00635

0,00600

0,00594

0,00550

0,00543

0,00537

0,00528

0,00511

Paramelle [213] giebt an, daß alles von den Quellen produzierte Wasser etwa den zwölften Teil dessen ausmache, welches in Gestalt von Regen oder von anderen feuchten Niederschlägen herabfällt. Nach ihm wäre also der Mittelwert von k:

k —    . 0,03171 = 0,00264.

Baden, daß die mittlere

Becker [709] berechnet aus Beobachtungen im Großherzogtum Ergiebigkeit von Quellen im Odenwalde bei einer mittleren Regenhöhe von 1097 Millimeter pro Quadratkilometer 1,84 Sekundenliter betragen habe; hieraus würde folgen:

k = 0,00168,

und nach demselben Autor für Schwarzwaldquellen:

k = 0,00136.

Man sieht aus diesen Zahlen deutlich, wie verschieden im allgemeinen die Verhältnisse liegen und wie schwierig es ist, einen passenden Mittelwert zu wählen. Im übrigen lehrt die Erfahrung, daß unter sonst gleichen Umständen Je abnimmt mit der Größe des Niederschlagsgebietes, worauf zu achten.

Die Ergiebigkeit der Quellen nach anhaltender Trockenheit ist natürlich noch erheblich geringer, als sich nach den eben angegebenen Mittelwerten berechnen läßt. Paramelle ([213], S. 124) giebt die während einer gewöhnlichen Trockenheit produzierte Quellenabflußmenge bei gut durchlässigem (2—8 Meter mächtigem) Trümmerboden auf 4 Liter Wasser pro Minute bei einem Gebiete von 5 Hektaren an. Dies wären 1,33 Liter pro Sekunde und Quadratkilometer Lauterburg [686] hat nachstehende Resultate als kleinste Quellenergebnisse gefunden:

Uebersicht der pro Quadratkilometer abfließen den kleinsten Wassermenge in Sekundenlitern.

Allgemeine Durchlässigkeit des Untergrundes und durchschnittliche Neigung des Terrains

B eschreibung

des

Sehr undurchlässig

Mitteldurchlässig

Sehr durchlässig

Quellengebietes

sehr

steil

mitteh

steil

flach

sehr

steil

mittel

steil

flach

sehr

steil

mittel

steil

flach

I. Alpenregion.

1.    Gletscher- und Firn

gebiet, zieml. flache Schutthalden; lockerer Gerölleboden u. dicht bewaldetes Gebiet (überhaupt stark wasserschluckendes Terrain).....

2.    Aufgebrochenes Kul

turland und leichtes Gehölz.....

3.    Weidland . . .    .

4.    Kahles Felsgebiet .

II. Hügelland und Niederung.

1.    Geschlossene Waldung; lockerer Gerölleboden; steinige od, sand. Oedung .

2.    Aufgebrochenes Kul

turland und leichtes Gehölz.....

3.    Wiesen u. Weidland

4.    Kahles Felsgebiet (kommt in den Niederungen selten vor)

1,1—2 1,3-2,7

1,9—3,2 2,3—3,9

3,4—6,4 3,5-5,47

o r- co io o co

00 05 (M

o •> c-cd rd O

© H-⁴ CO

Ui oo o

KJ 00

oo o t> co io o cd cd i—t

oo o r-to w o

cd cd rH

t- H CO C3 03

co cd t-1

1,1-2,26 1,3-2,55

1,9-3,23 2,3—3,8

2,8-4,5

CO

CH

DO

vt”¹

^-3 -Ul O

o co Cd o Cd CG

0,90

CO CO O DO

Ci o

O LO [>- CO cd cd

LO CO CH o

CO CO

H-A K-¹

CO 00

DO

Heim [356] meint, daß pro Hektar in trockener Zeit immer noch 1 Liter Wasser pro Minute abfließe; das würde 1,67 Liter pro Quadratkilometer und Sekunde gleichkommen.

Beigrand [239] konstatierte in dem sehr trockenen Jahre 1865 die Wassermenge der Seine bei einem Einzugsgebiete von 79000 Quadratkilometer auf 36,38 Kubikmeter pro Sekunde; da die Regenhöhe pro 1865 = 500 Millimeter war, ergiebt dies:

Je = 0,00092,

bezw. 0,46 Liter pro Quadratkilometer und Sekunde.

Damit wollen wir die Zahlenangaben beschließen. Wer noch weitere sucht, wird eine reiche Ausbeute in den meisten der mit fettem Drucke hervorgehobenen Werke des Abschnittes I (S. 24 ff.) in § 26, sowie in den nachfolgend genannten (S. 145 ff.) Werken und Aufsätzen finden:

4^

-3 03 4^ 05

O i—l on o

CO rfi. HS. za -3 03 4^ 05

M M 03 K M

^ -3 00 ~ £

<1 05 ^ Cö M to v] H M 9¹ ~ J- 05

CO

2 IO ^ o

H oo CO Cd CO ^ CO I>

2 «o CO rJ ^ H Cd 2 ^ CO ^ CO ^ co o

2 10 CO od o? ^ (N co co Cd CO ^ CO t-

4*-

-111

os ~

co co i> o ca jo co co

co io co

tjJ" * » -

SggS?

^ CO iO CO

lau

^ co co I>

O D— Ot> IO oo CO CO Cd CO IO CO

^3 co JO CO

Sggg

<1 DO w ^

05 CO H*- 05

03 Ol £2 CO 00 <1 ® CO O! H W H

03 Or 05 CO CO -3 CO GO CO —a 00 05

<1 Üi iMO O 00 O CO N) -0 M M

-a 03 4*- co

00 05® 05 00 iCO <1

Alle solche Zahlen können nur Annäherungen für die Größe der im Boden flüssig bleibenden Infiltration liefern, schon deswegen, weil, wie wir in § 26 gesehen haben, die Vorbedingungen für das Eindringen von Wasser in jedem einzelnen Falle verschieden sind und überdies für das gleiche Einsickerungsfeld je nach dem Wechsel der darüber stehenden Kultur sich wieder verändern. Die Zahlen leisten indessen machmal Dienste im negativen Sinne. Läßt sich z. B. unter Annahme von etwa

— des Regenfalles für dem Regenwinde zugekehrte Waldflächen oder etwa bis-i-desselben 5    8    10

für andere Infiltrationsflächen bei gut durchlässigem Untergründe herausrechnen, daß eine verlangte Wassermenge Q sich nicht ergiebt, so ist von einem solchen Bezugsorte abzusehen, um so mehr, als diese Rechnung nur etwa das im Mittel aufschließbare oder aus Quellen beziehbare Wasser ausweist, das sich in trockenen Zeiten und besonders bei hochgelegenen Infiltrationsflächen noch wesentlich reduzieren wird.

Bei Verwendung der Zahlen im positiven Sinne ist äußerste Vorsicht geboten, wenn man sieh nicht argen Enttäuschungen aussetzen will; nur dann, wenn alle Verhältnisse identisch sind, ist die Infiltrationszahl übertragbar. Im übrigen muß — insbesondere weil die Lösung diesbezüglicher Aufgaben auf diesem Wege so bequem wäre und deshalb etwas Verlockendes hat — entschieden davon abgeraten werden, sich ohne eingehende Würdigung eines anderen Umstandes, den wir im folgenden erläutern werden, auf die Ergebnisse solcher Rechnungen zu verlassen.

Zu den bisher berücksichtigten Faktoren kommt nämlich noch ein weiterer, außerordentlich wichtiger: die Wasserkapazität des gesamten durchlässigen Untergrundes — die Größe des Grundwasserreservoirs.

Es ist klar, daß wenn irgend eine über undurchlässiger Schichte gelagerte Bodendecke vorliegt, von den auf diese Bodendecke fallenden Niederschlägen nur so viel absinken kann, als der Boden zu fassen vermag. Ist der Boden schon mit Wasser gesättigt, während die Zuführungen von Wasser aus der Atmosphäre fortdauern, so können die letzteren in den Boden nicht mehr eindringen, sondern müssen über dessen Oberfläche ablaufen; sie gehen also der bleibenden Infiltration und mithin auch der Quellenspeisung verloren. Die Größe dieses Verlustes wird um so bedeutender sein, je geringer die gesamte Wasserkapazität des beregneten Gebirges ist, und umgekehrt.

Dieses Wasserfassungsvermögen hängt von dem Gesamtvolumen des der Infiltration ausgesetzten Gebirgskörpers, von der spezifischen Wasserkapazität des betreffenden Bodens (Aufsaugefähigkeit pro Kubikmeter) und von dem unterirdischen Wasserablaufe ab. Wir werden von der letztgenannten Größe bei Gelegenheit der Entstehung der Quellen ausführlicher abhandeln. Verstehen wir unter Wasserkapazität im engeren Sinne nur die Fähigkeit eines Gebirges, sich mit Wasser zu sättigen, ohne Rücksicht auf den unterirdischen Ablauf, so kommen wir bei Bestimmung derselben auf das Fassungsvermögen des unterirdischen Reservoirs, vermittelst dessen sich der Gleichgewichtszustand zwischen der von außen kommenden Bodeninfiltration und dem Quellenablaufe herstellt.

Nach dieser Richtung hin sind eher Zahlenangaben möglich und ihre Verwertung erstreckt sich ganz besonders auf die Bestimmung der Nachhaltigkeit von Quellen. Je größer die Wasserkapazität des unterirdischen oder Grundwasserreservoirs ist und je langsamer dasselbe die von ihm aufgenommenen Wassermengen wieder

abgiebt, um so nachhaltiger können die abgegebenen Quellenausflüsse sein, und umgekehrt.

Um zu erfahren, welches Wasserfassungsvermögen die verkommenden Gesteinsarten haben, sind von verschiedenen Autoren Versuche angestellt worden; man hat Stücke des betreffenden Materials unter Wasser gelegt, d. h. mit Wasser gesättigt, und sodann das Verhältnis der mit Wasser erfüllten Hohlräume zu dem äußeren Volumen der Steine bezw. Bodenarten festgestellt. Ein Teil der Ergebnisse dieser Versuche ist unter Beifügung des Namens vom Autor in der untenstehenden Tabelle angegeben, wobei die Menge des absorbierten Wassers in Liter pro ein Kubikmeter Steinmaterial ermittelt wurde.

Liter Wasser

Bezeichnung des Gesteins.

pro

Kubikmeter

Mitgeteilt von :

Granit, außerordentlich feinkörnig, St. Anne, Belgien .    .    .

Granit, von Neuhaus..............

Granit, von Mauthausen, Nieder-Oesterreich......

Granit, grobkörnig, von Falkenstein, Oberpfalz.....

Granit, Schneeberg bei Weissenstadt, Bayern.....

Granit, Kornbach „    „    „    .....

Granit, feinkörnig, Tannesberg, Oberpfalz.......

Granit von Wilhelmsberg bei Rammen in Norwegen .    .    .

Granit von Malmö in Schweden..........

Granit von Fredrichshall am Idefjord........

Serpentin, Neuenburg o. W., Oberpfalz........

Syenit von Wölssau im Fichtelgebirge........

Syenit von Beilstein bei Herborn..........

Syenit, Treitlingen, Oberpfalz...........

Gabbro von Harzburg..............

Gabbro vom Radauthal im Harz..........

Porphyr von Krakau in Galizien..........

Basaltlava von Hannebach (Eifel)..........

Basaltlava von Perlekopf (Eifel)..........

Marmor von Carrara, blanc blai..........

Marmor, grau, belgischer.............

Marmor von Carrara, blanc clair..........

Marmor, weißer, von Schlanders in Tyrol.......

Thonschiefer von Hörre-Raumland..........

Thonschiefer von Nassau.............

Kieselschiefer von Bäckerhai .    ...........

Kieselschiefer von Wintersberg bei Klausthal.....

Kieselschiefer von Katzenklippen..........

Kalkschiefer von Painten, Niederbayern........

Kieselschiefer von Beutegrund (Kreis Neurode) .    .    .    .    .

Kieselkalk, Chilmack, Wiltshire...........

Keupersandstein, Linne am Linnerberg........

Keupersandstein, Markendorf...........

Kohlensandstein, Piesberg, Osnabrück........

Keupersandstein, Derenberg bei Schwöbber......

0,5

0,6

3,6

4,5

5,4

5,5

6,1

7,0

8,1

8,6

5,6

4,7

5,0

13,8

6,0

7,0

4,0

6,0

13,0

27,5

20,0

24,0

35,0

45,0

6,3

9,5

44,0

56,0

1,1

1,9

2,2

5,9

5,4

7,0

8,5

9,0

9,1

9,3

27,0

28,5

6,2

8,0

14,1

14,4

Lang ' Hauenschild Hauenschild Lang V. Berlin V. Berlin Lang V. Berlin V. Berlin V. Berlin Lang V. Berlin V. Berlin Lang V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin Lang V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin Lang Lang Lang Lang V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin Lang V. Berlin Humber V. Berlin V. Berlin V. Berlin V. Berlin

Bezeichnung des Gesteins

Liter Wasser

pro

Kubikmeter

Mitgeteilt

von:

Kohlensandstein, Westhofen, Westphalen.........

Kohlensandstein, Plötzky, Magdeburg..........

Kohlensandstein, Scheder, Wetter a. d. Ruhr........

Buntsandstein, Werrathal bei Münden..........

Jurasandstein, Deistergebirge.............

Jurasandstein, Obernkirchen..............

Sandstein, grüner, von Pettendorf, Oberpfalz........

Jurasandstein vom Teutoburger Walde..........

Sandstein von Solling................

Sandstein, Darley-Dale, Derbyshire...........

Sandstein, Mansfield, white, Nottinghamshire........

Sandstein (Trias), Lahr in Baden, feinkörnig........

Sandstein, Mansfield, red, Nottinghamshire.........

Sandstein, grüner, Lohstadt, Oberpfalz..........

Sandstein, Welschhufe, a...............

Sandstein, Naundorf, .................

Sandstein, Welschhufe, b...............

Sandstein, Seeberger.................

Sandstein (Trias), Lahr in Baden............

Sandstein (Trias), Lahr in Baden, kleinkörnig........

Sandstein, Posteiwitz, b................

Sandstein, Posteiwitz, a................

Sandstein (Keuper), Irlbach, Oberpfalz..........

Sandstein, roter, Solling, b...............

Sandstein, weißer, Solling, a..............

Sandstein, roter, Solling, a...............

Sandstein, roter, Solling, b...............

Sandstein, Naundorfer, b................

Sandstein, Nebraer I.................

Sandstein, Nebraer III.................

Sandstein, Nebraer II.................

Sandstein, französischer (?)..............

Dolomit, Amt Lauenstein am Ith.............

Dolomit, Boisover, Derbyshire..............

Dolomit, Poykam, Niederbayern.............

Dolomit, Brodsworth, Yorkshire.............

Dolomit, Park Nook, Yorkshire..............

Kalkstein, Jura von Marienhagen, Hannover.........

Kalkstein, Jura von Springe, Hannover...........

Kalkstein, Jura von Backede, Hannover...........

Kalkstein, Oolith, Portland, Dorsetshire...........

Kalkstein, Oolith, Barnock, Northamptonshire.........

Kalkstein, Oolith, Ketton, Rutlandshire...........

Kalkstein, Oolith, Ancaster, Lincolnshire..........

Kalkstein, Oolith, Bath (Box), Wiltshire...........

Kalkstein, Bruchsteine von Keilstein bei Regensburg......

Kalkstein, Tuffsteine..................

Kalkstein, Tuffstein von Solling..............

Kreide, Hartsbourne, Bushey-Heath, Middlesex........

Kreide, Kentish-town, Middlesex (Mittel aus 3 Beobachtungen). .    .

Kreide, Landwater Mill-Herts, Chalk-roclc frequent, met with in boring

Kreide, Bushey-Herts (Mittel aus 3 Beobachtungen).......

Kreide, Abbots Langley Herts (Mittel aus 2 Beobachtungen) .    .    .

Kreide, Boxmoor Herts (Mittel aus 3 Beobachtungen)......

Kreide, Gravesend, Kent (Mittel aus 2 Beobachtungen).....

Kreide, St. Alban Herts (Mittel aus 2 Beobachtungen).....

17,1

18,0

19,0

32,3

42,0

49,0

54,5

68,0

69,0

73,2

92,9

93,7

104,0

108.4 124,0 132,0 154,0 156,0 156,0 159,0 160,0 161,0

169.4 191,0 197,0 210,0 238,0 244,0 255,0 263,0 269,0 398,0

15,0

79,5

147,0

215,9

221,5

15,4

17,8

23,8

136,0

142.3 151,0 166,0

169.3 177,0 202.0 322,0 144,0 279,0 315,5 324,0 333,0 424,0 429,1 439,0

Y. Berlin V. Berlin Y. Berlin V. Berlin Y. Berlin Y. Berlin Lang Y. Berlin Schürmann Humber „ Humber Knop Humber Lang

Schürmann

Schürmann

Schürmann

Märcker

Knop

Knop

Schürmann

Schürmann

Lang

Schürmann Schürmann Schürmann Schünnann Schürmann Märcker Märcker Märcker Märcker Y. Berlin Humber Lang Humber Humber Y. Berlin V. Berlin Y. Berlin Humber Humber Humber Humber Humber Lang Lang Lang Humber Humber Humber Humber Humber Humber Humber Humber

Bezeichnung des Gesteins

Liter Wasser

pro

Kubikmeter

Mitgeteilt

von:

Schwarzer humoser kalkiger Lehmsandboden.......

367,0

360,0

360,0

396,0

420,0

464,0

475,0

475,0

481,0

525,0

550,0

553,0

568,0

Renk Renk Renk Renk Renk v. Wolff Lamairesse Lamairesse v. Wolff Lamairesse Lamairesse v. Wolff v. Wolff

Wir werden im folgenden Paragraphen Gelegenheit haben, die Bedeutung dieser Zahlen für den unterirdischen Wasserhaushalt zu würdigen; leider konnten wir nur einen kleinen Teil der Erfahrungsziffern — soweit es die Uebersicht bedingte — wiedergeben. Die Litteratur umfaßt außer den suh § 26 S. 209 genannten Werken über Bodenkunde noch die Nummern 71, 241, 244, 492, 500, 561, 648, 661 des S. 145 beginnenden Verzeichnisses; ferner die Publikationen der verschiedenen Materialprüfungsanstalten in Berlin, München, Stuttgart, Dresden etc. und [298] Abschn. I, S. 30, sowie folgende Abhandlungen:

Duree. Des paves et des gres. Ann. des ponts et chauss. Bd. 5, S. 239. Jahrg. 1834.

Report with reference to the selection of stone for building the new houses of parliament. London 1856.

D eiesse. Recherches sur l’eau dans l’interieur de la terre. Bull, de la soc. geolog. de France. S. 2, Bd. 19, S. 64. Jahrg. 1862.

Gottgetreu, R. Physische und chemische Beschaffenheit der Baumaterialien. Berlin 1869. (3. Auflage 1888.)

Märcker. Untersuchungen über natürliche und künstliche Ventilation etc. und die Porosität einiger Baumaterialien. Göttingen 1871.

Prestwich. Adress of the geological society. Quarterly journal. Jahrg. 1872. S. 38. Meugy und Nivoit in: Revue de geolog. de MM. Delesse et de Lapparent. Bd. 12. Paris 1874. Schürmann. Wasserfassungsvermögen etc.

für öffentliche Gesundheitspflege in Dresden. 1876.

Lang. C. Ueber natürliche Ventilation etc. 2. Auflage. Stuttgart 1877.

Hauenschild, H. Katechismus der Baumaterialien. Wien 1879.

Tetmajer, L. Methode und Resultate der Prüfung natürlicher und künstlicher Bausteine. Zürich 1884.

Resultate der Prüfung der wichtigsten Bausteine im Großherzogtum Baden.

Krüger. Die natürlichen Gesteine. Wien 1889.

Gary. Die deutschen natürlichen Bausteine in Bezug auf ihre Festigkeit und physikalischen Eigenschaften. Zentralbl. d. Bauverwalt. Jahrg. 1890. S. 53.

4. und 5. Jahresbericht der ehern. Zentralstelle

Karlsruhe 1887.

Durch Ansammlung in den Grundwasserreservoiren bildet die im Boden flüssig bleibende Infiltration den Grundstock für die Ergüsse, welche sich auch in trockenen Zeiten durch die zu tieferen Lagen führenden natürlichen Kanäle im Gebirge nach außen hin entwickeln. Diese Ergüsse werden sich im allgemeinen auf zweierlei Arten gestalten können:

1. Die Bodeninfiltrationen gelangen zum die sichtbar an der Bodenoberfläche fließenden Ströme, so daß die unterirdische Atmosphäre über der Grundwasserwelle allerwärts mit unwesentlicher Pressungsdifferenz gegenüber dem normalen Atmosphärendruck vorhanden ist und von der Ausflußstelle

freien Ablaufe in ähnlicher Weise, wie

ab die Oberfläche der Grundwasserwelle gegen das Innere des Gebirges kontinuierlich ansteigt, bis sie an irgend einer Stelle einen Scheitel erreicht hat, von welchem aus die Gefälle nach verschiedenen Richtungen hin ermöglicht werden oder welcher überhaupt den höchsten Punkt aller Grundwasseransammlungen bildet.

2. Die Bodeninfiltrationen gelangen in einen von allen Seiten mit undurchlässigem Gebirge eingeschlossenen Schlauch und setzen ihren Lauf in diesem Schlauche derart fort, wie in einer vollkommen mit Wasser gefüllten Röhre, wobei gegen die Umhüllung Pressungen des Wassers entstehen, welche größer sind, als der normale atmosphärische Druck.

Auf die eine oder die andere Art werden die Grundwasserreservoire die Träger von Grundwasserströmungen, wobei natürlich nicht erforderlich ist, daß ein solches Reservoir nur kapillare Zwischenräume in seinem Gefüge habe.

In beiden Fällen müssen diese Strömungen zu einem Endpunkte, der eigentlichen Ausflußstelle, gelangen, welche entweder sichtbar an der Bodenoberfläche vorhanden ist, wodurch die sogen. Quellen entstehen, oder welche ohne weiteres von dem Auge nicht bemerkt wird, weil sie tiefer als die Bodenoberfläche oder unter bezw. an der Seite bereits vorhandener Oberflächengewässer liegt. Im letzteren Falle pflegt man nach dem üblichen Sprachgebrauche die von der unterirdischen Strömung gelieferten Wasser unter dem Namen Grundwasser (Tiefquellen) zusammen zufassen, während man dieselben im ersteren Falle mit dem Namen Quellwasser bezeichnet. In Rücksicht auf ihre Entstehung und die weiteren, durch ihr Verweilen unter der Terrainoberfläche erworbenen Eigenschaften sind beide Arten von Wasser identisch und es erscheint deshalb eine Unterscheidung derselben in zwei Kategorien ungerechtfertigt; dagegen ist die Bezeichnung „Quelle“ für eine spezielle Art des Austretens unterirdischer Wasserläufe ein so klarer Begriff, daß man denselben als sprachliche Abkürzung nicht entbehren kann.

Was die Bezeichnung der zwei verschiedenen Arten der Bewegung des Grundwassers unter der Bodenoberfläche anbelangt, so heißt die sub 1 fallende: Strömung mit luftberührtem Wasserspiegel und die sub 2 fallende (Sti'ömung in einem nach allen Seiten durch undurchlässige Wände geschlossenen Schlauche): artesische Strömung.

Diese Strömungen, d. h. die Wege, welche von der dem Boden verbleibenden Infiltration des weiteren unterirdisch eingeschlagen werden, wollen wir nunmehr in § 28 verfolgen.

¹

Ein spezielles Studium dieser Verhältnisse, für welche das Beobachtungsmaterial sich sehr anhäuft und sehr schöne Aufschlüsse giebt, ist empfehlenswert. Sehr viele Originalaufsätze und die ganze Litteratur findet sich in den „Forschungen auf dem Gebiete der Agrikulturphysik von Wollny“, welchen wir vorstehende, durch eingehende Versuche nachgewiesene Thesen entnommen haben.

Lueger, Wasserversorgung.

§ 28. Die Bewegungen des Wassers unter der Erdoberfläche und die Entstehung der Quellen.

Die in den Boden einsinkenden Infiltrationen würden im allgemeinen ihren Weg nur vertikal nach abwärts verfolgen, wenn sie in vollkommen gleichmäßig beschaffenem Material sich ohne Auf hören weiter bewegen könnten; zwei Dinge sind es, welche, wie wir früher gesehen haben, diese Bewegung anders gestalten: der Wechsel in der Durchlässigkeit des Gebirges (wobei sowohl die Durchlässigkeit des Gesteins an und für sich, als auch der Einfluß der Zerklüftung in Betracht kommen) und die Lage der bereits vorhandenen Grundwasseroberfläche. Trifft die von oben kommende Infiltration auf eine undurchlässige oder verhältnismäßig gegen den seither benützten Träger wenig durchlässige Schicht oder auf die Grundwasseroberfläche, so wird sie an dieser Stelle abgelenkt und auf einen neuen Weg geleitet; das endgültige Resultat der gedachten Ablenkung ist stets die Vereinigung mit den an der Bodenoberfläche vorhandenen offenen Gewässern. Wenn es möglich wäre, daß ein Teil der Infiltrationen nicht diesen Weg zu den offenen Gewässern zurück verfolgen würde, so müßte eine kontinuierliche Abnahme des auf der Erdoberfläche vorhandenen flüssigen Wassers stattfinden, bezw. schon seit Jahrtausenden stattgefunden haben. In diesem Falle wäre eine allmähliche Austrocknung der Flüsse, Seen und

Meere unabwendbar, bezw. seit langer Zeit schon im Vollzüge begriffen, was bekanntlich nicht konstatiert werden kann.

Die Veranlassung eines sichtbaren oder unsichtbaren Auftretens von Grundwasser, des Entstehens einer Quelle ist stets das Vorhandensein einer nahezu konstant bestehenden unterirdischen Wasseransammlung oder die Existenz einer undurchlässigen (wenig durchlässigen) Schicht; wir können die zuletzt genannte Ursache als die einzige betrachten, so bald wir auch die konstant vorhandene Grundwasseransammlung auf ihr Entstehen hin verfolgen. Die undurchlässige Schicht kann sich mehr oder weniger weit zusammenhängend in ein Gebirge erstrecken und ihre Ausdehnung ist wesentlich bestimmend für die Mächtigkeit der Wasseransammlung. Der Abfluß von der Unterlage richtet sich nach der Größe des Auslaufkanales, der zu Tage führt, nach der Neigung der Grundwasseroberfläche gegen den letzteren (eventuell nach der Neigung der undurchlässigen Schicht gegen den Horizont) und der Größe der im Boden flüssig bleibenden Infiltration; aus dem Relief der undurchlässigen Schicht läßt sich ungefähr bestimmen, wie die Bewegung des über ihr sich bildenden Grundwassers verläuft und welche Lagen in den verschiedenen Stadien dieses Verlaufes die Grundwasserwelle annehmen wird. Wie bereits früher bemerkt, kann der Verlauf der undurchlässigen Schicht ein solcher sein, daß die auf der Boden-Oberfläche sich darstellenden topographischen Wasserscheiden in keiner Weise für die einem bestimmten Grundwasserauslaufe dienstbaren Bodeninfiltrationen maßgebend sind; eine bedeutende Anzahl von solchen Ausläufen, insbesondere die sehr mächtigen, erhalten ihre Speisung von Kanälen, die sich unterirdisch auf Hunderte von Kilometern verzweigen und unter mehreren topographischen Wasserscheiden durchziehen.

Die undurchlässigen Gebirgsteile können endlich in jeder denkbaren Weise züsammengelegt sein und nach verschiedenen Seiten hin geschlossene Wasseransammlungen veranlassen, in welchen zwar Bewegung ist, bei welchen aber gleichzeitig von dem Wasser auf die Umhüllung ein Druck ausgeübt wird; diese Verhältnisse können auf kurze Strecken oder auf ausgedehnten Gebieten stattfinden, sie können unterirdisch wiederum sich zu solchen umändern, bei welchen die Grund-wasserwelle überall dem atmosphärischen Drucke ausgesetzt ist u. s. w. Auch kann es Vorkommen, daß unter der undurchlässigen Schicht, welche einem Grundwasserstrome zum Bette dient, in weiteren Formationen neuerdings Wasser gesammelt sind, die ihren eigenen Weg auf einer anderen, tiefer gelegenen undurchlässigen Schicht verfolgen, in Gebirgsspalten absinken oder aufsteigen und auf diese Weise eine besondere Kommunikation mit dem Grundwasserauslaufe hersteilen. So ergeben sich die denkbar mannigfaltigsten Kombinationen, welche jedoch alle aus den äußeren und inneren Verhältnissen des Terrains erklärlich und ableitbar sind.

Der unleugbare Zusammenhang endlich, in welchem sich die Grundwasser und die Oberflächengewässer befinden, ist manchmal derart, daß statt des natürlichen und seither einzig vorausgesetzten schließlichen Wiederergusses der Bodeninfiltrationen in die offenen Gewässer auf kürzere Strecken das Umgekehrte stattfindet —- daß nämlich einzelne Quellen oder Grundwasserausläufe den größten Teil ihrer Ergiebigkeit dem Versinken von Bach- oder Flußwasser verdanken. Manche Bäche oder Flüsse verlieren sich ganz oder teilweise nach und nach im Sande oder in Gerollen oder sie verschwinden plötzlich in Schlünden und Abgründen. Die Wasser verlassen den oberirdischen Lauf, um einen unterirdischen zu beginnen und oft schon nach wenigen Kilometern wieder an einer Quelle zu erscheinen; manchmal ist der neu begonnene unterirdische Lauf auch ein sehr langer und komplizierter und führt in nicht wenigen Fällen bis zum Meere. Auf diesem unterirdischen Laufe werden die Flußwasser in der Regel einer natürlichen Filtration unterworfen und kommen dann als klare Quellen zum Vorschein.

Betrachten wir nunmehr den Verlauf der Erscheinungen etwas näher.

Ct

Fig. 67.

Die einfachsten Verhältnisse sind jene, bei welchen die im Boden flüssig bleibende Infiltration alsbald auf eine undurchlässige Schicht trifft, welche an einer Thalwand zu Tage geht (Fig. 67), so daß die Grenze zwischen der durchlässigen und undurchlässigen Schicht beobachtet werden kann, während mit Gewißheit anzunehmen ist. daß in der ganzen Ausdehnung des betrachteten Gebirges das tiefere Absinken von Grund -wasser nicht stattfindet. In diesem Falle wird sich zwischen der Bodeninfiltration

Lueger, Wasserversorgung.

und dem Wasserauslaufe eine Art Gleichgewichtszustand auf folgender Basis entwickeln :

1.    Alles in einem derart geschlossenen Niederschlagsgebiete in den Boden infiltrierende oder im Boden kondensierte Wasser, welches im Boden selbst nicht verzehrt oder in eine andere als die flüssige Aggregatform umgewandelt wird, muß notwendigerweise im Laufe der Zeit an den Quellen Q (Big. 67) wieder austreten. Würden die Grundwasserausläufe Q größer sein, als die Ergänzung des Bestandes durch die Bodeninfiltration, so könnten sich solche nur bis zur Entleerung des Grundwasserreservoirs erhalten; wären die Grundwasserausläufe kleiner, als die Zuflüsse von der Terrainoberfläche, so Avürde mit der Zeit das Grundwasserreservoir überfüllt, d. h. die Bodeninfiltration sistiert werden oder es würden sich neue Ueberläufe bilden, um den Gleichgewichtszustand herzustellen.

2.    Dieser Vorgang ist nicht notwendigerweise mit einem Parallelismus zwischen der Gesamthöhe der Niederschläge über dem Infiltrationsgebiete und dem Quellenergebnisse Q verbunden. Liegt ein kleines Grundwasserreservoir vor (z. B. eine nur gering mächtige durchlässige Bodendecke über undurchlässigem Untergründe), so werden lange anhaltende Regen nur in beschränkter Weise zur Bodeninfiltration beitragen, d. h. es wird während der Dauer lang anhaltender Niederschläge aus der durchlässigen eine wassergesättigte undurchlässige Decke. In solchem Falle können kurze, aber häufige, wenn auch in ihrer Gesamthöhe wesentlich geringere Niederschläge eine größere Gesamtsumme des Grundwasserauslaufes erzeugen, als lange anhaltende Regenfälle von großer Gesamthöhe. Bei ausreichend großem Grundwasserreservoir dagegen wird sich der oben gedachte Parallelverlauf zwischen den Niederschlägen und dem Quellenergebnisse (natürlich mit Rücksicht auf die Pflanzenabsorption) herstellen.

3.    Die Grundwasserausläufe zeigen um so größere zeitliche Schwankungen, je leichter das Wasser aus dem die undurchlässige Schicht überlagernden porösen Gebirge abfließen kann, und umgekehrt. Wenn nämlich die aus anhaltender Benetzung der Bodenoberfläche eindringenden Wasser rasch zu dem mit den Ausläufen kommunizierenden Spaltensysteme gelangen, so werden sie auch in kurzer Zeit nach Aufhören der Oberflächenbenetzung ablaufen und es wird bei eintretender Trockenheit der im Boden angesammelte Vorrat nur ein geringer sein, weil sich das Wasser im Spaltensysteme nicht angestaut hat und infolgedessen nur geringe Massen des Gebirges mit Wasser gesättigt werden konnten. Sind dagegen die Wege, welche zu den Quellen führen und die Grundwasserausläufe armöglichen, eng, so wird jener Teil der im Boden verbleibenden Infiltration, welcher bei reichlichem Zuflusse von oben nicht abzulaufen vermochte, die porösen Gebirgsmassen mit Wasser sättigen und so die Vorräte ansammeln, deren allmählicher Abfluß in trockenen Zeiten das Fortbestehen der Quellen sichert.

4.    Unter sonst gleichen Umständen nimmt die Nachhaltigkeit der GrundWasser-ausläufe zu, je tiefer die Grundwasserwelle unter der Terrainoberfläche liegt und je schwieriger die Infiltration den Weg von der Terrainoberfläche bis zur Grundwasserwelle zurückzulegen vermag. Berücksichtigt man nämlich, daß unter Nachhaltigkeit das Verhalten der Grund wasserausläufe nach eingetretener Trockenheit verstanden werden muß, so wird es begreiflich, daß die von der letzten Oberflächenbenetzung herrührenden Infiltrationen um so langsamer an der Quelle wiedererscheinen werden, je mehr Zeit sie zu dem Absinken auf die Grundwasserwelle gebraucht haben; eine auch länger dauernde Trockenheit wird in solchem Falle das Ergebnis der Quelle nicht mehr so rasch zu reduzieren vermögen, weil noch lange Zeit nach dem letzten Regenfalle Infiltrationen unterwegs sind, um den Grundwasserstrom zu speisen,. wodurch sodann die Vorräte im Boden immer wieder ergänzt werden.

Man kann sich von diesen Vorgängen ein noch deutlicheres Bild verschaffen, wenn man den Auslaufkanal durch eine Röhre ersetzt denkt. Es sei L die Länge und D die Lichtweite einer solchen Röhre, welche denselben Reibungswiderstand erzeugt wie der natürliche Auslaufkanal, so wird eine bestimmte Druckhöhe H erforderlich sein, um durch diesen Ablaufkanal ein Wasserquantum Q zu transportieren. Um diese Höhe H muß im Inneren des Gebirges (in dem Spaltensysteme desselben) die Oberfläche der Grundwasserwelle höher liegen, wenn das Auslaufquantum Q zu Tage kommen soll; zwischen den genannten Größen besteht (nach Abschnitt I §16) die Beziehung:

~kQ²L

1) H .=

woraus sich sodann die Ausflußmenge zu:

2) Q

berechnet, mit c —    , also einer Größe, welche bei beliebigen Aenderungen im Gebirgs-

wasserstande stets einen konstanten Wert behält. Dabei ist selbstverständlich die Pressung der Atmosphäre an dem Quellenursprung gleich der Pressung der Grundluft im Gebirge angenommen worden.

Hieraus wäre zu entnehmen, daß bei dem allmählichen Absinken des Grundwasserspiegels im Inneren des Gebirges auch ein allmähliches Abnehmen des von dem Stromschlauche gelieferten Wasserquantums Q stattfindet, und umgekehrt. Diese Abnahme oder Zunahme erfolgt aber nicht im gleichen Verhältnisse mit der Abnahme bezw. Zunahme der wirksamen Druckhöhe H. Sinkt

beispielsweise der Druck H auf die Hälfte des ursprünglichen, so wird Q = c    = 0,7 c [/ H,

d. h. die Wassermenge der Quelle ist jetzt nicht die Hälfte, sondern noch sieben Zehntel der früheren. Sinkt die wirksame Druckhöhe auf ein Zehntel der ursprünglichen herab, so beträgt die Wassermenge immer noch etwa den dritten Teil der früheren, und wenn die wirksame Druckhöhe auf das Doppelte der ursprünglichen ansteigt, so haben wir Q = c [/”2 . H — 1,4 c \Z~.H, d. h. der Auslaufkanal liefert dann nicht die doppelte, sondern noch nicht einmal die anderthalbfache Wassermenge. Es wird hieraus ersichtlich, daß sich die Schwankungen des Quellenergebnisses selbst dann nur innerhalb enger Grenzen bewegen, wenn das im Inneren des Gebirges liegende Grundwasserreservoir bedeutende Aenderungen des Wasserstandes erfährt.

Was die Größe des Ergebnisses an sich anbelangt, so wird weiter ersichtlich, welche hervorragende Rolle dabei die Lichtweite der Ablaufröhre spielt. Setzen wir z. B. eine konstante Druckhöhe Li voraus, dagegen einen Ablauf kanal entsprechend der doppelten Röhrenweite des früheren, so wird, unter c‘ den neuen Proportionalitätsfaktor verstanden:

c'

2⁵ Db

= 5,31 c,

d. h. ein solcher Kanal würde unter sonst gleichen Umständen mehr als fünfmal so viel Wasser liefern etc. Einen nicht sehr wesentlichen Einfluß dagegen übt die Länge des unterirdischen Kanales aus. Beträgt dieselbe z. B. nur die Hälfte der früheren, so würde bei gleich bleibendem Die¹ — 1,4 c, d. h. das Ergebnis würde sich nicht zu dem doppelten, sondern nicht ganz zu dem anderthalbfachen steigern und bei doppeltem L nicht auf die Hälfte, sondern nur auf sieben Zehntel herabsinken u. s. f.

Wenn nun auch diese Rechnung wegen der vielen vereinfachenden Voraussetzungen einen Anspruch auf Genauigkeit zu machen nicht berechtigt ist, so geht doch daraus hervor, daß der in Wirklichkeit eintretende Verlauf ungefähr dem berechneten ähnlich sich gestalten dürfte. Wir konstatieren deshalb:

5. Die Schwankungen des Oberflächenstandes der Grund wasserwelle im Inneren des Gebirges üben einen Einfluß auf das Ergebnis der Quelle aus. Dieser Einfluß wird ganz unwesentlich, wenn sich die Schwankungen innerhalb enger Grenzen bewegen, und kann in diesem Falle der Grundwasserausfluß als nahezu konstant angesehen werden; er wird auch dann nicht sehr belangreich, wenn die Grundwasserwelle erhebliche Differenzen zwischen dem höchsten und tiefsten Stande zeigt. Während in umgekehrter, im übrigen aber ganz gleicher Weise sich der Einfluß der Länge des Ablaufkanals geltend macht, wächst die Größe der Ausflußmenge, bezw. die rasche Entleerung des Grund Wasserreservoirs außerordentlich mit der Erweiterung des Ablaufkanals.

Die Thatsachen stimmen mit unseren Betrachtungen vollkommen überein.

Das

Ablaufe

Jede Quelle, welche in der von uns angenommenen Weise entsteht, zeigt in ihrem Ergebnisse an Grundwasser Schwankungen, oder es giebt mit anderen Worten keine Quellen derart, welche diese Schwankungen nicht zeigen [356]. Sind die Auslaufkanäle für die in das Innere des Gebirges von der Bodenoberfläche her eindringende Infiltration sehr groß, so wird die letztere rasch wieder der Quelle zugetragen und es wird eine Füllung des Grundwasserreservoirs nicht oder nur in sehr geringem Maße eintreten; in solchen Fällen kann bei anhaltender Trockenheit das Ergebnis der Quelle auf Null herabsinken, und zwar um so leichter, je rascher die Bodeninfiltration den Weg bis zur undurchlässigen Schicht oder bis zur Grundwasseroberfläche zurücklegt. Ueberdies werden sich in dieser Voraussetzung die Infiltrationen nicht genügend abklären und auch bei ihrem kurzen Verweilen unter der Bodenoberfläche ihre Temperatur gegen die ursprüngliche, mit welcher sie in den Boden eintreten, nur unwesentlich verändern. Die an solchen Quellen austretenden Grundwasser sind also in ihrem Ergebnisse unbeständig, ja sie bleiben zeitweise ganz aus und verraten den (durch Abklärung nicht modifizierten) Zusammenhang mit der Oberflächenbenetzung durch eintretende Trübungen und dadurch, daß sie in der rauhen Jahreszeit kalt, in der warmen Jahreszeit dagegen warm sind, oder, wie man zu sagen pflegt, mit dem Regen gehen. Sind dagegen die Auslautkanäle für das Zutagebringen der Infiltrationen klein, so wird in Zeiten reichlicher Oberflächenbenetzung des zugehörigen Terrains sich das Grundwasserreservoir rasch mit Wasser anfüllen, da auch bedeutende Ansteigungen des Wassers in den Gebirgs-spalten den Auslauf an der Quelle nicht wesentlich zu vergrößern vermögen, so angesammelte Wasser wird die Poren des Gebirges sättigen und bei anhaltender Trockenheit, also bei beginnender Absenkung der Grundwasserwelle, langsam aus den Poren wieder nach den Spalten austreten. Bei dem verhältnismäßig langen Verweilen dieses Wassers im Gebirgsinneren wird es den natürlichen Wärmeaustausch daselbst vollziehen und um so mehr die mittlere Bodentemperatur, welche dort herrscht, annehmen, je mehr Zeit vergeht zwischen seinem Zugänge von oben und seinem aus der Quelle. Da gleichzeitig die der Infiltration von der Bodenoberfläche her etwa noch anhaftenden Trübungen bei dem langen Verweilen des Wassers im Gebirge sich abscheiden können, so wird das an der Quelle austretende Grundwasser klar und hell sein. Solche Quellen zeigen also bei geringen Schwankungen im Ergebnisse auch geringe Schwankungen in der Temperatur und liefern konstant ein klares Wasser.

Es bedarf nach dem Vorhergegangenen kaum noch des Hinweises, daß durch eine entsprechende Erweiterung des Auslaufkanales diese guten Eigenschaften in allen Fällen verloren

gehen können [383], und es fehlt nicht

an

Beispielen, in welchen ungeschickte Dispositionen nach dieser Richtung hin beständige Quellen in unbeständige verwandelt haben, deren Ergebnis zeitweise sogar zu Null wurde (Drainagen). Daher rührt auch das insbesondere auf dem Lande mit Recht verbreitete Vorurteil gegen ausgedehnte Quellenfassungsanlagen bei kleineren Quellen, durch welche man nach Ansicht der aus Erfahrung sprechenden Personen „das Wasser verliert“. Wir werden in Abschnitt III auf diesen Gegenstand zurückkommen.

Welche Rolle bei Entstehung der Quellen nach dem seither Gesagten die Beschaffenheit des über der undurchlässigen Schicht lagernden Gebirges spielt, soll noch besonders hervorgehoben werden. Zunächst kommt das Fassungsvermögen der verschiedenen Gebirgsarten in Betracht und wir werden mit Benutzung der in § 27 mitgeteilten Tabelle uns leicht verständlich machen können.

von

Denken wir uns eine Terrainoberfläche von einem Quadratkilometer und unter derselben eine poröse, über undurchlässigem Boden gelagerte Gebirgsschicht von 20 Meter Mächtigkeit, in welcher die Grundwasserwelle beim Beginn unserer Berechnung eine gleichmäßige Höhe 10 Meter über der undurchlässigen Schicht erreicht haben möge. Diese Terrainoberfläche möge

Stellt man sich die Frage, wie sich die Oberfläche der Grunclwasserwelle von einem bestimmten Anfangszustande ab senkt, wenn der Zufluß durch Bodeninfiltration von oben aufgehört hat, so können wir uns von diesem Vorgänge nicht mehr die einfache Vorstellung, wie soeben, machen. In diesem Falle senkt sich zunächst der Wasserspiegel in den Klüften und Spalten und proportional dieser Senkung wird die Intensität der Zuströmung aus den Poren des Gebirges [577]. Im übrigen ist die letztere verhältnismäßig klein, wenn das Porenvolumen des Gesteins in Bezug auf das Massenvolumen ein kleines ist, und umgekehrt; sie hängt überdies noch von der Art der Zerklüftung des Gebirges ab und die sich ergießende Wassermenge wird unter sonst gleichen Umständen größer, je mehr das Gebirge in kleine Teile getrennt ist, und umgekehrt. Das Ausflußquantum an der Quelle wird um so rascher abnehmen, je geringer die Intensität der Zuströmung von den Poren des Gebirges ist, und wenn man diesen Verhältnissen Rechnung tragen will, so kann es etwa in folgender Weise geschehen.

Nehmen wir an, daß in einem Quellengebiete für eine bestimmte Horizontalprojektion F aller Spaltenquerschnitte und für einen bestimmten höchsten Wasserstand //₀ der horizontal gedachten Wasserspiegeloberfläche über der gleichfalls horizontal gedachten undurchlässigen Schicht ein bestimmtes maximales Wasserquantum Q₀ an der Quelle auslaufe; nehmen wir ferner an, daß die Horizontalprojektion F auch bei weiterem Absinken des Grundwasserspiegels konstant bleibe, so haben wir mit Gleichung 2):

Qo — c • 1 7/₀,

Ist cp das Verhältnis vom Porenvolumen zum Massenvolumen des porösen Gebirges, so wird die Zuströmung zu den Spalten in einfachster Weise direkt proportional diesem cp und ebenso direkt proportional der Wasserspiegelabsenkung h gesetzt werden können (Fig. 69). Da die Zuströmung um so intensiver sein wird , je mehr zerspalten das Gebirge ist, weil in diesem Falle das in einem Gesteinsbrocken enthaltene Wasser einen um so kürzeren Weg zum Auslaufe in die Spalte

F

Fig. 68.

im Laufe von 20 Tagen eine Bodeninfiltration von 5 Centimeter zulassen, während wir einen gleichmäßigen Ablauf nach der Quelle und ein gleichmäßig anzufällendes Spaltenvolumen von 400 Kubikmeter pro Tag voraussetzen wollen, bei gleichem Spaltensysteme für jede zu betrachtende Ge-birgsart. Würde die poröse Gebirgsschicht z. B. aus Solling-Sandstein, wie derselbe in tBezug auf Porenvolumen der in § 27 angegebenen Tabelle entspricht, bestehen, so würde eine Höhe

1000

dieses Gesteines von

1000.1000.0,05 — 20.400

1000.1000

09

— 0,6 Meter mit Wasser gesättigt

bezw. die Grundwasserwelle würde sich um dieses Maß heben. Statt einer wirksamen Druckhöhe von 10 Meter wäre eine solche von 10,6 Meter vorhanden; dieser Unterschied würde aber auf das Grundwasserergebnis an der Quelle einen sehr geringen Einfluß ausüben. Bestünde dagegen das Gebirge aus Marmor, dem Porenvolumen nach entsprechend der in § 27 angegebenen Tabelle (Carraramarmor), so würde unter sonst gleichen Umständen die Erhebungshöhe der Grundwasser-1000.1000.0,05 — 20.400

welle

1000

— 19,1 Meter betragen, d. h. das Grundwasserreservoir vermöchte die Infiltration überhaupt nicht aufzunehmen. Schon nach etwa 10 Tagen würde, gleichmäßige Infiltration vorausgesetzt, das Grundwasserservoir bis zur Bodenoberfläche vollständig mit Wasser gesättigt sein und von diesem Momente ab könnte das Terrain nur noch jenes Wasserquantum aufnehmen, welches dem Grundwasserauslaufe an der Quelle entspricht; der Rest würde über die Bodenoberfläche in gleicher Weise ablaufen wie über undurchlässiges Terrain.

Da bei diesem Vorgänge noch weiter in Betracht kommt, daß die Bodenarten, welche ein verhältnismäßig kleines Porenvolumen haben, das Wasser schwer in sich eindringen lassen, so werden durch diesen Umstand die Verhältnisse noch mehr zu Ungunsten des Marmors verändert. Aehnlich verhält es sich selbstverständlich bei jeder andern schwer durchdringlichen Bodenart mit geringem Porenvolumen, und umgekehrt.

1000.1000

‘ 2,2

hat, und die Länge dieser Zerspaltung als durch die Größe von — repräsentiert gedacht werden kann, unter b die Breite einer Spalte im

Mittel verstanden¹), so wäre die Zuströmung auch proportional F

|&

|n"

-y~ • Senkt sich der Wasserspiegel im Zeitelement d t um die

Höhe dli, so ist demgemäß die Zuströmung aus den mit Wasser gesättigten Gesteinsporen:

Fig. 69.

wenn k einen empirischen Koeffizienten bezeichnet, welcher an-giebt, wieviel Wasser das vollständig mit Wasser gesättigte Gebirge pro Quadratmeter freie vertikale Ausflußfläche entweichen läßt [652].

Das Ausflußquantum an der Quelle im Zeitelemente dt wird der Summe aus diesem Zuflusse und der durch die Absenkung aus den Spalten vorgetretenen Wasserinenge F . dir gleich sein. Wir haben also :

(1+4)'

Aus der Figur 69 ergiebt sich h = Hq — //, mithin dh — — d H, woraus: 3) Q.dt = — (l +    F.dH,

Q.dt — F. dh + -4-*    ¹ h

F .dh —

.dh .

und man erhält durch Verbindung dieser Gleichung mit dem früher gefundenen Werte von Q:

dt — —

(l 4- ±f) f\/h₀

dH

Go

■ Izu '

Die Integration liefert:

Qio

[\ » l »J.

wenn t — 0, H = H₀, t — t, II = H zusammengehörige Werte sind. Es folgt aus der Integralgleichung:

b Q₀t

2 (b 4- k cp) F [/II₀

VH

Setzt man diesen Wert in die nach Gleichung 2) gefundene Beziehung Q — Q₀

ein, so folgt:

4) G = Go (l

2 (b k cp) Gi/₀

-)•

Aus diesen Gleichungen wird ersichtlich, daß für eine bestimmte Zeitdauer t die Wassermenge an der Quelle sich um so weniger ändern wird, je kleiner Go und b und je größer G H₀, k und tp sind. Die Ausflußmenge wird sich auf Null reduzieren, wenn der rechts in der Klammer stehende Koeffizient zu Null wird, d. h. wenn :

2 (b 4- ky) F H₀

b Go

b Q₀t

<Z 1 bleibt;

geworden ist. Unmöglich ist diese Reduktion, solange

also Go» d. h. die maximal ausfließende Wassermenge an der Quelle gering genug ist, so ist unter allen Umständen die Beständigkeit des Wasser au slaufes gesichert.

2(b + ¹<p) FH₀

wenn

Bei allen Gebirgsarten mit geringem Porenvolumen reduziert sich cp auf einen sehr kleinen Bruch; in diesem Falle nähert sich b -f- &cp mehr und mehr dem Werte b und man ersieht deutlich, daß in solchen Gebirgen die Nachhaltigkeit einer Quelle von bestimmtem Ergebnis lediglich von dem Wasserinhalte des Spaltensystemes abhängig erscheint. Aber auch bei den Gebirgen, welche sehr porös sind, spielt die Größe des Wasserinhaltes der Klüfte und Spalten eine Hauptrolle; der Faktor b -f- Accp wird auch in diesem Falle selten einen von b sehr abweichenden Wert annehmen.

Es giebt nun gewisse Gebirgsarten, wie Granit, Gneis, Thonschiefer etc., welche an sich schwer durchgängig für das Wasser sind und dasselbe auch schwer in sich eindringen lassen. In diesen Gebirgen erreicht das Volumen der miteinander kommunizierenden Spalten und Klüfte in der Regel nur geringe Maße; da solche Gebirge überdies ihrer Natur nach vielfach undurchlässig sind, so werden anhaltende Grundwasserausläufe nur dort sich entwickeln können, wo sich ganz enge Ausflußquerschnitte vorfinden. An den beständigen Quellen in diesen Gebirgen bemerkt man deshalb stets nur geringe Ausflußmengen; bei dem Mangel an Zusammenhang zwischen den einzelnen Zerspaltungen und Zerklüftungen können jedoch nahe hei einander verschiedene Sammelgebiete für sich bestehen und es ist unter solchen Umständen die Zahl der anzutreffenden Quellen nicht unbedeutend. Wo aber an einer Quelle in diesen Gebirgen sehr mächtige Wassermengen austreten, darf man ziemlich sicher voraussetzen, daß diese Wassermengen vor ihrem Austritte in anderen Formationen gesammelt sind [638].

Bessere Verhältnisse für das Zutagetreten anhaltender und größerer Wassermengen bieten die geschichteten und unter diesen insbesondere die sehr zerklüfteten Gebirgsformationen mit bedeutender Mächtigkeit dar. In diesen erreichen sowohl F als H₀ große Werte, und der Ablauf an den Quellen wird deshalb auch nach längerer Trockenheit nicht aufhören, sofern der Auslaufquerschnitt, bezw. der zu Tage führende Sammelkanal nicht zu weit ist.

Die relativ günstigsten Verhältnisse bieten jedoch stets die ungeschichteten, mächtigen Sand- und Kiesmassen, bei welchen die Zahl der Zwischenräume zwischen den einzelnen Körnern ein außerordentlich hohes Maß erreicht und auch das Volumen F H₀ zu einem Maximum wird.

einer

Menge von Spalten als kleine Wasserfäden etc. austreten. Auch steht es mit den seither entwickelten Anschau-

Die größte Mannigfaltigkeit in den Erscheinungen von Quellen und vielfach scheinbare Widersprüche mit den seither entwickelten grundlegenden Anschauungen werden durch die unregelmäßigen Lagen der undurchlässigeu Schicht und die häufig damit verknüpfte viel gewundene Gestalt der Ablaufkanäle für das Grundwasser hervorgerufen; sehr häufig geht auch die Erscheinung von Quellen in einem sonst für die Entwicklung der Ausläufe ganz geeigneten Gebiete verloren, weil die Grundwasser nicht in geschlossenem Kanäle, sondern in

IBS

wm

Fig. 70.

ungen nur scheinbar im Widerspruche,

wenn eine Bodengestaltung, wie die in Fig. 70 dargestellte, das Austreten einer Quelle bei A in nahezu undurchlässigem Gebiete ermöglicht, deren Ergebnis sehr mächtig

und nachhaltig sein kann.

Hier treten eben durch die hei Ä zu Tage kommende

Gebirgsspalte Wasser in die Höhe, welche von der höher gelege-nen Sammlung in | porösem Gebirge herstammen und bei B | und G infiltrieren, s Wären dagegen die Verhältnisse im Inneren des Gebirges so, wie bei Fig. 71 darwürde in A keine Quelle sein, sondern in G\ und zwar würde die

ta

gÖSSl

m

rw« ' v\\>

Bk

iS

Fig. 71.

gestellt, so

letztere wieder mit normaler Wassermenge austreten.

er -

i A keine

j.;,-

Sind, wie in Fig. 72, die undurchlässigen Schichten so gelegen , daß sie nur einen Teil des Ge-birgsstockes durchziehen so werden sich

Fig. 72

eigentlichen Quellen, wohl aber eine Menge von kleinen Wasserfäden zeigen und dort

eine Versumpfung des Terrains hervorrufen; dagegen wird bei C eine Quelle austreten.

Die undurchlässigen Schichten können auch im Inneren eines Gebirges aufgebogen sein und auf diese Weise Veranlassung geben, daß sich Quellen bilden, deren Entstehung man sich lediglich aus Beobachtungen an der Oberfläche nicht zu erklären vermöchte. So entstehen z. B. bei einer Lagerung des Gebirges, wie

F.

Fd

KJ

Fig. 73.

in Fig. 73 an den Punkten A. F, E, I) und C, notwendigerweise Quellen, und zwar werden an A und C die stärksten, an F, E und D schwächere hervortreten etc. A und C sind aus der Tiefe aufsteigende Spal-

[tenquellen. F bildet eine Ueberlaufquelle, deren Bestehen von der mehr oder weniger durchgreifenden Sättigung des unter B liegenden porösen Gebirges abhängig ist, während die Quellen D und E durch Bänke dichteren Materials veranlaßt werden und versiegen, sobald die Grundwasserwelle unter diese Punkte herabsinkt. Zu beachten ist, das in den soeben betrachteten vier Fällen die äußere Bodengestaltung stets dieselbe war, also nur innere Verschiedenheiten als Ursache der voneinander wesentlich abweichenden Quellengestaltungen aufgetreten sind.

Obwohl im allgemeinen undurchlässige Schichten in gewisser Tiefe vorhanden sein müssen, wenn sich Quellen bilden sollen, so genügt doch manchmal in derselben Gesteinsart, welche über der undurchlässigen Schicht liegt, eine abnormale Zerklüftung oder eine Querschnittsverengung, um Wasser zu Tage zu bringen (Fig. 74).

Alle Gesteine bieten unendlich mannigfache Verschiedenheiten in der Struktur dar. Gestaltet sich an irgend einer Stelle das Netzwerk von Durchgängen für das Wasser so weit, daß dasselbe mit einem geringeren Aufwande an Druckhöhe (z. B. an der Stelle A) zu Tage treten als sich weiter bewegen kann, so wird es selbstverständlich teilweise den ersteren Weg wählen. Das ganze in Bewegung befindliche Grundwasser wird allerdings in keinem Falle aufzusteigen vermögen; welcher Teil des vor A ankommenden Grundwassers sich weiter bewegt, hängt von der dort vorhandenen Ueberdruckhöhe und dem für die unterirdische Weiterbewegung disponiblen Querschnitte (wobei sowohl dessen Maß wie auch dessen Rauhigkeit am Umfange entscheidend ist) ab.

*i **~.i ■*'

Fig. 74.

Es giebt Quellen dieser Art, welche ständig laufen, und solche, welche unbeständig sind. Die ersteren entstehen dann, wenn zu allen Zeiten der Querschnitt für das Durchströmen des Wassers unterhalb A nicht ausreicht; die letzteren entstehen nur in jenen Zeiten, in welchen der Grundwasserstrom abnorm große Wassermengen führt. Sie sind bekannt unter den Namen: intermittierende Quellen, Maibrunnen und Hungerbrunnen; den letzteren Namen führt ein Teil derselben, weil ihrer Entstehung lange andauernde und intensive Regenfälle vorangehen, welche — wenigstens in unserem Klima — meistens Teuerungsjahre zur Folge haben.

Unter den intermittierenden Quellen [24], [311], [418], [463], [554], [650] giebt es solche, bei welchen nur in bestimmten Jahreszeiten Grundwasser erscheinen, und solche, welche innerhalb einer bestimmten Zeitperiode, seien es Tage oder Stunden, Grundwasser liefern. Manchmal ist die Ursache des Intermittierens einer Quelle nicht in dem bereits angeführten Grunde, sondern in Ansammlung von Luft oder Gasarten in den Ablaufkanälen, in Unterschieden der Pressung zwischen der Grundluft und der atmosphärischen Pressung an der Quelle selbst, in einer heberförmigen Gestalt der Ablauf kanäle etc. zu suchen. Zu allen. Zeiten haben sich die Schriftsteller über physikalische Geographie etc. sehr eingehend mit derartigen Quellen beschäftigt, und es dürften wenige bemerkenswerte existieren, welche nicht beschrieben und in allei'lei Weise erklärt sind. Wir werden später auf dieselben zurückkommen.

Bei dieser Gelegenheit muß auch der „warmen und heißen Quellen“ gedacht werden, d. h. der Quellen von höherer Temperatur, als sie der mittleren Jahrestemperatur eines Ortes entspricht. Man erklärt derartige Erscheinungen aus verschiedenen, mit der Beschaffenheit des Inneren der Erde etc. zusammenhängenden Dingen, und es sind hierüber die Meinungen noch geteilt, weil die Grenzen für direkte Beobachtungen sehr enge gezogen sind, also thatsächliche Beweise für die Richtigkeit einer Annahme (Theorie genannt) nicht erbracht werden können. Innerhalb der beobachtbaren Grenzen dieser Erscheinungen sollen dieselben bei Gelegenheit der Besprechung der Beziehungen zwischen Bodentemperatur und Quellentemperatur an die Reihe kommen.

Was die von verschiedenen Autoren behauptete Entstehung der Quellen selbst aus Wasserdämpfen, welche dem Inneren der Erde entstammen, anbelangt, so soll im allgemeinen die Möglichkeit eines solchen Vorganges nicht bestritten werden. Daß von der Grundwasserwelle ausgehende Wasserdämpfe zwischen der Wasseroberfläche und der Bodenoberfläche kondensiert werden können, daß überhaupt der in der Grundluft enthaltene Wasserdampf (einerlei, ob derselbe von außen oder von innen stammt) bei entsprechender Temperaturerniedrigung im Boden selbst zu flüssigem Wasser umgestaltet werden kann, ist bereits erwähnt worden.

Aus dieser Möglichkeit hat Dr. Yolger in Frankfurt a. M. eine Quellentheorie aufgebaut: wir nehmen dieselbe so wie sie ist, werden uns aber dadurch keinesfalls zu dem unrichtigen Schlüsse verleiten lassen, zu welchem Volger [511] gelangt, daß alles im Boden enthaltene flüssige Wasser lediglich der gedachten Ursache seinen Ursprung verdanke. Ebenso wenig kann die Anschauung, daß die im Boden vorhandenen Wasserdämpfe aus einem „tellurischen Hohlraume“ ([156], [307]) aufsteigen, als einzig mögliche Erklärung der flüssigen Wasser unter der Erdoberfläche hingenommen werden; es sind ja aus unbekannten Ursachen aufsteigende Wasserdämpfe im Boden nicht zu bestreiten; aber sie können nicht häufig beobachtet und noch weniger kann ein klarer Beweis für den tellurischen Hohlraum, eine an sich ganz merkwürdige Unterstellung, erbracht werden.

Die oberirdische Atmosphäre ist der unterirdischen an Größe bedeutend überlegen. Die unterirdische Atmosphäre kann sich nur bis auf das Grundwasser, nicht tiefer erstrecken; die von dem Wasser erfüllten Porositäten sind der Luft nicht mehr zugänglich. In Deutschland dürfte im allgemeinen, wenn wir uns auf die ganze Landfläche beziehen, bei welcher ja die Tiefebenen eine Hauptrolle spielen, der Grundwasserspiegel nicht tiefer als 4—5 Meter unter dem Boden liegen; da das Porenvolumen des wasserfreien, unter der Oberfläche befindlichen Bodens ungefähr dem vierten Teil seines kubischen Ausmaßes gleichkommt, so ist die Summe der Grundluft etwa gleich einer über der ganzen Fläche stehenden Atmosphäre von einem Meter Höhe. Die oberirdische Atmosphäre dagegen hat viele Tausend Meter Höhe, und es kommen hier viel größere Temperaturerniedrigungen vor, so daß die Verdichtung von Wasserdämpfen zu flüssigem Wasser in der oberirdischen Atmosphäre ein Maß erreichen wird, gegen welches die unterirdischen Kondensationen keine Rolle spielen können. Unter allen Umständen kann man, selbst bei den günstigsten Voraussetzungen in Bezug auf Temperatur niemals in der unter deutschem Boden vorhandenen unterirdischen Atmosphäre sich so viel Wasser in flüssigem Zustande entstanden denken, wie die Quellen und Grundwasserströme liefern.

Alle in alter und neuerer Zeit entstandenen sogen. Theorien über die Entstehung der Quellen können wir hier nicht besprechen. Summarisch sind die älteren Anschauungen wiedergegeben in Gehler’s physikal. Lexikon Bd. 7, AbtJg. 2, S. 1023—1125, Leipzig 1834, auch in [188], [209], [213], [354] etc. Einige der neueren Ansichten behandelt [614]. Im folgenden geben wir die in das Verzeichnis S. 145 ff. aufgenommene Litteratur.

1, 2, 3,    4, 5,    6, 7, 8, 9, 10, 11,    12, 14, 15, 16,    17, 18, 19, 20,    21,    22, 23, 28, 29, 30, 31,

36, 37, 39, 40, 42,    43, 44, 47, 48, 50,    52, 53, 54, 55, 60, 61, 62,    64,    73, 76, 77, 78, 79, 80,

83, 85, 86, 88, 89, 90, 93, 98, 99, 102, 104, 113, 119, 123, 127, 132, 135, 136, 147, 155, 156, 166, 181, 188,    196,    198, 207, 209, 213,    220, 221, 246,    280, 307, 326,    354,    356, 376, 377, 382, 383,

406, 407, 408,    413,    435, 445, 465, 469,    470, 482, 494,    511, 520, 523,    545,    546, 551, 553, 560, 564,

566, 570, 577,    614,    619, 636, 644, 657,    679, 697, 736.

Hinsichtlich der Wassermengen, welche an Quellen unter sonst bekannten Umständen austreten, sowie hinsichtlich Nachhaltigkeit dieser Wasser können wir jetzt unter Bezugnahme auf das in § 26 Mitgeteilte folgendes zusammenfassend aussprechen:

ist das Ergebnis gleich dem jährlichen Quellen-

so

Multipliziert man die Fläche des dienstbaren Infiltrationsgebietes für irgend eine Lage mit der Zahl, welche die dem Boden pro Flächeneinheit und Jahr verbleibende Menge der Infiltration an flüssigem Wasser angiebt zuflusse.

Kennt man umgekehrt die Summe des jährlichen Quellenabflusses für ein bestimmtes, in geophysikalischer Hinsicht vollständig aufgeklärtes Infiltrationsgebiet, so kann die Infiltrationszahl hieraus berechnet werden.

Die Nachhaltigkeit, bezw. die Gleichmäßigkeit des Quellenabflusses ist, wie wir gesehen haben, durch weitere Verhältnisse bedingt. Das dienstbare Infiltrations-gebiet wird zwar stets alle empfangenen Wassermengen wieder abfließen lassen, denn die Quellenabflüsse sind die Ueberläufe des Grundwasserträgers; welche Zeit aber die Grundwasser bedürfen, bis sie ihre verschiedenen Wege im Grundwasserträger durchlaufen haben, ist von dem Rauminhalte und der Beschaffenheit des letzteren abhängig. Ist der kubische Inhalt des Grundwasserträgers gering, so werden die Infiltrationen denselben rasch durchfließen, bald nach ihrem Einfiltern wieder zu Tage treten und Quellen bilden, welche nicht nachhaltig sind, sondern

bei Regenwetter reichliche, bei Trockenheit geringe oder gar keine Ergebnisse liefern. Ist dagegen der kubische Inhalt des Grundwasserträgers sehr groß, so bildet derselbe vermöge seiner Poren und Spalten einen mächtigen unterirdischen Wasserbehälter, welcher auch in trockenen Zeiten aus den bewahrten Vorräten regelmäßige Abflüsse ernähren kann. In gleicher Weise übt die Weite der Sammelkanäle, die Art der Abzapfung, ihren Einfluß aus. Sind die Sammelspalten vielfach verzweigt und ihre Weite groß, so werden die Widerstände für den raschen Ablauf des Bodenwassers gering, der Erguß also zeitweise mächtig, doch nicht nachhaltig; bei engen Abläufen findet das Umgekehrte statt.

Für die Nachhaltigkeit und Gleichmäßigkeit des Quellenergebnisses ist also nicht allein das Niederschlagsgebiet, welches den Zufluß liefert, sondern auch die Mächtigkeit und Beschaffenheit des Grundwasserträgers, von welchem der Abfluß geregelt wird, hauptsächlich aber das Verhältnis der Größe des Auslaufkanals zur jährlichen Gesamtwassermenge maßgebend.

Was wir soeben erläutert haben, gilt nicht mehr, sobald es sich um Quellenverhältnisse handelt, wie sie sich aus dem unleugbaren Zusammenhänge zwischen Grundwasser und offen fließenden Wassern und aus der Vermischung beider ergeben. Sobald man vom Gebirge herabsteigend in die größeren Thäler gelangt, ist man nicht mehr im stände, das einer einzelnen Quellenerscheinung zugehörige Gebiet zu präzisieren, ja, man kann oft stundenweit gehen, ohne eine einzige sichtbare Quelle anzutreffen, trotz großer hinterliegender durchlässiger Infiltrationsgebiete. Dagegen wird eine allmähliche Vermehrung der Wassermenge des Flusses bemerkbar. Man ersieht auch alsbald an der Art der Wasserbeschaffung für die Bewohner, daß in einiger Tiefe unter Bodenoberfläche Wasser angetroffen werden kann, und ein angestelltes Nivellement ergiebt in der Regel, daß diese so sich vorfindenden Grundwasser eine gegen den offen fließenden Stromlauf gerichtete Bewegung haben (§ 20, Abschnitt I). Aus diesen Zuflüssen erhält der Wasserlauf in trockenen Zeiten seine Speisung. Steigt im offen fließenden Strome das Wasser allmählich oder plötzlich, so wird der Ablauf des Grundwassers gehemmt. Von einem ähnlichen Auslaufe wie bei einer Quelle kann also nicht mehr die Rede sein; statt einer kontinuierlichen Entleerung gegen den Strom wird in Zeiten hoher Wasserstände bei dem in der Regel flachen Verlaufe der gegen den Strom geneigten Grund wasserwelle eine nicht unbedeutende Bodeninfiltration, vom Flußbette aus landeinwärts fließend, veranlaßt werden.

Es giebt sodann offen fließende Wasserläufe, welche, nachdem sie auf längerer Strecke bestanden haben, allmählich oder plötzlich verschwinden. In solchem Falle findet man statt eines Ansteigens der Grundwasserwelle vom Flußlaufe aus nach rechts und links ein Abfallen derselben, wenn das Verschwinden des Stromlaufes in Sand oder Gerollen stattfindet. Stürzt sich der offene Wasserlauf in einen Schlund oder eine Spalte, so geht sowohl das oberflächliche als auch das Grundwasser momentan verloren. Unmittelbar thalabwärts einer solchen Stelle würde man deshalb in normaler Tiefe unter der Bodenfläche vergeblich nach Grundwasser suchen. Dagegen wird in geringerer oder größerer Entfernung von dieser Stelle die versunkene Wassermenge, vermehrt um weitere, im Boden sich vorfindende Infiltrationen oder vermindert um einen Teil des Wassers, welches in andere Quellengebiete übergegangen ist, zu Tage treten. Es ist klar, daß derartig zu Tage tretende Wasser, welche den Prozeß der Bodeninfiltration zum zweitenmal durchmachen, weder ihrer Menge noch ihrer Qualität nach unter die Kategorien von Quellenerscheinungen fallen können, wie wir sie seither besprochen haben.

Man kann sich von einer gegen den offenen Flußlauf austretenden Grundwasserströmung, welche plötzlich oder allmählich das Phänomen des Versinkens und sodann des späteren Wieder-zutagetretens zeigt, eine klare Vorstellung machen, wenn man sich die Theorie der Bewegung des Grundwassers [Abschnitt I, § 20] vergegenwärtigt. "Wir haben dargethan. wie außerordentlich gering die Geschwindigkeit des Grundwassers in Sanden und Gerollen ist und wie aus diesem Anlasse die Querprofile des Grundwasserträgers und die Gefälle in einem Thale meist ungenügend sind, um die Bodeninfiltrationen in der Längsrichtung des Thaies fortzubewegen. In diesem Falle stauen sich die Infiltrationen auf, weshalb ihre Bewegung und Entleerung durch den Grund-wasserträger in senkrechter Richtung gegen den Flußlauf erfolgt, wobei die zur Verfügung

jüfi

HÜ!

Fig. 75.

stehenden sehr großen Querschnitte schon bei kleinen Gefällen ausreichen. In dem nebenstehenden Längenprofile (Fig. 75) möge dies auf der Strecke I, II der Fall sein. Tritt bei II eine Aenderung des Verhältnisses ein, so daß dort der Untergrund ein sehr durchlässiger, vielfach zerklüfteter wird, welcher ein mehr als genügendes Profil und Gefälle für den Weitertransport der Grundwasser in der Längsrichtung des Flusses aufweist, so wird in II zunächst das Grundwasser und sodann allmählich auch das Flußwasser versinken, um von II bis III einen verdeckten Lauf zu führen und in III als geschlossene, vereinigte Wassermasse wieder zu Tage zu treten. Ebensowohl könnte aber auch in II ein Trichter vorhanden sein, welcher alles Flußwasser momentan verschlingt und das Grundwasser abdrainiert; auch ist es nicht nötig, daß das so verlorene Wasser in dem gleichen Niederschlagsgebiete wieder zu Tage tritt.

um-

Betrachten wir zunächst den ersten Fall, in welchem ein Versinken der Grundwasser im Thalboden nicht möglich ist, etwas näher. Die Oberfläche des Grundwasserstromes wird im Querschnitte im allgemeinen eine durch die Verschiedenheit des Materials im Grund Wasserträger bedingte wellenförmige Gestalt haben; bei niederstem Wasserstande im Flußbette wird dieselbe ein ununterbrochenes Gefälle vom Lande gegen den Fluß wahrnehmen lassen. Gehen wir von diesem Gleichgewichtszustände aus, so wird ein Ansteigen des Flußwasserstandes den Auslauf des Grund wasserstromes erhöhen, also eine Aufstauung der Grund wasserwelle die Folge sein. Die Aufstauung wird sich in Nähe des Flusses gleichzeitig mit dem Steigen des Flußwasserstandes vollziehen und sich sodann nach und nach landeinwärts fühlbar machen. Umgekehrt wird ein Fallen des Flußwasserstandes in ähnlicher Weise eine Absenkung der Grundwasserwelle hervorrufen. Dabei kann es Vorkommen, daß die Grundwasserwelle landeinwärts noch unter dem Einflüsse eines früher stattgehabten höheren Wasserstandes im Flusse sich in steigender Bewegung befindet, während dieselbe in der Nähe des Flußufers schon längere Zeit fällt, und gekehrt, weil bei der außerordentlich langsamen Bewegung des Grundwassers sich ein neuer Gleichgewichtszustand erst nach Umfluß langer Zeit herzustellen vermag.

■Jj

LVv.v./.-vv-; ;

Fig. 76.

Man kann sich auf theoretischem Wege in einfacher Weise ein Bild von den Vorgängen machen, welches dieses Steigen und Fallen des Flußwasserstandes in dem Grundwasserstrome erzeugt, wenn man die Bewegung als in gleichartigem Gerolle über horizontal liegender undurchlässiger Schicht stattfindend annimmt. Für diesen Fall stellt der Schnitt durch die Grundwasseroberfläche senkrecht zur Richtung des Stromes eine Parabel dar [Abschnitt I, § 20. Gleichung 13)], deren Gleichung, auf rechtwinklige Koordinate x und y (Fig. 76) bezogen, heißt:

*-1/

2 Qx

h² —

5) y =

Jcv I

h - \/h?~

Dabei ist:

h die Tiefe der undurchlässigen Schicht unter dem in der Grundwasseroberfläche gelegenen Koordinatenanfang,

Q die vom Grundwasserstrom von der Breite l gelieferte Wassermenge pro Sekunde,

cp die Verhältniszahl zwischen Porenvolumen und Gesamtvolumen, k ein empirischer, dem zu durchfließenden Material angepaßter Koeffizient,

m eine abkürzende Bezeichnung für

ky i

Für den Beharrungszustand ermittelt sich die Zeit t, welche vergeht, bis das zeit-einheitliche Quantum Q einen Weg x zurückgelegt hat, aus der Beziehung:

dx

<p ¹ ih — y)

cp l

1/

h² —

ylk X

Die Integration, bei konstantem Q, ergiebt:

<p l k

V(

xj³ + C.

h,-ü

Die Konstante C wird bei dem gleichzeitigen Bestehen der Werte von x = 0, t = 0:

iLL 7,3

3 Q

und man findet in dieser Voraussetzung endgültig für t:

cp l

k y'²l²

3 Q²

[h*- V(

h²

cpik

ÄCCp² l²

Aus Gleichung 5) ergiebt sich aber durch Quadrierung: hin wird auch :

cp²/² _

Q² _ k²\li²—(h—y)²]

4 x²

mit-

4 x²

h³ — (h — y)²

• [r--{K-y)²\² ■

Die Zeitdauer für die Ortsveränderung eines Wassermoleküls in Richtung des Grundwasserstromes ist also um so größer, je kleiner k, und umgekehrt. Sie ist für Bewegung im Sande stets sehr groß. Man findet z. B. für x = 1000 Meter, y = 10 Meter, k — 0,001 :

t = 100411500 Sekunden = 1162 Tage — ca. 3 Jahre.

Das Volumen des rechts und links eines Stromlaufes aufgestapelten Grundwassers ermittelt sich durch Multiplikation der Fläche OBC (Fig. 77) mit 2 l und der Verhältniszahl cp zwischen Porenvolumen und Gesamtvolumen. Der Flächeninhalt OBC wird unter Zugrundelegung der Gleichung 5):

— ba —

/ ydx

= b ci

— j (it — \/h² — mx) . dx — b (a — A) -f-

— \h³-\/(h2 > in L

A)*]

Wäre also durch Beobachtung der Punkt der Kurve 5) mit der Abscisse b und der Ordinate a festgelegt, so müßte sein:

a — h — \/ h² — m b, h² — (h — a)²

ä.

Multipliziert man f mit cp, so ergiebt sich der Wasserinhalt F₀ pro Längeneinheit:

fl) Fo =

CO -6

h * — (h — a)³

h²- -(h — a)²

3(A —«)T

2 J

Fig. 77.

und es folgt hieraus die gesamte, rechts und links des Flußlaufes angestaute Grundwassermenge V₀ auf die Länge l:

8) V₀ = 2 IF₀.

Hierbei ist der Wasserspiegel des Flusses horizontal angenommen worden. Bei geneigtem Flußwasserspiegel würde sich die Bewegung des in Richtung des offenen Wasserlaufes fließenden Untergrundstromes mit jener des senkrecht auf den Flußlauf gerichteten kombinieren; der erstere liefert jedoch ein so kleines Ergebnis, daß man, ohne einen erheblichen Fehler zu begehen, davon absehen kann. Dabei werden die unter dem Flußwasserspiegel liegenden Wasservorräthe außer Rechnung gelassen.

Das Volumen F₀ kann in ganz trockener Zeit als der Reservewasserbestand im Flußgebiete aufgefaßt werden und würde sich, unter allmählicher Absenkung des Grundwasserspiegels, ohne Ergänzung durch Zufluß nach und nach ganz in den offenen Stromlauf ergießen. Geht man von einem ursprünglichen Beharrungszustand OC aus, so wird der folgende Bewegungszustand der Bedingung entsprechen müssen, daß die ausfließende Wassermenge ersetzt wird durch die aus dem entleerten Porenvolumen frei werdende; sodann muß die Neigung des Grundwasserspiegels am Ausflusse derart sein, daß nicht mehr als das ebengenannte Wasserquantum den Querschnitt passieren kann. Der Grundwasserspiegel wird mithin bis zu dem Momente, in welchem der ganze Grundwass er Vorrat entleert ist, an allen Stellen in fortwährender Aenderung begriffen sein.

In ähnlicher Weise verhält sich der Grundwasserstand beim Steigen und Fallen des Flußwasserspiegels; geschieht das letztere innerhalb der Grenzen von C" bis C und umgekehrt, so wird sich einmal der Raum l. O'C'CO mit Wasser füllen, das andere Mal von Wasser entleeren. Bleibt während dieser Vorgänge die Wassermenge, welche den Grundwasserstrom speist, un-geändert, so werden durch die Schwankungen im Flußwasserstande die Durchflußprofile für das Grundwasser größer bezw. kleiner und im entgegengesetzten Sinne ändern sich die Geschwindigkeiten des letzteren.

Geht man von einem bestimmten Flußwasserstande B C (Fig. 78) aus, welcher in der vertikalen Distanz a₀ unter der Abscissenachse liegt, so wird für einen beliebigen Flußwasserstand in der Distanz a der Wasserinhalt des Raumes 1.0‘ C‘ CBO' = F\\

Fi = <fb j* + -f- [

h³ — Qi — a)³

h² — Qi — a)²

3 Qi - a) 1\

2 Jj

und die Differenz zwischen dem Wasserinhalte Fi und jenem von 1 .OCBO — F₀ ergiebt den Inhalt an Wasser in dem Raume 1. O'C'CAOO' — F‘:

9) F‘ =

i\ - f, = r i {s - -|-[ hh\ {h"    °"h

— Qi o — «o)²

h³ — Qi — ö)³

3 Qi — a -f-«₀ — b₀

h² Qi — «)²

]}■

Cf

13

J(ofljvva.5ser

IC

'o

^[iUel-wassey

Fig. 78.

Der Uebergangvon dem Beharrangs-zustande OC auf den Beharrungszustand 0‘C‘ wird allmählich erfolgen und zwar, ein rasches Steigen des Flußwasserspiegels von C nach C' vorausgesetzt, um so langsamer, je kleiner Q bezw. je größer s ist. So lange, bis der Grundwasserstand die Lage A C' angenommen hat, trägt das Flußwasser zur Füllung der Hohlräume des

Volumens?. ACC' bei; bis zu diesem Momente empfängt der Fluß kein Grundwasser und

das zeiteinheitliche Quantum Q wird ebenfalls zur Füllung von l.AC'CA verwendet. Zählt man den Stand des Flußwasserspiegels von der Linie A D abwärts und nimmt man das Wasser im Flusse

^ per Flächeneinheit

landeinwärts gedrückt (unter s' die Differenz zwischen Grundwasserhöhe und Wasserspiegelhöhe im Flusse verstanden), und zwar so lange, bis s'

als ruhend an,

so wird das Grundwasser mit der Kraft P = y

u²

geworden ist, d. h. bis das Grundwasser

landeinwärts in gleicher Höhe AC‘ mit dem Flußwasserspiegel steht. Die dagegen wirkende sogenannte lebendige Kraft der ganzen, in Bewegung befindlichen Grundwassermasse spielt, trotz des großen Wassergewichtes, keine Rolle, weil u², das Quadrat der Grundwassergeschwindigkeit,

bekanntlich einen der Null nahekommenden Wert hat. Die Füllung des Raumes l . AC'C wird deshalb von beiden Seiten und in verhältnismäßig kurzer Zeit erfolgen. Der Wasserinhalt von l . AC'CA ermittelt sich leicht, wenn man berücksichtigt, daß A 6"CA = AC'CEA— ACEA = = (b — x‘)s — ACEA = F":

10) F" = cp {b — x‘)

2_ f (ho — «0 + *)³ — (hp — ftp)³

3 L (K

— «o + *)² — i.f'o — «o )²

3 (K — a₀) -\\

2 J r

Uebersteigt das Grundwasser die Horizontale AC‘, so hört die Speisung vom Flusse aus auf und es tritt von diesem Augenblicke ab ein von Null an wachsendes Grundwasserquantum q in den Fluß ein, während nur aus der Differenz Q — q der Hohlraum von l. OA C'0'0 mit Wasser angefüllt werden kann. Der Inhalt des Raumes <p . OA CO' = F"‘ ist:

10) F‘" = F' — F".

Wenn der Flußwasserspiegel fällt, so entleert sich das zwischen dem ursprünglichen Grund-

wasserstande C'C und dem neuen Beharrungszustande OC enthaltene Wasserquantuni nebst dem normalen Zuflusse Q in den Flußlauf ; es fließt also bis zum Eintritte des neuen Beharrungszustandes ein größeres Quantum als Q ab.

Für ein solches Fallen läßt sich zu jeder Zeit t (vom Beginn des Fallens ab gezählt) für

jede Entfernung x die Höhe h — y des Grundwasserstandes angeben mittels Lösung einer partiellen Differentialgleichung zweiter Ordnung*). Man kann aber auch mittels eines anderen Gedankengangs wenigstens annäherungsweise eine Lösung finden, welche unseren Zwecken genügt. Bei fallendem Flußwasserspiegel wird nämlich das sich entleerende Grundwasserquantum nicht erheblich verändert und es darf deshalb annäherungsweise die Zeit, welche für Herstellung des neuen

welche sich aus Glei-

Beharrungszustandes OC aus 0'C‘ erforderlich ist, gleich jener gesetzt werden, chung 6), S. 233, für y = a, x = b bezw. für andere interpolierte Ordinaten ermittelt. Das sich ergebende t ist, insbesondere bei Sanden, ein sehr großes und die Absenkung des Grundwasserspiegels wird sich um so langsamer vollziehen, je weiter man sich vom Flusse landeinwärts entfernt.

Unter sonst gleichen Verhältnissen erfolgt dagegen der Uebergang aus dem Beharrungszustande OG in den

Beharrungszustand 0‘C‘, d. h. das Ansteigen der Grundwasserwelle in viel kürzerer Zeit; das Ansteigen geschieht nämlich bis zur Linie A( von beiden Seiten her und die Füllung von der Flußseite vollzieht sich überdies mit bedeutender wirksamer Druckhöhe. Das ganze, vom Grundwasserstrom seither an den Fluß abgegebene Wasserquantum sowohl als auch die von dem Flusse landeinwärts dringende Bodeninfiltration 'vereinigen sich,

neuen

um

den Raum AC'CA anzufüllen.

Das Steigen des Grundwasserspiegels infolge wasserstandes tritt also verhältnismäßig rasch auf, während es immei lange Zeit anhält, bis nach dem Fallen des Flußwasserspiegels sich auch der Grundwasserspiegel auf sein früheres Niveau herabsenkt.

von

Erhöhungen des Fluss-

Dieses Steigen hat aber seine Grenzen in der Konfiguration des Terrains. Sobald ein Teil der Kurve ÖC (Fig. 79) über Terrainhöhe tritt, findet eine Entleerung des Grundwassers durch Quellen statt, und damit muss sich ein neuer Gleichgewichtszustand entwickeln.

Diese Quellen können entweder derart sein, daß die einzelnen Wasserfäden gegen einen langgestreckten Kanal austreten, in welchem Falle die gleichen Betrachtungen, wie vorstehend, Anwendung finden; ebensowohl aber können die Quellen an einzelnen Punkten erscheinen, also Veran-

CD, CD

m C I\-.c6«rwai

Fig. 79.

landeinwärts; das Zutagetreten von Wasser hört

sobald die Oberfläche des Grundwasserspiegels den Stand 0‘C‘ erreicht hat. Daher kommt es denn auch, daß bei abnehmender Grundwassermenge in den größeren Alluvialthälern einzelne

lassung für die Zuströmung des Wassers allen Seiten gegen solche Stellen sein.

von

Durch diese Quellen reguliert sich in kurzen Zwischenräumen der Grundwasserstand

auf,

*) Cranz, C., Journal f. Gasbel. u. Wasserversorg., Jahrg. 1890, S. 559.

Wasserläufe versiegen, während im allgemeinen noch Grundwasser in Menge vorhanden und an tiefer gelegenen Punkten jederzeit zu gewinnen ist. Daß diese Grundwassermengen in dem tiefsten Teile des Thaies, in der Nähe des Hauptstromes, ihr relatives Maximum erreichen, bedarf nach dem Vorhergehenden kaum noch der Erwähnung.

In ähnlicher Weise werden sich die Verhältnisse gestalten, wenn der Grundwasserträger nicht, wie seither angenommen, aus gleichartigem Gerolle, sondern aus Material verschiedenartiger Beschaffenheit besteht. Durch Einlagerungen von gröberem Materiale, insbesondere wenn solche Einlagerungen in großem Umfange stattfinden, können jedoch kleinere oder größere Grundwassermengen abdrainiert und so in der allgemeinen Strömung eine besondere für sich gebildet werden. So geschieht es manchmal, besonders wenn mit gröberen Gerollen verschüttete alte Flußarme u. dergl. m. vorliegen, daß der Lauf des Grundwassers gegen die Regel dem Stromlaufe parallel geht, oder daß an einzelnen Stellen die Grundwasser in großer Mächtigkeit zu Tage treten etc. Will man sich ein richtiges Bild von dem Verlaufe machen, so ist eben vor allen Dingen ein eingehendes Studium des Grundwasserträgers erforderlich, der selten aus gleichartigem Material besteht; die allgemeinen Gesichtspunkte bleiben natürlich auch bei ganz ungleichartiger Beschaffenheit des von dem Grundwasser zu durchfließenden Bodens bestehen.

Unter allen Umständen wird das Ansteigen des Flußwasserstandes den Ablauf des Grundwasserstromes gegen den Fluß hemmen. Das fortwährend zuströmende Grundwasser wird, weil es keinen anderen Ausweg hat, in unmittelbarer Nähe des Flusses aufquellen und sich mit dem etwa vom Flusse herkommenden Bodenwasser vereinigen. Man wird also bei steigendem Wasserstande stets die größte Menge von Grundwassern in unmittelbarer Nähe der Flüsse finden. Bei fallendem Wasserstande wird sich der von der Bergseite herkommende Grundwasserstrom in den Fluß ergießen; das Maximum der Wassermenge führt auch in diesem Falle der Strom unmittelbar vor seinem Austritte in das offen fließende Gewässer.

von

und infolge dieser Aufsparungen in trockenen Zeiten große Ergebnisse liefern vermögen, wobei die oben ermittelte Eigenschaft des Grundwasserträgers, rasch Wasser aufzunehmen, dagegen dasselbe sehr langsam ablaufen zu lassen, von ganz hervorragender Bedeutung ist.

Das periodische Ansteigen des Wasserstandes der Flüsse ist demgemäß ein beachtenswertes Moment für die Beurteilung von Ergiebigkeit und Nachhaltigkeit der Grundwasseransammlungen in den Allu-vionen derselben.

Man ersieht, daß die mittleren und höheren Wasserstände eines Flusses die Grundwasserwelle landeinwärts verflachen und den Wasserinhalt des natürlichen Grundwasserreservoirs erhöhen, indem sie während dieser Zeit die Ergießung Grundwasser in den offenen Wasserlauf hindern und das Wasser zwingen, sich im Grundwasserträger aufzustauen. Das Maximum der Ansammlung wird sich dabei stets in der Nähe des Flusses selbst vorfinden. Das Grundwasser wird um so nachhaltiger angesammelt und zurückgestaut, je flacher und je weiter in das Land hineingehend die Grundwasserwelle ist und je länger nach eingetretenen anhaltenden Regenfällen sich ein hoher Wasserstand im Flusse erhalten kann. Da ein langsames Verlaufen der Hochfluten nur in durchlässigen Niederschlagsgebieten stattfindet, so sind es insbesondere die breiten, mit Geschieben und Gerollen bedeckten Flußthäler dieser Gebiete, welche die verhältnismäßig größten Mengen von Bodeninfiltrationen reservieren

an Grundwasser zu

Der Verlauf, welchen die in den Boden plötzlich versinkenden Wasser weiter nehmen, ist Gegenstand vielfacher Studien gewesen; zur präzisen Erklärung desselben gehört vor allem eine genaue Kenntnis der Beschaffenheit des Gebirges, in welchem sich der Wasserverlust vollzieht, und nach dieser Richtung hin gelingt es

selten, ausreichende Anhaltspunkte zu bekommen. In vielen Fällen, in welchen man begründete Vermutungen für Uebergänge von Wasser aus einem Niederschlagsgebiete in ein anderes zu haben glaubte, bat man durch direkte Experimente die Wahrscheinlichkeit zur Gewißheit gemacht [535]. Im übrigen sind auch für diese Erscheinungen eine Menge „Theorien“ aufgestellt worden: man findet sie massenhaft in Lehrbüchern der physikalischen Geographie etc., auf welche wir hier verweisen.

Litte r atu r.

Die speziellen Abhandlungen über die Entstehung der Quellen haben wir bereits auf S. 230 angegeben. An Lehrbüchern der physikalischen Geographie, welche diesen Gegenstand behandeln, nennen wir:

18, 21,    30, 34, 39, 43, 48,    50, 52, 53, 54,    61,    62, 64, 66,    67,    68, 72, 77, 78,    80, 83, 84, 85,

316, 337, 346, 350, 351, 352, 366, 367, 379, 384.

Bezüglich der Quellen in den Alpenländern ist nachzusehen in der sub § 24, S. 189, gegebenen Litteratur über Gletscher: Mineralcpiellen sind in § 30, S. 247, angegeben.

¹

In Figur 68 sind die Spaltenquerschnitte schwarz, der feste Fels schraffiert angedeutet.

§ 29. Beziehungen zwischen Klima, Bodentemperatur und Quellentemperatur.

Die Bodenwärme an irgend einer Stelle unter der Erdoberfläche, bezw. an der letzteren selbst entwickelt sich aus äußeren und inneren Einflüssen. Die äußeren Einflüsse bestehen in einer Wärmezufuhr durch die Sonnenbestrahlung, in der Erkaltung während der Nacht, in den Wirkungen des Regens, des Schnees etc. etc.: die inneren Einflüsse bestehen in einer Wärmezufuhr aus dem in der Erde selbst bewahrten Vorräte. Woher der letztere stammt, ist uns unbekannt; ob die bis heute allerwärts und auf Tiefen bis zu ca. 1750 Meter [721] beobachtete Temperaturzunahme sich in gleicher Weise nach dem Erdinneren fortsetzt [655] und dieses mithin in glühendem Zustande sich befindet, kann ebensowenig bewiesen werden. Es ist nur so viel sicher, daß der Boden überall in einer gewissen Tiefe unter der Oberfläche eine ziemlich konstante Temperatur annimmt [331], welche nahezu der mittleren Jahrestemperatur der Luft an dieser Oberfläche entspricht; diese Thatsache ist in jedem Klima konstatiert worden« so daß z. B. dort, wo die mittlere Jahrestemperatur der Luft unterhalb des Gefrierpunktes steht, die Bodenschicht in der entsprechenden Tiefe auch ständig gefroren bleibt, einerlei, ob zur Sommerszeit die darüber befindliche Bodenoberfiäche auftaut und Vegetation ernährt oder nicht etc. etc. Von dieser Bodenschicht konstanter Temperatur ab kann innerhalb der Beobachtungsgrenzen (bis zu 1750 Meter unter Terrain) eine allmählich fortschreitende Temperaturzunahme von etwa 1 ⁰ C. auf je 28-—30 Meter weitere Tiefe gegen das Erdinnere angenommen werden.

Was zunächst den Einfluß der Sonnenbestrahlung und die Erkältung während der Nacht anbelangt, so hängt die Geschwindigkeit, mit welcher sich die von den Sonnenstrahlen erregte Wärme fortpflanzt, bezw. mit welcher die Wärmeentziehung durch Ausstrahlung vorgeht, in hohem Maße von der Beschaffenheit des Bodens

Lueger, Wasserversorgung.

selbst ab ¹).

Lockere, poröse Erdarten sind die schlechtesten Wärmeleiter; sind

die Wärmeleiter naß, so wird die Fortpflanzung der Wärme hierdurch wesentlich erleichtert²). Der Einfluß der Sonnenbestrahlung ist also von diesen Verhältnissen abhängig, überdies noch ganz besonders von der auf dem Boden stehenden Kulturart [279]. Nackte Felspartien leiten die von den Sonnenstrahlen empfangene Wärme verhältnismäßig rasch gegen das Innere; bei Waldbeständen machen sich die Folgen der Insolation an der Bodenoberfläche nur sehr langsam bemerkbar. Nasse Bodenflächen konsumieren einen Teil der Sonnenwärme für die Wasserverdunstung; schneebedeckte Flächen machen die Insolation ganz unwirksam [400 J, [580]. In entgegengesetzter Weise vollzieht sich die Ausstrahlung während der Nacht (vergl. die in § 22, S. 171 angeführte Abhandlung von Maurer); hier strahlen nackte Gesteine verhältnismäßig am wenigsten, Pflanzen am meisten Wärme aus, und hiernach richtet sich selbstverständlich auch die Geschwindigkeit der Wärmeentziehung. Die Wärmeentziehung wird durch die infolge derselben entstehende Taubildung (§ 24) modifiziert, weil der Wasserdampf beim Tauen die seiner Zeit zu seinem Entstehen verbrauchte Wärme wieder entwickelt; eine zweite Modifikation tritt durch die mehr oder weniger große Bewölkung ein, welche die Ausstrahlung im allgemeinen wesentlich hindert. Nahezu vollständig verhindert wird die Ausstrahlung durch eine auf dem Boden liegende Schneedecke [400]. Die Einflüsse der Insolation und der Ausstrahlung machen sich jeden Tag in anderer Weise geltend und sind, wie wir früher gesehen haben [Litterat. in § 22, S. 171], auch von der Lage des Ortes auf der Erde selbst und dem Stande der Sonne, d. h. von dem Breitegrade und der Jahreszeit abhängig; man pflegt sich eine Vorstellung von • diesen Einflüssen an einem bestimmten Orte dadurch zu machen, daß man den durch sie hervorgerufenen Grad der Temperatur der dem Boden zunächst gelegenen Luftschicht mißt. Dieser Temperaturgrad ist natürlich ebenfalls ein fortwährend wechselnder; es läßt sich jedoch aus einer Summe von Beobachtungen die mittlere oder Normaltemperatur feststellen, deren Wechsel in größeren Perioden nicht mehr sehr bedeutend ist. Das Maß der Normaltemperatur pflegt man aus 20—50 Jahresbeobachtungen (mittlere Jahrestemperaturen im Sinne des § 22, S. 167) zu berechnen; Orte gleicher Normaltemperatur verbindet auf der Erdoberfläche eine Kurve, die sogen. Isotherme (§ 22, S. 169).

Unter Klima³) versteht man den Gesamtzustand der Witterungsverhältnisse eines Ortes, jedoch nicht im Sinne der normalen mittleren Jahrestemperatur allein, sondern auch in Rücksicht auf die in den einzelnen Zeiten des Jahres sich geltend machenden Unterschiede. Es können z. B. zwei Orte von gleicher mittlerer Jahrestemperatur sich wesentlich dadurch unterscheiden, daß in dem einen ein milder Winter und verhältnismäßig kühler Sommer, in dem anderen ein warmer Sommer, dagegen ein kalter Winter eintritt.

So beträgt z. B. die mittlere Jahrestemperatur von Jakutsk in Sibirien — 10° C., während die Sommertemperatur daselbst (im Juli) im Mittel + 20° C. beträgt; in der kurzen aber heißen Zeit des Sommers wird in dieser Gegend Getreide geerntet auf einem Boden, der schon in 1 Meter Tiefe fortwährend gefroren bleibt. An der Nordküste von Island dagegen hat die mittlere Jahrestemperatur den Wert von 0° C.; im Winter fällt dieselbe auf -—6° C., im Sommer steigt sie nur bis 8° C., so daß kein Getreide zur Reife zu kommen vermag. — Wesentlich ist das Klima beeinflußt von Wasserflächen, weshalb man einen Unterschied macht zwischen Kontinentalklima, Seeklima und Küstenklima. Da sich das Wasser vermöge seiner hohen spezifischen Wärme ebenso langsam erwärmt als es durch Ausstrahlung Wärme verliert, da ferner die häufigere Bewölkung über Wasserflächen und besonders an den Küsten die Intensität der Sonnenbestrahlung und ebenso die Intensität der Ausstrahlung während der Nacht hindert, so werden wir den geringeren Unterschied in den Temperaturen der Luft zu verschiedenen Jahreszeiten in Nähe oder über Wasserflächen, den größeren über den Kontinenten antreffen.

Die Einflüsse des Klimas sind es, welche von oben nach unten die Bodentemperatur verändern; ihnen entgegen arbeitet die von innen nach außen dringende Erdwärme, und aus der Gesamtwirkung beider konstruiert sich die Bodentemperatur. Wenige Centimeter unter der Bodenoberfläche findet schon eine andere Temperatur statt, als in der untersten Luftschicht über Terrain; man findet sodann durch Beobachtung, daß in 2 Meter Tiefe die Temperaturschwankungen kaum die Hälfte bis den dritten Teil jener der Lufttemperatur betragen, und es giebt, wie bereits erwähnt, unter jedem Boden in irgend einer Tiefe eine Schicht, in welcher sich keinerlei Schwankungen mehr zeigen; diese Schicht hat annähernd die Wärme der mittleren Jahrestemperatur. Eine vollständige Gleichheit zwischen der mittleren Jahrestemperatur und der Temperatur der stets gleich warm bleibenden Bodenschicht findet in Gegenden, in welchen es einen Winter giebt, nicht statt. Anläßlich der Schneebedeckung und des erschwerten Eindringens der äußeren Luft durch den gefrorenen Boden vermag die Winterkälte nicht in gleicher Weise (ihrer Intensität entsprechend) auf das Bodeninnere einzuwirken, als die Sommerwärme, welche die Poren des Bodens offen vorfindet [582]. Man beobachtet deshalb die Thatsache, daß die Wärme der Bodenschicht gleichbleibender Temperatur die mittlere Jahrestemperatur um so mehr übersteigt, je länger an einem Orte die Luftwärme alljährlich unter dem Gefrierpunkt bleibt.

In den „Beobachtungen der meteorologischen Stationen im Königreich Bayern“, Bd. 11, Jahrg. 1889, sagt Singer betreffs der Bodentemperaturen in Zusammenfassung der Ergebnisse folgendes:

„In milden und, wie dann meist, niederschlagsreichen Wintermonaten tritt im Verhältnis zum durchschnittlichen Temperaturgang kein wesentliches Steigen, eher und zumal in den grösseren Tiefen ein Sinken der Bodentemperatur ein. Milde und dabei trockene Winter sind mit der Tendenz der Bodentemperaturen, die normale zu überschreiten, verknüpft. Die Bodentemperaturen zeigen in Wintern mit abwechselndem Firost und Tauwetter, deren Temperaturmittelwerte unter den normalen sind, eine entschiedene Neigung zum Sinken, sofern dieselben nicht schon erheblich zu tief sind. Ebenso vermag, wenn auf einen milden und zugleich niederschlagsreichen Vorwinter strenger Frost folgt, selbst eine Schneedecke die durchgreifende Erniedrigung der Bodentemperatur nur wenig aufzuhalten. Dagegen ist in andauernd strengen Wintern, in welchen meist schon der Dezember eine bleibende Schneedecke bringt, die negative Abweichung der Bodentemperaturen entweder auf die oberen Stufen beschränkt oder überhaupt belanglos. Ein warmes Frühjahr, mit welchem , wie in der Regel, eine geringere Menge der atmosphärischen Niederschläge verbunden ist, bringt eine ausgesprochene (relative) Erhöhung der Bodentemperaturen. Wenn auf einen kalten und niederschlagsreichen Nachwinter fast unvermittelt warme Frühlingsmonate folgen, so steigen nur die Temperaturen der oberen Bodenstufen, während jene der tieferen noch weiter unter ihren Normalstand sinken können. In einzelnen warmen und zugleich niederschlagsreichen Frühjahrsmonaten bleiben die Bodentemperaturen durchschnittlich gegen die normale ungeändert. Einem zu kalten Frühjahr, welches meist zugleich durch Schneesturm ausgezeichnet sein wird, entspricht im Vergleich zum normalen Verlaufe mit sehr wenig Ausnahmen eine merkliche Erniedrigung der Bodentemperatur bis zu größerer Tiefe. Bei kalter und zugleich trockener Frühjahrswitterung ist die relative Erniedrigung der Bodentemperatur allgemein eine geringere, sofern nicht besonders niederschlagsreiche Perioden unmittelbar vorhergegangen sind. Einem warmen Sommer entsprechen in allen Fällen hohe Bodentemperaturen oder ein Ansteigen derselben; das Steigen ist um so entschiedener, je mehr mit dem Temperaturüberschuß der Luft ein großes Maß von Niederschlägen zusammentrifft oder demselben unmittelbar vorangegangen ist; in warmen und zugleich trockenen Sommermonaten geht das Steigen der Bodentemperatur nicht über das normale hinaus. Die ohne Ausnahme erfolgende relative Erniedrigung der Bodentemperaturen

in kühlen Sommern reicht meist nur bis zu verhältnismäßig' geringer Tiefe, kaum bis zu 4 Meter. Jene Monate, in welchen wir dieselbe durchgängig, also bis zu 6 Meter verfolgen können, waren alle gleichzeitig niederschlagsreich. Ein warmer Herbst bedingt mit sehr wenig Ausnahmen auch ein verhältnismäßiges Steigen der Bodentemperaturen. Dasselbe ist vorzugsweise dann gering oder kann selbst in das Gegenteil — leichtes Sinken — umkehren, wenn der Spätherbst durch Niederschlagsreichtum sich dem milden Wintertypus verwandt zeigt. Niedrige Lufttemperatur geht im Herbst in der Mehrzahl der Fälle mit einem Ueberschuß an atmosphärischen Niederschlägen zusammen und hat dann regelmäßiges und vielfach recht erhebliches Sinken der Bodentemperaturen zur Folge. In dem weniger häufigen Falle zu kühler und trockener Herbstmonate ist in der Regel nur ein sehr geringfügiger Einfluß auf die Bodentemperatur bemerkbar. Die Bodenfeuchtigkeit ist unter den hier obwaltenden Verhältnissen (südbayrische Hochebene) im Winter und Frühjahr im allgemeinen hinreichend, um einen durchgreifenden Einfluß der Abweichungen der Lufttemperatur auf jene des Bodens zu ermöglichen (vergl. Wollny, Forsch, auf d. Geb. d. Agrikulturpbys., Bd. 4, S. 147), während im Sommer (in einem durch die Pflanzendecke verstärkten Grade) ein Uebermaß von Niederschlägen hierzu notwendig ist. Der Herbst schließt sich zum größeren Teile noch den Verhältnissen des Sommers an. Nicht minder als die Abweichungen der Lufttemperatur sind für die Schwankungen der Bodentemperatur die Niederschlagsverhältnisse maßgebend. “

Hinsichtlich Einflusses der Schneedecke ist zu vergleichen [279], [400], [580], [582]; hinsichtlich des Einflusses der landwirtschaftlichen Kulturen vergl. Wollny, Forschungen auf dem Gebiete der Agrikulturphysik. Bd. VI. S. 197, Bd. X, S. 261.

Bodenwärme und Grundwasserwärme sind an irgend einer Stelle der Boden-oberfläclie dasselbe, sofern das Wasser den Boden vollständig durchdringt, denn das den Boden längere Zeit erfüllende Wasser hat an jeder Stelle seine Temperatur mit der sich vorfindenden Bodentemperatur 1179 ] ausgeglichen. Ist der Boden vom Wasser nicht vollständig durchdrungen, was z. B. bei dem raschen Einziehen großer Regenmengen oder Schneeschmelzen durch Felsspalten oder andere weite Kanäle etc. eintreffen wird, so findet eine vollständige Ausgleichung der Temperatur zwischen dem Infiltrationswasser und dem von ihm berührten Gesteine so lange nicht statt, bis die Poren des letzteren von dem ersteren erfüllt sind; vorher werden zwischen Gestein und Wasser verschiedene Temperaturen vorhanden sein, zwischen welchen sich die Ausgleichung nur teilweise, nicht vollständig vollziehen konnte. Diese Ausgleichung wird am wenigsten vollkommen sein, wenn größere Wassermengen in den Boden einsinken und sich derart weiterbewegen können, daß sie das durchflossene Gestein nur zu berühren, nicht aber zu durchtränken vermögen [416].

Die Temperatur, mit welcher das Grundwasser an den Quellen zu Tage tritt, wird mithin in allen Fällen von der Berührung mit dem unterirdischen Gesteine beeinflußt sein; sie wird sich der Temperatur des durchflossenen Gesteines um so mehr annähern, je länger das Wasser in demselben verweilt, bezw. je intensiver das Wasser dasselbe durchdrungen hat, und umgekehrt. Unter allen Umständen ist jedoch die Temperatur des austretenden Grundwassers nicht lediglich von der Tiefe, aus welcher dasselbe hervortritt, und der äußeren Lufttemperatur bezw. dem Klima, sondern auch von der ursprünglichen Temperatur der Infiltration abhängig. Bei sonst gleicher Tiefe unter Terrain und gleicher äußerer Lufttemperatur wird mit anderen Worten die an der Quelle gemessene Temperatur wesentlich verschieden sein, wenn die Infiltrationen, wie z. B. bei Entstehung aus Schneeschmelzen, kalt in den Boden gelangen oder wenn dieselben zum größten Teile aus Regenwasser gebildet werden.

Von den gleichen Gesichtspunkten ausgehend, muß auch notwendigerweise ein von Infiltrationen durchzogener Boden unter sonst gleichen Umständen in verschiedenen Tiefen andere Temperaturen zeigen, als ein nahezu wasserfreier; der letztere wird den Einfluß der äußeren Lufttemperatur und der aus dem Inneren der Erde vortretenden Wärme klarer zur Erscheinung kommen lassen.

Die mittlere Lufttemperatur, das Klima, die Erdwärme, die Infiltrationstemperatur und die Bodenbeschaffenheit an der Oberfläche wirken zusammen, um die Grund-wassertemperatur zu erzeugen, und man muß jeden einzelnen dieser Faktoren genau

kennen, wenn man die Temperaturerscheinung an einer Quelle richtig verstehen will. Neben diesen allgemeinen Faktoren können sodann noch besondere, wie die orographische Beschaffenheit des Gebirges (freistehende Bergkegel, Kämme, Hochplateaus etc. etc.), die verschiedene Wärmekapazität der einzelnen, von der Infiltration durchdrungenen oder berührten Gesteinsarten, die bei Kondensationen im Boden frei werdende Wärme [549], [596], chemische Einwirkungen etc. zur Geltung gelangen. Wesentlich endlich kommt auch der Weg und die Zeit, auf welchem, bezw. in welcher das Wasser den Boden durchläuft, in Betracht: ob dasselbe allmählich durch die Poren des Gebirges dem Quellenorte zusinkt oder ob es dem letzteren durch mehr oder weniger große Spalten rasch zugetragen wird.

Man kann also nicht sagen, wie häufig geschieht, daß die Temperatur des Grundwassers mit der mittleren Lufttemperatur an einer Quelle Zusammenfalle; das Jahresmittel der Temperaturbeobachtungen des Wassers an einer Quelle und das Jahresmittel der daselbst stattfindenden Lufttemperatur ist im Gegenteil selten die gleiche Ziffer. Auch ist nicht stets ein Zusammengehen beider Faktoren vorhanden, indem der mittlere Wert der Grundwassertemperatur während eines kalten Jahres manchmal höher ist, als in einem warmen Jahre, und umgekehrt. Zur Ermittlung von einfachen und allgemein gültigen Regeln kann man überhaupt bei der Mannigfaltigkeit der einwirkenden Faktoren nicht gelangen; es kann nur behauptet werden:

1.    Erheblich höhere Mitteltemperaturen des Grundwassers einer Quelle gegen die daselbst herrschende mittlere Jahrestemperatur sind ein Anzeichen dafür, daß der unterirdische Weg der Grundwasser zunächst in größere Tiefen als 30 Meter und sodann erst von diesen aus wieder zur Quelle führt.

2.    Große Schwankungen in der Temperatur des Grundwassers weisen auf eine geringe Tiefe des Eindringens der Infiltrationen oder auf ein rasches Durchfließen der Zwischenräume des Gebirges hin, während geringe Schwankungen annehmen lassen, daß sich das Grundwasser bereits längere Zeit in einer Tiefe aufgehalten hat, in welcher die Einwirkungen des Klimas nicht mehr von Bedeutung sind.

3.    In Rücksicht auf alle die Temperatur des Grundwassers zu-sammensetzenden Faktoren und die ununterbrochene Aenderung in der Beschaffenheit der Mehrzahl der letzteren kann eine absolut konstante Temperatur des Wassers an einer Quelle überhaupt nicht zu stände kommen.

Die Temperatur jener Quellen zu besprechen, bei welchen man über die Art der Entstehung ihres Wassers im unklaren ist, welche z. B. wie die heißen Quellen, die Geiser u. s. w. allerlei Abnormitäten zeigen, gehört nicht in den Rahmen unserer Aufgabe. Die verschiedenen Spekulationen, welche von Geologen und sonstigen Naturfreunden in Bezug auf diese Phänomene publiziert wurden, sowie Beobachtungen warmer Quellen findet man in den Lehrbüchern der physikalischen Geographie (§ 28, S. 237) und in folgenden Abhandlungen:

13, 34, 59,’ 80, 94, 112, 121. 125, 132, 158, 160, 170, 171, 186,    195,    197, 204,    209,    230,    256,

258,    293, 302, 336, 371, 376, 399,    414, 415, 417, 419, 420, 442, 447,    459,    466, 517,    518,    530,    531,

533,    548, 550, 555, 572, 585, 654,    657, 673, 700, 701, 707.

Erklärlich sind nach dem    seither Gesagten auch jene Quellen, welche in ihrem    Normal

jahresmittel erheblich kälter sind, als die Normaltemperatur ihres Ursprungsortes [416]. (Daß sich die Bodeninfiltrationen an manchen Orten zu Eis umwandeln, kann man aus [706] ersehen.) Lersch [209] unterscheidet 3 Kategorien Quellen: die isothermalen, welche annähernd mit der Normaltemperatur des Ursprungsortes übereinstimmen, sodann hypothermale, welche eine geringere, und hyperthermale, welche eine höhere als diese Normaltemperatur besitzen.

In Bezug auf „Beständigkeit“ der Temperatur stehen die Grundwasser, wie sie in den Alluvionen der Flußniederungen Vorkommen und solange sie von dem Flußwasser selbst nicht beeinflußt werden, in erster Reihe. Dies ist um so mehr der Fall, je gleichmäßiger und feinkörniger der Grundwasserträger ist und je weniger nicht kapillare Räume in demselben vorhanden sind. Sehen wir zunächst ab von jenen Grundwassern, welche von den höher gelegenen Gebirgen kommen und bereits mit Quellentemperatur in den Grundwasserstrom eintreten, und betrachten die Infiltrationen von der Bodenoberfläche bis zum Grundwasserspiegel. Dieselben werden im Winter und Frühjahre kalt, im Sommer dagegen in der Regel warm sein. Ueber dem Grundwasser befindet sich stets eine gesättigte Wasserdampfatmosphäre gleicher Temperatur. Sinken die kalten Wasser durch die engen Wege des Bodenfilters ein. so treffen sie mit dieser Wasserdampfatmosphäre zusammen, es findet ein Rückgang der Temperatur und damit eine Kondensation statt. Die bei dieser Kondensation frei gewordene Wärme nimmt das einsinkende WTasser auf und es gelangt mithin schon in erwärmtem Zustande zur Grundwasseroberfläche. Empfangt das kühle Bodenfilter von oben warmes Wasser, so verdunstet ein Teil desselben während des Einsinkens bis zum Grundwasserspiegel; diese Verdunstung ist sogar eine sehr lebhafte, wie man sich im Sommer durch Beobachten der nach warmen Regen über den Alluvionen stehenden Nebel wohl überzeugen kann. Durch diese lebhafte Verdunstung wird aber dem Wasser Wärme entzogen; es gelangt also in solchem Falle abgekühlt zum Grundwasserspiegel. Es liegen mithin zum vorhinein Bedingungen vor, welche die Temperaturunterschiede zwischen dem schon vorhandenen und dem neu zutretenden Grundwasser abstumpfen, und zwar um so mehr, je tiefer der Grundwasserspiegel unter Bodenoberfiäche gelegen ist.

Was das in der Tiefe selbst vorhandene Grundwasser im Sandboden und im Geröllboden anbelangt, so wird dasselbe anläßlich der Zuströmung von oben und der an der Grundwasseroberfläche stattfindenden Verdunstung in den obersten Schichten eine konstante Temperatur nicht haben können. Die Schwankungen erstrecken sich jedoch erfahrungsgemäß nicht sehr tief, und zwar verhältnismäßig um so weniger tief, je feiner unter sonst gleichen Umständen — das Material des Grundwasserträgers ist; der Vorgang wird erklärlich durch eine einfache Betrachtung, welche wir hier folgen lassen.

und mithin die Kraft des Abtriebes

T —.To

oder Auftriebes in beliebiger Tiefe h pro Volumeneinheit:

Bekanntlich findet der Austausch zwischen wärmeren und kälteren Wasserschichten, abgesehen von Molekularwirkungen und chemischen Veränderungen, nur aus Anlaß verschiedener Schwere des gleichen Volumens bei verschiedener Temperatur statt. Ist T die Temperatur an der Wasserspiegeloberfläche, 7'₀ jene in der Tiefe A₀ unter derselben, y die spezifische Schwere des Wassei’s an der Oberfläche, y₀ jene desselben in der Tiefe h₀, so ist der entsp rech ende Unterschied in dem Gewichte der Volumeneinheit

A ==

eine gleichmäßige Aenderung der Wärmebeschaffenheit vorausgesetzt. Für eine Wasserschicht von der Höhe Ah und der Flächeneinheit als Basis ist also die treibende Kraft P, unter <p wie früher (Abschnitt I, 20, S. 128) den Proportionalitätsfaktor zwischen Porenvolumen und Gesamtvolumen des Grundwasserträgers verstanden:

P = A . A h . cp =

? (T ~ Tu) h . Ah

Bas spezifische Gewicht des Wassers an irgend einer Stelle im Abstande h ist aber:

(r - To) h _ T ;'o — h (t — To)

und mithin die wirksame Druckhöhe auf der Strecke Ah :

A>! =

Diese Druckhöhe erzeugt die Geschwindigkeit u des Absinkens oder Aufsteigens der Wasserteilchen und dient dazu, die Reibung im Grundwasserträger zu überwinden. Vernachlässigt man

wie früher (vgl. Absclin. 1. § 20) gegenüber //, so wird, weil u = /.•    '■

woraus:

= A// — -

To) h . Ah T 7/o — (T — To) h

y (t

« (T— To) h T ;'o - (T — To) ⁷'

Wie ungeheuer klein diese Geschwindigkeit wird, ist leicht zu berechnen. Setzt man z. B. T = 4° C., T₀ = 22° C. , so ist •( = 1000, Yo ⁼ 999,48 und man erhält mit cs = 0,25. v. — 0,0008, h = 3,0:

11 — 0,000000000104 Meter.

Weil sich aber dieser Austausch so sehr langsam vollzieht, kann die Zone, in welcher die Temperaturen erheblich wechseln, sich nicht sehr tief erstrecken. Findet man deshalb die mittlere Jahrestemperatur im gewöhnlichen Boden erst in einer Tiefe von 20—30 Meter konstant, so kann dieselbe im Grundwasser des Sandbodens schon in wesentlich geringerer Tiefe unter der Grundwasseroberfläche einen nahezu konstanten Wert angenommen haben.

Hinsichtlich der Temperatur der Oberflächengewässer, also der Bäche, Flüsse, Seen etc., verweisen wir auf [210], [464], [658] und [663], sowie auf die Auseinandersetzungen im Abschnitt III.

Litteratur.

103, 179, 279, 331, 358, 400, 410, 421, 428, 429, 430, 431, 430, 441, 443. 444, 449, 451, 488a, 489, 515, 528, 532, 534, 540, 578, 580, 582, 598, 620, 624, 633, 655, 667, 672, 676, 694, 695, 704, 705, 706, 710, 712, 721, 734, 735.

Die mit fettgedruckten Ziffern hervorgehobenen Abhandlungen betreffen speziell die Temperatur von Quellen.

Fortschreitende chemische und dynamische Veränderung der

§ ³°.

Gebirge durch das Wasser und ihr Einflufs auf die Beschaffenheit

desselben.

Einfache Experimente in den Laboratorien lehren, daß Wasserdampf, besonders wenn derselbe mit schwefligen Dämpfen vermischt ist, alle Gesteine rasch angreift. Solche Dämpfe scheiden z. B. aus kieselsaurer Thonerde die Kieselsäure aus, während die aus denselben sich entwickelnde Schwefelsäure mit den Thonen verschiedene Sulfate bildet: Kalk wird zu Gips oder Anhydrit, vulkanische Gesteine, wie Trachyte etc., werden zu Thonen umgewandelt. Flüssiges Wasser vermag mit Leichtigkeit alle Salze aufzulösen: metallische Sulfurete werden oxydiert und zu Sulfaten verändert, ebenso schwefelsaure Mineralien durch kohlensaure Wasser

Diese Reaktionen, welche wir konstatieren können, sind im

/'! 1

Karbonaten u. s. w.

übrigen geringfügig im Vergleich zu jenen, welche im Innern dei Eide vorgehen müssen, wo hohe Temperatur und starker Druck die Wirkung steigern. Sehr energisch ist auch die mechanische Arbeit des flüssigen Wassers. Man staunt über die unabsehbare Ausdehnung der geognostischen Gebilde, welche

von

der Zerstörung früherer

Gresteine durch das Wasser herrühren oder (wenn man Rechnungen anstellt) über die Masse der durch unsere heutigen Flüsse dem Festlande entzogenen und den Meeren oder anderen Klärbecken zugetragenen Suspensionen und chemischen Lösungen. Durch die Beharrlichkeit, mit welcher sich diese verschiedenen Wirkungen — mit denen sich noch die bekannten, aus gefrierendem Wasser entstehenden mechanischen Zerstörungen vereinigen — an unzähligen Orten gleichzeitig äußern, werden im Laufe der Zeit die großartigsten Veränderungen und Neugestaltungen hervorgerufen.

Verfolgt man die in den Boden infiltrierenden Hydrometeore auf ihrem Wege, so ist zunächst zu beachten, daß sie schon aus der Luft absorbierte Gase, wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlensäure etc., aufgenommen haben. Wenn dann das flüssige Wasser in den Ackerboden, die Wiese, den Wald, die Gärten etc. eintritt, ist es keineswegs mehr rein, sondern schon in einem Zustande, welcher seine Einwirkung auf die im Boden enthaltenen Substanzen wesentlich steigert. Weitere Lösungen giebt der Boden und unter Umständen auch die Vegetation ab; damit beladen dringt das Wasser in die Tiefe, wo es durch erhöhte Temperatur, zutretende Gase aus dem Erdinnern, mineralische Salze u. dgl. mehr und mehr an Fähigkeit, auflösend und verändernd zu wirken, zunimmt. Was von dem flüssigen Wasser gilt, ist in höherem Grade noch für den in der unterirdischen Atmosphäre vorhandenen Wasserdampf gültig. Zu beachten bleibt andererseits, daß die lebende Vegetation aus dem in den oberen Bodenschichten verweilenden Wasser wieder Lösungen absorbiert (6041.

Der Prozeß ist im allgemeinen ein sehr verwickelter und unser Wissen erstreckt sich noch nicht auf alle Details desselben. Daß ein Teil der Lösungen im Boden bezw. in der Erdrinde verbleibt, sehen wir daran, daß Mineralgänge noch in der Gegenwart durch das Wasser gebildet werden und daß sich frühere Wasserläufe, die jetzt vertrocknet sind, auf große vertikale und horizontale Erstreckungen als Mineralgänge in der Erdrinde verfolgen lassen [711, [73], [376],

Der im Wasser gelöste Sauerstoff und die feuchte Luft bewirken Oxydation, die wir deutlich an dem Anlaufen mineralischer und metallischer Flächen beobachten können. Der freie Stickstoff verbindet sich nur schwierig mit anderen Elementen, hauptsächlich mit Wasserstoff, zu Ammoniak; in Verbindung mit langsam oxydierender organischer Substanz oder aus der weiteren Zersetzung von Ammoniak entsteht sodann salpetrige und Salpetersäure ⁴), welche energisch auf viele Mineralstoffe einwirkt. Das aus dem Stickstoff der Organismen entstandene Ammoniak veranlaßt auch die Bildung humussaurer Doppelsalze. Kohlensäure produziert im Boden wasserfreie oder wasserhaltige Karbonate, welche dann im Wasser (oder kohlensauren Wasser) Lösung erfahren; diese Wirkungen treten namentlich in der Nähe humusreicher Bodenschichten, welche besonders viel Kohlensäure liefern, hervor. Außer der Kohlensäure entstehen aus verwesenden Tier- und Pflanzenstoffen organische Säuren, wie Quellsatz-, Humus-, Huminsäure etc., welche die Mineralien entweder ganz oder zum Teil als humussaure Salze lösen.

In den humussauren Verbindungen lösen sich die Phosphate, Arseniate und Sulfate der alkalischen Erden und Schwermetalle auf und setzen sich unverändert daraus ab. Die Kohlensäure und die organischen Säuren bilden sich sehr gern um Wasser ansaugende, abgestorbene Wurzeln und unter moderndem Laube in Wäldern und Gärten; sie lösen hier vielfach das zu Eisenoxydul reduzierte Eisenoxyd bezw. Manganoxyd, das sich als roter Schlamm niederschlägt⁵)- Wo die

organischen Säuren auf Kalk oder kalkhaltigen Boden einwirken, entstehen Ammoniak-Kalk doppel-salze, welche sich zu amorphem Kalkkarbonat umsetzen können und sich als weiche, weiße, breiige Masse sehr häufig in Wiesenmooren vorfinden (Alm-, Seekreide etc.). Sande werden durch diese Säuren entfärbt.

Lebende Pflanzen, verwesende organische Substanz, natürlicher und künstlicher Dünger u. dgl. werden von dem auf die Bodenoberfläche kommenden Wasser vielfach angetroffen. Es ist nicht zu vermeiden, daß ein Teil dieser Stoffe, sei es in Form von Lösungen, sei es unzersetzt, in tiefere Schichten gelangt; in der Regel ist jedoch dieser Teil gering, und zwar um so geringer, je weniger nichtkapillare Zwischenräume der Boden hat und je feiner das Korn der Bodenkonstituente ist. Da die lebende Pflanze nur die vom Wasser gelösten Bestandteile des Bodens aufnimmt, zu ihrer Ernährung aber sehr viele derartige Stoffe gebraucht, wird begreiflicherweise der größte Teil der aus der Atmosphäre vom Wasser aufgenommenen Gase, Salze etc. schon in der obersten Bodenschichte verwendet [604] und es kommen verhältnismäßig schwache Lösungen zum weiteren Versinken. Der hauptsächlichste Bestandteil des tiefer sinkenden Wassers aus gut filtrierenden Böden ist Kohlensäure [422], [527], [730], [737]; sodann folgen organische Säuren, Nitrate u. dgl.

Ueber die in den obersten Bodenschichten vorgehenden chemischen, biologischen und mechanischen Prozesse handeln die in § 26, S. 209 angeführten Werke über Bodenkunde und Bodenphysik; ferner 220, 262, 265, 296, 306, 314, 332, 389, 525, 527, 529, 549, 563, 604, 609, 730, 737. Indem wir hierauf verweisen, versagen wir uns ein Eingehen auf deren Inhalt und verfolgen die Wasser in größeren Tiefen.

Zunächst sei darauf aufmerksam gemacht, daß sich in jeder Tiefe noch Ammoniak dem Wasser beimengen kann aus Gesteinen mit organischen Substanzen, wie Kalk, bituminöse Mergel, Thone, aus der Grundluft u. s. w. [314]. Wasserstoff kann sich aus Zersetzung von Schwefelwasserstoff durch Metalle oder aus Zersetzung des Wassers bei hoher Temperatur beimengen. Zersetzung löslichen Schwefels durch Kohlensäure erzeugt Schwefelwasserstoff, welcher so häufig der Begleiter des Wassers artesischer Brunnen ist. Alle diese Gase können jedoch wieder in andere Verbindungen übergefiihrt werden, z. B. der Schwefelwasserstoff in Gegenwart atmosphärischen Sauerstoffs zu schwefliger Säure etc. [376].

Vollständig gelöst werden im Wasser alle Mineralien mit Ausnahme der Edelmetalle. des Diamants und des Graphits [382]. Selbstverständlich besteht ein Unterschied hinsichtlich der Zeit und der notwendigen Nebenbedingungen für diese Lösung.

Am häufigsten erfolgt die Aufnahme von Kalk. Bei Berührung kohlensäurehaltiger Wasser mit Kalk verbindet sich der einfach kohlensaure Kalk mit der freien Kohlensäure zu einem Bikarbonate und diese Substanz wird alsdann im Wasser gelöst und weitergeführt. Neutraler oder basisch phosphorsaurer in kohlensaurem Wasser gelöster Kalk zersetzt sodann kieselsaure Alkalien unter Bildung von kieselsaurem Kalk und phosphorsaurem Alkali. Kalkbikarbonat und Kalisilikat liefern Kali- und Kalkkarbonat, während Kieselsäure frei wird; Kalkbikarbonat und schwefelsaures Eisenoxydul zersetzen sich in der Weise, daß Gips und kohlensaures Eisenoxydul gebildet werden, welch letzteres alsbald in Oxyd übergeht. Kalksilikate werden durch schwefelsaure Magnesia zersetzt; Magnesiasilikate und Kalksulfat entstehen. Chlormagnesium zersetzt ebenfalls Kalksilikate. Kalkkarbonat zersetzt Chloraluminium; Thonerdehydrat fällt nieder, Kohlensäure entweicht und Chlorcalcium geht in Lösung. Magnesiakarbonat und Kalksilikat liefern Magnesiasilikat und Kalkbikarbonat. Eisenoxydulbikarbonat und Kalksilikat bilden Eisenoxydulsilikat und Kalkbikarbonat. Phosphorsaurer Kalk und Alkalikarbonat setzen sich in der Weise um, daß Kalkkarbonat und Alkaliphosphat gebildet werden; phosphorsaurer Kalk und Eisenoxydulbikarbonat zersetzen sich unter Bildung von phosphorsaurem Eisenoxydul und Kalkbikarbonat. Ebenso zersetzt phosphorsaurer Kalk schwefelsaures Eisenoxydul und das entsprechende Oxydsalz; Eisenoxydhydrat wirkt zersetzend auf Kalksilikat. Die Umwandlung des Kalkes zu schwefelsaurem Kalk (Gips) und Anhydrit haben wir bereits besprochen; Gips wird im Wasser gelöst und bildet mit organischen Substanzen Schwefelcalcium. Ebenso besitzt Gips die Fähigkeit, die Bestandteile des schwefelsauren Ammoniaks in nicht flüchtige Verbindungen überzuführen. Dolomitische Kalke geben durch Zersetzung kohlensaure Magnesia und kohlensauren Kalk u. s. w. [266].

Demnächst lösen die eindringenden Wasser die Alkalien der Gesteine, besonders das Natron ; es wird teils salzsauer als Chlornatrium (Kochsalz), teils kohlensauer als Soda oder schwefelsauer als Glaubersalz in sehr beträchtlichen Quantitäten aufgenommen. Kohlensäure Alkalien zersetzen kieselsauren Kalk und die Lösungen des schwefelsauren Kalkes, der schwefeltiefer liegenden Kiese und Wacken steht mit diesem Vorkommnis im Zusammenhang; aus ihr schließt man bekanntlich auf den früheren Wasserstand bei einer durch künstliche Aufgrabungen oder Trockenheit gesenkten Grundwasserwelle.

sauren Magnesia, des Ghlorcalciums und des Chlormagnesiums. Kieselsäure Alkalien zersetzen die Sulfate und Chloride der Metalle der alkalischen Erden. Lösungen von kieselsaurem Alkali entziehen dem Thonerdesilikat geringe Mengen von Thonerde.

Magnesia (Magnesiumoxyd) ist sehr schwer löslich in reinem Wasser. Enthält aber das letztere Schwefelsäure, so entsteht Magnesiumsulfat (Bittersalz), welches im Wasser leicht löslich ist und sehr häufig darin gefunden wird; ebenso Magnesiumchlorid (salzsaure Magnesia) und Magnesiumkarbonat (kohlensaure Magnesia). Magnesiabikarbonat wird durch Kalisilikat zersetzt. Im Wasser verteilte Aetzmagnesia wirkt stark zersetzend auf Feldspath; ebenso die doppeltkohlensaure Magnesia.

Die Hauptquelle der Kaliverbindungen sind der Feldspath und ähnliche Silikate, welche Bestandteile der kristallinischen Felsarten bilden ; außerdem kommt das Kaliumchlorid in Steinsalzlagern (Staßfurt) vor und im Meerwasser. Die Salpetersäure des in den Boden eindringenden Wassers, ist es hauptsächlich, welche die Lösung des Kali besorgt; Kalkwasser vermag größere Mengen desselben zu lösen, als kalkfreies Wasser. Es sind salzsaure, schwefelsaure und salpetersaure Kalilösungen im Wasser verbreitet. Kalisilikat zersetzt Chlornatrium und Magnesiakarbonat.

Wenn das in den Boden eindringende Wasser mit metallischen Sulfureten in Berührung kommt, so werden diese oxydiert und es entstehen hieraus die im Wasser leicht löslichen schwefelsauren Salze aller Art.

Aus der kieselsauren Thonerde der Gesteine wird durch mit Schwefelsäure beladene Wässer (besonders häufig bei warmen Quellen) die Kieselsäure eliminiert und es entstehen Sulfate wie der Alunit, der Alaun etc. Die mit Kohlensäure beladenen Wasser zerstören vielfach die von ihnen durchflossenen verkieselten Gesteine; in gleicher Weise geschieht dies durch schwefelsaure, salzsaure und andere Gewässer. Die Kieselsäure löst sich bei diesen Prozessen und wird manchmal ausgeschieden in gallertartiger Form oder als Opal, Chalcedon, durch Sinterung etc. Es ist uns hier nicht möglich, alle weiter noch entstehenden bekannten Auflösungen, Umänderungen etc. durch chemische Prozesse zwischen dem Infiltrationswasser und dem Untergründe zu verfolgen. Man kann aber schon aus dem seither Mitgeteilten ersehen, daß das Wasser in jedem Gesteine Veränderungen bewirkt, welche im Laufe der Zeit zu großartigen Umgestaltungen führen müssen, weil die Aktion eine ununterbrochene und fortdauernde ist. Im übrigen verweisen wir auf [382] und die darin enthaltenen umfassenden Litteraturnachweise, ebenso auf [510].

Tritt das so in der verschiedensten Weise mit allerlei Stoffen beladene Wasser an irgend einer Stelle zu Tage oder verschafft man dem Untergrundwasser einen künstlichen Auslauf, so werden demnach seine Eigenschaften von jenen des chemisch reinen sich ganz wesentlich unterscheiden (vergl. Abschn. 1, § 1, S. 7). Insbesondere wird fast jedes Wasser einen kleineren oder größeren Gehalt an Kohlensäure haben und ebenso an Kalklösungen, die es den Kalkgesteinen und fast allen geschichteten Formationen entnimmt. Die weiteren Bestandteile sind mannigfaltig. So findet man z. B. Brom und Jod in Wassern aus dem Lias und Melaphyr, Fluor in jenen aus Glimmer, Phosphor in jenen aus phosphorsauren Kalken, Arsenik in jenen aus den Steinkohlenformationen und den Eisenpyriten, Bor in jenen aus Turmalin führenden Graniten, Lithium in jenen aus Glimmer und Turmalin führenden krystallini-schen Gesteinen und Schiefern, Rubidium in jenen aus Glimmer-, Feldspat-, Melaphyr-, Lepidolith-, Lithionfeldspat-, Triphyllin-haltigen Gesteinen, Cäsium in jenen aus Lepidolith- und Triphyllin-haltigen Gesteinen, Baryum in jenen aus den krystal-linischen Gesteinen, Strontian in jenen aus Basalten und Eruptivgesteinen. Magnesia, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer kommen in Lösungen aus allen Formationen, ebenso Chlornatrium und andere Natronverbindungen.

Aus den Thonen und den Eisensteinen entnimmt das Grundwasser Vanadium, aus den Galmeischichten, den Dolomiten, den Thonen und Augitgesteinen Zink, aus zersetztem Peridot Zinn, aus den verschiedenen Bleierzen das Blei, aus Quecksilbererzen das Quecksilber u. s. w. [376].

Die von oben nach unten den Boden durchlaufenden Wasser bringen Lösungen aus den obersten Schichten — z. B. jenen des Kalks, des Chlornatriums u. a. — fast immer in die Tiefe mit, welche teilweise dort verbleiben und umgewandelt werden, ebensowohl aber an den Quellen wieder erscheinen können. Beim Rückschluß

aus den in Quellen enthaltenen Lösungen ([195], [ 2041, [220], [253], [278], [465 |, [494], [504], [605], [636], [644], [656]) auf die durchlaufenen Gesteine ist hierauf zu achten, d.h. es sind nicht bloß die Schichten, aus welchen das Wasser unmittelbar austritt, in Betracht zu ziehen. Die chemischen Bestandteile der einzelnen, petrographisch meist in die zwei Hauptabteilungen: Eruptivgesteine und Sedimente gebrachten Gebirgs-arten sind in den Werken der Geologie und Bodenkunde ausführlich genannt, worauf wir verweisen. Wasser mit dem relativ geringsten Gehalte an chemischen Lösungen kommen aus den älteren Eruptivgesteinen und krystallinischen Schiefern bezw. aus dem reinen Detritus derselben; ferner — mit einigen Ausnahmen — aus dem nicht von anderen Formationen überlagerten Buntsandsteine und besonders dann, wenn die innere Wasserzirkulation eine ausschließlich kalte ist. Von wesentlicher Bedeutung ist die Zeit, während welcher die Wasser mit den Gesteinen in Berührung stehen. Wasser aus Schneeschmelzen in den sehr zerklüfteten Alpenkalken etc. können nahezu chemisch rein an den Quellen austreten, während in den gleichen Formationen im Mittelgebirge und der Ebene einsickernde Wasser mittlerer Temperatur sich zu sehr barten Quellwassern umwandeln. Warme Wasser lösen natürlich das meiste.

Erreicht der Gehalt an Gasen oder mineralischen Lösungen in einem Wasser einen besonders hohen Grad, so wird dasselbe als Mineralwasser bezeichnet. Unter den Mineralwassern zeichnen sich zunächst jene aus, welche einen überwiegenden Gehalt an Kohlensäure besitzen und die man in reine Säuerlinge, alkalische Säuerlinge und Eisensäuerlinge eingeteilt hat; dann folgen die durch ihren besonderen Gehalt an Kochsalz ausgezeichneten Salzquellen (Solen), die s alz sau ren K a 1 k qu e Ile n, die B itterwasser, die schwefelsauren Salzquellen, die Schwefelquellen und die kieselsauren Quellen. Unter den Kohlensäurequellen enthalten hauptsächlich kohlensaures Natron jene von Ems und Vichy, Neyrac, Fideris, Wildungen, Gießhübel; vorzugsweise kohlensauren Kalk jene von Rippoldsau, Teinach, Stubitza, Neuhaus, Pietra, Bergallo, Saint-Alban; hauptsächlich kohlensaures Eisen jene von Blanchimont, Klausen, Korsow, Acqua-Acidula; verschiedene kohlensaure Salze jene von Langenschwalbach, Liebweida, Obladis, Selters etc. Beinahe ausschließlich Kochsalz liefern die Quellen von Marsal, Salins, Salzbronn, Salzungen, Hall, Reichenhall, Schlangenbad, Soden u. a. Salzquellen mit salzsauren Mineralien sind: Nauheim, Niederbronn, Kreuznach, Homburg, Rotenfels, Wiesbaden; Salzquellen mit schwefelsauren Salzen sind: Kissingen, Leamington, Saint-Gervais, Wildegg.; Salzquellen mit kohlensauren Salzen: jene von Wildbad, Bourbon-l’Archam-bault [701], Neuschwalheim etc. Bittersalzquellen sind jene von Dignes, Bex, Windsor-Forest, Negrepont u. a.; salzsaure Kalkquellen sind in Aumale, Pitkeathly, Sclafani, Villatoya etc. Unter den schwefelsauren Salzquellen enthalten vorwiegend schwefelsaures Natron: Clifton, Saint-Gervais, Karlsbad, Marienbad, Warmbrunn, Franzensbad, Ofen etc.; vorzugsweise schwefelsauren Kalk: Barbazan, Loeche, Bath, Baden bei Wien, Kreuth, Badenweiler, Viterbo; vorzugsweise schwefelsaure Magnesia: Montmirail, Pillna, Seidscliiitz, Groß-Albertshofen, Birmens-dorf. Schwefelquellen, welche sämtlich einen größeren oder geringeren Gehalt an Schwefelwasserstoff besitzen und auch in die drei Abteilungen alkalische, salinische und muriatisch-salinische gebracht werden, sind vorhanden in Bareges, Bagneres, Aachen-Burtsclieid, Bentheim , Langenbrücken, Boll, Bocklet. Zu den kieselsau ren Quellen, d. h. zu solchen, welche größeren Gehalt an Kieselsäure haben, gehören jene von Plombieres, Porla, Mala, die Geiser von Island u. a. Die Zahl der Mineralquellen ist sehr groß; als Litteratur darüber eitleren wir:

13, 28, 34, 55, 59, 90, 94, 98, 112, 116, 121, 122, 125, 132, 146, 158, 160, 170, 171, 186, 195, 197, 201, 256, 293, 302, 355, 363, 371, 376, 419, 420, 428, 429, 430, 441, 442, 466, 517, 518, 531, 533, 572, 657.

Die warmen sowohl als auch die gewöhnlichen kalten Quellen (welche in der Regel keinen hohen Gehalt an mineralischen Substanzen haben) erfahren sehr häufig an ihrem Ursprünge noch weitere Veränderungen chemischer Natur; manchmal werden die letzteren durch die Thätigkeit von Organismen veranlaßt, meistens aber ist die Ursache der Veränderungen in dem Entweichen von Gasen, im Zutritt von Tagwässern oder in mechanischen Beimengungen zu suchen.

Bakterien in eisenhaltigen Wassern oxydieren die Eisensalze; in Schwefelwasserstoff haltigen Wassern sättigen sich die Mikroben mit Schwefel, welcher verbrannt und als Schwefelsäure ausgestoßen wird. Die Muscheln, Schnecken, die gepanzerten Infusorien entnehmen dem Wasser Kalk und Kieselsäure und halten das Ausgeschiedene fest. Algen absorbieren im kalkhaltigen Wasser die Kohlensäure und entwickeln Sauerstoff, dessen Blasen sich mit einer Kalkhaut bedecken und den sogen. Erbsenstein liefern; wo vorzugsweise Pflanzen die Kohlensäure aus kalten Quellen fortnehmen, entsteht blasiger poröser Kalktuff u. s. w.

Der in nahezu allen Quellen gelöste doppeltkohlensaure Kalk verliert bei Berührung mit der Luft Kohlensäure und ergiebt sodann einen Niederschlag von schwer löslichem einfach kohlensaurem Kalk. Hieraus entstehen am Ursprünge solcher Quellen die Sprudelsteine, Travertine, Tropfsteine u. dgl. m. In ähnlicher Weise — durch Verdampfung — bilden sich bei heißen Quellen die Kieselsinter.

Außer den im Wasser gelösten Stoffen enthält dasselbe auch eine große Menge von Suspensionen. Lehm, Sand, Gerolle aller Art bewegen sich in unterirdischen Wasserläufen sehr häufig und sind die Ursache ganz bedeutender Veränderungen in den Abflußmengen (§ 38). In den Sandsteingebirgen z. B. trifft man meistens vor dem eigentlichen Gesteine große Schutthalden; entströmen denselben Quellen, so führt das abfließende Wasser nicht unerhebliche Sandmengen fort. Diese Abfuhr wird reichlicher, wenn solche Quellen im Felsen gefaßt werden, ohne daß man die Sandzuführung aus dem Innern hindert; so werden oft im großen Umkreise die Spalten und Klüfte dieses Gesteins von den darin verwahrten Sedimenten entleert und dadurch ganz neue Bedingungen für den unterirdischen Wasserlauf geschaffen. Rasch fließende Untergrundströmungen greifen das von ihnen gebadete Gestein mechanisch an und treiben die Zerstörung desselben bis zum Zusammensturz. Zu diesen Wirkungen kommt in umgekehrter Weise die fortwährende Ablagerung der hauptsächlich durch Klüfte, Spalten, Risse etc. von der Bodenoberfläche eintretenden Substanzen [296]. In die sogen. Schlipfe (Erdfälle), wie sie so häufig in Kalkgebirgen getroffen werden, sinken bei starken Regenfällen ganze Bäche mit getrübtem Wasser, Steinen etc. in den Untergrund. Bergrutsche entblößen wasserführende Schichten und entleeren große Grundwasserreservoire, während die in die Tiefe gerutschten Trümmer zu neuen unterirdischen Wasseransammlungen Anlaß geben. Die auf der Bodenoberfläche fortwährend arbeitenden Gewässer [507] vertiefen .ihre Betten [364], unterspülen die Ufer und lenken dadurch die Oberflächengewässer und das Grundwasser in andere Wege [175], [290], [499]; bei Hochwasser vorgelegte Schuttkegel stauen vorhandene Quellen zurück und verändern deren Ausfluß sowie den Inhalt des Grundwasserreservoirs u. s. f. Nimmt man hierzu die Erdbeben mit den dadurch bedingten Dislokationen im Untergründe, den Einfluß des Wassers auf das Volumen des durchfeuchteten Bodens [525], die Wirkungen der bestehenden Vulkane, des Meeres, der wechselnden atmosphärischen Wärme, die dadurch sowie [262] durch Pflanzen aller Art verursachte mechanische Lockerung aller Oberflächengesteine, Störungen durch Grubenbetrieb [302], [700], [707] etc., so wird es begreiflich, daß auch die dynamischen Veränderungen in den Gebirgen bei dem Verlaufe der Grundwasser eine große Rolle spielen und dessen Beschaffenheit und Richtung wesentlich ändern können. Nach Ausspülung der in den Klüften und Spalten liegenden Sandmassen, die als natürliche Filter dienten, laufen früher gute Quellen trüb; neu eingeschwemmte Gesteine verändern die chemische Konstitution des Wassers; Abflußhindernisse haben einen Wechsel des Infiltrationsgebietes im Gefolge u. s. w. (vergl. § 33).

Die dynamischen Veränderungen in Gebirgen, Thälern und Ebenen bezw. im Untergründe lassen sich in der Regel in ihren Ursachen schwer erkennen und deshalb in ihren Folgen für Quellen und Grundwasser auch weniger leicht beurteilen, als die chemischen Auslaugungen. Es bleibt hier nur ein Weg: an dem Studium früherer und gegenwärtiger klargestellter Vorgänge

sich im einzelnen Falle Rat zu erholen. An diesbezüglichen Abhandlungen nennen wir: 9, 19, 71, 73, 85, 175, 252, 260, 261, 273, 285, 292, 310. 334, 337. 364, 379, 459, 465, 499, 507, 525, 526, 574, 597, 603, 612, 642, 651.

Fassen wir aus dem seither Gesagten dasjenige zusammen, was von hervorragender Bedeutung für die Wasserversorgung ist, so ergiebt sich (abgesehen von dem Werte der chemischen Eigenschaften für den Genuß eines Wassers) folgendes:

1. Aus der chemischen Beschaffenheit des an einer Quelle hervortretenden Wassers oder aus der Beschaffenheit des Grundwassers läßt sich häufig erkennen, welche Gesteine von demselben unterirdisch berührt wurden und welche nicht von demselben berührt worden sein können, d. h. woher das Wasser stammt.

Man befindet sich manchmal im Zweifel darüber, ob ein zu Tage tretender Grundwasser-auslauf mit seinen unterirdischen Zuflüssen in Formationen übergreift, die nach Beschaffenheit der Bodenoberfläche ohne weiteres nicht zu dessen Infiltrationsgebiet zu zählen sind. Diese Fälle sind um so häufiger, je verwickelter die geognostischen Verhältnisse liegen, besonders dort, wo eruptive Gesteine sedimentäre durchsetzen oder Verwerfungen vermutet werden müssen etc. So wie nun einerseits die Natur der Gesteine Verständnis für die Zusammensetzung des sie durchfließenden Wassers giebt, so kann umgekehrt die letztere Schlüsse auf das durchlaufene Gestein gestatten. Bei Wasserschürfungen ist dies oft von großer Wichtigkeit.

2. Aendert sich die chemische Beschaffenheit des Wassers periodisch oder allmählich, so sind eventuell Rückschlüsse auf etwa im Boden sich vollziehende periodische oder stetige Aenderungen des Grundwasserstandes und auf die Art der Zuflüsse möglich.

Bei Veränderungen in der chemischen Beschaffenheit des Wassers verhält es sich ähnlich wie bei dessen Temperaturveränderungen (§ 29): je tiefer der Weg, den die Grundwasser durchfließen, unter der Erdoberfläche liegt, um so gleichmäßiger ist der Gehalt an den im Wasser enthaltenen Lösungen und umgekehrt. Es tritt aber (vielleicht mit Ausnahme der artesischen Brunnen) kaum irgendwo ein Grundwasserauslauf zu Tage, der nicht vor dem Verlassen des Bodens noch Zuflüsse erhält, welche nur einen kurzen Weg von der Erdoberfläche bis zur Grundwasserwelle zurücklegen. Legen die Infiltrationen diesen Weg rasch zurück und gelangen sie in größeren Mengen kalt in den Boden, so können sie nicht viel von dem durchflossenen Gesteine auflösen und vice versa; sie werden deshalb dazu beitragen, daß der chemische Gehalt der Quelle oder des Grundwassers sich zu Zeiten solcher Zuflüsse vermindert und umgekehrt. Aus diesem Grunde sinkt nach langen Regenfällen und Schneeschmelzen die Menge der im Wasser gelösten Substanzen bezw. sie erreicht ihr Maximum nach längeren Trockenperioden. Aus Beobachtung der Intensität, mit welcher sich diese Veränderungen kundgeben, läßt sich der Organismus einer Quelle erkennen. Existiert ein Zusammenhang zwischen verschiedenen unterirdischen Wasserzügen, die sich gegenseitig beeinflussen, so wird unter Umständen auch hier die Analyse Aufschluß geben. Insbesondere aber werden sich dann, wenn verschiedene Formationen von dem Grundwasser berührt werden, wesentliche Aenderungen der chemischen Beschaffenheit zeigen, sobald infolge großer Trockenheit oder zu großer Abflüsse die Grundwasserwelle längere Zeit außer Berührung mit einer der Formationen steht oder — im umgekehrten Falle — in eine bisher nicht-berührte Bodenlage sich erhebt. Grundwasser in Nähe bewohnter Orte, an welchen der Untergrund bis zu einer gewissen Tiefe verdorben ist, die eventuell von der Grundwasserwelle noch erreicht wird, Quellen in Nähe von Mooren, von Gruben, am Meere etc. können hierzu Beispiele liefern.

3.    Manchmal wird die Fassung einer Quelle ein Wasser liefern, welches verschieden von dem vor der Fassung beobachteten (eventuell besser) ist, weil die an dem Quellenaustritt selbst durch Pflanzen und Organismen früher bewirkten chemischen Prozesse nach der Fassung in Wegfall kommen.

4.    Mechanische Ablösungen (Suspensionen im Wasser) können durch Trübungen des Wassers [685] den Anlaß bieten, durch eingehende Studien der Gebirgsbeschaffenheit sich über die Mittel zur Verhütung oder Unschädlichmachung solcher Trübungen zu verlässigen oder den Bezugsort aufzugeben.

Die fortschreitende chemische und dynamische Veränderung der Gebirge durch das Wasser ist auch hinsichtlich Ergiebigkeit und Nachhaltigkeit von Quellen von Bedeutung, was in § 33 nachgewiesen werden wird.

§ 31. Quellen in den verschiedenen Gebirgsformationen.

Die Entdeckung der in den verschiedenen Gebirgsformationen auftretenden größeren und kleinen Quellen (auch „Brunnen“ oder „Springe“ genannt) ist von jeher eine Sache von großer Wichtigkeit für die Menschen gewesen. Ehe irgendwo eine Niederlassung erfolgte, suchte man Trinkwasser, und nicht wenige der wunderbar schönen Wasseraustritte in unseren Bergen und Thälern sind in den ältesten Zeitenais heilig verehrt worden, weil man sie dadurch vor Mißbrauch und Verderben schützen wollte und konnte.

Im allgemeinen werden, entsprecheud den in §§ 26, 27 und 28 gegebenen Auseinandersetzungen und Vorbedingungen, die Quellen um so ergiebiger und nachhaltiger sein, je tiefer ihr Ursprung unter dem ihre Umgebung bildenden Terrain ist, je leichter das Wasser in dieses Terrain einzudringen vermag und je mächtiger das einem solchen Ausflusse dienstbare Grundwasserreservoir sich gestaltet.

also auch

Man wird also die zur Befriedigung eines bestimmten Wasserbedarfs geeignete Quelle nur an jenen Stellen suchen, an welchen das Niederschlagsgebiet in genügender Größe, bei bescheidenen Voraussetzungen für die infiltrierende Wassermenge pro Flächeneinheit, vorhanden ist. Wie weit man hier günstigsten Falles gehen kann, mag nach Durchlesung der in § 27 gegebenen Auseinandersetzungen erwogen werden. Daß das Infiltrationsgebiet in allen Fällen

Sil««

Fig. 80.

dann, wenn es mit dem topographischen Niederschlagsgebiete nicht identisch ist — wächst, je weniger hoch man sich über der Meeresfläche befindet, ist leicht einzusehen. Denkt man sich in Fig. 80 durch II und durch T je einen Horizontalschnitt gelegt, so wird der durch II gelegte nur die eine Bergkuppe umfassen und eine relativ kleine geschlossene Fläche darstellen, die aber unter allen Umständen größer ist, als das dienstbare Infiltrationsgebiet, während der durch den Punkt T gelegte Schnitt beide Kuppen, das oberhalb T gelegene Thal und eventuell noch Seitenthäler etc. einbezieht. Ueber dem durch II gelegten Horizontalschnitt liegt des weiteren ein relativ kleines Grundwasserreservoir in einer für den Wasserabfluß gefährlichen Situation, da nach allen Richtungen hin starke Gefälle vorhanden sind und verhältnismäßig unbedeutende Spalten und Klüfte dieses Reservoir rasch und in nicht vorherzusehender Weise entleeren können. Sollten solche Wasserabzüge noch nicht existieren, so ist die Gefahr für deren spätere Entwicklung um so eher vorhanden, je steiler die Hänge und je weniger widerstandsfähig das Gebirge gegen die stetigen Einwirkungen des Wassers ist. Für T dagegen liegen die Bedingungen wesentlich günstiger. Vor allem ist hier die Möglichkeit geboten, daß das Infiltrationsgebiet größer wird, als das topographische Niederschlagsgebiet, weil der Horizontalschnitt auch noch Flächen jenseits der topographischen Wasserscheiden einbegreift. Die in den Boden eingetretenen Infiltrationen werden , wenn sie vermöge der Gebirgsbeschaffenheit überhaupt ungezwungen zu Tage treten können, dies am leichtesten in dem Thale vollbringen, da dem Austreten unter sonst gleichen Umständen hier meist geringere Widerstände sich entgegenstellen, als der Fortsetzung des unterirdischen Weges im Thale oder unter dem nächsten Bergrücken hindurch.

Je mehr sich das Niveau der Quelle dem Meeresniveau nähert , um so günstiger werden sich unter sonst gleichbleibenden Umständen die Ergebnisse derselben gestalten.

Mit diesen Vorbemerkungen soll natürlich nicht gesagt werden, daß man nicht auch in beträchtlichen Höhen über Thälern größere Quellen antreffen kann; die Bemerkungen sind eben relativ zu verstehen. So treten an den Rändern ausgedehnter Hochebenen und an den Abhängen der Hochgebirge, z. B. der Alpen, sehr mächtige und nachhaltige Quellen hervor; legt man aber einen Horizontalschnitt durch den Ursprung der letzteren, so wird man stets finden, daß ihr Ergebnis kleiner ist, als es sich berechnen würde, wenn die ganze in dem Horizontalschnitt ermittelte Fläche mit der den äußeren und inneren Bedingungen entsprechenden Infiltrationszahl multipliziert wird. Umgekehrt können tief gelegene Quellen bei ungünstiger geognostischer Gestaltung des Gebirges relativ geringe Wassermengen liefern, d. h. ein recht kleines Infiltrationsgebiet und Grundwasserreservoir besitzen.

Bei Kenntnis der drei Faktoren; Infiltrationsgebiet, Beschaffenheit des Untergrundes und Größe des Grundwasserreservoirs ist der Organismus jeder Quelle ziemlich bestimmt, denn über die Menge des infiltrierenden Wassers und ihre Abhängigkeit von der auf der Bodenoberfläche stehenden Vegetation etc. lassen sich mit geringeren Schwierigkeiten die nötigen Anhaltspunkte gewinnen. Soweit dies allgemein möglich war, haben wir die letzteren bereits in §§ 26 und 27 gegeben. Die ersten drei, unter sich in engem Zusammenhang stehenden Faktoren sind uns leider nur in einer kleinen Zahl von Fällen bekannt. Ihre Ermittelung setzt eine genaue geognostische Darstellung nicht nur der in Betracht kommenden Erdoberfläche, sondern hauptsächlich auch der Untergrundsverhältnisse, der Verwerfungen, Zerklüftungen, Abnormitäten etc. voraus. Die letztere kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden; der billigste, aber leider am häufigsten versagende ist derjenige der Schlußfolgerungen aus der Oberflächen-beschaffenheit auf den Untergrund. Er sollte nur mit größter Vorsicht und nur von einem in F e ld au f nah m e n durchaus erfahrenen Geologen betreten werden. Etwas mehr Sicherheit gewähren die direkten Aufschlüsse, die man durch Bohrungen und daraus konstruierte Profile erhält. Aber auch diese Aufschlüsse klären noch nicht völlig auf über die nach § 28 in erster Reihe Einfluß nehmenden Verhältnisse: den Inhalt der Klüfte und Spalten im Gebirge und die Wasserkapazität des von denselben umhüllten Gesteines. In dieser Hinsicht muß man sich in der Regel mit ausgesprochenen Wahrscheinlichkeiten begnügen; die größte Vorsicht allen solchen Aussprüchen gegenüber kann nicht genug empfohlen werden.

Es ist vielfach üblich, zum vornherein einzelnen geognostischen Formationen geringe, anderen besonders hohe Fähigkeiten für die Bildung von Quellen zuzuschreiben; man unterstützt damit die Meinung, die geologische Klassifikation allein gewähre schon genügende Anhaltspunkte, um die nötigen Schlüsse auf Quellenbildung zu ziehen. Dies ist aber entschieden eine falsche Meinung. Es ist hauptsächlich die im Laufe der Zeit entstandene Teilung der Formationen in Schollen, Fetzen, Trümmer — das Durcheinander —, welches, wie dies auch aus den grundlegenden Voraussetzungen des § 28 hervorgeht, das Entstehen von Quellen (und Grundwasser) in erster Linie beherrscht und worauf man das Augenmerk richten muß.

In einer großen Menge von Auseinandersetzungen haben sich hervorragende Männer bemüht, über die Quellen in den verschiedenen geologischen Formationen allgemein gültige Thesen aufzustellen ; um ein kürzeres Beispiel zu geben, führen wir die von dem Vicomte Hericart de Thury in seinem Werke „ Considerations geologiques et physiques sur la cause du jaillissement des etc. (Paris 1829)“ aufgestellten, in viele andere Operate übergegangenen Behauptungen Er sagt im wesentlichen folgendes:    _    ₍    _

„In den Urgebirgen (zu welchen nach seiner Terminologie Granit, Gneis, Glimmerschiefer, Thonschiefer, Porphyr, Eurit, Grünstein und Hornblendegesteine, Serpentine, Euphotid,

schwer einziehen; meistens fließt es

eaux

an.

Quarzfels und Urkalkstein gehören) kann das Wasser nur über die Oberfläche der Berge ab. Die Quellen sind wohl häufig, aber nicht bedeutend, besonders

nicht im Granit⁶). In den Gebirgsbildungen, welche aus übereinandergelagerten Gneisen, Thonschiefern, Eurit, Quarzfels und Urkalkstein bestehen, sind sie ergiebiger. Warme Quellen sind häufig.

„In den Uebergangsgebirgen (Grauwacke und Grauwackenschiefer, Uebergangskalk-stein, Uebergangsgranite und Porphyre, Gneise, Glimmerschiefer und Serpentinsteine, Quarzfelsen, Uebergangshornblendegesteine, Gips), besonders in der Auflagerungsfuge zwischen Uebergangs-und Urgebirge findet man oft Wasser in Menge und die Quellen sind sehr zahlreich; in den Gneisen, Thonschiefern und Schiefergebirgen sind sie jedoch nicht sehr bedeutend, mehr in den Uebergangskalksteinen, besonders dann, wenn diese Kalksteine höhlig sind. Sehr reich sind diese Gebirge an warmen Quellen.

„In den sekundären Flözgebirgen (Steinkohlensandstein, bunter Thonsandstein, Quadersandstein, Alpen-, Jura- und kreideartige Kalksteine, Flözgips) kommen zwar nicht sehr zahlreiche, aber bedeutende Quellen vor; insbesondere in den großen Massen des dichten Alpenkalkes und Jurakalksteins. Diese enthalten ebenso wie die Kalksteine der üebergangsgebirge zahlreiche Höhlen, in denen man auch Seen, unterirdische Flüsse und Eis findet. Auf flacher gelegenen Teilen dieser Gebirgsketten giebt es Trichter (Erdfälle, Schlipfe), durch welche die Oberflächenwasser einstürzen; solche Wassermassen gelangen dann in die Höhlen etc. und treten als sehr mächtige Quellen wieder zu Tage. In den Gipsgebirgen mit Steinsalz findet man auch Höhlen, und die Wasser, welche diese Gebirge durchziehen, verursachen durch Auflösung der Steinsalzlager oft den Einsturz großer Erdstrecken. Die oberen Ablagerungen des Ammonitenkalksteins, die thonigen Kalksteine, die Kalksteine mit Trachyten, Enkriniten und Belemniten, die Oolithenkalksteine u. s. w. enthalten zwischen ihren verschiedenen Auflagerungsfugen bedeutende und zahlreiche Quellen. Wenn der kreideartige Kalkstein sehr tief unter der Erdoberfläche liegt und mit späteren Formationen bedeckt ist, so birgt er in seinem Innern größere oder geringere Quellen, die in den Gebirgen, auf welchen die Kreide abgelagert ist, entspringen müssen; unter dieser großen Kreidemasse und in der Auflagerungsfuge zwischen ihr und den Thonschichten des thonigen Kalksteins mit Ammoniten liegen die Quellen, welche man auf dem Grunde der großen Thäler in den Kreidegebirgen hervorquellen sieht. Die sekundären Flözgebirge enthalten auch viele Mineralquellen.

„Die tertiären Flözgebirge sind dem Eindringen der Wasser und mithin der Bildung von Quellen noch günstiger, als die sekundären. Der Töpferthon mit seinen Sandlagern, der Ceritenkalkstein, der grüne kiesig-kalkige Sand oder Sandstein. der den Thon vom Ceritenkalk-stein trennt und mit welchem seine Ablagerung angefangen zu haben scheint, die Gipse mit ihren unteren und oberen Mergelschichten, die großen Mergellager mit ihren Thonschichten, der quarzige Sand mit seinen Sandsteinmassen, die Süßwasserkalke mit ihren Mergeln, endlich die Mühlsteine mit ihren Thonschichten: alle diese Formationen enthalten je nach der Tiefe, in welcher man sie findet, und der verschiedenartigen Beschaffenheit des Ortes, zwischen ihren Auflagerungsfugen mehr oder weniger beträch fliehe Wasseransammlungen. Im allgemeinen haben die Wasser aus allen diesen Gebirgsarten die mittlere Temperatur des Ortes, an welchem sie hervorsprudeln.

„Auch in den aufges chwemmten Gebirgen findet man bedeutende Quellen; die reichsten sind diejenigen, welche man in der Auflagerungsfuge zwischen ihnen und den unter ihnen liegenden Gebirgen einer früheren Formation findet. Es zeigen sich im Schwemmlande auch Schlünde (Trichter, Versenklöcher etc.), in welche Bäche und selbst Flüsse einziehen, sich verlieren und unterirdisch so lange fortfließen, bis sie an irgend einer Stelle wieder zu Tage treten können.

„In den oberen Massen der vulkanischen Gebirge findet man nur sehr wenige Quellen; dagegen giebt es im Innern dieser Gebirge Höhlen mit unterirdischen Seen, aus welchen größere Quellen austreten. Fast alle Wasser, die in dieser Formation entstehen, sind Mineralwasser; besonders gehören hierher die Geiser, die Schlammvulkane u. s. w.

„An den Meeresufern und mitten in den Meeresgewässern findet man viele Süßwasserquellen. “

Vorsorglich bemerkt Hericart de Thury zu den gegebenen Regeln, daß es bei allen über-einanclergelagerten Gebirgen stets sehr schwer sei. zu entscheiden, aus welcher Formation eigentlich das Wasser komme.

Nahezu alle älteren Abhandlungen über artesische Brunnen, welche wir in Abschnitt III erwähnen werden, enthalten solche Auseinandersetzungen; man findet sie auch häufig in den fett gedruckten Citaten von Abschnitt I, in der S. 237 angegebenen Litteratur über Entstehung der Quellen und in geognostischen Werken. Speziell erwähnen wir: [213] S. 136 ff., [326] S. 14 und S. 100, [638]; ferner Rziha, F., Handbuch der Tunnelbaukunst, Bd. 2, S. 536 ff. Berlin 1872.

Im übrigen haben wir diesen unter sich sehr ähnlichen Aeufierungen folgendes zuzufügen:

Studiert man die verschiedenen vorkommenden geologischen Formationen (vergl. Abschn. VIII) näher, so bemerkt man, daß die geschichteten Gesteine derselben der großen Mehrzahl nach in ihrer Zusammensetzung sich wenig voneinander unterscheiden: Quarz, Thon und kohlensaurer Kalk sind die vorherrschenden Gemengteile der einzelnen Schichten. Ausnahmen sind nur der Anhydrit, der Gips, die Kohle, die Eisenpyrite, Phosphate etc., die aber im großen, d. h. im Vergleich zu anderen Schichten wenig Vorkommen [376].

Unter allen diesen Schichten ist (mit Ausnahme vielleicht der mächtigeren Thone und Mergel) eigentlich keine einzige, welche man, wie sie auch in der Natur liegen mag, als vorzugsweise wasserundurchlässig oder als bleibend wasserdurchlässig bezeichnen könnte. Die eine oder andere dieser Eigenschaften ist nur unter gewissen Bedingungen vorhanden. Die Schichten des Kalksteins z. B., die in allen Formationen Vorkommen, sind vielfach zerklüftet und lassen dann viel Wasser durch; die Kalke selbst würden an sich — wenn sie nicht zerklüftet wären — sehr verschieden durchgängig, teilweise (z. B. einzelne Marmorarten) nahezu undurchgängig für das Wasser sein. Das Gleiche gilt von den Sandsteinen, die ebenfalls in allen Formationen zu finden sind. Nicht einmal in engeren Grenzen kann man sagen: die Sandsteine der Trias z. B. oder die Kalksteine im Jura etc. sind leicht wasserdurchlässig, so wenig als man behaupten kann, die Molasse, das Rotliegende, der Gneis, der Granit etc. seien unter allen Umständen wasserundurchlässig, denn auch unter den letzteren Formationen giebt es viele Abarten besonderer Konstitution und auch viele zerklüftete Vorkommen.

Die Durchgängigkeit richtet sich in zweiter Reihe auch sehr nach der Art des zu filtrieren

den Wassers.

Die Filtration reinen Wassers ist bekanntlich bei entsprechendem Drucke eine zeitlich unbeschränkte und durch alle Gesteins- bezw. Bodenarten möglich; am geringsten ist nach den Experimenten mit Gesteinsstücken der Durchgang bei den Anhydriten, den Thonen, den älteren Eruptivgesteinen, den krystallinischen Schiefern, Grauwacken-, Thon- und Alaunschiefern, Kieselschiefern, Schieferthonen, den meisten Schichten des Rotliegenden und der bituminösen Mergel der Zechsteinformation, den Schieferletten und thonigen Sandsteinen, den feinkörnigen Sandsteinen aus dem Tertiär etc. Während ein Teil der jüngeren Eruptivgesteine ebenfalls sehr wenig Wasser filtrieren läßt (z. B. die Basaltgläser etc.), befinden sich darunter einige leicht durchlässige Gesteine, besonders Sanidingesteine und verschiedene poröse Basaltarten. Die Filtration unreinen Wassers ist dagegen stets eine zeitlich beschränkte. Je nach der Lösung oder Suspension, die das Wasser enthält, werden die Poren des zu durchlaufenden Gesteines mehr oder weniger rasch verstopft, wodurch sich durchgängige Gesteine in undurchgängige verwandeln können. Besonders sind es die sonst leicht filtrierenden Sandsteine, die dieser Umwandlung

unterliegen.

Der chemischen Veränderungen durch das Wasser haben wir bereits gedacht. Gneise und Granite verwittern leicht zu thonigem, das Wasser zurückhaltendem Boden ; ebenso in den meisten Fällen das Rotliegende, Porphyre u. s. w. Durch Inkrustationen können zersplitterte und in Stücke geteilte Gesteine — besonders Kalke — wieder zusammengekittet und undurchlässig werden u. s. w.

Man kann also im allgemeinen weder sagen, daß eine bestimmte Formation von jeher den gleichen Durchlässigkeitsgrad für Wasser gehabt habe, noch daß sie ihn für alle Zukunft behalten werde. Beständig ist hier nur der Wechsel.

Das Gleiche gilt von der Struktur der Gebirge, die von der erheblichsten Bedeutung für die Existenz der Quellen ist. Spalten, Klüfte, Höhlen etc. bilden sich fortwährend neu; andere werden ausgefüllt, ganze Gebirgsteile stürzen zusammen und neue

entstehen.

Hieraus ergiebt sich, daß die Anwendung der allgemeinen Regeln über das in den verschiedenen Gebirgsformationen enthaltene Wasser mit Vorsicht zu handhaben sein wird; man wird in der Praxis viele mit denselben nicht übereinstimmende Fälle vorfinclen.

Man kann also ohne weiteres nicht sagen: in dieser oder jener Formation findet man viel oder wenig oder gar keine Quellen. Es können — besonders da. man nie sicher ist, ob nicht aus den Ueberlagerungen Wasser kommt — in den als ungünstig angesehenen Formationen des Granits, des Gneises etc. kleine und

Lueger, Wasserversorgung.

größere Quellen gefunden werden; umgekehrt kann man in dem als sehr quellenbildend bekannten Tertiär oder in den Alluvionen vergeblich nach Quellen suchen. Das entscheidende Moment liegt — wie schon mehrfach erwähnt — vorwiegend in dem mehr oder weniger großen Inhalt der Spalten und Klüfte und der Dienstbarkeit desselben für d en Wasserausfluß. (§28,

S. 227.) Hierüber können aber nur Spezialstudien Aufschluß verschaffen.

Dem Vorgehen beim Aufsuchen der Quellen werden folgende allgemeine Erfahrungen dienlich sein können:

1. Bereits in § 26, S. 205 haben wir angegeben, wodurch sich das durchlässige Terrain von dem undurchlässigen äußerlich unterscheidet. Hat man es mit durchlässigem Terrain (§ 26, S. 206) zu thun, so werden in der Höhe nur sehr wenige Quellen zu finden sein; eine größere Zahl oder einzelne ergiebige Quellen treten dann meistens in den Thälern auf und es ist in der Regel der Anfang jedes Wasserlaufes eine Quelle. Im undurchlässigen bezw. wenig durchlässigen Terrain (§ 26, S. 205) giebt es meistens sehr viele und kleine Quellen, und zwar mehr an den Bergen und Hängen, als im Thale.

In mustergültiger Weise hat Beigrand [239] in dem Abschnitte: „Von den jedem Terrain eigentümlichen Wasserläufen“ (§ 12) die äußeren Merkmale angegeben, welche in dem Einzugsgebiete der Seine zwischen durchlässigen und undurchlässigen Gebietsteilen zu unterscheiden gestatten; Aehnliches gilt für alle Gegenden.

2. Viele Quellen sind lediglich Ueberläufe eines unter denselben durchziehenden Grundwasserstromes. Die Ursache ihres Austritts liegt dann hauptsächlich in

der Oberflächengestaltung des Terrains (§ 28, S. 235) und in dem Wechsel des den Grundwasserträger bildenden Materiales; sie finden sich im durchlässigen Terrain sowohl als im wenig durchlässigen häufig an Stellen wie A, B, C, D (Fig. 81), gegen welche die hohle Seite der Horizontalkurven

AIS

(Tr

B,

Co

ge-

kehrt ist. Die zu Thal absinkenden Grund-

Fig. 81.

wasser strömen hier gegeneinander und finden meistens in den Einbiegungen den für ihre weitere unterirdische Fortbewegung nötigen Wasserquerschnitt nicht mehr vor, müssen also zu Tage treten.

Vorstehendes ist wohl eine der bekanntesten und natürlichsten Thatsachen, die es giebt. Paramelle [213] sagt: Wer die Regeln für den Lauf eines Oberflächengewässers kennt, kann ebensogut die verborgenen Wasseradern auffinden und Schritt für Schritt verfolgen, denn beide gehorchen denselben Gesetzen und zeigen die gleichen Erscheinungen. Jedes Thal, jede Erdfalte, jeder Paß, jede Schlucht etc. hat eine zu Tage tretende oder verborgene Quelle. Wenn infolge stärkeren Regens sich in einer Einbiegung des Terrains ein oberflächlicher Wasserstrom bildet, so geht unter der Erde genau auf der Linie des Oberflächenstromes ein Grundwasserstrom etc. Zu der gleichen Ansicht kommt Lubberger [614]. Eines der schönsten Beispiele solcher Erscheinungen ist die Quelle der Fischa-Dagnitz, welche in einer zirkusartigen Einbiegung des Terrains bei Haschendorf (Wien) entspringt; sie nimmt die Ergüsse eines Teils von dem Grundwasserstrom der Wiener-Neustädter Ebene in sich auf und liefert in der Nähe der Quelle - ca. 400—500 Sekundenliter Wasser. Der unter ihr wegfließende Grundwasserstrom speist den von der Quelle abfließenden Bach auch noch abwärts, so daß einige Kilometer unterhalb des Ursprungs bei Siegersdorf die Wassermenge ca. 2 Kubikmeter pro Sekunde beträgt [208]. Kleinere Beispiele finden sich überall in Menge, da weitaus die größte Mehrzahl aller Quellen in dieser Weise entsteht.

3. Innerhalb regelmäßig geschichteter Formationen treten die Quellen stets am Ausgehenden der Schichten aus. Ist das Ausgehende steil abgeschnitten und

vertikal wenig zerklüftet, so trifft man meistens eine Reihe kleinerer Quellen an; ist es von flacherem Verlaufe und mit Gerollen etc. bedeckt, so sammeln sich die kleinen Quellen in den Gerollen zu einzelnen größeren, die in der Regel am Fuße der Schutthalden auskommen. Alle Quellen des Ausgehenden werden relativ bedeutend, wenn das quellenbildende Gebirge außer der Schichtung noch eine vertikale Zerklüftung hat.

„In sehr vielen Teilen der Zentralalpen ist es (nach

In der Regel sind die geschichteten Steine in eine Reihe von Lagen (Bänken) getrennt, die unter sich verglichen, durchaus keine identische Beschaffenheit haben und unter allen Umständen einen, wenn auch kleinen Zwischenraum an der Trennungsfläche lassen. Aus diesen Zwischenräumen tritt das infiltrierte Wasser aus, und zwar nach jener Richtung, nach welcher die Schichten fallen, und am Ausgehenden derselben.

Schlagintweit) eine nicht seltene Erscheinung, die eine Seite eines Bergzuges mit üppiger Vegetation bedeckt zu sehen, während die entgegengesetzten Abhänge ganz davon entblößt sind. Forschen wir weiter, so hängt dies mit dem Mangel oder Ueberfluß an Quellwasser zusammen, und dieser ist nur durch die Schichtenstellung bedingt. Die atmosphärischen Wasser sammeln sich nämlich an den Schichtenflächen und sickern in der Richtung derselben herab, bis sie an den Schichtenenden (am Ausgehenden) in reichlichen Quellen zu Tage treten; hingegen an den Seiten, an welchen die hoch erhobenen Schichtenköpfe anstehen, herrscht großer Wassermangel.“ Wohl das schönste Beispiel für diese Art von Quellenerscheinungen ist die „ stille Reuß“ zwischen Altorf und Erstfeld (Schweiz), welche auch beim niedrigsten Wasserstande noch an 1 Kubikmeter Wasser pro Sekunde liefert; sie kommt am Fuße der Kalksteinwände der Hohfaulengruppe zu Tage. Eine ebenfalls sehr schöne, den Besuchern des Säntis wohlbekannte Quelle bricht an dem Ausgehenden der Ebenalpkette hinter dem Escherdenkmal bei Schwendi (Appenzell) hervor. Andere Beispiele werden wir in Abschnitt III noch erwähnen; viele hierher gehörige Quellen sind beschrieben in [376].

sam

4. Bemerkt man, daß ein Gebirge mit Eruptivgesteinen (Graniten, Phono-lithen, Basalten etc.) durchsetzt ist, so darf ein Austreten von Quellen in Nähe solcher Durchbrüche als sehr wahrscheinlich angesehen werden. Der Grund der Wasserführung an dem Ausgehenden solcher Ganggesteine liegt in der Trümmerbildung, die sich beim Durchbruche der feuerflüssigen Massen durch das sedimentäre Gestein vollzogen hat; dadurch werden die Bedingungen erfüllt, welche die An-mlung größerer Infiltrationsmengen begünstigen (§ 28, S. 227).

Auf der schwäbischen Alb bestätigt sich unverändert die früher schon bekannte Erscheinung, daß, wo sich Kuppen von Basalt und Basalttuff über die Juraformation erheben, stets Wasser gefunden wird. (Vergl. .Artesische Brunnen in Württemberg“ in Poggendorff’s Annalen, Jahrg. 1837, S. 491.) Zinken [445] sagt: „Es ist eine schon sehr lange vom Bergmann gemachte Bemerkung, daß auf dem Ausgehenden der Gänge viele Quellen gefunden werden; es läßt sich daher das Streichen der Gänge häufig nach den Quellen beurteilen etc. Ueberraschend interessante Belege geben viele Bergwerksrevierkarten (z. B. die Gegend von Clausthal und Grund) für diese Erfahrung, welche schon der Bergmann der Vorzeit bei Ausführung der Gänge benutzte etc.“ Weitere Beispiele bringt [376].

5. Ganz ähnlich verhalten sich die Gebirge, wenn

die Struktur des Gesteins

wer-

wechselt, z. B. in Blöcke getrenntes Gestein (Detritus) mit unzerstörtem oder regelmäßig geschichtetem zusammenliegt, wodurch Zwischenräume entstehen, die sich leichter mit Grundwasser füllen können, als jene des Liegenden. Die Quellen den in solchem Falle stets über dem unzerstörten bezw. regelmäßig geschichteten * Gesteine austreten.

die manchmal sehr bedeutenden Block- und Schutthalden, die sich in

vielen Formationen," auch in den krystallinischen Schiefergebirgen und im Granit (Felsenmeere etc.) vorfinden; das unterliegende, noch unzerstörte Gestein hält die reichlich in die Trümmer infiltrierenden Wasser an und leitet dieselben, je nach der Form des Sammelbeckens, entweder nach einem Punkte hin oder läßt sie in vielen kleinen Quellen austreten. Auf biegung oder Einknickung

von Schichten, wodurch das unterliegende Gestein weniger zerstört wurde, als das aufliegende, veranlassen ähnliche Verhältnisse.

6. Liegen zwei Formationen übereinander, von denen die obere weich und zerklüftet, die untere hart und wenig wasserdurchlässig ist, so treten an der Steinscheide meist viele kleine oder an den Stellen, an welchen das Terrain Einziehungen

Fig. 82.

zeigt, ziemlich mächtige Quellen aus. Manchmal ist die eigentliche Austrittsstelle G (Fig. 82) verdeckt durch Blockhalden und die Quelle kommt erst weiter unten bei S zu Tage. Hat man erkannt, daß eine ■ solche Steinscheide vorliegt, so muß beim Aufsuchen der Quellen die Linie verfolgt werden, an welcher sich die obersten Blöcke des unterliegenden Gesteines zeigen, weil diese den möglichen Austrittsstellen am nächsten liegen, während solche des oberhalb liegenden Gesteines weit am Abhange herunter rollen und auf falsche Fährte führen können.

Während in dem ebengedachten Falle im allgemeinen der untere Hang des

m:

Fig. 83.

Gebirges meist stärker fällt, als der obere, ist es umgekehrt, wenn das weichere Gestein die undurchlässige, das härtere die zerklüftete und auf lagernde Gebirgsart ist. In diesem Falle ist die steilere Halde stets oben, die flachere unten, und meistens eine so deutliche Charakteristik durch den stumpfen Winkel der Oberfläche ausgeprägt, daß es nicht schwer hält, die unter G (Fig. 84) die Steinscheide passierenden und bei Q austretenden Quellen zu finden.

Besonders schön kann man derartige Quellenerscheinungen an den Abhängen des Schwarzwaldes und der Vogesen gegen das Rheinthal sehen, wro der Buntsandstein teilweise dem Granit, teilweise krystallinischen Schiefern etc. aufgelagert ist; überall an der Schichtengrenze zwischen beiden Gesteinen treten Quellen aus, und zwar teilweise sehr mächtige. Hier liegt fast immer der in Big. 82 gekennzeichnete Fall vor, da die Halden des unterliegenden Gebirges meist steiler sind, als die Oberflächenneigung der Sandsteingebilde. Den in Fig. 83 bezeichneten

Fall trifft man häufig im Jura, besonders dort, wo mächtige Thone oder Mergel unter den klüftigen Kalksteinen liegen; auch hier ergeben sich meist sehr schöne Quellen. Auch in den Kalksteinen der Trias sammeln sich oft große Infiltrationen über undurchlässigen Schichten und treten an der Steinscheide aus. Zu den bekanntesten Beispielen dieser Art gehören die über den „Werfener Schiefern“ austretenden Quellen der Wiener Hochquellenleitung: der Kaiserbrunnen und die Stixensteiner Quelle. Den ersteren haben wir in seiner Beschaffenheit vor dem Baue in Fig. 84 dargestellt; er ist jetzt gefaßt und dient bekanntlich zur Wasserversorgung der Stadt Wien. Der Kaiserbrunnen liegt im Höllenthal zwischen Schneeberg und Raxalpe

jygp

lü

wm

33Pl||gi

immum

mSmm

-SS

i-

mm

Sv

JÜ1

oberhalb Hirschwang in einem von den Abstürzen der Stadelwand umschlossenen Kessel, der auf den Karten als „Wasserofen“ bezeichnet ist, und ergiebt im Mittel etwa 800 Sekundenliter ; man erblickt in ihm einen bedeutenden Teil der Drainage des Schneeberges , dessen Hochfläche als das Speisereservoir der Quelle betrachtet wird. Die Fassung desselben etc. werden wir in Abschnitt III behandeln.

t-

35

St

ii

Mi

wm®.

iK/Kr

Ebenfalls große und schöne Quellen, jene der Dhuis, welche zur Wasserversorgung von Paris benutzt werden, entspringen an der Schichtengrenze zwischen dem zerklüfteten mittleren Tertiärgebirge und den grünen Mergeln derselben Formation (mar-nes vertes de Montmartre).

Fig. 85 zeigt ein Bild einer dieser Quellen, genannt:

Moulin de la source. Sie ergiebt eine Wassermenge von ca. 300 Sekundenlitern und liegt bei Pargny, Kanton Conde-en-Brie (Aisne).

Andere Beispiele, die hierher gehören, bringt [376].

j£-

Fig. 85. Moulin cle la source (Dhuis).

7.    Manchmal sind derartige zerklüftete Gebirge von Undurchlässigem in weiter Erstreckung mantelartig umhüllt, z. B. von Thon, Löß etc. Dadurch wird das Grundwasser im Gebirge aufgestaut und es bilden sich Quellen an allen Einbuchtungen im orographischen Relief, weil an solchen Stellen der Mantel durch Oberflächengewässer teilweise abgetragen ist. Sind keine solche Einbuchtungen vorhanden, so treten die Quellen in Reihen aus.

Beispiele für diese Art Quellen findet man überall dort, wo sich Löß und Lehm oder ähnliche, wenig durchlässige jüngere Gebirgsformationen vor das Ausgehende älterer durchlässiger abgelagert haben. Besonders im Rheinthale von Basel abwärts bis gegen den Neckar hin und auf der elsässisch-bayrischen Seite trifft man solche Ablagerungen. Wir werden im III. Abschnitt die aus einer solchen Umhüllung veranlaßten Quellen bei Lahr besprechen.

8.    Manchmal bemerkt man, besonders in sehr zerklüftetem Terrain oder im Schwemmlande, eine Reihe von Einsenkungen (Schlünde, Trichter, Erdfälle, Versenklöcher, Schlipfe, Spalten etc.), durch welche die Oberflächengewässer rasch versinken, an welchen aber auch manchmal Quellen aufsteigen oder in welchen Wasser stets vorhanden ist. In den meisten Fällen liegt sodann in der Verlängerung der Richtung solcher Reihen im Thale eine größere Quelle aus leicht • verständlichen Gründen.

Wir haben bereits in Fig. 79 (§ 28, S. 235) dargestellt, daß für das Steigen des Grundwasserstandes in der Konfiguration des Terrains Grenzen gezogen sind; enthält das letztere Einsenkungen, so werden bei steigendem Auslaufe an diesen Einsenkungen Quellen zu Tage treten, die verschwinden, sobald der Rezipient des Grundwassers (der Fluß) eine Absenkung erfährt.

Stellen wir uns nun als Rezipienten statt des Flusses eine Quelle vor, so erklärt uns das früher Gesagte leicht die sub 8 ausgesprochene Regel.

In Thälern, welche im durchlässigen Gesteine erodiert sind, ohne daß die Erosion bis auf die undurchlässige Schichte herabreicht, treten häufig an tieferen Stellen Quellen aus, welche alsdann (statt des Flusses) die Rezipienten für das von beiden Seiten oder von einer Seite gegen dieselben strömende Grundwasser darstellen. Ist der Verlauf des Ansteigens der Thal wände flach und teilweise von Vertiefungen unterbrochen, so wird entweder bei steigender Grundwasserwelle oder in allen Fällen in solchen Vertiefungen Wasser sein oder austreten; das letztere, wenn die Grundwasserwelle stets über diese Vertiefungen hinausreicht, das erstere, wenn sie nur bei vermehrten Infiltrationen sich zu denselben erhebt.

zur Quelle — führen, und die Quelle wird in der Verlängerung der Reihenrichtung liegen, wenn nicht ganz abnormale Gestaltungen des Untergrundes in letzter Linie Abweichungen hervorrufen, was selten stattfindet.

Steigen die Thalwände steil an und ist das Gebirge sehr großporig, so liegt die Grundwasserwelle tief unter Terrain. Bewegt sich das Grundwasser in solch zerklüftetem Gesteine oder in Geschieben sehr ungleicher Korngröße, so wird dort, wo der Hauptuntergrundstrom verläuft, die Geschwindigkeit eine ziemlich bedeutende sein. Rasch hinzukommende Infiltrationen bewirken ein starkes Ansteigen der Grundwasserwelle, welchem bei Auf hören der Zuflüsse ein ebenso rasches Fallen folgt, und hierdurch entstehen mechanische und chemische Angriffe auf das Bett, Ausspülungen der Spalten und Zwischenräume, Zerbröckelung und Nachsturz von oben. Es müssen also mit der Zeit an allen jenen Stellen, welche von dem Untergrundstrome mit der größten Energie angegriffen werden, von unten nach oben erweiterte Klüfte entstehen, welche von den die Gelegenheit zu leichter Infiltration begierig ergreifenden Oberflächengewässern mit der Zeit zu Senklöchern erweitert werden. Umgekehrt muß unter solchen Senklöchern auch die stärkste unterirdische Wasserader sein, denn ihrer Arbeit verdankt ja die Eintiefung ihren Ursprung. Verfolgt man deshalb diese Senklöcher der Reihe nach in Richtung der Grundwasserströmung, so müssen sie schließlich zum offenen Auslaufe

Daß solche Erosionen im Untergründe, verbunden mit den in § 30 behandelten chemischen Angriffen des Wassers, vielfach die Veranlassung zur Entstehung von Höhlen etc. abgeben können, bedarf wohl keines näheren Beweises; ebenso klar ist, daß die von oben kommenden erdigen Einschwemmungen, vermischt mit den unterirdischen Ablösungen des erodierenden Wassers, zu Absätzen, Veränderungen im Laufe des Untergrundstromes und damit verknüpften neuen Erdfällen etc. führen werden.

\~T.

-rj-j

ru-

aMsgäe

gssp®»

%. •••• -

li

14

Die intermittierenden Quellen, welcher wir bereits in § 28, S. 229 gedacht haben, bilden einen Teil der Erscheinungen, die in dieses Gebiet fallen; immer, wenn eine Reihe solcher Quellen zu beobachten ist, führen sie schließlich zu einer größeren, ständig laufenden. Es giebt intermittierende Quellen, welche jahrelang aussetzen: diese kommen den stets trockenen Versenklöchern (Schlünden, Schlipfen) am nächsten; sie sind ein Beweis, daß die Grundwasserwelle sehr selten bis Terrainhöhe steigt und der Untergrundstrom sehr tief liegt. Andere fließen nur zu gewissen Jahreszeiten; diese beweisen , daß die Grundwasserwelle der Bodenoberfläche an der betreffenden Stelle häufiger nahe kommt. Endlich giebt es solche, die nur ausnahmsweise versiegen , in der Regel aber

Wasser abgeben; bei diesen ist clie Grundwasserwelle meistens höher, als ihr Ursprung. Sie verschwinden, wenn der Spiegel der Hauptquelle tiefer gelegt wird.

Sehr schöne Beispiele für den letzten Fall liefern die aufsteigenden Quellen im Thale der Vanne (Champagne). Wir haben in Fig. 86 ein Bild der zur Wasserversorgung für Paris benutzten Quelle von Cerilly gegeben. Sie entspringt aus der Kreide, welche hier auf einer völlig undurchlässigen Thonschicht lagert, und bildete den Ursprung des Baches von Cerilly. Bei der Fassung hat man den Wasserspiegel um ca. 4 Meter gesenkt und damit die Wassermenge vermehrt; die Absenkung- der Grundwasserwelle hat natürlich die andern Ausflüsse, die mit ihr kommunizierten, entsprechend vermindert. Die Wassermenge beträgt normal ca. 150 Sekundenliter.

In der Erscheinung großartiger ist die berühmte, hierher gehörige Quelle der Sorgue bei Vaucluse (Fig. 87). Sie entspringt aus einem trichterförmigen Bassin, welches mit einer tiefen Höhle in Verbindung steht. Geognostisch besteht das Grundwasserreservoir aus einer durchaus zerklüfteten und zerrissenen Neocombildung, welche von undurchlässigen Mergeln unterlagert und von allen Seiten eingeschlossen wird. Das 1650 Quadratkilometer große Infiltrationsgebiet ist mit zahlreichen Senklöchern (Schlipfen), welche hier „tin-douls“ und „avens“ heißen, übersät, die alle den Lauf des Grundwassers verfolgen lassen. Sie weisen schließlich auf die mächtige Quelle hin, welche im Sommer und Herbst ein Ergebnis von 8—10 Kubikmeter pro Sekunde und ein meist in die Frühjahrsmonate fallendes Maximum von 30 - 60 Kubikmeter pro Sekunde zeigt, während das Minimum auf etwa 6 Kubikmeter angegeben wird [376].

«tote.

mmm

BillülÄs

Ui

SSSi

Ganz ähnliche Quellenerscheinungen , nur nicht so mächtige, zeigen sich am Fuße der rauhen Alb in Württemberg; auch in ihrem Gebiete finden sich allerwärts die den Untergrundstrom bezeichnenden Erdfälle. Die Minima und Mittelwassermengen einer Reihe von diesen Albquellen sind folgende ⁷):

SS

In?

Fig. 87. Quelle der Sorgue bei Yaucluse.

Bezeichnung der Quelle

Mittelwassermenge

Minimum

Blautopf .    ..........

Zwiefalter-Aach........

Münsinger-Lauter...... .    .

Brenz-Ursprung........

Lauterquelle (Buttenhausen) .    .    .    .

Königsbronn (Ursprung der Pfeffer)

1300 Sekundenliter

350 Sekundenliter

1060

1000

900

375

280

320

470

245

ISO

Unter denselben ist wohl eine der schönsten der Blautopf bei Blaubeuren, von dem wir in Fig. 88 eine Darstellung geben; seinen Namen hat er von der topfartigen Form des Beckens und der wunderbar schönen blauen Farbe des Wassers, deren mächtige Wirkung auf den Beschauer durch die von der Bergseite von schroffer Felswand in das Becken hineinhängenden Baumzweige und die wilde Natur der Umgebung noch gesteigert wird. Der mittlere Durchmesser des dux-ch ein Wehr abgeschlossenen Beckens beträgt ca. 38 Meter, die gi-ößte Tiefe 20 Meter. Die blaue Fai-be scheint von Kupfervitriol herzui-ühren, da eiserne, in das Wasser eingehängte Gegenstände sich mit Kupfer überziehen sollen.

tr_

pSL

^<-r

£9?

Ft*

,* ■

Sh:

gjvygßiay&apfi

p-ri

^tr>j

Äfi

iBigg

“sV

£s|

S®,

h.-»

A>

52'-

gp

: •. I

y%5

Sei

fVj⁰

■S,

^»j

iSi

k<

f/rV/

A~-;_:- • 'v.

35

p|||gg

|r

>'■>

vi

pE§lsl£-U3i:3FgS

Ut> - v-?--

■\^TI -

V;>

UI

* ~-: uV.T-

I^PSeHSÜS

®S

' J.^CT

äg

HÜl

m/t/h

//•ß

//// 7 (r

aßÜ

Fig. 88. Blautopf bei Blaubeuren.

Das Thal von Orleans auf der linken Seite der Loire liefert ein weiteres Beispiel für solche mächtige unterirdische Wasserbewegungen. Yon dem Dorfe Bouteille trifft man thalabwärts in der flachen Ebene eine Reihe von Einsenkungen und kleineren Quellen, welche schließlich auf die große Quelle des Loiret führen, die wohl eine der mächtigsten existierenden sein dürfte. Wir geben in Fig. 89 ein Bild derselben. Sie verdankt ihr Dasein einer Reihe von unterirdischen, in Ablagerungen des unteren Miocäns entstandenen Höhlen, die bei Bouteille in der Hauptsache Wasser aus der Loire, im Thale von Orleans aber auch sehr viel Grundwasser aufnehmen. Unterhalb Orleans ergießt sich der Loiret wieder in die Loire; er trägt Dampfschiffe bis zu seiner Quelle.

Schließlich müssen wir noch einer weiteren, hierher gehörigen Erscheinung gedenken, nämlich der intermittierenden und ständigen Quellen an dem Uferrande alter Hochgestade. Man findet in den Allu-

____ vionen der Flußthäler vielfach eine

igggp§§|g| Aufeinanderfolge von Terrassen, welche

__„:Ji| die früheren Hochwasserstände der

Flüsse bezeichnen; die früheren Fluß-läufe sind an' den Anfressungen -< dieser Terrassen meist sehr deutlich W    zu erkennen. Zur Zeit ihres Bestehens

haben die alten Flußläufe die Grund-wasser der Alluvionen aufgenommen. Nach der Verschüttung dieser früheren Flußbette sammeln sich die Grundwasser, welche ihren alten Lauf fortzusetzen bestrebt sind, an und können, je nach Beschaffenheit des seinerzeit in den Flußlauf eingeschwemmten Materiales, an einzelnen Stellen leichter oder schwerer, periodisch oder ständig, zu Tage treten und Quellen bilden. Es ist also auch hier meistens von Erfolg, wenn diese Zeichen zum Aufsuchen bestehender Quellen benutzt werden.

' t •«—fr- -=*■———■

’ -.“ X

Bl

ilf

«fe

••

zßLß=--~-

=h=m- . - *

ToJ, F

_A‘.j ¹

SitT

Welch große Bedeutung alle diese Dinge für die Auf Schließung von Wasser aus dem Untergründe haben, werden wir später ersehen.

9. Sehr häufig erstrecken sich längs eines Thaies die Gebirgsrücken in langen, mehr oder weniger geradlinigen Zügen, die im allgemeinen von vielen dieser geraden Linie mehr oder weniger parallelen Verwerfungsspalten begleitet sind. Verfolgt man in solchem Falle diese Spalten, so wird man auf eine Reihe Quellen treffen, wenn das Ausgehende der höheren Gebirge gegen dieselben entwässert.

Die richtige Bestimmung der Verwerfungsspalten gehört wohl mit zu den schwierigsten Aufgaben des Geologen und es muß entschieden davor gewarnt werden, etwa auf der Karte mit einem Lineal zwei oder drei Thermen, die als einer Spalte angehörig erkannt sind, zu verbinden und die sich dadurch ergebende Linie als Verlauf der Spalte anzusehen, wie es manchmal geschieht. Auf solchen Linien findet man meistens keine Quellen. Es giebt Gegenden, in denen das Vorhandensein solcher Spalten leicht zu erkennen, die Spalten selbst aber doch schwer zu finden sind, z. B. im Rheinthale, wo die an den Hängen tief liegenden Formationen im Vergleich zu dem auf den Wasserscheiden liegenden Gebirge zeigen, daß eine Verwerfung durchgehen muß, wo aber trotz vieler geognostischer Untersuchungen heute noch der genaue Verlauf nicht feststeht. Eine große Zahl von Spalten, von welchen Quellen ausgehen, hat Lersch [209]

S. 169 ff. namhaft gemacht, auf den wir verweisen; Gleiches findet man in [376].

In solchen Verwerfungsspalten entstehen meist sehr ergiebige kalte und warme Quellen. Zu den kalten Quellen gehört z. B. jene von Sassenage, die wir in Fig. 90 wiedergeben. Sie ist veranlaßt durch eine Verwerfung in der Kreide, bei welcher die wasserführende Kreideschichte gegen die undurchlässigen Mergel des unteren Neocom angelagert wurde, wodurch die Wasser aufgehalten sind. Die weichen Mergel des unteren Neocom haben sich allmählich aufgelöst und auch die Spalte undurchdringlich gemacht, so daß jetzt die Wasser direkt aus einer Grotte der Kreide austreten [193].

Vs

il

■p

I)

a»^§äSliBBp8%*v V-.

4ü

■to«#/.--}

Cnq

“ Igggti!

‘£\\\

Fig. 90. Quelle von Sassenage.

10. Kann keines der seither genannten Mittel zur raschen Erledigung der Aufgabe, in einem bestimmten Gebiete die vorhandenen, einem bestimmten Zwecke genügenden Quellen aufzufinden, in Anwendung kommen, so bleibt nichts übrig, als die Verfolgung aller vorhandenen Wasserläufe bis zu ihrem Ursprünge. Bei einiger Aufmerksamkeit findet man sie auf diesem Wege sicher*).

Die größte Vorsicht ist hinsichtlich Beurteilung der Wassermenge Quelle erforderlich, wenn sie zu Zwecken einer Wasserversorgung benutzt

ermitteln, wie wir dies in

einer

werden soll. Die Wassermenge ist durch Messung zu

*) Daß bei den topographischen und geologischen Aufnahmen nicht sämtliche Quellen, auch die weniger bedeutenden, in die Karten eingetragen werden, ist sehr beklagenswert. Viele Mühe und Zeit wird verschwendet, um diese so wichtigen Erscheinungen nachträglich zu finden, und zwar häufig von denselben Herren, welche die Landesaufnahmen kontrollieren.

¹

Sämtliche über Bodenkunde bezw. Bodenphysik handelnden, in § 26, S. 209 genannten Werke besprechen in ausführlicher Weise die Wärmeabsorption und Wärmeleitung in den verschiedenen Bodenarten.

²

Littrow, A. v. Relative Wärmeleitungsfähigkeit verschiedener Bodenarten, Wiener akad. Anzeiger. Jahrg. 1875. S. 4.

³

Vergl. Hann, Handbuch der Klimatologie. Stuttgart 1888 (angef. in § 22, S. 171).

⁴

Die Umbildung der stickstoffhaltigen Materien erfolgt nach den. neuesten Forschungen durch die Nitromonade, ein Mikrob, die S. Winogradsky in Zürich entdeckt hat; sie nimmt Kohlenstoff auf und behält Sauerstoff, den sie sodann mit dem Stickstoff verbindet, um Salpetersäure zu bilden.

⁵

Diesen Niederschlag kann man bei vielen Quellen und kleinen Wasserläufen beobachten, besonders in sumpfigen Gegenden. Das Wasser spielt auf der Oberfläche mit Regenbogenfarben; aus der Umgebung werden Phosphorsäure und Kieselsäure aufgenommen neben geringen Mengen von Kalk, Magnesia und Thonerde. Die teilweise schwarze und braune Färbung der meist etwas

⁶

Heim [356] sagt S. 14 seiner Abhandlung über Quellen: Im Hochgebirge kommen so viele Störungen der Schichtlagen, so viele Schichtbrüche und unregelmäßige Klüfte vor, daß die Bergmassen, wenigstens in den Zonen der Sedimentgesteine, häufig sogar in dem Gebiete krystallinischer Schiefer, Granite etc. sich im großen Ganzen vorwiegend durchlässig verhalten.

⁷

Nach einer gütigen Mitteilung des Herrn Baurat Eh mann in Stuttgart.

Abschnitt I, § 11, S. 85 angegeben haben; dabei ist vor allem zu beachten, daß der Spiegel der Quelle weder gehoben noch gesenkt werde. Hebt man den Wasserspiegel, so gerät man in Gefahr, Ausflüsse zu veranlassen, aus welchen die Quelle sonst kein Wasser ergießt; dieses Wasser geht verloren. Senkt man den Spiegel, so verändert man die Lage der Grundwasserwelle im Gebirge und das momentan erreichte Mehrquantum hat dann in trockenen Zeiten ein relativ kleineres Ergebnis im Gefolge (§ 28, S. 224). Da das Minimum einer Quelle maßgebend für die Entscheidung wird, ob sie dem Zwecke, für welchen man sie braucht, dienlich ist, so sind die Messungen so lange fortzusetzen, bis wenigstens einmal eine Trockenperiode in dieselben einbezogen werden kann. Auch nach längeren Trockenperioden sollte das Ergebnis noch größer sein, als der Bedarf, da die Fassungsarbeiten, wie wir später sehen werden, das Ergebnis fast ausnahmslos ungünstig beeinflussen. Eine völlige Sicherheit, daß die Quelle allezeit ausreichen werde, ist niemals geboten (§33).

Fassen wir die Resultate unserer Betrachtungen zusammen, so ergiebt sich

folgendes:

Je größer der Wasserbedarf ist, um so weniger soll man die demselben entsprechende Quelle in der Höhe suchen, denn es ist dort nicht nur das Infiltrationsgebiet klein, sondern es sind auch die zufälligen unterirdischen Wasserverluste um so wahrscheinlicher, je höher und steiler ein Gebirge ist, während in der Regel der Untergrund der Thalsohlen als bleibend wassergesättigt bezw. als undurchlässig angesehen werden darf, dort also die zufälligen Verluste ausgeschlossen sind. Dem fügen wir noch zu, daß die Gefahr, durch Grabungen anderer die Quellen zu verlieren, in der Höhe eine viel größere als in der Tiefe ist und daß diesbezügliche Schädigungen oft absichtslos erfolgen können und — in der Regel wenigstens — Schadenersatzforderungen nicht begründen.

Was die übrigen Verhältnisse anbelangt, so möchten wir nochmals vor dem allzugroßen Vertrauen auf „das Vorkommen der Quellen in den verschiedenen geologischen Formationen“ warnen. „Die Quellen sind unendlich mannigfaltig. Jeder einzelne Fall will studiert sein. Sie sind so individuell verschieden, daß man fast

so wenig zwei Quellen von ganz gleichem Charakter als zwei Menschen von ganz gleichem Gesicht findet, und jede Gegend hat wieder ihre besonderen Typen“ [356]. Die größte Vorsicht ist bei Beurteilung der Wassermengen der Quellen erforderlich.

Zum Schlüsse mag noch angeführt werden, daß das Vorkommen von Quellen erfahrungsgemäß im Hochgebirge eine Grenze hat; dieselbe ist verschieden, je nach der Lage, die in Betracht kommt. Nach Schlagintweit scheint die Erhebung in den Alpen, welche einer Verminderung der Quellentemperatur um 1° C. entspricht, vom Fuße der Alpen bis zur Isogeothermenfläche von —(— 1⁰ C. in runder Zahl ca. 230 Meter zu betragen. In den Schnee- und Eisregionen, in der Regel in rund 3000 Meter über Meer, hören die Quellen auf (vergl. Litteratur über Gletscher,

S. 189). In anderen Gegenden, in welchen die mittlere Jahrestemperatur unter dem Gefrierpunkt steht, scheinen jedoch nach vielfachen Wahrnehmungen auch den ganzen Winter hindurch Quellen zu fließen [184], [416], [462].

Es bedarf wohl kaum der Bemerkung, daß ein ins Einzelne gehendes Studium der außerordentlich großen Zahl Quellen, die es in allen Ländern giebt, hier keinen Platz finden kann. Die auf S. 237 angegebene Litteratur liefert eine reichliche Ausbeute. Das umfassendste uns bekannte und empfehlenswerte Werk ist [376].

§ 32. Mächtigkeit und Beschaffenheit verborgen fiiefsender Wasser.

Um über die Mächtigkeit verborgen fließender Wasser in einem Gebiete ein Urteil zu erlangen, hat man in erster Linie eine genaue Aufnahme aller zu Tage tretenden Gewässer vorzunehmen. Hierdurch erhält man einen Begriff davon, welcher Teil der atmosphärischen Niederschläge und in welcher Form derselbe (ob als Quellwasser oder als Regenwasser) von den offenen Gewässern fortgeführt wird. Meteorologische Beobachtungen liefern sodann mit Rücksicht auf die über dem Boden stehende Kultur in zweiter Linie einen Anhalt für die Schätzung des auf die Erdoberfläche gelangenden und des verdunstenden Wassers. In dritter Linie steht die über den Einzug und Verlauf der Bodeninfiltration auf klärende geognostische Untersuchung des Terrains. Nur dasjenige Quantum, welches weder oberflächlich abläuft noch verdunstet, kann eventuell dem Boden wieder entzogen werden.

Für diese Vorarbeiten ist es in jedem Falle unerläßlich, dasjenige zu kennen, was von anderen in den ebengenannten drei Richtungen bereits erforscht worden ist. Man wird also vor allen Dingen die vorhandene Litteratur bezw. die meist in den Archiven der Gemeinden verwahrten früheren Erhebungen, Gutachten u. s. w., sodann etwa vorfindliche hydrographische Aufzeichnungen der Landesbebörden, Veröffentlichungen der meteorologischen Stationen, geognostische Aufnahmen etc. studieren müssen. Dabei ist es nicht richtig, zum vornherein irgend eine einschlägige Leistung ihres Urhebers halber als unbedeutend beiseite liegen zu lassen; auch in den Dilettantenarbeiten steckt häufig Brauchbares, ebenso wie manchmal in den Arbeiten der sogenannten „Autoritäten“ Unbrauchbares enthalten ist. Erst dann, wenn diese Erhebungen gemacht sind, läßt sich ermessen, was noch notwendig wird, um einen klaren Einblick zu gewinnen.

früher namhafter Er-

Eine Uebersichtskarte des in Betracht kommenden Gebietes, deren Ausdehnung meist wesentlich durch die Größe des verlangten Wasserquantums beeinflußt wird, ist herzustellen. In kultivierten Ländern sind in der Regel derartige Karten durch die Landesvermessung mit einiger Zuverlässigkeit geboten; wo dies nicht der Fall ist, wird die Herstellung genauerer Karten manchmal so großen Aufwand erfordern, daß man sich mit bescheidenen Darstellungen zufrieden geben muß. Auch in den besseren Karten sind selten alle vorhandenen Quellen und Wasserläufe eingetragen; diese Eintragungen sind nachträglich zu vollziehen. Die größten Schwierigkeiten bereitet die Messung des Ergebnisses der Quellen und Wasserläufe; sie ist aber unentbehrlich und hierauf das Hauptaugenmerk zu richten. Etwa beobachtete, im Laufe der Zeit eingetretene Veränderungen größerer Wasserläufe sind von ganz hervorragender Bedeutung; sie lassen sich teils aus alten Karten im Vergleich mit neueren, teils auch aus den in neuen Karten in der Spur noch zu verfolgenden Altwassern ermitteln. Häufig sind z. B. in den Alluvionen der Flußgebiete die Grundwasserträger von Einfluß auf die Wasserqualität, d. h. die letztere ist in nahe aneinander grenzenden Gebieten oft recht verschieden, je nach dem Ursprünge und der Verbreitung der eingelagerten Geschiebemassen. Hier müssen dann hydrographische, chemische und geognostische Untersuchungen zur Aufklärung Hand in Hand gehen. An manchen Orten sind Quellen von giebigkeit verschwunden, an anderen neue aufgetreten; solche Ereignisse gestatten oft Schlüsse auf Vorgänge von Bedeutung im Innern eines Gebirges oder aut Kulturveränderungen an der Erdoberfläche. Ebenso ist es umgekehrt. Auch hier wird ein Vergleich alter Karten mit neuen manchmal den Schlüssel zur Erkenntnis der Ursachen liefern. Endlich darf nicht aus dem Auge verloren werden, daß bestehende Drainagen, Wasserentnahmen für bürgerliche und industrielle Zwecke,

Wehranlagen und Bewässerungen auf den Lauf und die Menge, eventuell die Qualität des Grundwassers großen Einfluß nehmen.

Meteorologische Beobachtungen und Messungen aus früheren Zeiten sind im allgemeinen selten; auch sind sie meist mit Mängeln behaftet. Man wird deshalb hier die neueren Daten in erster Linie verwerten und kann es auch um so mehr, als — mit wenigen Ausnahmen — das Klima einer bestimmten Gegend innerhalb größerer Zeitabschnitte keinem Wechsel unterworfen ist. Indessen muß stets dahin gestrebt werden, speziell auf das betreffende Gebiet bezügliche Beobachtungen und Messungen zu erlangen, da insbesondere die Häufigkeit und Energie der Regenfälle in ganz benachbarten Gebieten große Verschiedenheiten zeigen (vergl. § 24).

Was die geognostischen Untersuchungen anbelangt, so haben sich diese, wie wir in § 31, S. 251 hervorhoben, hauptsächlich auf die Geotektonik des Gebietes zu erstrecken. Während innerhalb gewisser Grenzen das Detail solcher Untersuchungen, z. B. die Entscheidung darüber, ob ein Gebirgsglied dem Rotliegenden oder dem unteren Buntsandstein eingerechnet, dieses oder jenes Mergelglied noch dem weißen Jura oder schon der Kreide zugezählt werden soll etc., ziemlich gleichgültig ist, werden Urteile über die Wasseraufnahmefähigkeit der Gebirgskonstituenten, die Teilung des Gebirges in einzelne Schollen, die Zertrümmerung einzelner Glieder, die wahrscheinliche Durchlässigkeit oder Undurchlässigkeit auch mit Rücksicht auf die Lage der Schichten und ihre gegenseitigen Berührungsflächen, die etwaige Ausfüllung von Spalten und das mobile Element in denselben, welches von den Wassern fortgespült wird u. s. w., von der grössten Bedeutung. Daß zu diesen Zwecken geognostische Profile, nicht bloß Oberflächeneinteilungen, nötig sind, ist gewiß. Solche Profile sollten niemals verzerrt aufgetragen, sondern stets mit gleichem Längen-und Höhenmaßstab gezeichnet werden; auch ist klar, daß in den meisten Fällen ein richtiges Bild nur bei direkter Erforschung des Untergrundes durch Bohrungen erreicht wird, die aber nur dann von Wert sind, wenn ein geübter Geologe die Bohrergebnisse selbst klassifiziert. Der Ingenieur sollte immer so viel Selbstkenntnis haben, um bei geognostischen Untersuchungen auf Unfehlbarkeit zu verzichten, da die für letztere erforderliche Uebung und wissenschaftliche Vorbereitung sogar den Fachmännern meist nur auf Spezialgebieten zukommt.

Mit diesen vorbereitenden Schritten gelangt man günstigen Falls zu mehr oder weniger großen Wahrscheinlichkeiten für das Vorhandensein von Grundwassern in einem bestimmten Gebiete; ob diese Wasser in ausreichender Menge angetroffen werden, darüber entscheidet nur der Versuch, sobald es sich um einigermaßen belangreichen Bedarf handelt.

Die Versuche zur Aufschließung von Wasser sind nun meistens kostspielig und verantwortungsvoll. Nicht jeder Versuch glückt, ohne dass man sagen könnte, er sei unberechtigt gewesen; umgekehrt glücken manche unberechtigte, d. h. im Widerspruch mit geognostischen Vorherbestimmungen etc. stehende, auf Geratewohl unternommene Wasseraufschlußarbeiten. Es giebt indessen Gebiete, in welchen es leichter und einfacher ist, Wasser zu Tage zu bringen, als in anderen, und es giebt vielfach äußere Merkmale, welche in mehr oder weniger untrüglicher Weise einzelne Stellen im Terrain als besonders geeignet zur Anstellung von Schürfungen bezeichnen.

Hierüber läßt sich im allgemeinen folgendes sagen:

Wer größere Wasser mengen finden will, gelangt in der Regel am ehesten zum Ziele, wenn er dieselben in der Niederung, im Schwemmlande, nicht aber im Gebirge sucht. Was hierüber in Bezug auf die Quellen (§ 31, S. 250) gesagt ist,

gilt in demselben Maße für die verborgen fließenden Gewässer. In der Nähe von großen Flüssen, die in durchlässigen Alluvionen verlaufen, erreicht die Menge des vorhandenen Grundwassers das Maximum (§ 28, S. 236) und man hat den großen Vorteil (der auch in den meisten Fällen benutzt wird), natürlich filtriertes Flußwasser neben dem vom Lande gegen den Fluß strömenden Grundwasser beizuziehen.

Die ebengedachte Art der Wassergewinnung ist in der neueren und neuesten Zeit, wie wir in Abschnitt III sehen werden, bei großen Versorgungen am häufigsten geübt worden. Sie ist durchaus rationell und auch reell, wenn der Versuch unterlassen wird, das vom Flusse künstlich (durch Senkung des Spiegels an der Entnahmestelle unter den Flußwasserspiegel) herbeigezogene Wasser [484], [581] in seinem Ursprünge zu verleugnen.

Ein Urteil darüber, wieviel Grundwasser vom Lande her dem Flusse zuströmt, kann durch einfache Messungen erzielt werden, denn die Differenz zwischen der unterhalb und oberhalb einer bestimmten Flußstrecke gemessenen Wassermenge ist gleich dem zufließenden Grundwasserquantum. Solche Messungen gewähren allerdings bei großen Flüssen insofern keine Sicherheit, als die damit verknüpften Messungsfehler meist erheblicher sind, als die in Betracht kommende Grundwassermenge. Um so wertvoller dagegen sind sie bei kleineren Flüssen und Bächen, deren Wassermenge sich genauer bestimmen läßt.

Hat man auf diese Weise in Erfahrung gebracht, wieviel Grundwasser auf bestimmter Strecke dem Flusse zuläuft, so ist damit die Wahrscheinlichkeit, einen großen Teil dieses Wassers durch künstliche Entnahme gewinnen zu können, vorhanden, und es ist gerade kein Wagnis, in solchen Gebieten Wassei’aufschlüsse zu unternehmen bezw. Versuchsarbeiten zu machen. Indessen sind auch in solchen Fällen schon Mißerfolge dagewesen.

Wie diese Arbeiten unter verschiedenen Verhältnissen vorzunehmen sind, werden wir im Abschnitt III eingehend behandeln. Hier mag nur angeführt werden, daß vor allen Dingen ein Höhenschichtenplan der Grundwasserwelle aufzunehmen ist, um von der Bewegung des Grundwassers ein Bild zu erhalten. Man zieht sodann aus den Folgen einer Störung des Gleichgewichtszustandes Schlüsse auf die Folgen weiterer ähnlicher Störungen und findet hierdurch den Weg für die richtige Methode der Wassergewinnung.

Die Schwierigkeiten der Auffindung von Grundwasser sind schon etwas erheblicher, wenn man sich in größerer Entfernung von den offenen Wasserläufen im Schwemmlande befindet. Eine umfassende Aufnahme der Grundwasserwelle ist meistens nicht vorhanden und die Kosten für eine solche werden vielfach zu bedeutend. Nun kann man zwar aus etwa sich vorfindenden Pumpbrunnen und deren Ergiebigkeit annähernd auf Richtung und Mächtigkeit des Grundwasserstromes schließen, nicht aber darauf, an weichen Stellen derselbe die größten Wassermengen führt, d. h. wo diese am leichtesten zu gewinnen sind, und das will man ja eigentlich wissen. Hierfür mögen folgende Anhaltspunkte dienen:

Wie bereits früher mehrfach erwähnt (§ 26, S. 205, § 31, S. 254), kann man in der Regel auf geringe Durchlässigkeit eines Terrains schließen, wenn dasselbe von sehr vielen offenen, nach längerer Trockenheit versiegenden, mehr oder weniger tief eingeschnittenen Wasserläufen durchzogen ist; man wird also hier durch Schürfung größere Wassermengen nur ausnahmsweise (in dem S. 267 erwähnten Fall) oder überhaupt nicht gewinnen können. Liegt dagegen ein Gebiet ziemlich trocken und finden sich darin nur wenige offene Wasserläufe, so ist die Wahrscheinlichkeit, Grundwasser in grösseren Mengen zu erschürfen, eine große. In welcher Tiefe dies möglich ist, hängt von der Gebirgsbeschaffenheit ab. Befindet sich unter der Bodendecke ein sehr zerklüftetes Gebirge (Jurakalk, Kreide etc.), so sammeln sich die Infiltrationen meistens erst in großer Tiefe unter Terrain; in Alluvionen und Diluvialablagerungen dagegen steht der Wasserspiegel selten sehr tief unter der Oberfläche des Bodens.

Bekannt ist das Verfahren der Alten, aus den über dem Boden in trockenen Zeiten besonders morgens auftretenden Nebeln [8], [38] auf die Tiefe zu schließen, in welcher man Grundwasser trifft. Vitruvius [5] übte mit Erfolg zu diesem Zwecke

die Methode, einen Kupferkessel einzugraben, ihn umzustülpen, nachdem er im Innern mit Oel bestrichen war, und aus den nach einiger Zeit etwa innen vorhandenen Wassertropfen (aus Verdunstung von der Grundwasserwelle herrührend) auf die Tiefe des Grundwassers zu schließen. Bis in die neueste Zeit hat man ähnliche Experimente, wie sie Vitruvius anstellte, fortgesetzt¹). Die heute eingeführte Methode der Bohrung, des Einschlagens von abessinischen Brunnen etc., sowie in bewohnten Gegenden die Beobachtung von Pumpbrunnen ist jedoch ein hierfür besser dienliches und wesentlich solideres Mittel.

Wie heute noch, so waren auch in früheren Zeiten die Flüsse in allen durchlässigen Formationen die Sammelkanäle für das vom Terrain gegen sie abströmende Grundwasser (Abschn. I, § 20, S. 126). In dieser Funktion werden sie nicht wesentlich eingeschränkt, wenn ihr Bett durch Hochwassereinschwemmungen, durch Bergstürze, Gletscherschutt etc. zugedeckt wird, da eine solche Zuschüttung der Natur der Sache nach selten aus völlig undurchlässigem Materiale besteht und die aus der Zuschüttung nachträglich abfließenden Wasser sich innerhalb des Trümmergesteines Wege bahnen. Unter den Trümmern wird deshalb im alten Flußlaufe in den meisten Fällen eine Grundwassersammlung fortbestehen.

Solche verlassene alte Flußarme lassen sich in den breiten Alluvionen innerhalb der verschiedenen Terrassen (§ 31, S. 260), welche im Laufe der Zeit anläßlich der großen Hochwasser sich gebildet haben, leicht erkennen. Die meist stark serpen-tierenden Flüsse haben an den Stellen, an welchen sie bedeutendere Krümmungen beschrieben, die Ufer angegriffen und eine steile Böschung gegen die oberhalb liegende Terrasse — ein Hochgestade — hergestellt; diese Hochgestade sind, nachdem der Fluß ein tieferes Bett für sich ausgewühlt, stehen geblieben und unmittelbar unterhalb derselben liegt der verschüttete Flußarm. Am Uferrande alter Hochgestade wird man deshalb vorzugsweise die mächtigeren Grundwasserströmungen vorfinden und, wenn dieselben nicht schon wie in § 31, S. 260 bemerkt, als Quellen austreten, so können sie mit ziemlich sicherer Aussicht auf Erfolg durch Schürfungen zu Tage gebracht werden.

Ausgezeichnete Beispiele hierfür liefern die im Abschnitt III zur Behandlung kommenden Wassergewinnungen für die Städte Freiburg i. B. und Karlsruhe.

Schwieriger zu erkennen ist der alte Wasserlauf, wenn die Zufüllung desselben nicht durch Hochwasser, sondern durch Bergrutsche, Glacialablagerungen etc. erfolgt ist. Hier sind schon eingehende geognostische Untersuchungen notwendig und es gelingt selten, ohne ausgedehnte Versuche die Lage des unterirdischen Sammelkanales festzustellen.

Man merke sich also den Uferrand alter Hochgestade, sowie etwa vorhandene frühere Thalläufe als vorzugsweise günstige Punkte zur Anstellung von Schürfungen oder Vorversuchen auf Grundwasser.

man es so

Mit besonderer Sorgfalt sind auch die Verluste an Wasser in offenen Wasserläufen zu verfolgen. Die verlorenen Wasser müssen an irgend einer, unterhalb gelegenen Stelle wieder hervortreten und dies geschieht nicht immer in Form von sichtbaren Quellen, sondern häufiger in Form einer Grundwasserentleerung gegen denselben offenen Wasserlauf oder gegen benachbarte offene Strömungen. In diesen wird von bestimmten Stellen ab die Wasserführung zunehmen und es ist dann um so weniger schwer, dem zwischen der Stelle des Austritts und Wiedereintritts laufenden Grundwasserstrom zu folgen, je mehr sich die in § 31, S. 257, sub 8, genannten äußeren Kennzeichen dazu gesellen.

ver-

Ein Beispiel hierfür entnehmen wir dem von H. Bollinger²) für die Stadt Mailand aufgestellten Wasserversorgungsprojekt. Der aus den Bergamasker Alpen in die oberitalienische Ebene austretende Fluß Brembo vereinigt sich mit der aus dem Como-See kommenden Adda etwas oberhalb Vaprio. Unterhalb Ponte S. Pietro bis Filago hat sich der Brembo in der von Nagelflue umrahmten Alluvion ein mächtiges Wildbett geschaffen, das er bei den jährlich wiederkehrenden Hochwassern in großer Breite überflutet und in welchem er seine Bahn häufig verändert ; in diesem Bette sind mächtige Sand- und Kiesablagerungen und hier — in etwa 180—200 Meter Meereshöhe — versinkt nachgewiesenermaßen zu allen Zeiten ein großer Teil des Brembowassers. Diese Infiltration bewegt sich im Diluvium unter der die Adda vom Brembo trennenden Hochebene gegen die zwischen Trezzo und Suisio-Böttanuco in 140—150 Meter Meereshöhe fließende Adda und ist auf das deutlichste sowohl an einer großen Menge bei Bottanuco, S. Gervasio und Capriate austretender Quellen, als auch an der bedeutenden Zunahme des Wassers der Adda, insbesondere aber an der Abnahme der Temperatur im letzteren Flusse zu erkennen, der den Como-See im Sommer mit 22 ⁰ C. verläßt und sich bei Capriate auf 17 ⁰ C. abgekühlt vorfindet.

Eine ähnliche, nicht dem Schwemmlande angehörige Grundwasserströmung, aus welcher sich die mächtigen Quellen der Lippe und der Pader entwickeln, ist von Lersch ([209], S. 109) beschrieben.    ^

Zwischen dem Punkte, an welchem ein offener Strom Wasser verliert und jenem, an welchem derselbe oder ein benachbarter Strom wieder Wasser gewinnt,ist also stetsAussicht auf erfolg reicheSc hü r-fungen nach größeren Grundwassermengen.

Nicht selten findet man unter undurchlässigen Schichten Grundwasserströmungen, welche auf großen Strecken unabhängig bestehen und an der Erforschung schwer zugänglichen Stellen die sie speisenden Infiltrationen empfangen. Man darf deshalb, besonders in ausgedehnten Glacialablagerungen, mit einiger Sicherheit auf auf'stei-gendes Wasser hoffen, wenn ziemlich mächtige Thonschichten unter einer verhältnismäßig dünnen Bodendecke liegen. Eine Durchbohrung solcher nahe der Oberfläche liegenden Thonschichten ist um so ratsamer, je ausgedehnter dieselben und je steiler die Berghänge, welche die Niederung einrahmen, sind; sie erschließt meistens bedeutende Wassermengen.

Als ein äußerlich sichtbares Kennzeichen für einen Grundwasser führenden

Untergrund ergeben sich größere Wiesenkomplexe, welche Wässerung ertragen, ohne daß sie künstlich drainiert sind. In solchen Fällen ist es die Grundwasserströmung allein, welche die eingesunkenen Wässerungswasser weiter zu führen ihr Vorhandensein also ganz unzweifelhaft. Es entsteht nur die Frage, ob

vermag,

der Grundwasserträger aus ziemlich gleichmäßigem Gerolle zusammengesetzt ist oder ob im Untergründe größere, durch alte Wasserläufe oder gröbere Einlagerungen gebildete natürliche Sammelkanäle bei ungleichmäßig beschaffenem Geschiebe vorhanden sind. Im ersteren Falle ist die Oberfläche im Aussehen ganz gleichmäßig, während man im letzteren Falle viele bevorzugte und minderwertige Stellen sieht, je nachdem die Bodendecke das Wasser länger zu halten vermag oder rasch absinken läßt.

Milano 1886.

Manchmal sieht man bei Begehung eines Schwemmlandes die Oberfläche von Felsen aus demselben hervorragen; in der Regel läßt sich dann erkennen, ob das so anstehende Gestein zu den leicht oder schwer durchlässigen gehört. Ist das letztere der Fall und treten an der betreffenden Stelle keine Quellen auf, so kann man darin einen ziemlich sicheren Beweis erblicken, daß die oberhalb einer solchen Nase vorhandene durchlässige Bodendecke von geringer Mächtigkeit ist und bei Schürfungen in derselben nur geringe oder gar keine Erfolge erzielt werden können.

Was wir seither unter dem Schwemmlande verstanden haben, das waren die massenhaft in den Thalniederungen angehäuften Gerolle und Geschiebe. Wenig gleichmäßig, aus grobem und feinem Sand, Kies, Lehm, Findlingen etc. bestehend, sind sie stets die sichersten Bezugsquellen für größere Wassermengen.

Auch sind die daraus entnommenen Wasser meistens rein, sofern der Untergrund nicht durch menschliche und tierische Abfälle, durch Fabriken etc. verdorben wird [827], [332], [370], [397], [477], [559], [647], [691], [696]. Je nach der Beschaffenheit des Materials, aus welchem das Schwemmland in der Hauptsache besteht, richtet sich die chemische Beschaffenheit des Wassers (vgl. § 30). Fast chemisch rein finden sich die Wasser in den Alluvionen der krystallinischen Schiefer, des Granites, des Buntsandsteins etc.; in solchen, die wesentlich aus Kalksteingeröllen bestehen, sind sie manchmal zu hart, um als Brauchwasser Verwendung finden zu können. Hie und da sind die Grundwasser auch eisenhaltig. Wesentlich ist, daß in der selben Diluvialablagerung sich unbrauch bar es und brauchbares Wasser häufig neben- und übereinander findet und daß man aus einem qualitativ unglücklichen Versuche noch keinen Anlaß nehmen darf, das ganze Gebiet als ungeeignet aufzugeben.

Im großen Ganzen ähnlich, aber in weit geringerer Mächtigkeit findet sich der in schwer durchlässigen Gebirgen verbreitete Detritus der letzteren, die Bodendecke. So bedeckt ist ein recht großer Teil des gesamten Festlandes und in diesen Gebieten sind selbstverständlich größere Quellen oder größere, auf kurzen Erstreckungen erschürfbare Grundwassermengen selten. Kleinere Quellen trifft man dagegen häufig und ebenso ist es nicht schwer, kleinere Grundwasser mengen an verschiedenen Orten zu erschürfen. Beachtet man, daß in diesem Falle die unter der Bodendecke gelegene undurchlässige Schichte gewissermaßen ein Abbild des orographischeu Reliefs ist, so kann man sich leicht klar machen, an welchen Stellen die Schürfungen vorgenommen werden müssen: die Grund wasser werden in ähnlicher Weise zusammenlaufen wie die Oberflächengewässer.

In hervoi’ragender Weise ist die Kunst, in solchen Gebieten Wasser aufzuschließen, von dem Abbe Paramelle betrieben worden, und besitzen wir über sein Verfahren die schon häufig erwähnte dankenswerte Monographie [213]. Paramelle hatte die durch Uebung erreichte Fähigkeit, aus der Oberflächengestalt auf den Untergrund zu schließen. Wir haben schon mehrfach darauf verwiesen, wie man sich in dieser Beziehung orientiert (vergl. § 26, S. 205, und insbesondere [239]). Als zweites Hilfsmittel zu seiner Orientierung benutzte er die Betrachtung der Vegetation. Erkannte er aus beiden eine hinlänglich mächtige Bodenschichte über undurchlässigem Terrain, so wußte er, daß die infiltrierenden Wasser im Thalwege, d. h. dort Zusammentreffen, wo sich nach Regenfällen die Oberflächenwasser zusammenfinden. Daher sein Lehrsatz: „In jedem Thal, Seitenthal, Paß, Schlucht und Terrainfalte befindet sich ein verborgener oder sichtbarer Wasserlauf (vergl. § 31, S. 254). Der Oberfläche am nächsten kommt das Grundwasser im Zentrum des Thalanfanges oder der Terrainfalte, in jeder Vertiefung des Thalweges und am Thalausgange; am mächtigsten ist dasselbe am Fuße eines Abhanges, solange es sich noch nicht in der großen Schotterlage des Thaies ausgebreitet hat. Die erreichbare Menge ist proportional dem Niederschlagsgebiete (§ 27, S. 214); die Qualität entspricht der durchlaufenen Gebirgsformation und der über dem Detritus derselben gepflegten Bodenkultur (§ 30). Besonders günstige Orte für die Schürfung auf Grundwasser sind: die am weitesten

zurückliegende Stelle A (Fig. 81, S. 254) eines in die Thalebene vortretenden Gebirgsteiles, die Spitze C eines in das Thalgehänge eintretenden Winkels, die Punkte B, D etc. der Terrainfalten, an welchen ihr Thalweg mit der mächtigeren Alluvion des Thaies zusammenstößt etc.“, d. h. genau alle jene Orte, welche wir bereits in § 31, S. 254 als günstig für die Entstehung von Quellen genannt haben. Gegen diese, fast in alle Abhandlungen über Quellenbildung aufgenommenen Lehren Paramelle’s ist im vorliegenden Falle nichts einzuwenden.

In einer weit geringeren Zahl von Fällen zutreffend ist die Vorstellung, welche sich Paramelle über den Lauf des Grundwassers in den Thälem selbst machte. Er stellte sich auch diesen parallel zum oberflächlichen Ablaufe vor, was bekanntlich (Abschnitt I, § 20, S. 126) nur ganz ausnahmsweise richtig ist. Seiner Auffassung sind viele andere Techniker gefolgt. Wir werden im III. Abschnitte darauf zux-ückkommen.

Die Aussichten auf erfolgreiche Schürfungen werden in allen Fällen gefördert durch die Kenntnis jener Stellen, an welchen intermittierende Quellen, insbesondere Quellen während der Hochwasserstände der in Nähe befindlichen Flüsse auftreten.

Es ist klar, daß unter diesen Quellausbrüchen ein Grundwasserstrom durchzieht, dessen Ueberlauf man vor sich hat. In der Regel ist dann die Oberfläche der Grundwasserwelle nicht sehr tief unter Terrain und man kann mit wenigen Versuchen Richtung und Mächtigkeit der Strömung konstatieren. Intermittierende Quellen sind also ein sicheres Zeichen von Grundwasservorkommen. Sie liegen in der Regel an jenen Stellen, unter welchen im Untergrundstrom die Widerstände für die Bewegung anfangen zu wachsen (§ 28, S. 229), und man findet fast in allen Fällen in ihrer Nähe erhebliche Wassermengen. (Vergl. das in § 31, S. 257 ad 8 Gesagte.)

Ständig laufende Quellen liefern den Beweis, daß der Grundwasserspiegel in ihrer Nähe höher liegen muß, als der Quellenauslauf; sind mehrere der letzteren vorhanden, so können sie als Anhaltspunkt für die Auffindung des sie speisenden Grundwasserstromes dienen. In den Niederungen gelingt es häufig, durch Aufschlußarbeiten die Wassermenge solcher Quellen wesentlich zu erhöhen, bezw. von ihnen ausgehend neues Wasser zu finden.

Ueber die für artesische Brunnen geeigneten geognostischen Verhältnisse werden wir in Abschnitt III abhandeln.

Was die Möglichkeit, in den übrigen geologischen Formationen außerhalb des Schwemmlandes Wasser zu finden, anbelangt, so setzt dies vor allem, wie bereits erwähnt, eine Kenntnis der Gebirgsbeschaffenheit — der Geotektonik des Gebirges — auf Grund wissenschaftlicher Untersuchung voraus. Die in § 31, S. 254 ff. unter 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 angegebenen Bedingungen für die Entstehung von Quellen gelten in gleicher Weise für die nicht zu Tage tretenden Untergrundströmungen; auch darf in allen Fällen, in welchen die genannten Bedingungen erfüllt sind, ohne daß Quellen austreten, mit ziemlicher Sicherheit auf verdeckten Wasserabfluß in Nähe der Stellen geschlossen werden, an welchen sich nach unseren früheren Betrachtungen die Quellen befinden müßten.

fall die günstigsten nisse für die Entwicklung nachhaltiger Grundwasserströme vorhanden sind.

Noch mag hier hervorgehoben werden, daß an den sog. Steinscheiden (am Ausgehenden des Gebirges sowohl, als innerhalb des letzteren) in der Regel die größten Grundwassermengen sich vorfinden; daß alle geschichteten Gebirge sehr leicht Wasser aus stehenden oder fließenden Gewässern aufnehmen und in der Richtung des Schichtenfalles weiter führen; daß bei steil aufgerichteten Schichten, d. h. bei solchen, deren Neigung 45° oder mehr beträgt, meistens ein sehr rascher Wasserdurchfluß stattfindet, und die Zwischenräume alsbald nach Aufhören des Zuflusses leer laufen; daß im mäßig zerklüfteten, porösen Gebirge mit geringem Schichten-im homogenen kompakten Gebirge die ungünstigsten Verhält-

18

Lueger, Wasserversorgung.

Die gegenwärtig übliche Einteilung der geologischen Formationen werden wir im Anhänge (Abschnitt VIII) bringen. Was die innerhalb der einzelnen Unterabteilungen vorhandenen günstigen oder ungünstigen Bedingungen für die Entwicklung von Grundwasserströmungen anbelangt, so kann — wie bereits in § 31, S. 253 erwähnt — allgemeinen Angaben nur geringer Wert beigemessen werden; auch ist sehr zu beachten, daß selten irgendwo die Gesteine in Wirklichkeit so aufeinander folgen, wie es im Buche steht. Es fehlen in der Regel einzelne Glieder; andere sind durch Verwerfung und Umbiegung in scheinbar verkehrte Reihenfolge gelegt u. s. w. Die Erfahrung lehrt allerdings, daß in den krystallinischen Schiefergebirgen, die aus festen und weichen Schichten zusammengesetzt sind, eine Zerklüftung senkrecht zum Schichtenfalle weniger häufig vorkommt; diese werden also das Wasser meist nur an den Berührungsflächen weicher Schichten mit festen [534] führen. Ausnahmen sind jedoch auch hier nicht ausgeschlossen. Thonige, für Wasser nahezu ganz undurchlässige Schichten, über welchen stets Grundwasser angesammelt und in Bewegung sind, giebt es in allen Formationen; ebenso verbreitet ist die schieferige Struktur. Bei ganz oder nahezu horizontaler Lagerung sind solche Schiefer in der Regel auch schwer durchlässig für das Wasser. Sandsteine und Kalksteine, die sowohl in der paläozoischen als der mesozoischen und känozoischen Formationsgruppe sich vorfinden, sind fast ohne Ausnahme sehr zerklüftet; sie sind vielfach, wenn sie durch andere klüftige Gesteinsarten entwässert werden, nur Durchgangsstationen für das Grundwasser; liegen sie aber über wenig durchlässigem Gebirge oder sind sie von solchem umhüllt, so werden sie zu Trägern von meist sehr großen Grund wassermengen. Muldenförmige oder auch wellenförmige Lagerungen der Schichten sammeln die Grundwasser der Gebirge an einzelnen Stellen oder längs bestimmter Linien; ein genaues Studium dieser Lagerungen wird demgemäß für die Aufschließung großer Wassermengen bei geringer Ausdehnung der Sammelanlagen von Nutzen. Je flacher die Schichten sich neigen, um so größer ist in der Regel das von denselben entwässerte Gebiet und umgekehrt. Alle derartigen Regeln etc. erleiden jedoch durch ohne weiteres unübersehbare, ungeahnte Zerklüftungen, Durchbrüche oder verborgene Vorstöße eruptiver Gesteine etc. Ausnahmen und wir können deshalb nur wiederholt davor warnen, sich durch dieselben ohne eingehende geognostische Spezialuntersuchungen zu allgemeinen Schlüssen verleiten zu lassen.

Hinsichtlich der dem Wasser von den durchflossenen Gesteinen anhaftenden

chemischen Eigenschaften verweisen wir auf das in § 30 Gesagte.

Im Uebrigen ist es nicht möglich, auf die Details einzugehen ohne die Vorführung einer großen Reihe von Beobachtungen; soweit es die dem Umfange des Buches gesteckten Grenzen gestatten, soll dies im Abschnitt III geschehen. Dabei wird hauptsächlich der Einfluß von Störungen im Gleichgewichtszustände auf den Verlauf der Grundwasserströmungen im Gebirgsinnern, welchen wir allgemein bereits in § 28 behandelt haben, berücksichtigt werden; die Folgen mechanischer und chemischer Veränderungen in der Beschaffenheit des Grundwasserträgers besprechen wir in § 33.

In Bezug auf das in Gebirgen erschließbare Grundwasser können wir noch das Folgende zufügen:

aus

1. Auf den in großer Ausdehnung ganz oder nahezu horizontal gelegenen Hochebenen ohne mächtiges Schwemmland ist in der Regel wenig Wasser zu finden, denn: entweder ist das Gebirge undurchlässig, dann laufen die Regenwasser über den Rand der Hochebene ab, ohne daß sich Infiltrationen bilden, oder es ist durchlässig, dann sinken die Wasser in die Tiefe, entleeren sich an den die Hochebene einfassenden Hängen und können äußersten Falls und nur zum kleinen Teile tiefen Brunnen heraufgeholt werden.

Fig. 92.

größere Wahrscheinlichkeit für das Auffinden von Wasser auf der flach geneigten Thalseite vorhanden; selbstverständlich wächst die aufzuschließende Wassermenge, je näher die Sammelanlage dem Thalwege G zugerückt wird.

g/-

Diese äußere Erscheinung kann unter Umständen zu Täuschungen führen, wenn unter dem Thalwege G eine Verwerfungsspalte liegt, wie wir dies in Fig. 93 angedeutet haben. In diesem Falle ist in der Regel das Ausgehende der Schichten stark zerklüftet und die Wasser sinken gegen die Spalte ab, an der sie dann durch vorhandene weite Wege nach oben, manchmal aber auch, je nach dem Kontakte der Schichten längs der Spalte, in andere $

Ms

Fig. 93.

2.    Für die Aufschließung von Grundwasser im Gebirge kommen deshalb in erster Linie die B e r g h ä n g e in Betracht; diese verdanken ihren Ursprung teils den Hebungen, teils den Senkungen einzelner Gebirgsschollen, teils der Erosion. In zweiter Linie ist es eine muldenförmige Gestalt der Schichten, welche, sich durchlässige zwischen undurchlässigen eingeschlossen finden, die Aufschließung artesischer Brunnen gestattet (vgl. Abschnitt III).

3.    In den Erosionsthälern, welche eine ganz oder nahezu horizontale Lagerung der Gebirgsschichten aufweisen, ist durch diese geognostische Konstitution eine besondere Neigung für das Wasser, an einer der Thalseiten vorzugsweise aufzutreten, nicht gegeben. Die Wasser sinken hier meist durch die vertikalen Zerklüftungen in die Tiefe, finden daselbst durch zusammenhängende Spalten miteinander Verbindung und gelangen, wenn sie nicht in andere Gebiete übertreten, aus zufällig gegen die Thalsohle hin sich öffnenden Ausgängen in das dort vorhandene Schwemmland oder treten als Quellen auf, bald auf der rechten, bald auf der linken Thalseite. Besonders günstige Stellen für Wassergewinnung sind also hier nicht angebbar; im allgemeinen wird eine Entwässerung entlang dem Thalwege G (Fig. 91) die besten Resultate liefern, wenn nicht ständige oder intermittierende Quellen die Stellen des Austritts aus den Spalten verraten. Das Gleiche ist der Fall, wenn die Schichten steil aufgerichtet sind, wobei die Wasser auch erst in größeren Tiefen durch Spalten kommunizieren und ihren Weg nach oben durch zufällige Oeffnungen finden.

4.    Anders liegen die Verhältnisse, wenn das Thal in einem Gebirge von bestimmter gleichmäßiger Schichtung erodiert ist. In diesem Falle ist ausnahmslos das Terrain am Ausgehenden der Schichten Q (Fig. 92) flacher als an den in der Figur rechts angedeuteten Schichtenköpfen. Das Wasser wird am Ausgehenden der Schichten erscheinen, sei es in Form von Quellen oder als gegen den Thalweg unter der Bodendecke abfließendes Grundwasser. Hier ist also stets die

wenn

TT    :

-    > rr~~j

Fig-. 91.

Ci

im

Gebiete geleitet werden. Wenn man also hier überhaupt auf Grundwasser hoffen darf — was geognostische Detailuntersuchungen und Wasserzunahme im offenen Thalwasserlaufe entscheiden werden —, so liegen die günstigen Stellen für den Aufschluß derselben über der Sp alte.

5. Langgestreckte und sanft gewölbte Rücken, welche sich vor einem größeren Gebirgszuge lagern, sind dann, wenn ihre geognostische Konstitution ähnlich wie

in Fig. 94 geartet, also frei von unberechenbaren Verwerfungen ist, ein Anzeichen, daß in der zwischen denselben und dem größeren Gebirgszuge liegenden Mulde Grundwasser angetroffen werden. Durch die Biegung des über der undurchlässigen Schichte gelagerten durchlässigen Gesteins entstehen Spalten im letzteren; dieselben werden an den äußersten Konkaven am meisten klaffen. Es können also sowohl gegen Q als gegen G die Wasser leicht austreten, um so mehr, je größer die relative Erhebung des Vorgebirges und der hierdurch veranlaßte Rückstau in der Grundwasserwelle sich gestalten. In solchen Fällen kann man meist auf bedeutende Wassermengen rechnen. Die günstigsten Stellen für die Aufschließung derselben liegen im Tiefsten der Mulde.

Fig. 94.

6. Man sieht häufig Thäler, an deren Wänden die Schichten antiklinal einfallen (Fig. 95). Hier hat man dann an den Thalgehängen keine Aussicht auf

gllggj

JCD

IM

Fig. 95.

Gewinnung von Grundwasser. Dagegen sind die Thalsohlen in solchen Lippenthälern fast ohne Ausnahme und oft auf sehr große Tiefen mit Gesteinstrümmern erfüllt. In diesen Trümmern wird man um so mehr Wasser finden, je weniger das regelmäßig geschichtete Gestein Wasser entweichen läßt, und es ist in solchen Fällen fast ausnahmslos von Erfolg, wenn in der Tiefe des Thaies auf Grundwasser geschürft wird.

Indem wir nochmals darauf verweisen, daß die in § 31, S. 254 ff. behandelten Fälle 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 ebenfalls hierher gehören, sofern ihr Verlauf nicht in der Entstehung von Quellen ein Ende findet, wollen wir noch kurz bemerken, daß man vielfach auch einzelnen Menschen die Fähigkeit zuschreibt, ohne besondere naturwissenschaftliche Kenntnisse ein „Gefühl“ für verborgen fließende Wasser zu haben. Man hat auch Instrumente erfunden [203], welche in der Hand der richtigen Medien die Stellen bezeichnen, an denen Wasser zu finden ist.

Wir halten das seither mitgeteilte induktive Verfahren für sicherer.

'S

Schließlich machen wir noch darauf aufmerksam, daß man nicht bloß in Tiefebenen, Thälern, an Berghängen etc. Grundwasser findet, welches für die Wasserversorgung brauchbar ist, sondern daß solche süße Wasser auch unter dem Meeresboden gewonnen werden können; es ist im allgemeinen selten, daß das salzige Meerwasser tief in die unterhalb des Meeresbodens gelegenen Gesteine eindringt, wie vielfach durch Versuche (z. B. bei den Vorarbeiten für den unterseeischen Tunnel zwischen Frankreich und England) konstatiert wurde. Die vom Festlande unter höherem Drucke stehenden süßen Grundwasser drängen das Meerwasser zurück [376], [409], [474],

Was die Reihenfolge der Arbeiten anbelangt, die zur Versicherung über das in einem Gebiete etwa vorhandene und erreichbare Grundwasser gehören, so gilt als erste Regel, zunächst alles zu erforschen, was ohne größeren Aufwand zur Klärung der Sachlage beitragen kann. Hierzu gehören die eingangs genannten Erhebungen und Vorarbeiten, besonders die geognostischen Untersuchungen, die meist ohne erhebliche Kosten zu beschaffen und fast ausnahmslos geeignet sind, die weiter unentbehrlichen Versuchsarbeiten zu verbilligen.

Hierauf erst sind die Versuchsarbeiten zu beginnen. Es liegt in der Natur der Sache, daß sie eventuell einen Bestandteil der künftigen Wassergewinnungsanlage bilden und daß deshalb zum vornherein thunlichst hierauf Rücksicht zu nehmen

ist, auch wenn sich dadurch der Aufwand erhöhen sollte. Eingehenderes über die Methoden der Wasserschürfung, die Erforschung der Mächtigkeit von Grundwasser-strömungen etc. werden wir in Abschnitt III, bei Besprechung der Brunnen- und Satnmelanlagen etc. mitteilen.

Es ist uns aus der Erfahrung recht wohl bekannt, daß die Auftraggeber dem auf dem Gebiete der Wasserversorgung arbeitenden Ingenieur in der Regel für Versuchszwecke etc. recht geringe Mittel und diese meist ungern zur Verfügung stellen und daß derjenige viel leichter arbeitet, welcher a priori irgend eine Stelle als unfehlbar Wasser liefernd bezeichnet. Man sollte aber lieber einen Auftrag aus der Hand lassen, als auf gründliche Vorarbeiten verzichten.

Durch lange Erfahrung und Beachtung des dabei Gelernten wird hie und da ein Ingenieur sich in der Lage fühlen, das für den einzelnen Fall Geeignete rasch und scheinbar sicher zu erkennen; trozdem ist schon manches Unternehmen, welches auf diese Art und ohne Versuchsarbeiten etc. in Scene gesetzt wurde, verunglückt. Nicht einmal derjenige, welcher die „Wasseraufschließungen“ stets nur in Nähe großer Flüsse veranstaltet, um möglichst sicher zu gehen, erreicht unfehlbar — d. h. unter allen Umständen — sein Ziel. Es möge deshalb hier die allergrößte Vorsicht empfohlen werden. Man kann unseres Erachtens eine Aufschlußarbeit nicht einmal dann als vollständig erledigt bezeichnen, wenn man die Wahrscheinlichkeit des Auf-findens einer bestimmten Wassermenge durch Zutagebringen des Wassers zur Gewissheit gemacht hat: man weiß ja nicht, ob man die maximale, die mittlere oder die Minimalwassermenge vor sich hat, und nur die letztere will man kennen lernen. Erst jahrelange Beobachtungen geben über das anhaltend ausreichende Ergebnis erschürfter Bezugsquellen Beruhigung.

Litte r atu r:

Die in § 28, S. 230 und S. 237 citierten Abhandlungen über die Entstehung der Quellen, physikal. Geographie etc., ferner die im Litteraturverz. d. Abschn. I, S. 24 ff. fett gedruckten Abhandlungen, sowie die in § 31 genannten Werke enthalten meistens auch Ansichten darüber, wie man die unter der Erde verborgenen Wasser findet. Speziell zu diesem Zweck geschriebene in das Litteraturverz. S. 145 ff. aufgenommene Abhandlungen sind:

50, 198, 203, 213, 214, 291, 427, 445. 446, 452, 458, 460, 474, 496, 513, 542, 589, 614, 638, 698, 717.

Ferner erwähnen wir als zur Beurteilung einschlägiger Fragen dienlich:

Viele spezielle Beispiele für den Aufschluß von Wasser werden wir in Abschnitt III bringen.

§ 33. Veränderungen in der Ergiebigkeit und Nachhaltigkeit von

Wasserbezugsquellen.

Wir haben bereits in § 27 und § 28 eingehend besprochen, daß in den Zeiten anhaltender Trockenheit bezw. nach Aufhören der Bodeninfiltrationen ein Nachlassen in der Ergiebigkeit der Quellen stattfinden muß, weil dann die Ausläufe lediglich auf die im Boden verwahrten Vorräte angewiesen sind. Je nach der Größe des Grundwasserreservoirs und des Auslaufquantums, welches letztere wesentlich von der Weite der Auslauföffnung beeinflußt wird, stellt sich, entsprechend der in § 28, S. 225 entwickelten theoretischen Beziehung das Verhältnis zwischen maximaler Quellenergiebigkeit und zeitlicher Ausflußmenge her.

Was für die Quellen gilt, behält seine Gültigkeit in gleicher Weise für das Grundwasser. Die den Abfluß des letzteren verhindernden, die Ansammlung begünstigenden Momente in den Niederungen, insbesondere der Einfluß des Wasserstandes der Oberflächengewässer sind ausführlich in § 28, S. 232 ff. besprochen.

Während man bei lange bestehenden Quellen aus der Erfahrung annähernd die Werte der Maxima und Minima kennt, also mit einiger Zuverlässigkeit über die Schwankungen sich zu unterrichten vermag [248], [311], [313], [454], sind für die künstlichen Wasseraufschlüsse nur mehr oder weniger sicher stehende Vermutungen der Anhalt, nach welchem man die an denselben eintretenden Schwankungen zu beurteilen vermag. Es liegt also in der Natur der Sache, wenn wir dazu raten, den künstlichen Wasseraufschlüssen ein weniger großes Vertrauen in Bezug auf ihre Nachhaltigkeit entgegenzubringen, als den in vielen Gebieten durch Jahrhunderte hindurch bewährten natürlichen Grundwasserausläufen: beiden letzteren ist der Wasserhaushalt bereits geregelt, bei den ersteren ist er noch in der Regelung begriffen und zufälligen Störungen häufig ausgesetzt.

Wesentlich zu beachten ist, daß tief gelegene Quellen und Grundwasser geringere Schwankungen in der Nachhaltigkeit zeigen, als die an den Berghängen austretenden; bei dem Bestreben des Wassers, nach der Tiefe zu fließen und den unzählbaren bekannten und unbekannten Wegen, welche dieses Bestreben unterstützen, wird eine weitere Begründung entbehrlich sein, um so mehr, als wir in dem ganzen vorliegenden Abschnitte vielfach darauf hinzu weisen Gelegenheit hatten.

Was das zeitliche Auftreten der Maximal- und Minimalergiebigkeit anbelangt, so haben wir bereits früher erwähnt (§ 25, S. 200), daß in unseren Breiten hierauf nicht allein die Regenfälle, sondern auch das Abschmelzen gefrorener Hydrometeore einwirkt; während im allgemeinen, besonders im Mittelgebirge und den Ebenen die Maximalwasserstände der Quellen und des Grundwassers in das Frühjahr, die Minima in den Sommer oder Herbst fallen, ist es in den Alpenländern, bezw. bei allen, mit Gletscher und Schneeschmelzen in Beziehung stehenden Quellen und Grundwassern meist umgekehrt. Welchen Einfluß auf das Schwanken der Quellenergiebigkeit und der Grundwasserstände die Verdunstung ausübt, und wie die letztere mit der Bodenkultur und dem Sättigungsdefizit der Luft zusammenhängt, haben wir in § 23 ausführlich erörtert.

Im folgenden führen wir eine kleine Reihe von Beobachtungen über hohe, mittlere und niedere Wasserstände von Quellen an ; eine Darstellung der Schwankungen des Grundwassers ist in hervorragend übersichtlicher Weise von Soyka [396] gegeben, auf welche wir verweisen, da uns Mangel an Raum verbietet, sie auch nur teilweise aufzunehmen. Selbstverständlich sind weder die hohen noch die niederen Wasserstände absolute Maxima oder Minima, denn die Anlässe zu beiden sind an keine Grenzen gebunden und können sowohl vor wie nach der Beobachtungszeit weitere Aenderungen im positiven wie im negativen Sinne her vorrufen.

Ergiebigkeit in Sekundenlitern

Bezeichnung der Quelle

Gebirgsformation

|j Hochstand Mittelstand Tiefstand

Quelle der Sorgue bei Yaucluse (Daubree) . Quelle der Aach in Baden (Spinnerei Arien). Quelle des Blautopfs bei Blaubeuren (Ehmann) Hochquellen der Wiener Wasserleitung (Grave) Quellen der Dhuis bei Paris (Beigrand) .    .

Quelle von Armentieres, Vanne, Paris (Beigrand) Quelle von Cerilly, Yanne, Paris (Beigrand) . Quellen der Aachener Wasserleitung (Theim) Quellen des Stadtbachs bei Bern (Lauterburg) Quellen des Wasserwerks Freiburg i. B. (Schnell) Wyler, Lorraine und Beundenfeldquellen bei

Bern (Lauterburg)........

Neokom Weißer Jura AYeißer Jura Trias. Kalk Tertiär Kreide Kreide Kohlenkalk Molasse Diluvium

Molasse

Alluvion u. Devon Buntsandstein Buntsandstein Devon

120000

25000

8000

2881

460

1123

311

116

324

140

155

103

72

51

20

12000

6000

1300

1000

300

200-300

150

90

51

30

20

5500

2500

350

278

197

37

72

80

76

70

IO 00

Das Verhältnis zwischen Tiefstand und Hochstand schwankt m vorstehenden Angaben zwischen 1 : 2 (bei Freiburg) und 1 : 31 (bei Wyler); die Schwankungen sind übrigens manchmal noch größere. So beobachtete G e r s t n e r eine Quelle bei Auerbach, welche im April 1881 ein Ergebnis von 11 Sekundenliter, im August 1881 ein solches von 0,18 Sekundenliter hatte, also eine Schwankung von 1 : 61 zeigte.

In der Tabelle sind die Namen der Gewährsmänner in Klammer den Bezeichnungen der Quellenorte beigesetzt.

Ein klares Bild über den Verlauf der Quellenergiebigkeit erhält man durch langjährige, unausgesetzte Beobachtungen, wie dieselben z. B. Beigrand (bezw. jetzt Be ehmann) in Paris für die Quellen der Dhuis und der Vanne, das Stadtbauamt Wien für die Hochquellen, Winter in Wiesbaden für die dortigen Quellen u. a. während langer Perioden aufgestellt haben und fortsetzen. Solche Untersuchungen sind von hohem Werte. Für die Wasserversorgung sind nämlich nicht nur die Maxima und Minima, sondern auch das Verhalten der Quellen zu Zeiten des größten Bedarfes (in der Regel die Sommerszeit) von erheblichster Bedeutung (vergl. § 25, S. 200).

Wir werden im Abschnitt III auf den Gegenstand zurückkommen.

Welchen Einfluß die über dem Boden befindlichen Kulturen auf die Infiltrationsmenge und infolgedessen auf die Quellenergiebigkeit haben, ist in den §§ 23, 24, 25, 26 und 27 mehrfach und ausführlich auseinandergesetzt. Wir haben hier noch anzufügen, daß die Ergiebigkeit eines Gebietes völlig verändert und stets herabgesetzt wird, wenn zu Kulturzwecken in demselben lange Abzugsgräben, künstliche Drainagen und dgl. angelegt werden. Diese Anlagen sind für den Bestand der Quellen — ganz besonders bei stärker geneigten Bodenoberflächen — so verderblich, daß die Ergiebigkeit manchmal auf Null herabsinkt; man sollte deshalb in Gebieten, in welchen sie ausgeführt, und auch in solchen, bei welchen deren Auführung beabsichtigt oder möglich ist, nur ausnahmsweise Quellen zur Wasserversorgung in Aussicht nehmen oder benutzen.

Sehr häufig werden die Ergebnisse von Quellen dadurch verändert, daß im Inneren des Gebirges eine Dislokation des in Spalten und Klüften befindlichen Materials erfolgt oder durch chemische Aktionen die Wege für das Wasser teilweise verstopft, teilweise vergrößert werden. Auch können durch Wasser, welche in trübem Zustande auf dem Wege der Spalten, Klüfte, Schlipfe etc. dem Gebirgsinnern zufließen, allmählich vollständige Ausfüllungen zu stände kommen. Am wenigsten werden von solchen Veränderungen die Grundwasser in den Alluvionen der Niederungen betroffen, weil hier die Geschwindigkeit des Untergrundstromes eine ganz minimale und eine Zerklüftung des Terrains nahezu ausgeschlossen ist; die Gelegenheit für die Entwicklung derartiger Vorgänge ist umgekehrt um so günstiger, je mehr zerklüftet und zerspalten ein Gebirge ist, je leichter dasselbe von dem Wasser mechanisch und chemisch affiziert wird und je größer die Geschwindigkeiten sind, mit welchen sich das Grundwasser fortbewegt. Mit zunehmender Erhebung über die Thalsohlen wird deshalb die Gefahr solcher Veränderungen wachsen. Manchmal werden dieselben auch durch Quellenfassungen künstlich hervorgerufen, wovon wir in Abschnitt III ausführlicher abhandeln werden.

Der ganze erste Band des Werkes von Daubree [376] bespricht die Veränderungen, welche das Wasser in den Gebirgen bewirkt: die Bildung der Zeolithe und der verwandten Gesteine, der Metalllagerstätten und der Travertine, die Veränderungen, welche die Gesteine nach ihrer Entstehung erlitten haben, und die Aufschlüsse, welche den gegenseitigen Zusammenhang der vergangenen und gegenwärtigen Erscheinungen erklären. Welche Lösungen aus den Gebirgen durch Wasser ausgezogen werden und wie sich diese Lösungen wieder umwandeln etc., haben wir in § 30 gezeigt. Es ist nicht möglich, alle die aufserordentlich umfassenden Umgestaltungen, Neubildungen etc., welche mit den chemischen und mechanischen Prozessen im Boden im Zusammenhang stehen, hier zu verfolgen: dies ist Sache des Geologen, um so mehr, je länger die Zeitdauer ist, innerhalb welcher sich die Umgestaltungen vollziehen. Wir verweisen deshalb auf die Werke der Geologie und besonders auf [376], [382], sowie die anderen in § 30 citierten Abhandlungen.

Eine Menge solcher Veränderungen vollziehen sich indessen in der Gegenwart in verhältnismäßig kurzer Zeit, und diese sollen im Nachstehenden etwas näher in Betracht gezogen werden.

Zunächst sind die Veränderungen in kalkhaltigen und Kalkgesteinen in das Auge fallend. Bei sehr vielen Quellausbrüchen werden durch Absätze von kohlensaurem Kalk aus dem Wasser die Mündungen fortwährend verlegt und der Wasserlauf selbst im offenen Bette und jedenfalls auch im Gebirgsinnern stetig geändert. Hervorragende Beispiele hierfür sind die Quellen von Karlsbad [256] und sowohl die Quellen als der Lauf des Velino bei Terni; an dem ersteren Orte zwingen die durch Versinterung bestehender Auslauföffnungen hervorgerufenen neuen Ausbrüche zu fortwährenden Rekonstruktionsarbeiten; die Absätze an kohlensaurem Kalk bei Terni sind geradezu erstaunlich und es dauert selbst im Bette der Nera die Bildung des Travertins fort. An vielen anderen Orten des Apennin sowie an unzähligen weiteren Stellen der Erdoberfläche zeigen sich ähnliche Erscheinungen; die gewöhnlichen Süßwasserkalke sind nur eine kompaktere Form solcher Tuffe. Alle diese Niederschläge wurden vorher von den austretenden Wassern im Innern des Gebirges gelöst, und zwar nicht nur durch die Bespülung des Gesteins von außen — in den Spalten und Klüften —, sondern hauptsächlich während des Durchfließens der Gesteinsporen. Nach Hoffmann³) ist dieses Durchfließen nicht einmal durch vorhandene Porositäten bedingt: „Das Wasser bewegt sich zwischen den Molekülen der Mineralien“, schafft also allmählich Porositäten, wenn a priori keine vorhanden waren. Die andauernde Wasserführung muß, wenn das Wasser rein ist, notwendigerweise diese Porositäten vergrößern. Auch lehrt die Erfahrung, daß die Auflösung des Kalkes bei niederen Wassertemperaturen stattfindet, indem selbst in Eishöhlen des Kalkgebirges Tropfsteine und Sinterungen, die von Durchsickerungen des Wassers durch die Gesteinsporen herrühren, nachgewiesen sind [383]. So wie nun einerseits die Neubildungen vorhandene Wege verlegen können, so müssen die fortwährenden Aenderungen in der Gesteinsdurchlässigkeit neue Wege öffnen.

In ganz ähnlicher Weise erfolgen bei den krystallinischen und eruptiven Gebirgen Auflösungen und Umbildungen, besonders wenn die Quellwasser kieselsaures Natron mit mehr oder weniger freier Kieselsäure führen: es entstehen dadurch vollständige Verkittungen, welche die wasserführenden Kanäle versperren und das Wasser zu anderen Auslauföffnungen drängen.

In den Sandsteinen der verschiedenen geologischen Formationen ist es der durch die vereinigte mechanische und chemische Wirkung des Wassers losgelöste Detritus, welcher die unterirdischen Wege für die Bodeninfiltration verändert. Bekanntlich (§§ 31 und 32) erscheinen die Quellen an dem Ausgehenden dieser Gebirgsschichten und die letzteren sind meistens mit Schutthalden bedeckt. Diese erschweren zunächst ein Fortschwemmen des aus dem Gebirgsinnern

stammenden, im Wasser suspendierten Sandes: es wird also eine Anhäufung desselben in den Klüften und Spalten des Gesteines dadurch veranlaßt. Aendert sich aber durch natürliche oder künstliche Eingriffe die Beschaffenheit solcher Vorlagen — werden sie insbesondere ganz oder teilweise entfernt oder leicht durchlässig —, so schafft das Wasser eine Menge Sand aus dem Gebirgsinnern fort und die jetzt für den Durchgang frei gewordenen Wege gestalten den Lauf des ganzen Quellensystems um. Früher ergiebige Quellen verschwinden, andere nehmen an Mächtigkeit zu; oft senkt sich im ganzen Gebirge die Grundwasserwelle auf die Dauer herab und diese Reduktion der Größe des Grundwasserreservoirs hat dann einen allgemeinen Nachlaß in der Beständigkeit der Wasserlieferung durch die Quellen im Gefolge.

Unter Umständen ist mit solchen Veränderungen, besonders wenn künstliche Ursachen (Stollenanlagen für Quellenfassungen etc.) vorliegen, auch eine mehr oder weniger lang dauernde Trübung des Wassers verknüpft. Dieselbe läßt stets auf eine tief eingreifende Wirkung schließen und kann, insbesondere bei sehr feinem oder weicherem thonigen Detritus, oft gewaltsame Bewegungen des Gebirges selbst zur Folge haben.

Daß die ungeklärten, in weite Spalten, Trichter, Schlipfe etc. einsinkenden Meteorwasser, welche dem Gebirgsinnern alljährlich große Mengen fester Stoffe von außen zuführen, dem in den Gebirgsspalten zirkulierenden Grundwasser die Wege verlegen und die letzteren verändern, ist selbstverständlich. Hier sind es insbesondere die thonigen Beimengungen, welche den Auslauf von Quellen oft nahezu oder gänzlich verstopfen.

Ein vollständiges oder zeitweises Versiegen und das Auftreten neuer Quellen, sowie totale Ablenkungen von Grundwassern entstehen auch durch Erdbeben, d. h. durch plötzliche Veränderungen in der Lage der die Erdkruste bildenden Ge-birgsschollen. Ueber die Ursache der Erdbeben können wir uns hier nicht verbreiten: die Folgen sind entweder bloße Dislokationen oder Verschüttungen oder beides zusammen.

Eine Menge solcher durch Erdbeben entstandener und verschwundener Quellen und die Vorgänge während dieser Aktion beschreibt L er sch ([209], S. 149, 280, 281, 284, 285), aut welchen wir verweisen. An zahlreichen Stellen Italiens und Siziliens, an welchen die Erdbeben häufig Vorkommen, hat R o s s i den Zusammenhang des Grundwasserstandes mit den Ausbruchserscheinungen konstatiert.

[535].

Unter den langsam wirkenden Faktoren, welche den Lauf der Quellen und der Grundwasser verändern, sind die an vielen Orten beobachteten allmählichen Senkungen und Hebungen größerer Landflächen von Bedeutung, und zwar von um so größerer, je flacher die Gegend ist, um die es sich handelt. Ferner ist es das seitliche Rücken der Flüsse, überhaupt die Erosion durch die Oberflächengewässer, welche von wesentlichem Einflüsse auf den Verlauf der Quellen und Grundwasser wird. Der letztere Fall öffnet sehr häufig durch Freilegung von Steinscheiden, Spalten, Klüften etc. dem Grundwasser neue Wege in einen offenen Wasserlauf, dem dasselbe seither nicht zufloß, umgekehrt führt er manchmal aus offenen Wasserläufen dem nach anderen Gebieten abziehenden Grundwasserstrome ganz erhebliche Wassermengen zu

Die einseitige Bewegung eines größeren Stückes der Erdrinde ist an verschiedenen Orten beobachtet. Das seitliche Rücken der Flüsse [574] und die Erosion [507] verändern die Ufer der Flußläufe kontinuierlich; besonders sind es die Mäanderbildungen (das Serpentieren der Stromläufe), welche hier energisch einwirken. Es können auf diese Weise Wasserscheiden verlegt werden, Seen und Thäler entstehen etc. Wir verweisen auf die S. 237 angegebenen Lehrbücher der physikalischen Geographie und auf [24], [86], [175], [252], [260], [273], [274], [312], [384], [347], [364], [372], [453], [499], [526], [574], [597], [603], [612], [642], [651], indem wir die Wichtigkeit des Gegenstandes für das Verständnis vieler Erscheinungen in Quellengebieten etc. besonders hervorheben. Bereits früher (§ 31, S. 260, § 32, S. 266) haben wir von der Berechtigung gesprochen, welche man für die Annahme größerer Grundwassermengen in alten Flußläufen hat: das Studium der eben genannten Werke wird ihre Auffindung wesentlich erleichtern.

Eigentümliche Veränderungen in der Ergiebigkeit von Quellen zeigen sich in Form des sogen. Intermittierens derselben. In § 28. S. 229 haben wir eine der Hauptursachen dargestellt. Es giebt aber auch Quellen, welche regelmäßig innerhalb bestimmter kürzerer Zeitdauer, z. B. alle zwei Tage, alle Tage, alle halben Tage oder nach Umlauf einiger Stunden, je eine Intermission wahrnehmen lassen. Manchmal ist die in § 28, S. 229 dargestellte Ursache verbunden mit anderen, die Intermission beeinflussenden T’hatsachen; dann ist die Zeit des Fließen» und der Ruhe wesentlich von der Größe der atmosphärischen Niederschläge abhängig. So sind z. B. die sogen. Maibrunnen, Hungerbrunnen etc. öfters auch während ihrer an sich periodischen Erscheinung intermittierende. Regenarme Länder sind häufig durch intermittierende Quellen ausgezeichnet und es ist manchmal die Benutzung derselben (vergl. auch § 32, S. 269) für Zwecke der Wasserversorgung* unentbehrlich. Wir müssen deshalb nochmals etwas näher auf dieselben eingehen.

Bekannt und erklärlich ist die Thatsache, daß manche in der Nähe des Meeres liegende Süßwasserquellen zur Zeit der Flut wasserreicher und zur Zeit der Ebbe wasserärmer werden; die Ursache der Intermission ist hier der Rückstau der in das Meer mündenden, mit den Quellen im Zusammenhang stehenden Grundwasserströmungen [424], [434], [440], [516]. Bei der in [440] beschriebenen, bei Lille in einer Entfernung von 8 Vs geographischen Meilen vom Meere abgelegenen Quelle z. B. schwankte die Ergiebigkeit zwischen 33 und 64 Liter pro Minute; das Maximum trat (infolge der langen Zwischenleitung) etwa 8 Stunden nach der höchsten Meeresflut zwischen Calais und Dünkirchen ein. Bei anderen, ganz nahe am Meeresufer gelegenen Quellen erreicht das Wasser seinen niedrigsten Stand bei der Flut und den höchsten bei der Ebbe: hier ist offenbar die Leitung für den höheren Wasserdruck, wenn auch nicht lang, so doch durch einen feinporigen Grundwasserträger gefüllt, mittels dessen sich die Schwankungen langsam und in ähnlicher Weise (§ 28, S. 234) übertragen, wie das Steigen und Fallen eines Flusses auf die landeinwärts liegende Grundwasserwelle.

Dreimal täglich flutende Quellen sind nicht häufig. „Im Yal d’Assa gegenüber von Remüs (Unter-Engadin, Schweiz) fließt eine bachartige Quelle aus einem Kalkfelsen dreimal täglich und versiegt dreimal. Die Wunderquelle von Kaschmir, Send-Brary (?), verbindet mit dem dreimaligen Fließen die von der Schneeschmelze abhängige Periodizität [209].

Zu Puisgros südöstlich von Chambery (Savoie, Frankreich) fließt eine Quelle viermal täglich mit Unterbrechungen von 5—6 Stunden je nach der Jahreszeit. Der Polterbrunnen bei Altenbeken Westfalen) fließt zuweilen gar nicht, gewöhnlich aber im Sommer von 6 zu 6 Stunden durch eine kurze Zeit, in anderen Jahreszeiten aber von 4 zu 4 Stunden durch 15 Minuten mit starkem Getöse und so viel Gewalt, daß einige Mühlen davon getrieben werden könnten. Die Quelle der Abtei Haute-Combe (Savoie, Frankreich), 127 Meter über dem Spiegel des Sees von Bourges gelegen, fällt winkelrecht aus dem Innern des Montagne du Chat durch einen 0,35 Meter breiten Kanal, dessen Wände stark mit kohlensaurem Kalk überzogen sind; die Intervalle von einer Ergießung zur anderen betragen in der Regel 20 Minuten, bei großer Trockenheit etwas mehr. Wenn das Wasser im Kanäle steigt, so hört man im Innern des Berges ein dumpfes Geräusch, welches durch die von jenem vertriebene Luft hervorgebracht wird, die durch denselben Kanal eindringt, wenn das Wasser zu fließen auf hört, wobei man dann ein starkes Ansaugen wie bei einer Pumpe bemerkt. An der bekannten Quelle bei Fontestorbe in den Pyrenäen bei Belesta (Ariege, Frankreich) bemerkt man in der trockenen Jahreszeit eine sehr merkliche Unterbrechung. Das Wasser fließt während einer halben Stunde so stark, daß es eine Mühle treiben könnte, worauf die Quelle eine halbe Stunde unterbricht. Nach den Beobachtungen von Daubuisson brauchte sie 10 Minuten, um zu steigen, 30 Minuten fließt sie mit aller Macht über und in 35 Minuten fällt sie wieder auf ihren vorigen Wasserstand zurück, worauf das Spiel von neuem beginnt.

Weitere Beispiele finden sich in den meisten Lehrbüchern der physikalischen Geographie (vergl. die S. 237, Litteratur, angegebenen), in den sub S. 229 angeführten Abhandlungen, in [13], [34], [90], [92], 98], [116], [156], [204], [209], [213], [455] und in vielen der im Literaturverzeichnis S. 24 ff. mit fettem Druck hervorgehobenen Werke.

In der Erklärung der Erscheinung ist man unserer Ansicht nach öfters etwas weit gegangen durch Zuhilfenahme von allerlei Höhlen mit heberförmigen Verbindungswegen, der Pressung durch Kohlensäure und andere Gase etc. Derartige Entstehungsursachen sind ja nicht gänzlich ausgeschlossen [548], die gewöhnlich vorkommenden Intermissionen lassen sich aber zumeist viel einfacher einsehen aus den Wegen, in welchen das Grundwasser verläuft. So kann man bei einer in ungleichem Gefälle liegenden Rohrleitung, welche zu weit ist für ein sie durchfließendes Wasserquantum, die Intermission in regelmäßigster Weise experimentieren: in den schwach geneigten Strecken füllt das Wasser den ganzen Querschnitt ; folgen stark geneigte, so eilt es

dort voraus, und dies Vorauseilen bewirkt regelmäßig ein Abreißen der Wassersäule, einen luf't-verdünnten Raum, stärkeres Nachdringen von der hinterliegenden Strecke, kurz alle jene Erscheinungen, wie sie hei den intermittierenden Quellen auftreten. In ganz gleicher Weise zeigt sich ein Intermittieren des Wassers, wenn ein konstanter Wasserstrom über kurze Staffeln (Kaskaden) fällt; auch hierbei ist der Ablauf von der unfeinsten Staffel bald sehr stai'k, bald geling und zwar in Zwischenräumen, die sich auf die Sekunde vorherbestimmen lassen. Sobald nämlich der Unterwasserspiegel einer Staffel dem Oberwasserspiegel der folgenden ziemlich nahe steht, kann wenig überfließen; entleert sich die untere Staffel teilweise, so folgt von oben mehr nach ; dies wirkt auf die folgende Staffel zurück, und so wiederholt sich das Spiel auf der ganzen Kaskade fort und fort.

Unter keinen Umständen ist das regelmäßige Intermittieren einer im übrigen nicht ausbleibenden Quelle ein Grund, sie von der Verwendung für die Wasserversorgung auszuschließen ; diese Quellen gehören vielmehr meistens zu den gut brauchbaren, und es läßt sich auch manchmal durch geeignete Fassung das Intermittieren beseitigen, wenn man aus irgendwelchen Gründen daran Anstand nimmt.

Vielfache Beobachtungen lassen deutlich erkennen, daß verschiedene Quellen und auch das Grundwasser in den Brunnen von dem Barometerstände derart beeinflußt werden, daß der Wasserstand bei plötzlich sinkendem Luftdrucke zu steigen beginnt. Da in diesem Falle meist Regen folgt, so hat Nowak (30 7 ] in dem Steigen der Quellenergiebigkeit vor eingetretenem Regen einen Hauptunterstützungsgrund seiner „Quellentheorie“ gesehen. Indessen erklärt sich das Steigen des Grundwassers in Brunnen sowohl als auch in der Quellenergiebigkeit sehr einfach dadurch, daß die im Innern der Gebirge über der Grundwasserwelle stehende unterirdische Atmosphäre ihre Pressung mit der Außenluft nur langsam auszugleichen vermag wegen der ganz erheblichen Widerstände, die der Luftbewegung in den Bodenkapillaren [305], [536], [587] entgegenstehen. Während an der Ausflußöffnung die atmosphärische Pressung schon gesunken ist, besteht also über der Grundwasserwelle die höhere Pressung noch einige Zeit fort und veranlaßt notwendigerweise unter sonst gleichen Umständen eine vermehrte Quellenergiebigkeit.

Latham [576], [595] war zu Beobachtungen über den Gegenstand durch Mühlenbesitzer angeregt worden, welche Mühlen in der Nähe größerer Quellen betrieben und aus dem Zuwachse des Aufschlagswassers mit ziemlicher Sicherheit auf eine Aenderung des Wetters schlossen. Er stellte in einer Zeit, in welcher die Niederschläge keinen Einfluß auf die Quellen üben konnten, Untersuchungen an, die bestätigten, daß alle plötzlichen Barometerdepressionen von einer Vermehrung des Quellwassers begleitet waren, die wieder nachließ, sobald das Barometer anfing, zu steigen. Die Schwankungen der Wassermenge der Croydon-Quellen in der Grafschaft Surrey südlich von London infolge des Atmosphärendrucks betrugen bis zu 2000 Kubikmeter pro Tag (23 Sekundenliter)! Eine weitere Bestätigung fanden diese Untersuchungen an tiefen Brunnen etc. Latham erklärte sich den Fall durch die „Expansivkraft“ der Gase. Aehnliche Beobachtungen sind schon früher gemacht worden. Cartheuser [57] schreibt: Memorari hoc loco merentur fontes barometrici (Wetterbrunnen), qui pluvia imminente turbidi evadunt, restituta autem coeli serenitate pristinam limpididatem recuperant et sic mutationes tempestatis praesagiunt. Talis fontis in Mutinensi agro mentionem facit ex relatione A. Valisnerii Scheuchzerus in Hydrograph. Helv. [34] S. 132. Nach Cartellieri [307] S. 210 soll die Wassermenge der Franzensbader Mineralquellen sich immer schon vor Eintritt des Regens vermehren. Weitere Beispiele in [48], [307], [432], und in den S. 237 angegebenen Lehrbüchern der physikalischen Geographie.

Steht die Grundwasserwelle in porösem Terrain nahe an der Bodenoberfläche, so vermögen auch Windströmungen auf die Ergiebigkeit der Quellen einzuwirken ; ein Beispiel hierfür liefern die im Stadtteile Seehausen von Konstanz liegenden artesischen Brunnen, auf die wir im Abschnitt III zurückkommen werden. Sobald hier anhaltender Ostwind weht, zeigen sich alsbald wesentlich höhere Wasserstände in sämtlichen Bohrschalen; sie finden in der vermehrten atmosphärischen Pressung auf die Grundwasserwelle ihre Erklärung.

In vielen für sich abgeschlossenen Gebieten stehen Oberflächengewässer, Quellen und Grundwasser unter sich in untrennbarem Zusammenhänge. Hierauf ist Rücksicht zu nehmen, wenn man sich hinsichtlich der vorhandenen Quellwassermengen keinen Täuschungen aussetzen will. Es kommt sehr häufig vor, daß an irgend einem höher gelegenen Punkte eine Quelle erscheint, eine Strecke weit offen verläuft und sich scheinbar ganz mit dem Oberflächengewässer vereinigt, in der That aber teilweise in den Boden wieder versinkt und zur Speisung einer zweiten, tieferen, eventuell sehr weit von der ersten entfernten Quelle beiträgt u. s. f. Mißt man sodann, um die Gesamtwassermenge im Gebiete zu ermitteln, jede einzelne Quelle für sich, so ergiebt sich in der Regel ein wesentlich größeres Quantum, als dasjenige, welches man nach Fassung der Quellen ableiten kann, weil ein Teil des Wassers doppelt gemessen wurde. Ganz besondere Aufmerksamkeit auf diesen Umstand ist erforderlich, wenn es sich um Quellen in ausgedehnten, bewässerten Wiesenkomplexen und überhaupt um Quellen in sehr leicht durchlässigem Boden handelt.

Was sonst im allgemeinen über die fortwährende Abnahme des Wassers in Quellen, Bächen, Flüssen und Strömen in unserem Klima behauptet wird [56], [297], [309], [315], [340], [425], [426], [498], [569], [720], findet seine teilweise Erklärung in der intensiveren Ausnutzung des Bodens durch die Kulturen und vielfach auch in der raschen Ableitung der Oberflächengewässer durch die sich stets mehrenden Korrektionen der Flüsse etc. [731), wodurch die Grundwasserwelle gesenkt wird. Klimatische Veränderungen sind, soviel uns bekannt, in den für uns in Betracht kommenden Gebieten nicht erwiesen und auch nicht wahrscheinlich. Von dieser Seite her dürfte mithin die Nachhaltigkeit und Ergiebigkeit der Quellen und der Grundwasserstand kaum schädlich beeinflußt werden.

¹

M. Wölfer (vergl. Abschn. I, S. 28 [1841) giebt als „sicheres Mittel“ beim Ausgraben von Brunnen an: „Man thue in einen neuen, gut glasierten irdenen Topf 5 Lot ungelöschten pulverisierten Kalk, 5 Lot pulverisierten Schwefel, 5 Lot pulverisierten Grünspan, 5 Lot pulverisierten weißen Weihrauch und decke solches mit 5 Lot Wolle, welche die Schafe auf der Weide verloren, zu, darauf einen genau passenden irdenen Deckel. Bei trockenem Wetter grabe ein, daß der Deckel 1 Fuß mit Erde bedeckt ist. Nach 24 Stunden wiege man nochmals alles; hat es abgenommen oder ist sich’s gleich geblieben, so findet sich kein Wasser. Hat es 2 Lot zugenommen, so findet sich bei 75' Tiefe, 4 Lot bei 50', 6 Lot bei 37 Y2¹» 8 Lot ' bei 25', 10 Lot bei IO¹/²' Tiefe Quellwasser.“ Man sieht hieraus, zu welch kühnen Schlüssen die Ausbildung der Methode des Vitruvius geführt hat!

²

Bollinger, H. L’acqua potabile per Milano.

³

Hoffmann. W. Ueber Wasseraufnahme von Gesteinen. Zivilingen. Jahrg. 1890. S. 437.

III. Abschnitt.

Anlagen zur Wassergewinnung.

Einleitung.

Das Ideal einer guten Wasserversorgung ist die einheitliche reichliche Lieferung von gesundem Trinkwasser für alle Zwecke.

Der dritte Abschnitt soll nun im Prinzip und durch Beschreibung ausgeführter Anlagen verdeutlichen, in welcher Weise das von der Natur gebotene Wasser der Trinkwasserversorgung dienstbar zu machen ist.

Im allgemeinen verlangen vor drei Eigenschaften von gutem Trinkwasser: e s muß klar, wohlschmeckend und gesund sein. Die erste Eigenschaft haben in der Regel von der Natur aus die Quellen und das Grundwasser. Andrerseits ist es möglich, durch künstliche Mittel, wie Abklärung, Filtration etc., auch trübes Wasser krystallhell herzustellen. Wir dürfen also sagen, daß klares Wasser durch richtige Maßregeln überall zu beschaffen ist. Die zweite Bedingung, daß das Wasser wohlschmeckend sei, ist schon schwieriger zu erfüllen. Einmal ist „wohlschmeckend“ ein nicht genau festzustellender Begriff; der Befund ist individuell und es giebt hier einen Positiv, Komparativ und Superlativ. Vielfach ist es die Gewohnheit, welche den Geschmack mitbestimmt: es giebt Leute, für welche harte, sogar stark mit salpetersauren und schwefelsauren Salzen etc. beladene Wasser zum Trinken sehr angenehm sind und welche glauben, es werde ihnen auf die Dauer nicht möglich sein, weiches, nahezu chemisch reines Wasser zu genießen; umgekehrt lieben viele die weichen Wasser zum Trinken. Die an das harte Wasser Gewöhnten werden der Einführung von weichem widerstreben und umgekehrt; man wird also hierin niemals allen Anforderungen entsprechen können. Dagegen ist allgemein das brakische Wasser, wie es sich im Untergründe an den Meeresküsten findet, zum Trinken unangenehm; ebenso mooriges, mit mineralischen Substanzen oder unangenehmem Geruch begabtes Wasser. Die dritte Eigenschaft, welche von dem Wasser verlangt wird: daß es gesund sei, ist zweifellos die wichtigste.

Man hat eine Zeit lang geglaubt, die im natürlich vorkommenden Wasser enthaltenen Schädlichkeiten und ihren Einfluß auf die menschliche Gesundheit durch einfache chemische Untersuchungen und durch die menschlichen Sinnesorgane leicht erkennen zu können ; als Schädlichkeiten betrachtete man insbesondere vorhandene Trübung, schlechten Geruch und Geschmack, sowie Anwesenheit von großen Mengen organischer Substanz und unfertiger Zersetzungsprodukte derselben, also von Ammoniak und salpetriger Säure, sodann von metallischen Giften und eine etwa 20 deutsche Grade übersteigende Härte.

19

L u e g e r, Wasserversorgung.

In der neueren Zeit ist man jedoch zu der Erkenntnis gekommen, daß ein Wasser mittels der chemischen Untersuchung für gut befunden und doch für den Gebrauch — wenigstens zum Trinken und in der Haushaltung — ungesund sein kann. Teilweise schon seit längerer¹), teilweise erst in neuerer Zeit ergab die ärztliche Praxis, daß das Wasser mitunter zum Träger der Ursache oder der Hülfs-ursache von Verdauungsstörungen, Durchfällen, Darmulcerationen, Dysenterie, Cholera, Typhus, Konkretionen der Harnorgane, Kropf und Kretinismus, Entozoen, Malariakrankheiten u. s. w. werde. Dabei ist festgestellt worden, daß ein nach chemischer Untersuchung reines Wasser noch keineswegs als hygienisch rein gelten darf, und man unterscheidet heute unter den Beimengungen, welche jedes in der Natur vorkommende Wasser enthält, wesentlich zweierlei schädliche: die giftigen chemischen Substanzen und die infektiös wirkenden Arten⁻ der organischen Materie, die pathogenen Mikroorganismen. Als notwendige Ergänzung der chemischen Untersuchung gilt deshalb heute die bakteriologische Untersuchung (vgl. Abschn. I, § 1, S. 9).

In der Regel sind die chemischen Zumengungen zum Wasser für die Gesundheit des Menschen deswegen nicht gefährlicher Art, weil sie meist in außerordentlich geringen Mengen auftreten und konstant bleiben; die Mikroorganismen dagegen bedürfen zur Fortsetzung ihrer Existenz und zur Bewahrung der Fortpflanzungsfähigkeit nur minimaler Mengen von organischen Nährstoffen, bei deren Vorhandensein sie sich auch in relativ reinem Wasser rasch ins Unglaubliche vermehren. Die Gefahr von dieser Seite ist also schon erheblich größer.

Wenn stets ganz reiner Wasserdampf auf einer eben so reinen Niederschlagsfläche kondensiert würde, so müßte das entstehende flüssige Wasser ebenfalls ganz rein sein. In Wirklichkeit ist aber das Gegenteil der Fall. Schon der in der Atmosphäre — worunter wir stets oberirdische und unterirdische zusammenfassen wollen — enthaltene Wasserdampf ist mit andern Gasen, Staub etc. vermischt; wir erinnern nur an die Dunstatmosphäre über großen Städten und Fabrikbezirken. Das hieraus abgeschiedene flüssige Wasser, welches den Staub suspendiert und Gase begierig absorbiert, ist zum vornherein mit allerlei Zusätzen behaftet. In der verdorbenen Luft der großen Städte z. B. wird sowohl die Grundluft, als die oberirdische Atmosphäre Kondensationen ergeben, welche von reinem Wasser weit entfernt sind. Im Gegensätze hierzu wird das in unbewohnten Gebirgen aus unverdorbener Luft und in reinem Boden kondensierte Wasser stehen.

Das Wasser wird mithin schon, ehe es in flüssiger Form in den Boden, bezw. auf die B o d en o b er fläch e gelangt, in seiner Beschaffenheit — Qualität — wesentlich von dem Entstehungsorte beeinflußt sein und gesammeltes Regenwasser keineswegs allerwärts als rein bezeichnet werden dürfen.

Sind die atmosphärischen Niederschläge auf oder in den Boden gelangt, so erleidet das von ihnen gelieferte flüssige Wasser weitere Veränderungen. In vielen Städten z. B. werden zu den bereits von der atmosphärischen Kondensation gelieferten Unreinigkeiten noch jene treten, welche dem Boden aus den Versickerungen der mehr oder weniger dichten Gruben zufließen, in welchen man vielfach noch die Provenienzen aus Abtritten etc. sorgfältig aufzubewahren pflegt. Ursächlich der Pflasterungen, Trottoirs etc., welche eine ziemlich wasserdichte Decke über dem Untergründe schaffen, wird außerdem wenig Regenwasser in den Boden infiltrieren; das Untergrundwasser wird deshalb zum großen Teile aus Kondensationen der Grundluft und aus den vorhin erwähnten Zusickerungen gebildet sein und eine schlechte Qualität haben. Derartige Wasser sind um so gefährlicher, als sie, wenn sie durch Zuflüsse putrider Abstammung in nicht gerade allzuhohem Grade verunreinigt sind, einen angenehmen, den Gaumen reizenden Geschmack besitzen. Werden sie mittels tiefer Brunnen dem Boden wieder entzogen, so besitzen sie überdies imSommer eine erfrischende Kühle, d. h. eine weitere angenehme Eigenschaft, durch welche man sich zu ihrem Gebrauche verführen läßt.

Die größeren Städte haben die Gefahr dieser Wasser schon sehr lange erkannt und waren es deshalb in erster Linie, welche schon in den ältesten Zeiten auf die

Zuleitung von gesundem Wasser aus entfernteren Gegenden Bedacht genommen haben und auch schon deswegen Bedacht nehmen mußten, weil etwa vorhandene Quellen und Grundwasser mit zunehmender Ueberbauung des dienstbaren Infiltrations-gebietes sehr zurückgegangen sind, da die Grundluftkondensationen nur spärliche Zuflüsse lieferten und die Ueberbauung fast alle äußeren Infiltrationen abschnitt.

Im allgemeinen geben die vom Regen herrührenden Bodeninfiltrationen den Hauptanlaß zur Bildung von Quellen und Grundwasser, weil die Kondensationen der äußeren Atmosphäre viel reichlicher sind als jene der Grundluft. Sie gelangen um so reiner in den Boden, je reiner die Luft war, aus der sie sich kondensierten. Im Boden selbst, wenn er durchlässig ist, versinken diese Wasser — wie wir im Abschnitt II gesehen haben —, und zwar um so rascher, je mehr nichtkapillare Zwischenräume der Boden enthält, und umgekehrt. Sie sinken so tief, bis sie entweder die Grundwasserwelle oder eine undurchlässige Schichte erreicht haben, und treten später irgendwo — wenn auch erst im Meere — als Quellen wieder zu Tage. Zwischen der Stelle des Eintretens in den Boden und jener des Wiederaustritts aus demselben nimmt das Wasser lösliche Bestandteile des durchströmten Gebirges auf und erhält von dem letzteren dadurch seinen Hauptcharakter. Andrerseits überläßt dasselbe der die Bodenoberfläche überdeckenden Vegetation und dem Boden selbst einen Teil der etwa aus der Luft mitgebrachten mechanischen und chemischen Beimengungen: durch Filtration, d. h. durch das Zurückbleiben aller jener mit den Niederschlägen ankommenden Teile, welche größer sind, als die Zwischenräume des Wasser absaugenden Gebirges; durch Absorption, d. h. durch Verwertung einzelner Beimengungen zur Ernährung von Pflanzen etc.; durch Oxydation, d. h. durch allmähliche Umwandlung organischer Substanzen in Salpetersäure als Endprodukt. Alle diese Prozesse vollziehen sich um so intensiver, je enger die Poren sind, durch welche das Wasser in den Boden eindringen kann und je länger das Wasser im Boden verweilt, bezw. je länger der Weg ist, den das Wasser braucht, um durch das Gebirge bis zur undurchlässigen Schichte oder zur Grundwasserwelle vorzudringen.

Je tiefer also im allgemeinen der Grundwasserspiegel unter Terrain liegt, um so energischer wird — ceteris par.ibus — die organische Substanz im Wasser vernichtet bezw. umgewandelt, und umgekehrt. Ist aber das Terrain mit nichtkapillaren Zwischenräumen durchsetzt, wie z. B. im klüftigen Buntsandstein oder im Jura, Muschelkalk etc., so trifft das soeben Behauptete nur teilweise zu, nämlich für die kapillaren Zwischenräume innerhalb dieser Gebirge; in den nichtkapillaren Zwischenräumen sinkt das Wasser sehr rasch in die Tiefe. So enthalten z. B. die vielen mächtigen, im Schwarzwalde und in den Vogesen entspringenden anmutig schönen Buntsandsteinquellen meist sehr viel organische Substanz, trotzdem sie aus der reinsten Luft kondensiert sind und der Weg des Wassers von der Bodenoberfläche bis zur Grundwasserwelle oft 100 Meter und darüber beträgt; sie empfangen die organische Substanz von der Vegetation und dem Detritus derselben an der Bodenoberfläche, von welcher starke Regen größere Mengen in die Gebirgsspalten mitreißen. Diese Quellen würden alle schlecht, sobald ihr Infiltrationsgebiet durch Menschen oder Kultur stark besiedelt würde.

Dagegen ist in den Alluvionen der Flußthäler an Stellen, an welchen der Grundwasserspiegel nur einige Meter tief unter Bodenoberfläche ansteht, selbst dann, wenn die Bodenoberfläche mehr oder weniger stark kultiviert ist, der Gehalt des Grundwassers an organischer Substanz wesentlich geringer; je feiner das Korn der Alluvion ist, um so weniger organische Substanz ist nachzuweisen, um so entschiedener hat sich bereits der Abschluß des Umwandlungsprozesses im Boden, welcher ja bekanntlich die organische Substanz in Salpetersäure überführt, vollzogen.

Die Beschaffenheit des Grund Wasserträgers, d. h. der Umstand, ob derselbe von engen oder weiten Zwischenräumen durchzogen ist oder nicht, hat demnach eine wesentliche Bedeutung für den Charakter des demselben entnommenen Wassers in hygienischer Beziehung.

sorgfältig behütete Lauf-

Die Quellwasser sind von jeher und sind auch heute noch die am meisten begehrten zur Versorgung der menschlichen Wohnstätten; man hat ihre Vortrefflichkeit für diesen Zweck schon anerkannt, ehe die Menschheit eine Ahnung von chemischer Analyse und Bakteriologie hatte. Wir wollen aber hervorheben, daß jederzeit zwischen guten und minderwertigen Quellen unterschieden wurde. Während man früher mit guten Quellwassern nur brunnen speiste und sehr sparsam damit umging, macht man heutzutage in der bescheidensten Behausung ebensowohl wie in der luxuriösen Wohnung des Reichen den Anspruch auf quantitativ und zeitlich unbeschränkte Wasserzufuhr. Man hat sich also neben den, gegen früher gleich gebliebenen Ansprüchen an Qualität ein, das frühere weit übersteigendes Bedürfnis an Wasserquantität angewöhnt und, obschon die Technik zur Befriedigung solcher Bedürfnisse die größten Anstrengungen macht, kann das Ziel nur in einer

beschränkten Anzahl von Fällen durch Zufuhr von völlig unverdächtigem Grundwasser und Quellwasser erreicht werden. Für den gewöhnlichen Hausgebrauch und zum Trinken reichen z. B. 20—30 Liter pro Kopf und Tag vollständig aus, während es Quell Wasserversorgungen giebt, welche das Zehnfache und mehr zuführen müssen.

un

Da die Ergebnisse an Grundwasser und Quellwasser hauptsächlich von den atmosphärischen Infiltrationen beeinflußt werden und man in jeder Gegend und bei jeder Gebirgsbeschaffenheit annähernd zu erkennen vermag, wie viel Wasser von den auf bestimmte Flächen kommenden Infiltrationen dem Boden verbleibt, bezw. wie viel der letztere als Grundwasserreservoir für trockene Zeiten auf bewahrt, ist es für den fachkundigen Ingenieur möglich, zu sagen, ob ein bestimmtes Objekt mit einer bestimmten Menge Quellwasser aus einem bezeichneten Gebiete wahrscheinlich versorgt werden kann oder nicht. Die Anhaltspunkte hierfür liefern Geognosie d Hydrographie (vgl. Abschn. II). Durch technische Versuchsarbeiten induktiver Art oder durch längere Zeit fortgesetzte Quellenmessungen wird die Wahrscheinlichkeit bezüglich Quantität zur Gewißheit. Bohrlöcher, Versuchsbrunnen, Einschnitte etc. führen hier zum Ziel; die hygienische Erprobung mit Rücksicht auf die Herkunft des Wassers entscheidet, ob die Qualität befriedigend oder ungenügend ist.

Gelingt es nicht, die erforderlichen Wasserquanta aus Quellen oder Grundwasser zu beschaffen, bezw. ist, wenn auch die Möglichkeit der Beschaffung vorliegen würde, mit dem Vollzüge ein so großer Kostenaufwand verknüpft, daß man aus ökonomischen Gründen auf die Ausführung verzichten muß, so entnimmt man in der Regel das Wasser aus offenen Wasserläufen, aus Flüssen und Seen.

Diese offenen Wasserläufe werden aber auch dazu benutzt, um Schmutzflüssigkeiten aller Art in dieselben einzuleiten; sie werden getrübt bei anhaltenden Regenfällen, ergeben warmes Wasser im Sommer nach längerer Trockenheit, gefrieren teilweise im Winter und nehmen mithin Eigenschaften an, welche ein für den menschlichen Gebrauch bestimmtes Wasser nicht haben sollte.

Wasserversorgungen, welche auf Entnahme aus derartigen Bezugsorten basiert sind, erfordern deshalb unbedingt Vorkehrungen zur Beseitigung oder Unschädlichmachung der eben erwähnten Eigenschaften. Trotz der großen Fortschritte in der Technik ist man noch nicht allerwärts vollkommen befriedigt von den in dieser Hinsicht bekannten Hülfsmitteln. Es ist deshalb die Versorgung aus verunreinigten Flüssen zur Zeit immer noch mit Gefahr für die Gesundheit verknüpft.

Wir haben bereits in Abschnitt II gesehen, daß die offenen Wasserläufe und die Quellen vielfach in untrennbarem Zusammenhänge stehen. Besonders sind es die großen Quellen in den Niederungen, welche häufig mit Flußversickerungen in Verbindung sich befinden. Ob in solchen Fällen die Fähigkeit des Trägers dieser Versickerungen groß genug ist, um die Schädlichkeiten derselben zu vernichten — insbesondere alle pathogenen Mikroorganismen zu töten — läßt sich zum vornherein nicht angeben. Gleiches gilt natürlich, wenn nicht zu Tage tretende Grundwasserströmungen Zuflüsse gedachter Art erhalten.

Die Gesundheit eines Wassers ist also durch den äußeren Charakter des Bezugsortes allein nicht bestimmt. Man kann nicht sagen: das beste, jedem andern vorzuziehende Wasser liefern die Quellen; dann kommt das Grundwasser;, zuletzt und erst dann, wenn kein andres Auskunftsmittel mehr übrig ist, das Seewasser und Flußwasser. Es giebt sehr viele Quellen mit notorisch gesundheitsschädlichem Wasser; in Indien z. B. hat sich die englische Regierung an vielen Orten veranlaßt gefunden, solche Quellen mit Warnungstafeln zu versehen zum Unterschied von benachbarten andern, welche gesund sind. Hinsichtlich des Grundwassers verhält es sich ganz ähnlich: in nahezu allen älteren Städten wird vor dem Gebrauche gewisser Pumpbrunnen gewarnt. Andrerseits ist nicht zu bestreiten, daß viele Wasserversorgungen existieren, welche aus Sammelteichen, Seen und Flüssen ein ganz gesundes Wasser liefern.

Eine Spezialuntersuchung auf die Zulässigkeit des Wassers als Trinkwasser im einzelnen Falle ist deshalb das einzige sichere Mittel zur richtigen Orientierung; Voreingenommenheiten, wie sie früher üblich waren — wir erinnern dabei an die bekannte Resolution in Danzig vom Jahre 1874²) — sind heute nicht mehr am Platze.

Es läßt sich ja nicht leugnen und liegt auch nicht in unsrer Absicht, zu bestreiten, daß frisches und seiner Entstehungsweise nach gutes Quellwasser und Grund wasser in den meisten Fällen angenehmer zu trinken sein werden, als Wasser aus Seen und Thalsperren oder künstlich filtriertes Flußwasser oder gar destilliertes Seewasser. Wir wollen nur hervorheben, daß die letzteren Gewässer — wenn gehörig vorbereitet —. ebenso gesund und damit für die Wasserversorgung menschlicher Wohnstätten brauchbar erhalten werden können. Wenn man also auf ihren Gebrauch angewiesen ist, so ist dies sanitätlich kein Unglück; jedenfalls ist eine reichliche Versorgung mit solchem Wasser einer ungenügenden oder sehr spärlichen mit Quellwasser vorzuziehen.

Die Untersuchung muß — wie gesagt — eine chemische und bakteriologische sein. Daß sie von berufenen, erfahrenen Sachverständigen vorgenommen werde, ist selbstverständlich (vgl. Abschn. I, § 1, S. 7—10); diese müssen aussprechen, ob das untersuchte Wasser ein gesundes Trinkwasser sei oder nicht.

Bei diesem Anlasse möchten wir darauf verweisen, daß sich auch bei der bakteriologischen Untersuchung, wie früher bei der chemischen, die Neigung zum „Generalisieren“, besonders in Deutschland, geltend macht. Man hat genau so, wie man früher Grenzwerte bezüglich der chemischen Beschaffenheit des Wassers aufstellte, jetzt auch solche hinsichtlich der Anzahl von Bakterien, welche in dem Kubikzentimeter eines Wassers zulässig sind, aufzustellen versucht. Auf derartige Prozeduren ist kein Wert zu legen; warum soll, wenn man 300 Bakterien pro Kubikzentimeter als zulässig erachtet, ein Wasser mit 301 Bakterien ahgelehnt werden? — Die Hauptsache wird wohl stets die sein, festzustellen, ob die zunächst im Wasser vorhandenen Bakterien schädlich sind oder nicht, und in zweiter Linie, ob die örtlichen Verhältnisse an der Entnahmestelle bezw. die daselbst getroffenen weiteren technischen Vorkehrungen spätere schädliche Einflüsse verhindern können. Wir werden bei den verschiedenen Versorgungsmethoden darauf zurückkommen.

Hat man sieb demnach durch eingehende Untersuchungen überzeugt, daß ein natürliches oder künstlich verbessertes Wasser als gesundes Trinkwasser gebraucht werden kann, so sind die Bezeichnungen: Quellwasser, Grundwasser, filtriertes Flußwasser, Seewasser, destilliertes Meerwasser etc. nebensächliche. Alle derart bezeichneten Wasser können die Untersuchung bestehen oder nicht und gesundes oder schlechtes Trinkwasser liefern. Demgemäß dürfen sich auch die Anlagen zur Wassergewinnung nicht auf die Fassung von Quellen und Grundwasser beschränken, sondern müssen sich auf die Dienstbar-machung aller Gewässer — das Meerwasser eingeschlossen — erstrecken. Unbrauchbar ist nur jenes Wasser, welches als ungesund befunden wird.

Es soll nun in § 34 zunächst die einfachste Art der Wassergewinnung, die Ansammlung des Regens in Fässern und Zisternen, besprochen werden.

In § 35 werden sodann die Sammelteiche und Thalsperren behandelt. Je mehr sich der Anspruch an die Quantität bei brauchbarer Qualität vergrößert, um so mehr gewinnen diese Hülfsmittel zur Ansammlung sehr großer Wassermengen an Bedeutung.

§ 36 handelt von der Nachahmung natürlicher Quellen. Nach dem in Abschnitt II erfolgten eingehenden Studium der Bedingungen, unter welchen die Quellen entstehen, ist es nicht schwer, dort, wo ein Teil dieser Bedingungen fehlt, durch künstliche Mittel nachzuhelfen. Entweder kann durch Zufuhr von Wasser mangelnde Bodeninfiltration künstlich erzeugt und das Produkt der letzteren in Form nicht eher zulässig, sich mit minder gutem Wasser zu begnügen, bis die Erstellung einer Quellwasserleitung als unmöglich nachgewiesen ist.“ Vergl. Vierteljahrsschr. f. öffentl. Gesundheitspfl., Bd. VII, Heft I.

von Grundwasser entnommen, oder es kann durch Anlage unterirdischer Sperren künstlich ein Grundwasserreservoir geschaffen werden, dessen Entleerung nach Belieben sich vollziehen läßt.

§ 37 ist der Entnahme aus offenen süßen Gewässern und der Fassung zu Tage tretender Quellen gewidmet. Es werden hier die Einflüsse der Beschaffenheit eines Niederschlagsgebietes auf die offenen Gewässer und die Entnahme aus Flüssen und Seen bezw. die günstigsten Entnahmestellen besprochen und der Weg gezeigt, welchen man bei Fassung zu Tage tretender Quellen zu betreten hat. Bei Behandlung der letzteren Frage wird sodann auch von den Aussichten die Rede sein, welche im einzelnen Falle auf Vermehrung der Wassermenge vorhanden sind, und von den Mißgriffen, durch welche man die letztere vermindert.

Die künstliche Verbesserung der Wasserqualität kommt in § 38 zur Sprache. Hier können natürlich nur die im großen anwendbaren Methoden der Abklärung und Filtration eingehend behandelt werden. Die Beseitigung des Eisengehaltes im Wasser, die Destillation von Meerwasser und die Sterilisierung des Wassers durch Abkochen finden ebenfalls Erwähnung.

§ 39 bringt die Vorarbeiten für die Fassung verdeckter Wasserläufe zur Sprache. Unter Benutzung' der in Abschn. I, §§ 20 und 21 gewonnenen theoretischen Anschauungen über die Bewegung des Grundwassers in Sanden und Gerollen und der Entwicklungen des Abschnitts II soll hier eine Anleitung zu praktischen Versuchen und zur Verwertung derselben behufs Beurteilung der in einem bestimmten Terrain verfügbaren Grund wassermengen geboten werden.

Fassung dieser Grundwasser. § 40 bespricht die verti-

In engem Zusammenhänge damit stehen sodann die in den §§ 40 und 41 behandelten Anlagen zur kalen Brunnen, abessinischen Brunnen, Bohrbrunnen, gemauerten Brunnen mit dichtem und durchlässigem Mantel und die sogen, artesischen Brunnen. § 41 handelt von den Fassungen der Grundwasser durch offene Gräben, Sickerungen, Sammelröhren, Sammelkanäle und Stollen.

§ 42 ist jenen Anlagen gewidmet, welche Kombinationen aus prinzipiell verschiedenen Fassungssjstemen darstellen. In erster Linie kommen hier die Vereinigungen mehrerer getrennter Sammelanlagen zu einem gemeinsamen Reservoire, sodann die Kombination von Tiefquellen und Hochquellen (künstliche Wasserhebung und Zuleitung unter natürlichem Drucke) in Betracht.

In § 43 endlich werden die zweckmäßigsten Fassungsorte bei freier Wahl abgehandelt. Die Fragen, ob der Bezugsort die Gewähr für eine allezeit ungestörte und auch späteren Bedürfnissen noch anzupassende Entnahme bietet und zugleich unter allen Möglichkeiten diejenige ist, welche den geringsten Jahresaufwand für den Betrieb und die Verzinsung bezw. Amortisation des Anlagekapitals beansprucht, wird hier in den Vordergrund treten.

ganz

der Erledigung harrenden Wasserfragen dieser Kategorie angehört. Die richtige, zeitgemäße Behandlung kleinerer Versorgungen bietet meist dieselben Schwierigkeiten, wie jene von großen Objekten; die letzteren haben nur den Vorzug, daß die Lösung der Aufgabe für den Ingenieur lohnender ist, was selbstverständlich für uns jeder Bedeutung entbehrt. Indessen ist es häufig auch bei ganz großen Objekten unerläßlich, durch eine entsprechende Anzahl kleiner und kleinster Fassungsanlagen die Bedürfnisse zu befriedigen. Wir haben deshalb allerwärts bei der Vorführung von Beispielen mit den kleinsten Verhältnissen begonnen.

Was den Wasserbedarf unter bestimmten örtlichen Verhältnissen anbelangt,

Mit der Absicht dieses Buches würde es nicht im Einklänge stehen, wenn hier nur größere Anlagen behandelt würden ; es ist vielmehr den kleineren Anlagen besondere Aufmerksamkeit zu widmen, weil die Mehrzahl aller zur Zeit noch

so wird man vielleicht vermissen, daß wir eine hierauf bezügliche Abhandlung diesem Abschnitte nicht vorangestellt haben. Es schien uns zweckmäßiger, hier die Bedarfsziffern als bekannt vorauszusetzen und auf*die Entwicklung derselben erst im Abschnitt IV, in welchem es sich um Zuleitung und Verteilung des Wassers handelt, zurückzukommen, denn zu diesem Kapitel hat die Frage zweifellos die innigsten Beziehungen. Doch mag hier bemerkt werden, daß dort, wo der Beschaffung guten Trinkwassers in so großen Mengen, wie man sie nach der heutigen Wasserversorgungsweise braucht, technische und finanzielle Schwierigkeiten lästiger Art entgegenstehen, eine Trennung der Versorgung in zwei Teile — also zwei besondere Rohrnetze — am Platze sein kann.

Unsere eingangs geäußerte Ansicht, daß die einheitliche Versorgung das anzustrebende Ideal sei, soll darunter keineswegs leiden, sie bleibt bestehen. Doch ist eben die Herstellung dieses Ideals manchmal gleichbedeutend mit unverhältnismäßig großer Belastung der Einwohnerschaft und daher vielfach unmöglich. In solchen Fällen kann man mit Recht sagen: -Zur Spülung von Kanälen, zum Straßenspritzen, zum Betriebe von Motoren, zu großen Springbrunnen, zur Bewässerung von Gärten und Ländereien etc. ist es unnötig, gutes Trinkwasser zu verwenden. Wenn für solche Zwecke — und das kommt ja vor — 60 Prozent und mehr des Gesamtverbrauchs an Wasser nötig sind und das letztere in Form von gutem Trinkwasser nur in kostspieligster Weise beigebracht werden kann, ist eine Teilung des Betriebes — gutes- Trinkwasser für alle häuslichen Gebrauchszwecke und minderwertiges Nutzwasser für alle andern Gebrauchsarten — die richtige Lösung. “

Die Fortschritte, welche in der Wassergewinnung in den letzten Jahrzehnten gemacht worden sind, verdanken wir zum großen Teile der regen Thätigkeit aller Staaten auf dem Gebiete der öffentlichen Gesundheitspflege.

Viele rationelle Ausführungen, wohldurchdachte Vorarbeiten und Detailstudien , sind zur Zeit noch nicht allgemein zugänglich, weil nicht jedermann Lust hat oder in der Lage ist, seine Arbeiten zu veröffentlichen; doch ist eine reiche Litteratur vorhanden, in welcher sich der heutige Stand dieser Spezialwissenschaft — deren Wichtigkeit allmählich auch an den technischen Lehranstalten erkannt wird — in würdiger Weise darstellt..

Diese Litteratur läßt sich indessen nicht so scheiden, daß sich die einzelnen Publikationen dem Inhalte eines der von uns angenommenen Paragraphen ausschließlich anpassen. Die Beschreibungen der Anlagen zur Wassergewinnung sind meist nicht getrennt von jenen der Wasserwerke im ganzen. Auch decken viele Wasserwerke ihren Bedarf aus Brunnen, Quellen, Seewasser und Flußwasser gleichzeitig. Andre Beschreibungen enthalten Angaben über Vorversuche, welche von Wichtigkeit für unsre Zwecke sind, aber nicht die Grundlagen der thatsächlichen Ausführung bilden u. s. w. Die Abtrennung der Litteratur — soweit sie uns bekannt geworden ist — konnte deshalb nur nach dem folgenden Rubrikensystem erfolgen:

1.    Projekte und Beschreibung von Wasserwerken.

2.    Zisternenanlagen, Sammelteiche (Seen) und Thalsperren.

3.    Brunnen und Sammelanlagen für Quellen und Grundwasser.

4.    Künstliche Verbesserung vorhandener Wasser.

Wir stellen wie seither die hiernach geordneten Litteraturangaben — die auf Vollständigkeit keinen Anspruch machen können —, mit fortlaufender Numerierung versehen, unsern Abhandlungen voran; Citate erfolgen unter diesen Nummern, solche aus den Abschnitten I und II unter Zufügung der Abschnittsbezeichnung und Seitenangabe.

•#

Litteraturverzeichnis

über Anlagen zur Wassergewinnung.

1. Projekte und Beschreibung von Wasserwerken.

a) Selbständige Werke.

Die statistischen Werke, welche alle neben allgemeinen Angaben auch solche über Wassergewinnung enthalten, sind mit fetter Schrift hervorgehoben. Die Beschreibung älterer Anlagen findet sich in Abschnitt I, S. 24 ff. in den ebenfalls mit fetter Schrift ausgezeichneten Werken.

Alle angeführten Werke folgen in chronologischer Ordnung.

[2] Koll-

[1] Schramke, Description of the New York-Croton-Aquaeduct. New York 1848. mann, F. J., Die Wasserwerke von Augsburg. Augsburg 1850. — [3] Fölsch, A., Die Stadtwasserkunst in Hamburg. Hamburg 1851. — [4] Decker, Die Wasserversorgung Berlins. Berlin 1857. — [5] Gerwig, R., Die Anlage einer neuen Wasserleitung für die Residenzstadt Karlsruhe. Karlsruhe 1858. — [6] Die Berliner Wasserwerke. Berlin 1860. — [7] Dumont, A., Les eaux de London et de Paris. Travaux äLyon et ä Paris. 1862. — [8] Dollfuss, G. u. Merian, R., Ueber die Wasserversorgung der Stadt Basel. Basel 1862. — [9] Schmidt, C., Die Wasserversorgung von Dorpat. Dorpat 1863. — [10] Fölsch, A., Die Wasserversorgung von Dresden. Dresden 1864. — [11] Beissel, J., Bericht der Wasserversorgungskommission der Städte Aachen und Burtscheid. Aachen 1866. — [12] Horn, G. A. F., Wasserversorgung von Aachen und Burtscheid. Aachen 1866. — [13] Michaelis, Beschreibung von Wasserbauanlagen in Irland. Berlin 1866. — [14] Bürkli-Ziegler, Die Wasserversorgung von Zürich. Winterthur 1867. (Zweiter Abdruck Winterthur 1872.) — [15] Kirk-wood, J., The Brooklyn waterworks and sewers. New York 1867. — [16] Clauss, W., Das Wasserwerk der Stadt Braunschweig. Hannover 1869. — [17] Mittermaier, K., Die Wasserversorgung der Stadt Heidelberg. Heidelberg 1870. — [18] Veitmeyer, Vorarbeiten zur Wasserversorgung Berlins. Berlin 1871/75. — [19] Gerstner, E., Großherzogliches Hofwasserwerk zu Karlsruhe. Karlsruhe 1871. — [20] Salbach, B., Das Wasserwerk der Stadt Halle. Halle 1871. — [21] Veitmeyer, Voruntersuchungen über die künftige Wasserversorgung von Berlin. Berlin 1871, 1873. — [22] Denkschrift über die Wasserversorgung von Dannstadt. Darmstadt 1871. - [23] Ehmann, K. v., Gutachten über eine Versorgung der Stadt Heilbronn mit Flußwasser. Heilbronn 1871. — Ders. gemeins. mit Fraas, Gutachten über das Projekt einer Versorgung der Stadt Heilbronn mit Quellwasser. Heilbronn 1871. — [24] Sczepansky, Wasserversorgung von Königsberg. Königsberg 1872. —

[25]    Fraas, Dr., Die Albwasserversorgung im Königreich Württemberg. Stuttgart 1873. —

[26]    Stadler, R., Die Wasserversorgung der Stadt Wien in ihrer Vergangenheit und Gegenwart. Denkschrift zur Eröffnung der Hochquellenleitung im Jahre 1873. Wien 1873. — [27] Berliner Wasserwerke, herausgegeben vom Verein „Hütte“. Berlin 1874. — [28] Salbach, B., Das Wasserwerk der Stadt Dresden. Halle 1874. — [29] Dumont, A., Les eaux de Nimes, de Paris et de Londres. Paris 1874. — [30] Alphand, Les promenades de Paris. Paris 1874. — [31] Grüner u. Thiem, Vorprojekt zu einer Wasserversorgung von Straßburg. Straßburg 1875. — [32] Beloe, Ch. H., The Liverpool waterworks. London 1875. — [33] Stübben, Die Wasserversorgung von Aachen. Aachen 1876. — [34] Kümmel, W., Die Wasserkunst in Altona. Altona 1876. — [35] Tunnels, the and watersystem of Chicago. Chicago 1876. — [36] Böttcher u. Ohnesorge, Die Wasserwerke von Bremen. Berlin 1876. — [37] Deutsche Wasserwerks-Gesellschaft, Die Quellwasserleitung der Stadt Salzburg. Frankfurt a. M. 1876. — [38] Hechler u. J. A. Aird, Die Wasserversorgung von Darmstadt. 1876. — [39] Aktiengesellschaft Bergwerksverein Friedrich Wilhelmshütte, Städtisches Wasserwerk zu Mülheim a. d. R. Mülheim a. d. R. 1877. — [40] Hoffmann, F., Die Wasserversorgung von Leipzig. Leipzig 1877. — [41] Berg, Das Wasserwerk der Stadt Bremen. Berlin 1877.— 42] Grahn, E., Statistik der (deutschen) städtischen Wasserversorgungen mit einer geschichtlichen Einleitung. Beschreibung der Anlagen in Bau und Betrieb. München 1878. — [43] Tidy, C. M., The London water supply. Being a report on the qualitv and quantity of water supplied to the Metropolis during' the past ten years. London 1878. — [44] Aktiengesellschaft Bergwerksverein Friedrich Wilhelmshütte, Das Wasserwerk der Stadt Leiden (Holland). Mülheim a.d.R.1878. — [45] Usill, G.W., Statistics of the water supply of the principal cities and towns of Great-Britain and Ireland. London (o. D.). — [46] Salbach, B., Projekt einer Wasserversoigung der Stadt München aus den Quellen des Mangfallthales. Dresden 1878. — [47] Schmick, P., Die Wasserversorgung der Stadt München. Projekt im Aufträge der beiden Gemeindekollegien. München 1878. — [48] Lueger, 0., Die Brunnenleitung der Stadt Freiburg. Freiburg 1879. — [49] Wasserleitung, Kanalisation und Rieselfelder von Danzig. (2. Aufl. Danzig 1879.) — [50] Masquelez, Ville de Lille: etablissement de la distribution d’eau. Lille 1879. — [51] Thiem, A., Die Wasserversorgung von Leipzig. Leipzig 1880. — [52] Burghart, 0., Die Be- und Entwässerung der Landeshauptstadt Czernowitz. Wien 1880. — [53] Thiem, A., Die Wasserversorgung von Nürnberg. Leipzig 1880. — [54] Berg, Das neue Wasserwerk der königlichen Residenz Hannover. 1880. — [54] Pini, Dr. G., Pro aqua. Le acque potabili in Italia. La qualita delle acque in Milano. La quantita delle acque in Milano. Qual’e la migliore acqua potabile? I progetti. Mailand 1881. — [56] Bell, Th. J., History of the Cincinnati waterworks. Cincinnati 1881. — [57] Salbach, Das Wasserwerk der Stadt Crefeld. Berlin 1881. — [58] Schneider, V., Die Rheinthalwasserleitung von Elberfeld. Elberfeld 1881. — [59] Silverthorne, A., The purchase of gas and waterworks, with the latest statistics of municipal gas and water supply. London 1881. — [60] Mihatsch, C., Der Bau der Franz-Josephs-Hochquellenwasserleitung mit Bewilligung des Gemeinderates etc. Wien 1881. — [61] Hastings, Ch. W., Waterworks-Statistik. London 1881. (Erscheint seither 1883, 1885, 1888 u. ff. jährlich im April j. J.) — [62] Wein, Joh., Die Wasserversorgung von Budapest. 1883. — [63] Die Trinkwasserversorgung im Großherzogtum Baden. Karlsruhe 1883. — [64] Blütligen, Die Wasserleitung der Stadt Schönebeck. 1883. — [65] Couche, Les eaux de Londres et d’Amsterdam. Paris 1883. — [66] Grahn, E., Die Art der Wasserversorgung der Städte des Deutschen Reichs mit mehr als 5000 Einwohnern. Statistische Erhebungen, angeregt durch die Hygiene-Ausstellung 1883 in Berlin im Auftrag des Vereins von Gas- und Wasserfachmännern. München 1883. — [67] Bateman, History and description of Manchester waterworks. Manchester 1884. -— [68] Ullrich, L., Die Wasserversorgung von Reichenberg. 1884. — [69] Bevan, G. Phil., The London water supply: its past, present and future. London 1884. — [70] Can parliament break faith? Supply of water to the metropolis by Companies. London 1884. — [71] Scott, A., London water: a review of the present condition and suggested improvements of the Metropolitan water supply. London 1884. — [72] Lueger, O., Die Wasserversorgung der Stadt Lahr. Lahr 1884. — [73] Silver-thorne, A., London and provincial water supply with statistics. London 1884. — [74] Ehmann, Dr. v., Die Versorgung der wasserarmen Alb mit fließenden Trink- und Nutzwassern und das öffentliche Wasserversorgungswesen im Königreich Württemberg. Stuttgart 1885. — [75] Jackson, L. D’A., Statistics of hydraulic works and hydrology of England, Canada, Egypt and India. London und Calcutta 1885. — [76] Die Wasserversorgung der Stadt Mannheim. Vorarbeiten von O. Smreker, Mannheim 1884. Detailprojekt. Mannheim 1885. Gutachten über beides von Honseil, Schneider und Thiem. Mannheim 1885. — [77] Herrmann u. Mannes, Das Wasserwerk der Stadt Weimar. 1885. — [78] Croes, J. J. K., Statistical tables from the history and statistics of American waterworks. New York 1885. — [79] Klebs, E., Die Trinkwasserversorgung der Stadt Zürich und ihrer Ausgemeinden. Zürich 1885. — [80] Wasserversorgung von Zürich, ihr Zusammenhang mit der Typhus-Epidemie des Jahres 1884 und Vorschläge zur Verbesserung der bestehenden Verhältnisse. Zürich 1885. — [81] Die Wasserversorgung von Zürich und Ausgemeinden. Entgegnung der erweiterten Wasserkommission auf die Angriffe des Herrn Prof. Klebs zu Händen des Stadtrates von Zürich. Zürich 1885. — [82] Anklamm, E., Die Berliner Wasserwerke am Tegeler See. Berlin 1886. — [83] Winter, E., Die Wasserversorgung der Stadt Wiesbaden. Wiesbaden 1887. (Festgabe zur 60. Versamml. deutscher Naturf. u. Aerzte.) — [84] Kurze Beschreibung der öffentlichen Anlagen für Beleuchtung, Wasserversorgung und Entwässerung der Stadt Hamburg. Hamburg 1887. — [85] Wasserversorgung von Mailand. Relazione della commissione eletta dal con-siglio communale di Milano nella seduta del 3 novembre 1887 per besame dei progetti di condottura d’acqua potabile presentati in seguito al concorso bandito per deliberazione consigliare 22 marzo 1887. Mailand 1888. — [86] Das Wasserwerk der Stadt Mühlhausen. Mühlhausen 1888. — [87] Ehmann, Die Wasserversorgung des württembergischen und badischen Heuberges. Stuttgart 1888. — [88] Bolton, F., London water supply: a history and description of the London waterworks. London 1888. — [89] Disselhoff, L., Die Wasserwerke von Arnsberg. Berlin 1888. — [90] Jacquot, Alimentation en eau de la ville de Paris. Paris 1889. — [91] Polzhofer, R., Die notwendige Ergänzung der Wasserversorgung Wiens. Wien 1889. — [92] Schmidt, M., Notice sur la distribution d’eau de Porto. Paris 1889. — [93] Grisel, M. Ch., Notice sur la distribution des eaux de Bergame

et Triviglio. Paris 1889. — [94] Grisel, M. Ch., Notice sur la distribution des eaux ä Venise. Paris 1889. — [95] Grisel, M. Ch., Notice sur la distribution des eaux de la Spezia. Paris 1889. — [96] Wasserversorgungsanlagen der Landeshauptstadt Linz. Linz 1889. — [97] Beleuchtung, Wasserversorgung und Entwässerung von München. Festschrift zur 30. Jahresvers. des deutschen Vereins von Gas- u. Wasserfachmännern. München 1890. — [98] Becker, Gust., Die Wasserversorgung von Königsberg i. Pr. Königsberg 1890. — [99] Doat, M. H., Avant projet de la conduite d’eau de la ville de Tokio par la Compagnie generale des eaux pour l’etranger. Lüttich 1890. — [100] Tur-retini, Th., Utilisation des forces motrices du Rhone et regularisation du lac Leman. Travaux executes par la ville de Geneve (Wasserversorgung von Genf). Genf 1890. — [101] Vigreux, M. L., Projet d’alimentation d’eau de la ville de Lyon par le lac d’Annecy. Annecy 1891. •

b) In Zeitschriften enthaltene Litteratur.

Die im folgenden erwähnten Abhandlungen bringen eingehendere Angaben zum einzelnen Falle. Im übrigen mag hier erwähnt werden, daß im „Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung“ eine regelmäßig wiederkehrende Rubrik: „Statistische und finanzielle Mitteilungen“ existiert, welche kleinere Notizen über geplante und ausgeführte Wasserversorgungsanlagen enthält. Die in den politischen Blättern vielfach enthaltenen Angaben konnten hier nicht citiert werden.

Alle Citate sind chronologisch geordnet.

[102] Wasserleitung in verschiedenen Städten. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1840. S. 39. — [103] Die Stadtwasserkunst in Hamburg. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1847. S. 132 ff. — [104] Die Moskauer Wasserleitung nach dem Entwürfe des Ingenieurgenerals von Bauer. Notizblatt der Allgem. Bauztg. Bd. II. Nr. 1, S. 1—4. Jahrg. 1851. — [105] Die Versorgung der Stadt Konstantinopel mit Wasser und die öffentlichen Brunnen daselbst. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1853. S. 36. — [106] Aufzählung der berühmtesten Aquädukte in Europa. Hannöver. Bauztg. Jahrg. 1855. S. 279. — [107] Stevenson, Ueber die Wasserversorgung der grossen Städte in Amerika. Bullet, de la soc. d’encouragem. Jahrg. 1859. S. 233. — [108] Bateman, Beschreibung der Glasgower Wasserwerke. Civ. Engin. Jahrg. 1859. S. 369.

[109] Amos, Ueber Ursprung, Fortführung und gegenwärtigen Zustand der Staatswasserwerke Trafalgare-Square etc. The Artizian. Jahrg. 1859. S. 299. — [110] Grubitz, Ueber die neue Stadtwasserkunst in Magdeburg. Erbkam. Zeitschr. für Bauwesen. Jahrg. 1860-S. 155. — [111] Dupin, Ueber die Wasserwerke von Lyon. Bullet, de la soc. d’encouragem. Jahrg. 1862. S. 425. — [112] Huet, Ableitung des Croton und Potomac behufs Wasserversorgung von New York und Washington. Annales des ponts et chauss. S. IV. Bd. 6, S. 133. Jahrg. 1863. — [113] Main, Newcastle and Gateshead water supply. Artizian. Jahrg. 1883. S. 220. — [114] Hagen, Die neuen Wasserkünste zu Herrenhausen. Hannöv. Bauztg. Jahrg. 1864. S. 423. — [115] Vallees, Wasserversorgung von Marly und Versailles. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1865. S. 136. — [116] Die Wasserleitung von Jerez. Revista de obras publicas. Jahrg. 1865. S. 166. — [117] Haberkorn, Die neue Wasserleitung von Zittau. Polyt. Zentralblatt. Jahrg. 1865. S. 4. — [118] Cheron, Wasserleitung der Stadt Orleans. Nouv. Ann. de la construct. Jahrg. 1865. S. 33. — [119] Neville, Die Dubliner Wasserwerke. Civ. Eng. Jahrg. 1865. S. 266. — [120] Die Wasserleitung von Melbourne. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1866. S. 428. — [121] Harle, Die Wasserkunst der Stadt Perigueux. Ziviling. Jahrg. 1867. S. 179. — [122] Achard, Ueber die Wasserversorgung von Saconex bei Genf. Annales du Gen. civ. Jahrg. 1867. S. 201. — [123] Batemann, Die Manchester Wasserwerke. Engineering. Bd. 4, S. 237, Jahrg. 1867. — [124] Debar, Wasserversorgung von Laval. Propagat. industr. Jahrg. 1868. S. 41. — [125] Wasserversorgung von Alatri und Ferentino. Propagat. industr. Jahrg. 1868. S. 48. — [126] Die Wasserwerke von Kirckcaldy und Dysärt. Engineering. Bd. 6, S. 351. Jahrg. 1868. — [127] Kirkwood, Die Wasserwerke von Brooklyn. Engineering. Bd. 6, 'S. 391. Jahrg. 1868. — [128] Die Wasserwerke von Philadelphia. Engineering. Bd. 6, S. 267. Jahrg. 1868. — [129] Bonnet, Wasserversorgung der Stadt Limoux. Portefeuille econom. Jahrg. 1868. S. 81. — [130] The Aberdeen water supply. Engineering. Bd. 7, S. 64. Jahrg. 1868. — [131] Ches-brongh, The Chicago waterworks. Engineering. Bd. 7, S. 172. Jahrg. 1868. — [132] Weir, Das neue Wasserwerk in Riga. Riga. Notizblatt. Jahrg. 1869. S. 7. — [133] Gebrich, Notizen über die Wasserversorgung der Stadt Bockenem. Hannöv. “Bauztg. Jahrg. 1869. S. 497. — [134] Smith, The water supply of Calcutta. Engineering. Bd. 9, S. 170. Jahrg. 1869. — [135] Lawson, Maryport waterworks. Engineering. Bd. 29, S. 173. Jahrg. 1869. — [136] The new waterworks Canter-bury. Builder. Jahrg. 1870. S. 383. — [137] The Birmingham water supply. Engineering. Bd. 9, S. 455. Jahrg. 1870. — [138] Cleveland waterworks. Lake Tunnel. The Journ. of the Frankl. Inst. S. III. Bd. 59, S. 313. Jahrg. 1870. — [139] Madras waterworks. Engineering. Bd. 10, S. 174.

Jahrg. 1870. — [140] Meik, The water supply of the District New-Castle. Artizian. Jahrg. 1870. S. 256. — [141] The supply of water to Edinburgh. Builder. Jahrg. 1871. S. 161. — [142] The waterworks of Philadelphia. Scientif. Americ. N. S. Bd. 24, S. 243. Jahrg. 1871. — [143] Latham, The water supply of Croydon and other towns. Builder. Jahrg. 1871. S. 765. — [144] The Berwick water supply. Engineering. Bd. 12, S. 186. Jahrg. 1871. — [145] Achard, Distribution de l’eau des Avants a Vevey, Montreux etc. Ann. d. Gen. civ. Jahrg. 1871. S. 756. — [146] Das Wasserwerk zu Suresnes bei Paris. Ziviling. Jahrg. 1872. S. 83. — [147] Etablissement de la distribution d’eau de Lille. Nouv. Ann. de la Constr. Jahrg. 1872. S. 45. — [148] Eaton, On the Brighton waterworks. Engineer. Bd. 34, S. 217. Jahrg. 1872. — [149] Delabar, Die neuen Wasserwerke in Freiburg i. d. Schweiz. Dingl. polyt. Journ. Bd. 207, S. 89. Jahrg. 1872. — [150] The water supply of the city of Montevideo. Engineer. Bd. 36, S. 1. Jahrg. 1873. — [151] Elevations et distributions d’eau. Annales industr. Bd. 2, S. 456. Jahrg. 1873. — [152] Montgolfier, Travaux executees pour la conduite de l’eau de la ville St. Etienne. Annales des ponts et chauss. S. V. Bd. 9, S. 99. Jahrg. 1873. — [153] Deacon, Water supply at Liverpool. Engineering. Jahrg. 1873. S. 483. — [154] Schmelzer u. Mannes, Die Wasserwerke der Westendgesellschaft K. Quistorp & Cie. bei Charlottenburg. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1874. Nr. 61 u. 63. — [155] Salbach, Das Wasserwerk der Stadt Dresden. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1874. S. 207. — [156] Frankfurter Quellwasserleitung. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1874. S. 371 ff'. — [157] Askenasy, Ueber Quellengebiete und Wasserversorgung der Odessa-Balta-Eisenbahn. Organ f. Fortschr. des Eisenbahnwesens. Jahrg. 1884. S. 1. — [158] Die Wasserversorgungsanlagen der Stadt Augsburg. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1874. S. 640. — [159] Projekt der neuen Wasserwerksanlagen für die Stadt Berlin. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1874. S. 654 ff. — [160] Das Wasserwerk der Stadt Bernburg. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 19, S. 517. Jahrg. 1875. — [161] Brighton water supply. Engineering. Jahrg. 1875. S. 390. — [162] Till,. Die neue Wasserversorgung der Stadt Saarbrücken. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 20, S. 53. Jahrg. 1876. — [163] Secchi, T., Sur divers travaux d’Hydraulique, executes par les anciens aux environs de Rome. Comptes rendus. Bd. 83, S. 1001. Jahrg. 1876. — [164] Schmetzer, F., Das Wasserwerk in Frankfurt a. O. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1876. S. 225. — [165] The Louisville waterworks. Scientif. Americ. N. S. Bd. 36, S. 25. Jahrg. 1877. — [166] Oelert, B., Notiz über das Wasserwerk zu Witten a. R. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1877. S. 188. — [167] Calandra, C., Le acque potabili della cittä di Torino. II Politecnico. Bd. 25, S. 161. Jahrg. 1877. — [168] Wasserversorgung von Buenos-Ayres. Ann. d. ponts et chauss. 2, Sem. S. 248. Jahrg. 1878. — [169] Grahn, E., Die Wasserversorgung von Paris. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1878. S. 99 ff. — [170] Entstehung und Entwickelung des städtischen Wasserwerkes zu Dortmund. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers- Jahrg. 1878. S. 177 ff. — [171] Green, W. H. L., Das Potsdamer Wasserwerk. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1878. S. 425 ff. —- [172] The Sidney water supply. Engin. Bd. 48, S. 343. Jahrg. 1879. — [173] Ueber das Wasserwerk der Stadt ’sGraven-hage in Holland. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. No. 5, S. 17 u. 18. Jahrg. 1879. — [174] Thomson, J., Die neuen Wasserwerke von St. Petersburg. L’ingenieur universel. Jahrg. 1880. S. 391 ff. — [175] Berg, Das neue Wasserwerk der Stadt Hannover. Zeitschr. d. hannöver. Arch.-u. Ing.-Ver. Bd. 26, S. 190 ff. Jahrg. 1880. — [176] Weber, M. M.,Der Aquädukt vonLissabon. Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1881. S. 67. — [177] Salbach, B., Wasserversorgung des oberschlesischen Industriebezirkes. Annal. f. Gewerbe u. Bauwes. Jahrg. 1882. S. 2. — [178] Salbach, B., Das Wasserwerk der Stadt Groningen in Holland- Annal. f. Gewerbe u. Bauwes. Jahrg 1882. S. 71.— [179] Mansergh, Lancaster waterworks extension. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 68, S. 253. Jahrg. 1882. — [180] Rochester, Waterworks. Scientif. Americ. Jahrg. 1882. II, S. 95. —■ [181] Anderson , The Antwerp waterworks. Engineer. Bd. 55, S. 62. Jahrg. 1883. Desgl. Engng. S. 64. Jahrg. 1883. — [182] Andre, Distribution d’eau Albi. Genie civ. Bd. 3, S. 412. Jahrg. 1883. —

[183]    Flynn, Water supply of S. Francisco. Nostrand’s Mem. Bd, 29, S. 410. Jahrg. 1883. —

Bd. 75, S. 195.

[184]    Gamble, Waterworks of Port Elizabeth. Min. Proceed. Inst. Civ. Engin. Bd. 74, S. 128. Jahrg. 1883. — [185] Leslie, Edinburgh waterworks. Journ. of gas light. Bd. 41, S. 696. Jahrg. 1883. — [186] Malcher, Das Mitauer Wasserwerk. Riga’sche Industrieztg. Bd. 9, S. 205. Jahrg. 1823. — [187] van Muyden, Distribution d’eau de Lausanne. Bullet, de la societe vaud. des Ingen. Bd. 9, S. 55. Jahrg. 1883. — [188] Ritso, G. F., Water supply and irrigation of the Canterbury Plains, New-Zealand. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 74, S. 238. Jahrg. 1883. — [189] Leslie, A., The Edinburgh waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 74, S. 91. Jahrg. 1883. — [190] Water supply of Philadelphia. The Journ. of the Frankl. Inst. Bd. 115, S. 241. Jahrg. 1883. — [191] Addy, J., The water supply of Peterborough. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 74, S. 146. Jahrg. 1883. — [192] Congleton waterworks. Engineer. Bd. 55, S. 379. Jahrg. 1883. — [193] Bradford waterworks. Engineer. Bd. 55, S. 402, 433. Jahrg. 1883. — [194] Dobson, Timaru water supply. Min. Proceed. Inst. Civ. Engin.

Jahrg. 1884. — [195] Hering, Future water supply of Philadelphia. The Journ. of the Frankl.

Inst. Bd. 118, S. 224. Jahrg. 1884.

[196] Higgin, Water supply of Seville. Min. Proceed.

Inst. Civ. Engin. Bd. 78, S. 334. Jahrg. 1884. — [197] Klett, Wasserversorgung von Cannstatt. Zeitschr. f. Baukunde. Bd. 7, S. 435. Jahrg. 1884. — [198] Johnson, Water supply in some ports of Peru; and Provand’s distilling apparatus at Iquique. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 77, S. 342. Jahrg. 1884. — [199] Kern, Die Wasserversorgung von Colmar i. Eis. Schweizer. Bauztg. Bd. 3, S. 19 ff. Bd. 4, S. 160. Jahrg. 1884. — [200] Zobel, Das Stuttgarter Wasserwerk. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. Bd. 28, S. 537 ff. Jahrg. 1884. — [201] The Chester waterworks. Engineering. Bd. 38, S. 315. Jahrg. 1884. — [202] Distribution d’eau de Dieppe. Nouv. Ann. de la constr. Bd. 30, S. 148. Jahrg. 1884. — [203] Corfield, Water supply of ancient roman cities. Nostrand’sMem. Bd. 33, S. 302. Jahrg. 1885. — [204] Disselhoff, Das städtische Wasserwerk zu Remscheid. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. Bd. 29, S. 2. Jahrg. 1885. — [205] Hermann, Das Wasserwerk der Stadt Weimar. Annal. f. Gewerbe u. Bauwesen. Bd. 16, S. 145. Jahrg. 1885. — [206] Roberts, T. The Barmouth waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Engin. Bd. 79, S. 319. Jahrg. 1885. — [207] Stratford’s water supply. Engineer. Bd. 60, S. 414. Jahrg. 1885. — [208] Talansier, Les eaux de Grenoble. Le Genie civ. Bd. 8, S. 49. Jahrg. 1885. — [209] Grave, H., Die Wiener-Neustädter Tiefquellenleitung und Wiens Wasserversorgung. Wochenschr. d. niederösterr. Gew.-Ver. Jahrg. 1885. S. 119 ff. — [210] Glass, Herrn., Das Wasserwerk der Stadt Barmen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 29, S. 277. Jahrg. 1885. — [211] St. Helens waterworks. Engineer. Bd. 59, S. 416. Jahrg. 1885.

[212] Disselhoff, Das Quellwasserwerk in Hohenlimburg (Westfalen). Annal.

f. Gewerbe u. Bauwesen. Bd. 212, S. 144. Jahrg. 1886. — [213] Finetti, Die Wasserversorgung der Stadt Neapel. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. I, S. 4. Jahrg. 1886. — [214] Mosmann, Distribution d’eau de Mulhouse. Bullet, de la soc. ind. de Mulhouse. Bd. 55, S. 552. Jahrg. 1886. — [215] Sokal, Warschauer Siel- und Wasserwerke. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Bd. 7, S. 59. Jahrg. 1886. — [216] Strachan, The Karachi waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Engin. Bd. 83, S. 333. Jahrg. 1886. — [217] Verstraeten, Les eaux de Verviers. Annal.de l’assoc. des ingen. de Gand. Bd. 9, S. 121. Jahrg. 1886.    —    [218]    Verstraeten, Les eaux    de Bruxelles et de

Glasgow. Ann. de l’assoc. des ingen. de Gand.    Bd.    9, S.    129 ff. Jahrg. 1886. —    [219] Das Wasser

werk der Stadt Essen. Zeitschr. d. Ver. deutsch- Ing. Bd. 30, S. 951 ff. Jahrg. 1886. — [220] Die neue New Yorker Wasserleitung. Zentralbl.    der    Bauverwaltung. Bd. 6, S. 188. Jahrg. 1886. —

[221] The Malta waterworks. Engineer. Bd.    62, S. 70.    Jahrg. 1886. — [222]    Briffault, F., Con-

[246] Kress, Die Wasserversorgung

stantinople waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 87, S. 331. Jahrg. 1886. — [223] Amsterdam waterworks. Engineer. Bd. 62, S. 404. Jahrg. 1886. — [224] Alrutz, Stockholms vattenledning. Ingeniörs-Föreningens-Förhandlingar. Bd. 42, S. 3. Jahrg. 1887. — [225] Courvoisier, Alimentation d’eau de la Chaux-de-Fonds. Nature. Bd. 16. I, S. 7. Jahrg. 1887. — [226] Gamble, Water supply in the Cape colony. Min. Proceed. Inst. Civ. Engin. Bd. 90, S. 255. Jahrg. 1887. — [227] Hedges, Water supply of Bombay. Engineer. Bd. 64, S. 53. Jahrg. 1887. — [228] Grover, J. W., Chalk springs in the London basin, illustrated by the Newtons, Wokingham, Leatherhead and Rick-mannsworth waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 90, S. 1. Jahrg. 1887. — [229] Grahn, Das Wasserwerk der Stadt Coblenz. Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg. Jahrg. 1887. S. 332. — [230] Matthews, W., The wells and borings of the Southampton waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd.90, S. 33. Jahrg. 1887. — [231] Musmann, Das Wasserwerk der Stadt M.-Gladbach. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 31, S. 106. Jahrg. 1887. — [232] Wasserversorgung von Moskau. Zentralbl. d. Bauverwaltg. Bd. 7, S. 387. Jahrg. 1887. — [333] Flamant, Distribution d’eau de Naples. Annales des ponts et chauss. Bd. 15, S. 833. Jahrg. 1888. — [234] Die Wasserversorgungsanlage der Stadt Worms. Ziviling. Bd. 34, S. 387. Jahrg. 1888. — [235] Siedamgrotzky, Das Aachener Wasserwerk. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 32, S. 857 ff. Jahrg. 1888. — [236] The Guernsey waterworks. Eng. Bd. 67, S. 486. Jahrg. 1889. — [237] Lindley, Das Wasserwerk in Budapest. Schweiz. Bauztg. Bd. 13, S. 35. Jahrg. 1889. — [238] Water supply of Syracuse. Sanit. Eng. B. 19, S. 206 f. Jahrg. 1889. — [239] The Charlottetown waterworks. Sanit. Eng. Bd. 19, S. 273. Jahrg. 1889. — [240] Boston water supply. Sanit. Eng. Bd. 20, S. 147. Jahrg. 1889. — [241] The ne^ Chicago waterworks. Scient. Americ. Bd. 61, S. 367. Jahrg. 1889. — [242] Parrot, Water supply of New York. Scient. Americ. Suppl.-Bd. 27, S. 11130. Jahrg. 1889. — [243] Das Loch-Katrine-Wasserwerk zur Versorgung von Glasgow. Deutsche Bauztg. Bd. 23, S. 434. Jahrg. 1889. — [244] Hooker Philadelphia water supply. Frankl. Journ. Bd. 127, S. 390 ff. Jahrg. 1889. — [245] Water supply of Long Island. Sanit. Eng. Bd. 20, S. 320. Jahrg. 1889.

der Badestadt Teplitz. Techn. Blätter. Bd. 20, S. 259. Jahrg. 1889. — [247] Galwey, The Montevideo waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 96, S. 297. Jahrg. 1889. — [248] Die Wasserwerke in Pawtucket. Enging Record. Jahrg. 1889. S. 110. — [249] Wasserversorgung von Newark. Engin. news. Jahrg. 1890. S. 312. — [250] Chenut, L. u. Schmidt, M., Die Wasserversorgung von Porto (Portugal). Ann. industr. Bd. 1, S. 644 ff. Bd 2, S. 70. Jahrg. 1890. — [251] Duvillard, P., Wasserentnahme aus dem Genfer See für Paris. Mem. de la soc. des ing. civ. Bd. 2, S. 475. Jahrg. 1890. — [252] Richou, Distribution d’eau de Naples. Aqueduc de Seriono. Genie civ. Bd. 17, S. 257 Jahrg. 1890. — [253] The water supply of some Italian Towns (Venedig, Genua, Rom). Min.

Proceed. Civ. Eng. Bel. 99, S. 264. Jahrg. 1890. — [254] Kraus, F., Die Wasserversorgung von Pola. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1890. S. 272. — [255] Hart, J. W., The Shanghai waterworks. Min. Proeeed. Inst. Civ. Eng. Bd. 100, S. 217. Jahrg. 1890. -- [256] Eaton, E. M., Description of the Sheffield waterworks. Proceed. of Mech. Engin. Jahrg. 1890. No. 3. — [257] Orange, J., Tytam waterworks Hong-Kong. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 100, S. 264. Jahrg. 1890. — [258] Turner, H. T , The construction of the Yokohama waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 100. Jahrg. 1890. — [259] The Guernsey waterworks. Industries. Bd. 9, S. 491, Jahrg. 1890. — [260] The London water supply. Engng. Bd. 51, S. 285. Jahrg. 1891. — [261] Becker, G., Die Wasserversorgung von Königsberg. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 35, S. 208. Jahrg. 1891. — [262] The London water supply. Enging. Jahrg. 1891. 17. Juli. S. 63. — [263] Forchheimer, Die ältere Wasserversorgung von Konstantinopel Zeitschr. d. Yer. deutscher Ingen. Bd. 35, S. 868. Jahrg. 1891.

2. Zisternenanlagen, Sammelteiche (Seen) und Thalsperren.

a) Zisternen an lagen.

Die Beschreibung gewöhnlicher Wasserbehälter, Regenfässer etc. ist weggelassen; die angeführte Litteratur bezieht sich in der Hauptsache auf „venetianische“ Zisternen. Selbständige Werke und in Zeitschriften enthaltene Litteratur wurden nicht getrennt.

[264] Ferratti e Dandolo, Breve vagguaglio sopra i pozzi del liclo e le cisterne di Venezia. Venedig 1796. — [265] Venetianische Zisternen. Allgem. Bauzeitung. Jahrg. 1836. S. 159. — [266] Zisterne in Livorno. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1838. S. 165. — [267] Weiden, Zisterne auf dem Schlofiplatz in Graz. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1841. S. 168. — [268] Cenni sui modi, che si usano per racorre, conservare e depurare l’acqua potabile e sulle'varie costruzioni delle cisterne per contenerla. Triest 1843. — [269] Grimaud de Caux, Ueber die Zisternen zu Venedig. Comptes rend. Bd. 51, S. 123, 490. Jahrg. 1860. — [270] Grimaud de Caux, Des eaux publiques et de leur application aux besoins de grandes villes etc. Paris 1863. — [271] Rae, Zisternen zur Filtration des Wassers. Dinglers polyt. Journ. Bd. 171, S. 197. Jahrg. 1864. — [272] Joly, Ch., Traite pratique du chauffage, de la Ventilation et de la distribution des eaux dans les habitations par-ticulieres. Paris 1873. — [273] Bessemer, Collecting and storing rain water for the supply of towns, villages, dwellinghouses, factories etc. Specific. 1874. Nr. 3319. — [274] Meidinger, Dr., Eine Wasserzisterne mit Filter. Badische Gewerbezeitung. Jahrg. 1877. S. 138..— [275] Plate, Die Wasserversorgung der Istrianer und Dalmatiner Staatsbahnen. Zeitschr. des österr. Ing.- und Arch.-Ver. Jahrg. 1878. S. 64. — [276] Les citernes-filtres en Algerie. Gen. civil. Bd. 1, S. 444. Jahrg. 1881. — [277] Citernes filtrantes. Mondes. Bd. 54, S. 430. Jahrg. 1881. — [278] Apparat zum Auffangen von reinem Regenwasser. Maschinenbauer,    Bd.    18,    S.    187.    Jahrg.    1883.    —

[279] Water cisterns. Plumber. Bd. 6. S. 174. Jahrg. 1883. — [280]    Weber,    Anlage von Zisternen.

Baugew.-Ztg. Jahrg. 1883, S. 816. — [281] Finetti, J. v., Zisternen, Studien über deren rationelle Anlage mit besonderer Rücksicht auf den Eisenbahnbau im Karstgebiete. Ztschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1884. Heft II, S. 59; Fortsetzung Jahrg. 1885, S. 62. — [282] Hiscox, Filtering cisterns. Scientif. Americ. Bd. 50, S. 104. Jahrg. 1885. — [283] Detain, Citernes. Semaine des construct. Bd. 10, S. 392.; ibid. Construction des citernes. S. 424; ibid. Citerneaux. S. 461. Jahrg. 1886. — [284] Allen’s cistern. Scientif. Americ. Bd. 57, S. 114. Jahrg. 1887. — [285] Cisterns a necessity with constant water supply. Journal of Gas light.    Bd.    50,    S.    1090.    Jahrg.    1887.    —

[286]    Restauration des citernes de Carthage. Genie civil.    Bd.    14,    S.    162.    Jahrg.    1888.    —

[288] Mo-

[287]    Acme syphon cistern. Invent. and industr. record. Bd. 10, S. 131. Jahrg. 1888. succi, Citernes et appareils propres ä la purification des eaux pluviales. Mon. ceram. Bd. 10, S. 115.

b) Sammelteiche (Seen) und Thalsperren.

die in Zeitschriften erschienen sind, nicht getrennt worden.

Eine große Zahl hierher gehöriger Beschreibungen und Berechnungen findet sich in den Werken von Hagen (Abschn. I [186]), Humber (Abschn. I [298]), Fanning (Abschn. I [307]); ferner in den sub [1] bis [263] angeführten Abhandlungen dieses Abschnittes, in den technischen Encyklopädien etc. In den nachfolgenden, chronologisch geordneten Litteraturangaben sind selbständige Werke von jenen,

[289] Vallee, L., Sur les reservoirs d’alimentation des canaux et notamment sur ceux du canal du Centre. Ann. d. ponts et chauss. I. Ser. Jahrg. 1833. S. 261. — [290] Saint-Venant, M. de, Memoire sur la Conservation et l’assainissement des etangs. Ann. d. ponts et chauss. 2. Ser.

Bd. 17, S. 307. Jahrg. 1849. — [291] de Sazilly, Note sur Annal. des ponts et chauss. Jahrg. 1853. S. 191 ff. — [292] Ueber die künstlichen Wasserreservoire aus den Seen des Thaies von Orbey (Urbeis) im Elsaß. Bullet, de la soc. du Mulh. Bd. 29, S. 508. Jahrg. 1859. — [293] Hilbe, Der Thalsperrenbau in seiner Anwendung bei Verbauung von Wildbächen mit besonderer Rücksicht auf Tirol. Zeitschr. des österr. Ing - und Arch.-Ver. Jahrg. 1860. S. 146. — [294] Aymard, Irrigations du midi de l’Espagne. Paris 1864. — [295] Graeff, M., Sur la forme et le mode de construction du barrage du gouffre d’Enfer, sur le Furens et des grands barrages en general. Ann. des ponts et chauss II. S. 184. Jahrg. 1866. — [296] Delocre, Denkschrift über die für große Staumauern anzuwendende Profilform. Annal. des ponts et chauss. II. S. 212. Jahrg. 1866. — [297] Thalsperre der Wasserleitung in Melbourne. Romb. Zeitschr. für prakt. Baukunde. Jahrg. 1866. S. 235. — [298] Kirkwood, The Brooklyn water works. NewYork

1867. — [299] Thalsperre der Wasserwerke für Madrid. Revista de obras publicas. Jahrg. 1867. Bd. V. — [300] Moncrieff, C. C. S., Irrigation in Southern Europe. London 1868. — [301] Dum-reicher, Die Wasserwirtschaft des nordwestlichen Oberharzes. Clausthal 1868. — [302] Lagrene, H. de, Des reservoirs, employes pour relever le niveau de l’etiage. Cours de navigation interieure. Bd. 1. III. Cap. S. 33—89. Paris 1869. — [303] Hirsch, M., Sur le reservoir de Mittersheim et le deversoir-syphon. Ann. des ponts et chauss. 4. Ser. Bd. 17, S. 218. Jahrg. 1869. — [304] Krantz,

B., Etüde sur les murs de reservoii's. Paris 1870. — [305] Thalsperre. Wasserwerk für Dundee. Engng. Jahrg. 1870. Dezbr. S. 429. — [306] Beloe, Ch., On the construction of Catch-Water-Reser-voirs in mounting districts, for the supply of towns and for other purposes. London 1872. — [307] Toumadre, Bau einer Thalsperre am Flusse Verdon in der Provence. Annales des ponts et chauss. 5. Ser. 2. Jahrg. 6. Heft. Zivilingenieur 1873. S. 50. — [308] Graeff', M., Memoire le mouvement des eaux dans les reservoirs ä alirnentation variable. Paris 1874. (Digue de Pinay.)

type de profil d’egale resistance etc.

un

sur

[309]    Jacob, A., Designing and construction of storage-reservoirs. NewYork 1873 (2. Aufl. 1888).—

[310]    Gould, E. St., Specifications for dams and reservoirs. NewYork (o. D.). — [311] Wasserleitung mit hohem Druck (Virginia). Polytechn. Zentralblatt, S. 982. Jahrg. 1874. — [312] Leffel, J., The construction of mill dams; comprising also the building of race and reservoir embankments and head gates, measuring of streams etc. Springfield 1874. — [313] Denton, J. B., The storage of water. London 1874. — [314] Gebrochene Mauer bei Williamsburg, Massachus. Scient. Americ. Jahrg. 1874. S. 344. — [315] Bouvier, M., Calculs de resistance des grands barrages en ma^on-nerie. Annales des ponts et chauss. Jahrg. 1875. II. S. 173. — [316] Pochet, L., Memoire sur la mise en valeur de la pleine de l’Habra. Annales des ponts et chauss. Jahrg. 1875. I. S. 261. — [317] Montgolfier, Travaux executes pour la conduite d’eau de la ville de St. Etienne et la construction du reservoir du Furens. Ann. des ponts et chauss. Jahrg. 1875. I. S. 99. — [318] Intze, Ueber Zweck und Konstruktion sogen. Thalsperren resp. Abdämmen grosser Wassermassen in Thalbecken. Köln 1875. — [319] Intze, Ueber die erforderliche Stärke der gebräuchlichsten Formen von Quai-Mauern, Stützmauern und Thalsperren. Deutsche Bauzeitung Jahrg. 1875, S. 232. — J3201 Graeff, Memoire sur l’application des courbes de debits ä l’etude du regime des rivieres et au calcul des effets produits par un Systeme multiple de reservoirs. Paris 1875. — [321] Anderson,

R.    C., Tables for facilitating calculation in earthen and masonry dams. London 1876. — [322] Mc Masters, J. B., High masonry dams. NewYork 1876. — [323] Danamiel, Les barrages-reservoirs et la submersion des vignes dans la region des pyrenees. Journ. de l’agricult. Bd. 4,

S.    102 ff. Jahrg. 1877. — [324] Bodson, Detienne u. Leclerq, Die Thalsperre der Gileppe. Lüttich

1877. — [325] Chanrpomier, J., Memoire sur les ressources que pourraient trouver les departe-ments du Puy-de-Dome, de l’Allier, du Cher et de Loir-et-Cher dans la derivation des eaux de la riviere d’Allier. Clermont-Ferrand 1877. — [326] Reservoire von Rio-Rimac. Joui’n. of the Frankl. Inst. Bd. 103, S. 376. Jahrg. 1877. — [327] Beloe, Ch., Die Wasserwerke von Liverpool. Thalsperren. Journ. für Gas- u. Wasserv. Jahrg. 1877. S. 331. — [328] Travaux d’irrigation et reservoirs d’eau de l’Algerie. Mondes. 2. S. Bd. 45, S. 628. Jahrg. 1878. — [329] Thalsperre bei Neuchätel. Eisenbahn. Jahrg. 1879. Septbr. S. 73. — [330] Mc Elroy, S., Hempstead storage reservoir. New York 1879. — [331] Kuhn, F., Die Thalsperre der Gileppe bei Verviers. Zivilingen. Jahrg. 1879. Heft 1, S. 1. — [332] Riedel, Eine Thalsperre in der Rheinpfalz. Wochenschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Bd. 4, S. 181. Jahrg. 1879. — [333] Dam for the Geelong water supply. Min. Proceed. Inst. Civ. Engin. Bd. 56. Jahrg. 1879. — [334] Calmels, Devasement des barrages reservoirs. Ann. ind. Bd. 11, 2, S. 774. Jahrg. 1879. — [335] Calmels, Devasement des barrages reservoirs en Algerie. Ann. ind. Bd. 12, 2, S. 456. Jahrg. 1880. — [336] Picard, Le reservoir de Paroy. Ann. des ponts et chauss. V. 10, S. 86. Jahrg. 1S80. — [337] Lesseps, de, Le barrage de Furens. Comptes rend. Bd. 90, S. 1148. Jahrg. 1880. Barrage de la Gileppe. ibid. Bd. 91, S. 151. Jahrg. 1880. — [338] Rankine, W. J. M., Miscellaneous scientific papers. London 1880/81. (Enthält einen Berechnungs-Typ für Staumauern.) — [339] Pasqueau, Le barrage de la Mulatiere. Annal. de la societe ind. de Lyon. Jahrg. 1880. S. 247. — [340] Buckley, R. B., The irrigation works of India and their financial results. London 1880. — [341] Planat, Murs de reservoirs.

Semaine. Bd. 4, S. 553. Jahrg, 1880. — [342] Staudamm des Wasserwerks für Barnley. Engin. Jahrg. 1880. S. 353. — [343] Picard, Construction du reservoir de Paroy. Paris 1880. — [344] Carrie, Le reservoir d’Oredon es ralimentation de la Neste. Mem. de la societe des ing. civ. Bd. 34, 1, S. 491. Jahrg. 1881. — [345] Staudämme der Sligo-Korporation. Engin. Jahrg. 1881. S. 160. — [346] Calmels, Les barrages en Algerie. Genie civ. Bd. 1, S. 482. Jahrg. 1881. — [347] Kovatsch, Steinkästen und Thalsperren des oberen Fella-Gebietes. Wien 1881. — [348] Nosek, Flußregulierungen und Thalsperren in Bayern und in der Schweiz. Brünn 1881. — [349] Le barrage de Marengo, Algerie. Gen. civil. Bd. 2, S. 536. Jahrg. 1882. — [350] Kraft, M,, Ueber Teichbauten. Wochenschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Jahrg. 1882. S. 1. — [351] Le barrage de l’Habra. Semaine. Bd. 6, S. 378. Jahrg. 1882. — [352] Intze, Thalsperren. Wochenschr. des Ver. deutscher Ingenieure. Bd. 6, S. 260. Jahrg. 1882. — [353] Zerstörte Thalsperren. Sheffield, Massachus., Wor-cester. Wochenschr. des Vereins deutscher Ingenieure. Jahrg. 1882. S. 145. — [354] Ueber den Einsturz der Reservoirmauer bei Perregaux im Habra-Thale. Journal für Gas- u. Wasservers. Jahrg. 1882. S. 113. — [355] Calmels, M., Les barrages reservoirs en Algerie. Le devasement. Alger. 1882. — [356] The Ottawa river dam. Scient. Americ. Bd. 48, S. 255. Jahrg. 1883. — [357] Kraft, Zur Gefährlichkeit der Sammelteiche. Wochenschr. des österr. Ing.- u. Ar ch.-Vereins. Bd. 8, S. 205. Jahrg. 1883. — [358] Leibbrand, Denkschrift über die Vermeidung der Hochwasser-Verheerung im Flußgebiete der Steinlach. Stuttgart 1883. — [359] Rippl, W., Das englische Wasserversorgungssystem in hygienischer und technischer Beziehung. Wien 1883. — [360] Crugnola, Gaetano, Sui muri di sostegno delle terre e sulle traverse dei serbatoi d’acqua. Turin 1883. — [361] Gale, James M., On the Glasgow waterworks. Transact of the Instit. E. and S. in Scotland. Bd 7. Jahrg. 1883. — [362] Ashhurst, Reconstruction of the Bhim Tal Dam, India. Min. Pro-ceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 75, S. 202. Jahrg. 1884. — [363] Plan to increase the water supply of NewYork. Quaker dam across Croton-river. Scientif. Americ. Bd. 50, S. 271. Jahrg. 1884. —

[364]    Toler Burke Ch., The Ashti tank. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 76, S. 288. Jahrg. 1884.—

[365]    Die Wetzmann-Thalsperre. Zentralbl. d. Bauverw. Bd. 5, S. 245. Jahrg. 1885. — [366] Torricelli, Giac., Dei grandi bacini per irrigazione e del serbatoio Grisanti sull’ Enza nell’ Emilia. Rom 1885. — [367] Deacon, George, Report as to the Vyrnwy masoury dam. Liverpool 1885. — [368] Coventry, The design and stability of masonry dams. Min. Proceed. Inst. C. E. Bd. 85. Jahrg. 1885 — 86. — [369] Die Vyrnwy-Thalsperre. Zentralbl. d. Bauverw. Bd. 6, S. 71. Jahrg. 1886. — [370] Torricelli, Calcolo delle alte dighe di retinuta, a profilo parabolico. Giornal. gen. civil. Bd. 23, S. 510. Jahrg. 1886. [371] Oelwein, Bau einer Thalsperre im Strug nach den Hochwässern im Jahre 1884-Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Bd. 2, S. 9. Jahrg. 1886. — [372] Zoppi, Guis. e Torricelli, Giac., Laghi artificiali dell’ Algeria, della Francia e del Belgio. Rom 1886. — [373] Die Fülbecker Teichanlage. Zeitschr. des Ver. deutscher Ingenieure. Bd. 31, S. 1122. Jahrg. 1887. — [374] Gra-vell, Dav., A historical and descriptive review of earth and masonry dams. Scientif. Americ. Suppl. Bd. 23, S. 9496. Jahrg. 1887. — [375] Williot, W., Murs de retenue des grands reservoirs. Essai analytique sur le determination' theorique de leurs profils et procedes rapides pour l’etude des avants-projets. Paris 1888. — [376] Reservoir-Dämme in Stockton und Arizona. Railrood Gazette. Jahrg. 1888. S. 739. — [377] Ueber die Anlage von Thalsperren und Sammelbecken. Schweizer. Bauztg. Bd. 12, S. 134 ff. Jahrg. 1888. — [378] Intze, Thalsperren-Entwürfe im Gebiete der Wupper. Deutsche Bauzeitg. Bd. 22, S. 438. Jahrg. 1888. — [379] Grueber, Die Osselitzer Thalsperre. Wochenschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Bd. 13, S. 347. Jahrg. 1888. — [380] Disselhoff, Die geplanten Thalsperren im westfälischen Sauerlande. Glasers Annalen für Gewerbe- u. Bauw. Bd. 23, S. 107 ff. Jahrg. 1888. — [381] Marichal, The Gileppe dam, the Quaker bridge dam. Proc. of the eng. club of Philadelphia. Bd. 6, S. 243. Jahrg. 1888. — [382] Chittenden, Dam across the Potomac river. Transact. of the Americ. soc. of civ. eng. Bd. 18, S. 50. [Jahrg. 1888. —

[383]    The Quaker bridge dam, NewYork water supply. Eng. Bd. 65, S. 75, 327. Jahrg. 1888. —

[384]    Ham Hall, M. W., Irrigation in Southern California. Sacramento 1888. — [385] Schuyler,

J. D., The construction of the Sweetwater Dam. Transact. of the Americ. soc. civ. eng. Bd. 19, S. 201. Jahrg. 1888. — [386] The Maligakanda reservoir. Eng. Bd. 66, S. 455. Jahrg. 1888. — [387] Storage reservoir, Ealing. Journ. of Gas light. Bd. 52, S. 241. Jahrg. 1883. — [388] Der Bruch des Reservoirs in Sonzier. Schweiz. Bauztg. Bd. 12, S. 123. Jahrg. 1888. — [389] Die Reservoire zur Wasserversorgung von Edinburg. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 31, [S. 51. Jahrg. 1888. — [390] Zoppi, Guis. e Torricelli, Giac., Irrigazioni e laghi artificiali della Spagna. Florenz 1888. — [391] Torricelli, Giac., Delle gallerie filtranti longitudinali. Annali degli Ing. ed Arch. italian. Rom 1888. — [392] Wegmann, Ed., The design and construction of masonry dams; giving the method employed in determining the profile of the Quaker Bridge-Dam. Illus. by types showing the high masonry dams of the world. NewYork 1888. — [393] The Conemaugh-Dam (Unglück bei Johnston). Engin. Bd. 67, S. 531; Bd. 68, S. 6 ff. Jahrg. 1889.    - [394] Swain,

Der Bruch der Thalsperre oberhalb Johnston in Pennsylvanien. Deutsche Bauztg. Bd. 23, S. 403. Jahrg. 1889. — [395] Kresnik, Dr. P., Die Sicherheit«- und Benutzungs-Vorkehrungen bei Thalsperren.

Wochenschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1889. S. 318. — [396] Intze, 0. , Die

[403] Fecht, H., Ueber die Anlage von Stauweihern des Stauweihers in Alfeld. Berlin 1889 (Separat-Abdr.

bessere Ausnutzung der Gewässer und der Wasserkräfte. Berlin 1889. — [397] Reservoir-Damm in San Mateo. Engineering News. Jahrg. 1889. S. 182. — [398] Gelmann, Etablissement d’un re-servoir dans la nappe souterraine d’un vallon. Journ. d’agricult. Bd. 53, 2, S. 632. Jahrg. 1889. — [399] Church, B. S. and Fteley, A. etc., Reports on researches concerning tbe design and con-struction of high masonry dams in view of the proposed building of Quaker Bridge Dam. New York 1889. — [400] Bassel, Anlage von Sammelbecken zu Zwecken der Schiffahrt in Amerika. Yerhandl. des Zentralver. für Hebung der deutschen Fluß- und Kanalschiffahrt. Berlin 1889. — [401] Le reservoir de Torcy-Neuf. Ministere des travaux publics. Notices sur les modeles, des-sins etc. Paris 1889. — [402] Determining the capacity of the waste-weir of a storage reservoir. San. Engin. Bd. 20. S. 87. Jahrg. 1889. — in den Vogesen, insbesondere über den Bau aus Erbkam’s Zeitschr. Jahrg. 1889). — [404] Henzell, Ch. G., The West Hallington Reservoir. Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 102, S. 271. Jahrg. 1890. —.[405], Möller, Thalsperreim Quellengebiete der Wupper. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1890. S. 362. — [406] Crugnola, Gaet., Serbatoi d’acqua o laghi artificiali. Turin 1890. — [407] Tansa reservoir für Bombay. Enging. Bd. 51, S. 279. Jahrg. 1891. — [408] Die Crystal-Springs Thalsperre bei San Francisco. Zentralbl. d. Bauverw. Jahrg. 1891. S. 14. — [408a] The Beetaloo Concrete-Dam. Engng. Jahrg. 1891.

3. Juli. S. 23.

¹

Wolffhügel. Vierteljahrssohr. f. öffentl. Gesundheitspfl. 1883, Bd. XV, S. 552 ff.

²

Die Resolution lautete: „Für Anlagen von Wasserversorgungen sind in erster Linie geeignete Quellen, natürliche oder künstlich erschlossene, in Aussicht zu nehmen, und es erscheint

3. Brunnen und Sammelanlagen für Quellen und Grundwasser.

a) Selbständige Werke.

Hierher gehört streng genommen auch die gesamte Tiefbohrtechnik; wir haben jedoch aus diesem sehr umfassenden Gebiete hauptsächlich das „artesische Brunnen“ Betreffende aufgenommen. Wer weiteres sucht, findet Anleitung in [486]; auch giebt dieses Werk ausreichende Belehrung. Ueber Drainage sind ebenfalls nur die bekannteren Werke aufgenommen worden. Alle Werke sind chronologisch geordnet, womit zugleich eine historische Uebersicht gegeben sein dürfte.

[409] Turc, M., Description des procedes mecaniques en usage en Flandre pour la construction des fontaines jaillissantes et perpetuelles. London 1781. — [410] Schimming, Einige Worte über artesische Brunnen und deren Erbohrung. Halle 1821. — [411] Selbmann, Vom Erd- oder Bergbohrer. Leipzig 1823. — [412] Garnier, Traite sur les puits artesiens ou sur les differentes especes de terrains, dans lequel on doit rechercher des eaux souterraines etc. 2. Aufl. Paris 1826. — [413] Dickson, An essay on the art of boring the earth, for the obtainment of a spontaneous flow of water, with hints towards forming a new theory for the rise of waters. New-Bruns-wick 1826. — [414] de Thury, H. de, Considerations geologiques et physiques sur le gisement des eaux souterraines, relativement au jaillissement des fontaines artesiennes et recherches sur les puits forees en France, imprime par ordre da la societe royale et centrale d’agriculture. Paris 1828. — [415], St. Georges, Rapport, fait ä la societe de l’agriculture de Moulins, sur les puits artesiens forees dans le departement de fAllier; seance du 8 Avril 1829. Moulins 1829. — [416] Carena, Giacinto, Serbatoi artificiali d’acque cet. Giuntavi un’ Appendice sui pozzi artesiani o saglienti. Turin 1829. — [417] de Thury, Hericart, Considerations geologiques et physiques sur la cause du jaillissement des eaux des puits forees ou fontaines artificielles et recherches sur l’origine ou l’invention de la sonde, l’etat de l’art du fontenier sondeur et le degre de probabilite du succes des puits forees. Paris 1829. (Deutsche Uebers. v. C. M. Fromann. Koblenz 1833.) — [418] Waldauf v. Waldenstein, Die neuesten Beobachtungen und Erfahrungen von Garnier, Hericart de Thury, Baillet, Omalius d’Halloy, Flachat, Beurrier, v. Bruckmann etc. über die Anwendung des Bergbohrers zur Aufsuchung von Brunnenquellen. Wien 1831. — [419] Boner, C., Vollständiger Unterricht über die Anlage der Bohr- oder der artesischen Brunnen. 2. Aufl. Münster 1831. — [420] Poppe, Dr. .T. H. M., Die artesischen Brunnen. 2. Aufl. Tübingen 1831. — [421] Jacquin, J. v., Die artesischen Brunnen in und um Wien. Wien 1831. — [422] Blume, Aug., Die artesischen Brunnen. Dresden u. Leipzig 1831. — [423] Schimming, Ueber artesische Brunnen und deren Erbohrung. Halle 1831. — [424] Gambihler, Dr. J. u. Gugler, Gründliche Anweisung zum sichersten, einfachsten, wohlfeilsten Verfahren beim Bohren artesischer Brunnen. Nürnberg 1832. — [425] Spetzler, Anleitung zur Anlage artesischer Brunnen. Lübeck 1832. — [426] Meyer, Gottl., Die neuesten Erfahrungen und Verbesserungen in der Anlegung und im Bohren artesischer Brunnen. Quedlinburg u. Leipzig 1833. — [427] Langsdorf, v., Salzwerkskunde. Kapitel VII. Bergbohren. Heidelberg 1834. — [428] Fromann, C. W., Die Bohrmethode der Chinesen oder das Seilbohren, mit besonderer Rücksicht auf die Anlegung artesischer Brunnen. Coblenz 1835. — [429] Heintl, F. v.,

[436] Combes, Ch., Handbuch der Bergbaukunst. Deutsch von Dr. C. Hartmann, Weimar 1844. — [437] Kind, C. G., Neues verbessertes Bohrverfahren. Luxemburg 1845. —

Ueber Bohrbrunnen und Springquellen. Wien 1836. — [430] Remy, C. v., Unterhaltungen aus dem Gebiete der Naturkunde von Arago. Stuttgart 1837. — [431] Bruckmann, J. A. v., Vollständige Anleitung zur Anlage artesischer Brunnen. 2. Aull. Heilbronn 1838. — [432] Paulucci, H., Das technische Verfahren bei Bohrung artesischer Brunnen. Wien 1838. — [433] Kind, C. G., Anleitung zum Abteufen der Bohrlöcher nach den neuesten und bewährtesten Erfahrungen. Luxemburg 1842. — [434] Viollet, D. B., Theorie der artesischen Brunnen, übersetzt und mit Zusätzen versehen von Bruckmann. Ulm 1842. — [435] Rost, G. H. A., Deutsche Bergbohrerschule. Thorn 1843.

[438] Rey, M., Le puits artesien de Grenelle. Paris 1845. histoire du puits de Grenelle. Paris 1845.

[439] Azai's, Explication et [440] Cangiano, L., Notizii sopra i pozzi f'orati (pozzi artesiani, fontane artesiane e fontane zampillanti). Neapel 1846. — [441] Dea-roley, H. R., The drainage act. London 1846. — [442] Mechi, J. J., Erfahrungen über Anlegung von unterirdischen und verdeckten Wasserabzügen. Nach dem Engl, von H. Gropp. Zerbst 1847. — [442] Hartmann, C., Praktische Anleitung zur Anlage und Benützung gegrabener und artesischer Brunnen. 2. Aufl. Weimar 1848. — [443] Hartmann, C.( Der treue Führer beim Schürfen etc. Weimar 1848. — [444] Voigt, Otto, Fortschritte im Bohrwesen. Eisleben 1850. — [445] Degousee, J., Die Anwendung des Erd- oder Bergbohrers etc. Uebersetzt aus dem Franzos. Quedlinburg 1851. — [446] Beer, A. H., Handbuch der Erdbohrkunde. Prag 1858. — [447] Chaudron, L., Moyen d’ex-traction permettant de reduire la section des puits sur une grande partie de leur profondeur. Pai’is 1859. — [448] Ledere, J. M. J., Handbuch der Drainage. Aus dem Franzos, von W. Abel. Brüssel und Leipzig 1860. — [449] Leo, Lehrbuch der Bergbaukunde. Quedlinburg 1861. — [450] Degousee, M. u. Laurent, Ch., Guide du sondeur ou traite theorique et pratique des son-clages. 2. Aufl. Paris 1861. — [451] Niederist, J., Grundzüge der Bergbaukunde. Prag 1863. —

[452]    Pfatf, F., Ueber Brunnen und deren Verunreinigung durch Kloaken. Erlangen 1864. —

[453]    Gätzschmann, Die Aufsuchung und Untersuchung von Lagerstätten nutzbarer Mineralien.

2. Aufl. Leipzig 1866. — [454] Levy, J., Du fon9age des puits de mines ä travers les terrains aquiferes. Paris 1869. — [455] Colding, A., Om Lovene for Vandets Bevaegelse i Jorden. (Untersuchungen über die Bewegung des Grundwassers und die Drainage.) Kopenhagen 1872. —

[456]    Degousee, Ch., Laurent & Cie., Installation des appareils de sondage et de forages du puits de la Chapelle, Place Hebert, Paris. Armengaud aine, publication industrielle 1873. S. 275. —

[457]    Zsigmondy, W., Mitteilungen über die Bohrthermen von Harkäny. Pest 1873. — [458] Sello, A., Bergbaukunde. 2. Aufl. Berlin 1873. — [459] Lucas, Horizontal wells. New application of geo-logical principles to effect the solution of the problem of supplying London with pure water. London 1874. — [460] Stoz, W., Bohrapparat für jedes Gebirge, jede Tiefe und Weite der Bohrversuche bei Gewinnung von fortlaufenden Gebirgskernen. Stuttgart 1876. — [461] Fauck, A., Die Anleitung zum Gebrauch des Erdbohrers. Leipzig 1877. — [462] Strippelmann, L., Die Tiefbohrtechnik. Halle a. S. 1877. — [463] Lippmann, L’art du sondage; progres et resultats. Paris •

1878. — [464] Fink, Theoi-ie und Konstruktion der Brunnenanlagen, Kolben- und Zentrifugalpumpen etc. (I. Abschn. Brunnen.) 2. Aufl. Berlin 1878. — [465] Jus, Les forages artesiens de la Province de Constantine (Algerie); resume des travaux executes de 1856 ä 1878. Paris 1878. — [466] Evrard, M. Alfred, Traite pratique de l’exploitation des mines. Mons 1879. — [467] Frey, R., Bericht über den Versuchsbrunnen auf der Waisenhausmatte in Basel etc. Basel 1879. —

[468]    Meyn, Dr. F., Grundzüge des Wiesenbaues in der Drainage. Heidelberg 1880.    —

[469]    Guieyesse, P,, Etudes sur les sondages. Paris 1880. — [470] Deutsch, D., Die rationelle Bodenentwässerung. Aarau 1881. —- [471] Geisendörfer, Appareils de sondage. Paris 1881. — [472] Romain, A., Nouveau manuel du sondeur. Paris 1881. — [473] Vincent, L., Die Drainage, deren Theorie und Praxis. 6. Aufl. Leipzig 1882. — [474] Cahen, E,, Notice sur les sources artificielles. Moyen de se procurer partout de l’eau alimentaire de qualite parfaite et quantite illimite par le Systeme Rouby. Paris 1882. — [475] Swindell, J. G. and Burneil, G. R., Rudi-mentary treatise on wells and well sinking. Revised edition. With a new appendix on the quality of water. London 1882. — [476] Scott, J., Draining and embanking. A practical treatise embodying the most recent experience in the application of improved methods. London 1883. — [477] Haton de la Goupilliere, M., Cours d’exploitation des mines. Paris 1884. — [478] Haupt, G., Die Stollenanlagen. Berlin 1884. — [479] Köhler, G., Lehrbuch der Bergbaukunde. Leipzig 1884. — [480] Perreau, L., L’arte della sonda. Milano 1885. — [481] Fauck, A., Fortschritte in der Erdbohrtechnik. Leipzig 1885. —- [482] Maslanka, Tiefbohrkunde. Stanislau 1885. — [483] Köhler, G., Handbuch der Ingenieurwissenschaft, Bd. IV, Die Baumaschinen. Apparate und Maschinen zur Herstellung von Tiefbohrlöchern. Leipzig 1885. — [484] Spon, Water supply. The present practice of sinking and boring wells. 2. Aufl. London 1885. — [485] Swindell, J. G. u. Burnell, G. R, Rudimentary treatise on wells and well-sinking. London 1886. — [486] Tecklenburg, Th., Handbuch der Tiefbohrkunde. Leipzig. I. Bd.: Das englische, deutsche und kanadische Bohrsystem. 1886.

20

Lueger, Wasserversorgung.

II. Bd.: Das Spulbohrsystem. 1887. III. Bd.: Das Diamantbohrsystem. 1889. IV. Bd.: Das Seilbohrsystem (Brunnenbohren). 1890. — [487] Forchheimer. Ph., Ueber die Ergiebigkeit von Brunnenanlagen und Sickerschlitzen. Hannover 1886. (Separatabdruck aus der Zeitschrift des liannöver. Ing.- u. Arch. Yer. Heft 7.. Jahrg. 1886.) — [488] Prospekt der American Well Works, Aurora, U. St. A. 1886. — [489] Schmitt, E., Handbuch der Architektur, Teil III, Bd. 1: „Die Hochbaukonstruktion.“ Abschn. Fundamente. Darmstadt 1886. — [490] Kreuter, F., Praktisches Handbuch der Drainage. Wien 1887. — [491] Köhler, G., Lehrbuch der Bergbaukunde. 2. Aufl. Leipzig 1887. — [492] Halaväts, J., Der artesische Brunnen von Szentes. Budapest 1888. — [493] Fauck, A., Neuerungen in der Tiefbohrtechnik. Leipzig 1889. — [494] Friedeberg, A., Die Anlage der Röhren oder Abessinier-Brunnen etc. Fachbibliothek für Bau-, Kunst- u. Maschinenschlosser. Berlin 1890. —

[495] Merl, F., Neue Theorie der Bodenentwässerung. Ansbach 1890.

b) In Zeitschriften enthaltene Litteratur.

Hierüber gilt dasselbe, was sub a gesagt wurde. Selbstverständlich sind in der früheren Abteilung: Projekte und Beschreibung von Wasserwerken (lb) eine große Zahl hierher gehöriger Abhandlungen enthalten.

Bohren artesischer Brunnen. Allgem.

zum

[496] Ueber Bohrungen nach Wasser. Dinglers polyt. Journ. Bd. 12, S. 315. Jahrg. 1823. —

[497] Artesische Brunnen zu Epinay. Bulletin des Sciences technologiques. Bd. 14, S. 176. (1824—31.) — [498] Yeates, Reinigen des Wassers. Brunnengraben. Dinglers polytech. Journal. Bd. 16, S. 65. Jahrg. 1824. — [499] Barrois, Memoire sur les puits forees. Soci^te des Sciences de Lille. Jahrg. 1825.— [500] Boquillon, Ueber artes. Brunnen. L’indust. Bd. 7, S. 241. (1826—30.) — [501] Jobard, Verfahren, in großen Tiefen artesische Brunnen zu bohren. Recueil indust. Bd. 18, S. 238 (1827—31). — [502] Imbert, Abbe, Briefe aus China über artesische Brunnen. Annales de l’associat. de la propag. de la foi. Lyon. Januar 1829 ff. — [503] Ueber die artesischer Brunnen. Poggendorffs Annalen. Bd 16, S. 592. Jahrg. 1829. — [504] Bruckmann, Ueber artesische Brunnen in Heilbronn im Königreich Württemberg und deren vielverheißenden Nutzen für die Industrie. Dinglers polytech. Journal. Jahrg. 1830. S. 115. ■— [505] Noch einiges über artesische Brunnen. Poggendorffs Annalen. Bd. 21, S. 352. Jahrg. 1831. — [506] Vorsichtsmaßregeln für Brunnengräber. Dinglers polyt. Journ. Bd. 51, S. 294. Jahrg. 1833. — [507] Neuere Erfahrungen über artesische Brunnen. Poggendorffs Annal. Bd. 29, S. 362. Jahrg. 1833. — [508] Girard et Parent-Duchatelet, Ueber Bohrbrunnen. Ann. des ponts et chauss. Jahrg. 1833. II. S. 313. — [509] Schöpfbrunnen mit bequemen Einrichtungen. Journ. des connaissances usuelles et pratiques. Bd. 19, S. 167. (Gillet de Grandmont, Paris 1833—37). — [510] Elsner, Kurze Nachricht über die im Dorf Hemmerde im Kreis Hamm des Regierungsbezirks Arnsberg befindlichen 6 Bohrbrunnen. Verh. des Ver. z. Bef. d. Gewerbfieißes in Preussen. Jahrg. 1833. S 267. — [511] Chevalier, Ueber die Ableitung übelriechender und für die Gesundheit nachteiliger Flüssigkeiten in unterirdische Wasserströmungen. Journ. des connaissances usuelles. Jahrg. 1835. S. 277. (Vgl. Dinglers polyt. Journ. Bd. 60, S. 58. Jahrg. 1836.) — [512] Die Brunnenbohrmethode des Herrn Selligue in Paris. Journ. des connaiss. usuelles. Jahrg. 1835. S. 221. — [513] Emmery, Puits artesiens d’absorption. Annal. des ponts et chauss. Jahrg. 1835. II. S. 362. — [514] Artesischer Brunnen im Granit. Poggendorffs Annal. Bd. 38, S. 235. Jahrg. 1836 u. Bd. 39, S. 588. — [515] Vorsichtsmaßregeln, welche bei Reinigung von Brunnen, Zisternen, Senkgruben u. s. w. gegen die Erstickung der Arbeiter durch schädliche Gase anzuwenden sind. Kunst- und Gewerbeblatt. Herausgegeben von dem polytechn. Verein für das Königreich Bayern. Jahrg. 1836. S. 255. — [516] Artesischer Brunnen in Döbling bei Wien. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1836. S. 30. — [517] Artesische Brunnen. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1836. S. 316. — [518] Ueber artesische Brunnen und ihre Benutzung. Dinglers polyt. Journal. Bd. 60, S. 235. Jahrg. 1836. — [519] Brey, Die Seilbohrmethode Bauztg. 1837. S. 295. — [520] Viollet, Ueber die Berechnung der dynam. Wirkung des Wassers der Bohrbrunnen und über die Höhe, bei welcher dasselbe genommen werden muß, um seine Kraft vollständig zu benutzen. Bulletin de la soc. d’encour. Jahrg. 1837. S. 121. — [521] Bruck, mann, Ueber Anlegung gebohrter Schöpfbrunnen auf Hochebenen und Bergen. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1837. S. 435. — [522] Ueber die Dauerhaftigkeit der Röhren artesischer Brunnen. Dinglers polytechn. Journ. Bd. 68, S. 328. Jahrg. 1838. — [523] Paulucci, Ueber die Brunnenbohrkunst in Frankreich. Polyt. Zentralbl. 4. Jahrg. 1838. S. 379. — [524] Bruckmann, Artesische Brunnen in Rußland. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1839. S. 196. — [525] Verfahren, die Stickluft aus Brunnen durch Ausschöpfen derselben zu entfernen. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1841. S. 34. — [526] Artesische Brunnen in Württemberg. Württemb. Jabrb. für Statistik u. Landeskde. 1842. S. 14. 1843.

von Grenelle und Neusalzwerk. Poggendorffs Ann. Bd. 59, S. 176.

zu erbauen und zu versenken. Allgem. Bau-

I. S. 210. — [527] Die Bohrlöcher Jahrg. 1843. — [528] Schnirch, Brunnen oberirdiseh

zeitung. Jahrg. 1843. S. 149. — [529] Fauvelle, Methode artesische Brunnen zu bohren. Dinglers polyt. Journ. Bd. 102. S. 354. Jahrg. 1846. — [530] Der artesische Brunnen an dem Wiener Bahnhofe der Wien-Gloggnitzer Eisenbahn. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1846. E. S. 73. — [531] Ueber Brunnenbohren. Allgem. Bauztg. 1849. S. 217. — [532] Ueber das Bohren von Schächten. Polyt. Zentralbl. 1850. S. 1167. — [533] Artesische Bohrungen. Berg- u. Hüttenmänn. Ztg. Jahrg. 1851. S. 495. — [534] Kind, Erdbohrer für weite Schächte. Polyt. Zentralbl. 1852. S. 659. — [535] Thomson, Bohrer für artesische Brunnen. Polyt. Zentralbl. 1853. S. 388. — [536] Delaperche, Sur le puits artesien fore dans l’enceinte de l’abattoir de Grenelle. Ann. des ponts et chauss. 3 Ser. Bd. 16, S. 171. Jahrg. 1858. — [537] Arnos, Ueber Brunnen in der Kalkformation. The Artizian. Jahrg. 1859. S.    299.    — [538] HofFmann,    Methode, Brunnen zu senken. Erbkams Zeitschr. für

Bauw. Jahrg. 1859. S.    395. — [539] Ueber    das Bohren    artesischer Brunnen. Eng. Bd. 10, S. 403.

Jahrg. 1860. — [540] Guibal, Neue Methode    zur Gründung    von Brunnen durch    lockeren wasserhaltenden Sand. Bulletin d’encour. Jahrg.    1860. S. 29. — [541]    Hünerbein,    Ventilation von

Brunnen. Dinglers polyt. Journ. Bd. 156, S. 392. Jahrg. 1860. — [542] Kirchweger, Niedersenkung von Brunnen. Ztschr. des Ver. deutscher Ing. Jahrg. 1861. S. 85. — [543] Grimaud de Caux, Ueber die gebohrten Brunnen zu Venedig. Comptes    rendus. Bd. 52,    S. 724.    Jahrg. 1861.    — [544] Dumas,

Der artesische Brunnen von Passy. Comptes    rendus. Bd. 53,    S. 571.    Jahrg. 1861.    — [545] Gaudin,

Untersuchungen    über    artesische Brunnen. Comptes    rendus. Bd. 53, S. 673. Jahrg. 1861. —

[546] Beigrand,    Deux    notes sur le puits    de Passy.    Ann. de la soc. meteorolog. Jahrg. 1861.

28. Mai und 10. Oktob. — [547] Burneil, Ueber neuerdings ausgeführte tiefe Brunnenbohrungen. Civ.-Eng. 1862. S. 77. — [548] M’Gregor, Ziehbrunnen mit einer Winde. Scient. Amer. Neue Serie. Bd. 7, S. 160. Jahrg. 1862. — [549] Ergiebigkeit der artesischen Brunnen. Dinglers polyt. Journ. Bd. 163, S. 78. Jahrg. 1862. — [550] The Wexford drainage works. Engin. Bd. 16, S. 328. Jahrg. 1863. — [551] Helmersen, Artesische Brunnen in St. Petersburg. Poggendorlfs Annalen. Bd. 121, S. 654. Jahrg. 1863. — [552] Michal, Aenderung der Wassermenge artesischer Brunnen in verschiedenen Höhen. Comptes rendus. Bd. 56, S. 78. Jahrg. 1863. — [553] Temperatur und Gehalt tief angebohrter Quellwasser. Dinglers polyt. Jour-nal. Bd. 168, S. 392. Jahrg. 1863. — [554] Artesische Brunnen im Pariser Becken. Allgemeines, Geschichtliches. Portef. econom. Oppermann. Jahrg. 1864. S. 185. — [555] Dru, Le puits artesien de la Butte aux Cailles. Portef. econom. Oppermann. Jahrg. 1864. S. 188. — [556] Ville, Bohrungen auf Wasser in Algier. Annales des mines. 6 ser. Bd. 5, S. 177. Jahrg. 1864. — [557] Glynn, Bohren von Brunnen. Eng. Bd. 18, S. 383. Jahrg. 1864. — [558] Kind, Ausfüttern von artesischen Brunnen mit Röhren. Dinglers polyt. Journ. Bd. 176, S. 245. Jahrg. 1865. — [559] Note relative au calcul des debits de puits artesiens observees ä differentes hauteurs et ä l’influence des diametres des colonnes ascensionnelles sur ces debits. Annal. des ponts et chauss. 1866. 1 ser. S. 211 ff. — [560] Artesische Brunnen sind nicht überall herstellbar. Betrachtungen über das Mißlingen der Versuche in Ohio. Notiz über artesische Brunnen. Ueber die artesischen Brunnen bei Chicago und artesische Brunnen überhaupt. Scientif. Americ. Jahrg. 1866. S. 54, 154, 163 ff. — [561] Delbos, Ueber die artesischen Brunnen der algerischen Sahara. Bull, de la soc. de Mulhouse. Bd. 32, S. 239. Jahrg. 1866. —

[562]    Ueber artesische Brunnen. Scient. Americ. Neue Serie. Bd. 16, S. 54. Jahrg. 1867. —

[563]    Ville, Notiz über Tiefbohrungen und Schürfversuche in der Provinz Algier. Annales des

Mines. Ser. 2. Jahrg. 1867. S. 273. — [564] Amerikanische Rohrbrunnen. Dinglers polyt. Journ. Bd. 186, S. 152. Jahrg. 1867. — [565] Dutton, Einstossen von Doppelröhren statt Graben von Brunnen. Dinglers polyt. Journ. Bd. 186, S. 152. Jahrg. 1867. — [566] Bennet, Instrument zum Abteufen der Brunnen. Scient. Americ. Neue Serie. Bd. 18, S. 33. Jahrg. 1868. — [567] Einfluß der Drainage auf die Bodentemperatur. Annal. de Gen. civ. Jahrg. 1868. S. 120. — [568] Der amerikanische Rohrbrunnen. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1868. S. 139. — [569] Nortons Rohrbrunnen. Dinglers polyt. Journ. Bd. 190, S. 72. Jahrg. 1868. — [570] Degousee-Laurent, Die artesischen Brunnen der Place Hebert. Portef. econom. Oppermann. Jahrg. 1868. S. 69. — [571] Tiefbohrung nach Trinkwasser bei Heppens am Jadebusen, 1867—69. Zeitschr. der deutschen geolog. Gesellschaft. Jahrg.    1869. S. 458. —    [572] Der tiefeste artesische    Brunnen. Gaea.    Bd. 5, S. 497. Jahi-g.

1869. — [572]    Schulz, H. W.,    Ueber Evakuationsbrunnen (System Donnet).    Dinglers polytechn.

Journ. Bd. 191, S. 448. Jahrg. 1869. — [574] Oppermann, Ursprung der Röhrenbrunnen. Portef. econom. Jahrg. 1869. S. 6. — [575] Brunnen nach dem System Donnet. Deutsche Industriezeitg. Jahrg. 1869. S. 45. — [576] Bronswik, Experiences sur les puits instantanees ä Nancy. Journ. de PAgricult. Bd. I, S. 508. Jahrg. 1869. — [577] Broichmann, Jansens Methode, Tiefbrunnen zur Beschaffung gesunden Wassers herzustellen Masch-Konstr. Jahrg. 1869. S. 311. — [578] Puits artesien de St.    Louis de Paris.    Mondes. 2 ser. Bd. 21, S.    63. Jahrg. 1869.    — [579] Lippmann,

Puits artesien    de la Chapelle    Paris. Ann. industr. Jahrg.    1869. S. 749. —    [580] Pneumatisches

Schachtabteufen in Nord-Wales. Berg-Ztg. Jahrg. 1869. S. 411. — [581] Thiem, A., Die Ergiebigkeit artesischer Bohrlöcher, Schachtbrunnen und Filtergalerien. Journ. für Gasbel. u. Wasserversorg. Jahig. 1870. S. 450. — [582] Watson, Deep tubulär wells. Eng. Bd. 29, S. 329. Jahrg. 1870. —

Passy. Eng. Jahrg. 1873. S. 92. — [589] Zuber, Sur un procede de fon9age des puits. Bull, de la. soc. de Mulhouse. Bd. 44. S. 276. Jahrg. 1874. —

[583] Ludmann, Der intermittierende artesische Springbrunnen des Rank-Herleiner Bades in Ober-Ungarn. Petennanns geogr. Mitteil. Jabrg. 1871. S. 426. — [584] Gill, Sandpumpe. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1871. S. 1026. — [585] Artesische Brunnen. Scientif. Americ. Bd. 24, S. 374. Jahrg. 187U — [586] Verfahren bei Anlage von Brunnen größeren Durchmessers. Masch.-Konstr. Jahrg. 1871. S. 287. — [587] Bohrapparat des artesischen Brunnens zu Passy. Eng. Jahrg. 1872. II. S. 93. — [588] Beschreibung des artesischen Brunnens zu

[590]    Gerstel, Entwässerungsanlagen im Lehmgebirge. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1874. S. 1. —

[591]    Die Verrohrung des Riesensprudels zu Bad Nauheim. Berg- u. Hüttenmänn. Ztg. Jahrg. 1874. S. 197. — [592] Artesian well boring in San Francisco. Iron. A. 24. Nr. 6.. Jahrg. 1875. —-

[593]    Kreuschner, Brunnen-Abteufen auf der Bismarck-Schachtanlage der Königsgrube, Oberschi. Zeitschr. für Berg-, Hütten- u. Salinenwesen im preuß. Staate. Bd. 24, S. 47. Jahrg. 1876. —

[594]    Thometzeck, Dampfbagger zum Versenken eines Brunnens. Zeitschr. des Ver. deutschering. Bd. 20, S. 429. Jahrg. 1876. — [595] Zsigmondy Bela, Die artesische Springquelle in Rank-Herläny in Ungarn. Berg- u. Hüttenmänn. Ztg. Jahrg. 1876. S. 277. — [596] Henry, Tube well. Scient. Americ. N. S. Bd. 35, S. 67. Jahrg. 1876. — [597] Bihel, Note sur le puits artesien creuse aux ateliers du Grand-Central Beige ä Louvain. Rev. un. Bd. 40, S. 249. Jahrg. 1876. — [598] Far-rington, Sycamore water supply; novel mode of construction for a water well. Scient. Am. SuppL Bd. 2, S. 426. Jahrg. 1876. — [599] Szumäk, P., Ueber artesische Brunnen Ungarns. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. Hannover 1877. S. 180. — [600] Latham, Indication of the movement of water in the chalk-formation. Engng. Bd. 44, S. 320. Jahrg. 1877. — [601] Pierce, Amerikan. Brunnenbohrer. Masch.-Konstr. Jahrg. 1877. S. 254. — [602] Portail, Perfectionnements ajjportes aux ap-pareils des puisatiers. Bullet, d’encour. Jahrg. 1877. S. 631. — [603] Brunnen-Anlagen. Zeitschr. für Bauhandw. Jahrg. 1877. S. 147. — Zundel et Mieg, Sur quelques sondages aux environs d& Mulhouse et en Alsace. Bullet, de la soc. de Mulhouse. Bd. 47, S. 631. Jahrg. 1877. — [605] Sut-eliff, On tube wells for large water supplies. Eng. Bd. 44, S. 439. Jahrg. 1877. (Vgl. Maschinenb. Jahrg. 1878. S. 146.) — [606] Le Grand, Apparatus for driving tube wells. Engen. Bd. 44, S. 376. Jahrg. 1877. (Vgl. Maschinenb. Jahrg. 1878. S. 115.) — [607] Rive, Das Abbohren des Schachtes „Deutscher Kaiser“ durch 75,175 m Diluvialgebirge und 54,115 m Kreidemergel mittels Senkbohrer. Ztschr. für Berg-, Hütten- u. Salinenw. Bd. 27, S. 67. Jahrg. 1879. — [608] Puits en beton comprime de Renette. Ann. d. Gen. civ. Bd. 18, S. 149. Jahrg. 1879. -— [609] Der artesische Brunnen zu Budapest. Rohrleger. Bd. 2, S. 312. Jahrg. 1879. — [610] Tubulär well sinking and pile driving. Iron. Bd. 14, S. 611. Jahrg. 1879. — [611] Artesische Brunnen. Baugewerkszeitg.. Jahrg. 1879. S. 13. — [612] The belgian System of shafts sinking. Design and work. Bd. 9. S. 333. Jahrg. 1880. —- [613] Hacketts Methode, Brunnenschächte abzuteufen und gleichzeitig auszumauern. Dinglers polyt. Journ. Bd. 236, S. 210. Jahrg. 1880. — [614] Winter, E., Aufstau des Wassers in Gebirgsspalten. Journ. f. Gasbel, u. Wasservers. Jahrg. 1880. S. 515. —

[615]    Wassergewinnung mittels Rohrbrunnen. Baugewerks-.Ztg. Bd. 13, S. 390. Jahrg. 1881. —

[620] Les puits artesiens, province de Constantine. Gen. civ. Bd. 2, S. 157.

[616]    Natural Alter galleries. Plumber. Bd. 4, S. 460. Jahrg. 1881.— [617] Berend, G., Notizen über eine Tief bohrung in Ringenwaldermünde (S. 173), im Generalstabsgebäude in Berlin (S. 184), über zwei Tiefbrunnen in Berlin und Rixdorf (S. 453). Ztschr. der deutschen geolog. Gesellsch. Jahrg. 1881. — [618] de Pradel, Les puits absorbants. Journal, de l’agric. Bd. 4, S. 17. Jahrg. 1881. — [619] Smreker, O., Die Depressionsfläche bei Schachtbrunnen. Ztschr. des Ver. deutsch. Ingen. Bd. 25, S. 283. Jahrg. 1881.

dem Hauptbericht über das Projekt einer

aus

Jahrg. 1882. — [621] Thiem, Wirkungsweise der Schachtbrunnen. Wochenschr. des Ver. deutscher Ingen. Bd. 6, S. 451, Jahrg. 1882. — [622] Wilder, Machinery for deep wells. Iron. Bd. 20, S. 501. Jahrg. 1882. — [623] Salbach, Auszug Wasserversorgung des oberschlesischen Industriebezirks. Glasers Annalen. Jahrg. 1882. S. 9. — [624] Flamming, Treatise on Hydraulic and Watersupply. Engin. 1882. — [625] Machine for drilling wells. Americ. Mail. Bd. 11, S. 86. — Jahrg. 1883. — [626] Chapmann’s System of working artesian wells. Mech. World. Bd. 15, S. 196- Jahrg. 1883. — [627] Bazaine, M., Etüde sur Tinfluence des irrigations sur l’altitude d’une nappe souterraine. Ann. des ponts et chauss. 1883. I., S. 34. — [628] Einfluß der Flüsse auf in der Nähe befindliche Brunnen. Chem. Ztg. Bd. 5, S. 704, Jahrg. 1883. — [629] Schulz, B:, Ueber Schacht-Abbohrungen. Zeitschr. für Berg-, Hütten-u. Salinenwesen des preußischen Staats. Bd. 31, S. 420. Jahrg. 1883. — [630] Das Einwachsen von Baumwurzeln in Drain-Anlagen zu verhindern. Deutsche landwirtschaftl. Presse. Jahrg. 1833.

S. 420. — [631] Artesian wells upon the great plains of the United States. Eng. Jahrg. 1883. I. S. 291. — [632] Chamberlin, Th. C., Erfordernis und nötige Bedingungen für artesische Brunnen, Report of the United States Geological Survey to the Secretary of Interior by Bowell, Director. Washington 1883/84. — [633] Cross, Die artesischen Brunnen von Denver. Proceed. of the Colorado scientific Society. Bd. 1. Jahrg. 1883/84. — [634] Senken tiefer Brunnen mit Wasserdruck. Zeitschr. d. Vereins deutscher Eisenb.-Verwalt. Jahrg. 1883. S. 1330. — [635] Thevenet, M., Experi-<ences sur le debit des puits en terrains sablonneuses aquiferes. Ann. des ponts et chauss. 1884. I., S. 200. — [636] Simon. C., Anlage eines artesischen Brunnens in Cassel. Zeitschr. des Vereins deutscher Ingenieure. Jahrg. 1884. S. 444. — [637] Artesische Brunnen in Amerika, Hopfen-Ztg. Bd. 24, S. 994. Jahrg. 1884. — [638] Boring against workings containing large accumulations of water, Mechan. World Bd. 17, S. 413. Jahrg. 1884. — [639] The Ohio well drilling machine. Canadian magaz. of Science. Bd. 13, S. 357. Jahrg. 1885. — [640] Lepsius, Abnahme des gelösten Sauerstoffs im Grundwasser und Apparat zur Entnahme von Tiefproben aus Bohrlöchern. Ber. d. ehern. Gesellsch. Bd. 18, S. 2487. Jahrg. 1885. — [641] Darley, Artesian wells. Eng. Bd. 39, S. 683. Jahrg. 1885. — [642] Thiem, Bau und Betrieb einer neuen Brunnenform. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 28, S. 140. Jahrg. 1885. — [643] Rolland, Sur le regime des eaux artesiennes de l’Oued Rir’ et du bas Sahara en general. Comptes rend. Bd. 101, S. 606. Jahrg. 1885. — [644] Sonne, Neues über Grundwassergewinnung. Wochenbl. f. Baukunde. Bd. 15, S. 77. Jahrg. 1886. — [645] Eiserne Brunnen. Wochenbl. f. Baukunde. Jahrg. 1886. S. 231. — [646] Artesian wells of Denver. Plumber. Bd. 14, S. 249. Jahrg. 1886. — [647] Chamberlin, Artesian wells. •Scientif. Americ. Suppl.-Bd. 21, S. 8656. Jahrg. 1886. — [648] Breton, Creusement des puits dans le sable par l’eau comprimee. Bulletin de la soc. de l’industr. minerale. Bd. 15, S. 109. Jahrg. 1886. — [649] Hasenörl, Verrohrungen von Erdbohrungen. Masch.-Konstr. Bd. 19, S. 372. Jahrg. 1886. — [650] Lyman, Well boring by steam. Scientif. Americ. Suppl.-Bd. 21, S. 8520. Jahrg. 1886. — [651] Anbohrapparat für Rohrstränge von artesischen Brunnen u. dergl. in beliebiger Tiefe. Dinglers polyt. Journ. Bd. 259, S. 401. Jahrg. 1886. — [652] Fritz, R , Vorrichtung Abdichten verrohrter Bohrlöcher gegen das Eindringen von Tagewasser. Berg- u. Hüttenmänn. Ztg. Jahrg. 1887. S. 35. — [653] Buisson, Muraillement des puits. Comptes rend. de la soc. de l’industr. minerale. Jahrg. 1887. S. 94. — [654] Fox, Boring in the chalk. Min. Proceed. Inst. Civ. Engin. Bd. 90, S. 21. Jahrg. 1887. — [655] Rziha, F. R. v., Der Wasserstollen zu Wiesbaden. Wochenschr. des Österreich. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1887. S. 336. — [656] Manet, creusement du puits de l’Escarpelle. Public, de la soc. des ing. de Hainaut. Bd. 18, S. 233. Jahrg. 1887. — [657] Matthew’s wells an borings of the Southampton waterworks. Min. Proceed. Inst. Civ. Engin. Bd. 90, S. 33. Jahrg. 787. — [658] Amerikanische Röhren oder Abessinier-Brunnen. Zeitschr. für Maschinenbau und Schlosserei. Jahrg. 1887. S. 288. — [659] Water supply from wells. Engng. Bd. 43, S. 381. Jahrg. 1887. — [660] Artesian well engineering. Scientif. Americ. Bd. 57, S. 383. Jahrg. 1887. — [661] Die Sammelröhrenanlage zur Wasserversorgung der Stadt Brooklyn. Uhlands Wochenschr. Jahrg. 1887. S. 240. — [662] van Ertborn, Le puits artesien des Glacieres de Bruxelles. Antwerpen 1887. — [663] Peschek, Pariser artesische Brunnen. Zentralbl. d. Bauverwalt. Bd. 8, S. 420. Jahrg. 1888. — [664] Der artesische Brunnen auf der „place Hebert“ in Paris. Engng. and Mining Journ. (New York). Jahrg. 1888. Bd. 45. No. 25. — [665] 254 Meter tiefe Brunnenbohrung in Ottakring. Wochenschr. des Österreich. Ing - u. Arch.-Ver. V. Bd. 13, S. 171. Jahrg. 1888. — [666] Halaväts, J., Die zwei artesischen Brunnen von Höd-Mozö-Väsärhaly. Mitteil. aus d. Jahrb. der k. ungar. geolog. Anst. in Pest. Jahrg. 1888. II. S. 213. — [667] Puits artesien de S. Augustins. Kosmos. Bd. 9, S. 212 — ibid.: Puits artesiens. Bd. 10. S. 178. Jahrg. 1838. — [668] Stang, Prise d’eau der ’sGravenhaagsehe waterleiding. Tijdschr. van hes k. Instit. van Ingen. Jahrg. 1888. S. 46. — [669] Gad, E., Apparat von Percy Fry Kendall zum Bestimmen des Streichens und Fallens von Gebirgsschichten in Bohrlöchern. Dinglers polyt. Journl. Bd. 270, 'S. 163. Jahrg. 1888. — [670] Pötschs Gefrierverfahren (beim Absenken von Schächten). Zentralbl. d. Bauverw. Bd. 8, •S. 495. Jahrg. 1888. — [671] Tweddle, Boring of wells. Engng. Bd. 46, S. 199 ff. Jahrg. 1888. — [672] Gekuppelte Röhrenbrunnen der Brooklyner Wasserwerke. Zentralbl. v. Bauverw. Bd. 8, S. 288. Jahrg. 1888. —• [673] Berendt, G., Der Soolquellenfund im Admiralitätsgartenbade Berlin. Berichte der deutschen geolog. Gesellsch. Jahrg. 1888. S. 102. — [674] Gad, E., Neuerungen in der Tiefbohrtechnik. Bd. 271, S. 289. Bd. 272, S. 442. Bd. 273, S. 151. Jahrg. 1889. — [675] Grundwasserstand und Bodentemperaturen in Berlin und München. Veröffentl. des kais. Gesundheits-Amtes. Bd. 13, S. 124. Jahrg. 1889. — [676] Fraenkel, Grundwasser und Bakterien. Indust.-Blätt. Bd. 26, S. 146. Jahrg. 1889. — [677] Fox, W, Borings in the chalk at Busley-Herts Min. Proceed. Inst. Civ. Eng. Bd. 90, S. 21. Jahrg. 1887. — [678] Deeps wells of Reading. Scient. Americ. Bd. 60, S. 33. Jahrg. 1889. — [679] Beck, R., Ueber artesische Brunnen in Sachsen. Neues Jahrbuch für Mineralogie. Jahrg. 1889. S. 455. — [680] Beck, Ueber artesische Brunnen. Berg- u. Hüttenmänn. Ztg. Bd. 48, S. 39. Jahrg. 1889. — [681] Gad, Tiefbohrungen für die Wasserversorgung der Stadt Crefeld. Gesundh. Ing. Bd. 12, S. 458. Jahrg. 1889. — [682] Nan-sonty, Le puits artesien de FEsplanade des Invalides. Gen. civil. Bd. 15, S. 242. Jahrg. 1889. — [683] Blindage, Des puits en Russie. Genie civ. Bd. 14, S. 411. Jahrg. 1889. — [684] Artesian wells of Dacota. Scientif. Amer. Bd. 59, S. 207. Jahrg. 1889. — [685] Gill, Artesian Wells in South Lin-colnshire. Min. Proceed. Civ. Eng. Bd. 101, S. 218. Jahrg. 1890. — [686] Oesten, G., Ausscheidung des Eisens aus eisenhaltigem Grundwasser. Ztschr. d. Ver. deutscher Ing. Jahrg. 1890. S. 1343. —-[687] Clavenad, Mi, Memoire sur la filtration (Brunnen u. Sammelkanäle). Annales des jmnts

zum

zu

tr'J

di:

chauss. 6 ser. Bd. 19, S. 265. Jahrg. 1890- — [688] v. Rziha, Kosten von 14 Tief bohrungen. Oesterr. Ztschr. für Berg- u. Hüttenw. Jahrg. 1890. S. 85. — [689] Fossa-Mancini, Sur le debit des puits dans les terrains permeables. Considerations theoriques et resultats experimentaux. Annales des ponts et chauss. Jahrg. 1890. S. 823. (Vergl. l’Ingegneria civile di Torino, Febr. 1889.) — [690] Dempsey, Gr. D., On the drainage of lands, towns and buildings. London 1890. — [691] Gad, Neuerungen in der Tiefbohrtechnik. Dinglers polytechn. Journ. Bd. 275, S. 385. Jahrg. 1890. — [692] Künstliche Verstärkung der Grundwasserströme. Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg. Jahrg. 1890. S. 690. — [693] Beziehungen zwischen dem Grundwasserstande aus dem Auftreten von Krankheiten. Iron. S. 471. Jahrg. 1890. — [694] Kühlschacht der neuen Wasserleitung für Iglau (Mähren). Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1891. Bd. 34. S. 90. — [695] Stapff, F. M., Les eaux du tunnel du St. Gotthard. Weissensee 1891. — [696] Gad, E., Neuerungen in der Tiefbohrtechnik. Dinglers polytechn. Journ. Bd. 279, S. 281. Jahrg. 1891. — [697] Gerhardt, Umgestaltung der Drainagebauten von Längsdrainagen zu Querdrainagen. Zentralbl. d. Bauverwalt. Jahrg. 1891. S. 221. — [698] Gad, E., Neuerungen in der Tiefbohrtechnik. Dinglers polyt. Journ. Bd. 281, Jahrg. 1891. S. 52.

4. Künstliche Verbesserung vorhandener Wasser.

a) Verbesserung von trübem süßem Wasser.

Die Angaben erfolgen hier ohne Unterscheidung zwischen selbständigen Werken und Journallitteratur, chronologisch geordnet. Publikationen über Hausfilter etc-sind nicht aufgenommen; dieselben werden für den Abschnitt V Vorbehalten. Nur die Filtration im großen ist berücksichtigt. Sehr viele der sub 1 bis 263 angeführten Abhandlungen, sowie die meisten der im Abschnitt I, S. 24 ff. mit fetter Schrift hervorgehobenen Werke behandeln denselben Gegenstand.

[699] d’Arcet, Ueber Reinigung des Nilwassers. Dingl. polytechn. Journ. Bd. 46, S. 386, Jahrg. 1832. —- [700] Delbrück, Die Filtration des. Wassers im großen. AlJg. Bauztg. Jahrg. 1853. S. 103. — [701] Brunnquells Wasserfilter mit vertikalen Schichten. Dingl. polytechn. Journ. Bd. 166. Jahrg. 1862. — [702] Grimaud de Caux, Des eaux publiques et de leur application aux besoins des grandes villes etc. Paris 1863. — [703] Weiss, S., Studien über die Filtration des Wassers im großen und Theorie derselben. Zivilingen. Jahrg. 1865. S. 17. — [704] Ueber Klärbassins. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1870. S. 264. — [705] Ueber natürliche und künstliche Filtration. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1870. S. 263. — [706] Ueber Filtration von Wasser. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1871. S. 491. — [707] Filtration von Flußwasser. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1872. S. 54. Filtration des Wassers» ibid. S. 180 ff. — [708] Bischofs Methode der Filtration mit Eisenschwamm. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1874. S. 27. — [709] Denton, E. F. B., The domestic filtration of water London (o. D.). — [710] Le Tellier, Epuration des eaux. Revue industr. Jahrg. 1875. S. 240. — [711] Honersham, S. C., Filtered Thames water and spring water from challc strata. Journ. of the soc. of arts. Jahrg. 1875. S. 628. — [712] Wanklyne, J. A., Ueber langsame Vei’brennung in porösen Körpern. Chem. Zentralbl. Jahrg. 1876. S. 602. — [713] Verhandl. der 17. Jahresversammlung des Vereins von Gas- und Wasserfachmännern in Leipzig. Ueber die Zeit, während welcher man Flußwasser vor der Filtration klären sollte, und über einen Apparat zur Messung der Klarheit des Wassers. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1876. S. 543. — [714] Reichardt, E., Ist Flußwasser Trinkwasser im Sinne der Gesundheitsijflege ? Archiv der Pharmazie. Bd. 6. Jahrg. 1876. Heft IV. — [715] Kirkwood, J. P., Filtration des Flußwassers zur Versorgung der Städte. Aus dem Englischen übersetzt von A. Samuelson. Hamburg 1876. — [716] E. Grahn und F. A. Meyer, Reisebericht einer von Hamburg nach Paris und London ausgesandten Kommission über künstliche und zentrale Sandfiltration zur Wasserversorgung von Städten und über Filtration in kleinem Maßstabe. Hamburg 1877. — [717] Grahn, E., Eisen als Material zur Wasserfiltration etc. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1879. S. 625. — [718] Nichols, W. R., Filtration of potable water. New York 1879. — [719] Ueber künstliche Filtration durch Eisenschwamm. Engineering 1880. S. 309. — [720] Veitmeyer, Ueber Filtration und Reinigung des Wassers. Verhandl. der polytechnischen Gesellsch. zu Berlin. Jahrg. 1880. Heft April-Juni. — [721] Fischer, Dr. F., Die chemische Technologie des Wassers. Braunschweig 1880. — [722] Piefke, Mitteilungen über natürliche und künstliche Sandfiltration. Berlin 1881. — [723] Gill, H., Ueber Filteranlagen zur Wasserversorgung (amerik. Filter). Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1882.

S. 16. — [724] Barnes, P., On the filtration of water for industrial purposes. Journ. of the Frankl. Inst. Jahrg. 1882. S. 285. — [725] Barreau-Pinchon, Epuration des eaux. Amiens 1882. — [726] Noreck, Billige und rationelle Versorgung mit reinem und klarem Wasser. Doppelte

Filtration nach System Gerson. Hamburg 1882. — [727] Samuelson, S. A., Sandfiltration und konstante Wasserversorgung. Hamburg und Leipzig 1882. — [728] Filtration mit Eisenschwamm und die Wasserversorgung von Antwerpen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1883. — [729] Piefke, Die Bodenfiltration. Berlin 1883. — [730] Household water filtration. Sanitär, engineering. Bd. 8. S. 317. Jahrg. 1883. — [731] Wasserfilter „Themse“ der Pulsometer Engineering Comp, in London. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Jahrg. 1883. S. 573. — [732] Lueger, Ueber die Klärung von trübem Flußwasser. Dingl. polyt. Journ. Bd. 254. S. 233. Jahrg. 1884. — [733] Reichardt, Die Licht- und Schattenseiten der Wasserversorgung der Städte aus den Flüssen. Chemiker-Ztg. Bd. 8. S 1453. Jahrg. 1884. — [734] Balcke, Wirkung der Gersonschen Wasserfilter. Wochenschr. f. Brauerei. Bd. 1. S. 76. Jahrg. 1884. — [735] Nichols, Iron for purifying-water. Plumber. Bd. 10. S. 220. Jahrg. 1884. -— [736] Hesse, Ueber Wasserfiltration. Deutsche Yierteljahrsschr. f. öffentl. Gesundheitspfl. Bd. 4. S. 591. Jahrg. 1885. — [737] Frankland, Removal of micro-organisms from water. Proceed. of the Royal Societ. Bd. 38, S. 379. Jahrg. 1885. —

[738]    Renk, Ueber die Ziele der künstlichen Wasserfiltration. Gesundh.-Ing. Jahrg. 1886. S. 54 ff.—

[739]    Krüger, R., Die Filter für Haus und Gewerbe. Wien 1886. — [740] Finkelnburg, Das Filter Pasteur-Chamberland. Zentralbl. f. Gesundheitspflege. Bd. 1. S. 44. Jahrg. 1886. — [741] Büchner, Ein Gutachten über die Breyersclien Mikromembranfilter. Gesundh.-Ingenieur. Bd. 10. S. 306. Jahrg. 1886. — [742] Kaeber, Ausscheidung von Eisenverbindungen aus Leitungswasser und Befreiung desselben von Schwefelwasserstoff. Deutsche Yierteljahrsschr. f. öffentl. Gesundheitspfl. Bd. 20, S. 117. Jahrg. 1887. — [743] Durchlüftung von Trink- und Nutzwasser. Naturwissensch. techn. Umschau. Bd. 4, S. 23. Jahrg. 1887. — [744] Anderson, Purification of water by iron and by sand filtration. Scientif. Americ. Supplem. Bd. 23, S. 9260. Jahrg. 1887. — [745] Praktische Erfahrungen über das Filtrieren. Neueste Erfind, u. Erfahr, v. Koller. Bd. 15. S. 242. Jahrg. 1888. — [746] Einfluß einiger Wasserfilter auf die Zusammensetzung des Wassers. Polytechn. Notizbl. Bd. 43, S. 183. — [747] Koch, Ueber Wasserfiltration. Pharmazeut. Zentralhalle. Bd. 29, S. 605. Jahrg. 1888. — [748] The Hyatt System of water filtration. Engin. Bd. 46. S. 448. Jahrg. 1888. —

[749]    Frühling, Ausscheiden des Eisens und der Algen aus dem Wasser der Königsberger Wasserleitung. Deutsche Vierteljahrsschr. f. öffentl. Gesundheitspfl. Bd. 20. S. 339. Jahrg. 1888. —

[761] Devonshire, E., The purification of water by means of metällic iron.

[750]    Crousaz, Notice sur la filtration des eaux de la Sarine pour l’aümentation de la ville de Fribourg. Schweiz. Bauztg. Bd. 11. S. 63. Jahrg. 1888. — [751] Lindley, W. H. De l’usage des eaux de riviere pour les distributions d’eau. Paris 1889. (Offizieller Bericht des Congres international de l’utilisation des eaux fluviales zu Paris, vergl. Deutsche Yierteljahrsschr. f. öffentl. Gesundheitspfl. Bd. 22, S. 191. Jahrg. 1890, Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1890. S. 535.) — [752] Leddon, Wasserklärung durch Absetzen. Journ. of the Assoc. of Engn. Soc. Jahrg. 1889. Nr. 10. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1890. S. 8. — [753] Bertschinger, A., Untersuchungen über die Wirkung der Sandfilter des städtischen Wasserwerks in Zürich. Zürich 1889. — [754] Filtering experiments by the Massachusetts board of health. Sanit. Eng. Bd. 20, S. 366. Jahrg. 1889. — [755] Kümmel, Ueber Filtration von Flußwasser. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1890. Nr. 94. — [756] Kramerius, Apparat zum Entkalken, Reinigen und Kühlen des Trink- und Nutzwassers. Gesundh.-Ing. Jahrg. 1890. S. 229. — [757] Sokal, E., Die neue Filteranlage in St. Petersburg und Yergleich mit den Warschauer Wasserwerken. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Jahrg. 1890. S. 386. — [758] Piefke, Einrichtung und Betrieb von Wasserfilteranlagen für Wasserwerke unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Berliner Anlagen am Stralauer Thor. Zeitschr. f. angew. Chemie. Jahrg. 1890. S. 423. — [759] Breyer, F., Die Gewinnung von sterilem Wasser in größter Menge auf dem kalten Wege der Filtration. Gesundh.-Ing. Jahrg. 1890. S. 418. — [760] Prunier, Rapport sur le filtre pour les eaux potables de Maignen. Bullet. d’Encourag. Jahrg. 1890. S. 549.

[766] Piefke, C., Neuere

Journ. of the Frankl. Inst. Bd. 129, S. 449. Jahrg. 1890. — [762] Drown, Th. M., The filtration on natural waters. Journ. of the assoc. of Engin. soc. (New York.) Jahrg. 1890. S. 356. — [763] Mallie, Batterie filtrant l’eau sous pression qui fonctionne au moyen des bougies en porce-laine degourdie. Rev. industr. Jahrg. 1890. S. 458. — [764] The Warren-filter. Engin. Jahrg. 1891. S. 485. — [765] The Berkefeld-filter. Engin. Jahrg. 1891. S. 703.

Ermittlungen über die Sandfiltration. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1891. S. 207. — [767] Anderson, W., The revolving purifier for treatment of potable waters by means of metällic iron. Verhdl. d. Hygiene-Kongr. in London. 1891. — [768] Kümmel, W., Die Typhusepidemie in Altona 1891 und das filtrierte Flußwasser. Verhdl. d. Hygiene-Kongr. in London. 1891.

b) Umwandlung von Meerwasser zu Trinkwasser durch Destillation. Auch bei dieser Materie ist eine Trennung der selbständigen Werke von der Journallitteratur unterblieben. Die Reihenfolge der Werke ist chronologisch.

[769] Verbesserungen an den Apparaten und Methoden, Seewasser oder überhaupt gesalzenes, faules oder sonst unreines Wasser in reines oder frisches Wasser zu verwandeln. Dingl. polyt.

Journ. Bd. 45, S. 624. Jahrg. 1832. — [770] Verwandlung von See- oder Salzwasser in reines Wasser. Dingl. polyt. Journ, Bd. 44, S. 229. Jahrg. 1832. — [771] Well’s Apparat zur Verwandlung von Seewasser in süßes Wasser und zum Kochen. Dingl. polyt. Journ. Bd. 55, S. 72. Jahrg. 1835. — [772] Scheidtweiler, Th., Memoire sur un appareil ä distiller l’eau de mer pour la rendre potable. Suivi des considerations sur les eaux potables. Par M. Louyet. Bruxelles 1845. — [773] Mazeline, Schiffskochofen mit Vorrichtung zur Gewinnung eines trinkbaren, gesunden Wassers aus dem Meerwasser. Le Gen. industr. Jahrg. 1855. S. 141. — [774] Graveley, Apparat zur Destillation des Seewassers. Mech. Mag. N. S. Bd. 15, S. 320. Jahrg. 1860. — [775] Rüssel, Ch., Ueber Darstellung lufthaltigen destillierten Wassers zum Gebrauch als Getränk auf Schiffen. Dingl. polyt. Journ. Bd. 168, S. 423. Jahrg. 1863. Engin. Bd. 15, S. 320. — [776] Perroy, Apparat zur Destillation und Trinkbarmachung des Seewassers. Propagat. industr. Jahrg. 1867. S. 321. — [777] Kondensations-und Filtriervorrichtungen für Seewasser. Ann. Gen. civ. Jahrg. 1868. S. 693. — [778] Kapaun, Fr., Der Trinkwasserapparat im Hafen von Vliessingen a.uf der Insel Walcheren. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Jahrg. 1880. S. 149. — [779] Normandy, Salt water distilling apparatus. Scient. Am. Suppl. S. 6363. Jahrg. 1883. — [780] Kirkaldy,' Kondensator zur Herstellung reinen Trinkwassers aus Seewasser. Dingl. polyt. Journ. N. S, Bd. 25, S. 292.    Jahrg. 1883. —    [781] Harding, Solar destillation    of fresh water    from salt water.

Scient. Amer. Suppl. S. 6461.    Jahrg.1883. Dass. Min. Proceed.    Inst. Civ. Eng.    Bd. 73, S. 284.

Jahrg. 1883. — [782] Devices for distilling water. Scientif. Americ. Suppl. Bd. 18, S. 7338. Jahrg. 1884. —    [783] Provand’s    distilling apparatus at Iquique.    Min. Proceed.    Inst. Civ. Engin.

Bd. 77, S. 342.    Jahrg. 1884. —    [784] Making sea water potable.    Scientif. Americ. Suppl. Bd. 20,

S. 7939. Jahrg. 1885. — [785] Franklin’s Fresh water condenser. Marine engin. Bd. 7, S. 48. Jahrg. 1885. — [786] Seewasserdestillierapparat von Perroy. Mitteil, aus d. Geb. des Seewesens. Bd. 13, S. 339. Jahrg. 1885. — [787] The Acme fresh water condenser. Invention. Bd. 7, S. 1166. Jahrg. 1885. — [788] Brunswick water condenser. Mechanic. World. Bd. 19, S. 74. Jahrg. 1885.—

[789]    Pearce, Wasserdestillierapparat für Boote. Dingl. polyt. Journ. Bd. 259, S. 314. Jahrg. 1886.—

[790]    Reibungsdestillationsapparat, um das Meerwasser trinkbar zu machen. Bayr. Industr.- und Gewerbebl. Bd. 37, S. 466. Jahrg. 1886. — [791] Apparatus for evaporating sea water in vacuo. S. S. Bentinck. Eng. Bd. 62, S. 305. Jahrg. 1886. — [792] Smillie, Distilling sea water. Engl. Mechan. and World of Science. Bd. 45, S. 404. Jahrg. 1888. — [793] Yaryan’s sea water distiller. Engin. Bd. 48, S. 118. Jahrg. 1889. — [794] Pamphlett-Ferguson’s fresh water distiller. Marine Eng. Bd. 11, S. 354. Jahrg. 1889. — [795] Quiggin’s improv. evaporator for producing fresh water from salt water, made by the Liverpool and London Condenser Co. Engin. Bd. 70, S. 291. Jahrg. 1890.

§ 34. Auffangen von Regenwasser durch Regenfässer und Zisternen.

Allgemeines. Das einfachste Mittel, in den Besitz von Wasser zu gelangen, zugleich auch das am allgemeinsten anwendbare, ist das Auffangen von Regenwasser. Man pflegt in der Regel das Wasser von Dächern, Höfen oder sonstigen begrenzten Flächen in offene Gefäße oder nach geschlossenen Behältern zu führen und zum Gebrauche aufzubewahren.

In unserm Klima sind unter den geschlossenen Behältern die Regenfässer am meisten, und zwar auch dort verbreitet, wo bereits moderne Wasserversorgungen bestehen. Das in denselben gesammelte weiche Regenwasser ist weniger zum Trinken, als zum Waschen bestimmt und zu diesem Zwecke auch vorzüglich geeignet. Wir können die Konstruktion solcher Regenfässer, die sich nicht von gewöhnlichen Weinfässern unterscheiden, hier übergehen.

Wichtiger sind die größeren offenen und geschlossenen, unter dem Namen der Zisternen bekannten Wasserbehälter. In den Ländern der heißen Zone bilden dieselben seit undenkbaren Zeiten das am weitesten verbreitete Mittel zur Wasserversorgung. Heute noch erregen die Reste der großen Zisternenanlagen in Palästina aus der Zeit des Königs Salomo und jene der Karthager, welche zur Zeit für Tunis benutzt werden, unsre Bewunderung. Viele indische Städte, auch Konstantinopel, Aden, Alexandrien, Venedig, Zara etc. besitzen großartige Zisternenanlagen, welche sie seit langer Zeit gebrauchen, und im Karstgebiete längs des Adriatischen Meeres sind Zisternen gegenwärtig noch vielfach das einzige Wasserversorgungsmittel.

Die großen Zisternen in den heißen Klimaten dienen vielfach auch dazu, um intermittierende oder im Ergebnisse sehr wechselnde Quellen, welche gerade dort am häufigsten sind, wo lange Regenperioden von längeren Trockenperioden gefolgt werden, aufzunehmen. Solche Quellen speisen u. A. die Wasserwerke von Jerusalem, speziell die Aquädukte und Brunnen Salomos. Die Zisternen ¹) sind zum Teil in Felsen eingebettet, zum Teile gemauert und liegen in der Richtung auf Hebron ca. 11 Kilometer von Jerusalem und ungefähr 4 Kilometer von Bethlehem am Abhange einer Hügelreihe. Das oberste der Becken erhebt sich noch beträchtlich über die höchsten Punkte Jerusalems. Die Dimensionen der einzelnen Werke sind folgende: Das am tiefsten gelegene Becken besitzt eine Länge von 175, eine Breite von 60 und eine Tiefe von 15 Meter; das mittlere Becken ist 125 Meter lang, 75 Meter breit und 12 Meter tief; das obere hat eine Länge von 110 Meter, eine Breite von 70 Meter und eine Tiefe von 8 Meter. Im guten Zustande vermochten diese 3 Behälter, von welchen sich der zweite und dritte terrassenartig über dem ersten erhebt, rund 300 000 Kubikmeter Wasser aufzunehmen.

Im allgemeinen haben die Zisternen entweder lediglich den Zweck, das in dieselben gelangte Regenwasser aufzuspeichern, oder man verbindet damit den weiteren, dieses Wasser zu filtrieren. Soll das Wasser zum Trinken dienen, so müssen Anlagen der ersteren Art im stände sein, das Wasser durch Ablagerung

von den accessorischen Bestandteilen zu befreien; Zisternen mit Filtrations ein-richtung klären das Wasser durch letztere²).

Die Stagnation, zu welcher das Wasser in den Zisternenanlagen gelangt, ist selbstverständlich für die Qualität desselben kein Vorteil. Trotzdem darf das Wasser wohlgebauter, gut erhaltener und gegen äußere Einflüsse geschützter Zisternen als durchaus brauchbar bezeichnet werden; es hat nicht den angenehmen Geschmack von Quellwasser oder Brunnenwasser, aber die Einwohner von Gegenden, welche lediglich auf Zisternenwasser angewiesen sind, bezeigen ganz normale gesundheitliche Verhältnisse.

Indessen ist geboten, bei Zisternen die äußerste Vorsicht und Sorgfalt sowohl hinsichtlich ihrer Konstruktion, als auch hinsichtlich ihrer Benutzung und Unterhaltung anzuwenden. Vor allen Dingen sollte man bei ihrer Anlage darauf sehen, daß sie thunlichst der Wärme und dem Lichte entzogen werden; andernfalls entwickelt sich in dem Wasser eine Flora und Fauna. Sodann sind die ersten Abschwemmungen der Regenfalle , durch welche in der Regel sehr schmutziges, gesundheitsschädliches, mit Organismen aller Art beladenes Wasser beigetragen wird, fernzuhalten. Wo es irgendwie angeht, sollte das Regenwasser, bevor es in die Zisterne gelangt, ein offenes Abklärungsbassin oder ein Vorfilter durchlaufen, in welchem die gröbsten Unreinigkeiten zurückgehalten werden. Der bei jeder Zisterne unentbehrliche Ueberlauf darf nicht in direkter Verbindung mit einem Schmutzwasser-kanale stehen, um den Zutritt schädlicher Kanalgase etc. zu verhindern. Was ihre Konstruktion anbelangt, so müssen selbstverständlich Wände und Sohle vollkommen wasserdicht sein, um jede Kommunikation des Wassers der Zisterne mit dem sie umgebenden Untergründe zu verhindern. Wird Filtration angewendet, so verwende man hierzu ausschließlich reinen Sand; jede andre Filtrierung, z. B. durch Kohle, Schwämme, Wolle, Moose, Späne, Leinwand, poröse Steinplatten (Bimsstein etc.) ist nicht nur erfahrungsgemäß auf die Dauer unzulänglich, sondern auch hygienisch nachteilig.

Wenn nicht, wie vielfach in Amerika üblich, das Entnahmerohr selbst mit einem künstlichen Filter versehen ist, so muß dasselbe so in die Zisterne eingehängt werden, daß die Saugstelle etwa in der Mitte zwischen Boden und Wasseroberfläche — mindestens aber ca. 0,5 Meter über der Sohle — sich befindet; nur auf diese Weise werden bei der Entnahme sowohl der Bodensatz als auch etwa auf dem W'asser

schwimmende Unreinigkeiten etc. ferngehalten. Bei einem weniger als 1 Meter betragenden Wasserstande sollte nicht mehr geschöpft werden. Endlich ist darauf zu sehen, daß die Zisterne leicht zugänglich sei, damit deren Reinigung keine Schwierigkeiten bereitet.

Die Reinigung selbst sollte mindestens einmal, besser zweimal im Jahre gründlich vorgenommen werden; hiervon ist die Brauchbarkeit des Zisternenwassers in erster Linie abhängig. Auch die Regenauffangflächen sind sauber zu halten und das Eindringen tierischer oder pflanzlicher Organismen ist strengstens zu verhindern.

Das im allgemeinen herrschende Vorurteil gegen Zisternenwasser ist fast ausschließlich durch die schlimmen Erfahrungen erzeugt, welche an Anlagen gemacht wurden, die undicht oder schlecht gebaut waren und in welchen die rechtzeitige Reinigung versäumt worden ist. Selbstverständlich wird im übrigen das Zisternenwasser um so besser sein, je größer das relative Verbrauchsquantum ist bezw. je

öfter der Inhalt der Zisternen sich erneuert. Eine gute Zisterne darf also niemals überflüssige Reservevorräte bergen. In Rücksicht auf diesen Umstand erscheint es geboten, den aus den meteorologischen und klimatischen Verhältnissen im Zusammenhang mit dem Normalbedarf sich ergebenden Minimalinhalt jeder Zisterne präzis festzustellen, welcher gleichzeitig dem Kostenminimum entspricht, also die einzig rationelle Lösung einer diesbezüglichen Aufgabe bildet.

Das Studium der Größe einer Zisterne bezw. die Ermittlung der Wasserkapazität derselben ist zunächst unabhängig von ihrer baulichen Gestalt. Hauptsächlich kommt in Betracht, ob dieselbe nur für Zeiten der Trockenheit benützt werden soll und in der Regenzeit gespeist wird, oder ob sie das ganze Jahr hindurch Wasser abzugeben hat.

Im ersteren Falle wird die Auffangfläche möglichst groß angenommen, um sicher zu gehen. Die Zisterne muß ein zum Vornherein bestimmtes Quantum Wasser fassen können, und dieses Wasser muß bereit sein, wenn die Trockenzeit eintritt; vor Eintritt der letzteren wird der Zisterne nichts entzogen. Versteht man unter h die gesamte Regenhöhe während der, für die Zisternenspeisung dienenden Zeit, in Meter, unter F die Auffangfläche in Quadratmeter und unter Q den Wasserbedarf bezw. den nutzbaren Zisternen-Inhalt in Kubikmeter, so besteht in diesem Falle die Beziehung:

1) Q = p, F h

und man pflegt in Klimaten, wie dem unserigen, den Koeffizienten p. empirisch zu 0,50—0,70 anzunehmen. Je größer die Verdunstung und sonstige Verluste sind, um so kleiner wird fr, also um so größer F bei gegebenem Q; wir werden später hierauf zurückkommen.

Im zweiten Falle, bei einer das ganze Jahr benutzten Zisterne, vermittelt der Inhalt derselben die Ausgleichung zwischen Zugang und Abgang und wird groß genug sein , wenn für die Berechnung desselben ein sehr trockener Jahrgang sowie der normale Verbrauch zu Grunde gelegt wird. Nach Gleichung 1) ermittelt sich, wenn man p. — 0,7 setzt und h die gesamte Regenhöhe pro Jahr, Q die gesamte verbrauchte Wassermenge pro Jahr bedeuten, die mindestens nötige Auffangfläche F:

2) F

0,7 . h •

Ob dieselbe ausreicht oder nicht, hängt von der Verteilung der Regenfälle und des Konsums innerhalb der einzelnen Zeitteile des Jahres ab. Wenn kein vollständiger Parallelverlauf zwischen Niederschlagshöhe und Konsum stattfindet, reicht die nach (2) berechnete Auffangfläche nicht aus und dies ist der häufiger vorkommende Fall.

Bezeichnet:

Februar

März

qi das nutzbare Ergebnis des Regens für die Zisterne, vom Anfang des Jahres bis Ende Januar 92 »

?3    »

Q = das nutzbare Ergebnis des Regens für die Zisterne vom Anfang des Jahres ab bis Ende Dezember,

ferner:

i'l die Gesamt-Entnahme aus der Zisterne vom Anfang des Jahres bis Ende Januar

Februar März

vYl

Dezember

so müssen die Größen, welche den jeweils noch verfügbaren Wasserinhalt der Zisterne darstellen, nämlich:

•    2T2 vV2

91 — vl> 92 ~ vb % — v3 sämtlich ein positives Zeichen haben.

Qn

Ist dies nicht der Fall, ist z. B. qn — vn— — a, so muß die Auffangfläche F, wie sie sich aus Gleichung 2) ergiebt, mit einem Faktor m > 1 -f- — multipliziert werden, wenn nicht

zeitweise Wassermangel eintreten bezw. die Zisterne leer werden soll. Mit m = 1 -f—— wäre die

Qn

Zisterne am Ende des nten Monats leer; dieser Wert liegt also an der Grenze.

Bestimmt man zum vornherein, daß im Lauf eines Jahres der Wasserinhalt der Zisterne nicht unter ein festgesetztes Quantum V (den sogen. Bodensatz) herabgehen soll, so ist der Wert von m allgemein gegeben durch die Gleichung:

3) m = 14

#»

Diejenige der Differenzen qx — q₂ — v<73— r₃, größten (numerischen) Wert annimmt, giebt die mindestens erforderliche Wasserkapazität der Zisterne an. Würde man die letztere kleiner wählen, so könnten nicht einmal alle Niederschläge des trockenen Jahres, also noch viel weniger jene anderer Jahre durch die Zisterne gesammelt werden.

Ein Beispiel wird das ganze Problem deutlich zur Vorstellung bringen. Nehmen wir an, es sei eine Zisterne zu erbauen für einen Gesamt-Wasserbedarf von 2880 Kubikmeter pro Jahr. Das beobachtete Minimal-Regenjahr habe folgende Niederschlagshöhen gezeigt:

April 38 mm Mai 63 „

Juni 51 *

#12 — vl2> welche den

Im Januar 42 mm „ Februar 33 „

„ März

Dann wäre:

60 „

Juli

60 mm August 36 „ Septbr. 30 „

Oktober 24 mm Novbr. 60 „ Dezbr. 60 „

h = 0,042 + 0,033 + 0,060 + 0,033 + 0,063 + 0,051 + 0,060 + 0,036 + 0,030 + 0,024 + 0,60

+ 0,060 = 0,552 m, F =

2880

0,7.0,552

= 7453 Quadratmeter.

Es betrage nun der Verbrauch:

Im Januar, Februar u. März * April, Mai und Juni „ Juli, August und September „ Oktober, Novbr. u. Dezbr.

monatlich 120 Kubikmeter „    300

300

240

so wird sein:

Monat

Zufuhr bis Ende

Verbrauch bis Ende

Vorrat am Ende

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

November

Dezember

qx — 0,7.7453.0,042 = 212,118 q₂ = 0,7,7453.0,075 = 391,282 q₃ = 0,7.7453.0,135 = 704,309 ?₄ = 0,7.7453.0,168 = 876,473 q₅ — 0,7.7453.0,231 = 1205,150 q₆ = 0,7.7453.0,282 = 1471,222 q~ =0,7.7453.0,342 ^ 1784,248 q₈ — 0,7.7453.0,378 = 1972,064 q₉ = 0,7.7453.0,408 = 2128,5768 q₁₀= 0,7.7453.0,432 = 2253,787 qn = 0,7.7453.0,492 = 2566,813 qn= 0,7.7453.0,552 = 2879,839

»i =    120,000

v₂ — 240,000 v₃ — 360,000

#4 = 660,000

r₅ = 960,000 r₆ =1260,000 ®7 = 1560,000 v₈ = 1860,000 r₉ = 2160,000 «10= 2400,000 = 2640,000 ^2=2880,000

#1 —v\ — ~f~ 92,118 2 2 — v2 =

#3—^3 =

#4 —vi =

#5 v5 =

#6 —‘ °6 =

#7 V1 =

151,282

344,309

216,473

245,150

211,222

224,248

112,064

#8 — % =

#9    ^9 ⁼    31,423

#10 — vl0 — — 146,213 #11 — ^ii = — 73,187 0,161

#12 — ^12 — —

Nachdem negative Differenzen vorhanden und unter denselben    = — 146,213 die größte

146,213 2253,787

Soll der kleinste, in der Zisterne im Laufe des Betriebsjahres noch verfügbare Wasserinhalt 20 Kubikmeter betragen, so wird m nach 3):

ist, muß F mit m ]> 1 4

multipliziert werden; m muß daher größer sein als 1,065.

m — 1 +-

146,213 + 20

2253,787

= 1,07375

und demnach:

F = 7453.1,07375 = 8002 Quadratmeter.

Nimmt man die Auffangfläche F — 8000 Quadratmeter (m = 1,0734), so ergiebt sich:

Monat

Zufuhr bis Ende

Verbrauch bis Ende

Vorrat am Ende

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

November

Dezember

?1 = 0,7.8000.0,042 = 235,200 q₂ = 0,7.8000.0,075 = 420,00 g₃ = 0,7.8000.0,135 = 756,00 g₄ = 0,7.8000.0,168 = 940,80 g₅ — 0,7.8000.0,231 = 1293,60 g₆ = 0,7.8000.0,282 = 1579,20 g₇ = 0,7.8000.0,342 = 1915,20 g₈ = 0,7.8000.0,378 = 2116,80 g₉ = 0,7.8000.0,408 = 2284,80 g₁₀ = 0,7.8000.0,432 = 2419,20 qn = 0,7.8000.0,492 = 2755,20 qn — 0,7.8000.0,552 = 3091,20

»1 = 120

v2 =

»₃ = 360 »4 = 660 »5 = 960

tfg — 1260

»₇ = 1560 »8 = 1860 »₉ = 2160 »io = 2400 »11 = 2640

»12 = 2880

240

gi —»i = 110,20

180,00

?2 v2

73 — r3 - 396,00

74 —»4 = 280,80

gs — »5 = 333,60 76 “ r6 = 319,20 q-l — »7 = 355,20 78 — »8 = 256,80 g₉ — »₉ = 124,80 7io— »io= 19>20 7n — »ii = 115,20 712 —V12 = 211,20

Man ersieht, dass g₃ — »₃ die größte der Differenzen ist, und daß diese jetzt alle positiv sind. Man wird deshalb das gesamte Wasserfassungsvermögen der Zisterne auf 396 Kubikmeter bemessen.

Die soeben gerechneten Verhältnisse sind in Fig. 96 graphisch dargestellt. Auf der Abscissenachse AB wurden 12 gleiche Teile, entsprechend den 12 Monaten des Jahres, angenommen; die Ordinaten qj und »i, g₂ und »₂ etc. stellen den Zugang zur bezw. Abgang von der Zisterne vor, während deren Differenzen q^ — »i, q₂ — v2 °tc. nochmals von der Abscissenachse als Ordinaten aufgetragen, die stark ausgezogene Vorratslinie ergeben. Man sieht aus der letzteren, daß er im vorliegenden Falle ganz einerlei ist, ob der Betrieb der Zisterne mit einem Inhalte — Null am Anfang des Jahres beginnt, oder ob derselbe am 1. April bei ganz gefüllter Zisterne seinen Anfang nimmt; die Zisternenvorräte vom April bis Ende des Jahres bleiben die gleichen. Anders wäre dies, wenn der Betrieb bei gefüllter Zisterne am 1. Mai beginnen würde; die vom 1. Mai bis 1. August sich ergebenden Ueber-schüsse des Zuflusses über den Verbrauch würden durch Ueberlauf verloren gehen. Wäre dagegen die Zisterne am 1. August ganz gefüllt, so würde von dort ab die Vorratslinie sich um den Vertikalabstand der beiden Horizontalen mn und rs im allgemeinen heben, also der Minimalvorrat am 1. November um ebensoviel größer sein. Der Beginn des Betriebsjahres mit bis zum TJeberlauf gefüllter Zisterne ergiebt überhaupt dann den größten Minimal Vorrat, wenn er auf den Zeitpunkt verlegt wird, welcher der zweitgrößten Ordinate der Vorratslinie entspricht, also im vorliegenden Falle auf 1. August.

m"~V

i.

i.

i.

1.

‘V

si

5C3

Fig. 96. Graphische Darstellung der Zisternenvorräte.

In der soeben durchgeführten Berechnung des notwendigen Minimal-Zisternen-inhalts spielt der Koeffizient jx, welcher die der Zisternenspeisung dienstbar zu machende Regenhöhe bestimmt, eine wesentliche Rolle. Wir haben den Wert desselben auf 0,50—0,70 angegeben; es ist dadurch die Größe der Verluste ausgedrückt, welche an der, auf die Auffangfläche fallenden Regenhöhe entstehen. Die hauptsächlichsten Verluste rühren her [281]:

1.    von der Verdunstung;

2.    von verlorenen Regenmengen bei geringer Ergiebigkeit einzelner Regen;

3.    von dem Aufsaugevermögen der Auffangflächen und der Filtermasse; dann von der Porosität der Zisternenwandungen und deren Undichtigkeiten;

4.    von der Ungenießbarkeit des Bodensatzes, bezw. den Reinigungsarbeiten.

Es ist deshalb darauf zu sehen, daß die Ursachen der Verluste möglichst vermieden werden. Die von der Verdunstung herrührenden sind in der Regel sehr gering, wenn die Zisterne gegen Windströmungen geschützt ist; um so geringer, je kleiner das Sättigungsdefizit (vgl. Abschn. II, S. 175 ff.) der umgebenden Luft ist, und umgekehrt. Sie erreichen demnach ihr Maximum im trockenen heißen Klima bezw. im Sommer. Je geringer die Ergiebigkeit eines einzelnen Regenfalles ist und je häufiger kleine Regenfälle bei großem Sättigungsdefizit der Außenluft sich folgen, um so größer werden die ad 2 entstehenden Verluste sein.

Gegen die ad 1 und 2 angeführten Verluste schützt — soweit dies überhaupt angeht — die Stellung der Zisternen auf die Schattenseite, ein Gehäuse mit verschließbarer, gegen Norden liegender Thür für jede freiliegende, nicht beschattete Zisterne und ein wenigstens den Tag über dauerndes Schließen der Deckel auf den Zisternenhälsen.

Das Aufsaugungsvermögen der Baumaterialien kann unter Umständen die dienstbaren Regenmengen wesentlich vermindern; es wächst mit abnehmendem Feuchtigkeitsgrade der Atmosphäre, der Erde und der mehr oder weniger großen Porosität der Baumaterialen selbst, sowie mit der Größe der wasserberührten Oberfläche. Man wird deshalb darauf sehen müssen, daß sowohl das Zisternenhaus als auch der Filtrierraum die kleinstmögliche Oberfläche darbieten und daß die letztere mit einer guten, glatten Abdichtung (Reinverputz) ausgestattet werde.

Der Bodensatz in einer Zisterne endlich wird um so geringer sein, je mehr die Konstruktion sich einer umgekehrten abgestutzten Pyramide (Kegel) annähert und umgekehrt; man muß also diese Form anstreben. Die Reinigung der Zisterne ist um so weniger häufig, je rationeller die Wasserzufuhr ist. Abklärungsbecken, Vorfilter etc. sind hier sehr nützlich.

Werden diese Vorbedingungen berücksichtigt, so dürfte sehr selten die der Speisung dienstbare Regenmenge weniger als 50—70 °/o der thatsächlich auffallenden betragen. Bei guter Konstruktion und in einem Klima mit durchweg kleinem Sättigungsdefizit der Luft (Küstenklima) sind 70 °/o die Regel.

Die Wichtigkeit der Zisternen tritt besonders hervor in trocknen Zeiten, in welchen der Bedarf ein Maximum ist. Daß man in solchen Zeiten nicht beliebige, sondern nur den Voraussetzungen bei Berechnung der Zisterne entsprechende Wasserabgaben zulassen kann, ist selbstverständlich. Der Ingenieur ist deshalb gehalten, eine genaue Benutzungsvorschrift für die Anlage aufzustellen; nur bei gewissenhafter Einhaltung derselben wird einer vorzeitigen Entleerung und damit eintretendem Wassermangel gesteuert sein.

Detailstudien. Venedig, welches jetzt mit einer modernen Wasserversorgung ausgerüstet ist, hatte (nach Grimaud de Caux) vordem ca. 200 öffentliche und 1900 Privatzisternen mit ca. 200 000 Kubikmeter Inhalt. Ihre Konstruktion ist in Fig. 97 dargestellt und vielfach beschrieben; von ihr haben alle auf gleichem Prinzip beruhenden, wenn auch im Detail verschiedenen andern Konstruktionen den Namen „venetianische Zisternen“.

Das Regenwasser gelangt von der Auffangfläche durch 4 Sturzlöcher in unterirdische, gewölbte Kanäle, welche auf einem Sandfilter aufruhen, das in ein großes Becken mit wasserdichten Wänden eingebracht ist. Der Sand (Meeressand von den Dünen der Adria) füllt das ganze

Becken bis zu einem, in der Mitte befindlichen Brunnen bezw. bis unter das Pflaster der Auffangfläche aus. Aus dem Brunnen wird das Wasser geschöpft, welches, durch die Sturzlöcher in die Kanäle eingedrungen, zunächst das Sandfilter passiert und durch seitlich und unten an den Brunnenwandungen angebrachte Schlitze in gereinigtem Zustande in den Brunnen eintritt. Die Wände des Beckens, welches den Piltersand und das Regenwasser aufnimmt, sind durch, einen gutgekneteten, mit ca. 4°/o Sand vermischten Thonschlag gegen die Umfassungsmauern gedichtet. Der Brunnen reicht meist ca. 1 Meter über Terrainhöhe und liegt mit seiner Sohle ca. 4 Meter unter der gepflasterten Auffangfläche, welche in der aus Fig. 97 ersichtlichen Weise den Abschluß nach oben bildet. Der äußerere Teil dieser Brunnen war in Venedig vielfach künstlerisch ausgebildet und mit Marmortreppen versehen. Wir haben in Fig. 98 die Skizze einer solchen Brunneneinfassung, wie sie sich an den großen Zisternen im Hofe des Dogenpalastes befindet, gegeben. Die von dem Regen mitgeführten Unreinigkeiten bleiben zum größten Teile bei der Füllung des Brunnens auf der Sohle der gewölbten Kanäle liegen; das

abgeklärte Wasser nimmt das zwischen den Sandkörnern freie Volumen unter Verdrängung der Luft ein und gewinnt — bei nicht zu rascher Entnahme aus dem Brunnen — allmählich die Bodentemperatur in der Tiefe des Behälters. Die Eigenschaft des Sandes, das Wasser nur sehr langsam abzulassen, reguliert insoferne die Entnahme, als auch ein völliges Leerschöpfen des Brunnens niemals eine Entleerung des Filterbeckens zur Folge hat; es werden stets noch Vorräte im Sande Zurückbleiben, welche nach und nach den Brunnen wieder anfüllen. Im übrigen entscheiden die Größe der Auffangfläche und des Sandreservoirs, sowie die meteorologischen Verhältnisse in der früher gedachten Weise über die normale Leistungsfähigkeit.

mgmsF

W

L'ZST-

§i-

1—i-r-

___iOL____Li

S 9    10 m.

Fig. 97. Venetianische Zisterne.

ft

iHpGiT • TiT

Fig. 98. Brunneneinfassung venetianisclier Zisternen.

Selbstverständlich ist die Wirkung des Filters genau dieselbe, wie wir sie bei der künstlichen Filtration in § 38 kennen lernen werden; es sei deshalb hierauf verwiesen.

Die Form des aus Fig. 97 ersichtlichen Beckens der venetianischen Brunnen zeigt ein pyramidales Zulaufen der Beckenwände gegen das Fundament des Brunnenschachtes, womit die früher erwähnte Bedingung eines möglichst geringen Bodensatzes erfüllt ist. Es ist klar, daß beim Einbringen der Schöpfgefäße sowohl als auch in dem Falle, in welchem eine Entnahme durch Abpumpen stattfindet, der im Schacht abgelagerte Schlamm aufgerührt würde, wenn die Schöpfstelle sich der Schachtsohle zu sehr nähert. Man wird also mit der Entnahmestelle stets um ein bestimmtes Maß — ca. 0,5—1 Meter — über der Schachtsohle bleiben müssen, wenn man reines Wasser haben will. Aus diesem Grunde bildet der um dieses Maß von der Sohle aufwärts liegende Raum des Sandkörpers keinen nutzbaren Wasserbehälter mehr und es ist rationell, ihn möglichst zu reduzieren.

Die größte Sorgfalt ist auf eine vollständige Wasserdichtheit des den Sandkörper aufnehmenden Beckens zu legen; sie wird durch eine mit wasserdichtem

Ueberzug versehene Umfassungsmauer natürlich in erster Linie erreicht. Andrerseits verursacht eine solche Mauer bedeutende Herstellungskosten.

Einfacher als die Mauer ist das Verfahren, den wasserdichten Ueberzug entweder direkt auf die Wände der Baugrube für das Sammelbecken aüfzubringen, oder, wenn steile Böschungen und eine rollige, bewegliche Bodenart vorliegen, eine Schalung auf die Grubenböschungen zu legen und dann auf diese den Thonschlag zu setzen.

Wir haben in Fig. 99 den Querschnitt durch eine derartige Zisterne dargestellt; die Entnahme aus derselben ist diesmal durch ein Brunnenrohr gedacht, welches nach tiefer gelegener

Stelle geführt und dort mit ,    einem Ablaßhahn versehen

Der Brunnenschacht

wird.

kann infolgedessen mit einer Steinplatte abgedeckt werden. In die Seitenflächen der im Boden ausgehobenen Pyramide werden hölzerne Rippen eingelegt und auf die letzteren eine Schalung mit rauhen Brettern genagelt und fest hinterstar)(pft, so daß der Boden, in welchem gegraben wurde, eine sichere Unterlage für die so hergestellten Flächen bildet. Diese Schalung kann nun auf verschiedene Weise — mit Asphaltpappe, Asphaltguß, Beton, Thon etc. — überzogen und dadurch ein wasserdichter Behälter erzielt werden. Geschieht die Dichtung mit Thon, so muß derselbe etwa 40% Sandzusatz erhalten, wenn er auf die Dauer zusammenhängend bleiben soll. An der Pyramidenspitze wird ein großer Steinblock eingelassen, oder ein Betonklotz hergestellt, auf welchem der Brunnen ruht, der an dem untersten Teile seiner Wandung Schlitze für den Eintritt des Wassers besitzt. Längs der 4 Seiten der nach oben gerichteten Grundfläche des Pyramidenstumpfs wird der Kanal geführt, der gegen das mit Sand gefüllte Becken Einlaßschlitze hat, mit Steinplatten gedeckt ist und an den Ecken Sturzlöcher erhält, mittels welcher ihm das von der Auffangfläche stammende Wasser zufließt. Nunmehr werden von der Brunnenplatte aus (nachdem alles gehörig mit Sand gefüllt ist) gegen die 4 Sturzlöcher Abdachungen hergestellt und das Ganze überpflastert. Gleiche Abdachungen gegen die Sammelkänäle erhalten die Außenteile der Auffangfläche. Bei dieser Disposition kann man unter sonst gleichen Umständen wesentlich billiger bauen als bei jener nach Fig. 97; auch wird die Sandfüllung der Pyramide gegen die Brunnenwand hin länger rein bleiben, weil die Kanäle weiter von derselben abliegen.

mm

~-*b

•v-

LA

■j

i m.

Fig. 99. Venetianische Zisterne.

Behält man die Tiefe der Sohle des Brunnenschachtes mit ca. 4 Meter unter der Auffangfläche bei, erweitert aber die Basis des umgekehrten Pyramidenstumpfs, so wird die Neigung der Böschungen eine flachere und man kommt alsbald in die Lage, in welcher der natürliche Boden einer Verkleidung nicht mehr bedarf. In solchem Falle genügt ein gehöriges Feststampfen des Bodens (nötigenfalls das Einbringen eines Gestücks), um ein sicheres und billiges Fundament für die Abdichtung — Betondecke, Lettenschlag etc. — zu erhalten.

Was die Kanäle anbelangt, welche der Sandpyramide das Regenwasser zuführen, so müssen dieselben vor allem der Reinigung leicht zugänglich sein; dies wird durch eine wegnehmbare Abdeckung derselben erreicht. Ihre Minimaldimension ist sodann durch eine einfache Rechnung festzustellen.

Bedenkt man, daß die Infiltration des Wassers durch die Schlitze der Kanäle in dem Sand sehr langsam vor sich geht, so müssen die Kanäle groß genug sein, um das Wasser des stärksten Regenfalls einige Zeit zu bewahren. Ist h die dem stärksten Regenfalle entsprechende

Wasserhöhe, F die Auffangfläche, f der Kanalquerschnitt und l die Gesamtlänge des Kanales, alles in Meter und Quadratmeter, so muß demnach sein:

> Fh

f⁼ ~~r ’

der ziffernmäßige Wert von h richtet sich nach den örtlichen meteorologischen Verhältnissen. Man wird in unserem Klima keine zu kleinen Dimensionen erhalten, wenn man einen Maximalwert von li = 100 Millimeter einsetzt; selten wird ein ununterbrochen anhaltender Regen mehr Wasser zuführen, und daß zwei derartige abnormale Regenfälle mit kurzer Zwischenpause aufeinander folgen, ist noch weniger wahrscheinlich. Empirisch wäre also zu setzen:

> 0,1 F

Die nicht mit Schlitzen versehenen äußeren Kanalwände und die Kanalsohle, wenn sie nicht direkt durch den Sand gebildet wird, sind — bei Konstruktionen nach Fig. 99 — vollständig wasserdicht herzustellen. Dies kann man in unserm Klima, wo im Winter der Gefrierpunkt 1 —1,5 Meter tief in den Boden vordringt, also der Verputz leicht notleidet, am besten durch einen von außen gegen die Kanalwand gelegten Lettenschlag erreichen. Die Einfallschachte erhalten ein Sturzgitter zur Abhaltung von größeren, zufällig in die Auffangflächen geratenen Körpern.

Die Tiefe der Sandpyramide unter der Auffängfläche haben wir zu rund 4 Meter angegeben ; sie wird in den meisten praktischen Fällen die zweckmäßigste sein. Im übrigen kann man dieselbe rechnen. Alle Niederschläge des Jahres müssen in der Zisterne Platz finden; es ergiebt sich dadurch ein Minimalinhalt für den nutzbaren Sandkörper in der früher dargestellten Weise (mit Rücksicht auf den regelmäßigen Konsum). Lokale Umstände werden sodann die Wahl der Verhältnisse zwischen Grundfläche und Höhe des Pyramidenstumpfs bestimmen und die Lösung wird eine solche werden müssen, daß sie dem Kostenminimum entspricht.

Die Auffangfläche muß — wie eingangs erwähnt — von sauberster Beschaffenheit sein. Am besten wird sie mit einem Guß aus Zement oder Asphalt versehen und rein verputzt, mit Platten belegt oder gepflastert. Bloße Erde, Sand oder Kies eignen sich weniger zur Abdeckung der Flächen, weil diese Materialien von dem Wasser abgespült werden und dann das Filter leicht verstopfen. Benutzt man eine Rasenabdeckung für die Auffangfläche, so ist zu beachten, daß hierbei eine große Verdunstung und auch eine teilweise Absorption der Regenfälle eintritt; man muß dementsprechend die dienstbare Niederschlagsfläche vergrößern.

Daß der Schutz der Auffangflächen gegen äußere Verunreinigungen durch Einfriedigung etc. von höchster Bedeutung ist, wollen wir noch ganz besonders hervorheben.

Bei der \ erwendung des aus solchen Zisternen gewonnenen Wassers sind zwei Hauptfälle zu unterscheiden, welche mit der Lage der Zisterne im engsten Zusammenhänge stehen. Das Wasser kann

1.    entweder durch Ausschöpfen aus dem in der Mitte der Zisterne befindlichen Sammelschachte entnommen werden;

2,    oder das Wasser wird mit einer im Sammelschachte beginnenden Leitung an irgend eine tiefer gelegene Stelle geführt und dort abgezapft.

Im ersten Falle wird ein gewöhnliches Schöpfwerk aufgestellt, und dasselbe wird überall dort geboten sein, wo man gezwungen ist, die Anlage an einem tief gelegenen Teile des mit Wasser zu versorgenden Grundstücks zu erbauen. Besondere Sorgfalt ist in solchem Falle darauf zu verwenden, daß kein Unberufener das Brunnengebiet betreten kann bezw. daß das Wasser bei der Entnahme nicht

Lueger, Wasserversorgung.

verunreinigt werde. Der Zweck ist durch entsprechende Einfriedigung, durch Anlage eines verschließbaren Zisternenhäuschens etc. zu erreichen. Ein Deckel auf dem Zisternenhals ist in allen Fällen nötig.

Der zweite Fall ist entschieden der günstigere. Hier kann der Brunnenschacht vollständig wasserdicht abgedeckt werden, da die im Schachte nötige Luft durch die Poren der Erde und des Mauerwerks jederzeit nachzudringen vermag. Ein durch die Sohle des Brunnens etwa 0,5—1 Meter aufragendes, wasserdicht eingelassenes Rohr, zur Vorsicht mit einem kleinen Seiher versehen, nimmt das Wasser auf und führt dasselbe an den Ort der Abzapfung. In diesem Falle muß aber die Zisterne mindestens 4—5 Meter über der Abzapfungsstelle gelegen sein. Alle besonderen Vorkehrungen kommen in Wegfall.

Die Gefahr, daß die letztgenannten Anlagen bei sorglosem Otfenstehenlassen die Wassergewinnung unterbrechen könnten, ist nicht vorhanden. Bleibt einmal durch Zufall der Hahn geöffnet, so läuft allerdings der Inhalt des Brunnenschachtes aus; da aber, wie früher erwähnt, der Sand das Wasser nur ganz langsam gegen den Brunnen eintreten läßt, so dauert die Unterbrechung höchstens einige Stunden. Niemals ist es möglich, den ganzen Inhalt der Zisterne auf diese Weise zu verlieren.

mm

■10 TS.

S 3    4    5    6    7    8

-I—I—I—I—I—I—h Fig. 100. Siphon-Zisterne.

Wir wollen endlich noch erwähnen, dass die zwei in Fig. 97 und 99 gezeigten Formen des Zisternenbaues nicht in allen Fällen die rationellsten sind. Es dürfte im Gegenteil häufig Ursache vorhanden sein, statt ihrer aus lokalen Rücksichten andre zu verwenden, um mit den von uns entwickelten Grundsätzen Wasser zu erlangen. Vorhandene Steingruben, Lehmgruben etc. können z. B. manchmal leicht zu Wasserzisternen umgewandelt werden. Auch ist es keineswegs notwendig, den Zufluß lediglich mittels der die Sandzisterne umgebenden Kanäle zu bewirken. Man kann vielmehr auch das Wasser im jederzeit gehörig aufgelockerten Erdreiche über der Sandschüttung versinken lassen, wobei es dann seine hauptsächlichsten Unreinigkeiten zunächst dort verliert, schon bedeutend gereinigt auf der Sandoberfläche ankommt und jedenfalls vor dem Eintritt in den Brunnen vollkommen sauber und frisch geworden ist. Ist das Gebiet der Niederschlagsfläche in solchen Fällen etwas klein, so leite man von andern Seiten her, von Straßengräben etc., Wasser bei, um das durch Verdunstung von der Erdoberfläche entgangene Wasser zu ersetzen. Auch hier wird der Erfolg nicht ausbleiben. Auch das Wasser von den Dachrinnen bestehender Gebäude, Gartenhäuschen etc. wird am vorteilhaftesten durch Einleitung in die Zisternen verwendet.

Das Wesentliche an der Sache ist stets die Sorge dafür, daß das Wasser im Sande, tief unter der Bodenoberfläche aufbewahrt, dadurch vor Verderbnis geschützt, kühl erhalten und in ganz reinem Zustande für den Gebrauch vorbereitet wird.

Schließlich machen wir darauf aufmerksam, daß es in allen Fällen notwendig ist, das Einschwemmen von Sand aus der Sandpyramide bezw. dem Wassersammler in den Zisternenbrunnen durch die Einlaufschlitze zu verhindern. Man wird deshalb durch allmählich gegen die Schlitze gröber werdendes Material Sandsperren anordnen.

Solche Sandsperren werden auch dadurch erhalten, daß das Wasser genötigt wird, sich vor dem Eintreten in den Reinwasserbrunnen in einem mit Sand gefüllten Siphon von unten nach oben durchzudrängen (Siphon-Zisternen).

Eine derartige Disposition ist in Fig. 100 (S. 314) dargestellt. Sie bedarf nach dem Vorher-gegangenen keiner weiteren Beschreibung. Zu bemerken ist nur, daß bei dieser Anordnung die Güte des gewonnenen Wassers sich steigert, weil während des Absturzes der Wasserteilchen

Hl

fg

mmmmm

2    3    »    5

-1-1-1-V

Fig. 101. Amerikanische Zisterne.

in den Brunnenschacht die Luft mit denselben in Berührung kommt. Auch hier ist selbstverständlich ein gut schließender Deckel auf den Zisternenhals anzubringen.

Wir haben früher erwähnt, daß — besonders in den Vereinigten Staaten Nordamerikas — die Wasserversorgung durch Zisternen vielfach in der Weise angeordnet wird, daß eine Filtration des Wassers erst im Momente der Entnahme erfolgt. Diese Anordnung ist besonders dort am Platze, wo die Ergebnisse der Dachrinnen etc. in größeren Wasserbehältern aufgespeichert, abgeklärt und unfiltriert zur Benutzung gestellt werden. Entweder mündet in solchen Fällen das Entnahmerohr in einem Behälter aus, der durch eine poröse Scheidewand von der eigentlichen Zisterne getrennt ist und dessen Sohle etwas höher liegt, als die Zisternensohle, auf welch letzterer dann die Schmutzablagerungen erfolgen; oder die Entnahme geschieht durch Vermittlung eines festen oder beweglichen Filters.

Wir haben in Fig. 101 eine Disposition letzterer Art zur Anschauung gebracht; dieselbe zeigt Längenschnitt und Querschnitt einer Zisterne, welche durch das im Gewölbescheitel einmündende, die Dachwasser etc. sammelnde Zuflußrohr gespeist wird. Der Filterkorb steht unter der Pumpe und das mit Schlitzen versehene Entnahmerohr taucht in denselben ein. Der Filterkorb ist auf ca. 0,5 Meter über der Sohle undurchlässig; in demselben ist das Filtermaterial mit von aussen nach innen zunehmender Korngröße (durch Einstellung von cylindrischen Blechschablonen und Herausziehen dieser nach eingeschüttetem Filtermaterial) geordnet. Das Ent-

nahmerohr liefert demgemäss nur filtriertes Zisternenwasser. Zur bequemen Erneuerung des Filters, die von Zeit zu Zeit notwendig wird, ist der Filterkorb aus entsprechenden Abteilungen zusammengesetzt, welche einzeln abgenommen und durch die Einsteigeöffnung zu Tage gebracht und gereinigt werden können. Unter der Einsteigeöffnung vollzieht sich dann die Neuherstellung des Filters, wobei der im Sande steckende Teil des Entnahmerohrs ebenfalls montiert und nach Verbringung des Korbes unter das Saugrohr der Pumpe mit dem letzteren durch Verschraubung wieder vereinigt wird. Die Anordnung kann selbstverständlich auch so getroffen werden, daß über dem Gestelle des Korbes eine entsprechend große Oeffnung im Gewölbe der Zisterne ausgespart ist, die normal durch einen Deckel verschlossen, freigelegt wird, wenn die Filtermasse erneuert werden soll. Im letzteren Falle kann der Filterkorb durch einen Krahn gehoben und abgelassen werden.

Häufig trifft man auch Anordnungen derart; daß die auffallenden Regenmengen unmittelbar unter dem Dache eines Hauses in einem Behälter gesammelt und von diesem Sammelbehälter aus künstlich filtriert werden, um sodann direkt in den Hausleitungen zur Verteilung zu gelangen. Auch werden Wasser aus Zisternen, welche lediglich Sammelreservoire sind, auf die Dachstöcke der Häuser gepumpt, dort filtriert und nachher an die Leitungen abgegeben.

ln den nachfolgenden Citaten können außer den von uns mitgeteilten noch weitere Angaben über Zisternenbauten und dabei einzuhaltende Grundsätze gefunden werden. In der Hauptsache dürfte jedoch von uns alles Wesentliche berührt sein-

Litteratur:

264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 271, 272, 273, 274, 275, 276, 277, 278, 279, 280, 281, 282, 283, 284, 285, 286, 287, 288. Ferner sind in den meisten, in Abschn. I, S. 24 ff. fettgedruckten Citaten Angaben über den Gegenstand enthalten.

¹

Lumley, H., Betrachtungen und Briefe zur Förderung des Baues eines Wasserleitung für Jerusalem. Uebersetzt von M. Jaffe. Leipzig 1873.

²

Bechmann (Abschnitt I., S. 31 [371]) erwähnt als Beweis für die Möglichkeit guter Erhaltung des Wassers in Zisternen, daß eine vor wenigen Jahren in Algier aufgedeckte derartige Anlage, in welcher das Wasser wohl mehrere Jahrhunderte gelagert hatte, noch angenehmes Trinkwasser aufwies.

§ 35. Wasseransammlungen mittels Thalsperren.

Allgemeines. Ohne Schwierigkeit kann man sich vergegenwärtigen, daß durch Absperrung eines von Wasserläufen durchzogenen Thaies, welches seiner geognosti-schen Konstitution nach an sich ganz oder nahezu wasserundurchlässig ist, künstliche Wasseransammlungen geschaffen werden. Hinter der Thalsperre entsteht auf diese Weise ein See; die Zuflüsse vereinigen sich in demselben, erfüllen das künstlich hergestellte Becken und laufen sodann aus dem gefüllten Becken wieder ab. Der Gleichgewichtszustand in dem Ablaufe der Gewässer wird nach Errichtung der Sperre ein andrer, als er vor derselben gewesen ist; auch die Beschaffenheit des Wassers wird eine andre.

Bei bestimmter unveränderlicher Sohlenlage des Abflußkanales wird ohne weiteres Zuthun die nach Herstellung des Stausees sich einstellende Abflußmenge lediglich von den Schwankungen des Spiegels beeinflußt; die letzteren werden sich in um so engeren Grenzen bewegen, je größer die Spiegelfläche bei dem durch diese Sohlenlage fixierten Wasserstande ist und umgekehrt. Durch zeitweise Behinderung oder Vergrößerung des Ablaufes kommt man in die Lage, die Wasserentnahme nach Belieben innerhalb der aus den örtlichen Verhältnissen sich ergebenden Grenzen einzurichten.

Die Vorteile, welche aus solchen Einrichtungen für die bessere Ausnutzung der Gewässer sich ergeben, sind groß. Es werden die früher als Hochwasser oder in trübem Zustande unbenutzbar abgelaufenen Wassermengen aufgehalten, geklärt und zu nützlichem Gebrauche bereit gestellt; der Wasserüberfluß in feuchten Perioden wird gesammelt zur Verwendung bei Wasserklemmen: die Wasserwirtschaft wird eine nach dem Belieben des Konsumenten geregelte.

Es lag der Menschheit von jeher sehr nahe, die Nützlichkeit solcher Anlagen einzusehen, da sie die Natur durch die Binnenseen allerwärts in vollendeter Weise vorführt. Die reinen klaren Wasser, welche den Ausfluß solcher natürlicher Seen bilden , die geringen Schwankungen in der Ausflußmenge verglichen mit den unregelmäßigen, vielfach trüben Zuflüssen stellten ohne weiteres klar, welche Vorteile durch solche Ausgleichungsbehälter zu erzielen sind. Sie nachzuahmen durch künstliche Herstellungen ist deshalb eine schon seit vielen Jahrtausenden eingeführte Gepflogenheit. In China, Japan, Indien, Assyrien, Aegypten, Spanien, Peru, Ceylon etc. finden sich seit undenklichen Zeiten derartige Anlagen.

Bei den ältesten dieser Sammelbecken hat man ausschließlich Erddämme als Thalsperren verwendet. In Spanien scheint man zuerst (im sechszehnten Jahrhundert) gemauerte Dämme zur Absperrung in Gebrauch genommen zu haben¹). Der neueren Zeit war es Vorbehalten, die Konstruktion solcher gemauerter Dämme rationell zu gestalten und dadurch die Anlage von Thalsperren allgemeiner und sicherer zu machen. [291], [295], [296].

Die künstlichen Sammelbecken dienen selbstverständlich nicht bloß der Versorgung mit Trink- und Nutzwasser für Städte, obschon sie hierfür von ganz eminenter Bedeutung geworden sind, seitdem man erkannt hat, daß die ausreichende Versorgung größerer Objekte aus Quellen bezw. mit Grundwasser unsicher und in vielen Fällen unmöglich oder doch mit ganz unverhältnismäßigem Aufwande verknüpft ist. Sie wurden in früheren Zeiten und werden heute noch weniger als Trinkwasseranlagen, sondeim mehr für Meliorationen und industrielle Betriebe erbaut. Insbesondere in südlichen Ländern wurde die Fruchtbarkeit des Bodens durch Bewässerung aus solchen Sammelbecken erhöht. Nicht nur alle tiefer als der Wasserspiegel des Beckens gelegenen Grundstücke wurden berieselt, sondern vielfach auch höher gelegene Ländereien bewässert, indem man die aufgestauten Wasser als Triebkraft zur Hebung eines Teils derselben benutzt hat. Der Handel wurde durch die Sammelbecken gefördert, weil diese die Kanalschifffahrt erleichterten. Die Industrie verschaffte sich durch die regelmäßiger abfließenden Wassermengen eine konstante Arbeitskraft. Durch Aufspeicherung der Hochwasser wurde die Schädlichkeit der letzteren vermindert, die Abschwemmung der Sinkstoffe in die Thäler hintangehalten und das nutzlos oder schadenbringend abfließende Wildwasser für mechanische Arbeit aller Art dienstbar gemacht.

Das in die Sammelbecken einströmende Wasser ist in der Regel dreierlei Natur: Wasser aus Bächen und Quellen im betreffenden Niedersclilagsgebiete, Wasser, welches von den atmosphärischen Niederschlägen direkt herrührend über das umgebende Gelände unmittelbar dem Sammelbecken zufließt, und Wasser, welches sich auf dem Spiegel des Beckens kondensiert. Nur ein kleiner Teil dieser Wassermengen wäre ohne weiteres qualitativ zur Wasserversorgung geeignet. In dem Sammelbecken selbst vollzieht sich indessen mittels chemischer und physikalischer Prozesse die Umwandlung, durch welche die ebengenannten Zuflüsse für den genannten Zweck brauchbar gemacht werden.

Alle diese Wasser mischen sich nämlich in dem Sammelbecken; die gelösten Gase diffundieren, die Suspensionen sinken auf den Grund: es vollzieht sich die Abklärung. Einige im Ueberschuß vorhandene chemische Substanzen werden gefällt, die organischen oxydiert; die im Bereiche des Klärbeckens vorhandenen Tiere und Pflanzen absorbieren einen Teil der gelösten Gase, während sie andre entwickeln und eine nicht unbedeutende Summe von organischen und organisierten im Wasser enthaltenen Körpern wird durch diese Lebewelt festgehalten. Von den organischen Substanzen bleibt sodann ein Teil fossil in den Thon- und Sandschichten, welche sich fortwährend auf den Grund des Beckens absenken; ein andrer Teil, welcher von der tierischen oder pflanzlichen Fäulnis herrührt, löst sich entweder im Wasser auf oder geht in die Atmosphäre über. Fortwährend findet ein Austausch von Gasen zwischen dem Wasser und der Atmosphäre statt.

Diese ununterbrochenen, in ihrer Intensität selbstverständlich mit Lufttemperatur, Jahreszeit und sonstigen äußeren Bedingungen wechselnden chemischen und physikalischen Prozesse sind in ihrem Verlaufe um so vollständiger für den Zweck einer Wasserverbesserung, je größer der Inhalt des Sammelbeckens ist. Erreicht der letztere ein sehr hohes Maß, so entsteht eine in ihrer Zusammensetzung sehr homogene Mischung, welche auch beim Wechsel der Jahreszeiten ihre Gleichmässigkeit bewahrt; die Beschaffenheit des Wassers nimmt in diesem Falle mehr und mehr

einen unveränderlichen Charakter an. Bei abnehmender Größe des Klärbeckens findet das Umgekehrte statt: die Wasserbeschaffenheit wechselt in diesem Falle mit der Art der in das Becken eintretenden Zuflüsse.

Die Temperatur des Wassers an der Oberfläche solcher Sammelbecken wird selten die gleiche sein, wie die daselbst herrschende Lufttemperatur; solange dies nicht der Fall ist — also nahezu ununterbrochen — wird sich Erwärmung oder Abkühlung der obersten Wasserschichten vollziehen. Dadurch entsteht im Inneren der Wassermasse des Beckens eine vertikale Zirkulationsbewegung, aus welcher wir hauptsächlich den Moment herausgreifen wollen, in welchem, sei es durch Abkühlung im Sommer, Herbst oder Frühjahr, oder durch Erwärmung im Winter, Frühjahr oder Herbst, die Temperatur der obersten Wasserschichte auf 4° C. gebracht wird. Bei dieser Temperatur hat das Wasser seine größte spezifische Schwere (Abschnitt I, § 3, S. 14) und sinkt infolgedessen, einerlei ob das darunter befindliche Wasser kälter oder wärmer ist, in die Tiefe. Sofort nimmt nun andres Wasser dessen Stelle ein; an diesem vollzieht sich eventuell der gleiche Prozeß und daher kommt es, daß zeitweise sehr beträchtliche Wassermengen von 4° C. sich an der Sohle des Sammelbeckens ansammeln. Je nachdem nun diese Sohle durch Wärmetransmission oder Entziehung von aussen erreichbar ist, wird sich die Abweichung der Temperatur daselbst von jener von 4° C. gestalten: offenbar aber wird diese Abweichung um so geringer sein, je tiefer unter sonst gleichen Umständen die Sohle unter dem Spiegel des Sammelbeckens liegt, da der Wärmedurchgang von oben nach unten und umgekehrt im reziproken Verhältnisse zur Tiefe steht. Wasser aus tiefen Schichten entnommen (15 bis 30 Meter unter Spiegel) ist deshalb erfahrungsgemäß von nahezu konstanter Temperatur, welche sich jener von 4° C. annähert, wie wir in § 37 eingehender darlegen werden.

Die Verunreinigungen, welche in die Sammelbecken gelangen, bestehen in der Hauptsache aus dem durch die Winde herbeigetragenen Rauche und Staube von Straßen, Feldern, Pflanzen (Blütenstaub), aus Dejektionen seitens der Tierwelt, hauptsächlich der Vögel und Fische, aus abgestorbenen Pflanzen und Tieren, endlich aus den Zuschwemmungen aller Art durch die offenen Wasserläufe. Die letztex-en sind manchmal sehr bedeutend, besonders wenn sie aus leicht ab-schwemmbarem, durch keine Vegetation gefestigtem Boden kommen. Man sollte bei Anlage von Sammelbecken stets darauf sehen, daß die Bergwände allerwärts möglichst bewachsen und die Böschungen für das Wasser unangreifbar sind, denn die spätere Entfernung der Sinkstoffe ist eine sehr schwierige, mit bedeutenden Uebelständen und Kosten verknüpfte Arbeit.

Im allgemeinen wird sich das Wasser der Zuflüsse zumeist in geringer Entfernung von der Einmündungsstelle abklären, je nach dem Verhältnisse seiner Temperatur zu jener des Vorrates im Sammelbecken. Sind die Zuflüsse wärmer, als das Wasser des Beckens, so schwimmen sie an der Oberfläche; sind sie kälter, so senken sie sich, den Neigungen der Sohle folgend, alsbald auf den Grund.

Weitere Verunreinigungen verursacht der Wellenschlag; er wühlt an den Ufern den Grund auf bis zu einer Tiefe desselben von 5—6 Meter unterWasser. Der tiefer als 6 Meter gelegene Teil der Beckensohle dagegen bleibt von dem Wellenschläge unberührt. Dieser Vorgang beschmutzt also das Wasser umsomehr, je breiter die vom Wasserspiegel zu 5;—6 Meter unter denselben reichende Uferzone sich gestaltet. In dieser ganzen Uferzone liegen stets eine Menge von Unreinigkeiten: lebende Tiere und Pflanzen, Abgestorbenes aus dem Tier- und Pflanzenreich, Zuschwemmungen von Industrieabfällen aller Art geben derselben ein meist unappetitliches trübes Aussehen. Je breiter die Zone ist, um so rascher gehen diese Dinge bei warmer Jahreszeit und ruhigem Wasser in Fäulnis über. Die hieraus entstehenden Unzuträglichkeiten werden sodann um so größer, je größer das Verhältnis der Fläche ebengedachter Uferzone zu dem ganzen Flächeninhalte des Sammelbeckens sich gestaltet. Bei geringer Tiefe der Sammelbecken und sehr flachem Ufer entstehen sumpfartige Wassersammlungen.

Die Erfahrung lehrt, daß fast alle größeren Sammelbecken mit mehr als 5—6Meter Wassertiefe und steilen Ufern und Böschungen in jeder Jahreszeit ein zur Wasserversorgung taugliches Wasser liefern; bei kleinen Becken dagegen, welche nicht so tief, und deren Böschungen nicht mindestens zweifüßig oder dreifüßig sind, entstehen leicht Versumpfungen und sind dann, wenigstens in der heißen Jahreszeit, die in denselben aufbewahrten Wasser nicht zu gebrauchen. Sind indessen kleinere Sammelbecken der letzteren Art in reich bewaldeter Gegend angelegt, so können trotzdem die Wasser brauchbar sein [290]; der Wald übt, wie es scheint, eine die Versumpfung paralysierende Wirkung aus. Eine wesentlich günstige Wirkung auf die Beschaffenheit des Wassers in solchen Sammelbecken, besonders bei großen Spiegelflächen, bringen auch häufig die darüber wegstreichenden Winde hervor. Von Bedeutung

ist ferner die Erneuerung des Gresamtinhaltes durch die Zuflüsse und der Umstand, ob die letzteren naturrein oder mit Industrieabfällen, Schmutzwassern aus bewohnten Orten etc. verunreinigt sind oder nicht. Im letzteren Falle ist schon ein großes Sammelbecken erforderlich, wenn die geschilderten chemischen und physikalischen Prozesse alle schädliche Materie unwirksam machen sollen. Indessen scheinen in großen und tiefen Sammelbecken sogar pathogene Mikroben unschädlich zu werden, wenn die Wasserentnahme aus der Tiefe erfolgt. Sie können sich in dem verhältnismäßig kühlen Wasser solcher Stauseen, dessen Zusammensetzung und Temperatur wesentlich verschieden ist von dem für natürliche oder künstliche Züchtung der Bakterien geeigneten Wasser, nicht vermehren; auch finden sie in demselben nicht genügende Ernährung, während eine Menge andrer Wassertiere stets geneigt sind, sie zu vertilgen, bevor sie in die Tiefe gelangen.

Von erheblichem Vorteile für die Qualität des Wassers in Sammelbecken ist endlich ein kalkiger oder ein kieseliger Untergrund derselben [290] ;• auch findet durch kalkhaltiges Wasser selbst eine Desinfektion statt, welche günstig erscheint. Das Gegenteil ist der Fall bei schlammigem Untergründe und schlammigen Zuflüssen.

Außer diesen allgemeinen hygienischen Rücksichten, welche bei Errichtung eines Sammelbeckens in Erwägung zu nehmen sind, hat man bei Wahl der Situation für dasselbe in zweiter Linie geognostische Studien anzustellen. Die von den Sammelbecken beanspruchten Terrains müssen im stände sein, die Pressung des angehäuften Wassers, die dadurch hervorgebrachte Durchfeuchtung des Untergrundes, sowie den konzentrierten Druck der Thalsperre selbst (des Erddammes oder der Staumauer) auf die Dauer mit Sicherheit zu tragen.

:--T----

Man nimmt an, daß im allgemeinen eine Lehmlage von mindestens 1 lk Meter Stärke aus-reiclie, um ein nach unten genügend undurchlässiges Wasserbecken herzustellen, besonders in Rücksicht auf die später unvermeidlich erfolgenden Schlammablagerungen, welche die Undurchlässigkeit vermehren. In erster Linie wird man sich also darüber versichern müssen, ob eine solche Alluvion vorhanden ist. Sodann sind die unter der Alluvion liegenden Schichten zu untersuchen. Erstrecken sich die Alluvionen auf große Tiefen, ohne daß Fels erreicht wird, so eignet sich am besten als Thalsperre ein aus Erde hergestellter Damm. Kann man sich nach Maßgabe des Bedürfnisses mit einer Dammhöhe von 20 Meter oder weniger begnügen, so ist bei sorgfältiger Ausführung des Dammes und dann, wenn die Alluvial-Schiehten einen sehr geringen Fall haben oder horizontal gelagert sind, genügende Sicherheit für alle Zukunft gegeben (vgl. S. 324). Sind die unterliegenden Schichten stärker geneigt und befinden sich unter denselben solche, welche bei anhaltender Durchfeuchtung ins Fließen geraten oder so weich werden, daß die darüber liegenden Schichten auf denselben ins Gleiten kommen, so ist die Anlage der Thalsperre entschieden zu widerraten. Auch bei nahezu horizontal liegenden Schichten dürfen sich die unter der Thalsperre befindlichen Bodenarten nicht zusammenpressen, wenn für den Erddamm jede Gefahr ausgeschlossen sein soll. Erddämme von mehr als 30 Meter Höhe sind unter allen Umständen gefährlich, weil bei der hohen Wasserpressung ihre Durchfeuchtung eine zu große wird; auch ist es, wie wir später sehen werden, in ökonomischer Hinsicht nicht rationell, sie zu errichten.

Auf felsigem Untergründe sollten Erddämme überhaupt nicht, sondern nur Staumauern errichtet werden.

Unter den Felsen gewähren jene aus Eruptivgesteinen:

Fig. 102.

Graniten, Porphyren, Basalten, Trachyten etc. den sichersten Untergrund für die Staumauern. Die geschichteten Formationen sind, weniger wegen ihrer Festigkeit an sich, als wegen ihrer Lagerung und Zerklüftung, nicht unter allen Umständen ein sicheres Fundament. Man kann jedoch meist ohne Gefahr auf dieselben bauen, wenn sie wenig zerklüftet und ganz oder nahezu horizontal gelagert sind oder wenn die Schichten gegen das zu errichtende Sammelbecken einfallen (Fig. 102). Nur ist auch hier darauf zu achten, daß keine Mergel- oder Thonschichten unter der Sohle des Fundamentes sich befinden, welche von dem Wasser des Sammelbeckens durchfeuchtet und nachgiebig gemacht oder zum Fließen gebracht werden können. Es empfiehlt sich deshalb, durch genaue Aufnahme, Probebohrungen etc. von der Beschaffenheit solcher geschichteter Formationen Kenntnis zu nehmen,

ehe man sich über die Anlage der Sperre entschließt. Noch viel wichtiger ist diese Verlässigung, wenn Gründe vorliegen, welche das Vorhandensein von Verwerfungsspalten, tiefer gehenden Zerklüftungen etc. wahrscheinlich machen. Befindet sich die Lokalität, an welcher die Staumauer anzulegen ist, am Ausgehenden der Schichten, so ist bei einigermaßen erheblichem Falle der letzteren die Gefahr einer Unterspülung des Fundamentes größer, besonders dann, wenn auch hierbei, wie dies in vielen Formationen der Fall, thonige oder mergelige Einlagerungen vorhanden sind. Unter allen Umständen ist dafür zu sorgen, daß die Staumauer in ihrer ganzen Ausdehnung nur auf eine und dieselbe Schichte gegründet werde; auch ist darauf zu sehen, daß der Fels allerwärts gesund sei.

Was die Situation der Thalsperre anbelangt, so wird man sie stets dort zu errichten suchen, wo bei gegebenem Terrain ihre Anlage unter sonst gleichen Umständen dem Minimum der Kosten entspricht. Im übrigen ist thunlichst die unmittelbare Nähe bewohnter Orte zu vermeiden; sowohl unterhalb der Thalsperre wegen der Folgen eines etwaigen Bruches derselben, als auch hauptsächlich oberhalb wegen der von den menschlichen Wohnstätten ausgehenden Verunreinigungen. Die Dämme sowohl als auch die Staumauern sind mit Hochwasserauslässen zu versehen, welche den höchsten Wasserstand im Sammelbecken beschränken, der sodann stets um ein gewisses Maß, entsprechend der Höhe des Wellenschlages, unter der Damm- oder Mauerkrone zu verbleiben hat. Vor Beginn des Baues einer Sperre sind die Maßregeln zur Unschädlichmachung etwa in der Bauperiode eintretender Hochwasser, überhaupt zur Wasserableitung (vgl. S. 338) auf das sorgfältigste zu studieren.

Man wird in den meisten Fällen die engste Stelle eines Thaies zur Herstellung der Sperre benutzen, weil man dadurch an Kosten spart bezw. dem Sammelbecken ohne erhebliche Vermehrung derselben eine größere Tiefe geben kann. In Rücksicht auf die früheren Bemerkungen bezüglich der hygienischen Ansprüche an die der Wasserversorgung dienenden Sammelbecken sollten nur Thäler mit steilen Wandungen gewählt werden, da hierbei die beste Garantie für dauernd brauchbares, gutes Wasser gegeben ist. Es ist durchaus nicht unbedingt erforderlich, daß stets nur eine einzige Thalsperre für die Erstellung einer Wasserversorgung verwendet werde; manchmal ist es vorteilhaft, eine Reihe von Sammelbecken anzuordnen, sei es, daß dieselben in einem Thale übereinander liegen, sei es — was besser ist —, daß sie auf mehrere Thäler verteilt werden²). Im speziellen Falle sind in der Regel die Möglichkeiten, durch welche man dem Verlangen nach Errichtung einer Thalsperre-Wasserversorgung zu entsprechen vermag, nicht sehr zahlreich; die finanziellen Vergleichungen der entsprechenden Projekte werden dadurch wesentlich erleichtert.

Die Studien, welche der Aufstellung von Projekten vorherzugehen haben, sind auch noch ganz besonders auf die Ermittlung der Zuflüsse zum Sammelbecken zu erstrecken: den Verlauf derselben in einem ausnahmsweise trockenen und in einem sehr nassen Jahrgange, den Anteil der Niederschläge, welchen man im einen wie im andern Falle zurückhalten kann, und den Wasserhaushalt, welcher durch diese Verhältnisse bedingt wird. Was diesen letzteren anbelangt, so ist fast ohne Ausnahme neben den Bedürfnissen zur Wasserversorgung noch eine regelmäßige Wasserabgabe an die Gewerke, welchen früher die Ergebnisse der Zuflüsse zum Sammelbecken durch die offenen Wasserläufe zu gute gekommen sind, zu berücksichtigen. Man wird sodann nach Maßgabe der hierauf bezüglichen Untersuchungen das erforderliche minimale Volumen des Sammelbeckens ermitteln. Ist dies geschehen, so kann durch Aufstellung von Vorprojekten der Gesamtaufwand annähernd bestimmt und entschieden werden, ob es angängig ist, statt des Minimalvolumens durch weiteren Aufstau ein größeres einzuführen bezw. an welcher Grenze diese Vermehrung des Inhaltes aufhört, nützlich zu sein.

Trägt man in gleicher Weise, wie wir dies in § 34 bei den Zisternen gezeigt haben, die Zuflußmenge zu einem Sammelbecken und die Entnahme aus demselben auf, so wird diese graphische Darstellung das Minimum des Beckeninhaltes zu berechnen gestatten. Nur ist dabei hinsichtlich der Zuflußmenge (sofern sie nicht durch direkte Messung bestimmt wird) folgendes zu berücksichtigen:

1.    Fällt in dem ganzen, zu dem Sammelbecken gehörigen Niederschlagsgebiete (wobei stets nur das topographische Niederschlagsgebiet gemeint ist) eine Regenmenge von der Höhe H, so dürfen von derselben zur Bestimmung des wirklichen nutzbaren Zuflusses zum Sammelbecken nur Vs H bis ²/³ H in Rechnung genommen werden. Dieser nutzbare Zufluß ist der unteren Grenze

(t)

um so näher, je durchlässiger der Untergrund im Sammelgebiet und je trockener im allgemeinen der Jahrgang ist und umgekehrt³).

2.    Bei der sub 1 erklärten Berechnungweise ist der Verlust durch Verdunstung von dem Spiegel des Sammelbeckens aus bezw. durch Versickerung im Sammelbecken und an der Thalsperre nicht in Rechnung gezogen. Der letztere steigt mit der Höhe des Wasserstands im Sammelbecken und mit der Breite der Thalsperre; er richtet sich auch nach der mehr oder weniger vollkommenen Ausführung der Sperre und wesentlich nach der Beschaffenheit des Untergrundes. Unter normalen Verhältnissen kann bei Thalsperren durch Erddämme der VersickerungsVerlust v in Kubikmetern pro 24 Stunden annähernd gesetzt werden:

v = 0,35 Bh,

wobei h die mittlere Wasserhöhe vor der Sperre, B die mittlere Breite der Sperre, in Meter aus-gedrückt-, bedeuten. Bei Staumauern ist er wesentlich geringer. Die Verdunstung ist pro Quadratmeter Spiegelfläche und 24 Stunden im Mittel etwa gleich 4 bis 10 Millimeter Wasserhöhe in trockenen Zeiten zu setzen, je nach dem Klima des Ortes, an welchem sich das Sammelbecken befindet; in der feuchten Jahreszeit ist sie nahezu gleich Null (vergl. auch S. 351).

3.    Die Wassermengen, welche durch Hochwasser bezw. durch den Ueberlauf während derselben dem Sammelbecken entgehen, sind meist sehr beträchtlich; man kann solche Wasserverluste in Gegenden, in welchen die Hochwasser regelmäßig zu bestimmten Jahreszeiten auftreten, reduzieren, wenn man den Betrieb so einrichtet, daß in jenen Perioden der Spiegel des Beckens seinen tiefsten Stand hat. Manchmal werden auch die Hochwasser durch Umlauf kanäle absichtlich dem Sammelbecken ganz entzogen; dann sind besondere Studien über den Einfluß dieser Maßregel nötig.

Die Entnahme aus dem Sammelbecken richtet sich nach dem Wasserbedarfe des zu versorgenden Objektes, welchen wir in Abschnitt IV eingehender besprechen werden; ferner nach den Zuschüssen, die das Reservoir für den Gewerbebetrieb zu den offenen Gewässern oder Gewerbekanälen zu leisten hat.

Man erkennt ohne weiteres, daß es nicht möglich ist, ohne langjährige direkte Messungen alle den Wasserhaushalt mit dem Sammelbecken betreffenden Fragen präzis zu beantworten. Man darf deshalb auch nicht erstaunt sein, wenn selbst bei der größten Sorgfalt in allen Vorausberechnungen und Erwägungen die Thatsachen mit denselben nicht recht übereinstimmen. Vor Ueberschätzungen des Zuflusses wird gewarnt.

Die Thalsperren gehören zu den verantwortungsvollsten Bauwerken des Ingenieurs; unsägliches Unglück ist durch den Bruch solcher Staudämme und Mauern schon verursacht worden. Die Ursachen derartiger Unglücke können in dem Entwürfe der Anlage gelegen sein, z. B. in ungenügender Stärke des Dammkörpers oder unrichtiger Verteilung der Massen im Profile, unrichtiger Anordnung der Abflußrohren, mangelhafter geognostischer Untersuchung, Verwendung ungeeigneten Materiales, ungenügender Hochwasserauslässe während des Baues oder nach Vollendung der Sperre etc. Meistens liegen sie jedoch in der Ausführung und Unterhaltung: der Damm oder die Staumauer sind nicht sorgfältig hergestellt, das Eindringen von Wasser ist nicht ausreichend verhindert durch mangelhafte Abdichtung an der Wasserseite; kleinere Schäden, die im Laufe der Zeit sich auch bei der besten

Ausführung zeigen, sind nicht repariert, der Verwitterung des Gesteins um die Thalsperre herum, den etwa sich zeigenden kleinen, durch Zerklüftungen im Gebirge entstandenen Sickerungen ist nicht die gehörige Aufmerksamkeit geschenkt worden. Endlich aber werden die Katastrophen durch Vorkommnisse veranlaßt, für welche kein Mensch verantwortlich gemacht werden kann, z. B. durch außergewöhnlich lange Trockenheit und Hitze, wodurch sowohl bei Erddämmen als auch bei Mauerwerkskörpern Risse entstehen, oder durch abnormale Hochfluten, Ueberlauf des Wassers über die Dammkrone, endlich durch Veränderungen im Gebirge, Erdbeben u. s. w. Wir haben in [314], [351], [353], [354], [357], [388], [393] einen Teil der Litteratur über gebrochene Thalsperren angegeben; die dort angeführten traurigen Thatsachen werden es begründen, wenn wir die Gewissenhaftigkeit und Vorsicht des mit solchen Ausführungen oder mit Unterhaltung derselben betrauten Technikers in ganz besonderem Maße aufrufen und den Rat geben, bis auf das kleinste Detail ohne Rücksicht auf den Aufwand so solid als möglich zu disponieren und den Bau wie den Betrieb gründlich zu überwachen. Dafür, daß es dann — aber auch nur dann — möglich ist, solche Bauwerke einige Jahrhunderte zu erhalten, liefern die alten indischen Thalsperren und die gemauerten, schon über 300 Jahre alten Stauwerke in Spanien den Beweis.

Thalsperren aus Erde. Die Erdanschüttungen (welche früher hauptsächlich in England und Indien, auch im mittleren Frankreich, Deutschland und den Vereinigten Staaten von Nordamerika als Thalsperren verwendet wurden) eignen sich nur für ein feuchtes Klima und müssen mit gut ausgewählter Erde, welche etwa 40 °/o Thon und 60 °/o Sand enthält, so angelegt werden, daß die Kronenbreite des Dammes bei 3 Meter Höhe mindestens ebenfalls 3 Meter beträgt und die Böschungen mit mindestens zweifacher Anlage abgehen. Würde man nur Thon verwenden, so entstünden nach einiger Trockenheit Risse und Sprünge im Damm und nach langem Regen würde eine Tendenz zum Fließen vorhanden sein. Nimmt man das Material zu kiesig, so entsteht im Dammkörper ein Filter für das hinterliegende Wasser, der Damm wird seiner Stabilität beraubt und es ist Gefahr für Bildung größerer Wege, die das Wasser aufsucht, vorhanden. Das beste Material*ist recht grobkörniger Sand (Kies), welcher gerade so viel Thon enthält, um die Sandkörner zu binden. Eine solche Masse wird besonders fest, wenn man während des Stampfens die einzelnen Schichten mit Kalkmilch begießt oder, sofern das Füllmaterial feucht ist (Arbeit bei Regenwetter), Kalkpulver zwischenstreut.

In der Regel berechnet man die Breite der Dammkrone für h Z> 3 Meter (Big. 103) nach der empirischen Formel [406]:

1) b = 3,00 + 0,3 (Ä — 3)

wenn h die Gesamthöhe des Erddammes bedeutet. Derart konstruierte Erddämme bezw. solche mit noch flacheren Böschungsneigungen bedürfen sodann einer statischen Berechnung nicht mehr; die letztere hat auch keinen Wert, weil verschiedene Fak in erster Linie der zu berücksichtigende Auftrieb des Wassers im Damm, die Kohäsion der Schüttung etc. nur mit sehr problematischer Zuverlässigkeit in die theoretischen Betrachtungen eingeführt werden können. Ist (Fig. 103) h die Höhe des Dammes, 4 der Winkel an der wasserseitigen, cp jener an der thalseitigen Böschung gegen die Horizontale, so ist der kubische Inhalt des Querprofils pro Meter Breite

im

i.::

i.

Fig. 103.

toren

Man ersieht aus der Formel, daß in der Hauptsache der Inhalt mit dem Quadrate der Höhe zunimmt ; insbesondere ist dies der Fall, wenn die Dammkrone sich mehr als 3 Meter über Terrain erhebt. In der nachfolgenden Tabelle haben wir die Minimalwerte von J und 6 für beiderseits zweifache Anlage der Böschung und Dammhöhen von 3 bis 30 Meter angegeben.

in Metern

in Metern

in Kubikmetern

in Metern in Metern

in Kubikmetern

3,00

27,0

7,20

3,30

45,2

7,50

3,60

68,0

7,80

3,90

95,4

8,10

4,20

4,50

4,80

5,10

5,40

(M CO ^ io CO

vH r—I r—I rH t—I

5,70

6,00

6,30

6,60

6,90

127.4 164,0

205.2 251,0

301.4

356.4 416,0

480.2 549,0

622.4

8,40

8,70

9,00

9,30

9,60

9,90

10,20

10,50

10,80

11,10

700,4

783,0

870,2

962,0

1058.4

1159.4 1265,0

1375.2 1490,0

1609.4

1733.4 1862,0

1995.2 2133,0

Vorsichtiger und empfehlenswert ist es, an der Wasserseite die Böschung mit 1:2,5 bis 1 : 3 anzulegen. Je nach dem Aufwande, welchen die Beschaffung des Schüttungsmateriales, dessen Zubereitung, sowie die unter allen Umständen gebotene Pflasterung der ganzen wasserseitigen Dammfläche veranlaßt, können hieraus Vergleichsziffern mit den Kosten der Ausführung im Mauerwerk bestimmt werden.

Das zu dem Erddamme verwendete Material der vorhin angegebenen Beschaffenheit muß von allen der Verwesung unterliegenden Substanzen gereinigt und in 10—20 Centimeter hohen Schichten festgestampft oder gewalzt werden. Als Fundament des Dammes ist nur der vom Humus befreite, gewachsene Boden zu benutzen; um eine sichere Verbindung zu erreichen, ist der natürliche Boden an der Fundamentfläche aufzulockern und hierauf die erste Schüttung gleichmäßig zu verteilen. Vor dem Feststampfen oder Abwalzen der horizontal eingelagerten Erdschichten sind dieselben zu begießen und es ist überhaupt die ganze Anschüttung stets in möglichst feuchtem Zustande zu erhalten. Das letztere kann am besten dadurch erreicht werden, daß man in dem Sammelbecken hinter dem Erddamme den Wasserspiegel proportional dem Fortschreiten der Schüttung aufstaut. Die Füllerde soll möglichst trocken auf die Sturzgerüste kommen und frei von allen Erdschollen sein; sind die letzteren unvermeidlich, so müssen sie während des Auffüllens zerstampft werden. Selbstverständlich darf während des strengen Winters eine Dammschüttung nicht vorgenommen werden, da gefrorener Boden die gefährlichsten Zustände an dem Erdkörper erzeugen würde, wie bekannt. In der Regel dauert die Arbeit der Herstellung eines*Dammes aus Erde sehr lange; auch sind an einem fertigen Dammbau fast ohne Ausnahme Nacharbeiten zu vollziehen wegen der in der ersten Zeit meist unvermeidlichen Sackungen. Ob es vorteilhaft ist, die aufgeschütteten Schichten etwas gegen die Wasserseite des Dammes zu neigen, möchten wir nicht entscheiden: jedenfalls ist dies dann, wenn völlig homogenes Material vorliegt und dasselbe sich sonst innig verbindet, überflüssig und lästig.

Wenn das Dammfundament nicht genügend wasserundurchlässig erscheint, unter demselben aber eine undurchlässige Schichte (Thon, Fels etc.) in nicht zu großer Tiefe erreicht werden kann, so pflegt man im Innern des Dammes einen Thonkern einzulegen, welcher in der Regel von der Fundamentfläche nach unten und nach oben keilförmig angeordnet wird [306]. Durch diese Einrichtung sucht man unbedingte Wasserdichtigkeit zu en-eichen, was indessen nicht immer gelingt, weil nur bei der allersorgfältigsten Arbeit verhindert werden kann, daß sich zwischen dem Thonkerne und den ihn berührenden Erdmassen Klüfte hersteilen. Auch die Einlage einer bis auf den Fels reichenden Stauwand in den Erddamm ist zur Sicherung vollständigen Wasserabschlusses schon angewendet worden [302], [395], 404], [406]; bei allen solchen Hilfsmitteln ist indessen zu erwägen, daß sie nur dann Sicherheit gewähren, wenn sie an sich so stark sind, um den Wasserdruck aufnehmen zu können. In Rücksicht hierauf wird es aber meist zweckmäßiger sein, überhaupt zu einer Staumauer überzugehen.

Die wasserseitige Böschung des Dammes ist abzupflastern und zwar so solid als möglich und mit großen Blöcken, die in gutem Verbände aneinander gelegt und in den Fugen mit Mörtel ausgegossen, sowie in ein Mörtelbett gesetzt werden sollen. Das blosse Auszwicken der Pflastersteine ist stets mit Gefahren verbunden. Zum Schutze der thalseitigen Dammböschung ist es empfehlenswert, dieselbe zu drainieren.

Im übrigen ist möglichst zu vermeiden, Mauerwerk für Grundablässe etc. in einen Erddamm einzulegen, weil an allen Berührungsstellen beider Materialien, besonders an den vertikalen Berührungsflächen, der Zusammenhang fehlt und dadurch dem Sickerwasser Gelegenheit zum Aufsuchen von Wegen geboten wird.

Ueber die zulässige Höhe der- Erddämme ist man verschiedener Meinung. Fecht [403] hält Erddämme nur da für gerechtfertigt, wo sich ein guter wasserdichter bezw. leicht zu dichtender Untergrund vorfindet, und wo die Stauhöhe bei kurzen Dämmen 15 Meter, bei langen 12 Meter nicht überschreitet; dagegen ist anzuführen, daß der bestehende Damm von Marengo in Algier [349] eine Höhe von circa 29 Meter hat. Crugnola [406] und Kresnik [395] geben 20 Meter als Maximum der anzuwendenden Dammhöhe an.

Thalsperren aus IVIauerwerk. So oft der Untergrund in nicht allzugroßer Tiefe ein geeignetes Fundament für Mauerwerk liefert, sollte man als Thalsperre nur eine Staumauer errichten, weil sie das jedenfalls solideste und meist auch das billigste Stauwerk ist. Welche Art von Mauer werk man anzuwenden hat, ist von der örtlichen Lage des Bauwerkes abhängig. In allen Fällen muß das Mauerwerk mit dem Felsenfundamente einen innigen Verband eingehen und soll technisch so ausgeführt werden, daß man berechtigt ist, dasselbe als einen ziemlich homogenen Körper von überall gleicher Festigkeit zu betrachten. Sodann sollen sowohl der zwischen den einzelnen Mauersteinen befindliche Mörtel als auch die Mauersteine an sich wasserdicht sein, soweit dies überhaupt möglich ist (vgl. Abschn. II, §§ 26 u. 27). Quadermauerwerk wird man der relativ sehr bedeutenden Kosten wegen [304] nur ausnahmsweise bei Thalsperren verwenden, etwa zu den Verkleidungen eines Teiles der sichtbaren Flächen des Mauerkörpers; im Inneren dieser Bauwerke ist jedenfalls Bruchsteinmauerwerk in gutem hydraulischen Mörtel zweckmäßiger.

Der französische Ingenieur Krantz sagt [304] bezüglich der Ausführung solchen Mauerwerkes: „Der Verband muß in allen Schnitten und an den Stirnseiten ein unregelmäßiger (Cyklopenverband) sein; es darf in der ganzen Mauer keine Schichten geben; man muß vielmehr danach streben, daß aus der Thalsperre ein einziger Monolith werde. Das Bruchsteinmauerwerk im Cyklopenverbande hat auch noch den weiteren Vorteil, daß es sich ohne besondere Vorrichtungen leicht unter jeder möglichen Form ausführen läßt; die kompliziertesten Kurven lassen sich mit geeigneten Lattenprofilen an Ort und Stelle handlich markieren, so daß der Maurer leicht und rasch arbeitet, was von nicht geringer Wichtigkeit ist.“ Wir stimmen mit diesen Anschauungen vollständig überein. Das Mauerwerk in Schichten aufzuführen, welche senkrecht auf der Richtung der Resultierenden stehen, ist eine — manchmal von sogen. Theoretikern gestellte — höchst überflüssige und kostspielige Bedingung. Eine Hauptsache bei der ganzen Arbeit ist es,

daß nur gute Steine verwendet und jeder Stein sauber abgewaschen wird, so satt als nur irgend möglich im korrekt zubereiteten Mörtel sitzt und keine sogen. „Schroppennester“ geduldet werden.

Hinsichtlich des einem solchen Mauerwerke aufzulastenden Druckes kann man selbstverständlich bis zu bedeutenden Maßen hinaufgehen. Je größer sodann die zulässige Pressung ist, um so höher kann auch die Staumauer werden. Allein es ist doch bei der hypothetischen Basis, auf welcher die Berechnungen der Druckverteilung in solchen Mauern beruhen*), ratsam, nicht zu weit zu gehen. Wir haben

*) Die hypothetische Annahme, welche bei den Berechnungen hinsichtlich der Druckverteilung in einer von der Normalkraft P getroffenen ebenen Fläche gemacht wird, ist die, daß die spezifische Pressung p an irgend einer Stelle («, y) dieses Querschnittes ausgedrückt werden könne durch die Gleichung:

p — Ax By C .

A, B und C sind dabei konstante Zahlen.

Es bestehen neben dieser Annahme noch die rein mechanischen Beziehungen:

P = Jp . dF,    Pxx = Jxp . dF,    Pyx = f yp . d F,

unter dF das Flächenelement, xx und yx die Koordinaten des Angriffspunktes der Normalkraft V (Resultante) verstanden.

Verlegt man den Koordinatenanfang in den Schwerpunkt der Fläche und hat die letztere Symmetrieachsen, die man als Koordinatenachsen wählt, so folgt unter dieser Hypothese, weil jetzt JxdF.fydF und JxydF zu Null werden:

Pyi = bfy² d f.

P = Cf dF,    Pxx = Afx²dF,

Ist speziell die Figur ein Rechteck von der Höhe = 1 und der Breite — l und greift P in der x Achse an, so wird (Fig. 104):

d F — dx,

F =1,

X\ = —- — u,

•J

y\ — o,

9*

und man hat:

P = CI,

p(t -“)=Af

i

x² dx =

Al³

12 ’

B = 0,

Fig. 104.

mithin:

ft

(61 — 12 u) x

+ *]■

, also die

Li

An der auf der positiven x Achse gelegenen Kante des Rechtecks wird

Pressung px:

An der auf der negativen «Achse gelegenen Kante wird x =

und man ersieht, daß P2 zu Null wird, sobald u = ist; in diesem Fall ist sodann px = l

Ist u < ■    ,

gelegenen Kante Spannung ein. Die Pressung verteilt sich dann Länge 3 u und es besteht für px infolgedessen stets die Beziehung, welche sich mit l = 3u ergeben würde, nämlich:

Pi =

p₂ =

— , mithin p%:

so wird p<i negativ, d. h. es tritt an der auf der negativen Achse der x

auf eine Fläche von der

nur

Pi -

früher schon von der großen Verantwortung gesprochen, welche auf dem Ingenieur lastet, der ein solches Bauwerk ausführt. Bis jetzt haben sich Bauausführungen bewährt, bei welchen die maximale Pressung zwischen 6 (normal) und 14 Kilogramm (Thalsperre von Almansa) pro Quadratcentimeter schwankte: man kann deshalb mit Vertrauen Beanspruchungen innerhalb dieser Grenzen durchführen. Wir wollen nun durchaus nicht sagen, daß höhere Inanspruchnahmen unzulässig seien, doch ist es — unseres Erachtens — immer gewagt.

Das in großen Massen hergestellte Mauerwerk einer Thalsperre bedarf längerer Zeit — mehrerer Jahre —, bis eine genügende Verbindung des Mörtels mit den Steinen stattgefunden hat. Es mag hierauf verwiesen werden; zu frühes Anlassen des Wassers in das Sammelbecken kann unter Umständen den chemischen Prozeß beim Abbinden des Mörtels, besonders wenn gewöhnlicher hydraulischer Kalk hierzu verwendet wurde, nachteilig beeinflussen.

Die Formen und Dimensionen, welche den Staumauern zu geben sind, werden von den Ingenieuren sehr verschieden gewählt; die im folgenden angenommene Grundform dürfte indessen in den meisten Fällen den Vorzug vor andern verdienen.

Theoretische Grundlage. Eine Staumauer soll sowohl bei gefülltem als bei leerem Sammelbecken in den einzelnen Horizontalschnitten annähernd gleiche Maximalpressungen zeigen und die Drucklinie soll, damit nirgends Zugspannungen auftreten, weder im einen noch im andern Fall aus dem Drittel einer Profilhorizontalen heraustreten.

ix

d._

ff-

H.

-m

Betrachten wir nun die in Fig. 105 dargestellte Mauer, welche senkrecht zur Profilfläche gleich der Längeneinheit vorausgesetzt wird. Das Gewicht eines Kubikmeters Wasser sei= y ⁴), jenes von einem Kubikmeter Mauerwerk = y' Kilogramm. Zieht man durch die Punkte A und B zwei Vertikale, so sei in einem beliebigen, in der Distanz h unter dem Wasserspiegel gelegenen Horizontalschnitte x die Entfernung der wasserberührten Kante des Mauerwerks von der inneren, y die Entfernung der luftberührten Kante von der äußeren Vertikalen, Kj die gesamte Vertikalkraft bis zu diesem Schnitte, iZj die Summe aller bis dahin auftretenden Horizontalkräfte, dann ist bei vollkommen gefülltem Sammelbecken:

•'-'B

Ui"

V,

1) Pi = y' [bh 0 + f(x + b + y) dh]

ü

yj'h . dx.

o

Fig. 105.

Die Summe aller Horizontalpressungen, welche lediglich durch den Wasserdruck gegen die Mauer entstehen, ist:

2) Hi = y / li. dh =

Es ergiebt sich hieraus die Größe der resultierenden Kraft:

3) Rx = \/vx* + Hx\

und die Resultante Rx schneidet die Basis im Punkte F.

Bildet man die Momente in Bezug auf die Kante B und betrachtet man das Flächenelement {x b -\- y) . dh als ein Rechteck, auch in seinen Teilen; nennt man ferner rx — CB den Hebelarm der Resultanten Rx, so muß die Summe der Einzelmomente in Bezug auf den Punkt B gleich dem Gesamtmomente sein, also mit AD = xx, DE — b, EB — yx:

r G    r G

4) Rx rx = T'    +

+ I x • dh (tfl + b + + I b .

0 0

rh i

• I h . dh

o

rh\

ihi — /*)] »

■ jy .dh{yx--+ t [ / h . dx {yx + b -f x) —

o    7

woraus sich der Wert von rx bei gegebenem Profile berechnen läßt. Es besteht nun das Verhältnis:

FB : CB = Rx : Vx, woraus mit CB — rx folgt:

Rx rx

5) FB =

Nennen wir px den zulässigen Maximaldruck an der vorderen Mauerkante in B (an welcher Stelle bei gefülltem Reservoir die größte Pressung stattfindet) und bestimmen, daß die Resultierende nicht aus dem ersten Drittel der Basis heraustreten soll, so entstehen die Grenzbedingungen :

6) FB =

7) px =

2 Vx

Xl + b + yx ’

und man hat mit Benutzung von 5):

7) Rx rx = Vx

xx + b + yx _ px

— (xx -f b + yx)² .

Ist das Sammelbecken leer, so finden die Maximalpressungen an der sonst gegen das Wasser gekehrten Wand statt. Man erhält die Summe V% aller Vertikalpressungen aus Gleichung 1) mit Hinweglassung des zweiten Gliedes auf der rechten Seite:

8)    \b h₀ -j-J (x -f- b -j- y) d/i] .

Die Horizontalpressungen werden gleich Null und der Horizontalabstand des Schwerpunktes von der Kante A ist diesmal auch für den Angriffspunkt der Resultierenden R₂~ V₂ bestimmend. Man findet analog Gleichung 4) die Momentengleichung:

9) V₂r₂

— y' [bh₀{xx + y) + j° — dh -f 0

/ bdh (xx + y) + / ydh (xx + b +    .

0 0

Ist nun wieder p₂ der zulässige Maximaldruck an der vorderen Mauerkante in A und wird, ebenso wie früher, bestimmt, daß die Resultierende V₂ äußerstenfalls im ersten Drittel der Basis angreifen soll, so wird jetzt analog die Grenzbedingung:

V2 r2 5= V2

xi + b + yx

mithin:

10) r₂

_ xi b -f- yx

11) V2 =

2 r₂

x\ + b + yx

Da V>2 kleiner als V\ und nur dann gleich F₂ wird, wenn die dem Wasser zugekehrte Fläche der Staumauer eine vertikale Ebene ist, ersieht man, daß in allen andern Fällen die Maximalpressungen auf der Thalseite der Mauer stets größer sein müssen, als jene auf der Wasserseite bei geleertem Sammelbecken.

Die Bedingung, daß im ganzen Profile gleiche Maximalpressungen bei gefülltem wie bei leerem Sammelbecken vorhanden sein sollen, kann also nicht bezw. nur solange erfüllt werden, als die wasserseitige Wand der Thalsperre vertikal ist, was nur für eine bestimmte Höhe bei gegebener Grenzbelastung möglich wird; von hier ab muß man sich analytisch damit begnügen, die Differenz zwischen den im einen und andern Falle auf der gleichen Horizontalen auftretenden größten Pressungen zu einem Minimum zu machen.

Unter solchen Umständen lassen sich die Integrale der Fundamentalgleichungen als geschlossene Ausdrücke für beliebige Höhen h nicht feststellen; es ist aber mit Erfolg versucht worden ([291], [295], [296], [304], [315], [375]), durch Ann äherun gsre chnungen das richtige Profil unter den statisch erforderlichen Bedingungen zu bestimmen. Diese Rechnungen sind sehr ermüdend und wenig übersichtlich, dabei auch sehr lang, so daß wir sie hier nicht wiederzugeben in der Lage sind.

Dagegen soll das von Willio t [375] angegebene einfachste Annäherungsverfahren und die graphische Behandlung der Aufgabe vorgeführt werden. Wir werden hierbei lediglich eine Konstruktionsregel geben, um möglichst kurz sein zu können; das hieraus gewonnene Profil ist sodann der graphostatischen Behandlung zu unterwerfen, durch welche es schließlich auf jeden gewünschten Grad von Vollkommenheit gebracht werden kann.

Bezeichnet man:

T

mit X = —— das Verhältnis zwischen der spezifischen Schwere des Wassers und jener des Mauerwerkes,

mit pm die größte zulässige Pressung in der Staumauer,

•    W 7)1    t

mit a — ■—— die Höhe, bei welcher diese Pressung in einem rechteckigen Profile

von der Breite = 1 Meter erreicht wäre,

so wird, vorausgesetzt, daß über dem höchsten Wasserstand auf die Mauer keine besonders großen Lasten mehr gelangen bezw. daß sie nicht höher geführt ist, als es der Schutz gegen Wellenschlag verlangt⁵), mit folgenden Annahmen ein annähernd richtiges Profil erhalten.

Man ziehe durch den Punkt / (Fig. 106) eine

2.00 a

1,50 a

P

Vertikale, in der Höhe a = —7- über I eine Hori-

T'

zontale und trage auf letzterer die Länge a = 0,02 a ab; dann ist die Gerade IL der obere Teil der wasserseitigen Mauerflucht. Die Größe LM — b ist je nach dem weiteren Zwecke, welchen die Mauerkrone zu erfüllen hat, zu wählen; in der Praxis schwankt sie zwischen 2 Meter und 15 Meter.

Für das theoretische wählt man b zwischen 4 und 5 Meter. Die Länge I K = u muß = a\J X gemacht werden; auf u werden die übrigen Ausmessungen, welche in der folgenden Tabelle als Verhältniszahlen für X = 0,50 angegeben sind, bezogen. Es ist dabei    = GE,

Profil

n₂ = FF, us = CD, m₄ = A B;

sind in ihrer Be-

Fig. 106.

*1» v2> v3 deutung aus der Figur zu erkennen. Die beigeschriebenen Differenzzahlen A₍, A₂ dienen zur Umwandlung dieser Zahlen für Werte von X, welche größer oder kleiner als 0,50 sind.

Tiefe unter Wasserspiegeln

Verhältniszahlen der Ordinaten v

Al

A₂

Verhältniszahlen der Ordinaten u

Ai

a₂

1,00. a

2 (u — 0)

= 2,000

1,25 . a

2 Vf

= 0,222

2(«i—H)

= 2,637

— 0,016

1,50. a

2 V‘2

0,567

— 0,004

— 0,001

1,75 . a

1,050

— 0,013

— 0,002

2,00.a

1,687

— 0,029

2(uq—v?)

■u

2 («3—»a) _ u

2 (uf—vj) _

3,323

4,066

4,883

0,040

0,002

— 0,073

- 0,120

0,008

0,012

Für X — 0,50 (y = 1000, y' — 2000) erhält man also mittels der Tabelle direkte Zahlenwerte und gelangt durch dieselben zu je 4 Punkten der wasserseitigen und der thalseitigen Begrenzungslinie des Mauerproliles, nämlich zu A, C, E, G, B, D, F, H. Zieht man durch A, C, E, G, I eine Kurve, zu welcher die Linie 1L im Punkte I Tangente ist; legt man ferner durch die Punkte B, D, F, H, K, M einen möglichst anschließenden Hyperbelbogen, so daß der Scheitel der Hyperbel in K ist, so wäre dadurch zunächst ein zweckmäßiges Mauerpröfil festgelegt.

2 d

Bei einem von 0,50 abweichenden Werte von X wird das Verhältnis der Ordinaten --

2 (u — v)

und

2 [u — v)

——-— , so

ein andres. Sei n irgend einer der Tabellenwerte für -—- oder

u

wird der korrespondierendeWert m für X = 0,50 -j- d nach der empirischen Formel bestimmt:

■u

n + 5 d [2    — A₂ (1 — 10 d)] .

Beispiel. Eine Staumauer, deren Kronenbreite 4 Meter betragen soll, kann aus Granitmauerwerk in hydraulischem Mörtel ausgeführt werden, von welchem der Kubikmeter 2400 Kilogramm wiegt. Man will das Wasser möglichst hoch anstauen und eine Maximalpressung von 6 Kilogramm pro Quadratzentimeter zulassen. Welches Mauer profil ergiebt sich?

In der Annahme, daß im Sammelbecken nur geklärtes Wasser eine Pressung auf die Mauer ausübt, setzen wir y = 1000; dementsprechend wird:

1000

2400

= 0,4167,

60000

T'

2400

= 25,00 Meter.

Die größte zulässige Mauerhöhe ist mithin 2 . 25,00 = 50,00 Meter.

Der Wert von a ist: a = 0,02 . 25,00 = 0,50 Meter; die Größe u = a \Z~X = 25,00 \/ 0,4167 wird = 16,138 Meter.

Die Differenz d zwischen X = 0,50 und X = 0,4167 beträgt: d = — 0,0833.

Mithin wird:

n — 5.0,0833 . [2 At — A₂ (1 + 10.0,0833)] = n — 0,833 . At + 0,763 . A₂,

cl. h. es ergiebt sich :

2 Vf

= 0,222,

Vf =

0,222 . 16,138

1,79 ,

-;-p- = 0,567 + 0,833.0,004 — 0,763.0,001 = 0,570,

2 t>₃ _ u

= 1,687 + 0,833 . 0,029 . .

u

1,050 + 0,833 . 0,013 - 0,763.0,002 = 1,059,

.    =1,711,

®3 =

0,570 ■ 16,138

1,059 . 16,138

1,711 ■ 16,138

4,60,

= 8,55,

= 13,81 .

Lueger, Wasserversorgung.

22

und:

u = 16,138

2 (u-i —1’ [)

= 2,637 + 0,833.0,016

= 2,650 , ui — tq

u— 16,138 2,650 . 16,138

= 21,38.

2 (U‘2 - Vrj)

= 3,323 + 0,833.0,040 + 0,763.0,002 = 3,358, ^ — v₂

3,358 . 16,138

= 27,10.

= 4,066 + 0,833.0,073 + 0,763.0,008 = 4,133 , w₃ — v₃

4,133 . 16,138

= 33,35.

2 (u₄ — v₄) _

4,883 + 0,833.0,120 + 0,763.0,012 = 4,992

u 4 — p₄

4,992 . 16,138

= 40,28.

Damit sind alle zur Aufzeichnung des Profils nötigen Punkte bekannt. Es wird:

«1 = 21,38 -f 1,79 = 23,17 m₃ = 33,35 + 8,55 = 41,90

«2 = 27,10 + 4,60 = 31,70 «₄ = 40,28 + 13,81 = 54,09.

Die Hyperbel, deren Scheitel in M liegt (Fig. 106, S. 328), kann aufgezeichnet werden, sobald man außer dem Scheitel noch zwei weitere Punkte kennt. Man erhält die sicherste und eleganteste Figur, wenn die Punkte B und K gewählt werden.

Analytisch würde die Hyperbel, wenn die Verlängerung der Horizontalen LM die positive Abscissenachse bezeichnet, mit den vier zusammengehörigen Werten:

y = 25,00, y — 50,00,

durch ihre Scheitelgleichung:

x = 16,14 — (0,50 + 4,00) = 11,64 x = 40,28 — (0,50 + 4,00) = 35,78

y² = 0,69 . {x² + 65,50 . x)

dargestellt sein. Diese ergiebt folgende zusammengehörige Ordinaten:

y —    0,00 ,

y= 6,25, y — 12,50,

= 0,00 = 0,85 = 3,29

18,75, 25,00, 31,25,

x = 7,03 x = 11,73 x — 17,13

y = 37,50, y = 43,75, y = 50,00,

x = 23,02 x = 29,27 a: = 35,78

0,50

Pf

|4,D0j

3.5a

6.25

0,33

6,25

0,25

6.25

Die Werte von x, entsprechend y = 25,00, 31,25, 37,50, 43,75 und 50,00 waren früher: 11,64, 16,88, 22,70, 28,85, 35,78; die Abweichungen sind also von geringem Belang und liefern ein etwas stärkeres Profil.

Die gewonnenen Resultate ergeben nun den in Fig. 107 ersichtlichen Mauerquerschnitt. Aus der benutzten

ersieht man, daß bei gleichem Gewicht

Formel a

0,13

,1,40

T'

6.25

0,

16.23

6.25

um

23,421

des Mauerwerks die Mauer um so höher werden kann, je größer man die zulässige Mauerpressung nimmt. Würde die letztere statt 6 Kilogramm 9 Kilogramm pro Quadratzenti-meter betragen dürfen, so könnte die 9

Mauer eine Höhe von —— o

. 50 = 75 Meter

6,25

erhalten u. s. f. Ueber den Wert von

2pm

hinaus kann sich aber die

Stauhöhe nie erstrecken, da annähernd J,₅ in der Tiefe 2 a unter Wasserspiegel die l Drucklinie durch die Mitte der Basis geht, i    Bei gleicher zulässiger Maximal-

*j pressung ergiebt sich innerhalb gewisser Grenzen ein um so größeres Mauerprofil für ein und dieselbe Höhe der Staumauer, je größer das spezifische Gewicht des Mauerwerks ist; sobald sich jedoch die Mauerhöhe dem zulässigen Maximum nähert, ist dies nicht mehr so. Mit der Anwendung leichteren Mauerwerks kann man also bei kleineren Anlagen Ersparnisse erzielen. Zur Uebersicht über diese Frage empfiehlt es sich jedoch stets, zunächst

Fig. 107.

6,25

T'

yy/.

einige Profile zu zeichnen und dann erst nach Maßgabe der ermittelten Flächeninhalte zu entscheiden.

Eine genaue, in ihrem unteren Teile stets vollkommen den eingangs gestellten Bedingungen entsprechende Profilfläche liefert das graphostatische Verfahren. Um dasselbe anwenden zu können, muß zunächst ein Profil angenommen werden; man konstruiert sodann die Drucklinien, welche den Pressungszuständen bei gefülltem und leerem Sammelbecken entsprechen, und korrigiert das Profil nach den Ergebnissen dieser Konstruktion. Hierauf wird das Verfahren wiederholt, bis man die gewünschte Genauigkeit erzielt hat.

0’

3,..

/    i!⁵-

.=1 i

5,00

......

T~

8.00

ff

lij

12,00

10,S6

\\

\\

P..-+

32,38

p,

\i\

14,00

",

p.

!/

W.2S

i.

is-ob

p.

IX

-b;

Xi

JB

12,00

■V

m,

mm

KfT

wm,

--■mm

vmmm

ff

if

ff

U-6,70

•kW—[<- 5.00—J.2,00t

10,00

10,70

50,00

Tonnen.

++

20

Fig. 108.

Wir wollen an einem Beispiele diese Behandlung zeigen.

Es sei ABCDEFGHIKLM (Fig. 108) ein in fünf Lamellen geteiltes, 1 Meter breites Mauerprofil; der Kubikmeter des Mauerwerkes habe ein Gewicht •(' = 2000 Kilogramm. Das hinter der Staumauer auf 50 Meter Höhe angestaute Wasser möge rein sein und pro Kubikmeter

erfahren, wie die Drucklinie bei leerem Sammelbecken verläuft,

1000 Kilogramm wiegen. Um zu sind zunächst die Gewichte der Mauerkörper zu bestimmen. Es wiegt:

Mauerkörper I (AßLM): 2000 . 5 . 5 = 50 000 Kilo =    50,0 Tonnen

5 + 7

II (ß CKL):    2000 .

. 12

= 144,0

31 4- 50

V {E B' GH): 2000

u

12    = 972,0

Mauerkörper III (CDIK):    2000

7+17

14

= 336,0 Tonnen

IY {DEHI): 2000

ly+31 12    = 576;0

Die Angriffspunkte dieser Einzelgewichte liegen in den Schwerpunkten I, II, III, IY und V,, welche in der bekannten, aus der Eigur hervorgehenden Weise ermittelt sind. Die Kräfte sindL parallel und nur Schwerkräfte, setzen sich also alle in einer vertikalen Geraden zusammen undL sind in der Figur rechts des Mauerprofiles in den Längen Nn\ — 50, ny j?₂ ⁼ 144, ??2«3 = 336, -n^ni — 576, «4^5 = 972 entsprechend dem Kräftemaßstab (in Tonnen) aufgetragen. Hierauf' ist ein beliebiger Punkt O angenommen und von diesem aus gehen nach N, ny, n₂, n₃, «4, n$, Strahlen; in dem über dem Mauerprofil ersichtlichen Seilpolygon sind sodann die Linien fl || ONt fg || Ovy, gh\\ On<i, hi\\ On₃, ik\\ On±, kV\On§ jeweils bis zum Schnittpunkte mit den aus dem Mauerprofil nach oben verlängerten Kraftrichtungen If, IIg, IIIh, IY», Y 1c gezogen. Durch Rückwärtsverlängerung der Seiten des Seilpolygons hihgf werden jetzt auf der Strecke fl die Punkte bestimmt, durch welche die Resultanten der Yertikalkräfte Gy, Gy—₂, +—3, Gy — 4, +—5 gehen, welche sodann vertikal abwärts verlängert die Horizontalen BL, CK, DI, EH, FG in Punkten der Drucklinie m, 0, r, t und v schneiden.

Bei gefülltem Reservoir sind neben den Mauergewichten noch die Pressungen des in dem Sammelbecken enthaltenen Wassers auf die Mauer zu berücksichtigen. Diese Pressungen sind ihrer Richtung nach stets senkrecht auf die gepreßten Flächen B C, CD, DE, EB\ Ihre Größe, sowie die Angriffspunkte derselben bestimmen sich nach Abschn. I, § 6, S. 40. Die Breite jeder Fläche beträgt 1, das Gewicht des Wassers 1000 Kilogramm; mithin berechnen sich die Einzelkräfte in Tonnen :

Auf die Fläche B C:

P\ = 12 .

0 + 12

= 72,00 Tonnen

CD:

P‘2 = 14 .

12 + 26

= 266,00

DE:

P₃ = 1/12² + 3,3* .

26 + 38

= 398,08

EF:

P₄ = l/12² + 6,7² .

38 + 50

= 604,56

Die vertikalen Abstände der Angriffspunkte dieser Einzelkräfte unter dem Wasser-für die Kraft Py :    £4 = —•

O

Spiegel sind:

. 12

26³ — P2³

' 26² — 12²

38³ — 26³

' 38² — 26²

50³ — 383 ' 50² — 38²

= 8,00 Meter

= 19,86

= 32,38

= 44,28

Zieht man in diesen Abständen Parallele zum Wasserspiegel, so geben ihre Durchschnitte mit B C, CD, DE und EF die Angriffspunkte selbst.

Nun sind auch hier die Einzelkräfte und ihre Richtung festgelegt.

Bildet man jetzt aus denselben das Kräftepolygon    s0 ist in demselben Npi

nach Größe und Richtung = Pp 2JlP2 nach Größe und Richtung = Bj, P2P3 nach Größe und Richtung = P3, P3V2 nach Größe und Richtung = P₄.

Um diese Kräfte zusammenzusetzen, zieht man wiederum von einem beliebigen Punkte O' Strahlen nach N, py, pp P& P4 und hierauf in dem links des Mauerprofils gezeichneten Seilpolygon die Linien ac|| O'N, ab || O'py, bc || O’p^, cd || 0'p₃, de\\ 0‘p\, jeweils bis zum Schnitte mit der entsprechenden Einzelkraft. Durch Rückwärtsverlängerung der Seilpolygonseiten auf die Linie ac ergeben sich sodann Schnittpunkte, durch welche die Resultanten der Wasserpressuug,

in den Linien Np^, Kp^, Npä, Np± nach Größe und Richtung gegeben, durchgehen müssen; sie sind in der Zeichnung mit Pf, Pf—2, Pf—3, Pf—4 bezeichnet. Verlängert man dieselben in das Profil hinein, bis sie die von den Mauergewichten herrührenden Vertikalkräfte (Vf—₂, (Vf—₃, (Vf—4, (Vf—5 treffen, so müssen die Resultierenden des ganzen Kräftesystems durch diese Punkte gehen.

Diese sind aber leicht anzugeben.

Die Linien p\n<i, p^n^, p^n^, p^n^ stellen nach Größe und Richtung die Resultanten der von der Wasserpressung und dem Mauergewichte herrührenden Kräfte für die Profilstücke B CKL, GDIK, DE HI, EFGH dar.

Zieht man durch die Schnittpunkte PfX<Vf—2 einc Parallele zu p\n^, so schneidet diese die Horizontale CK in dem Punkte q der Drucklinie für das gefüllte Sammelbecken; ebenso findet man mit einer Parallelen zu p<in$ durch den Punkt Pf—2X F—3 auf DI den Punkt s; mit einer Parallelen zu p^n^ durch den Punkt Pf—3X^—4 auf EH den Punkt u und mit einer solchen zu p^n^ durch den Punkt Pf—fXGf—5 den Punkt w dieser Drucklinie.

Die Verbindung der Punkte mortv bezw. jene der Punkte mqsuw liefert also die Drucklinien bei leerem und bei gefülltem Sammelbecken und es ist nun nicht schwer, da ja auch Gi’öße und Richtung der Resultanten bekannt sind, die Pressungen an den Mauerkanten zu rechnen.

Bei leerem Reservoir ist z. B. (Vf-3 der Vertikaldruck im Punkte r, u — Dr die Distanz dieses Punktes von der Mauerkante, l die Länge D1; dann ist bekanntlich die Pressung im Punkte D (vergl. die Anmerkung S. 325):

¹

Die älteste noch vorhandene spanische Staumauer, jene von Almansa, bestand schon im Jahre 1586. [390]

²

Liegen die Sperren übereinander, so hat in der Regel, besonders bei Erddämmen, der Bruch der obersten die Zerstörung der unterhalb gelegenen im Gefolge.

³

Nachstehende Erfahrungen stehen zu Gebot über die beobachteten Zuflußmengen S in verschiedenen Gebieten von Sammelbecken, ausgedrückt in Teilen der Jahresregenhöhe H: S von Montaubrj = 0,288 H, S von Gros-Bois = 0,498 H, S von Furens = 0,626 H. Jntze [396] fand im Quellengebiete der Wupper 0,750 bis 0,775 H; in der citierten Abhandlung dieses Autors ist die Art der durch direkte Messung erfolgten Ermittelung der Zuflußmengen angegeben.

⁴

Bei reinem Wasser ist bekanntlich y = 1000 Kilo. Ist das Wasser zeitweise trüb, so muß y = 1050 bis 1100 Kilo gesetzt werden. Das spezifische Gewicht y' des Mauerwerks, dieser außerordentlich wichtige Faktor bei Berechnung der Stabilität einer Staumauer, sollte stets durch Herstellung und Abwiegung eines Probemauerkörpers bestimmt werden.

⁵

Krantz [304] empfiehlt in dieser Hinsicht die Formel h₀ = 0,1 hy mit Jiq — 3,50 Meter als konstantem Maximalwert für Mauern von 35 Meter Höhe aufwärts.

2    G1—3

solange u <Z ; ist u > ——, so wird:

O    ö

g\-3

2 (2

r):

Man erkennt sofort, daß, sofern die Drucklinie genau im Drittel von DI verläuft, die Pressung nach beiden Formeln wird ^mit u

2 G\-?,

Würde der Punkt r in der Mitte von DI liegen, so wäre u= —-, also der Druck gleich-

u    ^

mäßig verteilt:

p = 2(2

■)

G\ 3 _ G\—3

Die Pressung wäre also nur halb so groß, wie bei der vorigen Lage.

Man ersieht ferner ohne weiteres aus der Figur, daß das Profil an der wasserseitigen

DI

Wand im Punkte D nicht geschickt angelegt ist, denn D r ist kleiner als —-

o

, mithin erreicht

in D die Pressung ein abnormales Maß und in I ist Zugspannung, was vermieden werden soll. Man wird daher ein zweites Profil annehmen und die Linie CD gegen die Vertikale geneigt anlegen. Wie man dann weiter zu gehen hat, ist klar.

Schnitte kommenden Linien sehr geringe Richtungsverschiedenheiten haben.

Selbstverständlich wird man in praxi bei Aufzeichnung derartiger Profile kleinere vertikale Abstände für die Lamellen wählen; wir haben nur deswegen, um eine deutlichere Figur zu erhalten, größere angenommen. Auch ist es wohl unschwer, einzusehen, daß die in der Zeichnung sich ergebenden Maße nicht bloß mit dem Zirkel abgegriffen, sondern in einfacher Weise, der Figur entsprechend, durch Rechnung festgelegt werden können, was manchmal von Wert ist, weil die zum

Zerlegt man die Kräfte p-^n^ p₂n₃, p.dn^ 2hn5 (Fig. 108) in ihre Horizontal-und Vertikalkomponenten und nennt man die letzteren F, die ersteren W,, so soll stets die Bedingung gewahrt sein:

W < 0,75 F,

d. h. der Horizontalschub in der Mauer soll an keiner Stelle ³/4 des Vertikaldruckes erreichen, da andernfalls ein Gleiten der Schichten zu befürchten wäre. Auch hierauf hat man den Mauerquerschnitt zu untersuchen.

Denkt man sich die einzelnen Mauerschichten ohne Kohäsion und die ganze Staumauer ohne Adhäsion auf dem Fundamente aufruhend, so muß selbstverständlich auch das Moment des Wasserschubes, bezogen auf die thalseitige Umsturzkante, kleiner sein als das auf dieselbe Kante

bezogene Moment der vertikalen Druckkräfte. Nimmt man zu weiterer Sicherheit an, es wäre möglich, daß sich in dem Mauerwerk eine Fuge öffnen, also ein Auftrieb A entstehen würde, wie wir dies in Fig. 109 dargestellt haben, so müßte die Bedingung gewahrt sein:

Gg> Aa + Hh.

r~t

Fig. 109.

Die in der Fuge zur Wirkung gelangende Auftriebskraft A und ihr Angriffspunkt kann nur durch bestimmte Annahmen ermittelt werden. Nach dem Vorgänge von Fecht [408] wird man an jener Mauerfuge, bei welcher sich unter Einwirkung der vollen Belastung die Stützlinie am meisten dem thalseitigen Fugendrittel nähert, den Auftrieb so berechnen, daß er an dem wasserseitigen Teile der Fuge dem ganzen Wasserdrücke entsprechen und sich in gleichmäßiger Weise gegen die thalseitige Umsturzkante auf Null reduzieren würde. Der in der ganzen Fuge wirkende Auftrieb A stellt sich sodann als ein Dreieck dar und es können A und a hieraus durch eine einfache Konstruktion bemessen werden.

Vereinigt man die Kräfte A und G, so entsteht ein andrer Angriffspunkt der Resultante des ganzen Kräftesystems und die letztere erhält eine geringere Neigung gegen die Horizontale; sie trifft also im allgemeinen die Grundfläche in einem der thalseitigen Mauerkante näher gelegenen Punkte. Dagegen reduziert sich die Größe der Resultante. Trotzdem kann in Rücksicht auf die Bedingung, daß die Resultante im ersten Drittel bleiben soll, sich eine Vergrößerung des Profiles als nötig erweisen.

Zu bemerken ist schließlich noch, daß alle Berechnungen für den höchsten vor der Thalsperre möglichen Wasserstand durchzuführen sind; dieser tritt ein, wenn bei gefülltem Sammelbecken ein Hochwasser kommt, welches für seinen Abfluß eine bestimmte Höhe über der Wehrkrone des Hochwasserüberfalles beansprucht.

Der Grundriß einer Staumauer soll sich in allen Fällen als ein Sprengbogen darstellen, dessen konvexe Fläche gegen die Wasserseite gekehrt ist; nur dann werden die in der Elastizität der Mauer begründeten Biegungsspannungen verschwinden und senkrechte Schwindrisse, welche bei großen Mauerbreiten durch Zusammenziehen des Mauerwerkes infolge von Wärmeänderungen eintreten, verhindert werden.

___i

Wollte man den auf die Mauer wirkenden Wasserdruck ganz auf die seitlichen Widerlager übertragen, so würde mit annähernder Richtigkeit in der Tiefe h unter dem Wasserspiegel des Sammelbeckens, sofern y das spezifische Gewicht des Wassers, p den mittleren Druck auf die Mauerfläche bezeichnen, die Beziehung bestehen [304]:

y h R — ps.

h

Setzt man y = 1000, p — 60 000 und im Minimum s = —— ,

o

so findet man R = 20 Meter. Andrerseits hält diese Kurve in nichts die Wirkung vom Eigengewichte des Mauerwerks auf, welches sich vertikal äußert, sich also nicht auf die Widerlager übertragen kann.

Indessen sollte man nie darauf absehen, in Rücksicht auf diese Krümmung den durch dieselbe abgeleiteten Wasserdruck außer Berechnung bei der Größen-

bemessung des Mauerprofiles zu lassen; es empfiehlt sich vielmehr, mit dem Bogen lediglich eine weitere Sicherheit in der Konstruktion zu erstreben [304].

Man hat auch Staumauern hergestellt, welche durch Pfeiler verstärkt sind (Thalsperre von Gros-Bois). Solche Pfeiler hätten nur dann einen Sinn, wenn man die zwischen denselben liegende Mauer im Grundrisse krümmen und dadurch den Wasserdruck von einer größeren Fläche auf die Pfeiler übertragen wollte. In diesem Falle dürfte die zwischen den Pfeilern liegende Mauer im Scheitel der Krümmung nur jene Stärke haben, welche den Yertikaldruck aufzunehmen gestattet. Das Mauerwerk wäre aber mit radialen Stoßfugen anzulegen und würde, abgesehen davon, daß den Pfeilern große Stärken zu geben sind, wegen dieses Fugenschnittes und der größeren Sichtfläche einen wesentlich höheren Einheitspreis bedingen, als er für eine gerade Mauer erforderlich ist. Oekonomische Vorteile wären also nur dann zu erzielen, wenn der kubische Inhalt wesentlich reduziert werden könnte: das letztere wird nie in dem Maße gelingen, daß dadurch der gedachte Mehraufwand gedeckt wird. Läßt man aber (wie bei Gros-Bois) die Mauer zwischen den Pfeilern im Grundriß ohne Krümmung, so muß sie ebenso stark gemacht werden, als ob die Pfeiler nicht da wären; die letzteren verursachen also nur eine unnötige Ausgabe, bezw. verhindern den Einsturz der Mauer nicht, wenn dieselbe nicht die ohne Rücksicht auf die Pfeiler nötigen Dimensionen hat.

fl

5,00

34a

C/

35,00

;Td

35.00

50,00

£6,50

Wir erwähnen zum Schlüsse, dass Krantz [304] ebenfalls einfache Normalien aufgestellt hat, auf Grund welcher man sofort das für eine Staumauer ausreichende Profil entnehmen kann;

Aehnliches bietet Crugnola [406) in Tabellenform. Indem wir hierauf verweisen, geben wir in Fig. 111 und Fig. 112 (S. 336) die Dimensionen einer Mauer, vor welcher 50 Meter Wassertiefe sind, nach den Vorschlägen dieser Autoren zur Vergleichung. Fig. 111 ist das Krantz’sche Profil. AE bezw. BF sind Kreisbögen, deren Radien sich aus den eingeschriebenen Zahlen und der Bedingung ergeben, dass A und B Tangentenpunkte sind. In ⁻ C und D errichtete Senkrechte bestimmen auf der verlängerten Wasserspiegellinie die entsprechenden Kreismittelpunkte. Fig, 112 ist das Profil, welches Crugnola empfiehlt. Auch hier sind die zwischen den Geraden liegenden Kurven Kreisbögen, deren Radien sich aus der angedeuteten Konstruktion ergeben.

Zur raschen vorläufigen Wahl einer Profilform eignen sich auch diese Angaben. Wir wollen aber besonders betonen, daß, einerlei welche Methode man zur vorläufigen Bestimmung des Mauerprofils wählt, das Aufzeichnen desselben und die Konstruktion der Stützlinien für das leere und das gefüllte Sammelbecken nicht unterlassen werden darf. Nur durch das graphische Verfahren, welches übrigens wenig zeitraubend ist, erhält man ein klares Bild von der statischen Zweckmäßigkeit bezw. der Verbesserungsbedürftigkeit des gewählten Querschnittes.

16,DO.

17.50

5,00

11,00__„

15.00-

15,00

Fig. lll. Mauerprofil nach Krantz [304].

In allen vorstehenden Rechnungen haben wir stets eine Mauer von 1 Meter Länge betrachtet und angenommen, daß die Länge auf die Profildimensionen einen Einfluß nicht ausübe. Theoretisch ist dies — nach unsern seitherigen Betrachtungen — auch vollkommen richtig. Indessen sind wir entschieden der Meinung, daß Mauern, welche den Druck großer Wassermassen auszuhalten haben, mit zuneh-

mender Länge auch dicker werden müssen. Begründet ist diese Meinung durch den Umstand, daß bei bewegtem Wasser im Sammelbecken durch das Wogen gegen lange Mauern noch gewaltige Stoßkräfte zur Wirkung kommen, die man genau zu berechnen außer stände ist, aber trotzdem nicht unberücksichtigt lassen darf.

Stauwerke andrer Art. Es ist selbstverständlich möglich, auch durch andre Mittel als Erddämme oder Staumauern künstliche Wasserreservoire herzustellen. So kann z. B. bei felsigem Untergründe eine Stauwand aus Holz in großer Höhe mit einfach übereinandergelegten Balken errichtet werden, wenn die letzteren in bestimmten Abständen durch senkrechte, in den Felsen eingelassene eiserne Nadeln festgehalten werden. Die Nadeln werden thalwärts als Strebepfeiler entwickelt bezw. verbugt.

Thalabschlüsse aus Holz und Stein findet man vielfach für die Herstellung von

Sammelbecken zur Holzflößerei etc. verwendet und es liegt kein Grund vor, sie für Zwecke der Wasserversorgung unbedingt zu verwerfen [347], [348]; man wird vielmehr in der Not und bei beschränkten Mitteln hier und da zu derartigen und ähnlichen billigen Auskunftsmitteln greifen müssen. Solche Anlagen sind aber nie genügend wasserdicht, meist schwer oder gar nicht reparaturfähig und werden deshalb um so gefährlicher, je längere •Zeit sie im Dienste sind; dies muß man sich vor ihrer Errichtung vergegenwärtigen.

Man hat auch versucht, Erddämme und Mauerwerk zusammen zum Bau von Thalsperren zu ver-:    wenden: den Erd dämm gegen den

Horizontalschub des Wassers, die Mauer zur Dichtung und Sicherung des Dammes. Die mit solchen Konstruktionen gemachten Erfahrungen sind schlechte; wie bereits erwähnt, zeigt sich bei allen derartigen Bauwerken, insbesondere entlang der vertikalen Mauerflächen, ein Wasserdurchgang, welcher unter Umständen große Verhältnisse annimmt und den Bestand der Thalsperre aufs äußerste gefährdet.

Die Herstellung von Stauwerken in großer Höhe aus Eisen ist unsres Wissens noch nicht versucht worden; ebensowenig liegen Erfahrungen über die Verwendung des sogenannten Monier-Systems zu diesem Zwecke vor.

k- 7,2S

T~

-L...

iS.OO

55,50

23.S6

24.SS.

ke,92

15,50

Fig. 112. Mauerprofäl nach Crugnola [406].

Betriebseinrichtungen an Thaisperren. An jeder Thalsperre sind ordneten Betriebe folgende Einrichtungen unentbehrlich:

1.    Schutzvorkehrungen gegen Frost und Wellenschlag.

2.    Ein selbstthätiger Flutauslaß (Hochwasserüberfall).

3.    Ein Grundablaß (Spülschließe).

zum ge-

4.    Ein Entnahmebrunnen mit Ablaufrohr (Abflußkanal).

5.    Einrichtungen zur Besichtigung der Sperre in ihren einzelnen Teilen.

6.    Einrichtungen zum Ueberleiten des Verkehrs.

Neben diesen Haupterfordernissen kann sodann noch speziell für die der Wasserversorgung dienenden Sperren die Abhaltung trüber oder geschiebeführender Zuflüsse durch besondere Klärbassins und Umlaufkanäle erwünscht sein; außerdem sind manchmal Nebenbedingungen zu erfüllen, z. B. Wasserabgabe an Gewerke, Teilung des Ergebnisses, Aufstellung von Fischleitern etc., welche besondere technische Einrichtungen erfordern. Endlich sind die für etwaige Reparaturen erforderlichen notwendigen Vorkehrungen am Platze zu treffen; auch ist eine telegraphische Verbindung mit den unterhalb liegenden W'ohnplätzen unerläßlich.

Ad 1. Der Frost übt besonders auf die Erddämme eine nachteilige Wirkung aus. Da an sich solche Dämme wegen der von dem Stauen herrührenden Infiltration feucht sind, können beim Gefrieren alle jene Mißstände — Risse, Sprünge, Ablösungen etc. — entstehen, welche die Volumenvergrößerung des gefrierenden Wassers und der Eisstoß zu erzeugen pflegen. Trockener Erde ist das Gefrieren weniger nachteilig. Man hat deshalb vielfach unter die äußeren, nicht mit Steinverkleidungen versehenen, sondern nur berasten Dammböschungen Drainagen in circa 1,2 Meter Tiefe gelegt. Die inneren Böschungen erhalten bei Erddämmen eine Abpflasterung, hauptsächlich gegen die Wirkungen des Eisstoßes und des Wellenschlages gerichtet. Diese Pflasterung ist aber nicht trocken wie jene an Flußbetten zu halten, sondern sie sollte — wie früher erwähnt — als vollständig dichtes, in ein Mörtelbett gesetztes Mauerwerk mit ausgegossenen Fugen durchgeführt werden. Möglichst schwere große Steine in gutem Cyklopenverband erfüllen den Zweck am besten; eine Pflasterung dieser Art sollte mindestens in jenen Zonen der wasser-seitigen Dammböschungen durchgeführt werden, welche erheblichen Angriffen durch die Wellenbewegung ausgesetzt sind. In Tiefen von 3 Meter und mehr unter dem Wasserspiegel vermindert sich die Energie der Wellen und es können von hier ab bis zur Teichsohle kleinere Steine für die Pflasterung in Verwendung kommen.

Die Höhe des Wellenschlages hängt von verschiedenen Ursachen ab. Richtung und Heftigkeit des Windes, Länge des Sammelteiches und Wassertiefe desselben bezw. Gestaltung seiner Sohle kommen wohl in erster Linie in Betracht; aber es ist nicht möglich, klare Beziehungen zwischen dem Vorgänge und seinen verschiedenen Ursachen herauszufinden.

Minard¹) citiert Beispiele von Wellen, welche sich 3 Meter über das Niveau des Reservoirs von Chazilly erhoben haben, obschon dasselbe nicht länger als 1500 Meter und nicht tiefer als 20 Meter war. Im Reservoir von Cercey, dessen größte Breite 900 Meter und dessen Tiefe 10 Meter ist, erheben sich die Weilen auf 2 Meter Höhe.

Stevenson²) giebt eine empirische Formel für die Höhe des Wellenschlages, welche, auf Metermaß reduziert, lautet:

hw — 0,76 + 0,0106 .    — 0,0465 E,

und in welcher Jiw die Wellenhöhe und E die Entfernung der Luvküste, von welcher aus der Wellenschlag beginnt — alles in Meter — bedeuten.

Der Stoß, welchen die Wellen erzeugen, äußert sich gegen flache Dammböschungen viel energischer als gegen senkrechte Mauern.

Die einer Welle innewohnende Energie wird in letzterem Falle hauptsächlich auf die Rücklaufarbeit und den Sturz verwendet; im ersteren Falle dient sie fast ausschließlich zur Verrichtung der Reibungsarbeit an der flachen Böschung. Böschungen sind deswegen stets stärkerer Inanspruchnahme durch die Wellen ausgesetzt, als die senkrecht aufsteigenden Wände der Staumauern.

Es erscheint ratsam, bei ausgedehnten, nicht sehr tiefen (ca. 5—10 Meter) Sammelteichen mit langen Erddämmen die wasserseitige Böschung auf mindestens 2 Meter Höhe, bei solchen von grösserer Tiefe auf mindestens 3 Meter Höhe über dem Höchstwasserstande mit schweren großen, in ein Mörtelbett gelegten Steinen zu verkleiden. Wir würden raten, etwas weiter zu gehen und unter allen Umständen die Dammkrone um das Maß:

Iiq = 3,00 + 0,075 . h\

über den Höchstwasserstand zu legen, wenn \ die größte Wassertiefe des Sammelteiches vor dem

Staudamme bedeutet und alle Maße in Meter ausgedrückt sind. Ist \ grösser als 20 Meter, so bleibt Iiq konstant = 4,5 Meter. Wird dadurch die Höhenlage größer als mutmaßlich nötig ist, so entsteht allerdings ein Mehraufwand; andrerseits ist es aber geradezu gefährlich für den Bestand des Dammes, wenn die richtige — leider nur durch ungefähre Schätzung festzustellende — Ueberhöhung nicht getroffen wird, denn nichts ist geeigneter, einen Damm zu zerstören, als das Ueberschlagen der Wellen. „Ein überschlagener Damm ist ein verlorener Damm.“

Das Maß der Ueberhöhung gemauerter Thalsperren haben wir schon früher angegeben (vgl. Anmerkung S. 328). Was die Ausführungsart der Mauer an der Wasserseite in Rücksicht auf den Wellenschlag und Eisstoß anbelangt, so sind hier bis zur Brustwehr glatte Flächen das beste. Auf S. 343 haben wir in Fig. 119 die wasserseitige Wand nebst der Brustwehr in diesem Sinne nach Krantz [304] dargestellt.

Selbstverständlich sind auch die Wirkungen des Frostes auf eine gut ausgeführte Staumauer weniger nachteilig als auf einen Erddamm. Dies gilt ganz besonders hinsichtlich der Folgen, welche das Durchschlagen der Eisdecke längs der Thalsperre bei gefrorenem Sammelteiche hervorbringt — eine Arbeit, welche im strengen Winter durch die Rücksicht auf ungehinderten Wasserabfluß aus dem Teiche bedingt ist. An der senkrechten Mauer läßt sich viel leichter und bei achtsamem Verfahren ohne große Beschädigung das Eis bis zum Wasserniveau entfernen, als bei der flachen Böschung.

Ad 2. Die selbsttätigen Ffutauslässe (Hochwasser-Ueberfälle) werden in verschiedenartigster Weise angeordnet und konstruiert; sie verhindern, daß das Wasser im Sammelteiche eine gewisse Höhe übersteigt. Die gewöhnlichste Art der Konstruktion, zugleich ihrer Einfachheit

Ipf

l________4iQJl____ 1-----5—----

10 m

<0<J87    65* 3    2

Fig. 113. Hochwasser-Ueberfall der Alfeld-Thalsperre [403].

wegen die empfehlenswerteste, ist ein Oberflächen-Ueberfall, wie derselbe in Fig. 113 dargestellt und bei der Alfeld-Thalsperre [403] zur Anwendung gekommen ist. Die Schwelle des Ueberfalles muß tiefer liegen als der höchste zulässige Wasserstand im Sammelteiche.

Nimmt man — wie dies in England üblich ist [306] — an, daß jedem Quadratkilometer des dem Sammelteiche dienstbaren Niederschlagsgebiets circa 2,25 Meter Ueberfallbreite entsprechen, so steigt selbst bei den größten Hochwassern der Spiegel des Teiches nur etwa 80 Centi-meter über die Ueberfallschwelle. Bei dem Alfeldweiher, dessen Niederschlagsgebiet 4,2 Quadratkilometer groß ist, sind circa 2,15 Meter Ueberfallbreite pro Quadratkilometer als genügend erachtet worden. Im übrigen ist es nicht schwer, für beliebige Annahmen die nötige Wehrbreite annähernd zu rechnen, sobald eine den lokalen Verhältnissen angepaßte Ziffer für die von der Einheit der Niederschlagsfläche beigeführte Hochwassermenge bekannt ist.

Ist A das Niederschlagsgebiet in Quadratkilometer, m die Ziffer, mit welcher A multipliziert werden muß, um die sekundlich zufließende Hochwassermenge in Kubikmeter zu erhalten, so ist die Wehrbreite a bei c Meter Tiefe der Ueberfallschwelle unter dem höchsten zulässigen Wasserstande annähernd in Meter:

mA

wobei vorausgesetzt wird, dass nur unwesentliche Seitenkontraktion beim Ueberfall stattfindet und der letztere eine größere Breite hat. Im undurchlässigen Gebiete wechselt die Größe von m etwa zwischen 1,0 und 4,0; nimmt man c — 0,8 Meter, A = 1 Quadratkilometer, so wird:

mit m — 1,0, «i = 0,56 Meter, m = 4,0, »i = 2,24 Meter

und a = Aax.

Genau berechnen läßt sich bei der Willkürlichkeit der Voraussetzungen und der Abhängigkeit der benutzten hydraulischen Formeln von der konstruktiven Gestaltung des Ueberfalles die Breite a nicht. Man wird gut thun, sie nicht zu klein anzunehmen. Je größer und durchlässiger das Niederschlagsgebiet, um so kleiner wird m und umgekehrt*).

Bei Staumauern von geringer Länge und relativ großem Niederschlagsgebiete erhalten die erforderlichen Ueberfälle oft eine derartige Breite, daß man gezwungen ist, den ganzen Mauerkörper als Ueberfallwehr zu gestalten. Dies ist z. B. der Fall bei der für die Stadt Liverpool erbauten Virnwy-Thalsperre, deren Querschnitt wir in Fig. 114 dargestellt haben.

Es ist in solchen Fällen nötig, die Sturzwand sehr solid — aus Quadern herzustellen. Reicht man mit einer geringeren Ueberfallbreite aus, so pflegt man dieselbe entweder zu beiden Seiten des Anschlusses der Thalsperre an die natürlichen Felswände zu verteilen oder, wie Fig. 113 zeigt, das Ueberfallwehr nur an der einen Seite anzubringen.

Anordnungen mit zwei Hochwasserüberfällen an den beiderseits der Staumauer liegenden Thalwänden zeigt die Thalsperre der Gileppe [324], [331].

Durch Verlegung des Ueberfalles an die Wurzeln der Thalsperren wird die Absturzhöhe auf ein Minimum verringert. An den Absturz schließt sich das Ablaufgerinne an, welches entweder direkt unterhalb der Staumauer in den alten Flußlauf einmündet oder in die Thalwände eingeschnitten wird und daselbst weiter führt.

Weniger empfehlenswert ist die an einigen al-. gerischen Thalsperren (Tie-lat , Djidonia) getroffene Disposition, bei welcher das von den Ueberfällen lier-rührende Wasser von den Bergseiten, an welchen sich die Ueberfälle anschließen, längs des thalseitigen Böschungsfußes der Staumauern dem altenWasserlaufe wieder zufließt.

' >•    0,26 TON.

Eine sehr vollkommene Einrichtung zur Ableitung der Hochwasser, bei welcher einesteils ihr Eintritt in das Sammelbecken verhindert, überdies aber noch ein besonderer Ueber-lauf hergestellt ist, zeigt das „Reservoir du Gouffre d’Enfer“ bei St. Etienne, welches wir später (S. 351 f.) ausführlicher werden.

beschreiben

46,7S-~~]

Bj

20»,96T0>f

«2,57-

CO

«J»

It—

cr>

r|2ip TON

!

r»-i<1.0S^

-417,75-

Fig. 114. Anordnung der Staumauer an der Virnwy-Thalsperre. (Die eingeschriebenen Mafse sind englische Fufse und Tonnen.)

63,81

Bei den Thalsperren in Mittersheim (Elsaß) und St. Christophe bei Marseille (Frankreich) sind automatische Siphons angeordnet, welche die überschüssigen Wasser aus den betreffenden Sammelbecken entfernen [303], [395]. Sie bestehen aus großen, zurückgekrümmten eisernen Röhren, welche das Wasser aus dem Becken ansaugen, sobald es einen gewissen Stand überschritten hat. Durch ein kleineres, mit dem grossen verbundenes Rohr wird zunächst ein Wasserabfluß am unteren Ende des großen Rohres nach der gedachten Ueberschreitung veranlaßt. Infolgedessen entsteht ein luftverdünnter Raum in der umgebogenen großen Röhre und diese tritt als Heber in Thätigkeit. Ist der Wasserspiegel wieder auf Normalstand gesenkt, so liefert das kleine Rohr Luft in den Heber, wodurch seine saugende Wirkung aufgehoben wird. Die Einrichtung ist sehr sinnreich und hat sich — wie wir den verschiedenen Beschreibungen entnehmen — auch bewährt; sollen aber große Wassermengen abgeführt werden, so entstehen sehr bedeutende Kosten, und dies ist wohl der Hauptgrund, weshalb man sie bis jetzt anderwärts nicht nachahmte.

*) Vgl. Lueger, Ueber Entstehung und Verlauf von Hochfluten. Zeitschr. d. österr. Ing.-u. Arch.-Ver. Jahrg. 1885.

Besteht die Thalsperre aus einem Erddamme, so sollte man den Hochwasser-Ueberfall niemals in dem Damme selbst, sondern stets seitlich desselben anordnen. Man benützt hierfür die Bergböschungen rechts oder links des Dammes; der Hochwasser-Abflußkanal wird in den gewachsenen Boden gelegt und die Wasser in der Regel in einem geschlossenen Durchlaß — Tunnel — oder in großen Röhren neben dem Damme vorbeigeführt.

Ad 3. Ein Grundablafs (event. gleichzeitig Spülschließe) ist an jedem Sammelbecken erforderlich, sowohl um etwaige Reparaturen an der Thalsperre vornehmen, als auch um das Becken selbst von Geschieben, Schlamm etc. durch Reinigung befreien zu können. Manchmal dient er auch dazu, um bestimmte Wassermengen ständig oder zeitweise an den alten Wasserlauf, den die Thalsperre abgefangen hat, abzugeben. Dieser Ablaß wird entweder in die Thalsperre (die Staumauer bezw. den Erddamm) selbst gelegt oder seitlich derselben durch das gewachsene Gebirge geführt. Die letztere Anordnung ist zwar die teurere, aber ganz zweifellos die beste und besonders bei Erddämmen unbedingt anzuwenden; nur auf diese Weise erhält man einen zusammenhängenden und völlig gleichartigen Damm als Sperre. Es liegt im Zwecke der gedachten Einrichtung, daß sie am tiefsten Punkte des Sammelbeckens ihren Anfang nimmt; bei der großen Geschwindigkeit, welche anläßlich der bedeutenden Ueberdruck-höhe in dem vom Grundablaß weiter führenden Ablaufkanal entsteht, müssen die Wandungen des letzteren sehr widerstandsfähig sein. Hierauf ist in zweiter Linie Rücksicht zu nehmen; bei gemauerten Kanälen empfiehlt sich eine Quaderauskleidung.

......

Wmmvzz.

StcLtckctirurteT'

£J-■-■ - - -~-r%

in

§111

ö->;

TV

AS

JPclsen.

10 Ja

Fig. 115. Wasser-Auslafs der Alfeld-Thalsperre.

Die Gefahr, welche mit der Einrichtung des Grundablasses stets verknüpft ist, wächst mit der Größe der Ausl auf Öffnung. Umgekehrt muß die letztere um so größer sein, je wirksamer mittels des Grundablasses eine Spülung des Sammelbeckens erreicht werden will. Nur dann, wenn der Ablaß lediglich zur Entleerung des Beckens benutzt werden soll, kann eine kleinere Auslauföffnung angeordnet werden; übrigens ist auch hier eine Grenze gezogen, da man eine allzulange Zeit auf die Entleerung nicht gei-ne verwenden wird.

Die Grundablaß Verschlüsse werden in der Regel an der dem Wasser zugewendeten Seite der Thalsperre angeordnet und bestehen entweder aus Schiebern (Schützen), aus Dammbalken, die in Nuten liegen, oder aus beweglichen Thoren.

Solid gebaute Schieber oder Schützen sind bei jenen Anlagen, welche nicht zur Spülung des Sammelbeckens dienen sollen, jedem anderen Verschlüsse vorzuziehen. Sobald aber der Grundablaß die Funktion einer Spülschließe mitzuversehen hat, also relativ groß werden muß, empfiehlt sich dieser Verschluß nur dann, wenn er — was gewöhnlich nicht der Fall ist — sehr rasch aufgezogen werden kann. Je schneller das Ausflußprofil freigegeben wird, um so energischer wii'd die Spülung der Sohle des Beckens vollzogen und umgekehi't. Durch maschinelle Anoi'dixung kann man zwar diesem Ansprüche auch bei Schützen einigermaßen entsprechen; doch läßt er sich weit rascher und einfacher bei einem Verschlüsse mit Dammbalken oder bei einem durch eine wegnehmbare Strebe gestützten Thorverschlusse befi'iedigen³).

Da eine der Wasserversorgung dienliche Sammelteich-Anlage danach streben muß, möglichst reine Zuflüsse zu erhalten, Avird hier fast ausnahmslos der Grundablaß-Verschluss aus Schiebern oder Schützen bestehen. Wir beschränken uns deshalb darauf, zunächst einen der letzteren Verschlüsse, Avie er an cler Alfeld-Thalsperre verAvendet ist, zu beschreiben. Einen Abschluß mit Schiebern Averden Avir später (S. 353) bei Beschreibung des „Reservoir du Gouflre d’Enfer“ zu zeigen Gelegenheit haben.

Die Bauart des Grundablasses an der Alfeld-Thalsperre ist aus den Fig. 115 bis 118 ersichtlich. Wasserseitig besteht derselbe aus zAvei gewölbten Durchlässen von 0,95 Meter lichter Höhe und 0,5 Meter Weite. Diese beiden kleinen Durchlässe münden in einen grösseren von 1,40 Meter lichter Weite und Höhe; der Längenschnitt ist in Fig. 115, der Querschnitt in Fig. 116 dargestellt. Die Durchlässe durchdringen die Mauer bis zur Thalseite; das Mauerwerk derselben ist durchweg aus großen Quadern hergestellt. Die Sohle der Durchlässe liegt horizontal und trägt auf der Thalseite am Auslaufe ein Wehr aus Dammbalken, wodurch, wie üblich, das Wasser im Durchlässe gestaut m wird, um den Stoß der vom Sammelbecken nach 3 der Thalseite gerichteten starken Strömung teilweise -i zu brechen.

mm

i§

Fig. 116. Querschnitt.

j.

1 Ui

AS

AI

Ol

OH

in!

VC

L,

Der Verschluß ist durch zwei eiserne Schützen bewerkstelligt; Fig. 117 stellt die allgemeine Anordnung, Fig. 118 das Detail eines solchen Schützens dar. Die Schützen werden von der Mauerkrone aus mittels zweier Zahnstangen mit Vorgelege bewegt, wobei die Windeböcke auf einem aus der , wasserseitigen Mauerfläche der Sperre (vgl. Beschreibung S. 349) vorspringenden 7> Mauerkörper mit senkrechten Seitenflächen aufstehen. Die eisernen Schützen haben eine Stärke der Tafel von 40 Millimeter und laufen in eisernen Rahmen, welche mit starken Steinschrauben auf dem Mauerwerk befestigt sind. Die Gestänge bestehen aus schmiedeisernen Röhren von 105 Millimeter äußerem VtA Durchmesser und aus 50 Millimeter starken runden Stangen, welche von --£< den Röhren eingehüllt werden. In Abständen von je 3 Meter ist dieses Gestänge in eisernen Führungen gehalten. Beim Aufziehen der Schützen werden nur die Stangen beansprucht; beim Schließen nehmen die vV Stangen nebst den Röhren die Pressung auf VH und die letzteren verhindern die Ausbiegung )V- der ersteren. Ein Mann ist im stände, beim höchsten Wasserstande die Schützen zu be-Avegen; es ist deshalb notwendigerweise die Bewegung eine langsame. Die Einrichtung ist ( solide und zweckmässig; zu empfehlen dürfte sein, die Sitzflächen, sowie die Gleitflächen an Schieber und Rahmen aus Bronze herzustellen, um das Zusammenrosten zu verhindern. Wir werden in Abschnitt V ähnliche Einrichtungen m Detail besprechen.

IR:

sei

Qi

Hü

37)

-vC

Dadurch, daß in dem eben erwähnten Falle der Abflußkanal des Grundablasses in großen Dimensionen hergestellt wurde, treten die Nachteile der Verlegung desselben in die Staumauer selbst nicht so fühlbar hervor. Man konnte alsbald nach Vollendung des Durchlasses denselben benutzen, um die während des Baues eintretenden Hochwasser abzuführen und auf diese Weise besondere Aussparungen im Mauerwerk, welche sonst für den Hochwasserdurchlaß nötig sind, .vermeiden. Wenn aber nur ein Rohr oder ein kleiner Kanal für

UL

[_

looji llfoo]

Io Olli Ipol

Grundriss.

den Grundablaß bestimmt sind, so muß an der j    3tn betreffenden Stelle während des Baues eine

j-j    grössere, auch die Hochfluten durchlassende    o

Oeffnung ausgespart und zuletzt, beim Ein- )

tf-

, Ff-A-i—--r

H®T

* iPA.J

0,s

Li

Fig. 117.

Verscblufsvorrichtung. setzen des Rohres oder bei Herstellung des

Fig. 118. Abschlufsschieber.

Kanales wieder zugemauert werden. Dies ergiebt stets eine schwache Stelle an dem gefährlichsten, tiefliegenden Teile der Staumauer, weil der Verband des nachträglich eingesetzten Mauerwerks nie so gut wird, wie bei einheitlicher gleichmäßiger Durchführung.

Ein gesonderter Stollen für die Grundablaßleitung, welcher vor Beginn des Mauerns der Thalsperre gebrauchsfähig und groß genug ist, um die Hochwasser abzuführen, gewährleistet zweifellos am besten eine gute Ausführung der Staumauer bezw. einen sicheren Bestand derselben. Kann der Stollen nicht durchaus eine Richtung parallel der Sehne der Staumauer einhalten, also seitlich ausmünden, so sollte er doch etwa 50—100 Meter über die der Sperre hinaus in dieser Richtung vorgetrieben und dann erst nach einer, dem Hauptthallaufe zugekehrten Richtung gewendet werden. Verschluß am Eingänge und sonstige Stollenherstellung müssen mit der vorhin dargestellten Ausführung stimmen. In solchem Falle ist man sicher, das Mauerwerk der Thalsperre durchaus gleichmäßig ohne schwache Stellen und ohne jede Störung ausführen zu können.

Bei der Thalsperre der Gileppe [324] hat man sogar vor Beginn des Mauerns derselben zwei Grundablaßstollen erbaut, um bei etwaigen Reparaturen den einen abschließen und den andern benutzen zu können. Ein solches äußerstes Maß von Vorsicht scheint uns jedoch aus ökonomischen Gründen nicht gerade zur Nachahmung empfehlenswert.

Bei Anwendung eines Stollens liegen in der Regel das Entnahmerohr und das Entleerungsrohr zusammen. Die Beschreibung einer diesbezüglichen Anlage wird — wie bereits erwähnt — gelegentlich der Vorführung des Reservoir du Gouffre d’Enfer erfolgen (vgl. S. 351).

Besteht die Thalsperre aus einem Erddamm, so ist der Grundablaß unter allen Umständen seitlich zu legen; eine tunnelartige und ganz besonders sorgfältige Durchführung der Abflußeinrichtung wird nötig. In solchen Fällen soll die Entfernung der letzteren von der Wurzel der Sperre möglichst groß sein. Da in der Regel das Terrain einen flachen Verlauf haben wird, werden diese Kanäle (Röhren) lang und kostspielig. Man hat sie deshalb auch schon als Heber ausgestattet, um den Hauptteil der Leitung kürzer halten bezw. höher legen zu können [350].

Ad 4. Die Vorrichtung zur Wasserentnahme für Zwecke der Wasserversorgung besteht in der Regel aus einem Entnahmebrunnen oder einem Entnahmestandrohr, manchmal auch aus einem an der Einmündung in das feste Ablaufrohr •beweglichen Saugrohre. Um die ganze aufgespeicherte Wassermasse eventuell verwenden zu können, soll das an die Brunnen etc. anschließende, thalabwärts führende Ablaufrohr möglichst tief gelegt werden.

Die Entnahme muß aus verschiedenen Höhenlagen des Sammelbeckens möglich sein, um das Wasser jederzeit aus jenen Schichten abzuleiten, in welchen es die größte Reinheit bezw. die passendste Temperatur besitzt. Deshalb besitzen die Entnahmebrunnen bezw. das Entnahmestandrohr in verschiedenen Höhenlagen Abschlußvorrichtungen (Schieber, Schützen) zum Einlassen oder Absperren des Zuflusses. Diese Vorrichtungen müssen von der Wehrkrone aus beweglich sein. Saugröhren, welche um eine Achse drehbar durch Auf- und Ablassen in jede beliebige Lage gebracht werden können, verwendet man bei geringen Wassertiefen der Sperre (5 — 10 Meter).

Hinsichtlich der Abflußeinrichtungen gilt im allgemeinen dasselbe, was in Bezug auf die Grundablaßleitungen bemerkt wurde: in gemauerten Sperren können sie in die Staumauer gelegt werden; besser aber ist es, auch sie in besonderen Seitentunnels unterzubringen, und es sollte dies bei Erddämmen unter allen Umständen geschehen.

Ad 5. Einrichtungen zur Besichtigung der Sperren in ihren einzelnen Teilen sind für die gute Erhaltung solcher Anlagen unerläßlich. Bei gemauerten Sperren dienen diesem Zwecke zunächst mindestens ein auf der Wasserseite befindliches Schiff und Vorsprünge in dem Mauerwerke auf der Thalseite oder daselbst angebrachte B er men. Die Vorsprünge in dem thalseitigen Mauerwerke sind in der Regel Quaderkonsolen, die über Kreuz angeordnet werden und geeignet sein müssen, um kleinere Gerüste zur Vornahme von Reparaturen darauf zu stellen. Es erscheint ferner zweckmässig, an der Wasserseite der Mauern eiserne Leitern anzubringen, welche Personen, die ins Wasser gefallen sind, gestatten, entlang der Mauer sich zu retten; ebenso sind verankerte Ringe zum Festbinden der Dienstschiffe anzubringen.

Bei Erd dämmen kann man sich im allgemeinen auf die Bereitstellung eines oder mehrerer Dienstschiffe beschränken, da die flachen Böschungen allerwärts Besichtigungen ohne besondere Vorkehr ermöglichen.

Besonders gefährlich für den Bestand der Staumauern und Erddämme ist das Ueberschlagen bei Sturm und außergewöhnlichem Hochwasser und Störungen im Zusammenhänge des Sperrenkörpers infolge außergewöhnlicher Hitze bezw. langer Trockenheit. Hierauf hat man bei den Besichtigungen sein Augenmerk zu richten. Eine ständige Gefahr liegt ferner in der im allgemeinen unvermeidlichen Filtration, d. h. dem Eindringen von Wasser in und durch den Staukörper von dem Sammelbecken aus. Auch in die Poren, Klüfte und Spalten des Gebirges, in welchem

die Thalsperre eingesetzt ist, dringt Wasser. Es muß deshalb auch hierauf — und in Rücksicht auf tiefer gelegene schwache Punkte — in einiger Erstreckung unterhalb der Thalsperre durch sorgfältige Beobachtung zu Tage tretender kleiner Ausflüsse und Untergrundströmungen Rücksicht genommen werden. Welche Maßregeln im einzelnen Falle zu ergreifen sind, um vorhandene Mißstände rechtzeitig zu entdecken, läßt sich allgemein nicht angeben; man kann nur sagen, daß eine sachverständige Aufsichtsbehörde notwendig ist, um hier das Richtige zu treffen.

Ad 6. Je höher eine Thalsperre angelegt wird, um so umfangreicher, besonders um so länger wird sich im allgemeinen der hinter derselben liegende Stausee entwickeln. Dieser bildet aber für den Verkehr beider Ufer ein künstlich geschaffenes Hindernis und es erscheint deshalb nötig, dessen Ueberwindung zu erleichtern. Dies geschieht in der Regel dadurch, daß man die Krone der Staumauer nder des Erddammes als Verkehrsweg ausbildet.

Bei Erddämmen genügt eine solide Pflasterung der Dammkrone, welche in Zusammenhang mit dem wasserseitigen Böschungspflaster zu bringen ist.

Bei Staumauern sollte man

zum

Zwecke des Fußgängerverkehres eine mindestens 2 Meter breite Bahn freihalten, welche, wenn auch Fuhrwerke überzuleiten sind, mindestens auf 4—5 Meter zu erweitern ist. Die Fahrbahn breiter als 5 Meter zu machen, ist vielfach üblich, wird aber andrerseits [304] weder als nötig noch als nützlich betrachtet (vgl. S. 328).

In Fig. 119 haben wir den nach dem Vorgänge französischer Ingenieure fast allgemein angenommenen Typus eines solchen Wegüberganges für gemauerte Thalsperren dargestellt. Auch erwähnten wir bereits (S. 338), daß die Rücksichten auf Wellen- ^ schlag und Eisbildung auf der Wasserseite eine glatte, durch keinerlei Bänder, Wiederkehren, Pfeiler oder Nischen unterbrochene Fläche verlangen; selbst die Brüstung sollte aus einer einzigen durchgehenden, oben abgerundeten Mauer bestehen. Eine Verzierung der Brustwehr ist nur an der Thalseite

VT!

il

:~"3.

1.00

H.

pii

fülw

*1«.

ilfi

Q,5

Ti

■MS

Fig. 119. Mauerkrone einer Tlialsperre.

möglich. Entsprechend den unterhalb liegenden, meist kolossalen Mauermassen wird man es architektonisch begründet finden, wenn hier etwa aus der in Fig. 119 zu entnehmenden Weise gebaut wird. Man wird sich auf _ eine Art Festonierung beschränken und über diese eine von Konsolen oder Backsteinbögen getragene steinerne Brustwehr setzen [304]. Statt der letzteren kann man praktisch auch ein eisernes Geländer anbringen, das übrigens in der Regel keinen guten Eindruck macht.

Die Fahrbahn kann gepflastert oder überschottert werden. Dabei ist in der üblichen Weise für den Wasserabfluß zu sorgen.

Manchmal setzt man auch ein Monument auf die Thalseite. So ruht in der Mitte der Gileppe-Thalsperre [331] ein aus Sandstein ausgeführter riesiger Löwe in sitzender Stellung von circa 300 Tonnen Gewicht.

Die Abhaltung trüber, geschiebeführender Zuflüsse zu einem der Wasserversorgung dienenden Klärbecken ist von Wichtigkeit. Hierzu dient entweder ein besonderer Umlaufkanal, wie er beim Sammelbecken des Furens (vgl. S. 351) angewendet wurde, oder ein Geschiebesammler, d. h. ein für sich bestehendes, oberhalb des Sammelbeckens befindliches Klärbassin von größerer Länge mit Ueber-fall nach dem Sammelbecken. Am besten wird der Zweck des Geschiebesammlers erreicht, wenn einige Reihen Nadeln quer zur Wasserströmung aufgestellt werden können, zwischen welchen dem Wasserausflusse ein recht großer Querschnitt Vorbehalten bleibt.

Die Wasserabgabe an Gewerke bezw. die Teilung des Ergebnisses vom Sammelbecken geschieht meist in der Weise, daß der Abfluß einen Ueberfall passiert, der in verschiedenen Breiten und diesen proportional die abfließenden Wassermengen in getrennte Kanäle einleitet. Mit Absperrschiebern wird derselbe Zweck erreicht.

Fischwege (Fischleitern, Fischtreppen, Fischpässe) können bei den Sperren nur am Hochwasserüberfall bezw. an der Wurzel der Sperre angebracht werden. Die Breite der nach dem Kaskadensystem mit mindestens 0,3 Meter Tiefe anzulegenden Wasserbassins sollte 0,7 Meter, ihre Länge circa 2,5—3 Meter betragen; der Boden der Bassins kann eben oder geneigt sein. Besser ist es in allen Fällen, die Einrichtung von Fischwegen zu unterlassen.

Für Reparaturen an der Thalsperre ist stets neben dem Wärterhause eine Bauhütte (Magazin) zu errichten, in welcher die nötigen Werkzeuge und Materialien sich befinden. In der Regel wird eine besondere Instruktion für alle vorkommenden Fälle zu erlassen sein. Steigert sich die Filtration durch eine Mauer, oder einen Damm über das normale Maß, so kann durch Einschütten von Kalkmilch vor die Wasserseite ein in vielen Fällen befriedigendes Ergebnis erreicht werden. Im übrigen wird der Wärter stets den Ursachen der Undichtigkeiten nachzugehen und die Aufsichtsbehörde zu weiteren Veranlassungen zu bestimmen haben.

Zu diesem Zwecke ist eine telephonische Verbindung des Wärterhauses mit dem Orte, von welchem aus der Dienst geregelt wird, unerläßlich; auch die stets vorkommenden Aenderungen in der Entnahmemenge etc. etc. verlangen dies. Selbst-thätige Signale, welche dem Wärter den Wasserstand im Bassin und an den Verteilungsapparaten anzeigen, sind ebenfalls notwendig. Endlich ist es für den Fall der Not am Platze, Alarmsignale und telegraphische Verbindung auch mit entfernteren, unterhalb der Sperre gelegenen Ortschaften einzurichten, um bei etwaigem Bruche rechtzeitig warnen und dadurch wenigstens die Gefahr für das menschliche Leben verringern zu können. Wie hier im einzelnen Fall vorzugehen ist, kann selbstverständlich allgemein nicht beschrieben werden.

Weitere Bemerkungen und Beispiele aus der Praxis. Man ist auf den

ersten Blick erstaunt, auch unter den neueren Ausführungen von Staumauern sehr viele zu sehen, welche ganz andre Profile haben, als sie sich nach der von uns dargestellten Theorie ergeben würden. Insbesondere findet man bei einer Vergleichung, daß die meisten Profile größer sind, als sie die Rechnung verlangt. Zwar sind die Basisbreiten mit wenigen Ausnahmen nicht sehr abweichend von dem rechnungsmäßigen Typus; dagegen ist um so mehr in den oberen Partien der Profile an Stärke zugegeben.

Verschiedene Gründe scheinen für die Ingenieure, welche solche Profile verwendet haben, maßgebend gewesen zu sein.

Der belgische Ingenieur Bidaut, welcher die Thalsperre der Gileppe beiVerviers erbaute, hat hierfür das in Fig. 120 dargestellte Profil verwendet. Man erkennt sofort die gewaltigen Unterschiede gegen das theoretische Profil: 15 Meter Kronenbreite, wo ein Drittel, d. h. 5 Meter genügt hätten, und nahezu 66 Meter Breite der Basis, welche — bei 5 Meter Kronenbreite — mit circa 45 Meter ausreichend gewesen wäre. Selbstverständlich waren Bidaut zur Zeit der Projektierung dieser Thalsperre alle früher angewandten Profile und Theorien etc. wohl bekannt. Für seine Abweichungen machte er folgendes geltend.

Das Sammelbecken bei Verviers enthalte eine viel größere Wassermenge, als die vorher bekannten, nämlich 12—14 Millionen Kubikmeter. Wenn nun auch diese größere Wassermenge die Wahrscheinlichkeit eines Unglückes nicht vermehre, so würden doch die Folgen desselben weit schrecklicher sein, als bei geringeren Wassermengen. Ferner sei die Staumauer der Grileppe viel länger, als die damals bekannten anderen Staumauern. Bidaut ist überzeugt und glaubt, die meisten Ingenieure müßten mit ihm darin übereinstimmen, daß Mauern, welche den Druck des Wassers auszuhalten hätten, bei zunehmender Länge auch dicker werden müßten (vgl. S. 335).

Außerdem hielt Bidaut es bei dieser ersten Thalsperre in Belgien für notwendig, daß das Werk im Volk das größte Vertrauen genieße und nicht die Furcht vor etwaigen Zufällen die Ausführung weiterer verhindere. Dieses Vertrauen kann nur durch sehr starke Dimensionen erlangt werden. Endlich erwog Bidaut noch, daß die Thalsperre selbst eine Ueberflutung müsse aushalten können, wenn der Gileppe unerwartete Zuflüsse zugeführt werden sollten.

Auch der bekannte französische Ingenieur Krantz [304] geht von dem Gesichtspunkte aus, daß man die Staumauern recht reichlich bemessen solle. Er sagt bei seinen Betrachtungen der älteren spanischen Reservoirmauern: „Diese Gruppe fällt zum vornherein mit ihren prunkvollen unnützen Breiten auf. Ich lege einen so hohen Wert auf die vo 11 stän dig e Sicherheit der Staumauern, daß ich diesem unmäßigen Luxus völlige Nachsicht angedeihen lassen würde, wenn durch die Anwendung von doppelt so viel Mauerwerk auch die Pressungen um die Hälfte oder nur entsprechend reduziert worden wären. Leider ist dies nicht der Fall u. s. w.“ Es ist also nicht die zu große Mauermasse, sondern nur die technisch ungerechtfertigte Verteilung des Mauerwerks innerhalb des Profils, welche er beanstandet. Das von Krantz angegebene Normal-

10,so

£6,50

.— 9,«,

<,ob|4_ 7,50 _1

—jj

.1.

<9,50

wo

3.50 J

37,20

-J 47,70

CO

t,'

pä

ec»

’S*

cr>

37,20

65,S2

"VT

.i

Fig. 120. Profil der Gileppe-Thalsperre hei Verviers [324].

profil (Fig. 111, S. 335) strebt im allgemeinen mehr nach einer großen Basisbreite, als nach geringem Basisdruck und einer solchen Massenverteilung, daß die vorkommenden Maximalpressungen möglichst kleine Werte (nicht über 6 Kilo pro Quadratcentimeter) annehmen.

Es ist unzweifelhaft, daß ein erfahrener Ingenieur im Laufe der Zeit sich ein gewisses Gefühl für die statische Sicherheit der Bauwerke aneignet. Bidaut, welcher sagt, er habe die Gileppe-Thalsperre so massig konstruiert, damit das Volk Vertrauen in die Anlage habe, empfand sicherlich selbst einiges Unbehagen bei Betrachtung der schlanken oberen Profilteile an den neueren französischen Staumauern. Vielleicht vergegenwärtigte er sich auch die Angriffe eines Sturmes und starker Wellenbewegungen, bei welchen ein großer Teil der Wassermasse des Sammelbeckens gewissermaßen gegen die Mauer geschleudert wird: dann dürfte man seine Empfindung nicht gerade unberechtigt finden. Zur Aufnahme von Stößen sind ja größere Massen besonders geeignet.

Theoretisch könnte in Wasserspiegelhöhe die Breite der Mauer gleich Null sein, denn in diesem Punkte der Mauer herrscht bei ruhigem Wasser keinerlei Pressung. In der Praxis hat man — wie bereits mehrfach erwähnt — den Angriffen des Windes, der Wellen, des Eisstoßes und dem Wogen des Klärbeckeninhaltes Rechnung

Lueger, Wasserversorgung.

zu tragen. Die hieraus resultierenden Ängriffsmomente lassen sich nur schätzen, nicht berechnen; man muß sich also mit einer Annahme begnügen, d. h. es ist die Dimension der Mauerkrone eine willkürliche. Daß sich unter solchen Umständen jeder einzelne in besondererWeise mit der riesigen Verantwortung abfindet, die ihm mit dem Entwürfe für ein so wichtiges Bauwerk zufällt, ist sehr begreiflich. Ebenso klar ist, daß bei nicht geradezu unrichtiger Verteilung der Massen im Profile und guter Ausführung die stärkere Mauer auch die größere Aussicht auf den längeren Bestand hat.

Tn diesem Sinne müssen denn auch die praktischen Ausführungen beurteilt werden, und man sollte sich insbesondere von der oft verbreiteten, gewiß unrichtigen Voraussetzung frei machen: die Konstrukteure der ausnahmsweise starken Bauwerke hätten keine Kenntnis von der sogenannten Theorie gehabt. Wir glauben, gerade dann, wenn der Ingenieur genau erwägt, was theoretisch völlig sicher und was nur hypothetisch ist, wird er im besonderen Falle zu Verstärkungen gelangen.

Wir gehen nun dazu über, einige bewährte praktische Ausführungen zu beschreiben. Zunächst sollen ein größerer Erddamm, und sodann einige gemauerte Thalsperren-Anlagen vorgeführt werden.

8,53

•IT,«6

3,66

t

uf

«■

Stupfe

3,55

25,59

0m

I Sj!ft" ft

8,E3

«iÜ[.

Fig. 121. Erddamm von Asliti (Indien).

In Indien existiert wohl die größte Anzahl von Sammelbecken, deren Inhalt durch Erddämme angestaut wird. Eine der neueren, in den Jahren 1876—82 erbauten Anlagen ist der Damm von Ashti, welcher sich im Distrikte Sholapur (15 Meilen entfernt von der Bahn von Bombay nach Madras) befindet; das angestaute Wasser dient zur Bewässerung von 10 226 Hektar Terrain. Das Sammelbecken faßt os 40 Millionen Kubikmeter Wasser, hat eine Spiegelfläche von co 1100 Hektar und ein dienstbares Niederschlagsgebiet von oo 24 000 Hektar. Die größte Stauhöhe im Becken beträgt 14 Meter, die zufließende Wassermenge ungefähr den sechsten Teil der im Niederschlagsgebiete fallenden Regen. Etwa 6 Millionen Kubikmeter gehen im Sammelbecken durch Verdunstung und Versickerung verloren, so daß nur 84 Millionen Kubikmeter verfügbar bleiben.

Der Erddamm hat eine Länge von co 3,9 Kilometer und seine größte Höhe ist 17,68 Meter; den Querschnitt durch denselben haben wir in Fig. 121 dargestellt, aus welcher alle Abmessungen in Meter ersichtlich sind.

Nachdem zunächst durch Ausrodung aller Wurzeln, Pflanzen etc. ein gutes Fundament für den Damm vorbereitet war, wurde an der Sohle mit der Vertikalachse unter der Mitte der Dammkrone ein Thonkern von 3,05 Meter Stärke durchgehend in der ganzen Dammlänge und bis auf die undurchlässige, aus Braunkohlensandstein (Trapp) bestehende Schichte herabreichend, eingesetzt. Hierauf erfolgte die Anschüttung des Dammes in drei Teilen: der mittlere Teil besteht aus schwarzem, sorgfältig ausgewähltem lehmigem Boden; rechts und links desselben ist bindige reine Erde von brauner bis roter Farbe eingelegt; der thalseitige äußere Teil ist aus einer Mischung des zum Kern verwendeten lehmigen Bodens mit Sand hergestellt. Die Anordnung ist aus der Figur ersichtlich. Auf der Wasserseite wurde ein Böschungspflaster angelegt, dessen obere, dem Wellenschläge ausgesetzte Zone aus großen Steinen besteht, die von einer Zone Pflasterung aus kleineren Steinen, letztere bis zur Sohle des Sammelbeckens herabreichend, gestützt werden. Das Pflaster ist mit Schroppen ausgekeilt.

Die Ausführung des Erdwerkes erfolgte in Schichten von 20 Centimeter Höhe, die durch Einwalzen gefestigt wurden.

-f—y

3,00

<5,00

U 5,20 ₄.4,00_4

51,40

45.W

An der rechten und der linken Wurzel des Dammes befinden sich die Ablaufkanäle. Sie sind als gemauerte Tunnels durch den Damm geführt, welche ein eiförmiges (Haube nach unten, Spitze nach oben) Profil von ca. 1,4 Meter Höhe und ca. 1 Meter Weite (am Kämpfer) erhalten haben. Diese Tunnels sind thalseitig durch eine Mauer geschlossen, aus welcher je drei gußeiserne, 0,3 Meter weite, mit Schieber versehene Röhren austreten, mittels welcher der Auslauf reguliert wird.

6,00

4- 6,CO.

46,10

Der Flutauslaß ist durch einen einfachen, an den Staukörper anschließenden Flügeldamm bewerkstelligt, längs dessen man durch Abgrabung des natürlichen Ufers einen Kanal von ca. 250 Meter Breite herstellte; die Hochflut wird auf diese Weise in ein Seitenthal bezw. in den daselbst befindlichen Fluß Rapla abgeführt.

Fig. 122. Thalsperre von Villar (Spanien).

Weitere Details in [364].

Unter den gemauerten Thalsperren wollen wir zunächst die in den Jahren 1869 bis 1876 erbaute, der Wasserversorgung von Madrid dienliche, elegant ausgeführte Staumauer von Villar im Querschnitte vorführen. Man ersieht sofort, daß diese Mauer unter Berücksichtigung der von den Franzosen gegebenen Theorie entstanden ist; sie ist im Grundrisse gegen das Sammelbecken konvex angelegt und in sehr hartem Gneisfelsen fundiert bezw. mit den Widerlagern eingelassen. Als Mauersteine wurden teils die durch den Fundamentausbruch gewonnenen Gneisstücke, teils Findlinge verwendet. Die Mauer ist verhältnismäßig kurz (134,8 Meter) und schließt ein Sammelbecken von circa 16 V2 Millionen Kubikmeter ab. Das Wasser liefert der Fluß Lozoya. Die Wasserentnahme erfolgt aus einem in Mitte der Staumauer errichteten turmartigen Vorbau und in einer Tiefe von 45,40 Meter unter der Steinkrone; in gleicher Tiefe befindet sich der durch ein besonderes Wasserwerk betriebene Grundablaß. Der Hochwasserüberfall hat eine Breite von 60 Meter. Weitere Details in [406].

Eine erheblich massigere Konstruktion zeigt die im Jahre 1887 begonnene, zur Wasserversorgung von San Francisco dienende Crystal-Springs-Thalsperre in Kalifornien, . welche wir in Fig. 123 dargestellt    •

haben. Sie ruht auf kompaktem ——-Fels und steht mit diesem durch treppenartig eingearbeitete Absätze

in Verbindung; zur Erhöhung der__

Wasserdichtigkeit greift in Nähe __

der Wasserseite ein etwa 3 Meter langer Zahn in den Felsen ein.

a,85    l.

-IS,66

51-78,9«

\-

/

Die Wasserseite der Mauer ist mit 4 : 1 geböscht, die Thalseite von der Mauerkrone nach unten mit 2,3 : 1, am Mauerfuße mit 1 : 1 bei Anwendung eines Uebergangsbogens von 78,69 Meter Halbmesser. Der Krümmungshalbmesser der gegen die Wasserseite konvexen Mauer be-    ,

4-

IS.66

_

5J.6S

7.63

trägt 194,30 Meter, ihre Länge    ‘

207,4 Meter. Die übrigen Maße ergeben sich aus der Figur.

Fig. 123. Crystal-Springs-Thalsperre in Kalifornien.

Diese Thalsperre dürfte die

größte sein, welche aus Beton, d. h. aus Kunststeinen T-föriniger Gestalt (9 — 12 Meter Seitenlange, 2,5—3 Meter Dicke und bis zu 600 Tonnen Gewicht) hergestellt wurde; die Steine sind aus 1 Teil Portlandzement, 2 Teilen Sand und 6 Teilen Steinschlag an der Stelle angefertigt, an welcher sie eingebaut wurden.

Das Wasser wird einem gußeisernen Standrohr von 1270 Millimeter Durchmesser entnommen, welches in einem gemauerten Schachte eingeschlossen und in drei verschiedenen Höhenlagen mit Einlaßöffnungen versehen ist, die im Sommer (bei größerer Wärme der oberen Schichten) die Entnahme in Nähe der Sohle, in der Regenzeit (bei schlammigen unteren Schichten) die Entnahme oben ermöglichen [408].

Vergleicht man die Profile Fig. 121, 122 und 123 unter sich, so kann man leicht ermessen, wie ungemein verschieden die Flächeninhalte und damit die Herstellungskosten sind, und welche Opfer für die vermeintlich größere Sicherheit der in Fig. 121 und 123 gewählten Typen gebracht werden müssen.

Auf die Herstellungskosten übt übrigens neben dem Profil und der Länge der Staumauer (oder des Erddammes) auch das mehr oder weniger rationelle Verfahren bei der Herstellung, sowie die Bauvorschrift großen Einfluß aus. Die letztere bedingt

jsr.

T Vusscnö cJux.Lter*

UebersicTxtsplan.

Am Wasserfall

eC),r^

^ lücbeT' -

wir

Hs

B ärenbac H-

Wald

R.u n d k_o p f

Stdnbruchj

5and.\vä:

mm

^ Märta-Mmg.0;

a MUH t IIF

CruMtflLtt

rBcLrctckl

Schm

Ste in b nzc/t ||| ;|

SS

Enzen - Gesi ck

Stebibruch

Alctyazvn

Alto' Weg

ZOO

Fig. 124. Alfeld-Thalsperre bei Sewen im Elsafs.

das zu verwendende Material und die Termine für die Vollendung der einzelnen Arbeiten. Je nachdem nun das eine oder andre Material leicht oder schwer an die (meist abgelegene) Baustelle zu schaffen ist, wird der Preis ein geringer oder hoher sein, und es müssen deshalb diesbezügliche Kostenvergleichungen jeder Ausführung vorhergehen. Verlangt man die Ausführung in ganz kurzer Zeit, so werden im allgemeinen höhere Preise bezahlt werden müssen, als wenn längere Baudauer zulässig ist.

Was das rationelle Verfahren bei der Herstellung anbetrifft, so wird wohl selten ein derartiges größeres Bauwerk ohne ausgedehnten maschinellen Betrieb — sei es zum Beischaffen der Erde oder des Mauermateriales, sei es zum Versetzen der Mauersteine etc. etc. — ausführbar sein. Manchmal bringen es jedoch die Verhältnisse mit sich — z. B. in fremden Ländern ohne Verkehrsmittel —, daß alles mit Handarbeit vollzogen werden muß; die Bauzeit ist dann eine sehr lange.

Auf die Entscheidung wegen des anzuwendenden Materiales sind die verschiedensten Umstände von Einfluß, die wir hier nicht alle vorzuführen in der Lage sind. Beispielsweise möge erwähnt werden, daß die in Fig. 123 dargestellte Crystal-Springs-Thalsperre deswegen in Beton ausgeführt wurde, weil man hierfür gewöhnliche Arbeiter verwenden kann; den Maurern und Steinhauern hätte man neben freier Verpflegung einen Tagelohn von 6*/2 Dollars (27,30 Mark) zu zahlen gehabt. Außer den Tagelöhnen ist es der Preis des Thones, des Sandes, der Mauersteine

und besonders des Mörtels etc., welche Einfluß nehmen auf die zu wählende Ausführungsweise. Hier sind jeweils die Lokalverhältnisse vor Ausarbeitung eines Projektes genau zu studieren.

Eine ansprechende Veröffentlichung über derartige Vorstudien enthält [403], welche den Bau der von uns schon mehrfach erwähnten Alfeld-Thalsperre beschreibt — eine Ausführung, welche in den Jahren 1883—1887 im Elsaß vollzogen worden ist. Wir wollen im folgenden einen kurzen Auszug aus derselben geben.

Der Alfeld-Stauweiher liegt am Fuße des Elsässer Belchen in Nähe der französischen Grenze, etwa 27a Kilometer oberhalb Sewen. Das Gebirge besteht daselbst aus Granitit, welcher sich in mäßiger Tiefe als gewachsener Fels vorfindet, wasserdicht ist und dessen im Wasser gewaschener Detritus zugleich einen sehr guten Bausand abgiebt. Der Granitit selbst ist fest, hart und witterungsbeständig, somit ein sehr gutes Baumaterial.

Zwei Mauern — in Fig. 124 durch „große“ und „kleine“ Mauer unterschieden — bilden die Thalsperre. An der Abflußstelle des Alfeldbaches erhebt sich die Stauhöhe auf 21,7 Meter über dem mittleren Wasserspiegel des letzteren, womit das Sammelbecken einen Fassungsraum von co 1 100 000 Kubikmeter enthält.

%n- r -i, aj_!zxs’

Die große Staumauer (vgl. Fig. 125) hat von der tiefsten Stelle aus gerechnet eine Höhe von 28 Meter und eine Basisbreite von 18,33 Meter. Sie fällt an der Wasserseite auf 10 Meter senkrecht ab und springt dann daselbst in einen an die Vertikale tangierenden Kreisbogen von 70 Meter Halbmesser vor. Auf die so festgesetzte Linie sind die in Fig. 125 eingeschriebenen Maße bezogen, auf welche wir verweisen; die Lamellen des Querschnittes haben je 1 Meter Höhe. Südlich von der großen Mauer und durch einen Felsvorsprung von derselben getrennt, ist die kleine Mauer in eine Bodensenkung eingelassen (vgl. Fig. 124).

Die Mauern sind so berechnet, daß die Druckspannungen nirgends 6 Kilogramm pro Quadratcentimeter überschreiten und Zugspannungen — mit Ausnahme ganz abnormaler Verhältnisse — nicht auftreten.

n_La«-

Vor Vergebung der Ausführung wurden von der Bauleitung Versuche über die Art des anzuwendenden Mörtels gemacht, nachdem vorher festgesetzt war, daß alles Mauerwerk aus Bruchsteinen (von Steinbrüchen im Granitit, unmittelbar bei den Baustellen) im Cyklopenverband auszuführen sei. Die Versuche erstreckten sich auf folgende Mischungen:

1.    Reine Zement-Sand-Mörtel,

2.    Mörtel aus Wasserkalk (Schwarzkalk) und Sand,

3.    Mörtel aus Wasserkalk (Schwarzkalk), Zement ~ und Sand,

4.    Mörtel aus Weißkalk, Zement und Sand,

Fig. 125. Profil der Staumauer der Alfeld-Thalsperre.

5.    Mörtel aus Wasserkalk (Schwarzkalk), Traß und Sand,

6.    Mörtel aus Weißkalk, Traß und Sand.

Die Mörtel ad 1 (reine Zementmörtel) zeigten hohe Festigkeiten, waren jedoch zu teuer

und hatten bei starkem Sandzusatz (z. B. in der Mischung 1 Zement auf 5 Sand) eine ungenügende Adhäsionskraft und eine große Porosität. Die Mörtel aus Wasserkalk und Sand (ad 2) erwiesen sich für den vorliegenden Zweck infolge ihrer langsamen Erhärtung unter Wasser als unbrauchbar. Die Mörtel ad 3 entsprachen allen an sie zu stellenden Anforderungen, sie zeigten unter Einwirkung der verschiedenartigsten Einflüsse eine bedeutende Druck- und Zugfestigkeit und ließen sich billig hersteilen. Die Mörtel ad 4 sind brauchbar, zeigen jedoch eine geringere Festigkeit als jene ad 3, ohne sich billiger zu stellen. Die Mörtel aus Wasserkalk, Traß und Sand (ad 5) zeigten sich ebenso gut, wie diejenigen ad 3 und stellten sich gleichfalls billig. Mörtel aus Weißkalk, Traß und Sand (ad 6) zeigten ebenfalls eine geringere Festigkeit als jene ad 3.

Man entschied sich auf Grund der Versuche für einen Mörtel aus 1 Gewichtsteil Portlandzement, 2 Gewichtsteile Wasserkalk und 10 Gewichtsteile gewaschenen Sand, was einem Volumenverhältnisse von 1 : 4 : 10 entspricht.

Die Bausteine wurden durch Minensprengung im großen gewonnen , wobei Ladungen bis zu 75 Zentner Pulver in Verwendung kamen. Solche Ladungen lieferten dann meist Tausende von Kubikmetern brauchbarer Bausteine. Der Minimalinhalt eines Bausteines war auf 0,02 Kubikmeter vorgeschrieben; in der That wurden die Mauern aus Steinen hergestellt, deren mittlerer Inhalt 0,15—0,20 Kubikmeter war und bis zu 0,5 Kubikmeter anstieg.

Die Bruchsteine wurden auf Dienstbahnen mit schwachem Gefälle nach der Baustelle gebracht. Zur Mörtelbereitung diente eine durch Lokomobilbetrieb bewegte Mörtelmaschine mit horizontaler

Achse; von dieser Maschine aus wurde der Mörtel in Kasten aufgefangen und per Dienstbahn an die Mauer angefahren. Pro Tag konnten 25 Kubikmeter Mörtel hergestellt werden. Von den genannten zwei Dienstbahnen aus wurden sodann sowohl Mörtel wie Bausteine mittels Krahn nach der Verwendungsstelle gefördert, wie dies aus Fig. 126 ersichtlich ist.

Die Mauer hat nach Fecht „vollständige Gleichartigkeit und gleiche Widerstandsfähigkeit gegen Verschiebung nach allen denkbaren Schnittebenen“. Zur Aufmauerung einer Schichte von circa 1 Meter Höhe waren je 14 Tage Zeit erforderlich. Auf die Dichtung der Fugen an der Wasserseite wurde große Sorgfalt verwendet. Jede Fuge wurde auf 7 Centimeter Tiefe ausgehauen und mit einem Mörtel, bestehend aus 2 Teilen feinem Sand und 1 Teil Portlandzement, ausgestrichen, dem man bei trockenem windigen Wetter noch etwa J/s— V¹⁰ Wasserkalk (Schwarzkalk) zufügte. Auch die thalseitige Oberfläche der Mauer wurde mit gleichem Material ausgefugt. Zur Herstellung der beiden Staumauern waren im ganzen 28333 Kubikmeter Mauerwerk erforderlich, welche einschließlich Lieferung sämtlicher Materialien 334429 Mark gekostet haben, pro Kubikmeter mithin rund 12 Mark, ein erstaunlich billiger Preis.

Im übrigen verweisen wir auf das bereits früher (S. 341) über diese Ausführung Mitgeteilte und auf [403].

Ueber den für Thalsperren erforderlichen Kostenaufwand lassen sich schwer allgemeine Anhaltspunkte geben. Den größten Einfluß haben hier die orographi-schen Verhältnisse des Sammelbeckens selbst. Ist ein großer Wasserinhalt bei relativ kurzer Sperre zu erzielen, so werden die auf den Kubikmeter aufgespeicherten Wassers bezogenen Kosten selbstverständlich kleiner als bei langen Sperren; auch werden sie um so kleiner, je größer im ganzen das Fassungsvermögen des Sammelbeckens. Wir konstatieren, daß bei der vorhin beschriebenen Alfeld-Thalsperre der Aufwand pro Kubikmeter angesammelten Wassers sich auf 40 Pfennige beläuft. Bei den gemauerten französischen Thalsperren wechselt dieser Preis zwischen 17 und 80 Pfennigen und ist im Mittel 36 Pfennige. Die Anlagen in Algier erforderten zwischen 6 und 32 Pfennigen, im Mittel 20 Pfennige; jene in Spanien zwischen 6 und 22 Pfennigen, im Mittel 13 Pfennige. Bei Erddämmen kostete in Frankreich der Kubikmeter aufgespeicherten Wassers zwischen 7 und 25 Pfennigen, im Mittel 17 Pfennige; in England im Mittel 32 Pfennige, in Indien zwischen 2 und 5 Pfennigen, im Mittel 3,6 Pfennige.

Die indischen Thalsperren schließen die größten Sammelbecken ab, wenn von den amerikanischen Seesperren abgesehen wird. Unter den ersteren nennen wir den Erddamm von Ekruk bei Sholapur, welcher 95, jenen von Ashti bei Sholapur, welcher 40 Millionen Kubikmeter Wasser ansammelt. Die Seesperre am Winnipegosis-Lake (Britisch-Amerika) schliesst 1298 Millionen Kubikmeter, jene am Leech Lake (Minnesota) 850 Millionen Kubikmeter Wasser ab.

//MörtelbtOuL

/ jh

US

«93765*3210

SZ-'t r buhrv

Jpg

io rr..

Fig. 126. Mauergerüst.

Eine Zusammenstellung der Kosten für Aufspeicherung eines Kubikmeters Wasser bei verschiedenen ausgeführten Sperren findet sich in [358], S. 29, 41, 48 u. [406], S. 39.

Sammelbecken, welche zur Wasserversorgung dienen, sollten ihrem Inhalte nach 150 — 200 Liter pro Kopf und Tag entsprechen. Im Mittel erfordert die Zurückhaltung von 1 Million Kubikmeter

rund 20 Hektar Wasserfläche des Sammelbeckens. Die Verdunstungshöhe beträgt — wie früher (S. 321) erwähnt — je nach dem Klima 0,004—0,010 Meter pro 24 Stunden; der Verlust durch Filtration circa 500—1000 Kubikmeter pro Tag für jede Million Kubikmeter, welche das Sammelbecken enthält. Im allgemeinen verschwinden auch bei den besser angelegten Reservoiren 20—40% durch Verdunstung und Versickerung; es bleiben also zur Speisung rund 70% im Mittel (vgl. S. 321). In der Regel kennt man nur die Regenhöhen tieferer Stationen und mag deshalb hier bemerkt werden, daß die Regenhöhe mit je 100 Meter Höhenunterschied um 60—70 Millimeter zunimmt.

¹

Minard, Cours de construction. Paris 1841.

²

Stevenson, Th., Design and construction of harbours. 3. Aufl. Edinburgh 1886.

³

Dammbalkenverschlüsse haben die meisteix älteren spanischen Thalsperren [390], auch jene von Hamiz in Algier [372]; die letztei’e, sowie jene von Elche in Spanien [372] sind mit Sicherheitsgalerien zum Schutze der den Verschluß öffnenden Arbeiter versehen. Einen Thoi'vei’schluß hat die Spei-re von Marengo [349]. Zum x-aschen Aufziehen der Schützen besitzt die neue Thalspen-e von Puentes (Spanien) [406] eine Dampfmaschine; jene von Villar [406] eine Wassei’kraftmascliine.

Zum Schlüsse bringen wir die Beschreibung der schon mehrfach erwähnten gemauerten Thalsperre des Gouffre d’Enfer bei St. Etienne, auch Thalsperre des Furens genannt.

Das Reservoir du Gouffre d’Enfer, welches durch Fig. 127 schematisch und im Grundrisse dargestellt ist, wurde durch eine Thalsperre von rund 52 Meter Höhe aufgestaut zu dem drei-

tyjc'usH? V?»mTAa.uA

S?.sc. 1. Cerbiere

7/

ELm

42.0    36,5    50£_

WM

immmM

K

soiTrrr//// //

Sc'timr.'liscljes Längenprcfil

Tunnel

ci

BAI

^LSEHYOIH, DU GOUpFJ D’ElifE5\

j^ajesl&b der Situation

niHniii

CueV’.vr.sserltUurL,

PiAesutal

es

des Jurens

BITT 3315 yU

Fig. 127. Thalsperre des Furens bei St. Etienne in Frankreich.

fachen Zwecke: die Quellwasserversorgung der Stadt St. Etienne in trockenen Zeiten zu ergänzen, dem Flusse Furens eine gleichmäßige Wassermenge zuzusichern und die früher eingetretenen periodischen Ueberschwemmungen zu verhindern.

Für den ersten der genannten Zwecke war es nötig, dafür zu sorgen, daß in der Regel nur ganz reines Wasser in das Sammelbecken einströme. Von Natur ist das Niederschlagsgebiet reich bewaldet und wenig besiedelt; das Gebirge ist nahezu undurchlässig. Das normal zufliessende Wasser ist also unverdorben. Um die Hochwasser abz uh alten, und um während des Baues der Sperre von denselben nicht belästigt zu sein, wurde zunächst ein Flutkanal (Fig. 127) erbaut, welcher am rechtsseitigen Thalhange hinzieht, an der Sohle 5,5 Meter breit und 3 Meter tief ist, somit bei einem spezifischen Gefälle von 0,012 Meter eine Maximalwassermenge von circa 90 Kubikmeter abzuführen vermag. Dadurch wurde es möglich, alle durch Sinkstoffe getrübten Wasser in jenen Zeiten auszuschließen, in welchen das Reservoir zur Ergänzung der Quellwasserleitung beigezogen wird. Für den Bau der Sperre gewährte der Kanal die größte Erleichterung; er verhinderte schwache Stellen im Mauerwerke, die entstanden wären, wenn man im Sperrenkörper selbst die Hochwasserdurchflußöffnung hätte freihalten müssen. Da überdies noch der Grundablaß- und Entnahmetunnel A B (Fig. 127) errichtet wurde, konnten auch die im Gebiete des Sammelbeckens niedergegangenen kleinen Flutmengen ohne jede Gefahr für den im Bau begriffenen Sperrenkörper abgeführt werden. Der letztere ist deshalb aus einem Gusse auf gemauert und nahezu vollständig wasserdicht.

Um ausnahmsweise — bei ganz großen Hochwassern — das Sammelbecken dem dritten der obengenannten Zwecke dienstbar zu machen, ist der Tunnel CD (Fig. 127) errichtet worden.

In der Regel soll der Wasserstand im Sammelbecken nicht höher als bis zur Sohle dieses Tunnels ansteigen und bleibt deshalb der letztere normal geöffnet. Bei großen Hochwassern dagegen wird die bei D befindliche Stellfalle abgelassen und dadurch im Sammelbecken ein Ansteigen des Wasserstandes um 5,5 Meter bezw. eine rasche Ansammlung von circa 400000 Kubikmeter Wasser ermöglicht. Dieser für St. Etienne gefahrbringende Teil des Hochwassers kann durch Schleusen in das Sammelbecken eingelassen werden. Bei F ist ein Ueberfallwehr angebracht, um das Ansteigen auf die obengedachten 5,5 Meter zu beschränken. Die Hilfe reicht aus, um nach den aufgestellten Berechnungen sowohl als auch in der That die Ueberschwemmung von St. Etienne (welche erst beginnt, wenn die Wassermenge des Furens 98 Kubikmeter Wasser pro Sekunde überschreitet) hintanzuhalten.

Das Schleusenwehr, welches den ebengedachten Einlaß vermittelt, liegt an der Stelle, an welcher der Flutkanal vom Bette des Furens abzweigt; es hat zehn Oeffnungen von je 1,50 Meter Weite. Von diesen führen fünf in das Sammelbecken und fünf in den Flutkanal. Die Oeffnungen sind überbrückt und auf der Brücke stehen die Aufzugsvorrichtungen für die Schützen.

Das Sammelbecken hat ein Fassungsvermögen von 1 600 000 Kubikmeter, welches ausreicht, um dem zweiten der eingangs genannten Zwecke gerecht zu werden. Zu einer noch vollkommeneren Kompensation ist indessen später oberhalb des Gouffre d’Enfer noch ein zweites Sammel- . becken (Pas du Riot) erbaut worden.

Die Thalsperre des Gouffre d’Enfer wird durch eine nach der Wasserseite konvexe Mauer

j?

7.00

M.

7.00

H,25

0.35

45,09    50,50    52,5»

7oo

45,16

1,2 S

von 252,5 Meter Halbmesser (Mitte Mauerkrone verstanden) und circa 100 Meter Länge gebildet. Die Mauer ist vollständig geschlossen, d. h. mit keinerlei Auslaßöffnungen, Entnahmebrunnen etc. versehen und vorzüglich ausgeführt. In Fig. 128 haben wir das Querprofil durch dieselbe dargestellt; es wurde so berechnet, daß die größte Pressung an keiner Stelle 6,50 Kilo pro Quadrat-centimeter überschreitet. Thalseitig sind an der Mauer in neun Reihen Konsolträger eingelassen, um Gerüste darauf stellen zu können; an der Wasserseite befindetsich 2Meter über demNormal-überlaufe eine breite mit Platten gedeckte Berme.

1,00

20, H

7,00

7,9»

33,-0

S.47

Ul

Vo

3S.70

49,00

Fig. 128. Staumauer des Furens.

Der Grundablaß bezw. die Wasserentnahmeröhren liegen in einem 2 Meter hohen und 1,8 Meter weiten Tunnel, welcher seiner ganzen Länge nach eine 40 Centimeter dicke Ausmauerung besitzt. Zwei aus Flantschröhren hergestellte gußeiserne Leitungen von 40 Centimeter Lichtweite gestatten die Entnahme und Entleerung; in der Mitte zwischen beiden und etwas tiefer liegt sodann noch ein beständig offenes Ablaßrohr, welches hauptsächlich die Schlammablagerungen oberhalb des Einlaufs verhindern soll. Das letztere mündet unterhalb des Tunnelausganges in den nach dem Furens führenden Kanal.

Die ganze Einrichtung ist in Fig. 129 cTar-gestellt. Die großen Rohre münden bei F ein, bei A aus. An der Einmündung bei F ist an jedem Rohr eine von oben her bewegliche Verschlußklappe. Die Ausmündung erfolgt in einem tiefliegenden Becken A, in welchem das mit großer Geschwindigkeit ausströmende Wasser seine Bewegung zu mäßigen gezwungen ist. Zwei Paar bei C und E angebrachte Schieber gestatten die Regulierung des Ausflusses; in der Regel werden nur jene bei C benutzt, während die bei E gelegenen dem Zwecke dienen, bei eintretenden Rohrdefekten im Tunnel die Wasser abzusperren. Letztere sind daher entweder ganz offen oder ganz geschlossen; die ersteren haben je nach Bedürfnis eine Zwischenstellung. Bei G befindet sich ein eisernes Gitter zum Abschluß der Einmündungskammer: Beim Ablassen des Reservoirs werden alle drei Röhren benutzt; zunächst die beiden 40 Centimeter weiten, welche die Entleerung bis F bewirken. Nachdem dies geschehen, setzt man die Dammbalken bei G ein und entleert die Vorkammer durch das unterste Rohr, wobei gleichzeitig die Reinigung bezw. Spülung, sowie eine Besichtigung der Rohreinläufe F erfolgen kann.

Die Verteilungsschleusen sind an der Ausmündung bei B bezw. bei D im Grundriß angedeutet. Die Ausmündung steht durch einen großen offenen Kanal mit dem Furens und einen kleinen gedeckten Kanal mit der Quellwasser Versorgung von St. Etienne in Verbindung. Weiteres in [371].

Hill

Fig. 129. Grundablafs und Entnahmevorrichtung am Reservoir du Gouffre d’Enfer.

Je besser man die Thalsperren unterhält, um so längere Zeit werden sie Bestand haben. Man muß deshalb neben den Baukosten stets ein Kapital vorsehen, aus dessen Zinsen die nicht unbedeutenden Unterhaltungs- und Aufsichtskosten zu bestreiten sind. Es ist eine geologische Thatsache, daß alle natürlichen Thalsperren allmählich oder durch Katastrophen durchbrochen werden; dieses Schicksal scheint uns auch für künstlich angelegte, ungenügend oder gar nicht unterhaltene Sperren unabwendbar.

Litteratur:

289, 290, 291, 292, 293, 294, 295, 296, 297, 298, 299, 300, 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309, 310, 311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318, 319, 320, 321, 322, 323, 324,325,326, 327, 328,    329,    330,    331,    332,    333,    334,    335,    336,    337,    338,    339,    340,    341,    342,    343,    344,    345, 346,

347, 348,    349,    350,    351,    352,    353,    354,    355,    356,    357,    358,    359,    360,    361,    362,    363,    364,    365, 366,

367, 368,    369,    370,    371,    372,    373,    374,    375,    376,    377,    378,    379,    380,    381,    382,    383,    384,    385, 386,

387, 388,    389,    390,    391,    392,    393,    394,    395,    396,    397,    399,    400,    401,    402,    403,    404,    405,    406, 407,

408, 408 a.

[372] enthält die Beschreibungen der französischen bezw. algerischen Sperren: Hamiz, Habra, Grand-Cheurfas, Lig, Muley, Magone, Tlelat, Djidonia, Oued-Meuräd; Furens, Pas du Riot, Ban, Cotatay, Tache, St. Christophe, Tholonet, Bouzey, Gros Bois, Pont-Chazilly, Cercey, Ponthier, Tillot, Remilly, Yingeanne, Liez. Ferner jene der Gileppe. [390] enthält die Beschreibung der spanischen Sperren: Almansa, Alicante, Muchamiel, Elche, Puentes, Hijar, Huesca, Gasco, Val d’Inferno, Nijar, Ponton della Aliva, Elda. #

Iggfr^

fw/mM/zÄ

11-

■/'/.'/////z

D.

zS=

⁷-^py=

:%jg

B.

fl«

//

IS*»

■llSs

r?

Q,

■/

Hm«

...

•dysm-inäu'ag des valers» Stollens

Einmündu-ng des niederen Stollens

§ 36. Schaffung eines künstlichen Wasserhaushaltes durch Nachahmung

natürlicher Quellen.

Studiert man irgend ein Terrain zu dem Zwecke, dessen Fähigkeit zur Produktion von Grrundwasser zu ermitteln, so kommen nach dem Früheren (Abschn. II) vor allem in Betracht:

1. Die Lage desselben gegenüber dem Regenwinde (Abschn. II, § 24, S. 187) bezw. die Höhe des Niederschlages (Abschn. II, § 24, S. 190).

2.    Das Klima bezw. die Verdunstung des flüssigen Wassers und die Absorption durch die Pflanzenwelt (Abschn. II, § 23, S. 176).

3.    Der Wasserablauf von der Bodenoberfläche sowie die Infiltrationsfähigkeit des Bodens (Abschn. II, §§ 25, 26 und 27).

4.    Die geognostische Konstitution, welche über den Verlauf des im Boden flüssig bleibenden Wassers Schlüsse gestattet (Abschn. II, § 28).

5.    Die Größe des für den Wasserhaushalt vorhandenen Bodenreservoires (Abschn. II, § 27).

Mit der Kenntnis dieser Verhältnisse erhält man alle wünschenswerten allgemeinen Anhaltspunkte hinsichtlich Beschaffenheit (Abschn. II, §§ 29, 30), Menge und Nachhaltigkeit des im Terrain vorhandenen Grundwassers.

Wir haben in Abschn. II, §§ 31, 32 und 33 den Verlauf der Grundwasser unter der Bodenoberfläche und das Wiederzutagetreten derselben kennen gelernt. Dabei haben wir gesehen, daß das Wasser bei seiner Bewegung nur jenen Weg wählt, auf welchem es nach Lage der sonstigen Verhältnisse den geringsten Widerstand findet.

Diesem Grundsätze entsprechend liefert die unter dem Boden sich bildende bezw. bestehende Grundwasserwelle im allgemeinen ein gewissermaßen verflachtes Abbild des orographischen Reliefs unserer Erdoberfläche — innerhalb gewisser Grenzen kontinuierlich schwankend, ganz selten unterbrochen. Auf Hochebenen oder hohen Bergen gegrabene oder gebohrte Brunnen erreichen die WTelle erst in großer Tiefe; im flachen Lande steht sie nahe der Bodenoberfläche. In relativ kleinen Mengen durchdringt das Wasser den Boden im Gebirge, tritt vielfach an den Hängen als Quelle aus und vermehrt, je weiter man in die Tiefe steigt, die Menge des offen abfließenden Baches, Flusses oder Stromes; ebenso gelangen alle, kontinuierlich unter der Bodenfläche verlaufenden Wasserströmungen nach und nach in die Tiefen der Thäler und sammeln sich in den dort abgelagerten Allu-vionen. Sie erfüllen dieselben (Abschn. I, §§ 20, 21) je nach der vom Gebirge kommenden Zuflußmenge und den im Thale gegebenen Abflußbedingungen, mehr oder weniger hoch, in ganz ähnlicher Weise, wie unsere Flüsse die Seebecken erfüllen, welche sie durchlaufen müssen. Es entwickelt sich — kurz gesagt — unterirdisch ein ganz analoger Wasserhaushalt, wie wir denselben an den offenfließenden Gewässern beobachten können.

Sowie wir nun in der Lage sind, innerhalb der natürlichen Grenzen, d. h. bei entsprechender örtlicher Beschaffenheit Flüsse ganz oder teilweise in andere Bahnen zu lenken, sie anzustauen, künstliche Sammelbecken zu schaffen, überhaupt dem offenfließenden Wasser Zwang anzuthun: ebenso sind wir im stände, bei den Grundwasserströmen etwa vorhandenen Stau zu fösen und mit denselben bestimmten Zwecken angepaßte sonstige Veränderungen vorzunehmen. Wo die Natur Quellen versagt hat, erkennen wir die Ursache; führen wir aus, was hier von der Natur unterlassen wurde, so entstehen Quellen. Wo das Wasser tief unter dem Boden verläuft und große Gefälle zum Transport kleiner Mengen verlangt, können wir andre Wege mit weniger Widerstand bahnen; entsprechen wir dem eingangs erwähnten Grundsätze, so wird das Wasser in diese Wege einlenken. Bereiten wir umgekehrt dem Abflüsse des Grundwassers Hindernisse, so wird es sich im Boden anstauen. Wir kommen in die Lage, wenn sich irgendwo ein Bodenreservoir für das Grundwasser bietet, dasselbe mit Wasser zu füllen in ganz ähnlicher Weise, wie wir künstliche Wasseransammlungen durch das offenfließende Wasser und durch Thalsperren schaffen. Noch mehr. Fehlt es in einem Niederschlagsgebiete, welches zur Bodeninfiltration geeignet ist, an genügenden Regenfällen, während offenfließende

sei es %

Gewässer dasselbe durchziehen, so können wir die letzteren zur Bewässerung des Niederschlagsgebietes benützen und dem Untergrundstrome die versinkenden Wassermengen zuführen, wo wir sie brauchen.

Das hierbei einzuhaltende Verfahren ist teilweise schon sehr lange bekannt. Zunächst ist es das Erschürfen von Quellen, das Bahnen eines Weges zu Tage für die unter der Bodenoberfläche ablaufenden Grundwasserströmungen. Diesen ganz analog ist die künstliche Wasserentnahme aus natürlichen Grundwasserreservoiren

durch mechanische Hebung, sei es durch Einschlitzeu von Sammelkanälen. Weniger bekannt ist die unterirdische Aufspeicherung von Wasservorräten durch künstliche Mittel, während wiederum der Ersatz mangelnder Regeninfiltrationen durch Bewässerung aufnahmefähiger Bodenschichten an vielen Orten schon seit langer Zeit stattfindet.

Liegen Grundwasserströmungen vor, welche zu allen Zeiten den Bedürfnissen, die uns zu Wasserfassungsanlagen zwingen, entsprechen, so beschränkt man sich auf einfache Ausnutzung vorhandener Vorräte: es entstehen die Quellenfassungen und Grundwasserfassungen, wie wir sie in den §§ 37, 39, 40 und 41 eingehender besprechen werden. Wesentlich hierbei ist stets eins: Die Produktion des Wassers im Untergründe — der wasserführende Grundwasserstrom, bezw. der Quellenzufluss— muß j ederzeit größer sein, als die Wassermenge, welche wir demselben kontinuierlich entnehmen. Ist dies der Fall, so ist die durch Entnahme veranlaßte Störung des Gleichgewichtes im Untergrundstrom ohne Einfluß auf dessen Ausnutzung. Anders gestaltet sich die Sache, wenn die Produktion oder der Zufluss an Grundwasser zu dem Orte, an welchem wir einer bestimmten Quantität bedürfen, zeitweise oder ständig kleiner ist, als diese Quantität. Diesen Fall wollen wir jetzt in’s Auge fassen.

Es giebt hierbei nur zwei Wege zum Ziele: Ist die Produktion oder der Zufluß an Grundwasser nur zeitweise kleiner, als das Bedürfnis, so sind wir auf eine Regelung des Wasserhaushaltes angewiesen; ist sie ständig kleiner, so müssen wir erwägen, was unter den gegebenen Verhältnissen die Natur hätte thun können, um eine unseren Bedürfnissen entsprechende Produktion fertig zu bringen. Dann wird sich heraussteilen, ob wir im stände sind, das fehlende künstlich nachzuholen. Ob Gründe der Oekonomie gestatten, das als richtig Erkannte auszuführen, mag der Erwägung des Einzelnen anheimgegeben werden; wir sehen hiervon ab, da allgemeine diesbezügliche Erörterungen unmöglich sind.

Um zunächst einen klaren Einblick zu gewinnen, wollen wir uns nochmals die in § 34 abgehandelten venetianischen Zisternen vergegenwärtigen. Mit diesen haben wir das Verfahren der Natur nachgeahmt. Wir legen über eine undurchlässige, in Gefäßform konstruierte Unterlage eine bestimmte Menge Sand und füllen die Zwischenräume des Sandes mittels der atmosphärischen Niederschläge oder anderer Zuflüsse mit Wasser an — genau dasselbe, was auf natürlichem Wege geschieht, wenn die Niederschläge ein poröses, über undurchlässigen Schichten liegendes Gebirge treffen (vgl. Abschn. II, § 26). Zufluss, Entnahme und Verluste bedingen bei der Zisterne ganz bestimmte räumliche Verhältnisse, die wir nicht nochmals erörtern wollen. Genau so, wie dort, verhält es sich bei den natürlichen Grundwasserreservoiren; nur sind hier den Verlusten jene Wassermengen zuzurechnen, welche unbenutzt ablaufen, d. h. nach vorläufig unbekannten Orten versinken.

Je größer man den Sandinhalt einer Zisterne gestaltet, um so sicherer ist — wie wir gesehen haben — unter sonst gleichen Umständen ein ungestörter Wasserbezug. Die der Vergrößerung des Zisterneninhaltes entgegenstehenden Bedenken hinsichtlich der Wasserqualität (S. 306) kommen bei Grundwasserreservoiren in Wegfall: können wir die letzteren beliebig vergrößern, so können wir auch den Wasserbezug beliebig regeln.

Denken wir uns nun einen, durch den in Fig. 130 dargestellten Höhenschichtenplan der Grundwasseroberfläche bestimmten Grundwasserstrom. Für denselben kann der Wechsel gröberer, auf der undurchlässigen Schichte gelegener Gerolle mit feineren Sanden, Thonschichten etc. die Bedingung der Oberflächengestalt sein; diese Oberflächengestalt kann aber auch durch die unterliegende undurchlässige Schichte ganz oder teilweise bestimmt werden. Wir wollen das letztere und ein gleichmäßiges grobes Korn des Grundwasserträgers annehmen. Ein in der Richtung ABC Fig. 131 genommenes Profil zeige durch die stark ausgezogene Linie ABC die Grundwasseroberfläche. Bei gleichmäßigem grobem Korn des Grundwasserträgers ist offenbar der Abfluß gegen C ein relativ rascher und es wird deshalb im allgemeinen die ganze Strömung den Charakter erhalten, daß sie einige Zeit nach anhaltenden Regenfällen viel, nach langer Trockenheit dagegen wenig Wasser fortführt. Liegt ein Wasserbedürfnis vor, welches kleiner als das mittlere, dagegen größer als das niedrigste derzeitige Ergebnis des Grundwasserstromes ist, so läßt sich genau berechnen, wie

:E

Fig. 331. Schnitt ABC.

Fig. 130. Ilöhenscliichtenplan.

groß das künstlich anzulegende Reservoir werden muß, das im stände ist, den Ausgleich zu bewerkstelligen (vgl. § 34, S. 307). Dieses oder ein wo möglich größeres Reservoir erhält man durch Einsetzen der unterirdischen Sperre BB\ welche bis zur undurchlässigen Schicht reichen und mit dieser wasserdicht verbunden sein muß. Zapft man das Reservoir bei B an, so steht der Inhalt in Zeiten kleiner Zuflüsse als Ergänzung des für die normalen Bedürfnisse fehlenden Wassers zu Gebot; das Reservoir wird sich wieder füllen, wenn in B weniger entnommen wird, als der Grundwasserstrom bei reichlichen Infiltrationen zuführt.

Ist es unmöglich

sichten — den Staudamm bis zur undurchlässigen Schichte abzusenken, so genügt eventuell auch ein in geringere Tiefen reichendes derartiges Hindernis zum Aufstau der Grund wasserwelle und damit zur Schaffung eines größeren Reservoirs behufs Ausgleichung der wechselnden Zuflüsse mit der Entnahme.

sei es aus rein technischen oder aus finanziellen Rück-

Ein Grundwasserstrom, dessen Gleichgewicht durch eine tiefliegende Entnahme gestört ist, kann auch durch die Art dieser Entnahme zeitweise unzureichend werden. In diesem Falle wird die Ausgleichung zwischen Zulauf und Ablauf, allerdings in weniger vollkommener Weise, durch zeitweise Verlegung der Entnahmestelle erreicht. Es ist klar, daß, sofern die Entnahme in großer Tiefe und immer an dem gleichen Orte erfolgt, bei reichen Zuflüssen zum Grandwasserstrome demselben mehr Wasser entzogen wird, als Bedürfnis ist; werden dann die Zuflüsse knapp, so liefert das Entnahmerohr zu wenig: die Versorgung leidet Not. Entnimmt man dagegen das Wasser an zwei Stellen, von welchen die eine hoch, die andre tief liegt und schließt man die tiefliegende Entnahmestelle zu Zeiten großen Zuflusses ab, da in solchen

Zeiten durch die obere Entnahraestelle der Bedarf gedeckt ist, so wird später, wenn die Zuflüsse nachgelassen haben, durch Oeffnen der tiefen Entnahmestelle von den im Grundwasserträger angestauten Reserven nützlicher Gebrauch gemacht werden können.

Vielfach gebräuchlich ist in solchem Falle auch die Einrichtung, bei welcher man die Entnahmestelle in der T-iefe als einzige beläßt, aber durch Zudrehen eines hinter derselben angebrachten Schiebers in Zeiten reichlichen Zuflusses den, das normale Bedürfnis überschreitenden Abfluss hindert.

Die unterirdischen „Thalsperren“ der erstgenannten Art hat man hie und da mit und ohne Erfolg zur Anwendung gebracht. Ohne Erfolg bezw. ohne den gewünschten Erfolg fast immer, wenn man nicht genau über den Lauf der Untergrundströmung orientiert war oder sich dem in Abschn. I, § 20, S. 126 angeführten Irrtum hinsichtlich der Abfangung von Grundwassern, welche einen Thalquer-scbnitt passieren, hingegeben hat. Bedingung für den Erfolg ist ein ähnlicher Verlauf der Grundwasserhorizontalen, wie ihn Fig. 130 zeigt, und ein mächtiger, darüber liegender, geeigneter Grundwasserträger.

Wird der letztere künstlich hergestellt in Form von beigeführten Sand- und Kiesschichten, die hinter der Sperre über der Grundwasserwelle angeschüttet werden, so entsteht eine Art venetianischer Zisterne.

Beide Fälle wird man sich in ihrer Verwirklichung für die Praxis nach dem Vorausgeschickten leicht vergegenwärtigen können; wir bedürfen also keiner Beispiele*).

Für die Ausgleichung zwischen Produktion und Konsumtion durch zeitweilige Verlegung derEntnahme-steile soll als Beispiel die Wassergewinnung der Stadt Müllheim in Baden vorgeführt werden**). Sie erfolgt oberhalb Oberweiler im Klemmbachthale am Fuße des Blauen im Alluvium, welches dort in großen Massen aufgeschüttet und mit Wiesenkultur bedeckt ist. Diese Wiesen werden periodisch bewässert, und kurze Zeit darauf hebt sich im ganzen Grundwasserreservoir die Stromwelle. Der am Ausgang der Wasserfassung gelegene Sammelbrunnen hat nun die in Fig. 132 dargestellte Einrichtung. Nach längerer Regenzeit oder nach eingetretener Wässerung wird der Schieber bei A geschlossen. Allmählich steigt sodann das Grundwasser, bis es eine Lage erreicht hat, welche dem Auslaufe durch den bei B angebrachten Schieber entspricht. Während in solchen Fällen bei A häufig 20 bis 25 Sekundenliter abflossen, ergiebt die Entnahme durch B nur ca. 7 bis 10 Sekundenliter; das Quantum von 7 Sekundenlitern kommt etwa dem maximalen Bedarfe des Städtchens gleich. Die Differenz — 13 bis 15 Sekundenliter — wird zunächst verwendet, um den Grundwasserspiegel in nächster Nähe des Brunnens zu heben. Ist dies geschehen, so steigt allmählich die Welle in dem weiter rückwärts liegenden Gebiete nach und damit der Zufluß zu B innerhalb der erwähnten Grenzen. Bei trockener Witterung sind sodann die gesammelten Reserven sehr willkommen, da die Absorption durch die ausgedehnten Wiesenkulturen eine große ist. — Diese Einrichtung dient übrigens im vorliegenden Falle auch noch einem andern wichtigen Zwecke. Der Punkt B liegt bereits erheblich höher, als die Sohle des ca. 150 Meter entfernten Klemmbaches und der diesem benachbarten Wiesen, die nicht Eigentum der Stadt sind. Während in nächster Nähe der Fassung die Wässerung verhindert wird (diese Wiesen gehören der Stadt), wäre es doch nicht unmöglich, dass von den nicht der Stadt gehörigen Bachwiesen her ungenügend filtriertes Wässerungswasser der Sammelanlage Zuströmen könnte. Durch die Aufstauung der Grundwasserwelle auf einen über

Imm

~t*r. <r~*-ü “er

*-,---Q s-O-®-o

^---

121

B,

•A

?===Si

izz°r?_

W-

EE?J

-O_

V# . ₀

^ O----T,

• o O _o_o

inüi

cV

■v£yV\ A

Fig. 132. Grundwasserfassung bei Müllheim i. B.

*) Vergl. die Bemerkungen von Disselhoff, Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1880. S. 523, und [398].

**) Entworfen und in der Ausführung geleitet in den Jahren 1887—89 vom Verfasser.

B gelegenen Spiegel wird aber mit voller Sicherheit erreicht, daß die bei der Wässerung sich ergebenden Ueberstauungen nicht in die Quellenfassung, sondern in den Bach ab laufen. Was von der Wässerung in größerer Entfernung in den Boden sinkt, passiert ein so wirksames Filter, dass sich das AVasser der Quellenfassung auch in Wässerungsperioden als nahezu chemisch rein erweist.

Für die Nutzbarmachung reichlicher Niederschläge auf dem Wege der natürlichen Filtration aus künstlich angelegten offenen Stauwerken liegen viele Beispiele vor. Wir erwähnen hierbei besonders ein in der Kapkolonie häufig angewendetes Verfahren, welches Gamble [226] beschrieben hat. Dort finden sich in manchen Gegenden Durchbrüche eruptiven Gesteines, welches in langgestreckten Gängen (vgl. Abschn. II, S. 255, 4) im durchlässigen Gebirge verteilt ist; an dem Ausgehenden dieser Gänge entstehen Quellen, welche jedoch in trockener Zeit versiegen. Um sich nun auch in trockenen Zeiten Ausflüsse zu bewahren, werfen die Bauern in diesen Gegenden in angemessener Entfernung hinter den Ganggesteinen Dämme auf und errichten auf diese Weise Einstaubassins für das Regenwasser, das allmählich im durchlässigen Untergründe versinkt und die Beständigkeit der am Ausgehenden auftretenden Quellen sichert, bezw. deren Ergiebigkeit vermehrt.

Dumas (vgl. Abschn. II, S. 149 [188]) hat eine ähnliche Art von Wassergewinnung in ein System gebracht, welches er wie folgt beschreibt:

Er will (a. a. 0. S. 275) die Regenfälle benutzen und für diesen Zweck:

1.    die in den Thälern ablaufenden Gewässer sperren, indem er ihnen Dämme oder Wehre entgegensetzt, welche im stände sind, sie unter allen Umständen und selbst bei dem stärksten Regen zusammenzuhalten;

2.    mittels Fanggräben und Filtriergräben, die angemessen unter den Abschlüssen angelegt werden, unterirdisch diese so filtrierten und von jedem fremden Körper befreiten (?) AVasser sammeln;

3. mittels eines Längengrabens, welcher die andern Gräben in Verbindung bringt und dadurch gewissermaßen die „Brunnenmutter“ bildet, diese Gewässer in einen unterirdischen Behälter leiten, von wo aus sie dann verteilt werden.

Nähere Erörterungen bezw. Beispiele giebt er a. a. 0., worauf wir verweisen.

sie

Die künstliche Verstärkung von Quellenergüssen erfolgt auch durch zeitweise oder ständige Bodeninfiltration aus nahezu wagrechten, an Gebirgshängen angelegten Gräben, welche Oberflächenwasser empfangen, durch dessen Versickern sodann nach Umlauf längerer Zeit Grundwasser entsteht. Sind Weg und Träger der Versickerung günstig, so werden die so entstehenden Grundwasser gute; begreiflicherweise ist die sich ergebende Qualität um so besser, je weniger nichtkapillare Zwischenräume in dem als Zuträger dienenden Gebirge vorhanden sind und umgekehrt. Natürlich muß das Schichtengefälle und die undurchlässige Schicht die Gewähr bieten, daß die Wasser nach der richtigen Stelle abfließen. Dann ist diese Quellenverstärkung besonders dort von Wert, wo hochgelegene intermittierende Quellen (Maibrunnen etc.) vorhanden sind, die bei Schneeschmelzen und nach längeren Regenzeiten viel Wasser liefern, in trockenen dagegen wenig oder gar keines. Ist der Weg, der ihnen in gedachter Weise zum tieferen Auslaufe gewiesen wird, lang genug, so gewähren weil Monate vergehen, bis sie wieder austreten — den unterhalb liegenden Fassungen in Zeiten starken Sommerverbrauchs willkommene Zuschüsse von guter Qualität.

Die eben beschriebene Methode der AVasserzufulir zum Untergründe findet man — beiläufig bemerkt — nicht allein für Zwecke der AVasserversorgung, sondern auch für die Feuchthaltung des Bodens in AValdungen etc. angewendet. Bei der AVasserversorgung für die Stadt AVies-baden [83] wurden in dem Quellengebiete oberhalb der Fasanerie, welches fast ausschließlich aus AVald besteht, mehrere Systeme von offenen Gräben angelegt, welche mit sehr geringem Gefälle

am Thalgehänge sich hinziehen. In diese wird, im Frühjahr beginnend, etwa bis Mitte Juli das Wasser aus hochgelegenen Quellen eingeschlagen. Das Wasser durchzieht die "Gräben langsam, versinkt nach und nach in die sich im Thale öffnenden Schichten und gelangt schließlich — nach längerem Aufenthalte im Gebirgsinnern — zu den tief in der Thalsohle gelegenen Sammelgalerien.

Die Bodeninfiltration wird unmöglich dort, wo der Untergrund ein undurchlässiger ist; würde man hierauf ohne weiteres Bewässerung einführen, so wäre eine Versumpfung des Terrains die unmittelbare Folge. In solchen Fällen muß eine künstliche Drainage des Bodens vorhergehen, wodurch auch die schwersten Böden in mehr oder weniger hohem Maße gelockert und durchlässig gemacht werden. Rücksichten auf die Qualität des Wassers erfordern bei Zurückhaltung desselben in drainierten Bodenschichten eine Tief läge der Drains von mindestens 1,5 bis 2 Meter oder darüber. Je tiefer die Drains gelegt werden, um so sicherer wird die größte Kalamität für die Benutzung solcher Anlagen zu unsern Zwecken — das Einwachsen der Wurzelzöpfe [630] — verhindert. Im übrigen darf der Berechnung des Inhaltes solcher Bodenreservoire höchstens eine Wassermenge von ca. 5 °/o des betreffenden Bodenvolumens zu Grunde gelegt werden; außerdem muß der zur Aufspeicherung benutzte Boden rein sein (vgl. S. 364).

Im allgemeinen möchten wir zufügen, daß die seither genannten praktischen Methoden zur künstlichen Verstärkung von Quellen oder zur Neubildung solcher sich mehr für kleine als für große Verhältnisse eignen; der Charakter des Notbehelfes ist ihnen mehr oder weniger aufgeprägt. Indessen sind — wie erwähnt — die Fälle, in welchen ihre Anwendung angezeigt ist, nicht gerade selten. Selbstverständlich kann in den meisten Fällen auch die Form eines „Quellenauslaufes“ gewahrt werden.

ryr-:

Fig. 133.

Von erheblich grösserem Interesse werden die eingangs erwähnten Prinzipien, wenn man sie auf Wiederherstellung der durch unvermeidliche Aufschlußarbeiten gestörten Beziehungen von großen unterirdischen Wasserhaushalten an wendet. Denken wir uns z. B. den in Fig. 133 dargestellten Fall; bei Q sei eine kleinere Quelle. Die geognostischen Untersuchungen haben ergeben, daß sie aus durchlässigem Gebirge kommt, welches über undurchlässiger Schicht lagert. In A und B mögen sich mächtige Geröllablagerungen \ befinden, welche Träger von größeren Grundwasserströmungen sind. Zunächst ist klar, daß das unter B befindliche Grundwasser durch das durchlässige Gebirge gegen A hin teilweise entweicht. Die Quelle Q verdankt ihr Dasein offenbar der im durchlässigen Gebirge einziehenden Bodeninfiltration, ebensowohl aber auch dem aus dem Alluvion B kommenden Grundwasser. Ist ihr Ergebnis nicht genügend, so muß in der Richtung von Q nach B ein Stollen vorgetrieben werden, um die Wassermenge zu vermehren, sofern der freie Auslauf beibehalten werden will. Ein andres Auskunftsmittel giebt es nicht.

Das Ergebnis dieser Aufschlussarbeit wird zunächst ein sehr günstiges sein. Es wird nicht nur ein großer Teil der nach A entwichenen Grundwasser durch den Stollen gesammelt werden, sondern es wird auch das Grundwasser aus B jetzt viel leichter durch den Stollen abfließen können, als ihm dies vorher durch die Spalten des durchlässigen Gebirges möglich war.

Die Erleichterung im Ausflusse wird jedoch die Folge haben, daß sich das unter B in der Alluvion vorhandene Grund Wasserreservoir rasch entleert; sein früher großer Wasserinhalt wird jetzt klein. Damit treten die in Abschn. II, § 28, S. 224

erwähnten Uehelstände auf. Es wird sich ein neuer Gleichgewichtszustand entwickeln und die bei Q nach Vollzug der Stollenarbeit austretende Quelle wird zu Zeiten großer Bodeninfiltrationen oder kurz nachher eine das Bedürfnis weit übersteigende Wassermenge bringen, dagegen in trockenen Zeiten viel weniger Wasser liefern, als sie bei dem früheren Gleichgewichtszustände zu liefern vermocht hätte.

Das wäre ein schlechter, unhaltbarer Wasserhaushalt. Man bedarf in der Regel in trockenen Zeiten das meiste Wasser.

Dieses Ziel erreicht man in solchen Fällen nur durch einen im Stollen angebrachten künstlichen Aufstau, welcher zeitweise den Zufluß von B her verringert oder ganz absperrt, gleichzeitig aber auch ermöglicht, zu beliebiger Zeit den vollen Zufluß eintreten zu lassen. Ist die entsprechende Einrichtung getroffen, so kann man den Wasserhaushalt im Grund Wasserreservoir B nach Bedürfnis — innerhalb bestimmter Grenzen — regulieren.

Ein sehr schönes diesbezügliches Beispiel liefert die Wasserversorgung von Wiesbaden [88], [614], [655].

Nach den Untersuchungen des Landesgeologen Koch in Wiesbaden gehört das der dortigen Wasserversorgung dienstbare Gebirge zu Hem sogen, vordevonischen System. Die Schichten fallen unter 60 bis 90 Grad gegen Norden. Das Streichen der Schichten ist parallel dem Kamme des Gebirges, geht also vom Niederwald nach dem Feldberg, d. h. von Westsüdwest nach Ostnordost¹). Die ältesten Gesteine, welche die Berge dicht nördlich der Stadt bilden, sind die Serecite (Neroberg, Bahnholzerkopf); ihnen folgen nach oben die Phyllite. Der eigentliche Kamm des Gebirges wird von Quarzit (Grauwacke) gebildet. Derselbe erstreckt sich vom Niederwald in fast gerader Linie nach Homburg. Das ganze Innere des Gebirges ist von unzähligen Spalten und Klüften durchzogen, jedoch in ungleicher Weise. Außergewöhnlich spaltenreich ist der Quarzit; die demselben südlich vorgelagerten Serecit- und Phyllitschichten haben weniger Spalten, namentlich nicht in der auf das Streichen senkrechten Richtung, und bilden eine Art Damm oder Schale für das in den Quarzitspalten befindliche Wasser. Infolge dieser Stauvorlage zeigen sich an dem Gebirgsrande auch einzelne Quellen — die Ueberläufe der Grundwasserreservoire; der größte Teil der Bodeninfiltrationen muß jedoch nach Lage der Gebirgsschichten (bei ihrer bedeutenden Ueberhöhung gegenüber den benachbarten Tertiärablagerungen und den tiefgelegenen Alluvionen des Rheinthaies) nach dem Mainzer Becken absinken.

In Erwägung dieser Verhältnisse beantragte im Jahre 1875 der die Wasserversorgung Wiesbadens leitende königl. Baurat Winter²), einen Stollen in das Gebirge zu treiben und die Quarzitschichten querschlägig und möglichst tief mit demselben anzuschneiden, um die unbenutzt versinkenden Grundwasser zu Tage zu bringen. Der Stollen wurde von den zuständigen Behörden beschlossen und sodann in den Serecitschichten in einer Meereshöhe von 207 Meter AP. angesetzt, so daß die Ergebnisse noch unter natürlichem Drucke in die bestehenden Sammelbehälter der Wasserversorgungsanlage einfließen konnten. An den Stellen, an welchen Quellen angeschnitten sind, ist durch Schlitze in der Stollenwand, wie üblich, denselben der Eintritt offen gehalten. Nachdem die Serecit- und Phyllitschichten in einer Gesamtlänge von 1980 Meter durchfahren waren, traf man den vorderen Quarzitzug in einer Tiefe von 165 Meter unter der Erdoberfläche. Anfangs August 1887 war der Stollen ca. 2650 Meter lang und 'damit die nördliche Seite des Quarzitzuges erreicht. Heute hat der Stollen eine Länge von ca. 3000 Meter.

Die erreichten Aufschlüsse rechtfertigten das Vorgehen vollkommen. Serecit- und Phyllitschichten lieferten wenig, die Quarzitschichten viel Wasser. Wie vorauszusehen, stellten sich die größten Ausflußmengen kurz nach Anschneiden der Schichten ein; nachdem die Vorräte des Grundwasserreservoirs zum größten Teil abgeflossen waren, zeigte sich ein unerwünschter Parallel -verlauf zwischen den Zugängen aus der Bodeninfiltration und dem Wasserergebnisse. Es wurde deshalb die Lösung der Aufgabe versucht, die im Winter und Frühjahr abfließenden übergroßen Wassermengen für den starken Bedarf der Sommermonate zurückzuhalten.

Das Mittel zu diesem Zwecke war die Anwendung von Stollenverschlüssen (Dammthüren), wie sie in Fig. 134 bis 139 dargestellt und unsres Wissens in Wiesbaden erstmals in Gebrauch gekommen sind.

Fig. 134 und 135 stellen Längenschnitt und Horizontalschnitt eines derartigen Stollenverschlusses dar. Eine in den Angeln bewegliche Dammthür A aus Eisenblech, welche durch L-Eisen und Rippen auf der Wasserseite verstärkt ist, legt sich auf eine Gummiabdichtung, deren Träger der starke gußeiserne Anschlagrahmen B bildet. Auf der Tagseite sind an dem ganzen Umfange

If»

TttTt

lim

2,10 1,80

MO

r-j

—-ä

TZJ;

Fig. 134. Längenschnitt durch den Stolienverschlufs.

-T—-

060

0,30

0,55

Hl

rc

055    050

■v Fi

0.65

r-r

.-0.T5

Fig. 135. Horizontalschnitt des Stollenverschlusses.

der Thür drehbare Schraubenbolzen in Haltern befestigt, welche in Scheren eingelegt werden können, die sich am gußeisernen Thürrahmen an den aus Schnitt cd zu ersehenden Stellen befinden (vgl. Fig. 136). Mittels aufgeschraubter Muttern können die einzelnen Bolzen angezogen und damit auf die Gummidichtung festgepreßt werden, bis dies nach einiger Zeit durch den Wasserdruck selbst geschieht. Im unteren Teile des Rahmens findet sich eine Kammer C, die auf der Wasserseite geöffnet ist, auf der Tagseite dagegen rechts und links mit je einenTdurch Flanschverbindung mit ihr vereinigten Schieber abgeschlossen wird und in der Mitte eine mit Deckel verschließbare Oeffnung (vgl. Fig. 137) hat. Durch Stellung der Schieber, deren Anschlußrohr auf der Stollensohle in der aus Fig. 135 ersichtlichen Weise ausmündet, kann ein beliebiges Lueger, Wasserversorgung.

Wasserquantum dem hinter der Dammthür unter Druck stehenden Vorräte entnommen werden. Unter der Stollensohle läuft ein 120 mm weites Zementrohr, welches sich durch die Kammer C als gußeisernes Rohr in gleicher Weise fortsetzt und in dem Schachte E beginnt bezw. ausmündet; es trägt in diesem Schachte einen lösbaren Verschlußdeckel, wie aus Fig. 134 und 137 ersichtlich. Derselbe bietet die Möglichkeit, einen Teil des oberhalb des Verschlusses stehenden Wassers getrennt abftihren zu können, was jedoch nur während der Bauzeit von Bedeutung war. Der

.iji

SSE

l-co

PP-

Li

Fig 136. Schnitt cd.

Fig. 137. Schnitt cf.

Fig. 138. Schnitt ab.

Schacht E ist gegen die Stollensohle abgedeckt. Schnitt ab (Fig. 138) zeigt die Ansicht der Verschlußthüre von der Wasserseite her, Schnitt gh (Fig. 139) den normalen Stollenquerschnitt. Aus dem letzteren ist der auf eiserne Schwellen gelegte Schienenstrang SS ersichtlich, welcher für den Transport der Baumaterialien etc. im Stollen dient.

w

4r

mH

210

WM. ii.

ff

mm

11

Die Ausmauerung des Stollens erfolgte in hartgebrannten, in Zementmörtel gesetzten Backsteinen; durch ein unmittelbar hinter dem Thürrahmen eingelegtes Sandsteingewände Z mit Bleifugendichtung (vgl. Fig. 134 und 135) wurde die Wasserdichtigkeit des Verschlusses erhöht. Eine in der Thür angebrachte Auslaßvorrichtung gestattet die Entfernung der im Stollen angesammelten Luft; ein von dem Wasserdruck innerhalb des gefüllten Stollens beherrschtes Manometer giebt die Höhe der hinter der Thür vorhandenen Pressung an.

Von den vorstehend beschriebenen Stollenverschlüssen sind

zwei zur Ausführung gekommen. Bei entsprechender Benützung kann das Wasser nicht mehr auf dem gewöhnlichen Wege abfließen; es füllen sich nicht nur alsbald die oberhalb der Verschlüsse liegenden Stollenabteilungen mit Wasser an, sondern der Spiegel hebt sich allmählich auch in den benachbarten Gebirgs-spalten annähernd auf jene Höhe, welche er vor der Gleichgewichtsstörung durch die Wasserentnahme inne hatte. Vollständig kann der alte Zustand nicht wieder erreicht werden, weil man bei der (früher geschilderten) Beschaffenheit des Gebirges wohl schwer durchlässige, aber keineswegs vollkommen undurchlässige Schichten vorfindet.

Dammthüren solche gewählt, an welchen die Serecit- und Phyllitschichten möglichst wenig durchlässig gewesen sind; auch wurde auf einen guten Anschluss des Mauerwerks an die Gebirgswände besondere Rücksicht genommen.

Zu beachten ist, daß durch den mit Wasser gefüllten Stollen mittels der Quellenschlitze eine Verbindung hergestellt wird mit den Schichtenwassern im ganzen Gebirgsstock von dem äußersten Ende des Stollens bis zur Dammthür. Hierdurch ist ein Gleichgewichtszustand bedingt

Fig. 139. Stollenquerschnitt.

Selbstverständlich hat man als Baustellen für die

derart, daß, wenn an und über dem Stollenversclilusse sowie seitlich kein Wasser entweichen kann, notwendigerweise die Grundwasserwelle im Gebirge eine horizontale Ebene bilden muß. Entweicht — wie dies in der That der Fall — nur sehr wenig, so hat die Welle nur eine ganz flache Neigung in der Richtung vom Stollenende gegen die Dammthür. Will man deshalb eine, gegen das Stollenende über dem Stollen selbst zunehmende Steigung der’Grundwasserwelle, d. h. ein größeres Grundwasserreservoir im Gebirge erzielen, so müssen mehrere Stollenverschlüsse eingesetzt werden.

Die unterste Dammthür wird äußerstenfalls bis zur Höhe «04 (Fig. 140) stauen, d. h. bis zu jener Höhe, bei welcher die Wasser in den seitlich gelegenen Thälern als Quellen auszutreten beginnen;    ^

werden aber gleich- KiaM||Pp|| zeitig bei b und c Stollenverschlüsse an-    v'"v

gelegt, so kann hier 47*-— das Wasser bis zu b^ und angestaut werden , wenn die Linie a^bjCj die durch Seitenausflüsse Grenzlinie für den Aufstau bildet. Die Grundwasserwelle zeigt also in der durch die Stollenachse gehenden Vertikalebene das Profil «i&2^Jc2 u- s- f-

Die Entfernung der Stauthüren richtet sich nach der Natur der Schichten und der Höhenlage der Quellen, welche denselben seitlich entströmen. Solange diese Thüren geschlossen sind, wird auf jede derselben, sowie auch auf die anstoßenden Gebirgsschichten nur die Druckdifferenz zwischen den zwei Stollenstrecken wirksam sein.

Die Benutzung der Stollenverschlüsse ist nach Beschreibung derselben sehr einfach einzusehen: im Winter und Frühjahr kann das Grundwasserreservoir durch Verschluß der Thüren gefüllt und im Sommer der gesammelte Vorrat als Zuschuß zum normalen Zuflusse verbraucht werden. Nach der im Jahre 1890 erfolgten Beendigung der Bauarbeiten hat man noch einen dritten Stollenverschluß aus Mauerwerk hergestellt, über welchen jedoch zur Zeit noch keine näheren Daten vorliegen. Die Resultate der Praxis sind sehr befriedigender Natur. Nach Mitteilungen des Erbauers der Anlage können der Stadt die erforderlichen Verbrauchsmengen auch im Hochsommer zur Verfügung gestellt werden; hinter dem gemauerten großen Verschluß ist das Wasser bis zu 133 Meter Wasserhöhe angestaut.

bestimmte

x! b₂

vb.

..

xr-

sw»

Fig. 140.

Schließlich dürfen wir nicht ununtersucht lassen, welchen Einfluß auf die Qualität des Wassers die von uns seither beschriebenen Prozeduren haben.

Das Wasser, welches nur kapillare Bodenzwischenräume durchfließt, entzieht einesteils durch Auslaugung seinem Träger verschiedene Substanzen (Abschn. II, § 30), andernteils findet es vor und nach dem Eindringen in diesen Träger ein Filter vor, welchem es Suspensionen und Lösungen fremder Körper überlassen kann. Es vollziehen sich deshalb zwei einander entgegengesetzte Prozesse: Verderbnis durch die Unreinigkeiten, welche der Untergrund enthält, einerseits und Verbesserung des in den Untergrund eindringenden Wassers durch die Filtration andrerseits (vgl. S. 364). Je nachdem der eine oder andre dieser Prozesse in seinen Resultaten überwiegt, verschlechtert oder verbessert sich die Qualität des Wassers.

Hierauf ist besonders acht zu geben, wenn die Bodenreservoire durch Berieselung mit offenfließenden Wassern gefüllt werden. In diesem Falle ist es in erster Linie die Vegetation, welche das Wasser von schädlichen accessorischen Bestandteilen befreit; sie kann dies jedoch nur in jenen Zeiten vollbringen, in welchen die Pflanzen zu ihrem Wachstume diese Bestandteile verwerten. Beim Stillstände

des Pflanzen Wachstums — also zur Winterszeit in unserm Klima — wird die Verwertung unterbrochen.

Sodann ist zu berücksichtigen, daß die Pflanzen dem Boden nur bis zu beschränkten Tiefen die Substanzen entziehen, welcher sie zur Ernährung bezw. zum Wachstum bedürfen. Erstreckt sich das Vorhandensein solcher Zumischungen zum reinen Boden tiefer (z. B. im Untergrund der Städte, in Höfen etc.), so werden sie vom Wasser ausgelaugt und beeinflussen dessen Qualität.

Die sogen. Reinigung des Bodens scheint fast ausschließlich durch Vermittelung von Mikroorganismen zu erfolgen; wir wissen darüber noch sehr wenig, werden aber bei dem eifrigen Studium, welches der Tliätigkeit dieser Lebewesen sich zuwendet, in nächster und naher Zeit mehr Aufklärung erhalten. Es sollte deshalb das Augenmerk der Ingenieure auf diesen Teil der Naturwissenschaften ganz besonders gerichtet werden³).

Soviel man bis heute weiß, findet eine Befreiung des Wassers von organischer Substanz durch direkte Oxydation vermittels des Sauerstoffes der Luft bestimmt nicht statt. Ozon und Wasserstoffsuperoxyd können bei dem Reinigungsprozesse eine — untergeordnete — Rolle spielen. In der Hauptsache handelt es sich um die Mineralisierung oder eine Art Fäulnis der organischen Substanzen. Diese geht nur unter Mitwirkung von Mikroorganismen vor sich (vgl. Abschn. II, S. 244) und zwar, wenn das Wasser durch stickstoffreiche Bestandteile animalischer Abkunft verunreinigt war, sehr langsam. Auf diesem Wege werden aber allmählich im Boden alle organischen Substanzen in salpetrige und zum Schlüsse in Salpetersäure übergeführt, welche letztere an sich als eine schädliche Verunreinigung des Trinkwassers nicht mehr angesehen werden darf. Dagegen ist alles Wasser, bei welchem dieser Umwandlungsprozeß noch nicht erledigt ist, mehr oder weniger gefährlich.

Bis jetzt läßt sich nur so viel sagen, daß es empfehlenswert ist, für Berieselungen von Böden zum Zwecke späterer Verwendung des in den Untergrund abgesunkenen Wassers zur Trinkwasserversorgung nur ungetrübte, durch animalische Dejectionen oder industrielle Abfälle unverdorbene Wasser zu verwenden; das Auf bringen solcher Berieselungen wird sodann am zweckmässigsten in den Perioden des Pflanzen Wachstums geschehen. Die hieraus entstehenden Untergrundwasser werden des weiteren um so reiner sein, je engporiger und von Natur aus reiner das Filter ist, durch welches sie zu den Grundwasserreservoiren gelangen und je tiefer im allgemeinen die Grundwasserwelle unter Bodenoberfläche liegt. Ein aus reinen Sanden bestehender Untergrund wird der beste sein.

Versickerungen in den nichtkapillaren Zwischenräumen der Gebirge werden für die Qualität des Wassers um so gefährlicher, je größer diese Zwischenräume sind und je unmittelbarer sie sich zur Grundwasserwelle erstrecken. Die Gefahr vermindert sich, wenn diese Zwischenräume nur auf beschränkte Tiefen hinabreichen, von welchen ab dann der Detritus des Gebirges die Spalten füllt und ein natürliches Filter herstellt.

Immerhin lehrt die Erfahrung, daß ein sehr belangreiches und rasch sich folgendes Sinken und Steigen der Grund wasserwelle die Qualität des Wassers im allgemeinen nicht verbessert, sondern eher einen nachteiligen Einfluß auf dieselbe ausübt (vgl. § 39). Am wenigsten macht sich derselbe in den sogen, primären Ge-birgsformationen geltend; am meisten in thonhaltigen und massenhaft mit organischen Substanzen beladenen Alluvionen. Es scheint uns wesentlich, auch dies zu beachten.

Litteratur:

Außer den bereits im Texte zitierten Abhandlungen geben einige der in Abschn. I, S. 24 ff. fettgedruckten Werke allgemeinen Aufschluß über das in § 36 Angeführte. Weitere spezielle Erörterungen darüber sind uns nicht bekannt geworden.

§ 37. Entnahme aus offenen süfsen Gewässern und Fassung zu Tage

tretender Quellen.

Abgesehen vom Meere treffen wir auf der Erdoberfläche die für Wasserversorgung brauchbaren offenen Gewässer an:

1.    In Flüssen (Flußwasser).

2.    In Seen (Seewasser).

3.    In Quellen (Quellwasser).

Alle drei Arten stellen zeitweise oder immer eine Mischung von Tagwasser und Grundwasser dar, auch die Quellen — wie in der Einleitung erwähnt —, wenn schon in den letzteren das Grundwasser überwiegt. Wir wollen ihre Verwendung in obiger Reihenfolge besprechen.

1. Entnahme von Flufs wasser.

Die Entnahme von Flußwasser zu Zwecken der Wasserversorgung ist hauptsächlich dann von höchster Bedeutung, wenn die Flüsse jederzeit eine ausreichende Quantität zu liefern vermögen und sich in unmittelbarer Nähe der Versorgungsobjekte befinden. Die erste Eigenschaft ist in gesundheitlicher, die andere in ökonomischer Beziehung wertvoll. Eine in ihrem Ergebnisse ausreichende Versorgung ist die erste Bedingung für gesunde Zustände; das Trinken des vortrefflichsten Quellwassers ist nicht im stände, die Krankheiten zu verhindern, welche beim Mangel genügender Wassermengen zum Spülen, Waschen, Baden etc. infolge von Unreinlichkeit, Staub und schlechten Ausdünstungen entstehen. Daß in ökonomischer Hinsicht das nächstgelegene Versorgungsmittel auch das billigste ist, bedarf keines Nachweises.

Diesen guten Eigenschaften stehen aber andre gegenüber, welche eingehend zu prüfen sind, ehe man sich zur Versorgung eines Objektes mit Flußwasser entschließt; hiezu wollen wir zunächst übergehen.

Die Flüsse empfangen ihre Wassermengen teils von Quellen und Grund wasser, teils von dem, über die Erdoberfläche weglaufenden Regenwasser. Welche Vorgänge hiebei stattfinden, haben wir in Abschnitt II, § 25 und 26 ausführlich auseinandergesetzt; sie bedingen folgende Eigenschaften.

Temperatur. Verdanken die Flüsse ihren Ursprung hauptsächlich Quellen und Grundwasser, so unterscheidet sich ihre Temperatur im Sommer und Winter wesentlich von jener der äußeren Luft und nähert sich der mittleren Jahrestemperatur; im anderen Falle findet annähernd ein Parallelverlauf zwischen Flußtemperatur und Lufttemperatur statt. (Vgl. Abschn. II, S. 149 [210]).

Qualität. Unter dem Einflüsse von Wärme und Licht entwickelt sich in den Flüssen eine Fauna und Flora; die letztere vorzugsweise in jenen mit sehr schwachem

Gefälle, die erstere ohne Ausnahme in allen Flüssen, welche nicht durch Industrieabfälle etc. zu Schmutzwassern geworden sind. Beide gestatten uns.manchmal ein Urteil über die Qualität des Wassers: wir wissen z. B., daß Forellen und Brunnenkresse nur in guten, Karpfen, Algen etc. auch in weniger guten Wassern fort-kommen. Die fortwährenden Umwandlungen der organischen und organisierten Substanz, besonders aber die Mikroben, verändern die Qualität des Wassers ununterbrochen. Bei dem Umstande, daß die Flüsse gewissermaßen natürliche Sammelkanäle für die in Dörfern und Städten entstehenden Schmutzwasser sind, ist es für die Qualität des Wassers ferner von höchster Bedeutung, ob und wie viele derartige Quellen der Verunreinigung und in welcher gegenseitigen Entfernung am Flußlaufe sie sich vorfinden. Die dem fließenden Wasser innewohnende Kraft der Selbstreinigung genügt sehr selten, um die Schädlichkeit dieser Verunreinigungen ganz oder nahezu auf Null zu reduzieren; in der Regel bleibt das Wasser bestimmter Flußstrecken infolge permanenter Beschmutzung der Sohle ständig unrein.

Hinsichtlich der Selbstreinigung der Flüsse bemerkte Professor P. F. Frankland auf dem Hygieinekongreß in London 1891: „Ein sorgfältiges Studium der hervorragendsten Forschungen führt uns unvermeidlich zu dem Schlüsse, daß die Hauptursache einer Selbstreinigung des Flußwassers nur Sedimentation ist; von einer raschen Oxydation gelöster organischer Materie ist stets wenig zu bemerken. Die Wegschaffung der Mikroben durch Sedimentation im fließenden Wasser ist nun unzweifelhaft von großer hygienischer Wichtigkeit, von viel größerer, als die behauptete Oxydation der gelösten organischen Materie, welche in sich selbst keine Eigenschaft zur Erzeugung ansteckender Krankheiten trägt. Andrerseits ist aber diese Sedimentation kein Prozeß, welcher eine zuverlässige Garantie dafür bietet, daß pathogene, an irgend einer Stelle in den Fluß gelangte Bakterien an einer unterhalb gelegenen Stelle nicht mehr im Wasser vorhanden sein werden. Nach den zahlreichen Experimenten, welche in Bezug auf die Lebensfähigkeit pathogener Mikroben im Wasser gemacht wurden, kann es keinem Zweifel unterliegen, daß jene, welche auf den Grund gesunken sind, noch lange Zeit am Leben bleiben und bei demnächstiger stärkerer Strömung unbeschädigt wieder zum Vorschein kommen. In der That haben neuere Versuche von L ortet⁴) gezeigt, daß die gegenwärtig in den Seen gebildeten Schlammablagerungen nicht selten pathogene Formen von Bakterien in lebendem Zustande enthalten. Wir dürfen deshalb nicht zulassen, dass die sogen. Selbstreinigung der Flüsse, d. h. das Untersinken der Mikroben auf den Grund die notwendige Strenge hinsichtlich Verhütung der Flußverunreinigungen mildere: es ist im Gegenteil auf Grund der bakteriologischen Forschung einesteils der hohe Wert einer gründlichen Reinigung aller gefährlichen Abwasser — besonders der Schmutzwasser aus Städten — vor dem Einlaß in die Flüsse, andernteils die Notwendigkeit, das zur Wasserversorgung aus Flüssen entnommene Wasser vor seiner Abgabe der sorgfältigsten Klärung und Filtration durch Sand zu unterwerfen, bewiesen.“

Die verschiedenen Verunreinigungen, besonders jene organischer Natur, geben dem Flusse manchmal auch noch eigentümliche Gerüche, welche den Genuß seines Wassers — selbst nach guter Vorbehandlung — uns als ekelhaft erscheinen lassen.

SinkstofFe. Je nach der mehr oder weniger großen Geschwindigkeit im Wasserlaufe greifen die Flüsse ihre Betten mechanisch an. Sie führen zeitweise oder ständig die von diesen mechanischen Angriffen herrührenden Suspensionen mit sich und tragen sie zum Teil in das Meer, zum Teil lagern sie dieselben in Flußstrecken, in welchen die Wassergeschwindigkeit eine geringere ist, ab. Derartige Ablagerungen bestehen aus Gerollen, Sanden und Schlamm; die ersteren liegen in den obersten Teilen der Flußläufe in größter Menge, meist zusammen mit gröberem Sande. Die feineren Sand- und Schlammablagerungen sind mehr in dem unteren Teil der Flussläufe vertreten.

Es ist demnach ohne weiteres klar, dass die gefährlichsten Ablagerungen in den unteren Teilen der Flußläufe Vorkommen werden; zu Zeiten der Hochwasser werden die in den oberen Teilen der Flüsse gelagerten Schlammmassen ganz oder teilweise gelöst und den unteren Teilen zugetragen, so daß sich diese ungesundesten Sedimente dort aufhäufen müssen. Unter sonst gleichen Umständen ist also der Oberlauf eines Flusses stets die günstigere Entnahmestelle.

Chemische Beschaffenheit. Das Wasser der Flüsse übt auch in ähnlicher Weise wie das Grundwasser (Abschn. II, § 30) eine chemische Wirkung auf die verschiedenen Gebirge aus, welche es durchläuft. Flußwasser aus krystallinischen Gesteinen hat in der Regel nur sehr geringe Mengen von Chlor- und Schwefelverbindungen. In den sedimentären, besonders den Kalkgebirgen nimmt das Flußwasser hauptsächlich Kalk und Magnesia in Lösung, welche zum Teil in andrer Verbindung wieder abgelagert werden. Abschwemmungen aus Wäldern, Wiesen, Weinbergen, Aeckern etc. liefern den Flüssen Ammoniak, Kalisalze, Phosphorsäure etc. Hieraus entwickeln sich für jeden Fluss besondere chemische Eigenschaften: das Wasser des einen ist hart, von blauer oder grüner Farbe, ein andres ist weich, aber von gelber Farbe u. s. f. Diese Eigenschaften sind übrigens nur in einem gewissen Kreisläufe konstant: sie werden zu verschiedenen Zeiten des Jahres nach der Höhe des Wasserstandes verschieden, jedoch durchschnittlich ein Jahr wie das andre zu gleicher Zeit nahezu dieselben sein.

Schneeschmelzen und Hochwasser. Flüsse, welche im Mittelgebirge entspringen, werden zu Zeiten der Schneeschmelze im Frühjahre regelmäßig höhere, im Sommer, Herbst und Winter Mittel- und Niederwasserstände haben. Flüsse, die teilweise von Gletschern gespeist werden, haben ihre höchsten Wasserstände im Sommer. Einzelne, wie z. B. der Rhein, haben regelmäßig zweimal im Jahre hohe Wasserstände: im Frühjahr, bei der Schneeschmelze im Mittelgebirge, und im Sommer, bei der Gletscherschmelze in der Schweiz. Die niedersten Wasserstände finden meist im Sommer (Flüsse ohne Zufluß von Gletschern) und im Winter (Flüsse mit Zufluß von Gletschern) statt.

Bei Hochwassern sind die Flüsse sehr trüb und verunreinigt; bei Mittelwasserständen meist nur durchscheinend, bei niederen Wasserständen dagegen hell. Bei Flüssen, die aus großen Sammelbecken kommen (wie z. B. beim Rhein oder bei der Rhone) ist das Wasser an der Austrittsstelle stets hell.

Grundsätze bei der Entnahme. Da man von einem zum Trinken benutzten Wasser jederzeit absolute Klarheit verlangt, so ist ein Flußwasser ohne weitere Vorbereitung für die Wasserversorgung nicht verwendbar⁵). Die Prozeduren, welche es nach Lage seiner Eigenschaften durchmachen muß, um brauchbar zu werden, wollen wir in § 38 abhandeln. Zunächst sollen die Maßregeln angegeben werden, welche bei den Fassungsanlagen für Flußwasser zu ergreifen sind, um sich den Bezug desselben zu sichern.

Zwei Fälle können in Betracht kommen: eine Zuleitung von Flußwasser zum Versorgungsobjekte unter natürlichem Druck und die Entnahme von Flußwasser mittels künstlicher Hebung.

Im ersten Falle erfolgt die Entnahme durch einen offenen Kanal, einen Aquädukt oder eine Rohrleitung. Manchmal wird ein Wehr im Flußbette benutzt, oberhalb dessen der Entnahmekanal beginnt. Bei diesem Verfahren ist zu berücksichtigen, daß sich die Geschwindigkeit des Wassers vor dem Wehre sehr reduziert, wodurch notwendigerweise Schlammablagerungen und damit Gefahren für die Reinheit des Wassers entstehen. Ist man auf diese Bezugsart angewiesen, so lege man die Sohle des Ablaufkanals möglichst hoch über die Sohle des Flusses vor dem Wehre und sorge dafür, daß durch Leerschützen im Wehrkörper der Schlamm vor dem Wehre gründlich und leicht entfernt werden kann. Besser legt man parallel mit dem Flußlaufe einen gemauerten Kanal, welcher mit einer oder mehreren Einlaßleitungen (Stollen oder Röhren) gegen den Fluß versehen ist, und der dann als Aquädukt (offener Graben etc.) nach dem Versorgungsobjekte fortgeführt wird. Bei relativ kleinen Entnahmen bildet eine Wasserstube mit einem einzigen Einlasse den Beginn der Zuleitung. Es ist, insbesondere wenn man das Wasser in einem Aquädukte oder einer Rohrleitung fortführt, stets rationell, dasselbe unmittelbar nach der Fassung künstlich zu reinigen, weil die unreinen bewegten Wasser die Wände der Leitungen mechanisch angreifen, bezw. weil man unnötigerweise Schmutz u. dgl. mit den Leitungen transportiert, welcher dieselben leicht zu Trägern infektiöser Materien macht und doch später wieder entfernt werden muß.

Im übrigen sollte man stets und wenn möglich ohne Rücksicht auf die Kosten unter jenen Stellen des Flusses, welche sich als Entnahmestellen eignen, die bessere herauszufinden suchen. Zu diesem Zwecke ist der Charakter des Flusses zu studieren (vgl. Abschn. II, § 25 u. 26). Seichte und schlammige Stellen sind zu vermeiden; man wird sich unbedingt auf der Seite der stärkeren Strömung halten müssen. Bemerkt man, daß von Seiteneinläufen schlammige oder gefärbte Wasser zufließen, welche sich auf längere Strecken am Ufer hinziehen und sich getrennt von dem Hauptstrome bewegen, so darf die Entnahme nicht am Ufer selbst erfolgen, sondern muß mehr gegen den Thalweg des Stromes gerückt werden. Hat man zu diesem Zwecke vom Ufer aus einen Seitenkanal (Entnahmerohr) nach der betreffenden Stelle des Stromes erbaut, so hüte man sich, denselben als Vorfilter zu behandeln, d. h. mit Steinen u. dgl. auszufüllen; die Verunreinigungen des Wassers — besonders Mikroben — setzen sich in derartigen Anlagen fest und bilden eine stete Gefahr für die gute Beschaffenheit des Wassers. Ebensowenig und aus denselben Gründen ist es ratsam, neben dem Flusse einen größeren Behälter zu errichten oder einen alten Flußarm zu'benutzen, in welchem das W’asser zum Stillstände, d. h. zu Schlammablagerungen kommt. Aus der stärksten Strömung des Flusses zu schöpfen wird sich — wie erwähnt — mit ganz wenigen Ausnahmen als das beste empfehlen, denn dort wird das Wasser — von den Hochfluten etc. abgesehen — meistens am reinsten sein. Bedenkliche Zuflüsse aus größeren Wohnorten etc. sind selbstverständlich in erster Linie zu vermeiden; deshalb ist die Entnahmestelle unbedingt oberhalb solcher Plätze zu verlegen oder später zu verändern, wenn die Ansiedelungen nachträglich entstehen und nicht verhindert werden können.

Die Beobachtung der eben angegebenen Regeln wird zweifellos in den meisten Fällen zu größeren technischen Schwierigkeiten Anlaß geben, besonders in Flüssen, bei welchen die Hochwasser den Thalweg und damit die stärkere Strömung verlegen. Besondere Regulierungen des Flußbettes sind dann nicht zu umgehen, auch wenn sie große Kosten verursachen. Unerläßlich ist es ferner, Vorkehrungen zu treffen, welche das Eindringen schwimmender Körper in die Sammelanlage verhindern; feste oder bewegliche Rechen mit den Umständen angepaßter Spiegelweite oder Drahtgeflechte mit mehr oder weniger engen Maschen dienen diesem Zwecke. Ob dieselben im Flußbette selbst oder an passender Stelle im Sammelkanal anzu-bringen sind, welcher dann oberhalb der Rechen einer Versandung ausgesetzt wird, läßt sich zum vornherein nicht entscheiden; es ist aber unter sonst gleichen Umständen besser, die Rechen in den Stromlauf zu setzen.

Etwa vorkommenden Verstopfungen des Einlaufes durch Grundeis kann man nur dadurch Vorbeugen, daß man das Wasser vor der Entnahme auf kurze Zeit zur Ruhe bringt, wobei dann das Eis aufsteigt und das schwerere flüssige Wasser am Boden des Sammelbassins liegen bleibt.

Erfolgt die Entnahme mittels Saugleitungen durch künstliche Hebung, so müssen die Saugköpfe dieser Leitungen so gelegt werden, daß sie die Sohle des Flusses möglichst hoch überragen⁶), und daß das angesaugte Wasser beim Einflüsse

Sn

TT

mm

mm

mm.

all

SM;

rxi

IRC

mmmm

,S\

Fig. 14.1.

Entnahme von Seinewasser bei Ivry für die Wasserversorgung von Paris.

ü¹

>B

in die Leitung eine der Flußströmung entgegengesetzte Richtung einschlägt. Wird in dem Flusse geflößt oder Schiffahrt betrieben, so empfiehlt es sich, Vorkehrungen zu treffen, um der Zerstörung der Saugstellen durch anstoßende Balken oder Schiffe Einhalt zu thun.

Um einen Einblick in eine derartige Einrichtung zu geben, entnehmen wir aus Bechmann (Abschn. II [371]) die Beschreibung der in Eig. 141 dargestellten Wasserfassung für die Stadt Paris bei Ivry. Die Entnahmestelle befindet sich bei A im Stromstrich der Seine; B ist die Entnahmeleitung, welche in dem Sammelbrunnen C endigt, aus welchem die Pumpen mittels der Saug-leitung D das Wasser schöpfen. E ist ein mit der Druckleitung des Wasserwerkes verbundenes Rohr zum Spülen der Entnahmeleitung B. Die Funktionen der einzelnen Bestandteile dieser Einrichtung ergeben sich von selbst. Der Saugkopf des Entnahmei’ohres ist von allen vier Seiten durch Rechen gegen das Eindringen von Schwebestoffen geschützt. Der auf Pfählen gegründete Aufbau über demselben, welcher eventuell nachts beleuchtet wird, macht die Schifffahrt und Flößerei auf die Entnahmestelle aufmerksam.

Das hier angewendete Verfahren, bei den unvermeidlichen Verschlammungen das Saugrohr durch die Druckleitung zu spülen, ist das beste Mittel, um rasch und sicher den vollen Durchlaufquerschnitt wiederherzustellen und ist fast allerwärts im Gebrauch. Von Zeit zu Zeit muß auch der Rechen und die von demselben eingeschlossene Wasserstube für den Saugkopf gereinigt werden, was durch Taucher erfolgt.

Die meist schwierige Verlegung des Entnahmerohres in das Flußbett erschwert die vollkommene Abdichtung der diesbezüglichen Leitung. Es empfiehlt sich deshalb, das Entnahmerohr in einem besonderen Saugschachte (Saugkanale) ausmünden zu lassen; es steht in diesem Falle nur unter geringer äußerer Pressung, wodurch es sich länger in brauchbarem Zustande erhält und wodurch man das Eindringen unerwünschter Zuflüsse leichter verhindert.

größere sanitäre Uebelstände hervorruft, als

Entschiiersung für den Flufs als Bezugsort. Flüsse, deren Temperatur eine wenig schwankende ist und deren Wasser infolgedessen größtenteils durch Grundwasserströme oder Quellen geliefert wird, sind, insbesondere dann, wenn das Niederschlagsgebiet bis zur Entnahmestelle wenig menschliche Ansiedelungen und nahezu allerwärts Wiesen oder Waldkultur trägt, ein gutes Mittel zu ausreichender Wasserversorgung. Die Beschaffenheit ihres Wassers kommt nach entsprechender künstlicher Reinigung jener von gutem Quellwasser gleich. Die qualitative Zuverlässigkeit nimmt ab, je mehr sich ein sofortiger Parallelverlauf zwischen Flußtemperatur und Lufttemperatur herstellt, d. h. je mehr die Regenfälle, welche die Erdoberfläche abspülen, die hauptsächliche Wasserzufuhr zum Flusse bilden. Immerhin wird in dem Falle, in welchem solche Wasserläufe durch animalische Dejektionen, besonders durch städtische oder industrielle Schmutzwasser nicht oder nur wenig verunreinigt sind, aus dem Wasser derselben noch ein den hygieinischen Anforderungen der Gegenwart entsprechendes Trinkwasser hergestellt werden können. Die etwas höhere Sommertemperatur des Wassers, bezw. die größere Kälte desselben im Winter im Vergleiche mit Grundwasser oder Quellwasser wird von den Konsumenten weniger empfunden, weil bei den in der Regel langen Verteilungsleitungen der Unterschied an der Zapfstelle nur ein geringer ist. In den untersten Teilen jener Flüsse dagegen, welche während ihres Laufes große Städte und Industriebezirke berühren, ist zur Zeit, d. h. bei dem jetzigen Stande der Reinigungsmethoden für das entnommene Wasser und bei den sanitären Vorschriften hinsichtlich der Schmutzwasserableitung in diese Wasserläufe, die Entnahme gesundheitlich nicht immer gefahrlos. Die Gefahr ist relativ geringer bei Flüssen mit sehr großen Wassermengen und großer Stromgeschwindigkeit und wächst vice versa. Man wird sich also hier nur dann für die Entnahme entscheiden, wenn kein andres Auskunftsmittel vorhanden ist und wenn, was in sehr großen Städten häufig zutrifft, der Mangel an besserem Wasser — wie eingangs erwähnt die reichliche Verteilung eines qualitativ untergeordneten Wassers. Weiteres über Flußwasserentnahmen werden wir in § 38 abhandeln.

2. Entnahme von Seewasser.

Die Seen spielen in der Natur die Rolle großer Sammelbecken; wir haben von den Eigenschaften gesprochen, welche derartige Wasser-

bereits in § 35 (S. 317) ansammlungen hinsichtlich Verbesserung und Klärung der Zuflüsse entwickeln. Der Wasserinhalt natürlicher Seen steigt und fällt in dem Maße, in welchem sich die Mächtigkeit der Zuflüsse, eventuell die Größe des Abflusses ändert; infolgedessen ist der Seespiegel Schwankungen unterworfen, welche mehr oder weniger regelmäßig alle Jahre wiederkehren.    «

Im wesentlichen hat man zu unterscheiden zwischen Seen, welche als außerordentlich verbreiterte Flußbette betrachtet werden können, wie z. B. der Bodensee für den Rhein, der Genfer See für die Rhone, der Züricher See für die Linth, der Vierwaldstätter See für die Reuß, die oberitalienischen Seen für die Zuflüsse zum Po etc., und zwischen solchen, welche einen sichtbaren Abfluß nicht haben, wie der Zirknitzer See in Krain, der Albaner-See in Italien, der See von Pavin in

Frankreich, der Kopais-See in Griechenland etc. Bei den ersteren findet eine wesentliche Befreiung des Wassers von Salzen statt, welche dem zutretenden Flußwasser anhaften, ebenso eine solche von Suspensionen und organischer Substanz; die aus den Seen austretenden Wasser sind also meist rein und klar, süß und zur Wasserversorgung brauchbar. Seen ohne sichtbaren Abfluß sind dagegen oft so stark mit Salzen beladen, daß sich das Wasser derselben zum Trinken nicht mehr eignet.

Die Mehrzahl aller Seen im Binnenlande haben sichtbare oder, wie z. B. der Zirknitzer See, Abflüsse durch unterirdische Drainagen; sie liefern mithin süßes Wasser. Unter die salzigen Gewässer zählt man in Deutschland den Mansfelder See (westlich von Halle a. S.) als einzigen, übrigens in der Aussüßung begriffenen; mehrere Salzseen finden sich in Siebenbürgen. In Ungarn giebt es, wie in Aegypten, Natronseen.

Qualität. Die Schwankungen des Spiegels der natürlichen Seen haben — abgesehen von der durch sie regulierten Seeabflußmenge⁷) — auch Veränderungen in der Wasserqualität und in der Farbe des Wassers zur Folge, denn sie werden hervorgerufen durch Regenfälle, Schneeschmelzen, Trockenheit etc.

Hinsichtlich der Qualitätsänderungen ist zu bemerken, daß dieselben unter der Wirkung veränderter Zuflüsse nicht nur an verschiedenen Stellen eines Sees verschieden sind, sondern auch an einer und derselben Stelle von einem Tage zum andern, sogar mehreremal in einem Tage wechseln können. Im allgemeinen lehrt aber die Erfahrung, daß diese Aenderungen bei jedem größeren See und jedem Wasserstande in der sogen, pelagischen Region, d. h. in der zentralen Masse des Sees, ein Minimum erreichen und gegen die Seeufer hin in weiten Grenzen schwanken. Ferner kann als sicher angenommen werden, daß in der pelagischen Region die Wasser reiner sind, als an den Seeufern; durch Staub u. dgl. können indessen auch die Wasser der pelagischen Region an der Oberfläche beschmutzt sein. Man wird deshalb bei der Entnahme von Seewasser möglichst von den Ufern abrücken und tiefer als die Oberfläche gelegene Stellen zu diesem Zwecke wählen.

Des weiteren ist zu beachten, daß in den Seen ebenso wie in den Flüssen die sogen. Selbstreinigung in der Hauptsache auf dem Wege der Sedimentation stattfindet. Die letztere befördert — wie wir S. 366 erörtert haben — auch die Bakterien nach der Tiefe, die sich sodann im Schlamme des Sees noch lange Zeit lebend erhalten. Man darf also mit der Entnahmestelle dem Seeboden nicht zu nahe kommen.

Welchen Einfluß die sogen, organische Substanz im Seewasser ausübt, läßt sich gegenwärtig mit Bestimmtheit nicht sagen; sie scheint jedoch nicht zu allen Zeiten Gefahren für die Gesundheit zu bringen. Die Temperatur und die Höhe des Seestandes haben jedenfalls einen ganz wesentlichen Einfluß. Während des Winters, in welchem die organische Zersetzung anläßlich der Kälte langsam erfolgt, ist auch wahrscheinlich das mit organischer Substanz belastete Wasser am wenigsten ungesund. Bei hohem Wasserstande scheint die Infektionsmaterie so verteilt und aufgelöst, daß sie schon dadurch weniger schädlich werden kann. Wenn dagegen nach langer Trockenheit eine Regenperiode eintritt, innerhalb welcher alle während der Trockenheit liegen gebliebenen Unreinigkeiten der Umgebung in den See abgespült werden; ferner bei heftigen Winden, welche den Seeschlamm am Ufer aufwühlen und die organische Substanz durcheinander peitschen; endlich bei niederem Seestande und einer durch große Hitze begünstigten Fermentation scheinen alle Vorbedingungen gegeben zu sein, welche das Wasser ungesund machen.

So viel scheint sicher, daß an der Oberfläche des Sees und am Seeboden die

verhältnismäßig am wenigsten reinen Wasserschichten vorhanden sind; an der Oberfläche liegt der Staub und Schmutz, der von außen beigetragen wird, und die schwimmende Substanz, während auf dem Seeboden alle lebenden und toten Sedimente des Wassers sich anhäufen. Zwischen beiden muß sich die Stelle befinden, an welcher das für die Versorgung geeignetste Wasser zu haben ist. Da die Gefahr der Zersetzung von organischer Substanz mit zunehmender Temperatur wächst, so scheint im Sommer — zu welcher Zeit die Temperatur um so niedriger ist, .je tiefer man unter dem Seespiegel sich befindet — die betreffende günstigste Stelle in der Tiefe, etwa 3—4 Meter über dem Seeboden, zu liegen⁸).

Eine Bestätigung der Richtigkeit dieser Annahmen liefern die Einrichtungen in Zürich. Bertschinger [753] teilt als Resultat mehrjähriger Untersuchungen mit, daß bei der neuen Züricher Seewasserfassung, welche 280 Meter oberhalb der Schanzengrabenbrücke, 310 Meter vom linken und 350 Meter vom rechten Seeufer (Quaimauer) entfernt liegt, an welcher Stelle der See 17 Meter Tiefe hat, folgende Minima und Maxima stattfanden:

Entnahmestelle unter Spiegel

Organische

Substanz

Ammoniak

Albumin.

Ammoniak

Bakterienzahl

pro

Kubikzentim.

4 Meter tief Minimum Maximum

17,4

35,1

0,003

0,006-

0,032

0,082

22

622

12 Meter tief Minimum Maximum

15,0

32,4

0,003

0,025

0,036

0,060

39

388

16 Meter tief Minimum Maximum

17,6

29,4

0,003

0,040

0,028

0,080

58

634

Man ersieht hieraus, daß sieb bei 16 Meter Tiefe die Nähe des Seebodens schon fühlbar macht. Gegenwärtig erfolgt, um reines und kühles Wasser zu erhalten, die Entnahme in 14 Meter Tiefe, also 3 Meter über Seeboden.

Im übrigen mag bemerkt werden, daß die Entnahmestelle in manchen Fällen durch die Verhältnisse vorgeschrieben ist. Sind z. B. in Nähe des zu versorgenden Objektes die CJfer auf weite Erstreckung in den See hinein flach, so wird man ohne übermäßigen Aufwand das Wasser nicht aus der Tiefe entnehmen können. Man wird in solchen Fällen suchen, die Entnahme möglichst in eine Strömung im See zu verlegen, welche das Wasser aus der pelagischen Region zur Entnahmestelle führt. Dieses Wasser ist meist von nicht sehr wechselnder Temperatur, klar und, wenn etwa 2 Meter unter dem Niederwasserstand entnommen, auch wenig verunreinigt bezw. mit Bakterien beladen. Entsprechende Stellen bieten sich immer in Nähe des Seeabflusses; an dem unteren Ende der Seen läßt sich deshalb auch am leichtesten gutes Wasser beschaffen.

Farbe. Gut abgeklärtes und reines Wasser ist im allgemeinen von blauer Farbe. Die Klarheit, bezw. Durchsichtigkeit derartigen Wassers ist so intensiv, daß

man z. B. im Wettersee in Schweden noch ein 35 Meter unter Spiegel liegendes Geldstück erkennen kann. Enthält das Wasser Salze, so verursacht diese Zumischung eine Aenderung in der Intensität der blauen Farbe, also notwendigerweise auch eine Aenderung der Durchsichtigkeit. Sobald Trübungen im Wasser entstehen, bringt die Kombination des der Trübung entsprechenden Farbentones mit der blauen Farbe des Wassers eine Uebergangsfarbe hervor. Ueberwiegt der Anteil ganz reinen Wassers, so ist die Farbe blaugrün; je weniger dieses Ueberwiegen stattfindet, um so mehr nähert sich die Farbe einem zum Schlüsse schmutzig erscheinenden gelblichen Tone. Andre Färbungen werden nach einem noch nicht ganz aufgeklärten Prozeß durch beigemengte feste Substanzen bedingt⁹).

In einem und demselben Seebecken ist die Farbe des Wassers an verschiedenen Stellen verschieden; in großartigem Maßstabe sieht man dies am Lago maggiore, dessen nördlicher Teil (am Einflüsse des Tessin) grün, dessen südlicher aber tiefblau ist. In den meisten Seen lassen sich verschieden gefärbte Ringe unterscheiden und es ist fast durchweg über den tieferen Stellen die Farbe mehr blau, über den weniger tiefen grünlicher.

Im Zusammenhänge damit steht nach der oben gegebenen Erklärung auch die Qualität des Wassers, denn je klarer dasselbe ist, d. h. je weniger es sich von der blauen Farbe entfernt, um so besser wird es sein und umgekehrt. Man hat also auch durch die Farbe unter sonst gleichen Umständen einen Fingerzeig für die richtige Entnahmestelle.

Temperatur. Was die Temperatur des Seewassers anbelangt, so steht dieselbe ganz unter den gleichen äußeren Bedingungen, wie wir sie S. 318 bei Besprechung der Sammelbecken angegeben haben; die Verschiedenheit der Wärme der einzelnen Wassermassen im Inneren und der äußeren Luft werden eine ständige Bewegung der Wasserteilchen hervorrufen. Es läßt sich jedoch bei den natürlichen Seen nicht übersehen, welche weitere unter deren Spiegel sich vollziehende Vorgänge noch einen Einfluß auf die Temperatur nehmen, z. B. chemische Prozesse auf der Sohle, größere Quellen etc.; insofern kommen also noch besondere Umstände in Betracht, welche wesentlich verschiedene Ergebnisse gegenüber Sammelbecken in ähnlichen äußeren Verhältnissen hervorrufen. Jedenfalls ist es nur auf diese Weise zu erklären, daß in annähernd gleichem Klima kalte und warme Seen unterschieden werden können, wie dies z. B. bei den Alpenseen der Fall ist, und daß ein Teil dieser Seen im Winter zugefriert, während andre eisfrei bleiben.

Eine große Zahl neuerer Seetemperaturmessungen, welche Forel im Genfer See, Buchanan in den schottischen, Simony in den oberösterreichischen, Ripley Nichols in den amerikanischen Seen erhoben haben, sind von Zöppritz zusammengestellt und besprochen in „Wagner’s geographischem Jahrbuch“, Bd. 8, S. 65, Jahrg. 1881; Bd. 9, S. 33, Jahrg. 1883; Bd. 10, S. 43, Jahrg. 1885. Geistbeck hat im „Ausland“, Jahrg. 1882, S. 903 ff. und S. 1006 ff, die Temperatur- und Eisverhältnisse der bayrischen Seen eingehend behandelt. Indem wir hierauf und auf die verschiedenen Lehrbücher über physikalische Geographie, welche einschlägiges Material enthalten, verweisen, bemerken wir zum vornherein, daß im allgemeinen im Sommer die Temperatur vom Seespiegel gegen den Seeboden hin abnimmt (sich derjenigen von 4°C. zu nähern sucht), jedoch ohne daß man einen regelmäßigen Gang in der Abnahme an einer bestimmten Stelle verfolgen könnte. Bei Seen mit geringem Zuflusse und Abflüsse erfolgt die Temperaturabnahme in ganz andrer Weise als bei Seen mit stark bewegtem Wasser.

Es lassen sich demgemäß von einer zur andern Stelle innerhalb eines Sees die Verhältnisse nicht übertragen, noch weniger von einem See auf einen andern.

Wir geben im folgenden die Temperaturverhältnisse des Wassers im Züricher See für verschiedene Tiefen und Jahreszeiten an der Fassungsstelle für die Züricher Brauchwasserversorgung (deren Lage wir bereits auf S. 372 durch Rückmaße festgesetzt haben) wieder.

Temperaturverhältnisse des Seewassers an der Fassungssteile in 4, 12 und

16 Meter Tiefe.

Zahl der Beobachtungen

Wasser in 4 Meter Tiefe

Wasser in 12 Meter Tiefe

Mittlere

Wasser in 16 Meter Tiefe Temperaturdifferenz

1885

1886

1887

1888

1885

1886

1887

1888

1885

1886

1887

1888

1886

1887

1888

mm n

puti f

12 und 16 Meter

4 und 16 Meter

Januar Februar März .

April .

Mai .

Juni Juli .

November 25 Dezember 20

17

28

145

co

00

05    '

o tocococotocococococococo

05

p cocococococotorocoiococo

_05 ^Oi-JOTOlOiOiOiQi^oiOi

p) oo

—3 di Hx i—i 05 Orr Gt

t—¹¹ I—¹¹ CO CO *—‘

co -a o o <i

ppppppT-HCOCOCQCOO]

cd © ci    G    ei © o    10    o    ©

t-H    i—I    t-H r-H 04    r-H    t—I

H H tO tO M

S* ^ f° o° p r ? « w co c© ^

gj-JOt—‘■q^ohxqooooi—^IQ

O    +    *»    <»    o»    p    p    co    p    p

CO    W    CO ^    i—i    t¹-    CD    +    0    Ol    D    lO

rH    r-H    rH    r-H    -r-H    r-H

GO    o    IO    H    CO    CD

O    04    OJ    OJ    OJ    OO    CO

r-H    t-H    t-H    i-H    r-H

1 L I ¹ I *■ I L    ,

p p CO HX 05 05 Hx O OX Hx OS Hx

mphm^^cqcdooovi».

P P P 05 CO O © -1 Hx 05 05 Hx OO CO DO

OG O

cd cd cd 'F t>

1—¹ I—i    i H-i 1—¹

px hx 05 OS CO O p Cn Ci tO ^ OO O i—¹ Ot

—    4,23,5 + 0,2 + 0,1

—    3,5 3,0 + 0,2 + 0,1

+ 0,3 + 0,3 + 0,1

Im Genfer See, welcher in ähnlicher Weise wie jener von Zürich zur Wasserversorgung der Stadt Genf benutzt wird, ergaben sich folgende Temperaturen im Monat Oktober 1887:

bei

T—I IO

19° C. 18° , 170 14° „

12° „

bei 40 bis 50 Meter Tiefe . 8,3⁰ C. „ 50 „

* 60 „

„    75    *    130

„ 130 „ 300

60

75

•    7,8° „

•    7,1⁰ „

•    6,6° „

• 6,4° „

Im speziellen Falle sind eigene Beobachtungen unumgänglich.

Wasser, welches im Sommer und in unserm Klima eine höhere Temperatur als 15° C. hat, schmeckt nicht mehr erfrischend; dagegen werden Wasser mit 12 bis 14 ⁰ C. im Sommer noch als erquickend bezeichnet. Man wird deshalb der letzteren Temperatur nahe zu kommen suchen; hierauf ist bei Seewasserentnahmen Rücksicht

zu nehmen. Wir bemerken jedoch ausdrücklich, daß unter Umständen dann, wenn im See vorhandöne Strömungen Wasser aus der pelagischen Region beiführen — erfrischendes Trinkwasser schon in geringer Tiefe unter Spiegel erhalten werden kann.

besonders

Im speziellen Falle sind deshalb diesbezügliche direkte Messungen unerläßlich. Von weiterer Bedeutung ist dabei auch die (positive oder negative) Erwärmung des Wassers in den Leitungen zu verschiedenen Jahreszeiten, auf welche wir in Abschn. IV eingehender zurückkommen werden. Nebenstehend (vgl. S. 375) mögen die in Zürich gemachten diesbezüglichen Beobachtungen einstweilen Platz finden.

Einflufs der Wasserpflanzen. Im allgemeinen haben die Seebecken vom Ufer einwärts ziemlich die gleiche Böschung, wie die Ufer selbst; sind die letzteren wenig geneigt, so entwickeln sich über den Untiefen Pflanzen, besonders Algen und Diatomeen. Im Genfer See hat man beobachtet, daß in der beleuchteten Zone im Sommer die Vegetation erst in 45 Meter, im Winter erst in 100 Meter Tiefe aufhört. Solange diese Pflanzen leben, üben sie keinen nachteiligen Einfluß auf die Wasserbeschaffenheit aus; das Chlorophyll hat ja bekanntlich die Eigenschaft, bei

Temperaturverhältnisse des Brauchwassers in den Sommermonaten.

Juli

August

September

Oktober

Fassungsstelle im See

1886 1887 1888

1886 1887 1888 1886 1887 1888 1886 1887 1888

Tiefe von . Meter Mittlere Temperatur

Erwärmung in der Zuleitung vom See zu den Filtern .    .    .    .

Mittlere Temperatur im Zulauf-schacht vor den Filtern .    .

Erwärmung durch die Filtration

Mittlere Temperatur im Reinwasserreservoir nach dem Filtern........

Erwärmung in der Ableitung zum Pumpwerk.....

Mittlere Temperatur im Pumpwerk Letten, Saugschächte .

Erwärmung durch das Pumpen

Mittlere Temperatur im Pumpwerk Letten, Druckleitung .

Erwärmung vom Pumpwerk bis in die Reservoire.....

Mittlere Temperatur in den Reservoiren ........

Totalerwärmung . des Wassers vom See bis zu den Reservoiren

4u.l2 12 13,4 10,8

14

12

12

i—*

1,3

0,7    2,5

co

co o

oo -H F⁻ o

11,3

14,4

CO

O 03 IO O

15,2 14,4

0 0,2

15,2 14,6

1,8    3,8

11,4

14,1

18,7

14    12    12    14

11,7 12,2 10,7 10,3

2,6

co

0,8

0,3    0,9 -0,3 -0,3

0,1

11,4

11,4

0,4

11,8

0,1

11,9

1,9

-0,4

CO

Th O

14,0

0,3

CO

14,5

-0,6

12,0 13,1 10,4 10,0 1,0 -0,2 -0,1    0,3

14,0 15,0

0 -0,1

14,0

0,4

C5 OJ

■F o

14,4 15,1

0,6 0,1

15,0 15,2

1,3    3,1

co

CO CO

co

03

CO

co

00

13,9

0,2

14,1

14,1

1,2

15,3

1,6

13,0 12,9 10,3 10,3

0 0,2 0 0

CO

c:

CO o

03

T-

CO ‘ H-*-

CO

CO

10,3

0,3

13,2 13,3 10,5 10,6

0,2    0,4    1,3    0,4

13,4 13,7 11,8 11,0

1,7    1,5    1,1    0,7

¹

Vergl. die geognostische Karte von Wiesbaden nebst Erläuterungsberichten. Veröffentl. der königl. preuß. geolog. Landesanstalt. 1875.

²

Den gütigen Mitteilungen dieses Herrn und des Herrn Muchall, zur Zeit Direktor der Wasser- und Gaswerke in Wiesbaden, verdanken wir die Kenntnis des Nachstehenden.

³

Vergl. die unter Absehn. I, § 1, S. 10 bis 12 angegebene Litteratur und die Deutsche Vierteljahrsschr. für öffentl. Gesundheitspflege (Braunschweig, F. Vieweg u. Sohn), welche über die Fortschritte auf diesem Gebiete stets eingehend unterrichtet.

⁴

Lortet, Pathogene Bakterien im Schlamme des Genfer Sees. Zentralblatt für Bakteriologie. Bel. 9, S. 709. Jahrg. 1891.

⁵

Die auf unfiltriertes Flußwasser gegründete Wasserversorgung von Hamburg ist kein nachahmenswertes Beispiel.

⁶

Die Grenzen sind hier durch den Niederwasserstand des Flusses gezogen.

⁷

Vergl. Abschn. II [267] S. 23, § 20 ff.; ebenso Abschn. II, [300], [601], [608], [653],

[666], [703].

⁸

Infolge der Sedimentierung der Bazillen sollte man allerdings annehmen, daß das Wasser unmittelbar unter Spiegel reiner sein müsse, als jenes aus wesentlich tieferen Lagen; die Beobachtung stellt dies auch zweifellos hinsichtlich des Bazillengehaltes im allgemeinen fest. Andrerseits ist aber das tiefere Wasser jederzeit klar und von annähernd gleicher Temperatur, während das Oberflächenwasser häufig getrübt erscheint, im Sommer warm und im Winter kalt ist; Vorteile, welche die Nachteile größeren Bazillengehaltes überwiegen, besonders in dem Falle, in welchem das Wasser noch einer künstlichen Filtration unterworfen wird.

⁹

Vergl. Abschn. II [350], Bd. 2, S. 315 ff., woselbst reichliche Litteraturangaben.

Licht Sauerstoff zu entwickeln, welcher sich mit dem Wasser mischt, während gleichzeitig die Kohlengase, welche das Wasser ungesund machen, absorbiert werden. Im abgestorbenen Zustande dagegen findet das Umgekehrte statt. Dieses Absterben ist bei seichtem Wasser häufig, besonders, wenn durch bedeutende Spiegelschwankungen abwechselnd Strecken wasserfrei und wasserbedeckt sind. Aus solchen Gebieten teilt sich dem umgebenden Wasser in ziemlich großer Erstreckung ein Fisch-, bezw. Sumpfgeschmack mit, welcher dasselbe zum Trinken ekelhaft macht; will man dies verhindern, so kann man durch zu errichtende Mauern den tieferen Teil des Sees von den Untiefen abtrennen oder eventuell durch Errichtung einer Thalsperre die Untiefe allgemein vergrößern. Beide Abhilfsmittel werden jedoch der Kosten wegen selten anwendbar sein.

Grundsätze bei der Entnahme. Im übrigen ist bei den Seewasserentnahmen die Entnahmestelle unter allen Umständen tiefer als der niederste beobachtete See-

Spiegel und unter diesen mindestens so tief zu legen, schwimmender Körper, sowie gegen Eis gesichert zu sein, ist zu beachten, daß das Ufereis manchmal eine Dicke von 50—70 Centimeter erhält.

um gegen das Eintreten In letzterer Hinsicht

Entnimmt man Wasser aus Seen, welche vom Lande her Schmutzwasserzuflüsse empfangen, so sind Stellen aufzusuchen, welche hiervon nicht beeinflußt werden. Es ist nicht schwer, durch sorgfältige Beobachtung die Richtung zu erkennen, nach welcher die Schmutzwasser sich hinbewegen; meist ziehen sie sich als Streifen von besonderer Farbe am Ufer hin oder sie sinken unter den Seespiegel ein und folgen der Böschungsneigung in den See.

Das Entnahmerohr muß unter allen Umständen mit einem Schutzkorbe versehen sein, um das Eintreten von Fischen etc. abzuhalten; überdies ist die Saugstelle eventuell gegen die Einflüsse des Wellenschlages zu sichern. Die Verlegung des Entnahmerohres ist meist eine schwierige. Da die Entnahmestelle mehrere Meter über Seeboden gelegen sein muß, ist die Saugrohrleitung auf größerer Strecke durch Substruktion zu stützen. Gewöhnlich werden Pfähle geschlagen und durch Querhölzer verbunden, auf welche sich das Rohr lagert, das meistens aus Schmiedeisen steif oder mit Gelenkverbindung schwimmend montiert, mit Wasserbeschwerung abgelassen und durch Taucher über den Querhölzern befestigt wird.

Die Wasserentnahme für die Stadt Genf erfolgte früher ans der Rhone; seit etwa 8 Jahren befindet sich die Entnahmestelle in einer Entfernung von ca. 400 Meter oberhalb des Genfer Hafens im offenen See. Die Oberkante des Seihers der Saugleitung befindet sich im Mittel nur etwa 1,5 Meter unter Wasserspiegel. Der Seiher ist gegen den Wellenschlag durch zwei Spunt-wände geschützt, welche in Form einer römischen V verbunden sind und gegen welche man von außen Steinwälle angelegt hat. Die Saugleitung hat bis zum Pumpenschachte eine Länge von 2100 Meter; sie liegt in der Rhone und besteht — weil zu verschiedenen Zeiten allmählich erbaut — teils aus Holz, teils aus Gußeisen und Schmiedeisen. Der hölzerne Teil besitzt einen quadratischen Querschnitt von 0,85 Meter innerer Seitenlange; die Stücke haben 4 Meter Baulänge und wurden auf festem Boden derart verbunden, daß man unter Wasser nur noch wenige Stöße, welche mittels Hirnleisten hergestellt sind, fertig zu machen hatte. Um das Verlegen dieser Leitung zu erleichtern, hat man in bestimmten Entfernungen auf jeder Seite derselben Leitpfähle geschlagen, nach Verlegung der Röhren abgeschnitten, durch Querschwellen verbunden und so die Leitung festgehalten. Die Abteilung aus schmiedeeisernen Röhren besteht aus Stücken von 10 Meter Baulänge und 650 Millimeter Lichtweite, welche durch Kugelgelenke verbunden sind, die wir in Abschn. V beschreiben werden; sie wurden schwimmend an die Baustelle verbracht, durch eine Winde abgelassen und nach Verlegung an den richtigen Ort durch einen Taucher verschraubt. Der gußeiserne Röhrenstrang wurde ausgeführt , während das Bett der Rhone zwischen dem „Pont de la Coulouvreniere“ und dem neuen Turbinenhaus trocken lag; er besteht aus Muffenröhren von 4 Meter Baulänge und 900 Millimeter Lichtweite, welche in der gewöhnlichen Weise mit Blei und Hanf gedichtet wurden.

zu

Die neue, 1885 begonnene Seewasserentnahme in Zürich erfolgt mit Blechröhren von einer Länge von 326 Meter; die Röhren haben 875 Millimeter Lichtweite und 6,5 Millimeter Wandstärke und stammen von der ehemaligen Kompressoreninstallation in Göschenen (für den Gotthardtunnel). Sie ruhen auf 22 festen Pfahljochen und 7 aufgesetzten großen Gerüstböcken, deren Herstellung 83 Pfähle von je 16 bis 24 Meter Länge erforderlich waren. Der Fassungspunkt des Wassers lag ursprünglich nur ca. 5V2 Meter unter dem mittleren Seespiegel; ein Seiherkasten von 31,5 Quadratmeter Flächenausdehnung verhinderte den Eintritt schwimmender Gegenstände. Im Jahre 1886 wurde dieser Kasten verlassen und ein zweiter ähnlicher in der Tiefe von 12 Meter angebracht, um Wasser von gleichmäßigerer Temperatur zu erhalten. Im Jahre 1888 wurde der Saugleitung noch ein trompetenartig erweitertes Stück vorgelegt, wodurch jetzt das Wasser aus 14 Meter Tiefe, also 3 Meter über dem Seeboden, entnommen werden kann. Hier ist das Wasser im Sommer noch um 3 bis 5 ⁰ C. kühler, als in 12 Meter Tiefe. Alle Arbeiten unter Wasser sind durch Taucher besorgt worden¹).

Wohl eine der bekanntesten Seewasserentnahmen ist jene, welche der Wasserversorgung von Chicago dient. Sie befand sich früher am Ufer des Michigansees. Die Verunreinigung des Wassers daselbst machte aber bald eine Verlegung der Entnahmestelle notwendig, welche in den Jahren 1864—67 vollzogen wurde.

Der Seeboden besteht hier aus blauem, festem Thone; es wurde in einer Tiefe von 12 Meter unter demselben (23 Meter unter Seespiegel) ein Tunnel von ca. 3 Kilometer Länge in den See

vorgetrieben. Am Ufer, sowie an dem Ende des Tunnels sind Schachte angeordnet; der Uferschacht ist cylindrisch, gemauert und hat 2,40 Meter Lichtweite bei 30 Centimeter Wandstärke. Der Schacht im See ist ebenfalls cylindrisch, aus Gußeisen und hat eine Lichtweite von 2,75 Meter. Er wurde durch Ausbaggerung innerhalb eines Fangdammes versenkt und reicht über den Seespiegel, woselbst er einen kleinen, mit Nebelglocke versehenen Leuchtturm trägt. Durch diesen Schacht wird das Seewasser dem Tunnel zugeführt.

Bei der oben erwähnten Untergrundsbeschatfenheit konnte der Tunnel ohne erheblichen Wasserzudrang erbaut werden. Er erhielt einen nahezu kreisförmigen Querschnitt (1,60 Meter hoch und 1,52 Meter breit); die Vei'kleidung der Wände besteht aus zwei Backsteinringen.

Mit dieser Einrichtung können täglich 189 000 Kubikmeter Wasser entnommen werden.

Am häufigsten wird das Wasser aus Seen zur Versorgung von Städten in England und den Vereinigten Staaten von Nordamerika benutzt; auch die Hauptstadt des Deutschen Reiches entnimmt ihr Wasser einem See.

See [82]

aus

Wir verweisen auf Beschreibungen der Versorgung von Berlin aus dem Tegeler von Glasgow aus Loch-Katrine [108], [243], sowie auf jene von Chicago dem Michigan-See [35], [241], ferner auf [101], [138], [200], [240], [251] behufs weiterer Orientierung über Details der Fassungsanlagen.

Entschliefsung für den See als Bezugsort. Eine zweihundertjährige Erfahrung in Genf, welches so lange mit unfiltriertem Seewasser ausschließlich versorgt wird, ohne jemals hiervon Nachteile empfunden zu haben (abgesehen vielleicht von der Typhusepidemie von 1881, welche sich leicht aus lokalen Ursachen erklärt), ist ein sprechender Beweis für die Tauglichkeit von Seewasser zu diesem Zwecke. Da in allen größeren Seen aus gewisser Tiefe das Wasser glanzhell und von nahezu konstanter Temperatur in relativ großer Reinheit zu beschaffen ist, kann diese Art Wasserversorgung nur bestens empfohlen werden, denn sie besitzt fast ohne Ausnahme den großen Vorzug, quantitativ ausreichend zu sein. Auch lehrt die Erfahrung in Zürich — wie wir später sehen werden —, daß durch passende Filtration die im Wasser enthaltenen Bakterien zurückzuhalten sind; es dürfte damit auch den ängstlichsten Gemütern die Furcht vor dem Seewasser benommen werden.

3. Fassung von Quellen.

Allgemeines. Ob eine Quelle an sich zur Befriedigung eines bestimmten Bedürfnisses ausreicht, können nur umfassende Beobachtungen feststellen. Wir haben in Abschn. II, S. 275 darauf verwiesen, daß in dieser Beziehung nicht nur die Maxima und Minima, sondern auch das Verhalten der Quelle zu Zeiten des größten Bedarfes von erheblicher Bedeutung sind. Es empfiehlt sich deshalb vor allen Dingen, den Maximalbedarf des zu versorgenden Objektes zu vergleichen mit dem Quellenergebnisse eines trockenen Jahrganges. Manche Quellen, z. B. jene in den Alpen, zeigen einen gewissen Parallelverlauf zwischen Bedarf und Ergebnis: sie liefern im Sommer viel, im Winter wenig Wasser. Umgekehrt ist das Verhältnis in unserm Klima im Mittelgebirge und in den Niederungen: hier stellen sich die Minima in der Regel zu Zeiten des größten Bedarfes ein und die Maxima können nicht genügend ausgenutzt werden. Wie man unter Umständen in solchen Fällen den Wasserhaushalt unter Benutzung der Grundwasserreservoire künstlich regelt, haben wir in § 36 gezeigt.

Zwei Aufgaben sind es hauptsächlich, welche bei Vornahme von Quellenfassungen

vorliegen:

1.    Es ist mit der beobachteten Wassermenge das Bedürfnis jederzeit reichlich zu befriedigen; dann genügt die richtige Fassung ohne weiteres.

2.    Man soll mit der Quellenfassung zugleich eine Vermehrung der Wassermenge erreichen; dann muß eine unterirdische Strömung bestehen, die

Lueger, Wasserversorgung.

sich nach dem Quellenauslaufe ableiten, bezw. mit demselben vereinigen läßt. Die Fassung hat dann auch auf das Abfangen dieser Strömung Bedacht zu nehmen.

Manchmal ist es nicht schwer, eine solche Strömung zu erkennen. Wenn z. B. eine Quelle aus einer Schutthalde entspringt, ihren Ursprung aber ausgehenden Gebirgsschichten, Steinscheiden etc. verdankt, so kann ein Teil des aus dem Gebirge kommenden Wassers eventuell in den Untergrund der Halde versinken, weil er sich dorthin leichter bewegt, als nach dem Quellenauslaufe. Ist dies der Fall, so muß eine in einiger Entfernung von der Quelle vorgenommene Schürfung Wasser ergeben, dessen Spiegel tiefer liegt, als der Quellenspiegel; unter solchen Umständen ist dann eine Vermehrung der Ergiebigkeit durch Zutagebringen des versunkenen Wassers wahrscheinlich.

Speist ein Grundwasserstrom mehrere Quellen, wie dies nicht gerade selten ist, so kann das Tieferlegen eines einzelnen Auslaufes und das Vortreiben eines Schlitzes den andern Quellen das Wasser entziehen und die Wassermenge des einzelnen Auslaufs auf Kosten der andern Quellen vermehren. Von dieser Methode wird oft Gebrauch gemacht.

Hat man festgelegt, daß eine Quelle Q (Fig. 142) einer Steinscheide entstammt, deren Fallen im Sinne der Pfeile der Figur erfolgt, so ersieht man ohne weiteres, daß hier ein großer

Teil des Grundwasserstromes neben der Quelle vorbei fließt. Die Quelle selbst verdankt zunächst ihr Wasser der Einbuchtung des Gebirges bei Q. Treibt man, von Q ausgehend, einen Schlitz oder Stollen in das Gebirge, welcher dem Streichen der undurchlässigen Schichte folgt, so wird sich die Wassermenge, je nach dem dienstbaren Infiltrationsgebiete für den ganzen Grundwasserstrom, mehr oder weniger erheblich vermehren lassen.

Ganz dasselbe findet statt in dem mit Fig. 143 dargestellten Falle, der im allgemeinen ziemlich häufig ist. Ist Q die Quelle, AQB der Verlauf einer Steinscheide (vgl. Abschn. II, S. 256 Nr. 6) und deuten die Pfeile das Fallen der Schichten an, so treten in der Regel auf den Strecken AQ, BQ keine sichtbaren Wasserausläufe hervor. Dagegen sieht man entweder hier eine Verdeckung der Steinscheide durch Gerolle, in welche die Wasser versinken, oder eine Versumpfung des Terrains infolge Austritts einzelner Wasserfäden in größerer Zahl. Die Wasserfäden können durch einen, der Streichrichtung der undurchlässigen Schichte folgenden Stollen oder Schlitz abgeschnitten und der Quelle Q dienstbar gemacht werden.

Hat man auf diese Weise einen Sumpf beseitigt, so wurde natürlich durch die Fassung kein Sumpfwasser erschürft, sondern nur das Grundwasser abgefangen, welches vorher die Veranlassung zur Bildung des Sumpfes gewesen ist, was der Ingenieur dem Laien manchmal auseinanderzusetzen nötig hat [83].

Eine Vermehrung des Wasserquantums einer Quelle ist ferner immer möglich in den Fällen, bei welchen durchlässige und undurchlässige Schichten in Reihenfolge Übereinanderlagern, wie wir dies in Fig. 144 dargestellt haben. Man hat in diesem Falle einen Stollen querschlägig vorzutreiben, um nach Durchsetzung der undurchlässigen

'///%

'■V/,

mmmm.

yy,

Fig. 142.

Fig. 143.

y//m

El

Schichten in die wasserführenden zu gelangen. Besonders erfolgreich sind derartige Arbeiten, wenn in A ein ziemlich flaches Thal mit größeren Alluvionen vorliegt, welchen durch den Stollen viel Wasser entzogen werden kann. Selbstverständlich sind in dem Falle, in welchem der querschlägige Stollen nicht genug Wasser liefern sollte, ....    weitere Sammelstollen in der Streichrichtung der undurch-

-    lässigen Schichte anzulegen.

In Alluvionen, Diluvial- und Glacial-Ablagerungen ris’    trifft man sehr häufig schmitzenartig eingelagerte Thone

und Mergel, welche wenig durchlässig sind, Tritt in solchen Fällen an der Schichtengrenze eine sehr”kleine Quelle aus, während das Infiltrationsgebiet eine größere Wassermenge erwarten läßt, so empfiehlt es sich stets, nach aufsteigendem Wasser zu suchen. Wir haben in Fig. 145

eine solche Einlagerung in Kiesschichten dargestellt. Es ist ohne Weiteres ersichtlich, daß eine hei Q abgetriebene Bohrung Wasser zu Tage fördern muß, denn wenn bei Q eine Quelle ist, so müssen im ganzen Gebiete die Grundwasser das Kiesreservoir erfüllen. Hört nach beendigter Bohrung und gewonnenem neuem Auslaufe die Quelle zu fließen auf, so ist dies ein Beweis des direkten Zusammenhangs mit den Wasserschichten unterhalb der undurchlässigen Schmitze.

Mm

Fig. 145.

In den obengenannten Formationen treten sodann auch vielfach Quellen von unten nach oben aus (Sprudel), welche manchmal Ueberläufe eines größeren Grundwasserstromes, manchmal von der Natur geschaffene Ausläufe artesischer Strömungen darstellen. In solchen Fällen erreicht man durch Vertiefung des Auslaufes -—- Senkung des Quellenspiegels — fast ausnahmslos größere Wassermengen. Aehnliche Verhältnisse ergeben sich auch in anderen Gebirgsformationen bei beckenförmiger Lagerung der Gesteinsschichten.

Mißlich bei allen diesen Anordnungen bleibt für den Ingenieur stets der Umstand, daß es kein Mittel giebt, um genau oder auch nur annähernd vorauszuberechnen, welches Wasserquantum erreicht wird. Nur die Ausführung kann darüber Aufschluß geben; es ist also Glückssache, ob der gewünschte Erfolg mit kleinem oder großem Aufwande zustande gebracht werden kann.

Immerhin — und dies dürfen wir nach den in Abschn. II ausführlich gegebenen Auseinandersetzungen als selbstverständlich voraussetzen — müssen die Infiltrationsgebiete, aus welchen Zuflüsse zu erwarten sind, groß genug sein, um den verlangten Mehrbedarf decken zu können. Ist dies nicht zutreffend, so ist wenigstens das negative Resultat — die Unmöglichkeit, im gegebenen Falle den verlangten Mehrbedarf zu erreichen —- sicher.

Bei jeder Quellenfassung ist vor allen Dingen darauf Bedacht zu nehmen, daß das mit derselben gewonnene Wasser jederzeit ungetrübt bleibt; es ist deshalb erforderlich, einen Rein Wasserbehälter anzulegen und die sogen. Tagwasser, d. h. Infiltrationen, welche bei ihrem Absinken auf die von der Quelle ausgehende Grundwasserwelle nicht genügend geklärt sind, fernzuhalten. Im weiteren Verfolge dieser Absicht liegt es auch, die Quelle gegen äußerliche Verunreinigungen nach geschehener Fassung zu schützen. Ferner muß der Ursprung der Quelle jederzeit leicht zugänglich sein, damit ihr Ausfluß auf die Dauer in gutem Stande erhalten werden kann. Des weiteren ist das Wasser der Quelle vor den Einwirkungen des Frostes und der Hitze zu bewahren, bezw. für eine möglichst gleichmäßige Temperatur im Fassungsraume Sorge zu tragen. Endlich muß die in der Fassungsanlage vorhandene Luft regelmäßig erneuert, bezw. der Fassungsraum muß richtig ventiliert werden; auch muß es möglich sein, den letzteren behufs zeitweiser Reinigung zu entleeren.

Durch Zufall — durch Luftströmungen, bei Gelegenheit von Besichtigungen, durch die Thüren, Einsteigeschachte — können Blätter, Holzstücke, Spinnen, Frösche etc. in den Fassungsraum gelangen; es wird sich deshalb auch allgemein empfehlen, vor das Entnahmerohr einen Seiher zur wirksamen Abhaltung dieser Körper anzubringen. Das Entnahmerohr muß dem Maximum des Wasserbedarfes angepaßt sein; in der Regel wird es sogar nach dem Maximum des Quellenergebnisses disponiert, um späteren Steigerungen des Bedarfes Rechnung zu tragen. Es ist die Einlaufstelle stets um 0,5—1 Meter über der Sohle des Rein Wasserbehälters anzulegen, um gegen Zuspülung von Schlamm und Sand gesichert zu sein.

Zu diesen allgemeinen Bedingungen kommen sodann nach Lage des einzelnen Falles noch besondere. Sehr häufig wird es eine Quelle nachteilig beeinflussen, wenn ihr Spiegel über ein gewisses Maß aufgestaut wird; man hat deshalb eine Ueberlaufvorrichtung anzubringen, welche eine solche Stauung selbstthätig verhindert. Ist das zuströmende Quellwasser zeitweise Träger von Sanden und Gerollen, so muß ein Sandfang angebracht werden, in welchem sich diese Suspensionen absetzen können und welcher groß genug ist, um die Reinigung nicht vor Ablauf bestimmter Fristen erforderlich zu machen. Eine Meßvorrichtung zur jederzeitigen Bestimmung des Zuflußquantums ist zweckmäßig.

Kann man den vorstehend angeführten Bedingungen nachkommen, ohne die Ausflußstelle der Quelle zu verändern, so ist dies, falls die Wassermenge das Bedürfnis jederzeit deckt, die denkbar beste Lösung, denn es ist die einzige, bei welcher ein Rückgang in der Wassermenge, bezw. eine Umgestaltung des unterirdischen Wasserhaushaltes sicher vermieden wird. Auch ist in diesem Falle darauf zu rechnen, daß sich die Qualität des Wassers nicht wesentlich ändert.

Diese Lösung ist jedoch selten möglich, weil die Quellen nur ganz ausnahmsweise in geschlossener Form auftreten; man findet dieselben meistens innerhalb einer mehr oder weniger großen Fläche als Summe einer Reihe von kleineren Individuen, Wasserfäden, Sprudeln etc., die sich in einem allmählich an Menge zunehmenden Ablaufe sammeln. Meist entweicht dann auch seitlich und unterhalb des sichtbaren Ursprungs durch Gerolle, Spalten, Klüfte etc. Wasser, welches sich erst an tieferen Stellen wieder mit dem von der Gesamtheit aller dieser Zuflüsse hergestellten Quellwasserablaufe vereinigt.

Wesentlich zu unterscheiden sind hier Quellen in flachen Ebenen, deren Speisung von unten nach oben erfolgt (Sprudel) und Quellen an Gebirgshängen.

Die ersteren haben in der Regel eine geringe Vorflut, können aber leicht in einem mehr oder weniger großen Bassin vereinigt werden; solange der Spiegel nicht wesentlich gesenkt wird, hat diese Art der Fassung keinen Einfluß auf ihr Ergebnis oder ihre Qualität. Die Spiegelsenkung hat sodann —- wie bereits erwähnt — vielfach die Vermehrung der Ergiebigkeit solcher Quellen im Gefolge, welche sich auf Kosten höher gelegener, demselben Grundwasserreservoir angehöriger Ausflüsse oder Strömungen vollzieht.

Anders ist dies bei Quellen, die an Gebirgshängen über undurchlässigen Schichten entspringen und, sich zunächst in vorgelagerten Gerollen verteilend, aus diesen von allen Seiten in längerer Ausdehnung als einzelne Wasserfäden, als Reihenquellen, Sprudel etc. einem in den Gebirgshang eingeschnittenenSammelgraben zutreten.

Will man hier alle die kleinen Wasserfäden, Sprudel und Quellen einheitlich zusammenfassen, so bleibt nichts andres übrig, als dieselben abzuschneiden, bevor sie sich in den Vorlagerungen der Hänge verlieren. Diesen Zweck erreicht man am besten durch Aufsuchen der undurchlässigen Schicht, welche den Ausfluß der Wasser begründet.

Ein hinter den einzelnen Quellen dem Streichen der undurchlässigen Schicht folgender und auf dieser angelegter Schlitz oder Stollen wird die quellenbildenden Zuflüsse sämtlich abschneiden, wenn er lang genug ist.

§PT

CS*

Fig. 146.

Diese Maßregel bedingt aber ein Zurückverlegen und auch ein Vertiefen der seitherigen Auslaufstellen , welche stets höher liegen, als die undurchlässige Schicht. Waren dieselben früher in Q (vgl. Fig. 146), so werden sie nach Ausführung des gedachten Schlitzes in AB sein. Je nachdem sich die Zuführungskanäle zu den Quellen Q nach dem Innern des Gebirges mehr oder weniger stark verzweigen, wird die Länge A B des Schlitzes größer oder weniger groß werden müssen. Unter allen Umständen wird aber der Austritt nach AB gegen früher erleichtert sein und, da die Sohle von AB tiefer liegt als die Quellen Q, wird in dem ganzen zugehörigen Infiltrationsgebiet, vorzüglich aber-in der näheren Umgebung von A B die

Mithin ist in allen Fällen an Gebirgshängen, an welchen man bei abgegrenztem Infiltrationsgebiet und Grundwasserreservoir einen Quellenauslauf geeigneter Fassung wegen rückwärts verlegen muß, eine Verringerung des Gesamtergebnisses der Quelle die unausbleibliche Folge. (Vgl. Abschn. II, S. 224.)

Grundwasserwelle abgesenkt werden. Der sieb bildende neue Gleichgewichtszustand verursacht also eine Verkleinerung des Grundwasserreservoirs und — wegen der Zurücklegung des Ausflusses — auch eine Reduktion des dienstbaren Infiltrationsgebietes; dementsprechend muß sowohl das Gesamtergebnis als auch der Wasserhaushalt der Quelle ungünstiger werden als vorher.

Hinsichtlich des Auslaufniveaus läßt sich der Nachteil ausgleichen, wenn die Wände des Stollens AB gegen Q hin wasserdicht hergestellt und durch Einbringen von Sand etc. die Grundwasserwelle vor AB in ihre alte Lage zurückgestaut wird. Was aber den Verlust an Infiltrationsgebiet anbelangt, so ist ein Ausgleich nicht möglich.

Diese Verringerung äußert sich beim Gebrauche der Quelle in verschiedener Art. Sie ist kaum fühlbar, wenn die aus dem Gebirgsinnern gegen die Quellen führenden Wasseradern durchweg sehr kleine Dimensionen haben und eine große Absenkung des Quellenspiegels nicht stattfand. Geradezu vernichtend dagegen wirkt die Absenkung des Quellenspiegels auf den Wasserhaushalt der Quelle, wenn durch Wegräumung einer Stauvorlage oder durch Herstellung großer Kommunikationswege aus dem Grundwasserreservoir eine rasche Entleerung des letzteren ermöglicht wird. In trockenen Zeiten ergiebt eine derartige Wasserfassung wenig oder nichts und geht in den übrigen mit dem Regen. Auch stellt sich dann, wenn die Wege vom Grundwasserreservoir nach der Sammelanlage früher mit Sanden und Geschieben gefüllt waren, welche allmählich von dem Wasser fortgespült werden, infolge ungenügender Klärung der Infiltrationen, welche den weniger tiefen Teilen des Grundwasserreservoirs zugehen, eine Trübung des Wassers ein²). Selbstverständlich muß das Entnahmerohr sowohl als auch Ueberlaufröhren, Leerläufe und Zuleitungen von Stollen etc. richtig dimensioniert sein; hierbei ist nach den in den Abschnitten I und IV gegebenen Regeln zu verfahren und stets mit dem Maximum der Wassermenge zu rechnen.

Endlich sei darauf aufmerksam gemacht, daß man nur dann für alle Zeiten eine Quellenfassung in brauchbarem Zustande erhalten kann, wenn man innerhalb eines gewissen Umfanges von der Quelle ab Herr über das umgebende Gelände ist. Diese Bedingung ist auch wegen des nötigen Schutzes gegen Abgrabungen durch andre oder gegen ungeeignete Ansiedlungen in der Nähe des Objektes zu erfüllen. Es empfiehlt sich eine möglichst weit gehende Vorsicht und man muß dabei sich stets vergegenwärtigen, daß der Zukauf von Gelände mit um so größeren Opfern verbunden ist, je länger man denselben hinausschiebt.

Wir werden nun im folgenden die den allgemeinen Grundsätzen entsprechenden besonderen Anordnungen besprechen und teilen der Uebersichtlichkeit wegen die zu fassenden Quellen ein in solche aus ebenen Lagen und von Gebirgshängen.

Fassung von Quellen aus ebenen Lagen.

Entspringt eine Quelle auf einer ausgedehnten ebenen Fläche, so füllt sie in der Regel ein kleines mehr oder weniger tiefes Becken aus; diesem folgt ein Abfluß mit meist schwachem Gefälle.

Fast immer entwickelt sich sowohl in dem Becken als in dem Wasserabzugsgraben eine üppige pflanzliche und tierische Vegetation. Entnimmt man Wasser aus demselben, so ist es beladen mit organischer, von Wasserpflanzen, Fischen, Insekten etc. herrührender Substanz; es steht überdies unter dem Einflüsse äusserer Verunreinigungen durch Menschen und Tiere sowohl als durch Zuschwemmungen bei Platzregen etc. und ist weder gegen Hitze noch gegen Frost ausreichend geschützt. Man kann infolgedessen ohne weiteres das Wasser einer solchen Quelle zur Trinkwasserversorgung nicht benutzen; dies wird nur ausnahmsweise möglich sein, z. B. wenn das Becken sehr tief ist und ein Saugrohr in den tieferen Teil zur Wasserentnahme eingehängt wird. Auch in diesem Falle ist mindestens eine Einfriedigung der Quelle zum Schutze gegen äußere Verunreinigung durch Tiere

•te

IS

Site-

<?

dmm

iS

*£*

Vv*

5- *

v.

f 1

■^X JfjwJ

lt|

ä. -ä

3'f;

pjiy

Hi?

WSL

*V

am ßn

w-

m......ir

ft

W jpju#

ffi

Ij

mp

«Sr7***W

Smmkuuuat

gZ ~ -

.    .. TTfw»

Fig. 147. Ansicht der Fassung der Donauquelle in Donaueschingen.

und Menschen und eine Abhaltung der Tagwasser durch Abdämmungen erforderlich; in allen andern Fällen empfiehlt sich eine Quellenfassung.

Diese letztere kann mehr oder weniger vollkommen vollzogen werden. Zum vornherein wollen wir bemerken, daß die vielfach üblichen billigen Fassungen aus Holz nicht empfehlenswert sind. Das Holz bildet einen Herd von Bakterien, welche die Fasern zersetzen, sich mit ihren Bestandteilen ernähren und vom Wasser mitgeführt werden. Weit schädlicher ist es noch als Nährstoff für die Wasserasseln, welche sich rasch vermehren und deren Abfälle (tote Körper, abgenagte Holzfasern und Kot) sowohl wie sie selbst das Wasser verunreinigen. Flohkrebse, Schnecken, Würmer etc. vergrößern die Unappetitlichkeit solcher Anlagen.

Die solideste Art der Fassung ist die Herstellung eines ummauerten Bassins, in welchem sich alle aufsteigenden Quellen sammeln und die Einfriedigung desselben zum Schutz gegen äußere Verunreinigung. Ist sie hergestellt, so können dem Quellwasser nur noch atmosphärische Niederschläge, bezw. Unreinigkeiten aus der Luft

(durch Staub, von Vögeln etc.) zutreten, welche einen wesentlich schädigenden Einfluß nicht ausüben.

Um ein Beispiel zu geben, wollen wir die auf diesem Prinzipe beruhende Fassung der Donauquelle in Donaueschingen beschreiben.

Die Quelle entspringt zwischen der Kirche und dem fürstlichen Residenzschlosse in Donaueschingen, 19 Meter von der südwestlichen Ecke des letzteren entfernt, im Schloßhofe; sie hat der Donau den Namen gegeben (bis zur Stelle des Einflusses dieser Quelle heißt der Fluß „Bri-gach“) und ist seit den ältesten Zeiten bekannt (vgl. Abschn. II [35], [41], [45], [58], [70], [141]). Ihre frühere unschöne Fassung wurde in neuerer Zeit durch Baurat Weinbrenner (zur Zeit Professor an der technischen Hochschule in Karlsruhe) neu hergestellt; sie ist im Querschnitte aus Fig. 148, in der Ansicht aus Fig. 147 zu ersehen.

Das Wasser ist in einem kreisförmigen Brunnen von 7,5 Meter Durchmesser gefaßt. Der Brunnen ruht auf einem Pfahlroste und ist in Quadermauerwerk hergestellt worden; etwa 1¹/i Meter über der aus Gerollen bestehenden Sohle der Quelle ist ein Ueberlaufbecken angebracht, welches mit dem Abzugskanale in Verbindung steht. Der hierdurch fixierte Wasserspiegel liegt circa 2 Meter unter Terrain; 60 Zentimeter über demselben befindet sich seitlich des durch ein schmiedeisernes Geländer eingefaßten Brunnenrandes eine durch Treppen von außen zugängliche 1,5 Meter

'S

BO

gare

HP

llfef

7 Meter.

Fig. 148. Querschnitt durch die Donauquelle.

breite Galerie, von welcher aus mittels Eimer das Wasser geschöpft wird, das sehr rein und klar, von nahezu konstanter Temperatur, zum Trinken und zum Hausgebrauche Benutzung findet. Der Quellenspiegel ist nicht überdeckt und liegt über dem Hochwasser der Brigach.

Selbstverständlich kann eine noch vollkommenere Fassung solcher Quellen erzielt werden, wenn die Spiegelfläche vollständig gedeckt, bezw. ein geschlossenes Gehäuse über der Einfassungsmauer errichtet wird. Derartige Anlagen sind indessen schon teuer; bevor wir ähnliche Dispositionen zeigen, sollen einige einfachere Fassungsmethoden erwähnt werden, welche auf dem badischen Schwarzwalde zur Ausführung gekommen sind.

Oberingenieur Lubberger (z. Z. in Freiburg i. B.³) teilt uns darüber fol

gendes mit:

„Die Quellen im Diluvium des Donauriedes und in den Sandschichten des unteren Buntsandsteins z. B. bei Löffingen kommen lebhaft wirbelnd aus den Sanden von unten herauf; sie können nicht tiefer gefaßt werden, weil es an Vorfiut mangelt. Große Quellteiche, wie z. B. der im Donaueschinger Schloßgarten (gegenüber der Donauquelle), von mehr als 1 Hektar Grösse können nur umwandet werden. Kleinere von 11 — 30 Quadratmeter Spiegelfläche werden von den Benutzern mit einem auf dem Uferrande aufsitzenden Dache gedeckt. Pflanzen und Tiere verunreinigen dann die Quellen sehr.

;wv

fi

tags

;j5s

Im

•v!

lifct—

Cp’ur.driss

(®nj|

Ai;

Hi©

mmäm

ggjjte^gH

i ©xp

c ifl,%--_

■■©iH

vMmkrn

■ -m

ptj m&mmk

. ue

ÄSSl

SSS

}$

mmm

■a«

mm

.N^ÄA-/v£v

*saiss

$o9G

A-.

Fig. 150. Einfachste Fassung von Sprudelquellen. Ich habe an mehreren Orten, speziell bei Löffingen, die Bodenfläche des Quellaustrittes wasserfrei gelegt und die dann von verschiedenen Punkten heraufdringenden Quellen durch ein Netz von Dohlen aus Backsteinen zusammengeleitet (vgl. Fig. 149). Dieses Netz wurde mit einer bis nebenhinein in die Terrainwand reichenden Betondecke gegen oben gesichert, welch letztere eine dachartige Senkung zur Ableitung der Regeninfiltration bekam. Eine

Entlüftung ist natürlicherweise notwendig.

In einem anderen Falle, in welchem ich das Wasser nicht ganz ableiten konnte, habe ich die Baugrube bis auf Terrain mit einer Pfahlwand umgeben, den ganzen Raum, auf welchem Quellen auf-ä stiegen, mit großen Steinen ausgefüllt und diese wasserdicht abgedeckt.“

I 51.

ÄSfTV 1

II I 1 II I I I I I

Fig. 149. Fassung von Sprudelquellen in Buntsandstein.

Schnitt ACB

mp*    t5o

2.00~

-10,00

--2,00--

Uns scheint die letztere

4'V

Abi

’f

i?/ 7

w.

Art der Ausführung, ihrer großen Einfachheit und Billigkeit wegen ganz besonders empfehlenswert; die wasserdichte Abdeckung kann mit Letten erfolgen. Wir haben in Fig. 150 ein Bild dieser Disposition gegeben und bemerken dazu, daß eine derartige Anlage den Vorzug hat, jederzeit mit verhältnismäßig Aufwande durch

Fig. 151. Fassung der Quellen von Armentieres (Vanne, Paris). Mafsstab l : 300.

geringem Aufgrabung nachgesehen und gereinigt werden zu können.

Auch hier ist selbstverständlich eine Entlüftung notwendig, die wohl am billigsten durch ein stehendes, mit einer Kappe abgedecktes Luftrohr in der in Fig. 150 angedeuteten Weise erreicht wird.

Zu bemerken ist für alle solche Anlagen, daß Versandungen nur dann Vorkommen, wenn der Spiegel der Quelle wesentlich gesenkt wurde; sonst ist es immer derselbe Sand, welcher durch das aufsteigende Wasser herumgewirbelt wird. Uebrigens werden auch bei Spiegelsenkungen die Versandungen selten so umfangreich, daß (wie z. B. bei den Haldenquellen) jährlich oder halbjährlich regelmäßig das Bett gesäubert werden müßte.

Großartige Fassüngsanlagen für aufsteigende Quellen sind bei der Wasserversorgung der Stadt Paris erstellt worden. Ein Beispiel hierfür bietet die Sammelstube für die Quelle von Cerilly; wir haben die letztere in Abschn. II, S. 258 in ihrem Zustande vor der Fassung dargestellt. Sie bildete einen ausgedehnten tiefen Quellteich (Birne), welcher gegenwärtig mit einer weiten, rechteckigen, gemauerten und überwölbten Halle gedeckt ist; der Wasserspiegel der Quelle ist dabei wesentlich abgesenkt worden. Eine bildliche Darstellung dieser Brunnenkammer giebt Bechmann (vgl. Abschn, I [371]), auf welche wir verweisen. Weniger groß, aber der eigentümlichen Konstruktion wegen bemerkenswert ist die Sammelkammer für die Quellen von Armentieres (Vanne, Paris), welche wir in Fig. 151 dargestellt haben.

ffis

Sdjpitt C3

Lj

XocJi-rrgfat*

1ÜJj

!:

Ui

Gpuitärijs

Sie ist kreisrund mit einem Durchmesser von 10 Meter. Die sehr flache Kappe des mit Erde bedeckten Gewölbes übt auf die Widerlager einen nicht unbedeutenden Horizontalschub aus, der von den aus der Figur ersichtlichen Pfeilern aufgenommen zu werden scheint. Die Sammelkammer ist von aussen durch eine Thüre zugänglich und hat im Innern eine Galerie. Eine Ueberlauf-vorrichtung ist nicht angebracht, dagegen ein Leerlauf für den Fall einer Reinigung der Sohle des Behälters. Die Ventilation des Behälters vollzieht sich durch die Eiogangsthüre. Die Anlage hat sich bis jetzt gut bewährt.

Eine ähnliche derartige Fassung hat Masquelez [50] für die Versorgung der Stadt Lille mit Quellwasser bei Guermanez ausgeführt. Sie ist in Fig. 152 dargestellt. Die aufsteigenden Quellen in der Umgebung von Lille entspringen alle aus einer sandigen, durchlässigen Kreideschichte, welche von dem sogen. „Tun“, einer harten, mit Konkretionen von phosphorsaurem Kalke erfüllter Kreideart, eingeschlossen wird. Diese Gebirgsschichten sind sodann noch mit Diluviallehmen und Geschieben bedeckt.

An einzelnen Stellen wurden früher die Ueberlagerungen von aufsteigenden Quellen durchbrochen und verursachten eine Versumpfung des Thaies von Emmerin, in welchem sie zutagetretend die Lehmschichten etc. erweichten und eine Art Grundwasserströmung im Diluvium

mm

■u.

iMs

Pi

Fig. 152. Quellenfassung bei Guermanez. Mafsstab 1 : 225.

erzeugten.

Eine der bedeutendsten dieser Quellen entsprang bei Guermanez. Die nebenher bestehenden reinen Grundwasserströmungen sind in einem Sammelkanale der über der aufsteigenden Quelle

angelegten Brunnenstube zugeleitet. Die letztere ist, wie aus Fig. 152 ersichtlich, kreisrund, überwölbt, und durch einen seitlich angebrachten Turm zugänglich. Im Innern befindet sich eine mit Geländer versehene Galerie, zu welcher man mittels Wendeltreppen vom Einsteigeturme aus gelangt. Eine besondere, über den Gewölbescheitel angebrachte Oeffnung ermöglicht das Einbringen und Herausnehmen von Materialien bei Reparaturen und Reinigungen. Auf der Sohle der Brunnenstube und in der Sammelgalerie wurde ein Kiesfilter angeschüttet, um das Aufwirbeln der Sande etc. zu verhindern.

Manchmal wird mit der Fassung solcher aufsteigender Quellen auch noch eine größere Sammelanlage verbunden, um Wasser herbeizuziehen, welche seitlich derselben vorbeifließen. In diesem Falle unterscheiden sich dann die Dispositionen nicht mehr von jenen, welche wir in den §§ 40 und 41 dieses Abschnittes vorführen werden. Die Versuche, welche den Dispositionen vorherzugehen haben, besprechen wir in § 39; hierauf sei verwiesen.

Im allgemeinen wird man in einsamen Gegenden, in welche man nur in beschwerlicher Weise Handwerksleute und Material bringen kann, alle Konstruktionen so einfach und so dauerhaft als möglich machen, selbst wenn dadurch die Ueber-wachung und Reinigung weniger bequem würde. So Avürden wir z. B. in solchen Fällen stets raten, weder größere sichtbare Mauerflächen, noch Eingangsthüren u. dgl. anzubringen; Einsteigeschachte sind hier zweckmäßiger. Insbesondere gilt dies in unserm Klima, in welchem bei strengem Winter das mit Erde hinterfüllte, im Innern den Wasserdämpfen ausgesetzte Mauerwerk leicht not leidet, wo es nach außen hin Sichtflächen hat. Werden entstandene Schäden nicht ragch repariert, so klaffen bald allerwärts die Fugen und das äußere Ansehen sowohl als auch die schützende Wirkung der Mauer wird beeinträchtigt. Die Schlösser an den Thtiren rosten ein, wenn sie selten gebraucht werden; man ist dadurch häufig nicht im stände, die Anlage zu revidieren. Alle diese Mißstände hat man bei einem Einsteigschachte nicht. Das allerwärts von Erde umgebene Schachtmauerwerk gefriert nicht; die Wegnahme des Schachtdeckels, bezw. der Zugang kann jederzeit leicht erfolgen und schließlich ist der Umstand, daß die Revision und die Reinigung der Fassungsanlage durch den Schacht etwas beschwerlicher ist, von keinem Belange gegenüber den eben erwähnten Vorteilen, besonders wenn man noch in Betracht zieht, daß diese Reinigung selten notwendig wird, und daß bei Anwendung eines Schachtes ein wirksamerer Schutz gegen Hitze und Frost zu erzielen ist, als bei Anwendung einer Zugangsthüre. Man sollte dem sogen, monumentalen Aussehen solcher Bauten kein Opfer auf Kosten der praktischen Zweckmäßigkeit bringen.

Fassung von Quellen an Gebirgshängen.

In ganz andrer Art als die senkrecht aufsteigenden Quellen müssen die seitlich aus einem Gebirgshange vortretenden Quellen gefaßt werden. Hier handelt es sich zunächst darum, den Charakter der Quellen zu studieren. Man hat den einzelnen Wasserfäden, aus denen sich eine Quelle entwickelt, nachzugehen, die undurchlässige Schicht aufzusuchen, bezw. dann, wenn diese wreit entfernt ist (z. B. bei Quellen aus Felsspalten), die nächstgelegene Ursache des Wasseraustrittes zu erforschen. In dieser Hinsicht verweisen wir auf Abschn. II und wegen der in besonderen Fällen angezeigten Fassungsmethoden auf die später zu erörternden Beispiele.

Schutz gegen Trübung durch Infiltrationen. Meistens gelingt es nicht, alle Anhaltspunkte zu gewinnen, welche sichere Schlüsse auf die Herkunft des Wassers gestatten. Man wird dann mit dem, was bekannt ist, Schlüsse auf die unbekannten Größen ziehen; je weniger sicher diese Basis ist, um so mehr muß man sich hüten, an den vorhandenen Zuständen wesentlich zu ändern.

Das letztere ist, so einfach die Bedingung scheint, doch manchmal sehr schwer einzuhalten, wenn die Quellenfassung ganz reines Wasser liefern soll.

Es liegt in der Natur der Sache, daß Quellen, welche am Fuße sehr steiler Abhänge oder gar hoher Felswände entspringen, im allgemeinen wenig oder keine atmosphärische Niederschläge unfiltriert empfangen. Die Grundwasserwelle liegt wenige Meter hinter dem Ursprung, eventuell schon am Ursprung selbst tief unter der Bodenoberfläche und die atmosphärischen Wasser laufen an den steilen Hängen oder Felswänden rasch und fast ausnahmslos oberflächlich ab. Das wenige Wasser, was infiltriert, durchläuft einen so langen Weg, daß es in völlig geklärtem Zustande zur Grundwasserwelle gelangt. In diesem Falle wird man also die Quelle leicht ohne wesentliche Aenderung ihres Auslaufs fassen können. Ein ganz kleiner Stollen, eine Steinpackung, ein Wasserkasten oder eine unmittelbar in die steile Böschung eingelegte Brunnenstube wird es ermöglichen, die W'asser in geordneter Weise der Zuleitung zum Verbrauchsobjekte zu übergeben.

Anders verhält sich dies, wenn eine Quelle an einer schwach geneigten Halde entspringt und — wie gewöhnlich — über derselben, bezw. über der Grundwasserwelle durchlässiger Boden ist. Solche Quellen empfangen ausnahmslos bei länger dauernden Regenfällen ungenügend geklärte Infiltrationen, denn der Weg derselben von der Bodenoberfläche bis zur Quelle ist am Ursprung der letzteren Null und wächst nach rückwärts sehr langsam: durchaus nicht im Verhältnis der Bodensteigung, sondern, weil auch die Grundwasserwelle ansteigt, in viel schwächerem Maße. Will man also hier den Auslauf beibehalten, so muß man auf eine große Strecke rückwärts der Quelle den natürlichen Boden abdichten, damit nur geklärte Infiltrationen in den Untergrund gelangen. Auf welche Breite und Länge dies zu geschehen hat, ist gar nicht einfach in Erfahrung zu bringen, da die Zuflüsse oft in unberechenbaren Wegen dem Auslaufe beigetragen werden; auch treten in solchen Fällen bei andauerndem Regen Zuflüsse auf, deren Bett normal ganz trocken liegt.

Man sieht, daß unter Umständen die Lösung dieser Aufgabe, wenn sie gelingt, recht kostspielig ist. Deshalb wird in der Regel ein andrer Weg eingeschlagen; der Quellenauslauf wird in jene Tiefe unter Bodenoberfläche zurückverlegt, bei welcher nur noch abgeklärte Infiltrationen den Untergrund erreichen. Diese Tiefe beträgt erfahrungsgemäß im durchlässigen Terrain mindestens 2,5—3 Meter, wobei dann unterstellt wird, daß der oberste Meter aus zwar poröser aber satt gefügter Erde (Humus, Sand, Gerolle) ohne Spalten und Risse besteht.

Bereits früher (S. 381) haben wir gesehen, daß auch aus andern Gründen die Zurücklegung des Quellenauslaufes erforderlich wird und ‘welche Folgen sie im allgemeinen für die Quellenergiebigkeit hat: die Größe des dienstbaren Infiltrationsgebietes, sowie jene des Grundwasserreservoirs wird vermindert, mithin auch das Gesamtergebnis und die Nachhaltigkeit der Quelle. Diese Nachteile steigern sich natürlich, wenn der ebenerwähnte Umstand — ein flaches Ansteigen des Terrains hinter dem Quellenursprung — sich mit den früher erwähnten Uebelständen: Austreten der Quelle aus zahlreichen, voneinander entfernten Wasserfäden etc. vereinigt. Je nach Lage der Verhältnisse müssen dann die einzelnen Quellfäden nach der Stelle, an welche man den Ursprung zurückverlegt hat, durch kleine Sickerungen Stollen oder Galerien (vgl. Fig. 146, S. 380) geführt und in einem Rein Wasserbehälter (Brunnenstube, Quellenschacht, Quellenstube) gesammelt werden. Welchen weiteren Bedingungen die Fassung selbst noch zu entsprechen hat, haben wir S. 379 ff. allgemein angegeben; im folgenden finden dieselben für die Quellen von Gebirgshängen eingehendere Erörterung.

Schutz gegen äufsere Verunreinigungen. Ist eine Quelle tief genug gefaßt, so wird sie zunächst gegen atmosphärische Infiltrationen ungeklärter Art versichert sein, wenn dafür gesorgt wird, daß kein Regenwasser durch die Zugangsthüren

oder Zugangsschachte in den Reinwasserbehälter gelangt. Das letztere Ziel wird erreicht, wenn die Schwelle der Thüre hoch genug sitzt und das Gelände von der Schwelle ab nach außen fällt. Es empfiehlt sich überdies, Anschlagleisten an den Thürflügeln anzuordnen, welche sowohl die zwischen Thür und Rahmen befindliche Fuge als auch jene bedecken, welche bei zweiflügeliger Thür in der Mitte sich bildet.

Aeußere Verunreinigungen bei Einsteigschachten als Zugänge zur Fassung wird man am besten dadurch ahhalten, daß man den Schacht getrennt vom Reinwasserbehälter anordnet und von dem Schacht eine Entwässerung nach außen vorsieht, welche immer mit dem Abzugskanale für Ueberlauf und Leerlauf vereinigt werden kann. Weniger empfehlenswert sind jene Dispositionen, bei welchem der Einsteigschacht unmittelbar über dem Reinwasserbehälter liegt. Uebergreift hier auch die äußere Randkante des Schachtdeckels den Rahmen, (wir werden in Abschn. V solche Konstruktionen vorführen), so wird doch durch die Zwischenfuge bei sehr starken Platzregen noch Tagwasser in den Reinwasserbehälter gelangen; ferner ist gar nicht zu vermeiden, daß bei Besichtigungen Schmutz von den Stiefeln der Arbeiter etc. hereinfällt. Noch schlimmer wird dies, wenn lediglich flache Deckel mit Schlüsselloch in der Mitte angeordnet werden, wie sich dies leider so häufig — besonders wenn die Einsteigschachte in Wegen liegen — vorfindet. Durch solche Löcher gelangen in diesem Falle die beschmutzten Regenwasser ungehindert in den Reinwasserbehälter und trüben bei jedem Schlagregen den Abfluß aus demselben.

Liegt — wie dies häufig der Fall — eine Quellenfassung im Einschnitt und sind der Quelle Bachläufe etc. benachbart, so sind Vorkehrungen gegen Ueberflutung dringend geboten. Dieselben müssen zunächst in Entwässerungsgräben rings um die Quellenfassung bestehen; sodann ist eine Tieferlegung des Bachbettes oder ein Damm zur Abhaltung der Flut im Interesse der Anlage.

zur Abhaltung von Insekten und Vögeln, welche, wenn sie in die zu großen Beschwerden Anlaß geben.

Auch durch die Entluftungsschachte (Ventilationsröhren) können böswillige Verunreinigungen erfolgen, wenn in denselben keine Einrichtungen zur Abhaltung eingeworfener Objekte oder eingegossener Materien von dem Reinwasserbehälter angebracht sind. Wirksam verhindern kann man diese Verunreinigungen durch einen über das Ventilationsrohr gezogenen Hut (vgl. Fig. 150, S. 384) oder durch einen im Entluftungsschacht angebrachten Sack. Unzureichend sind die vielfach üblichen Drahtgitter an dem oberen Ende der Entlüftung; doch sind auch diese unentbehrlich

Fassungen eindringen können,

Zugänglichkeit. Jede Quellenfassungsanlage muß in allen ihren Teilen leicht zugänglich sein. Gleichzeitig wird erfordert, daß der Zugang ohne Beschwerde sowohl die Einführung von Baugegenständen aller Art zur etwaigen Reparatur als auch zur Entfernung ausgehobenen Sandes etc. gestatte. Selbstverständlich wird der Zweck am bequemsten erreicht durch genügend hohe und breite Thüren, weniger bequem, aber einfacher durch Einsteigeschachte. Die Reinwasserbehälter, hinter welchen noch Stollen oder Galerien liegen, müssen zweckmäßig überbrückt sein und das nötige lichte Profil haben, damit ein Erwachsener, ohne sich tief bücken zu müssen, überall durchkommt. Das gleiche gilt für etwa anschließende Stollen oder Galerien. Wir bemerken hier, daß etwa 1,6 Meter für die Höhe und 0,7 Meter für die Breite als Minimalmaße des zur Begehung bestimmten lichten Profils gelten sollten. Stollen und Galerien erhalten vielfach Gehwege, die in Form von Banketten rechts und links des auf der Stollensohle in einer Vertiefung laufenden Quellwassers hinziehen. Die Gehwege werden auf Querträger gelegt, wenn die ganze Stollensohle für den Wasserlauf Vorbehalten werden muß, wobei dann entweder Mauerwerk oder Eisen zur Verwendung gelangt.

mm

Wir haben in Fig. 153 einen derartigen gemauerten Gehweg (Brücke) dargestellt, wie er in den Galerien der Yanne-Quellenfassungen für Paris zur Anwendung kam. Derselbe legt sich auf Spannbögen, welche die Leibungen des Kanales zu Widerlagern haben. Es ist ja diese Disposition sicherlich die dauerhafteste, die es giebt; indessen hindert sie sehr, wenn die Kanalsohle gereinigt werden soll. Bequemer sind in Rücksicht auf den letzteren Umstand wegnehmbare Dielen von Eichenholz , die auf eisernen, in die Leitungen eingemauerten Querträgern ruhen (vgl. Fig. 161 S. 397). Statt der Holz- ^ dielen können auch Blech- oder Monier-Dielen gelegt    V. JfT

werden.    9wm//k - l - ':;M T

Wendeltreppen in brunnenartig gestalteten Zugängen halten wir für eine unzweckmäßige ^

Einrichtung, weil sie die Einführung von Baugegenständen sehr erschweren; gewöhnlich hat diese Disposition zur Folge, daß man noch besondere Aufzugsschachte anordnen muß, um bei Reparaturen und Reinigungen die erforderlichen bezw. zum Austragen bestimmten Materialien einbringen oder entfernen zu können.

Wwm,

Fig. 153. Begehbare Saxnmelgalerie.

Schlitz gegen Frost und Hitze. Gegen Erwärmung und Abkühlung des Quellwassers durch die Außentemperatur sind die Fassungsanlagen in der Regel schon genügend verwahrt, wenn den Erfordernissen in Bezug auf Schutz gegen Trübung und Verunreinigung von außen in richtiger Weise Rechnung getragen wurde. Wenn der Zugang zur Brunnenstube durch Thüren erfolgt, so empfiehlt es sieb, dieselben doppelwandig anzulegen, so daß zwischen beiden Wänden eine Luftschichte als schlechter Wärmeleiter eingeschlossen ist. Durch Einsteigschachte kommt die Außentemperatur auf die in der Fassungsanlage herrschende in geringstem Maße zur Wirkung. Im übrigen ist bei dem Umstande, daß in der Regel die Reinwasserbehälter kein großes Wasservolumen bergen und daß das Wasser ständig abfließt bezw. sich ununterbrochen erneuert, der Einfluß der Außentemperatur auf die Wasserwärme auch in ungünstigen Fällen kein sehr großer.

Entluftlingsanlagen. Verdorbene Luft tritt bei nahezu allen Quellenfassungen zeitweise auf; für deren Entfernung, bezw. für eine korrekte Ventilation ist zu sorgen, nicht allein wegen des nachteiligen Einflusses dieser Luft auf die Qualität des Wassers, sondern auch wegen der Gefahren, welche die Begehung einer schlecht gelüfteten Anlage für die Arbeiter in sich birgt. Man hat zu diesem Zwecke im Scheitel des höchstgelegenen Gewölbes oder der höchstgelegenen Decke der Fassungsanlage ein in die Außenluft mündendes Kamin oder Rohr anzuordnen, durch welches sich dann in Verbindung mit der durch das Ueberlauf- bezw. Leerlaufrohr zuströmenden Luft stets eine wirksame Ventilation herstellt. Ist die Fassungsanlage durch einen Einsteigeschacht zugänglich, so vollzieht sich bei übergreifendem Deckel die Ventilation durch diesen. Erfolgt die Fassung durch eine Anlage, welche nur durch Aufgrabung zugänglich gemacht werden kann, so ist eine Entlüftung entbehrlich, wenn ein Ueberlaufrohr vorgesehen wird.

Ueberlauf- und Leerlaufvorrichtungen, Sandfänge, Entnahmerohr und Mefs-

vorrichtungen.

Nahezu alle größeren Fassungsanlagen sind begehbar hergestellt; die Gehwege liegen in der Regel dem normalen Wasserspiegel sehr nahe, weil dadurch Kosten erspart werden. Man hat nun im Interesse der Reinlichkeit dafür zu sorgen, daß das Wasser die Gehwege niemals überflute und abspüle. Hiervon abgesehen ist durch Zufall die Möglichkeit gegeben, daß der normale Ablauf einer Quelle unterbrochen wird, sei es, daß der vor demselben angebrachte Seiher verlagert oder durch Zusperren eines Schiebers die Leitung geschlossen wird. Aus diesen Gründen empfiehlt es sich, in der Sammelanlage einen Maximalwasserstand festzusetzen, d. h. einen Ueberlauf in Thätigkeit treten zu lassen, sobald das Wasser eine bestimmte Höhe überschreitet. Gewöhnlich bestimmt man ein Ueberfallwehr oder ein Rohr für diesen Zweck.

Unter allen Umständen muß jeder Reinwasserbehälter einen Leerlauf haben, damit man behufs etwa nötiger Reinigung oder Reparatur das Wasser aus demselben entfernen kann.

Führt eine Quelle zeitweise viel Sand mit, was z. B. bei Buntsandsteinquellen, solchen in Tertiär etc. häufig vorkommt, so gestaltet man in der Regel den Reinwasserbehälter dadurch zum Sandfange, daß man ihm eine größere Länge giebt (bis zu 6 Metern) und den Zufluß in recht breitem Strahle eintreten läßt. Die Verlangsamung der Wasserbewegung veranlaßt alsdann das Absinken der Suspension (vgl. § 38 S. 416).

Vor dem zum Versorgungsobjekte führenden Ablaufrohr ist ein Seiher anzubringen; gewöhnlich werden diese Seiher von Kupfer hergestellt und verzinkt. Ihr Durchlaßquerschnitt sollte so groß sein, daß keine größere Geschwindigkeit als 0,4 bis 0,6 Meter entsteht (vgl. Abschn. I, S. 104). Die Einlaufstelle ist — wie bereits früher (S. 379) erwähnt — 0,5 bis 1 Meter über der Sohle des Reinwasserbehälters anzuordnen.

kennen (vgl. Abschn. II, S. 275). Zu

Es ist bei jeder gefaßten Quelle von großer Wichtigkeit, das Ergebnis bezw. die regelmäßigen Schwankungen derselben zu dem Zwecke empfiehlt es sich bei allen Quellenfassungen, Einrichtungen zur Feststellung dieses Ergebnisses anzubringen.

Ist ein Reinwasserbehälter von rechteckigem oder sonst regelmäßigem Horizontalschnitt F vorhanden, so ist das Ergebnis durch Beobachtung zwischen zwei Höhenlagen und /q und Feststellung der bei der Anfüllung verflossenen Zeit leicht zu ermitteln. Ist n die Anzahl der verflossenen Sekunden, so wird:

F (hi—hq)

Die Messung muss dann in regelmäßigen Intervallen vorgenommen werden.

Besser ist ein automatischer Registrierapparat. Gewöhnlich nimmt man hiefür ein Ueber-fallwehr (vgl. S. 399); oberhalb desselben wird ein Schwimmer angebracht, an dem eine Stange befestigt ist. Die Stange trägt einen Stift und dieser zeichnet auf einer durch ein Uhrwerk regelmäßig fortschreitenden Rolle das Diagramm des Ergebnisses auf.

Die vorstehenden allgemeinen Erörterungen haben wir einleitend und auch deswegen gegeben, um bei den jetzt folgenden Beispielen von Quellenfassungen an Gebirgshängen in der Beschreibung der Details kürzer sein resp. ihren Zweck als bekannt voraussetzen zu können. Wir glauben, daß die Beispiele hinsichtlich des allgemeinen Vorgehens Aufschlüsse geben, die von Wert sind. Immerhin muß man sich vergegenwärtigen, daß eine Schablone für Herstellung von Quellenfassungen — glücklicherweise, möchten wir sagen — unmöglich ist; jeder einzelne Fall muß — wie bereits früher erwähnt — eingehend studiert werden. Diese Studien werden stets wieder zweckmäßige Abweichungen von bestehenden Ausführungen zur Folge haben.

In erster Linie werden sich die Querschnittsdimensionen der Details: der Zuführungskanäle, des Reinwasserbehälters, der Ueberlauf- und Leerlaufröhren, des Ablaufrohres etc. den Bedingungen des besonderen Falles anpassen müssen. Bei Feststellung dieser Dimensionen sollte nicht nur stets das Maximum des Wasserergebnisses zu Grunde gelegt, sondern auch — wie S. 381 erwähnt — auf etwa mögliche spätere Erweiterungen der Anlage Rücksicht genommen werden. Wesentlich richtet sich sodann die Ausführung nach der Lage der Baustelle bezw. dem Umstande, ob passende Baumaterialien dort oder in der Nähe gewonnen werden können oder ob dieselben aus weiten Entfernungen und auf beschwerlichen Wegen beizuschaffen sind. Auch spielen die relative Größe des zu bauenden Objektes und das Vermögen des Auftraggebers eine keineswegs nebensächliche Rolle bei dem Entwürfe; das Bessere darf hier nie der Feind des Guten werden.

Zum Schlüsse wollen wir noch bemerken, daß es manchmal sowohl im Wunsche der Auftraggeber als auch in jenem des ausführenden Ingenieurs liegt, den Quellenfassungen sogen, „architektonische Fa9aden“ zu geben. Gewöhnlich wird dies damit begründet, daß solches Schmuck werk der Würde des Auftraggebers angemessen sei und daß ein so wichtiges Bauwerk für alle Zeiten auch nach aussen hin hervorgehoben werden müsse etc. etc. In solchen Fällen empfiehlt sich, an den Sichtflächen überall Quadersteine zu verwenden, da gewöhnliches Mauerwerk aus den früher (S. 386) erwähnten Gründen notleidet. Die Zweckmäßigkeit der Wasserfassungsanlagen wird in der Regel durch derartige Kunstleistungen nicht erhöht.

Beispiele von Quellenfassungen an Gebirgshängen.

1. Kleinere Quellenfassungen.

Ist eine Quelle rein, so daß Zuschwemmungen von Sand bezw. Ablagerungen von Schlamm etc. in dem Reinwasserbehälter nur in geringem Maße Vorkommen, so kann mit dem geringsten Kostenaufwande die Fassung derselben in der in Fig. 154 angedeuteten Weise vollzogen werden.

Es ist angenommen, daß eine Quelle ohne besondere Aufschlußarbeiten gefaßt wird. Man hat zunächst den Quellkanal sauber von allem Pflanzenwuchs etc. zu reinigen. Die Quelle wird sodann über eine Steinplatte in den etwa 0,7 Meter breiten, 1,8 bis 2 Meter langen Reinwasserbebälter geführt. Dieser ist wasserdicht gemauert, mit Stein- oder Betonplatten bedeckt, die mit einem Lettenüberzuge zur Abhaltung von oben kommender Infiltrationen versehen werden. Soweit der

JA

mm

Amlllfe

Schlitz für den Quelleneinlauf reicht, wird grober Kies bezw. Schotter eingelegt, welcher nach rückwärts feiner werdend zu einer Sandsperre auszubilden ist. Von dieser Einlage ausgehend, hat man sodann nach oben allmählich den Uebergang zur bindigen Abdeckung der ganzen Anlage herzustellen, so daß die Quelle behufs Abhaltung ungeklärter Infiltrationen von mindestens 2,5 Meter Boden überlagert ist.

Zuleitung zum Versorgungsobjekte und Leerlauf sind hier in der Annahme vereinigt, daß bei der äußerst selten vorkommenden Reinigung der Brunnenstube diese Zusammenlegung keinerlei Bedenken hat. Soll ausnahmsweise die Reinigung der Brunnenstube erfolgen, gegraben werden. Die Lüftung erfolgt in genügender Weise durch die gestrichelt angedeutete Der nach oben gerichtete Seiher der Entnahmeröhre verhindert den Einfluß auf der Sohle gelagerten Schlammes. Der Leerlauf besteht in einer mit Kettenaufzug versehenen Klappe.

Ueberlaufröhre.

6,5 S

3 m.

Fig. 154. Einfachste Brunnenstuhe.

so muß auf-

Solche Anlagen können sehr billig hergestellt werden.

Vollkommener und den von uns aufgestellten Bedingungen in jeder Hinsicht entsprechend ist die in Fig. 155 dargestellte Fassungsanlage. Hier ist — ebenfalls ohne Anwendung besonderer Aufschlußarbeiten — eine Quelle von ihrem Ursprünge ab in eine vorgelegte Brunnenstube eingeleitet und der Quellenursprung jederzeit zugänglich gemacht.

Diese Brunnenstube ist gemauert, überwölbt und mit Erde eingedeckt. Zugänglich ist dieselbe durch eine schräg liegende zweiflügelige Thüre, bezw. einen Schachtdeckel. Man gelangt von dieser Abdeckung in einen Einsteigeschacht und kann von hier aus den Wasserbehälter und die Quelle erreichen. Der besondere Einsteigeschacht ist entwässert und nötig, um alle von außen beigetragenen Unreinigkeiten, Tagwasser etc. abzuhalten; in denselben mündet auch der Ueber-lauf U von der Quelle. Ein von dem Einsteigeschacht bezw. von der zwischen diesem und der Brunnenkammer liegenden Brücke aus ziehbarer Leerlauf L gestattet eine Entwässerung und Reinigung; die Zuleitung zum Versorgungsobjekte beginnt in der Brunnenkammer mit dem Seiher S. Ueberläufe und Leerläufe sind in eine nach außen mündende Rohrleitung zusammengeführt. Zwischen Einsteigeschacht und Brunnenkammer kann nach Bedarf eine zweite Thüre

eingeschaltet werden, wenn es zur Abhaltung von Frost oder Hitze erforderlich scheint. Die Lüftung ^erfolgt durch die Fallthüre (den r -. • v-i- .o    frf-hr Schachtdeckel) in genügend wirk-

\    \\ -\    •⁴.•/»A. samer Weise.

^4’ jt    ».'⁴<»    Führt das Wasser, der Quelle,

deren Einlauf durch Schlitze mit vorgelegter Sandsperre erfolgt, trotzdem Sand zu, so kann durch Vergrösserung der Dimension a der Rein Wasserbehälter zu einem Sand-■“TTyyifange umgewandelt werden.

Es ist angenommen, daß die Brunnenstube etwas in die undurchlässige Unterlage eingeschnitten werden kann. Gestatten es die Verhältnisse nicht, dieses Einschneiden vorzunehmen, so ist die Quelle in einem Rohre oder Kanal zu sammeln und zuzuleiten; der Brunnenstube muß dann durch eine etwas größere Anschüttung die er-forderlicheDeckung gegeben werden.

ZlL

vßL v

VW

0,8

E) S

a Tti.

Fig. 155. Einfache Bmnnenstube.

Kleinere Quellenfassungen am Fuße steiler Abhänge, bei welchen die Wasser durch kurze Stollen oder Einschnitte im Felsen gefaßt werden, hat die Stadt Stuttgart vielfach für ihre Wasserversorgung nach den in Fig. 156 bis 159 dargestellten Typen ausgeführt⁴). Die Anlagen sind mit großer Sorgfalt gebaut und unterhalten und entnehmen das Wasser dem sogen. Stubensandstein (Keuper) an Stellen, an welchen derselbe von undurchlässigen Mergeln unterlagert wird.

Aus Fig. 156 ist Grundriß und Längenschnitt einer derartigen Fassung zu ersehen, bei welcher die Felswand durch Abgrabung angeschnitten wurde; die gefaßte Quelle liegt in dem sogen. Elsenthal.

Soweit der Einschnitt in Vorlagerungen geführt ist, wurde er geböscht; im Felsen sind die Wände senkrecht gehalten. Die Quellen traten auf der undurchlässigen Schichte auf; sie werden durch Schlitze in eine gemauerte, 1,5 Meter hohe Galerie geführt und in steinerner Rinne dem 1,0 Meter hinter der vorderen Abschlußwand angeordneten Reinwasserbehälter zugeleitet. Der letztere enthält ein Ueberlaufrohr und das Entnahmerohr, welche beide mit Seihern versehen sind; ein Leerlauf ist nicht angeordnet, weil die eintretenden Quellwasser keine Sinkstoffe mitführen

1 äug e ns cfini tt E F

mB

s tut en-s anä s t ein

Xtftnrir.¹.¹

rnimmP

>c

'y/* %

SSB»

Keuper-Mergel?» ---■==

Uruiäriss

tafexty

V//SL&"/

X"

Hü

/,

y/t

Fig. 156. Fassung einer Quelle im Elsenthal bei Stuttgart. Mafsstab 1 :150.

und eine etwa nötige Reinigung der kleinen Bassins von Hand leicht möglich ist. Der betreffende Arbeiter nimmt den Seiher des Entnahmerohres in diesem Falle weg, setzt einen Holzzapfen ein und läßt das während der Reinigung sich trübende Wasser durch die Ueberlaufröhre wegfließen. Hat sich nach geschehener Reinigung das Wasser wieder geklärt, so wird der Zapfen herausgezogen und der Seiher wieder vorgesetzt.

Der Zugang zur Fassungsanlage erfolgt durch eine doppelwandige Thüre von Eisenblech mittels Steigeisen, die in der Seitenwand des Vorraumes eingelassen sind. Die Thürschwelle ist über der Gehfläche des Einschnittes um 40 Zentimeter erhöht, so daß Regenwasserzuflüsse etc. vollkommen abgehalten sind. Durch die Thüre vollzieht sich auch die Ventilation der Anlage.

S cluiitt A B

'71/77/,/,

V/77777777/,

Ansicht

s chnitt C D

grgf

fr-

x.v?

/>;•?

'TZ

Ke'up Er -Mer o e lg

■/

—TTTT-I Hüll

' i ^ fjjnTfL

fM

1

WL

SS

ii

mm

äK'e uper-Meroel?

Fig. 157. Querschnitte und Ansicht der Fassung Fig. 156. Mafsstab 1 :150.

Lueger, Wasserversorgung.

wmatMäsasitK

länjens c 3in.it t E F

^//StuTien-Sanastein Y//A*P_ Vo/. p

~~~~    ' "v7 ;

I»

Ö«?

; s%

vJ

■M

I!

Q"%

Keuper-Mergel

IC

5f

V^l

V

<!>

Sfj

fl

fl

V\    .    ...

Ä%' '

Stuten- S anistein

j.

/■

^7/M.

%m

Fig. 158. Quellenfassung in der „Heidenklinge“ bei Stuttgart. Mafsstab 1 : 150.

In Fig. 157 sind zwei (im Grundrisse Fig. 156 mit AB und CD fixierte) Querschnitte und die Ansicht dieser Brunnenstube vorgeführt. Die Querschnitte zeigen die mit Steinplatten erfolgte Abdeckung der Galerie. lieber den Steinplatten ist ein Ueberzug mit hydraulischem Mörtel angeordnet, um das Durchtropfen von Infiltrationen zu verhindern.

Die Brunnenstube ist nach außen mit einer sauber bearbeiteten Sichtfläche aus Hausteinen versehen; Stirndeckel schließen diese Fläche von der darüber befindlichen Böschung ab.

S ckni ti AB

Ansicht.

S ckni tt CD

i i\r fWiY/jlA

<A

ms.

wm

ZcAZZ.

\ * • __

?//'D

Hm

b-Hn[

Mmm

---‘MM

_L

WTTftfr.v'f '■ /-Si%wWkZ,

• •-~'-^"=yr. KffHHSt''"-. j>vnn\nss-ca-^stuten^ ffim v/. fSsandstein

«■I

lllllllil

Keuper]]

Memels

rj

Keuper-e

Mergel.«

Fig. 159. Querschnitte und Ansicht der Fassung Fig. 158. Mai'sstab 1 :150.

Fig. 158 stellt eine Brunnenstube in der Heidenklinge an der Straße von Heslach nach Solitude vor, bei welcher die Fassung der Quellen durch einen kurzen Stollen in der gleichen Gebirgsformation erfolgte. Die undurchläßige Mergelschichte liegt hier in nahezu gleicher Höhe mit dem Eingang zur Brunnenstube und ist angeschnitten von dem unweit der Quelle vorbeifließenden Bach.

Die Anordnung ist im übrigen dieselbe, wie bei der vorhin beschriebenen Fassung; aber man gelangt ohne Steigeisen direkt zum Rein Wasserbehälter und in den Stollen. Da die Quellen an vielen Orten aus Felsspalten zutreten, ist die Zahl der Einlaufschlitze eine große; auch wurde noch eine seitliche Fassung angeordnet, welche im Grundrisse und im Schnitt AB Fig. 159 ersichtlich gemacht sind. Das Entnahmerohr ist alsbald nach dem Austritt aus dem Mauerwerk der Brunnenstube nach unten gebogen, um rasch in eine frostsichere Tiefe zu gelangen. Gegen Anfressungen durch das Hochwasser ist bachseitig eine Mauer angelegt worden.

Alles sichtbare Mauerwerk der Brunnenstube besteht aus Sandsteinquadern.

Die Quellenfassung der von dem Verfasser projektierten und erbauten Wasserversorgung der Stadt Lahr (in Baden) besteht ebenfalls aus einer Brunnenstube mit daran anschließendem 20 Meter langem Sammelstollen. Sie erfolgte in Buntsandstein und ist in [72] ausführlich beschrieben. Da die dortigen Gebirgsverhält-nisse und die besonderen Umstände bei der Fassung für ähnliche Ausführungen Interesse bieten dürften, soll im Folgenden eine eingehendere Beschreibung dieser Anlage gegeben werden.

Die geognostischen Verhältnisse, unter welchen die Quellen im Gießenthale bei Lahr stehen, wurden durch eine von Professor Dr. v. Eck in Stuttgart herausgegebene geognostische Karte nebst Beschreibung, welche dem oben angeführten Werke [72] angeschlossen sind, klargelegt.

Indem wir auf diese ausführliche, hinsichtlich des Buntsandsteinvorkommens im Schwarzwalde und sonst allgemein interessante Arbeit des ebengenannten Herrn verweisen, geben wir in Fig. 160 einen, speziell die Gießenthalquellen betreffenden Ueberblick.

Der Schichtenfall im Buntsandstein geht im allgemeinen von Nordost nach Südwest, allerdings mit sehr verschiedener Stärke des Gefälles und an einzelnen Stellen unter dem Einfluß lokaler Störungen verändert. Von Süden und Westen ist der Fuß des ganzen Buntsandsteingebietes durch einen weitreichenden und nahezu wasserdichten Mantel von Löß und Lehm bedeckt; diesem ist zunächst die lokale Erscheinung der vielen im Gebiete auftretenden Quellen zuzuschreiben. An allen Stellen, an welchen dieser Mantel durch Erosion vertieft oder durch Abgrabungen durchbrochen wurde, ergießen sich die dem Schichtenfalle des Buntsandsteins folgenden Grundwasser als Quellen.

Speziell für die Quellenerscheinungen im Gießenthale ist aber noch eine weitere besondere Eigenschaft des Gebietes von Wichtigkeit. Hier liegt nämlich der Fall vor, daß das topographische Niederschlagsgebiet infolge eigentümlicher Lagerung des Rotliegenden wesentlich verschieden ist von dem der Quellenspeisung dienstbaren Infiltrationsgebiete.

Der dicke schwarze Strich in Fig. 160 bezeichnet eine das Gebiet durchziehende Verwerfungsspalte ; östlich derselben liegt das obere Rotliegende wesentlich höher, als westlich (vgl. die in [72] gegebenen geognostischen Profile). Soweit diese Gebirgsformation höher liegt, als die Quellenfassung im Gießen (vgl. Fig. 160), wurde die direkt unter dem Buntsandsteine liegende Grenzfläche des Rotliegenden mit horizontaler Schraffierung angedeutet. Die eben

genannte Grenzfläche ist konstruiert aus drei Punkten, von und einer im Reichenbacher Thale liegen; das von diesen Punkten bestimmte Dreieck, auf welches sich die Konstruktion stützt, haben wir in Fig. 160 durch gestrichelte, das Streichen der Grenzschichte durch ausgezogene Linien eingetragen.

Die mit schräger Schraffierung versehenen Flächen in Fig. 160 stellen das topographische Niederschlagsgebiet dar; dasselbe mißt rund 807 Hektar. Da aber das obere Rotliegende im vorliegenden Falle als undurchläßige Schichte anzusehen ist, so.trennt die Linie, welche dem Fallen der Grenzschichte entspricht und durch den Ursprung der Gießenquelle gezogen wird, jenen Theil der undurchläßigen Schichte, auf welchem die Infiltrationen noch der Gießenquelle dienstbar sind, von dem anderen, in welchem die Grundwasser weiter südlich getragen werden. Die dienstbare Infiltrationsfläche (d. h. die ganze in Fig. 160 schraffierte Fläche) vergrößert sich unter Zuzug des obengedachten Gebietes auf rund 686 Hektare, also auf mehr als das Doppelte des topographischen Niederschlagsgebietes.

welchen zwei im Diersburger Thale

.Mmm mKM-

Dementsprechend ist auch das G-esamtergebnis der Quellen im Gießenthale; sie liefern erheblich mehr, als dem topographischen Niederschlagsgebiete nach normalen Annahmen ent-

Nord.

Ts

er*/:

wmm

>=//

WsSwß

iT.W

r'\

r«\T:

v'r

i:'

2E

'•

jj

LV₋

fir

S§

vi"

**/«.

M-

•*cnTvX; X

*■/ >v

>Voß

£■-

25Q

-l

KÄSI

J"

WM

£-

las

I-

.x

t/-«

sP®

vh

...

Ilfl

|xSpl§§

WmM

KV.Vis

»Pa

@1

i'X

•/wf

jMdg

’7

SS

Vi

Ky>\

was.

|g|l|K)¥j

W/M.

’ij

|§/

Z//A

y^vw

w,\}&W$SY&

wMS£jg*

i»

//V

mb

WM

■ /Sa

&V,

yMsßw>

;yß?&

■'

ülil

Süd.

Fig. 160. Geognostische Verhältnisse der Giessenthalquellen bei Lahr Mafsstab l : 35000.

Die Höhenkurven sind in 10 Meter vertikaler Distanz: die Zahlen beziehen sich auf Normal — Null.

sprechen würde, nämlich circa 26 Sekundenliter, während bei sehr durchläßigem Terrain im Waldgebiete (nach Lauterburg) nur 2,8 bis 4,5 Sekundenliter pro Quadratkilometer (vgl. Abschn. II S. 215, Tabelle), d. h. 8,6 bis 18,8 Sekundenliter anzunehmen wären.

Der Stadt Lahr ist nur die untere Gießenquelle, welche vor der Fassung circa 5 Sekunden-« liter ergab, zugänglich gewesen; etwa 50 Meter oberhalb ihres Ursprungs befand sich eine andere,

der Gemeinde Reichenbach gehörige Quelle von circa 8 Sekundenliter Ergebnis. Die letztere (der sogen. Kleebrunnen) war um annehmbaren Kaufpreis nicht zu haben, durfte aber, da sie von jeher nur dem unterhalb liegenden von der Stadt Lahr erworbenen Grundeigentume dienstbar war, abgegraben werden, sofern dies noch auf Lahrer Grund und Boden gelang.

Hieraus entwickelte sich die Aufgabe für die Quellenfassung. Man mußte dem Kleebrunnen

¹

Vergl. die Jahresberichte über die Wasserversorgung von Zürich und Umgebung pro 1885, 1886, 1887, 1888.

²

Die letztere tritt auch ein, wenn lehmige Ablagerungen in Gebirgsspalten beim zeitweisen Anschwellen der Wassermenge nach erleichtertem Ausfluß ausgewaschen werden. Ygl. Abschn. II, S. 248 ff. und Abschn. II [6851-

³

Vgl. auch die in Abschn. II sub [638] erwähnte interessante Abhandlung.

⁴

Wir verdanken die Zeichnungen dem Herrn Stadtbaurat Zobel in Stuttgart.

SHSiii

//

2,00.

'i

2,00

n fl ii r r. Oi I ä s s i n e r f

ps I

%%

VS

CD

un

ß,15

VS

B r u il n. e n.

Stil!

__ 20,35 !

3

Eir.liuf-S ei e r    =

Sammel-

Gtilerie

mmmmmm/v.

—__J fc

mm

5,oo

Binus

Mn

s.oo

l'gterlaufj U

ttriiRialliss Einla/utf

J,v0

*._ 20,50

2,00

1,40

ß ammel -

VAVvJv-VV

IllF⁸⁸⁸⁸Q¹⁸¹¹¹¹

- Galerie

!'•

Ix

Fig, 161. Quellenfassung der Stadt Lahr. Mafsstab 1 : 225.

einen Weg bahnen, auf dem er im Grundeigentum von Lahr austreten konnte und ihn sodann mit der unteren Quelle vereinigen. Der Zweck ist mit folgenden Maßregeln erreicht worden.

Zunächst wurde ein Schlitz gemacht nach der Linie, welche beide genannten Quellen verband. Die Sohle des Schlitzes wurde 1,5 Meter tiefer gelegt, als der Ursprung der unteren Quelle, und kam auf diese Weise etwa 0,5 Meter unter die aufgedeckte Oberfläche des Sandsteinfelsens. Beim Vortreiben des Schlitzes zeigte sich eine allmähliche Abnahme der Reichenbacher Quelle; sie war an ihrem alten Ursprünge verschwunden, nachdem der Schlitz ca. 30 Meter Länge erreicht hatte, und trat als stärkste Quelle am Ende des Schlitzes auf. Es liefen fortan aus der Fassung 18 Sekundenliter ab.

Mit dem Vortreiben des Schlitzes hatte sich auch ein Zurückweichen der einzelnen, aus Felsspalten kommenden Quellen gezeigt; man konnte sie jetzt alle auf einer Länge von 20 Meter

in einer Galerie zusammenleiten und die ganze Quellenfassung in den gewachsenen Felsen einbetten. Dies ist in der in den Figuren 160 und 161 dargestellten Weise geschehen. Fig. 161 zeigt Grundriß und Längenschnitt der Fassungsanlage, Fig. 162 die Fassade und 3 Querschnitte, von welchen AB und CD durch die Brunnenstube, EF durch die Sammelgalerie gelegt sind.

SSSi

..

_T

LT

i[ ii

TT

v*ssv\ inua«, f •JiV'lÄ 71 iUI IL I

Bm

Hl

TT

TT

TT

TT

ILI

i \T

nt

TT

_L

L.

LJ

Ir

s'oi

Zul ei tunp sr ohr

L eerlaufhanal

S chnitt A ß

■Schnitt C D

Schnitt E F

"TAV4W

A.-V

Dm

iri

-cTTTTj

myhivM

pi

iS

TT

Ery

%u

«§[

"ANS

xVT

Ski

kl

kV

Fig. 162. Mafsstab 1: 125.

Besondere Bedingung war im vorliegenden Falle die Einschaltung eines Sandfanges, da die Quellen besonders in der ersten Zeit nach ihrer Tieferlegung erhebliche Sandmengen beigeführt haben.

Die Sammelgalerie hat an jenen Stellen, an welchen Quellen eintreten, entweder Schlitze (vgl. Schnitt EF, Fig. 162) oder Nischen (vgl. das Ende der Galerie, Fig. 161). Die Sohle derselben ist ausschließlich für den Waßerabfluss Vorbehalten; vor dem Einlaufe des Wassers in die Brunnenstube befindet sich eine Meßvorrichtung (Ponceletüberfall), welche den Wasserspiegel in der Galerie um 0,4 bis 0,5 Meter anstaut. Der normale Wasserspiegel in der Brunnenstube

liegt in gleicher Höhe, wie die Sohle des Sammelkanales; die Sohle der Brunnenstube ist 0,70 Meter tiefer gelegen. Das Entnahmerohr ist für ein Durchflußquantum von 30 Sekundenliter dimen-sionirt. Eine Leerlaufdohle von rechteckigem Querschnitte (vgl. Schnitt AB, Fig. 162) dient zur Entwässerung. Am Eingänge in die Brunnenstube befinden sich Entnahmerohr, Ueberlauf- und Leerlaufvorrichtung; die letztere kann von der Podestplatte aus gestellt werden. Eine bewegliche Schieberspindel aus Bronze, welche mittels eines an feststehender Mutter drehbaren Handrades vertikal auf und ab bewegt werden kann, gestattet das Oeffnen und Schließen des keilförmig angeordneten, auf Sitzflächen von Bronze abdichtenden Leerlaufschiebers. In wenigen Minuten ist die Brunnenstube durch den 40 Zentimeter breiten Ablauf entleert, wodurch gleichzeitig stets eine wirksame Spülung des im übrigen schlupfbaren Leerlaufdohlens erzielt wird. Das mit Seiher versehene Entnahmerohr von 25 Zentimeter Lichtweite ist in die, den Leerlauf von dem Wasserbehälter trennende Mauer gelegt worden; jener Teil dieser Mauer, welcher dieses Rohr umhüllt, besteht aus Quadern und bildet den Ueberlauf, wie aus Fig. 162 Schnitt AB ersichtlich.

Um die Ablagerung des Sandes in der Brunnenstube zu begünstigen, hat dieselbe eine Länge von 8 Meter und eine Breite von 2,8 Meter erhalten, so daß bei 13 Sekundenliter Zufluss die mittlere Geschwindigkeit im Querschnitte nur noch 0,0006 m beträgt. Die Erfahrung lehrt, daß sich bei dieser Geschwindigkeit auch die feinsten Sandteilchen innerhalb der ersten 5 Meter, vom Ausgang der Galerie gemessen, ablagern.

Von außen ist die Brunnenstube durch eine mit Schlackenwolle gefüllte eiserne Doppel-thüre zugänglich; beim Eintreten gelangt man auf eine 1,5 m in der Länge messende, die ganze Breite der Brunnenstube einnehmende Podestplatte, welche in gleicher Höhe mit der Schwelle des Eingangs liegt und von welcher aus ein auf eiserne Träger gelegter Steg von Eichenholz die Galerie zugänglich macht. Soweit dieser Steg im Gefälle liegt, ist er mit Querlatten benagelt, um das Ausgleiten beim Gehen zu verhindern.

Für die Ventilation von Brunnenstube und Galerie sorgt ein Entlüftungskamin, welches in seiner Anordnung aus dem Längenschnitte Fig. 161 ersichtlich ist; eine 2 bis 3,5 m hohe Erdüberdeckung schützt die Anlage vor den Einwirkungen der Außentemperatur und dem Eintritte der Tagewasser. Die Leibungsmauern von Galerie und Brunnenstube sind, soweit sich dieselben nicht an den festen Felsen bezw. die vollständig harte Lettenvorlage vor demselben anlehnen, mit Steinschroppen satt hinterfüllt. Die Schroppen werden nach oben kleiner, gehen allmählich in Bohnen- und Erbsenkies über, welcher schließlich in der ganzen Ausdehnung der Anlage von reinem Flusssande bedeckt wird, der die Ausfüllung bis auf eine Höhe von 0,60 Meter über dem äußeren Scheitel der Galerie (vgl. Fig. 162, Schnitt EF) horizontal abgleicht. Ueber diesem Sande ist sodann der ausgesuchte reine Letten von der Baugrube ausgearbeitet und in Lagen von 15 zu 15 Zentimeter eingestampft worden.

Die Brunnenstube ist vollständig in die natürliche harte Lehmvorlage eingebaut und zeigt auf der Sohle — ebenso wie die Galerie — den Sandsteinfelsen; diese Umstände gestatteten die Ausführung des Mauerwerks in schwachen Dimensionen. Dasselbe besteht durchaus aus Bruchsteinen in hydraulischem Mörtel versetzt. Auf Wunsch der Stadt Lahr erhielt die Brunnenstube eine Quaderfassade, wie aus Fig. 162 ersichtlich; rechts und links der Eingangsthüre befinden sich 2 Nischen, welche zur Ablage von Werkzeugen etc. benützt werden können, im übrigen aber auch die Einförmigkeit der Wandfläche unterbrechen helfen. Die ganze Anlage kann zum Zwecke der genauen Besichtigung durch 10 darin verteilte, als Wandarme ausgebildete Bronzeleuchter erhellt werden.

Zum Schlüsse bemerken wir noch, daß die Wassermenge der Quelle nur um wenige Prozente innerhalb eines Jahres von 13 Sekundenliter abweicht. Das rührt von dem großen Grundwasserreservoir her, welches sich im vorliegenden Falle leicht berechnen lässt, indem man die Kubatur der über dem Rotliegenden östlich der Verwerfungsspalte gelagerten Sandsteinmassen bildet und den Raum ermittelt, der in diesem Körper von Wasser erfüllt sein kann. Hierüber sind denn auch in [72] verschiedene Berechnungen aufgestellt, auf welche wir verweisen.

2. Gröfsere Quellenfassimgsanlagen.

Unter diesen wollen wir in erster Reihe die nach dem Projekte und unter der Leitung des Verfassers errichteten Quellensammlungen in Baden-Baden besprechen. Dabei sei vorausgeschickt, daß in der Stadt Baden dreierlei Wasserversorgungen sich befinden: die sogen. Aktienwasserleitung, welche teils von Quellen am Fremersberge gespeist wird, teils aus der Oos bei Lichtenthal Wasser entnimmt, und erst vor einigen Jahren von der Stadt käuflich erworben wurde; sodann die

dem Großherzogi. Badfonds gehörige Leitung, welche die fiskalischen Bäder mit Wasser versorgt, endlich die neue städtische Leitung, welche wir besprechen wollen. Die Fremersbergleitung und die Badfondsleitung liefern nach längerer Regenzeit trübes Wasser; das Wasser der neuen städtischen Leitung dagegen ist zu allen

Ost.

/?

TOirviES

Wh

800

^700

700

lllÄM

SeeXopJ

630

•Sgl®

Badetwf/rjölie

.......

^700

/ dl

• 9ao;

WA

\ El

wmim0

uPI

70?

mm

/^co

WM

S03

b0öy

730

"so:

(s03

/7\5°0

505"—-—

eOO

700

^600

mm

ffoo,

<%

>z

^500

Mmvim

mim

\wm

Mß&mMä

,#r « />

t§

60^

so:

430

,500

400

6:o

dco

/■

e:o

5m) \

küj*

Z.

20C

503

*00

6oo .

nadif Baäsn

/\

qSHQLDSJ

■■•■■■Maas

aus geführte Sammslanlage

Quellen

■pro]eljlierle S arraelanlage

üü

\wmh

vnlerer BvjÄsandstein mlllerer BuxtlsancUlein Bur.lsar.dslsir.’olöc^ä

I

i:::

H-H

500

West.

Fig. 163. Quellenfassung der Stadt Baden-Baden. Allgemeine und geognostische Verhältnisse.

Zeiten klar und rein und wird deshalb in neuerer Zeit auch für die fiskalischen Bäder benutzt.

Im Jahre 1876 hatte sich die Stadt Baden zu entscheiden, oh sie eine Grundwasserversorgung aus dem Oosthale oder eine Quellwasserversorgung aus dem Badener Stadtwalde errichten wolle: die Entscheidung fiel zu Gunsten des letzteren, obschon teureren Projektes, aus.

nachdem nachgewiesen werden konnte, dass für absehbare Zeiten genügend Wasser aus Quellen im Stadtwalde verfügbar und die Qualität des Wassers eine jeder anderen vorzuziehende sei.

Eine geognostische Beschreibung des Quellengebietes, welche im Jahre 1885 von Professor Dr. v. Eck¹) verfasst wurde, ergiebt, dass das Grundgebirge des Gebietes dieser Quellen dem nördlichen Granitmassive des Schwarzwaldes angehört; dieses wird vom Buntsandstein überlagert und letzteren bedecken auf den Hochflächen der Badener Höhe, des Seekopfes und der Streitmannsköpfe torfige Ablagerungen von sehr geringer Mächtigkeit. Der Buntsandstein ist hier gegliedert in unteren und mittleren; oberer Buntsandstein ist nicht vertreten. In Fig. 163 haben wir die Lagerungsverhältnisse angegeben und bemerken dazu, dass die den horizontalen Kurven beigeschriebenen Zahlen Meereshöhen bedeuten. Profile nach der Linie AB und EF der Pig. 163, welche leicht aufzuzeichnen sind²), lassen auf den Verlauf der Oberfläche des Granitmassives schließen: dasselbe wird mit der Kammlinie ungefähr der Linie AB folgen, aber in der Gegend nordöstlich vom Sand etwas davon abweichen. Im allgemeinen dürfte im Norden dieser Kammlinie das Einfallen der Grenzfläche zwischen Granit und Buntsandstein nach Nordnordwest gerichtet sein; jedenfalls aber stellt die Grenzfläche keine Ebene dar, denn sie ist ja nicht eine Trennungsfläche zwischen zwei gleichförmig übereinander abgelagerten Schichten, sondern diejenige zwischen einem Eruptivgesteine und Sedimenten. Profile nach den Linien-' CD und GH werden die Verhältnisse noch deutlicher erkennen lassen.

":    SloLUn^uersclpi.

m&Mu

<¹

«■ W? 11=5 5¹

«4- w^ i fec gä I ‘ e'7

Jf^Itl#

t^Jmmx mmm

4,So

-i.50

IM

Ms

ä

OCJ/i

£?/i

.#/

•V

:.S

Fig. 164. Quellenfassung der Stadt Baden-Baden. Fassungsanlagen an der Scherrhalde und Kugelau. Mafsstab 1:150.

Die Granite des Quellengebietes sind wenig durchlässig, während der bunte Sandstein leicht durchlässig für das Wasser ist. Infolge dieser Eigenschaften zeigen sich denn auch überall den freiliegenden Stellen der Steinscheide Quellen oder Wasserfäden. Soweit diese Quellen Zeit noch nicht in die Wassergewinnungsanlage einbezogen sind, haben wir sie in Fig. 162

an

zur

hervorgehoben. Bei der Wassergewinnung selbst sind dieselben entweder einzeln gefaßt oder dort, wo sie in Reihen austraten, in Galerien gesammelt worden; das letztere geschah hauptsächlich an dem älteren, von der Seherrhalde nach der Kugelau ziehenden Teil der Anlage, das erstere bei den sogen. Harzbachquellen.

Die Sammelgalerien an der Scherrhalde und Kugelau sind in einer Gesamtlänge von 1200 Meter, durch Zwischenleitungen von rund 800 Meter Länge miteinander verbunden, Ausführung gekommen. Mit Umgehung der eigentlichen Quellen dieses Gebietes wurden die in langen Reihen austretenden einzelnen Wasserfäden abgeschnitten, hauptsächlich einem von der Gemeinde Lichtenthal unternommenen Rechtsstreite auszuweichenf). Die Galerien sind 0,7 Meter breit und 1,6 Meter hoch; ein Querschnitt durch dieselben findet sich in Fig. 164 unter der Bezeichnung „Stollenquerschnitt“. An jeder Stelle, an welcher eine stärkere Quelle

ca.

zur

nur

um

hervortritt, ist in die südliche Stollenwand eine Nische eingelegt und die zur Sammlung des Quellwassers dienende Zementröhre gegen die Nische von Wasserspiegelhöhe an geöffnet. Kleinere Quellenfäden sind in Thonröhren entlang der südlichen Stollenwand gesammelt und der nächsten Nische zugeführt. Die Sohle der Sammelgalerie ist insoferne ganz außer Verbindung mit der eigentlichen Quellenfassung, als sämtliche im Stollen selbst abtropfenden Wasser sich auf derselben gegen die Einsteigekammern fortbewegen und dort in die Leerlaufröhren absinken, nirgends aber eine Verbindung mit dem gesammelten Quellwasser erreichen können. Um diese Isolierung auch in den Nischen zu erreichen, liegt dort ein bündig mit der Stollensohle und Wand eingelassener gußeiserner Winkel, welcher das Stollenwasser vom Eintritt in den Reinwasserkanal abhält, dagegen dem vom Gebirge kommenden Wasser noch genügend Raum für diesen Eintritt lässt. Das Mauerwerk der Stollenwände ist trocken in gutem Verbände aufgeführt; die Sohle und etwa 20 Zentimeter der an die Sohle abschließenden Wand haben einen Zementverputz erhalten.

Da die Sammelröhren stets der Steinscheide folgen müssen, die letztere aber durchaus keinen regelmäßigen Verlauf nimmt, wurden im Längenprofile der Sammelanlage Gefällbrüche notwendig, zwischen welchen selbstverständlich die Lichtweite der Sammelröhren wechselt; an allen solchen Gefällbrüchen befinden sich Einsteigekammern mit kleinen Zwischenbehältern, in welchen der Uebergang von einer Gefällstrecke zur andern vermittelt wird.

Diese Einsteigekammern sind in Fig. 164 rechts und links des Stollenquerschnittes aufgezeichnet; rechts ist der Längenschnitt durch eine solche Kammer beim Uebergange einer Stollenstrecke in eine geschlossene Leitung, links der Querschnitt durch die Achse der Kammer dargestellt. Als Zugangsstellen zur Sammelgalerie erfüllen sie noch den weiteren Zweck gründlicher Ventilation der letzteren. In Höhe der Oberkante der unteren Abflußrohre befindet sich in jeder Kammer der Ueberlauf für den Wasserbehälter; der Leerlaufkanal ist durch einen Schieber vom Wasserbehälter abgesperrt und mündet in den Wald aus. In denselben Leerlauf müssen sich alle auf der Stollensohle beigetragenen Wasser durch das im Vorplatz angebrachte Sturzloch ergießen. Der Leerlaufschieber kann mit einem Handrade in der Kammer gestellt werden, so daß die Reinigung des Behälters jederzeit leicht zu bewerkstelligen ist; Spindel und Sitzflächen sind von Bronze hergestellt. Jede Kammer ist durch eine Doppelthür verschlossen und durch eine Rosette gelüftet; die Lüftungen wirken gleichzeitig für die ganze Sammelanlage und erhalten die Luft in den Galerien stets rein. Die Gewölbe sind überall mit Isolierschichten überzogen, wodurch das Eintropfen von Wasser thunlichst verhindert wurde. Die größte Länge einer Galeriestrecke zwischen zwei Zugängen beträgt etwa 200 Meter. Zu den Eingängen der Kammern, deren Bodenfläche 6 bis 8 Meter unter Terrain, führt von außen ein in den Felsen gesprengter Einschnitt mit abgepflasterter Sohle, in welchem auch die Leerlaufröhre liegt.

Es sind nur ganz wenige Strecken bei der ganzen Sammelanlage nicht ausgemauert: auch wurden, außer den Zugängen, welche aus den oben erwähnten Gründen an Gefällbrüchen hergestellt sind, noch einige andre erbaut, teils in Benutzung von Seitenstollen, welche während des Baues zur Materialförderung angelegt waren, teils auf Strecken innerhalb eines gleichmäßigen Gefälles, welche länger sind als 300 Meter.

Die Kammer, an welcher die Zuleitung des gesammelten Wassers nach Baden beginnt, sowie jene, in welcher die Harzbachquellen zutreten, sind in der Konstruktion von den in Fig. 164 dargestellten nicht verschieden; nur enthält die erstere eine Wassermeßvorrichtung in Form eines Ueberfallwehres.

Selbstverständlich liegen überall vor den Ablaufröhren in den Kammern Seiher zur Abhaltung schwimmender Gegenstände; auch sind die Kammern selbst aus Bruchsteinmauerwerk in hydraulischem Mörtel errichtet und an den Stirnflächen mit Quadern verkleidet. Die Gesamtlänge der eben beschriebenen Sammelanlage — also Galerien samt Zwischenleitungen — beträgt ungefähr 2 Kilometer.

Die Zuleitung von den später gefaßten Harzbachquellen mündet in die vorletzte Kammer der Anlage an der Scherrhalde ein. Auf die Abfangung der als Grundwasser entweichenden Wasserfäden auf dieser Strecke ist verzichtet worden, weil bis zum Plättig aus individuellen Quellen ein ausreichendes Wasserquantum für jede absehbare Zukunft zur Verfügung steht und zur Zeit der Herstellung der Harzbachanlage rechtliche Schwierigkeiten hinsichtlich direkter Benutzung dieser Quellen nicht mehr bestanden haben. Selbstverständlich war es dann nach Lage der Sache billiger, eine Reihe von einzelnen Fassungen anzulegen und das Wasser derselben in Röhren zusammenzuführen, als in ähnlicher Weise wie an der Scherrhalde mit Stollenvortrieb zu operieren.

Es ist nicht möglich, hier alle die einzeln zur Ausführung gekommenen Fassungen zu beschreiben; es soll deshalb nur das Prinzip, nach welchem diese Anlagen gebaut sind, und die Brunnenstube, welche bei allen gleich ist, vorgeführt werden.

großen Zahl von Figuren sind die Profile hier nicht eingedruckt.

Die Quellen entspringen teils an flachen, teils an steilen Halden. Bei den flachen Halden ergab sich die schwierigere Fassung, und diese wollen wir beschreiben.

Wir haben in Fig. 165 durch eine gestrichelte Linie die Steinscheide zwischen Granit und Buntsandstein angegeben. Die Hauptleitung, welche das Ergebnis aller Quellen zu sammeln bestimmt und deshalb mit dem entsprechenden Durchmesser anzulegen ist, wurde stets 1,5 bis 2 Meter unter diese Steinscheide gelegt. Um die Tagwasser abzuhalten (vgl. die Bemerkungen S. 387) ist sodann die eigentliche Sammelgalerie (vgl. Fig. 165) so weit hinter die Steinscheide gerückt worden, bis die Bodendeckung über der undurchlässigen Schicht eine Höhe von ca. 5 Meter erreicht hatte; dieses Maß war nach den früheren Erfahrungen unbedingt erforderlich, wenn man das Wasser jederzeit ungetrübt erhalten wollte. Yon der Sammelgalerie führt ein Stollen zur Brunnenstube, welche stets so weit vorgerückt worden ist, bis der Waldboden noch im Mittel 1,5 Meter über dem äußeren Scheitel des Gewölbes abdeckte.

Sammeloalerie

Stollen

Sammelgalene

I— 0.7

!iTY

0,7. j'|jf 0,7

0,7

Brtmnenstube

[ji

0,7 j.

rl

ra

c/j

liii

•f

hl

UeberganqsscJiac^l

i,i

Ijauptzulettuncj'

Qranit u.Buntsand^

üiß!

nacl] Baden-Baden g.

IjusmünduBq ALei

1.H1

0,54

1,37»

'T=j

II

L_ 10

■fyismündunt] d.Leerlaufs

:    « tu.

j*.

Fig. 165. Disposition der Quellenfassung.

Fig. 166. Grundrifs der Brunnenstube. Mafsstab l: 75 der natürlichen Gröfse.

Nur in einem Falle war es ökonomisch vorteilhaft, Brunnenstube und Uebergangsschacht zur Zuleitung in einem Bauwerke zu vereinigen; in allen andern Fällen war es vorteilhafter, in Rücksicht auf die relativ große Entfernung zwischen Hauptleitung und Brunnenstube einen von der Brunnenstube getrennten Uebergangsschacht anzuordnen und beide durch eine Seitenleitung von Gußeisen zu verbinden, wie in Fig. 165 dargestellt. Bei der letztgenannten Disposition erhalten sodann Brunnenstube und Schacht besondere Leerlaufleitungen. Selbstverständlich war diese Gesamtanordnung das Ergebnis vergleichender und sorgfältig erwogener Kostenüberschläge.

Für die Ent-

Die Brunnenstuben sind durch Schachte, nicht durch Thüren zugänglich. Wir halten diese Anordnung im vorliegenden Falle, in welchem die Baustelle 8 Kilometer von jedem bewohnten Ort mitten im Walde liegt, aus den früher (S. 386) erwähnten Gründen für die einzig richtige, um so mehr, als Besichtigungen und Reinigungen sehr selten erforderlich werden.

Alle übrigen technischen Anordnungen ergeben sich aus Fig. 166 und 167. leerung des Reinwasserbehälters ist an der westlichen Abschlußmauer ein einseitig schließender Absperrschieber angebracht. Der Ueberlauf schließt sich an die Entleerung an und die auf beide Arten abfließenden Wasser finden durch ein Zementrohr von 30 Millimeter Weite den Austritt

in den Wald. Der Absperrschieber hat Spindel und Mutter von flächen aus diesem Metall. Bei dem Aufziehen des Schieberkeils bleiben die an einem gußeisernen

Bronze ; ebenso sind die Schluß-

ä.

starken Träger befestigte Mutter der Schraube, sowie auch das Handrad fest; ebenso beim Ablassen. Dagegen bewegt sich die Bronzespindel in dem durch die Lichthöhe der Ablauföffnung vorgeschriebenen Spielraum von etwas über 400 Millimeter, welchem entsprechend auch ihre Länge bemessen wurde.

Vor dem vertikal nach aufwärts gebogenen Entnahmerohr befindet sich ein Eupferseiher zur Abhaltung von Schwimmkörpern; vor dem Leerlaufrohr ist ein umzuklappender Rechen angebracht, um größere Körper sowohl vor dem Eintritt in den Einsteigeschacht als vor dem Austritte aus demselben zurückzuhalten. Ein um 100 Millimeter gegen den Auftritt zur Brunnenkammer vertiefter Stabrost gestattet allen von der Einsteigeöffnung oder dem Einsteigeschachte herrührenden Unreinigkeiten, etwa einfallendem Wasser etc. die Weitei’bewegung gegen den Leerlauf, während es nicht möglich ist, daß solche Zugänge einen Weg nach der Brunnenkammer finden. Die durch das Leerlaufrohr und den durchbrochenen Schachtdeckel entstehende Luftzirkulation, welche durch Erweiterung oder Verengerung der Oeffnungen im Schachtdeckel reguliert werden kann, bewirkt eine gründliche — erfahrungsgemäß vorzüglich wirkende — Ventilation von Brunnenstube, Stollen und Galerie.

Querschnitt CD

Längenschnill J\B

Einshiije-u. EnHuJtunqs - S clj ad^l

SS

M.

dSHs

W-H

agPBa

£rTTi ■"

nTTTmtfeSüHL-^'-' J uffiTl >'f i'»'Ti'i''»"i‘V'«-. t..■■ I f 11TT/T77t7FllI A»    I / •/ W>\\: * '■■. '• •' ».*•■;•, ;.lV*.,lr^rs

i«

»SS

\UU\'

ss

8#

üiii^^g^^nVltririTii Uili toililiitiiiiiliiii

liPiiKWif

Wm

7 i l 'T i I

o,7 _,

3,5t

2,3 |

ES

Stollen

Nj

rt

1,7

j Brüche j

Ueberlatt^fi^e

WM

Kfe

§§|Rnlauj

1 Eifrlau]

**lk

m

HÜ

<]

■gai

Tf ZuUilurvg

nacV Baden-Baden

>75

JA

—f.

■ Ä i

■■iS j

p‘

'Mm

Qranit

Uraniil

Fig. 167. Längenschnitt und Querschnitt der ßrunnenstuben an der Harzbachfassung. Mafsstab l : 75 der natürlichen Gröfse.

Eine über den Reinwasserbehälter gesprengte Brücke von 0,5 Meter Breite gestattet dem Besucher den Eintritt in Stollen und Galerie. Aus dem Stollen tritt das in der Galerie gesammelte Wasser der Quellen durch zwei rechts und links der Brücke in den Reinwasserbehälter ausmündende Einläufe, welche von dem 0,8 Meter hinter der östlichen Stirnwand der Brunnenkammer in der Mitte des Stollens beginnenden Zuführungskanale abzweigen und bis dorthin mit einer Steinplatte gedeckt sind.

An der westlichen Wand des Einsteigeschachtes sind in Entfernungen von 0,20 Meter Steigeisen eingelassen, welche den Zutritt zur Anlage ermöglichen. Der Rein Wasserbehälter, welcher als Sandfang ausgebildet ist, ist nach erfolgter Entleerung ebenfalls durch Steigeisen zugänglich, die an der östlichen Stirnwand rechts und links der Brücke bis zur Sohle des Bassins führen. Diese Einrichtungen sind billiger als Treppen und versperren nicht so viel Raum.

Eine Betonunterlage von 250 Millimeter Stärke schafft das obere Fundament für die Brunnenkammer; die Maurung von Stollen und Galerie ist auf den anstehenden Felsen gegründet.

Alles Mauerwerk ist aus Findlingen des Buntsandsteins hergestellt, welche an der Sichtfläche ein mit dem Mauerhammer gerichtetes Haupt erhalten haben und in einen Verband mit

Zementmörtel gebracht wurden. Die Fugen an der Sichtfläche sind verstrichen. Der Reinwasserbehälter erhielt einen Verputz von 20 bis 30 Millimeter Stärke und über diesem noch einen glattgescheibten Reinverputz. Die Aussenflächen der Gewölbe wurden ebenfalls mit einem Zement-mörtelüberzuge versehen.

Stollen und Galerien sind nur bis auf Bankethöhe in Mörtelmauerwerk ausgeführt, im übrigen wurden sie in Trockenmauerwerk und grösstenteils nur mit Durchbindern hergestellt.

Die ganze einfache, durchaus solide Einrichtung hat sich seit einer Reihe von Jahren auf das beste bewährt und kann für ähnliche Fälle empfohlen werden. Insbesondere sichert die tiefe Fassung jederzeit — auch bei den grössten Schneeschmelzen im Frühjahr — ein reines, kristallhelles Wasser³).

Die Ausdehnung der zur Zeit ausgeführten Harzbachquellenfassung beträgt nahezu 3 Kilometer. Bis zum Plättig (vgl. Fig. 163) steht eine in normalen Zeiten ca. 60 Sekundenliter betragende Wassermenge zur Verfügung, von welcher etwas mehr als der dritte Theil dienstbar gemacht ist. Da die Stadt Baden-Baden erst etwas über 14 000 Einwohner zählt und von anderer Seite her schon gegen 20 Sekundenliter Wasser bezieht, kann sie noch wesentlich anwachsen, bis die Erweiterung des Werkes nötig fällt.

Das Wasser der Quellen ist nahezu chemisch rein und hat an den Quellen im Sommer eine Temperatur von 7 bis 8° C. Seine grosse Bedeutung zur Verhütung der Stein- und Kalkablagerungskrankheiten hat Stamm⁴) hervorgehoben, auf welchen wir verweisen.

Eine sehr große Quellenfassung ist in der neueren Zeit in Tirol in der sogen. Mühlauer Klamm zur Wasserversorgung der Stadt Innsbruck unter der Leitung des Ingenieurs Altmann vorgenommen worden. Wir werden im folgenden eine kurze Beschreibung dieser Anlage geben. Dabei stützen sich die geognostischen Angaben auf die Publikation von Blaas (vgl. Abschn. II [405]), die technische Beschreibung auf persönliche Wahrnehmungen und dankenswerte Mitteilungen des Herrn Altmann.

Die Mühlauer Klamm liegt in geringer Entfernung von Innsbruck auf dem linken Ufer des Inn oberhalb Mühlau am Abhange der Solsteinkette. Das hier befindliche Gebirge gehört zur Triasformation; es ist aufgefaltet und die Falten sind der Richtung des Innthales etwa parallel mit westöstlichem Streichen. Die Gebirgsgehänge sind Erosionsflächen. Aus dem Auftreten der Schichten des roten Sandsteins in zwei übereinander am Gebirgsgehänge liegenden Zügen, deren unterster etwa in 750 Meter Meereshöhe, der obere in 1200 Meereshöhe westöstlich streichend wahrnehmbar ist, schliesst Blaas auf zwei übereinander liegende Falten.

Der obere Zug des roten Sandsteins, welcher an den Wurmbachquellen (vgl. Fig. 168) aufgeschlossen ist, scheint im Ganzen ein Einfallen nach Norden ins Gebirge zu besitzen, ist aber gewölbeförmig umgebogen; die Sättel dieser Umbiegungen sind durch Erosion abgetragen, und so kommt es, dass die tiefgelegenen roten Schichten in nordwestlich ziehenden Streifen zutage treten. Die Mulde zwischen den beiden stark zusammengepressten Sätteln ist sehr schmal und stellt ein nur unbedeutendes Sammelbecken für Wasser dar, welchem einige wenige Quellen ihr Dasein verdanken; ein bedeutend grösseres Sammelgebiet ist die weite Mulde oberhalb des zweiten, höher gelegenen Sandsteinzuges. Sie speist die mächtigen Quellen des Wurmbaches, des Mühlaubaches und die Quellen in der Klamm.

An den Wurmbachquellen tritt das Wasser unmittelbar an der Grenze der roten Sandsteinschichten und dunkler, darüber liegender Kalke aus; man erhält den Eindruck, dass die roten thonigen Schichten den Boden jenes Sammelbeckens bilden, dem die Quellen entfliessen.

Wenig oberhalb der Wurmbachquelle führt ein Fußweg fast horizontal hinüber zum Ursprung des Mühlauer Baches. Das Wasser des letzteren entquillt einer Schutthalde, welche die eigentliche Ursprungsstelle — die bereits erwähnte Schichtengrenze — verdeckt. Zu beiden Seiten des Baches liegen die flach abfallenden Bänke der Breccie, in deren muldenförmiger Einsenkung das Wasser fliesst. Weiter thalabwärts hat sich der Bach bereits tief in die Breccie eingenagt und zu beiden Seiten, besonders aber an der Westseite, begleiten das Bachbett steile Wände bis nahe zu der Stelle, an welcher sich der Wurmbach in den Mühlauer Bach ergießt (vgl.

Fig. 168).

An diesen Steilwänden brechen die wasserreichen, für die Wasserversorgung der Stadt Inns

bruck abgefangenen sogen. Klammquellen hervor.

Die, wie bereits erwähnt, im großen und ganzen nach Norden einfallenden roten Schieferthone und Sandsteine bilden ein grosses Becken, in welchem die darüber folgenden Kalke liegen. Die in die letzteren eindringende atmosphärische Infiltration sammelt sich über jenen roten, teilweise thonigen Gesteinen und fließt an dem durch das Gehänge der Gebirgskette angeschnittenen Rande dieses Beckens in Form von Ueberfallquellen aus. Dieser Rand — d. h. die Steinscheide zwischen dem roten Sandstein und den zunächst darüber folgenden dunkeln Kalken und Rauchwacken — liegt von der Wurmbachquelle nahezu horizontal bis zum Ursprung des Mühlauer Baches. Längs der dadurch im Terrain gebildeten Horizontalkurve treten entweder Quellen an der unbedecktenSteinscheide zutage oder aber sie laufen von der bedeckten Steinscheide unter der Decke, die hier von der Breccie gebildet wird, in Spalten gegen den Mühlauer Bach ab. Die oben geschilderte Steilwand am Mühlauer Bach schneidet aber diese Spalten an und hierin, sowie in dem weiteren Umstande, dass die wasserhaltenden roten Sandsteine im Thalboden wieder der Oberfläche nahe kommen, liegt die Ursache der „Klammquellen“⁵).

Schnitt 1,1 in Fig. 168 zeigt das Gebirge von den Wurmbachquellen zu jenen des Mühlau-baches; aus Schnitt II, II ist die Gestaltung des Hanges von den Wurmbachquellen bis zum

S^iue

dir geogno^Üsctjen Verljillnisse an den U^uellan de⁵»

Schnitt I”1

^üHauer,, u.W urm -

Wur mb acht} ueU e

T^uliTauTDÄC^qUi

II

|||||||

S⁵

Schnitt I-I

ii

^^^j^jWurmbac^Cjuelle

11T5

1150

1125

1100

Bf

10T5

srt

saß

uimnr

10.50

Sc^ti-n

1200

ÄSi?

^^^/urmbäc^quelle.

1175

1150

1125_

Kord

1100

1075

105C

1025

1 'S

1000

fitlr

Süd

Ost

,9js

Diluvium sandsleinfreie.Breccie.swtdstetnfüIireude ‘WeUershinlfaUi QuiiensiainlfaUI Bunlsamdsleiw

wmm

<00

200

300

*00

500 m.

Fig. 168. Quellenfassung der Stadt Innsbruck.

Mühlauer Graben zu ersehen; Schnitt III, III läßt deutlich die doppelte Auffaltung des Gebirges erkennen.

Nach Lage der Sache war es angezeigt, entlang der Steinscheide auf der Linie zwischen Wurmbachquellen und Mühlaubachquellen die austretenden Grundwasser zusammenzufassen; dies auch die erste Absicht des Ingenieurs Altmann. Verschiedene Hindernisse administrativer

zu verzichten und eine Fassung der Quellen

war

Natur brachten indessen die Notwendigkeit, hierauf ifh Mülllauer Graben vorzunehmen.

Diese Fassung ist auf dem Plan Fig. 168 durch eine gestrichelte, von zwei ausgezogenen eingefasste Linie dargestellt. Sie basierte auf der Idee, Stollen zur Sammlung der Spaltenquellen zu benützen, dieselben zunächst bis auf den Sandstein und dann, der Oberfläche desselben folgend, längs der zutage tretenden Quellen, jedoch stets höher als Bachsohle, vorzutreiben. Der Ausführung selbst gingen Versuche voraus, welche wichtige Schlüsse auf den Verlauf des Grundwassers und der Schichten des roten Sandsteins gestatteten.

Der erste, mit 1 : 500 geneigte unterste, die Horizontalkurve von 1025 Meter durchschneidende Stollen sammelt kein Wasser, sondern dient nur der Zuleitung; die letztere setzt sich aufwärts als gußeisernes Rohr bis zum eigentlichen, an der Horizontalkurve von 1050 Meter beginnenden Sammelstollen fort.

Dieser im Lichten 1,2 Meter breite und 1,8 Meter hohe Sammelstollen besteht aus drei Teilen; dem unteren, ca. 60 Meter langen Teile, der mit 1 : 200 ansteigt; dem mittleren, ca. 40 Meter langen Teile, dessen Sohlenneigung 1 : 4 beträgt, und dem obersten Teile, der als Kaskade mit 1,2 Meter breiten Stufen angeordnet wurde. Beim Vortriebe dieser Stollen trat, vom Gebirge herkommend, eine mächtige Wassermenge durch die Spalten des über dem roten Sandstein — dem, wie bereits erwähnt, die Stollensohle überall folgt — gelagerten Kalksteins aus, die bis zu 200 Sekundenliter anstieg. Allmählich nahm die Wassermenge in den untersten Stollenpartien ab', während sie sich in den oberen Partien entsprechend vergrößerte, so daß der Schluß nahe lag, es werde die Hauptwasserader im Gebirge in Nähe des Stollenendes liegen. Auch wurden zeitweise Trübungen des Wassers bemerkt, welche nur aus Zusammensturz im Ge-birgsinnern erklärlich waren.

Der

Diesem Zeichen folgend gelangte man endlich zu einer ausgedehnten, circa 36 Meter langen und im Mittel 10 Meter breiten Höhle, nach deren Oeffnung die Wassermenge auf circa 400 Sekundenliter stieg und in den unteren Partien des Stollens allmählich die Zuflüsse verschwanden. Mit dieser Höhle war auch die Ursache der zeitweiligen Trübung des Stollenwassers entdeckt: es lösten sich ab und zu von der Decke derselben thonige Sandklumpen los, fielen in das in der Höhle als natürlichem Bassin gesammelte Wasser und trübten dasselbe.

In dieser Höhle sind nun die einzelnen Zuflüsse in geordnete Bahnen gelenkt worden, hinterste Teil derselben, aus dessen Bergwand die Quellen jetzt fließen, wurde sorgsam mit einer Mauer, welche die Wasser durch Schlitze austreten läßt, geschlossen; im Uebrigen ist die Höhle durch eingelegte Steinpackungen gegen Einsturz verwahrt worden und seitdem ergießt sich das vortreffliche Wasser, welches am Ursprünge eine Temperatur von 5 bis 6 ⁰ hat, stets kristallhell in die Sammelanlage.

Die Wurmbachquelle ist besonders gefaßt und mittels einer früher schon bestandenen Leitung an der aus der Planskizze ersichtlichen Stelle mit einem Theil des Stollenwassers vereinigt worden. Von dem ganzen Wasserquantum des Stollens war selbstverständlich bei der geringen Einwohnerzahl von Innsbruck nur ein kleiner Teil — 42 Sekundenliter — erforderlich, um für absehbare Zeiten hinaus die Bedürfnisse der Stadt im Verein mit der Wurmbachquelle zu decken.

Leider gestattet uns der in diesem Buche verfügbare Raum nicht, Details der interessanten Anlage zu geben; wir können dieselbe der Besichtigung durch Fachgenossen nur bestens empfehlen.

Zum Schlüsse sei hier der wohl großartigsten aller bestehenden Fassungsanlagen, jener des Kaiserbrunnens bei Wien, gedacht. Wir werden zunächst die Ursache dieser Quelle an der Hand einer geognostischen Skizze⁶) erläutern, sodann die Fassungsanlagen darstellen und besprechen und endlich Gelegenheit haben, die Folgen dieser Fassung an Hand von Beobachtungen zu studieren.

Bereits in Abschn. II S, 256 haben wir bemerkt, auf welche Weise der „Kaiserbrunnen“ entstanden ist. Die Wasser desselben entstammen zum größten Teile dem „Schneeberg“, dem höchsten Punkte der Kalkzone in der Umgegend von Wien. Dieser Berg bildet ein ausgedehntes, von allen Seiten mit sehr steilen Abstürzen umgebenes Plateau, welches vollständig wasserlos mit tiefen Spalten und trichterförmigen Vertiefungen ausgestattet ist. In den Spalten und Vertiefungen liegt das ganze Jahr, auf dem Plateau den größten Teil des Jahres über Schnee. Alle Niederschläge sowie der thauende Schnee versinken in diesem Gebirge bis auf die undurchlässige dem Kalke unterliegende Schichte der sogen. Werfener Schiefer. Die letzteren sind in Fig. 169 dort, wo sie zu Tage treten, mit vertikal schraffierten Flächen ausgezeichnet; die Höhenlage über Meeresfläche ist durch Horizontalkurven markiert.

Ueber diese Schiefer müssen sodann die Untergrundwasser hinwegfließen. Es geschieht dies in verschiedener Weise. Entweder ist, wie in der obersten rechts stehenden Figur dargestellt, der Schiefer muldenförmig gelagert und tiefer als die Thalalluvion: dann tritt das Grundwasser von beiden Seiten der Mulde unsichtbar in die Geschiebe ein. Ist der Schiefer, wie in der zweitobersten der rechts stehenden Figuren, durch Erosion frei gelegt, so entsteht ein sichtbarer Quellenauslauf an der Schichtengrenze. Setzt das undurchlässige Gestein rechts und links einer Erosion das Gefälle gleichmäßig fort, so folgt auch der Grundwasserstrom diesem Gefälle,

d. h. er passiert die Alluvion des erodierten Einschnittes und geht im Kalke weiter. Völlig aufgehalten werden die Grundwasser, wenn, wie bei Rohrbach, eine Verwerfung vorliegt.

Die im Gebiete bestehenden offenen Wasserläufe haben im Laufe der Zeit sich im Kalkgebirge ein Bett ausgewaschen, das an vielen Stellenbis zu der genannten undurchlässigen Schichte und unter dieselbe herabreicht; es entstehen infolgedessen eine große Zahl Quellen in der ebengedachten Weise und von diesen werden die bedeutendsten: der „Kaiserbrunnen“ und die „Stixen-steiner Quelle“ unter dem Namen „Hochquellen“ für die Wasserversorgung von Wien benützt.

Das dem Kaiserbrunnen dienstbare Grundwasserreservoir besteht demgemäß aus zerklüftetem Kalkfelsen, welcher in seinen Spalten, Klüften, Höhlen etc. ein erhebliches Wasserquantum birgt, überdies aber auch noch größere Wassermengen in den Poren des kompakten Gesteines aufzunehmen vermag (im Mittel wohl circa 15 bis 20 °/o seines Volumens). Das Reservoir ist von außerordentlicher Größe, es sind somit alle Bedingungen für eine bedeutende und nachhaltige Quelle gegeben.

Bei einer Messung vom 10. Oktober 1863 ergab der Kaiserbrunnen eine Wassermenge von 409 Sekundenliter. Das Minimum in den Jahren 1865 und 1869 fiel auf den Januar mit 268 Se-

/ /    WtUl/

■ /    ■ezzßr’j

_.V-V

\UfT\,

ÜÜ7&*-

JsJätyZ&yato \

*V>⁹-----'N

wrrrmm\

((vm \

"*—ä«..

A»\

\ juijmo.

i%0-4\ iiMv"'

Ir />! \ U\ "i

\üLL\

i*

rJ7/jcef

«TT.^

/>

3§“

«P“-

QctbjJl,

'S

IrW

a4='

,^Mc, SJk&K

SV

4—i—4—4—+—1—4—-1^'

/»Ä ■•.!i2*S~^}'l,

&u    uti Ui a-fej j *| *»

’E:E^S>

:rn^

£=-~KaiK- ~

~CXh_S

6io

Fig. 169. Geognostische Verhältnisse im Gebiete der Wiener Hochquellen.

kundenliter, das Maximum auf den Mai mit 1015 Sekundenliter; das Mittel in dieser Beobachtungszeit war 572 Sekundenliter [26]. Das Wasser trat aus einer Felsenspalte senkrecht in die Höbe und bildete zu Zeiten des Maximums einen aus kleinem Quellteiche aufsteigenden Sprudel; in der wasserarmen Zeit bestand ein ruhiger Spiegel im Quellteiche, aus welchem das Wasser abfloß.

Der höchste Wasserstand, welcher in dem Quellteiche vorhanden war, entsprach nach [209] einer Meereshöhe von 527,06 Meter; die normale Höhenlage nach dem Berichte der Wasserversorgungskommission (vgl. Abschn. II S. 149 [208]) war 522,70 Meter über Meer.

Aus dem Umstande, daß die Schwarza, d. i. der am Kaiserbrunnen vorbeifließende Gebirgsbach, unmittelbar oberhalb der Gebirgsquelle kontinuierliche und reichliche Grundwasserzuflüsse erhielt, schloß man, daß ein von dem Quellenursprunge aus und tiefer als der letztere vorgetriebener Stollen die Wassermenge der Quelle erheblich vermehren werde. In erster Linie konnte man damit die seitlich gegen die Schwarza austretenden Grundwasser abfangen; sodann bestanden neben dem Hauptauslauf der Quelle noch einige kleine Nebenausläufe, welche man auf diesem Wege ebenfalls zu gewinnen hoffte.

Die Vereinigung aller dieser Wasser in einer einzigen Sammelanlage wurde deshalb die Aufgabe der Quellenfassung und man ist ihrer Lösung durch Unterfahrung des Kaiserbrunnens nahegetreten, sobald die vorher erforderlichen Wasserableitungskanäle erbaut waren.

Vom Herbst 1871 ab wurde ein Stollen gegen den Kaiserbrunnen vorgetrieben und allmählich vertieft, um die Hauptwasseradern im Gebirge aufzusuchen. Man fand schließlich eine

Fig. 170. Längenschnitt ABCDE durch die Fassung des Kaiserbrunnens bei Wien.

etwa 17 Meter lange, 1 Meter breite Grotte mit zahlreichen Tropfsteingebilden. Dieselbe ist aus dem Grundrisse, Fig. 171, und dem Längenschnitte, Fig. 170, zu ersehen.

Die eigentliche Wassertiefe in dieser Grotte, in welche die Quellen von allen Seiten — auch von unten her — eintreten, konnte nicht gemessen werden; vor derselben traten noch an fünf Stellen Quellen in bedeutender Mächtigkeit aus, welche wir im Grundrisse, Fig. 171, speziell bezeichnet haben. Die Lage der Grotte und der letztgenannten Quellen bestimmte die, im Vergleiche zur ei’sten Absicht, größere Ausdehnung der Brunnenstube (hier Wasserschloß genannt).

Die Einrichtung dieses Baues ergiebt sich aus den Fig. 170 und 171. Es ist vor dem Abflußkanale ein Schieber angebracht, um die Entnahme beliebig regulieren zu können; ferner erhielt das Wasserschloß einen Ueberlauf (vgl. Fig. 170), der auf 526,25 Meter Meereshöhe liegt. Die Sohle des Wasserschlosses liegt 5,06 Meter tiefer, also in 521,19 Meter Meereshöhe. Der Abflußstollen liegt tiefer als diese Sohle und kann eventuell auch als Leerlauf benutzt werden. Die Reinigung der Anlage kann durch einen Putzschacht erfolgen; zugänglich ist dieselbe durch eine Thüre, mittels welcher sich gleichzeitig die Ventilation vollzieht (vgl. Fig. 170).

Wir geben in Fig. 172 eine Ansicht des Wasserschlosses und bemerken dazu, daß für Ableitung des Ueberfallwassers sowie auch für die Ableitung des Wildbaches, der am Kaiserbrunnen vorbei nach der Schwarza fließt, ein reguliertes Bachbett, dessen Sohlenpflasterung ebenfalls in Fig. 172 ersichtlich gemacht ist, hergestellt wurde. Die Ausmauerung, des Wasserschlosses pst durchweg in Quadersteinen mit Zementmörtel erfolgt.

Jpv

'WS

<\\

11

Putzschacht

mMmmmmmmk

s\

8c

?aM

p-gferTänif

H all e

\    (Eingang

IJe b erlauf

Verbinflungskanal mit der Grotte

Nieflerwas

nmi

pä

stand

|m

Wam,

Fig. 171. Grundrifs der Fassung des Kaiserbrunnens bei Wien.

Lueger, Wasserversorgung.

27

Aus den früher angegebenen Zahlen ist zu entnehmen, daß durch die eben beschriebenen Arbeiten der Quellenspiegel gegen normal um etwa 1,5 Meter gesenkt worden ist. Die Folge dieser Senkung war zunächst die erwartete: in den Jahren 1872 bis 1873 erhielt sich der Wasserabfluß gegenüber den früheren Messungen in nahezu der doppelten Quantität konstant. Inzwischen hat sich ein neuer Gleichgewichtszustand im Grundwasserreservoir entwickelt.

Um denselben zu verstehen, bemerken wir, daß die Stixensteiner Quelle unter ganz ähnlichen Bedingungen wie der Kaiserbrunnen gefaßt ist und vor der Fassung als Minimum 189 Sekundenliter, als Maximum 436 Sekundenliter, im Mittel 269 Sekundenliter geliefert hat.

JL

gm

X.

xlljN

X' V,

vX.

\X

gl:

'3S

(X

zy~tes::

■;X

■;r_- ■

s;

y&S

X.

Fig. 172. Ansicht des Wasserschlosses Kaiserbrunnen bei Wien.

In den Jahren 1865 bis 1869, d. h. vor ihrer Fassung, ergaben beide Quellen folgende Ausflußmengen in Sekundenlitern:

Mittlere Ausflufsmenge in Sekundenlitern

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

November

Dezember

Kaiserbrunhen

263    413

322

710 1015

798

783

665

528

580

Stixensteinerquelle .    .

204    227

279

389

436

375

282

240

208

206

O CO 05    05

CO r-H

OO O CO H-L

Zusammen .

467    640

601    1099 1451 1173 1065 905

736    786    583    590

Die Messungen, welche seit ihrer Fassung angestellt werden, zeigten nur in den ersten Jahren größere Minima; im übrigen ergeben sie, daß zwar infolge Einbeziehung von Wasseradern, welche früher den Quellen nicht dienstbar waren, das jährliche Gesamtergebnis und die Maxima größer wurden, dagegen die Minima kleiner sind, wie früher.

Es ist dies eine einfache Folge des erleichterten Wasserausflusses an der Quelle, welcher im Zusammenwirken mit der Spiegelsenkung die Grundwasserwelle im Gebirge rasch zu senken vermag und damit den Inhalt des Grundwasserreservoirs in trockner Zeit auf ein relativ kleines Maß reduziert (vgl. S. 381 und Abschn. II, § 28, S. 224).

In Fig. 173 haben wir ein Diagramm der Messungen, wobei die Ergebnisse in Eimern pro 24 Stunden, die Niederschlagshöhen in Millimetern pro Monat ausgedrückt sind, für die Wiener Hochquellenleitung aus [209] reproduziert; es bedarf nach dem Vorhergehenden keiner weiteren Erläuterung.

Bemerkungen zur Ausführung der Quellenfassungen.

Hinsichtlich Ausführung der Arbeiten an Quellenfassungen sei vor allem darauf hingewiesen, daß hierbei die Einheitspreise durchweg erheblich höher werden, als bei gleichen Arbeiten in andern Gebieten des Ingenieurwesens, z. B. im Straßenbau oder Eisenbahnbau. Dies hat seinen Grund in erster Linie in den durch die Wasserbewältigung entstehenden Kosten; wesentlich ist aber auch die — in der Regel — große Abgelegenheit der Baustellen und das relativ kleine Ausmaß der Arbeiten, sowie der Umstand, daß meist erst während der Ausführung der definitive Plan zu stände kommt, von Einfluß. Manchmal werden auch die Kosten durch übergroße Vorsicht unnötig erhöht. Als solche ist es z. B. anzusehen, wenn bei Felsarbeiten auf den Gebrauch von Pulver und Dynamit — also überhaupt auf das Schießen des Gesteins — verzichtet wird, eine Vorschrift, welcher man gar nicht

___

durchsdpäSich per Tal ® Einem

fln-,

FnzenMes VWaHdss äs* Erjisbi|x^i rum KiedsrscX^aJ m 1677 bis 1932.

___&up<£«^l'uit

)lU2et?clr(iuy

»■

: j:. :.. .

_JS

I"i

«in

z\

- giiHi

IIMiM

is:s ; ist*? | isso ; issi ! issc

\\s⁶fa

Fig. 173. Diagramm der Ergiebigkeit und der Niedersclilagsverhältnisse bei den Hochquellen Wiens.

is:r

selten begegnet. Der Urheber derselben befürchtet, durch die Erschütterung das Wasser zu verlieren. Liegen aber die Verhältnisse so, daß dies möglich ist, dann ist überhaupt das Vorhaben der Quellenfassung an solchen Stellen besser aufzugeben.

so

Wo es irgendwie durchführbar ist, sollte Holz in den Quellenfassungen nicht oder nur dann verwendet werden, wenn es stets unter Wasser bleibt. Man suche also alle Arbeiten zu vermeiden, bei welchen man nach Fertigstellung die verwendeten Sprießhölzer, Stollenabsteifungen etc. nicht mehr herausziehen kann, denn das Holz ist — wie wir bereits an andrem Orte (S. 382) erwähnt haben — ein Herd für Bakterien. Für Laufdielen in Brunnenstuben, Podeste etc. hat man in den verschiedenen Verbindungen von Eisen mit Beton (besonders dem Monier-System) Ersatz.

auf eine gute Bearbeitung des

Das bei den Fassungsanlagen verwendete Mauerwerk soll etweder trocken oder in Zementmörtel ausgeführt werden. Das Trockenmauerwerk mit Moos u. dgl. auszustopfen, ist ein großer Fehler: nicht allein aus leicht begreiflichen hygienischen Rücksichten (das Moos fault), sondern auch aus Rücksichten auf die Erhaltung der Bauwerke. Wo es sich nicht um bloße Steinpackungen handelt, z. B. bei Wänden von Sammelkanälen, Böschungsverkleidungen etc., sollte das Trockenmauerwerk auf das solideste hergestellt sein; andernfalls stürzen die Mauern über kurz oder lang ein. Besonders streng muß man Lagers der Steine sehen. Zum Mörtel nehme man nie ausschließlich Schwarzkalk,

weil erfahrungsgemäß in allen Brunnenstuben der Kalk allmählich ausgelaugt wird, Tropfsteine bildet und teilweise das Wasser verunreinigt. Bei gutem Zementmörtel ist dies nicht der Fall. Mauerwerk aus guten, sehr hart gebrannten Backsteinen eignet sich in der Regel für rasch zu vollziehende Herstellungen am besten; weiche Backsteine faulen aber sehr schnell in den Fassungen, sind also zu vermeiden.

Will man die Bildung von Tropfsteinen an den Gewölben über Stollen, Brunnenstuben etc. verhindern, so bleibt nichts übrig, als die Außenflächen dieser Gewölbe mit Asphalt oder mit einer mindestens 20 bis 30 Zentimeter starken Lettenschicht abzudecken.

Bleiben an Zugängen zu den Quellenfassungen Böschungen stehen, so sind dieselben, wenn weniger als einfüßig, unbedingt mit Mauern zu verkleiden. Die Feuchtigkeit, sowie der Frost und die Hitze arbeiten fortwährend an der Auflösung solcher Böschungswände, wenn sie nicht mit Gras bewachsen sind, so daß erfahrungsgemäß auch die in Felsen eingeschnittenen Zugänge von dem Nachfall verschüttet werden, wenn man die Böschungen unverkleidet läßt.

Handelt es sich darum, den Abfluß von Wassern durch Spalten im Gesteine zu verhindern, so ist es stets unvorteilhaft, wenn versucht wird, die Spalte mit Zement auszugießen. Von mehr Erfolg begleitet ist das Verfahren, rechts und links der Spalte den Fels abzunehmen, bis sich ein Kanal von 15 bis 20 Zentimeter Breite gebildet hat. In diesen Kanal stemmt man Bleiplatten ein und gießt über denselben nachher mit Beton aus.

Sehr häufig kommt es vor, daß in Brunnenstuben Wasser seitlich Zutritt, welches die Ausführung des Mauerwerks erschwert. Man versuche nie, sich in solchen Fällen mit rasch bindendem Zement und dergleichen Auskunftsmitteln zu helfen; sie nützen nichts. Das einzig Richtige ist, das Wasser in ein Rohrstück zu führen und das letztere einzumauern; man läßt dem Wasser dann seinen Lauf, bis alles Mauerwerk gut angezogen hat. Nachträglich läßt sich das Rohr mit einem Pfropf aus Beton sehr leicht schließen.

Häufig hält auch an den sehr feuchten Mauern der Reinwasserbehälter etc. der aufzutragende Zementverputz nicht; er kommt, wie man sagt, in das Fließen. Um das zu hindern, bleibt nichts übrig, als eine dichte Schalung alsbald nach dem Aufträgen des Verputzes vor demselben anzubringen und dort zu belassen, bis der Mörtel genügend angezogen hat.

Leitungen, welche nicht mindestens 2 Meter mit Erde bedeckt sind, sollte man nie in Betonröhren oder Thonröhren ohne gut verdichtete Fugen ausführen, es bilden sich andernfalls Wurzelzöpfe in denselben, die den Abfluß hindern. Gußeiserne Röhren sind in allen solchen Fällen das vorzuziehende Material.

Für tief gelegene Sammelröhren dagegen eignen sich solche aus Beton oder Thon deswegen am besten, weil das Wasser in denselben reiner und im Sommer kühler bleibt. Man achte indessen darauf, daß die Wassergeschwindigkeit 1 Meter pro Sekunde nicht überschreite, da sie sonst erfahrungsgemäß mechanisch angegriffen und zerstört werden.

Im übrigen möchten wir hervorheben, daß dem wichtigsten Objekte einer Wasserversorgung, der Wassergewinnungsanlage, auch die größte Sorgfalt zugewendet werden muß. Sparsamkeit auf Kosten der Eleganz der Ausführung, den architektonischen Schmuck etc. kann man nur empfehlen; dagegen sollten keine Mittel gescheut werden, um auch das kleinste Detail der notwendigen Ausführung aus bestem Material in vollkommenster Weise herzustellen, damit möglichst wenig Reparaturen nötig werden. Die letzteren sind für den Betrieb der Versorgung im höchsten Grade lästig.

Litteratur.

Ueber Seewasserversorgungen haben wir bereits S. 377 Angaben gemacht. Hinsichtlich Flußwasserversorgung verweisen wir auf 1, 3, 4, 6, 7, 13, 16, 23, 27, 29, 34, 36, 41, 42, 43, 45, 56, 59, 61, 65, 66, 69, 71, 73, 75, 78, 88, 98, 102, 103, 107, 110, 112, 120, 133, 139, 149, 150, 166, 168, 169, 172, 174, 181, 200, 215, 216, 220, 223, 227, 240, 242, 255, 258, 261 und 262 des Literaturverzeichnisses, sowie auf die sub 4 S. 302 angeführten Abhandlungen.

In den nachfolgenden deutschen Städten befinden sich Flußwasserversorgungen, über welche Mitteilungen im Journ. für Gasbel. u. Wasservers., sowie in [42] und [66] enthalten sind:

Altona, Berlin, Blankenese, Bockenem, Braunschweig, Bremen, Brieg, Breslau, Buckau, Colberg, Giengen, Hamburg, Kitzingen, Königsberg, Liegnitz, Lübeck, Magdeburg, Neisse, Neustadt i. Oberschi., Osterode, Ottensen, Posen, Katibor, Kostock, Schweinfurt, Staßfurt, Stettin, Stuttgart, Witten.

Ueber Quellwasserversorgungen handeln im Litteraturverzeichnisse die Nummern: 2, 8, 14, 17, 23, 25, 26, 33, 37, 42, 45, 46, 47, 50, 52, 54, 59, 60, 61, 63, 66, 68, 72, 73, 74, 78, 83, 85, 87, 89, 91, 93, 97, 102, 104, 117, 125, 147, 152, 156, 167, 169, 176, 182, 187, 197, 200, 203, 206, 208. 209, 212, 213, 224, 225, 226, 228, 232, 233, 235, 238, 246, 252, 253, 254.

In den nachfolgenden deutschen Städten befinden sich Quellwasserversorgungen, über welche Mitteilungen im Journ. für Gasbel. u. Wasservers., sowie in [42] und [66] enthalten sind:

Aachen, Aalen, Altenburg, Annaberg, Ansbach, Apenrade, Apolda, Arnstadt, Aschersleben, Aussig a. d. Elbe, Backnang, Baden-Baden, Baireuth, Bielefeld, Blankenburg, Bremerhafen, Calw, Coburg, Cöslin, Crossen, Danzig, Diedenhofen, Eisenach, Eisleben, Elbing, Elster, Erfurt, Ettlingen, Frankfurt a. M., Freiberg i. S., Freiburg i. B., Freudenstadt, Fulda, Gera, Gießen, Glogau, Göttingen, Goslar, Gotha, Greiz, Grimma, Grünberg, Hall, Haynau, Heidelberg, Heilbronn, Hirschberg i. Schl., Hohenlimburg, Homburg, Pr. Holland, Jena, Immenstadt, St. Johann-Saarbrücken, Iserlohn, Kassel, Kempten, Kissingen, Konstanz, Kosen, Kreuznach, Lahr, Lauban, Lausigk, Lauterbach, Lindau, Lüben, Lüdenscheid, Lüneburg, Marburg, Merseburg, Metz,- Mühlhausen i. Th., München, Münster, Münsterberg, Nauheim, Neunkirchen, Neustadt a. d. Haardt, Nordhausen, Nürnberg, Offenbach, Oschatz, Osterode, Passau, Pforzheim, Pirna, Plauen, Ravensburg, Reichenau, Reutlingen, Riedlingen, Rudolstadt, Ruhla, Saalfeld, Saargemünd, Saarlouis, Salzburg, Sangershausen, Schneeberg, Schwelm, Seesen, Sigmaringen, Sondershausen, Sorau, Staßfurt, Stolp, Straubing, Suhl, Torgau, Ueberlingen, Ulm, Urach, Vaihingen, Waldenburg, Weißenfels, Werdau, Wernigerode, Wiesbaden, Wildbad, Wittenberg, Würzburg, Zeitz, Zittau, Zwickau.

¹

Eine ausführliche geognostische Beschreibung von Baden-Baden mit Umgebung durch denselben Verfasser wird demnächst erscheinen.

²

Zu Vermeidung einer zu f) Die in diesem Rechtsstreite ernannte Expertise erkannte an, dass die Aufschlußarbeiten bezw. die Entnahme der Stadt Baden die Quellen der Oos nicht nachweisbar geschädigt haben, worauf Lichtenthal den Streit einstellte.

³

Die in dem gleichen Gebiete angelegten, weniger tiefen Fassungen des Grossherzogi. Badfonds liefern nach jedem stärkeren Regen getrübtes Wasser.

⁴

Stamm, A. Th., Aphoristische Erwägungen. Baden-Baden 1882.

⁵

Diese geognostische Erläuterung entspricht der Publikation [405] in Abschn. II.

⁶

Nach Grave [209].

§ 38. Künstliche Verbesserung der Wasserqualität.

Die künstliche Verbesserung der in der Natur verkommenden, zur Wasserversorgung benutzten unreinen Wasser hat zum Ziele: Die Klärung des Wassers und die Befreiung desselben von organisierten, organischen und anorganischen Beimischungen, sofern diese dem Gebrauchszwecke als Trinkwasser im Wege stehen. Die Lösung der Aufgabe ist um so vollkommener, je freier das Endprodukt von den zu entfernenden Bestandteilen und von solchen ist, welche im ursprünglichen Wasser nicht vorhanden waren¹), vielmehr erst während oder zum Zwecke des Reinigungsprozesses zugetreten sind. Als Mittel zur Lösung stehen im allgemeinen zur Verfügung:

1.    Mechanische und chemische Prozesse und deren Kombinationen.

2.    Abkochung und Destillation des Wassers.

Durch Destillation wird — abgesehen von den sogen, flüchtigen Stoffen, welche wieder in das destillierte Wasser übergehen — eine nahezu vollkommene Reinigung des Wassers (besonders von zugemengten Salzen etc.) erzielt. Wir werden ausführlich hierauf' zurückkommen. Das Abkochen zerstört die organische und organisierte Substanz und fällt zugleich jenen Teil der im Wasser enthaltenen Lösungen, welche dessen temporärer Härte (vgl. Abschn. I, § 1, S. 8) entsprochen haben. Beide Prozeduren verursachen, sobald es sich um die Herstellung großer Wassermengen handelt, sehr bedeutende Kosten und wird deshalb ihre Anwendung eine beschränkte.

Yon den sub 1 genannten Prozessen stehen im Vordergründe: die Ablagerung, d. h. die Befreiung des Wassers von Suspensionen durch langsame Bewegung oder Ruhe, und die Filtration des Wassers durch Sand. Nötigenfalls läßt man zur Erzielung größerer Vollkommenheit vor der Ablagerung und Filtration noch eine Vorbehandlung eintreten. Werden hierbei chemische Mittel angewendet, so zielt man in der Regel darauf ab, mit Hülfe derselben die organisierte lind organische Materie im Wasser zu zerstören oder Farbstoffe aus demselben auszuscheiden, nur ausnahmsweise auch darauf, Salze aus dem Wasser zu entfernen.

Entfernung der Salze. Zur Ausscheidung der Salze im Wasser dienen hauptsächlich Kalk, Magnesia und Natron in den verschiedenartigsten Verbindungen. Wir erwähnen hier das Verfahren von Dehne (D. R. P. Nr. 34415 und 43825), bei welchem Aetznatron und Soda in geeigneter Mischung verwendet werden; das V erfahren Bohlig-Heyne mit Anwendung von Magnesia und basisch kohlensaurer Magnesia; das Verfahren der Maschinenbauanstalt Humboldt mit Anwendung von Kalk und Soda (D. R. P. Nr. 38032); das Dervaux’sche Verfahren (D. R. P. Nr. 48268) mit Kalk und kalzinierter Soda.

Für Dampfkesselspeisung etc. werden harte Wasser vielfach nach diesen Methoden gereinigt und zwar mit Erfolg ohne zu grosse Kosten; wir werden in Abschn. V darauf zurückkommen. Für die Trinkwasserversorgung finden alle diese Verfahren keine Anwendung.

Ausscheidung überschüssigen kohlensauren Kalkes und Eisens. Der infolge eines Kohlensäuregehaltes gelöste Kalk ist im Trinkwasser unangenehm und führt nach dem Entweichen der Kohlensäre zu rascher Inkrustation der Leitungsröhren; es ist deshalb notwendig, denselben zu entfernen. Durch innige Mischung mit atmosphärischer Luft, z. B. durch Anwendung von Kaskaden etc. erreicht man das Ziel; einfacher und in den meisten Fällen ausreichend ist die Leitung des Wassers in einen seichten offenen Kanal, in welchem der ausgeschiedene kohlensaure Kalk sich ablagert. Die gleiche Prozedur dient auch zur Entfernung von Eisen.

Bei der letzteren handelt es sich um die Oxydation des im Wasser gelösten Eisenoxyduls zu unlöslichem, im Wasser niederfallendem Eisenoxyd.

Disselhoff [89] beschreibt eine von ihm zur Klärung von eisenhaltigem Quellwasser bei Arnsberg vorgeschlagene Anordnung. Das in diesem Fall von einer Quelle kommende Wasser steigt unter einem konischen Trichter bis an dessen Rand, breitet sich sodann auf der Oberfläche des Trichters'aus und sammelt sich nachher in einer tiefen, das Abflußrohr umgebenden Rinne, wie aus Fig. 174 ersichllich. Das Eisen scheidet sich hierbei in Form von Flocken aus, welch letztere durch besonders vorgesehene Leerlaufleitungen fortgespült werden.

Verschiedene andre diesbezügliche Vorgänge beschreibt Oesten und giebt sodann ein Verfahren, um die Fällung des Eisens in ganz kurzer Zeit zu bewerkstelligen. Das von Eisen zu befreiende Wasser wird als Regenbrause durchlüftet und in einen Behälter ergossen, unter dem sich eine filtrierende Sandfläche befindet. Die Umwandlung von Eisenoxydul zu Eisenoxyd soll sich bei diesem Verfahren mit Sicherheit vollziehen; selbstverständlich bleibt dann das Eisenoxyd auf dem Filter und das unter dem Filter austretende Wasser ist eisenfrei. Wir verweisen auf die eingehende Beschreibung in [686].

Entfärbung. Hat das Wasser eine Färbung durch organische Stoffe — z. B. bei Herkunft von Torfgegenden etc. —, so genügt ein geringer Zusatz von Aluminiumsulfat (eventuell mit etwas Kalkmilch), um die Farbstoffe auszuscheiden; dieses Mittel wird manchmal angewendet. Abgesehen von der Fällung der Farbstoffe zersetzt das Aluminiumsulfat den kohlensauren Kalk, erzeugt unter Austreibung von Kohlensäure schwefelsauren Kalk und bildet einen Niederschlag von unlöslichem Aluminium-Hydrat. Eine ähnliche Wirkung erzielt man durch Eisenchlorid (ebenfalls unter Zusatz von etwas Kalkmilch).

Entfernung organischer Substanz. Unzählige andre Methoden sind zur Reinigung des Wassers von schädlichen organischen Beimengungen etc. im Gebrauche; sie sind meist Kom-

binationen von mechanischer und chemischer Reinigung. Wir nennen darunter die Kohlenfilter, Asbestfilter, Filter mit Eisenschwamm (spongy iron), mit gewöhnlichen und imprägnierten Schwämmen etc. etc. Sie sollen, soweit dies statthaft erscheint, in Abschn. V bei Besprechung der Hausfilter erläutert werden. Für die AVasserversorgung im Großen erscheinen sie nicht vorteilhaft.

Dagegen sind zwei Methoden auch bei Herstellung großer Wassermengen zur Vorbehandlung stark verunreinigter Wasser geeignet: der Prozeß Clark bezw. Port er-Clark*) und der Prozeß Anderson [767].

Bei dem ersteren, welcher zahlreiche Anwendungen im Kleinen und im Großen gefunden hat, wird dem Wasser einfach Kalkmilch zugesetzt; dadurch bildet sich ein Niederschlag der Karbonate und der organischen Substanz und die Bakterien gehen ganz oder größtenteils zu Grunde [737].

Die hiebei sehr langsam stattfindende Abklärung kann durch die Filtration „Porter-Clark“ (Filterpressen) befördert werden. Einige Schwiei'igkeitbei diesemVerfahren entsteht durch das Wechseln des Kohlensäuregehaltes in Wasser; wenn mehr Kalk zugeführt wird, als die im Wasser enthaltene freie und halb gebundene Kohlensäure umzuwandeln vermag, so ist das Wasser nicht genießbar.

Das System Anderson beruht auf der Behandlung des unreinen Wassers mit metallischem Eisen. Ein horizontal auf zwei hohle Schildzapfen gelagerter, in langsamer Drehung befindlicher Hohlzylinder enthält kleine Eisenstücke, etwa ähnlich jenen, die sich beim Stanzen der Kesselbleche ergeben. Von den hohlen Schildzapfen dient der eine als Zuleitung, der andre als Ableitung für das den Hohlzylinder durchströmende zu reinigende Wasser. Infolge der Drehung und von Schaufeln, welche an dem inneren Mantel des Zylinders angebracht sind, werden die Eisenstücke fortwährend mit dem durchfließenden Wasser und unter sich in Berührung gebracht bezw. untereinander geworfen. Dadurch, daß die Eisenteile unter sich und am Zylindermantel Reibung1 erfahren, bleiben sie stets rein. Im übrigen nimmt das durchfließende Wasser pro Kubikmeter 1,5 bis 3 Gramm Eisen auf, welches sich nach Zublasen von Luft, oder nachdem das Wasser ein langes, offenes, seichtes Gerinne durchlaufen hat, in dem Klärbassin, dem das so behandelte Wasser zugeführt wird, wieder ablagert. Schon nach wenigen Stunden (in der Regel 2 bis 6) findet man den größten Teil des Eisens als Eisenoxyd in Verbindung mit organischer Materie und anderen Unreinigkeiten auf dem Boden des Klärbassins. Eine der Ablagerung nachfolgende Filtration durch Sand liefert sodann als Endprodukt ein eisenfreies, mit organischer Substanz und Bakterien nur noch in geringem Maße behaftetes Wasser**).

*-

nBehälter

4-'

d -80

zu/n Behälter

Sctynlt j\B

1,20

mm

Hk

■fc.

r.d. Quelle

(7-80

Grundriss

/ jj|

cL .iOO    t: d. Quelle

Fig. 174. Reinigung eisenhaltigen Wassers.

ca.

Wir werden nun im folgenden zunächst die zwei wirksamsten Methoden der Wasserreinigung auf kaltem Wege: die Ablagerung und die Sandfiltration besprechen, ohne jedoch damit andre Verfahren zum vornherein als unbrauchbar bezeichnen zu So wird z. B. in neuester Zeit in Worms ein Verfahren probiert, welches

wollen.

*) Vgl. Dingler, Polytechn. Journal, Bd. 83, S. 133, Jahrg. 1842, und Bd. 253, S. 35,

Jahrg. 1884.

**) Anderson [767] verwendete das System erstmals 1884-85 in Antwerpen, wo sich die Filtration mit Eisenschwamm nicht bewährte; er nennt den Apparat „revolving punfier“. Vgl. Piefke, Die Prinzipien der Reinwassergewinnung mittels Filtration, Journ. für Gasbel. und Wasservers., Jahrg. 1887, S. 640.

aus Sand und Natronsilikat bestehende gebrannte Platten als Filtermittel benutzt, die als sehr durchlässig und zweckentsprechend gepriesen werden. Je nach Lage der Dinge kann auch eine Reinigung durch Cellulose (D. R. P. Nr. 15 741, 21 702, 25740), poröse Steine [710], Asbest [756] etc. annehmbare Resultate ergeben. Eines müssen wir aber noch zur Beurteilung der Zweckmäßigkeit jeder Reinigungsmethode als allgemeine Richtschnur vorausschicken. Es giebt kein Filter, wie immer dasselbe auch geartet sein möge, welches eine andre Wirkung hat, als die, im zugeleiteten Wasser enthaltene Unreinig- • keiten im Filter selbst zurückzuhalten. Wenn z. B. in 1 Kubikmeter zugeleitetem Flußwasser 1 Kilogramm sandige und schlammige Bestandteile enthalten sind und dieses Wasser über ein Filter fließt und dasselbe klar verlässt, so bleibt eben mit Naturnotwendigkeit für je 1 Kubikmeter Wasser 1 Kilogramm Schmutz im Filter zurück, ganz einerlei, ob letzteres aus Sand, Steintafeln, Cellulose oder was immer welchem Materiale besteht. Aufgezehrt kann im Filter nichts werden. Dabei soll natürlich nicht gemeint sein, daß durch chemische Wirkung Veränderungen oder Umwandlungen der sogen, organischen Substanz, der Riechstoffe u. dgl. nicht mehr oder weniger bewirkt werden können; nur kann von einer eigentlichen Aufzehrung, einem spurlosen Verschwinden; nicht die Rede sein.

Jedes Filter wird mithin nach dem Grade der Verunreinigung des zugeführten Betriebswassers mehr oder weniger rasch mit Schmutz beladen und muß deshalb von Zeit zu Zeit wieder gereinigt werden; die Möglichkeit leichter und billiger Reinigung gebrauchter Filter ist der Wertmesser für deren zweckmäßige Einrichtung und nur diese entscheidet in Verbindung mit dem Verzinsungsaufwande für die erstmalige Anschaffung und den Unterhaltungskosten über den Vorzug, welchen ein Verfahren vor dem andern verdient. Alle Anpreisungen, welche für irgend ein Filter die Möglichkeit in Aussicht stellen, trübes Wasser ohne Auswechselung des Filtermaterials dauernd zu klären, sind schwindelhaft.

Auch die später zu besprechenden Reinigungsmethoden durch Abkochen und Destillation liefern einen Rest, welcher genau dem im ungereinigten Wasser vorhanden gewesenen Gehalte an festen Bestandteilen entspricht.

1. Reinigung des Wassers durch Ablagerung und Filtration.

Ablagerung. Vom unreinen Wasser können zunächst alle jene Beimengungen, welche im ruhenden oder langsam bewegten Wasser von selbst zu Boden fallen (Sinkstoffe), durch Ablagerung in sogen. Klärbassins getrennt werden. Man erzielt auf diesem Wege genau dasselbe, was die Selbstreinigung im Großen bei Sammelbecken, Seen und Flüssen leistet und worüber wir bereits in den §§ 35 und 37 das Nötige mitgeteilt haben.

Die Ablagerung ist nur eine ökonomisch vorteilhafte Vorbereitung des Wassers für die Filtration, besonders in den Zeiten, in welchen das zur Verwendung gelangende Wasser sehr trübe ist; selbstverständlich kann man auch ohne dieselbe jedes Wasser durch Filtration genügend klären. Sie wird also nur dort mit vollem Rechte zur Anwendung gelangen, wo ihre Verbindung mit der Filtration billiger ist, als die letztere allein.

In Rücksicht auf diese Umstände ist es geboten, den ökonomischen Gesichtspunkt in den Vordergrund zu stellen; dieser verlangt, daß die zur Ablagerung benutzten Bassins — wenn überhaupt ihre Anwendung zulässig-ist — in der Größe ein bestimmtes Maß nicht überschreiten. Umgekehrt ist, wie wir früher bei den Thalsperren gesehen haben, die Sedimentation um so vollkommener,

bezw. das in den künstlich hergestellten Bassins vorhandene Wasser um so reiner, je größer — hei angemessener Tiefe — sein Inhalt. Zwischen diesen beiden sich gegenüberstehenden Interessen muß eine Ausgleichung gefunden werden.

In der Regel können aus lokalen Ursachen die Ablagerungsbassins nicht sehr tief gemacht werden. Die Folge davon ist, daß unter der Einwirkung der Erwärmung und anderer äußerer Einflüsse eine Verschlechterung des in sie gebrachten Wassers in hygienischer Beziehung durch Vermehrung' der Organismen etc. ein-tritt, wachsend mit der Länge der Zeit, während welcher das Wasser sich in den Bassins befindet. In Rücksicht hierauf ist es geboten, die Ablagerungszeit einzuschränken und zur Erledigung des Ablagerungsprozesses thunlichst auszunützen.

Wie weit man nun in den ökonomisch wünschenswerten Einschränkungen gehen kann, hängt von rein örtlichen Verhältnissen ab. Gewöhnlich ist es am vorteilhaftesten, nur die Ablagerung der gröberen Suspensionen zu bewirken und die dem Wasser verbleibende feinere Trübung²) in dem Sandfilter zu beseitigen. Eine solche Ablagerung kann sich innerhalb 24 Stunden genügend vollziehen, wenn das Wasser ruht oder mit der Geschwindigkeit von 2 Millimeter und weniger pro Sekunde durch das Klärbassin fließt. Im warmen Klima ist es ratsamer, die Ablagerungszeit auf 12 bis 15 Stunden zu reduzieren.

Technisch kann die Ablagerung so bewirkt werden, daß man ein Becken rasch mit Wasser füllt, das Wasser darin stehen läßt und nach Verlauf einer gewissen Zeit wieder abzieht; ebensowohl kann man das Wasser langsam durch das Becken durch- und kontinuierlich ablaufen lassen. Im ersten Falle geht die Zeit der Füllung und der Entleerung für die Ablagerung verloren; im zweiten Falle findet die Ablagerung vom Augenblicke des Eintritts bis zu jenem des Austritts statt. Da sie genau so vollkommen ist wie im ersten Falle, so wird ein kontinuierlicher Ablauf stets dem einfachen Abstehenlassen des Wassers vorzuziehen sein. Die Einrichtung kann in verschiedener Weise erfolgen.

VS

Fig. 175. Wirkung der Temperatur in dem Ablagerungsbecken im Sommer. Eintauchplatte aufgezogen.

Strömt das zu reinigende Wasser durch ein Rohr zu dem Becken, so ist es nach Lindley [7511 nicht möglich, „in einem breiten, einheitlichen Bassin die Wirkung des Gesamtraumes für die Ablagerung zu sichern; bei der sehr langsamen Bewegung genügen schon sehr geringfügige Kräfte, um eine lokale Durchströmung zu veranlassen, welche direkt vom Einlaufspunkte nach dem Auslaufspunkte zieht. Das Wasser folgt dem kürzesten Wege und die seitwärts liegenden Wassermassen des Beckens werden, nachdem sie einmal eingelaufen sind, nicht mehr regelmäßig erneuert. Im Sommer, wenn das Wasser im Becken abgekühlt wird, beschränkt sich die lokale Strömung auf die Oberfläche; das wärmere Wasser fließt über das kältere weg nach dem Auslaufspunkte und die unteren Teile des Beckens wirken nicht mit. Der Einfluß des Bruchteiles eines Grades in der

Temperatur genügt, um diese Wirkung auszuüben“.

Um die volle Wirkung des Ablagerungsraumes wenigstens in vertikaler Richtung zu sichern, wird eine Eintauchplatte angebracht. Man zwingt auf diese Weise im Sommer das untere, im Winter das obere Wasser zum Ablaufe und läßt die Platte zwei Drittel bis drei Viertel der Tiefe in das Wasser hineinreichen. Die Wirkung ist nach [751] im Sommer die in Fig. 175 dargestellte.

Die eingetragenen Kurven sind Isothermen, die Pfeile folgen den Stromlinien. Das eintretende wärmere Wasser steigt zunächst vom Einlauf aus nach oben, durchfließt das Becken, lagert ab und fällt dann allmählich nach unten, um unter der aufgezogenen Eintauchplatte hindurch den Weg zum Auslaufe zu nehmen.

Im Winter fällt, wie in Fig. 176 dargestellt, das eintretende kalte Wasser zu Boden. Es muß aber, nachdem es sich an der Beckensohle erwärmt und abgelagert hat, vor der bis auf den Boden gesenkten Eintauchplatte in die Höhe steigen und über die Oberkante derselben wegfließen.

Durch eine derartige Anlage soll es möglich sein, den ganzen Raum eines Klärbeckens gleichzeitig an der Abklärung des Wassers zu beteiligen.

Uns scheint, daß es weder nötig noch praktisch ist, das zu klärende Wasser in einem Rohre zuzuführen und an einer Stelle konzentriert wieder ablaufen zu lassen.

i>U

Av/

V/,

Fig. 176. Wirkung der Temperatur in dem Ablagerungsbecken im Winter. Eintauchplatte abgelassen.

Jedenfalls wird

Technische

eine gleichmäßigere Durchströmung erzielt, wenn man den Einlauf in Form eines, die ganze Beckenbreite einnehmenden Ueberfalles oder einer Reihe kleinerer, gleichmäßig auf der Breite verteilter Ueberfälle oder Einlaufröhren anordnet, dem für den Ablauf ein ebenso breiter Ueber-fall bezw. analog angeordnete kleinere Ueberfälle etc. zur Verfügung stehen. Schwierigkeiten wird eine derartige Disposition nicht veranlassen.

Die Klärbecken sind entweder große, offene, durch Mauern oder gepflasterte Erdböschungen begrenzte Behälter von 2,5 bis 3,5 Meter Tiefe, oder sie werden überwölbt, um ihnen einen wirksamen Schutz gegen Frost und Hitze und die mit beiden verknüpften Unzuträglichkeiten zu bieten. Hat man in der vorhin gedachten Weise den ganzen Querschnitt für die Durchströmung nutzbar gemacht, so berechnet sich die Breite b des Beckens zu:

uh '

wenn u die Strömungsgeschwindigkeit pro Sekunde, h die Wassertiefe bezeichnen und Q die pro Sekunde und in Kubikmetern ausgedrückte zu klärende Wassermenge bedeutet. Die Länge l des Beckens ist sodann eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit und der Ablagerungszeit.

Ist T die Anzahl Tage³), während welcher das Wasser vom Einlauf zum Ablauf gelangt, so wird :

l = T . 86400 u.

Hiernach berechnen sich die erforderlichen Dimensionen.

Allgemein ist, wenn k die Kosten eines Kubikmeters Mauerwerk, k‘ jene pro Kubikmeter Erdaushub einschließlich aller Nebenarbeiten etc. sind, der angenäherte Gesamtaufwand für das offene Abklärungsbecken:

1) K — k {sbl 4- w [2 (h + s) b -f- 2 (A + s) (l + 2»)]} + k‘ (h + s) {b + 2tc) {l + 2w),

unter s die Sohlenstärke, w die Stärke der Umfassungswand in Meter verstanden.

Soll das Verhältnis zwischen b und l bestimmt werden, bei welchem dieser Gesamtaufwand ein Minimum ist, so muß:

dK

dl

dK

db

sein. Dies findet statt, wenn l = b wird.

Ist T die Anzahl Tage, innerhalb welcher sich die Ablagerung vollziehen soll, so folgt, da l = T. 86 400 u, mit der Gleichsetzung l = b:

uh ’

2) T =

86400 h u* ‘

Die Ablagerungszeit ist also im günstigsten Falle des Kosten-Minimums direkt proportional der Wassermenge, umgekehrt proportional der Beckentiefe und ebenfalls umgekehrt proportional dem Quadrate der Strömungsgeschwindigkeit.

Die Ablagerungsbecken müssen von Zeit zu Zeit gereinigt werden; es ist deshalb bei kontinuierlichem Betriebe eine Teilung notwendig, damit ein Bassin außer Gebrauch gesetzt werden kann, ohne daß hiedurch eine Unterbrechung entsteht. Die Kläranlage muß also mindestens aus 2 Bassins bestehen; unter Umständen kann es ökonomisch sein, eine größere Anzahl anzunehmen. Ob es billiger ist, den durch die Ablagerung entstehenden Bodensatz auszuschöpfen und abzufahren oder durch energische Spülung zu entfernen, ist wiederum rein örtlich. Stehen die Ablagerungsbecken in direkter Verbindung mit dem wasserliefernden Flusse, so wird eine Spülung der tiefen Sohlenlage des Bassins wegen schwieriger sein, als in dem Falle, in welchem das Wasser dem Becken durch künstliche Förderung zugebracht wird.

In der Regel wird, wenn alle Umstände in Betracht gezogen werden, die Entscheidung für überwölbte oder in andrer Art gedeckte Ablagerungsbecken aus-fallen, insbesondere dort, wo im Winter der Frost Schwierigkeiten bereitet. In diesem Falle ist für die Spannweite der Ueberwölbung bezw. Abdeckung eine bestimmte Grenze gezogen und es dürfte nicht immer möglich werden, die Dimension b =z l zu machen. Es müssen dann weitere Untersuchungen über das zu erreichende Kostenminimum angestellt werden.

Die Erfahrung lehrt, daß durch die Ablagerungsbecken an Größe der Filterfläche nicht gespart werden kann; die letztere wird ausschließlich durch die organisierte und organische Substanz, sowie durch die feinen, eine Trübung verursachenden Bestandteile des Wassers bedingt, welche zwar bei großen Sammelteichen und Seen nach langer Zeit auch durch Ablagerung versinken, nicht aber in einem oder zwei Tagen in gewöhnlichen Bassins [752]. Gespart wird also in der Regel nur eine häufigere Abräumung der Filter, welche entstehen würde, wenn auch die gröberen, durch Ablagerung entfernbaren Suspensionen auf demselben liegen blieben, was wir — der Kostenvergleichungen wegen — nochmals hervorheben wollen. Die Ablagerung ist um so vorteilhafter, je mehr die Trübungen des WTassers in sandigen, gröberen Zumengungen ihren Anlaß haben; sie nützt weniger, wenn dieselben hauptsächlich durch lehmige und schleimige Verunreinigungen hervorgerufen sind.

Filtration durch Sand. Das Sandfilter dient dazu, die Entfernung der feinen Sinkstoffe, welche das abgelagerte Wasser noch trüben, in kurzer Zeit zu bewirken, und läßt also das darüber geleitete Wasser vollkommen klar zur Erscheinung kommen. Das Sandfilter hält aber auch die feinen Pflanzenfasern und die kleinen Pflanzen- und Tierorganismen zurück, welche in allen Flußwassern während des ganzen Jahres mehr oder weniger vorherrschen, und das Entfernen dieser Art Unreinigkeiten ist ebenso wichtig wie die allerdings mehr ins Auge fallende Beseitigung der Trübung.

Die Materialien, welche zur Filtration im großen Maßstabe benutzt werden, sind Sand, Kies und Gerolle; das ganze Filterbett variiert in der Regel zwischen 1, 2 bis 2,5 Meter Tiefe. Von jedem Filterbett muß in kurzen, mit der Beschaffen-

heit des Wassers variierenden Zeiträumen der Niederschlag, welcher sich auf der Oberfläche des Sandes ablagert, abgeräumt und entfernt werden. Während ein Bassin gereinigt wird, muß also ein andres oder mehrere andre zur Filtration des für den kontinuierlichen Betrieb erforderlichen Wassers noch ausreichen. Hieraus ist ersichtlich, daß, je kleiner die Filterbetten sind — unter der Bedingung, daß nur eines zur Zeit außer Betrieb gesetzt zu werden braucht —, desto kleiner auch die ganze Filterfläche bei einer bestimmten Leistungsfähigkeit sein kann. Sind 4 Filter vorhanden, so müssen 3 den vollen Dienst leisten können, sind 7 vorhanden, so müssen 6 dasselbe leisten. Erfordern es die Umstände, zwei Filter außer Betrieb zu nehmen, so muß die Fläche der übrigen für den normalen Betrieb ausreichend sein u. s. w. Es ist ratsam — insbesondere bei offenen Filtern —, eine reichlich große Filterfläche zu wählen, um auf alle Eventualitäten des Betriebes vorbereitet zu sein.

Das Wesen der Filtration bestellt darin, daß die im trüben Wasser enthaltenen Unreinigkeiten sich an der Oberfläche, welche das Filtermaterial darbietet, festsetzen, an derselben anhaften. Erfahrungsgemäß kann sich eine solche Ausscheidung der Trübungen vollziehen, wenn während der Dauer derselben das Wasser eine bestimmte, sehr geringe Geschwindigkeit nicht überschreitet; außerdem erfolgt die Ausscheidung auch dann, wenn die vom trüben Wasser zu durchströmenden Wege enger sind als die Querschnitte der kleinen Körper, welche die Trübung veranlassen. Die letztgenannten Ausscheidungen erfolgen alle an der äußeren Filterfläche, die erstgenannten an der inneren Oberfläche des Filtermaterials; die Anordnung des letzteren wird mithin wesentlich von der Beschaffenheit der Wassertrübung abhängig.

Um sich ein deutliches Bild von dem Vorgänge der Filtration machen zu können, soll zunächst ein ideales Sandfilter gedacht werden, dessen einzelne Körner Kugeln gleichen Durchmessers entsprechen. Das Filter habe eine rechteckige Oberfläche F — ab und die kleinen Sandkugeln seien in einer Höhe li über dem Siebe S aufgeschüttet (vgl. Fig. 177). Die Oeffnung des Weges, durch welchen das trübe Wasser in das Innere des Filters eindringen kann, findet man durch die Bestimmung der freien Zwischenräume zwischen den einzelnen, auf der Eintrittsfläche F gelagerten Kugeln. Da F aus einem Rechtecke von der Länge a und der Breite b besteht, so können, wie sich unter Berücksichtigung von Fig. 178 ergiebt, der Länge

r nach der Breite nach d

also auf die ganze Fläche

2 ab

--«■e -

Kugeln

1/3 d’

gelegt werden, wenn d den Durchmesser einer solchen kleinen Sandkugel bedeutet. Die Anzahl der auf der Fläche F liegenden Sandkugeln ist mithin: 1,15 a b

= U5-f.

Ist z. B. F

1/3 d²

1 Quadratmeter, der Durchmesser einer Kugel d — 0,0005 ^ Meter (wie bei feinkörnigem Sande), so wird m = 4600000, d. h. es liegen auf dem Quadratmeter nahezu 5 Millionen solcher kleiner Sandkörner. Legt man einen Horizontalschnitt durch die größten Kreise dieser Kugeln, so ergiebt sich die Fläche, durch welche kein Wasser in das Filter einzutreten vermag, d. h. die von den undurchdringlichen Sandkugeln versperrte Fläche; zieht selbe von der Gesamtfläche F ab, so bleibt die engste Eintrittsfläche für das trübe Wasser übrig. Die größten Kreise der m Kugeln, welche auf der Fläche F liegen, haben aber einen Flächeninhalt von V⁴ m k d²; sie messen also zusammen:

3) c = V⁴ (1,15 F 3,14) = 0,9 F.

Es steht mithin für den Eintritt eine Fläche von F—0,9 K = 0,1-F zur Verfügung, ganz gleichgültig, welchen Durchmesser die Kugeln haben mögen. Die Fläche eines einzelnen Zwischenraumes ist aber notwendigerweise = (0,1 F: 2 m) = 0,04 d², also lediglich abhängig von dem Durchmesser der Kugeln, wie aus Fig. 178 unmittelbar ersichtlich ist. Für den vorhin angenommenen Durchmesser von 0,0005 Metern würde ein einzelner Zwischenraum demnach eine Oeffnung von 0,04.0,0005² = 0,00000001 Quadratmeter darbieten; alle das Wasser trübenden Körper, welche mehr als 0,01 Quadratmillimeter Querschnitt haben, würden von vornherein auf der äußeren Fläche F des Filters zurückgehalten.

Es ist also naturgemäß, daß bei dem Sandfilter gleichmäßigen Kornes die größte Verunreinigung an der Eintrittsfläche F angehäuft wird, und in der That läßt sich dies auch bei allen Filtern klar nachweisen bezw. genau beobachten.

Fig. 177.

man die-

'dVs

I------x

Fig. 178.

Man kann durch eine weitere einfache Rechnung ermitteln, wie groß die Oberfläche aller Sandkörner ist, welche sich in dem Raume Fh befinden. Die Zahl der in der Fläche F ent

haltenen Kugeln wiederholt sich nämlich so oft, als die Tetraederhöhe \Z~²!» d in der Höhe h

multipliziert erscheint; nennen wir dieselbe n, so wird n — 1,15 ermittelt sich die Oberfläche aller Sandkörner zu:

F h\/ 3

Fh

d²

d t/2

= 1,41 Hieraus

Fh

4) A = n k d² = 4,44 ——.

Für den seither beispielsweise angenommenen Durchmesser von 0,0005 Meter, für F = 1 Quadratmeter und h — 1 Meter würde: n — 11280000000 und A — 8880 Quadratmeter. Der Absatz der Trübung nach Durchdringung der obersten Kugelschicht kann sich also auf mehr als 11 Milliarden Sandkörnchen verteilen und eine Oberfläche von 8880 Quadratmetern belegen. Man darf angesichts dieser enormen Zahlen nicht erstaunt sein, wenn in der Regel nur ein ganz kleiner Teil der Sandkörnchen Ablagerungen empfängt, welche für uns zunächst wahrnehmbar werden.

Der Zwischenraum zwischen allen Sandkugeln im kubischen Raume Fh ergiebt sich, wenn der Kubikinhalt derselben von Fh abgezogen wird. Der Kubikinhalt der Sandkugeln ist aber = ¹/g (n k d³) = ¹/e (1,41 ti Fh) = 0,73 Fh) mithin ist jener des mit Wasser erfüllten Zwischenraumes = 0,27 Fh. Nimmt man h = 1 Meter, so wird derselbe = 0,27 F und diese Größe stellt sodann den mittleren Wasser durchlassenden Querschnitt dar; dieser ist also beinahe 3 mal so groß als der engste Durchflußquerschnitt (die Eintrittsfläche), welchen wir früher zu 0,1 F berechnet haben.

Aus dem Gesagten folgt, daß das Durchfließen des trüben Wassers zwischen den Sandkugeln sich mit wechselnder Geschwindigkeit vollzieht; die letztere erreicht am engsten Querschnitte ihren höchsten Wert und es wird deshalb dort das geringste Maß der Trübung hängen bleiben. Das größte Maß der Trübung wird in den zwischen zwei auf einander folgenden engsten Querschnitten gelegenen Einbuchtungen an den Kugeloberflächen anhaften und, weil dadurch mehr und mehr eine Klärung des von oben nach unten strömenden Wassers bewirkt wird, in der Nähe der Filteroberfläche ein relatives Maximum von Ablagerung bilden.

Durch das andauernde Anhaften der Schlammteilchen, welche von unmeßbar kleiner körperlicher Größe sind, wird die Oeffnung des Weges, welcher dem eindringenden trüben Wasser Vorbehalten ist, allmählich mehr und mehr verengt und schließlich so klein, daß selbst bei gesteigerter äußerer Pressung wenig mehr durchzufließen vermag; damit ergiebt sich mit der Zeit ein Zustand in der oberen Filterlage, bis auf einige Zentimeter unter der Oberfläche, welchen man „die Verstopfung des Filters“ benennt. Diese Verstopfung tritt lediglich wegen des allmählichen Schlusses der Einströmungsöffnungen an der obersten Filterfläche ein, ohne daß dieser Zustand in solchem Maße auf größere Tiefe in das Filter hinein sich erstrecken würde. Von dem Momente der Verkleinerung der Durchflußöflhungen ab bis zur vollständigen Verstopfung werden natürlich an der Filteroberfläche auch Suspensionen zurückgehalten, die kleiner sind, als der dem Sandkorn entsprechende kleinste Zwischenraum. Die Filtration wird also um so vollkommener, je mehr sich das Filter dem Zustande der Verstopfung annähert; sie ist mit anderen Worten beim frischen Filter am unvollkommensten.

Ein Filter kann um so leichter rein gehalten werden, je gröber die im trüben Wasser enthaltenen fremden Körperteilchen sind; würden diese z. B. alle einen größeren Querschnitt als die zwischen den einzelnen Sandkörnchen verbleibenden Durchflußöflhungen haben, so könnten sie überhaupt in das innere Filter nicht eintreten, müßten also über der obersten Fläche liegen bleiben. In solchem Falle kann die Geschwindigkeit des zwischen den einzelnen Sandkörnchen durchfließenden Wassers gesteigert werden, ohne daß die Klarheit des aus dem Filter tretenden Wassers darunter leidet; es wird der Sand überhaupt nur an der obersten Schicht verunreinigt, während das Innere des Filters vollkommen rein bleibt. Bestehen umgekehrt die mechanischen Beimengungen im trüben Wasser aus außerordentlich kleinen Körperchen , so wird bei Beginn der Filtration deren Eintreten in das Innere des Filters ohne Schwierigkeit erfolgen und die Verunreinigung der obersten Fläche in weniger hohem Maße stattfinden; dagegen erstreckt sich dieselbe in das Filter hinein, und zwar um so tiefer, je größer die Durchflußgeschwindigkeit ist, je weniger Zeit also das Wasser hat, seine Trübungen schon in den obersten Schichten den Oberflächen der Sandkörner abzugeben.

Es müßten demgemäß alle jene Wasser, welche durch sehr feine Trübungen charakterisiert sind — und die meisten sind dies — das Innere des Filters mit der Zeit erheblich und in seiner ganzen Tiefe verunreinigen. Die Verunreinigung müßte, da die Trübung verursachenden Suspensionen außerordentlich klein sind, auch eine fortdauernde sein. Thatsächlich liefert auch kein frisch eingelegtes Filter klares Wasser, umsoweniger, je gröber das Korn des verwendeten Sandes, d. h. je weiter die zwischen den einzelnen Sandkörnchen vorhandenen Zwischenräume sind. Dagegen stellt sich heraus, daß nach einigem Gebrauche des Filters die Trübung aufhört; von diesem Momente ab bis zur Verstopfung des Filters erhält man dann völlig geklärtes Wasser.

Den Ursachen dieser Erscheinung hat man vielfach nachgeforscht. Piefke glaubt, daß es fast ausschließlich die schleim bildenden Bakterien sind, welche dem Sande die Eigenschaft verleihen, das Wasser ganz klar zu filtrieren. Sie umhüllen nach seiner Meinung die Sandkörner der obersten Filterschichten mit einer Art Gallerte, wodurch sie klebrig werden. Die letztere Eigenschaft verleiht ihnen dann die Fähigkeit, sowohl den feinst zerteilten Schlamm als auch die schwebenden Bakterien und deren Keime festzuhalten. Ohne Mithilfe von Mikroorganismen kann nach Piefke’s Beobachtungen kein Sand rein filtrieren⁴).

Im Gegensätze hierzu stehen die in chemischen Fabriken gemachten Beobachtungen, nach welchen trübe Flüssigkeiten, deren Beschaffenheit alle Bakterien ausschließt (Säuren), durch Sand vollkommen geklärt werden, ebenfalls unter Ausscheidung aller Unreinigkeiten in der obersten Sandlage. Die in solchen Fällen entstehende Klebrigkeit der Sandkörner kann unmöglich durch „Bakterienschleim“ verursacht sein. Uns scheint, daß in diesem Falle das Hängenbleiben der ganz feinen Suspensionen nur als mechanischer Prozeß — Energieverlust durch den Anstoß — anzusehen ist; die Rauhigkeit der Sandkörner macht die Sandkörner klebrig. Unter allen Umständen ist die e rwi e s en e Fähigkeit des Sandfilters, Mikroben und feine Trübungen in den obersten Sandschichten zurückzuhalten, eine mit zunehmender Klebrigket wachsende.

Man sollte aus diesem Grunde die Entwickelung der Klebrigkeit in den obersten Sandschichten thunlichst vor der eigentlichen Filtration eintreten lassen. Dieser Zweck wird erfahrungsgemäß erreicht, wenn das Filterbett von unten herauf bis über die oberste Sandschichte mit reinem Wasser angefüllt und sodann das zu filtrierende Wasser eingelassen wird. Läßt man dasselbe nachher einige Zeit ruhig über dem Filter stehen, so wird sich eine zur Erzeugung eines reinen Filtrates ausreichende Schlammbildung in den oberen Sandlagen vollziehen.

Die Grenzen der Filtrationsgeschwindigkeit sind festgelegt durch den Moment, in welchem die Adhäsion der eben genannten außerordentlich feinen Suspensionen an den klebrig gewordenen Sandkörnchen überwunden wird von der Energie ihrer Bewegung. Es ist selbstverständlich, daß auch hier nur die Erfahrung die richtigen Fingerzeige liefern kann; es wird darauf ankommen, von welcher Art der benutzte Filtersand und von welcher Beschaffenheit das zu filtrierende Wasser ist.

In Zürich, wo das sonst klare Seewasser der Filtration unterzogen wird, um makroskopische Organismen und Bakterien zurückzuhalten, können in 24 Stunden 3 bis 12 Kubikmeter Wasser pro Quadratmeter Filterfläche durchgelassen werden, ohne daß ein Unterschied in dem Filtrationsprodukte wahrzunehmen ist. Es darf vielmehr als konstatiert angesehen werden, daß das Seewasser bei der Filtration innerhalb dieser Geschwindigkeitsgrenzen seine sämtlichen Pilzkeime an die — ausschließlich filtrierende — obere Sandschichte des Filters abgiebt. P i e fk e glaubt, daß, sofern möglichst keimfrei filtriert werden will, die Filtriergeschwindigkeit 30 Millimeter pro Stunde (0,72 Kubikmeter pro Quadratmeter in 24 Stunden) nicht übersteigen sollte. Verschiedene Hygieniker, wie Koch, Plagge und Proskauer etc., bezeichnen eine Entnahme von 3 Kubikmeter pro Quadratmeter Filterfläche in 24 Stunden als wohl zulässig. Lindley [751] meint, daß man mit der Entnahme sich in den Grenzen von 1,8 bis 3 Kubikmeter pro Quadratmeter Filterfläche und Tag halten und im Mittel 2,4 Kubikmeter rechnen sollte.

Die Einrichtung eines Filters ist in der Regel so, daß eine feine Sandlage von 60 bis 120 Zentimeter auf einer, allmählich nach unten gröber werdenden Unterlage von Kies und Steinen ruht, die als grober Saud, Erbsenkies, Bohnenkies, Nußkies etc. in gleichmäßigen Schichten sich folgen. Von der oberen feinen Sandschichte werden sodann von Zeit zu Zeit die Unreinigkeiten durch Abschälen einer dünnen Sandlage entfernt; man kann äußerstenfalls mit dieser Abschälung fortfahren, bis noch ca. 30 Zentimeter Sand vorhanden sind⁵). Dann wird am besten die ganze abgetragene Schichte auf einmal mit frischem Sande erneuert. Bei den Stuttgarter Filteranlagen wird frischer Sand aufgebracht, sobald die Stärke des noch vorhandenen Bettes auf 50 Zentimeter herabgekommen ist. Wird das Filter sorg-faltig behandelt, insbesondere nach frischer Füllung mit Sand oder nach Abnahme einer Sandlage nicht sofort stark in Anspruch genommen, und ist der Filtersand richtig gewählt, so dringt von den im Wasser enthaltenen Unreinigkeiten wenig in die unter der obersten Sandschichte liegenden Teile des Filters. Es dauert dann meist sehr lange, bis auch diese Unterlage ausgewechselt werden muß; doch ist dies im Laufe der Zeit, wenn auch erst 15 bis 20 Jahre nach erstmaliger Ingebrauchnahme des Filters, unerläßlich.

Was die Auswahl des Sandes für die wichtigste obere Schichte des Filters betrifft, so sind auch hier die örtlichen Verhältnisse ausschlaggebend. Im allgemeinen kann man sagen, daß bei zunehmend kleinem Korn auch die Fähigkeit zur Produktion klaren Wassers zunimmt; durch die bei der Filtration entstehende Klebrigkeit der obersten Sandlage ist jedoch in vielen Fällen auch bei gröberem Sande die Produktion von klarem und keimfreiem Wasser gelungen.

Jedenfalls muß man mit einem, in nicht zu großer Entfernung von dem Orte der Filtration erhältlichen Sande operieren; unter den verschiedenen zur Verfügung stehenden Arten wird sodann eine sein, welche die günstigsten Resultate ergiebt. Diese muß man durch Probieren herausfinden.

Die Aufgabe, welche zu lösen ist, verlangt die Beantwortung folgender Fragen:

1.    Ist der vorhandene Sand geeignet, das zugeleitete trübe Wasser bestimmter Art überhaupt zu klären?

2.    Bei welcher Druckhöhe erfolgt diese Klärung vollständig?

3.    Welche Größe erhält die gesamte Filterfläche für eine bestimmte zu filtrierende Wassermenge?

F_

Die Fragen 2 und 8 können nur dann in Betracht kommen, wenn die Frage 1 bejaht werden kann. Man gelangt zu der Lösung der Aufgabe durch einen einfachen Versuch. Stellt man nämlich einen Kasten von Holz oder Blech von der Form Fig. 179 her, so kann zu der Abteilung F trübes Wasser zugeleitet und aus dem Raume C filtriertes Wasser mittels ^

Hahn A abgelassen werden. Die Abteilung F besitze einen Ueberlauf ü,    •

welcher breit genug sei, um die Annahme konstanter Wasserhöhe in der-    "

selben mit genügender Annäherung zu gestatten; in dieser Abteilung F befinde sich ferner das zu erprobende Filtermaterial in einer Höhe h auf dem Siebe S aufgelagert.

Fig. 179.

Läßt man nun durch den Hahn A Wasser austreten , so wird der Wasserspiegel in der Abteilung C sinken und das Maß der Absenkung H wird proportional der Arbeit sein, welche das Wasser beim Durchgänge durch das Filter verrichtet. Für eine bestimmte Trübung des Wassers in F giebt es aber eine entsprechende Stellung des Hahnes A, bei welcher das filtrierte Wasser jenen Klarheitsgrad erreicht hat, der für bekannte

Zwecke erforderlich ist; diese Stellung des Hahnes läßt eine bestimmte Wassermenge Q entweichen und, sobald Q gemessen ist, können die obigen Fragen beantwortet werden.

Die Frage 1 erledigt sich dadurch, daß überhaupt bei irgend welcher Stellung des Hahnes A klares Wasser erhalten werden kann. Entsprechend dem früher Mitgeteilten wird man finden, daß dies nach Entwickelung der Klebrigkeit an der Filteroberfläche fast immer möglich ist.

Die Frage 2 erledigt sich durch Messung des Höhenunterschiedes zwischen dem Wasserspiegel in der Abteilung F und jenem in der Abteilung C. Sehr zu beachten ist hierbei die Aenderung von H und Q mit zunehmender Verschlammung des Filters.

Die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Wasser durch den Filtersand bewegt, kann einfach proportional der Ueberdruckhöhe H und umgekehrt proportional dem Widerstande im Filter gesetzt werden. Der letztere wächst durch die Verschlammung mit der Zeit t; es dürfte deshalb bei einem allmählich verschlammenden Filter die empirische Formel:

a bt

gerechtfertigt sein, wenn a und b Erfahrungskoeffizienten bedeuten. Der Wert von a ist nach Früherem ⁶) gleich

5) u =

Da die Verschlammung einen stets geringer werdenden wasserdurchlässigen Querschnitt F erzeugt, kann auch dieser

6) F=F₀(l — ct)

gesetzt werden, wenn Fq der anfängliche, der Zeit t — 0 entsprechende, wasserdurchlassende Querschnitt und c ein Erfahrungskoeffizient ist. Hieraus folgt der Wert für die Wassermenge Q, welche filtriert wird:

₌ FqH (\ — ct) a -\-bt

7) Q = Fu

Q nimmt allmählich ab und erreicht für das zulässige Maximum von H (vgl. S. 430) seinen kleinsten Wert; dann muß das Filter abgeschlammt werden, womit eine neue Periode beginnt etc. Die 2 Erfahrungskoeffizienten b und c lassen sich für bestimmte Verhältnisse aus den Beobachtungen ableiten; ihre Werte variieren entsprechend der mehr oder weniger großen Trübung des Wassers.

Bei Entscheidung der Frage 3 ist es von wesentlicher Bedeutung, die Beziehungen zwischen H und Q in den verschiedenen Stadien der Durchgängigkeit des Filters zu erforschen, um den richtigen Mittelwert von Q bei normaler Druckhöhe herauszufinden, Die gesuchte Filtex¹-größe für ein bestimmtes Wasserquantum ergiebt sich dann mit diesem Werte durch einfache Proportion.

Technische Details bei Einrichtung der Sandiilter. Wir haben im Vorhergehenden gesehen, welche Zwecke mit der Sandfiltration erreicht werden, wie im allgemeinen der Betrieb zu ordnen ist und worin das Wesen dieser Filtration besteht. Auf Grund der Resultate in letzterer Beziehung haben wir sodann einige Anhaltspunkte über die erfahrungsgemäß zulässige Filtrationsgeschwindigkeit, die allgemeine Anordnung eines Filterbettes und die Auswahl des Filtersandes geboten. Wir wollen jetzt im Detail die technischen Bedingungen studieren, welche erfüllt sein müssen, wenn der an sich einfache, aber empfindliche Filtrationsprozeß durch Sand auch thatsächlich gelingen soll.

Wir erstreben die vollständige Klärung des Wassers und die Zurückhaltung aller Keime. Da dies erst von dem Momente an annähernd gelingt, in welchem sich die mehrfach erwähnte Klebrigkeit in der obersten Sandlage des Filters entwickelt hat, darf ein Filter vorher nicht in Gebrauch genommen werden (vgl. S. 422). Es muß aber auch dafür gesorgt werden, daß während des Filtrierens keine Durchbrechung dieser obersten Schichte erfolgt, da sonst sowohl Keime als auch feine Trübungen das Filter passieren und im Reinwasserbehälter erscheinen.

Die Durchbrechung dieser obersten Schicht erfolgt aus mancherlei Ursachen. Sie ist dann, wenn die Filtration eine ungleichmäßige, d. h. wenn die Geschwindigkeit der durchgehenden Wasserteilchen eine verschiedene ist, kaum zu vermeiden; es muß deshalb auf die Gleichmäßigkeit der Filtration in erster Linie Bedacht genommen werden. Sie erfolgt ferner, wenn die Geschwindigkeit im allgemeinen zwar gleichmäßig, aber an sich so groß ist, daß die Klebrigkeit der Körner nicht mehr genügt, um alle Pilzkeime und Schlammteile zum Anhaften zu bringen; man darf also die im einzelnen Falle zulässige, von der Natur des Filtermaterials und des zu filtrierenden Wassers abhängige mittlere Geschwindigkeit nicht überschreiten. Weitere Ursachen solcher Durchbrechungen liegen in dem Aufsteigen von Luftblasen, in dem Aufwühlen und Durchbohren der obersten Sandlage durch makroskopische Tiere (Würmer, Fische etc.) und in Störungen des Zusammenhanges durch eingeworfene Steine und andere, rasch absinkende Fremdkörper.

Je ruhiger die oberste Sandschichte des Filters bleibt, je sorgfältiger das zu filtrierende Wasser von allen ruhestörenden Elementen frei gehalten wird, um so erfolgreicher wird sich der mechanische Prozeß der Abklärung gestalten.

Der Erfüllung dieser Bedingungen stellen sich indessen verschiedene Hindernisse entgegen. Zunächst ist es die Verschiedenheit der Beschmutzung des

über dem Filter ausgebreiteten unreinen Wassers, sowohl der stets wechselnden äußeren Beschaffenheit des zugeleiteten Flußwassers wegen, als auch wegen der ungleichmäßigen Verteilung der Schmutzstoffe in der das Filter überlagernden Wasserschichte, welche die Geschwindigkeit und Regelmäßigkeit der Filtration beeinträchtigt.

Beide Uebelstände werden durch eine, der Filtration vorhergehende Ablagerung annähernd beseitigt; die letztere ist also empfehlenswert. Wird ohne Ablagerung gearbeitet, so sollte man das zuströmende unreine Wasser wenigstens durch einen Rechen, ein Sieb oder eine Steinvorlage von den gröbsten Schmutzstoffen, Fischen etc. befreien. Zur Erzielung einer gleichmäßigen und regelmäßigen Filtration ist es aber außerdem unerläßlich, daß für einen den Verhältnissen angepaßten Ablaß des Reinwassers gesorgt und äußere Störungen vermieden werden.

Vorstehende allgemeine Bedingungen können erfüllt werden:

1.    durch den richtigen Einbau des Filterbettes;

2.    durch richtige Anordnung des Reinwasser-Ablaufes;

3.    durch Herstellung und Erhaltung einer zulässigen Normalgeschwindigkeit für den Durchfluß;

4.    durch geeignete Entlüftung des Filterbettes;

5.    durch Abhaltung äußerer Einflüsse (Ueberdeckung, Ueberwölbung);

6.    durch eine richtige Handhabung des Betriebes.

Wir werden der Reihe nach die Anordnungen besprechen, durch welche man den ausgesprochenen Bedürfnissen gerecht werden kann.

Ad 1. Der Einbau des Filterbettes. Wir haben bereits früher (S. 422) angegeben, in welcher Reihenfolge feiner Sand, grober Sand, Erbsenkies, Bohnenkies und Nußkies im Filterbette gelagert sein müssen. Die Korngröße muß von oben nach unten gleichmäßig zunehmen, so daß jede einzelne Schichte die Aufgabe erfüllt, das über ihr liegende Filtermaterial festzuhalten. Diese Bedingung wird gewahrt, wenn die Zwischenräume in jeder nach unten folgenden Schichte kleiner sind, als der Korndurchmesser des auf ihr gelagerten Materiales.

Unter Bezugnahme auf Fig. 178, S. 420 können wir theoretisch die Bedingung dahin präzisieren, daß der Durchmesser des überliegenden Kornes größer sein muß, als der in dem Zwischenräume zwischen drei sich berührenden größten Kreisen der unterliegenden Kugeln eingeschriebene Kreis. Ist d der Korndurchmesser des unterliegenden Materiales, dx jener des ober-

7Z d ^

liegenden, so wird die Bedingung unter allen Umständen erfüllt, wenn —=0,04 d², d. h.

wenn der größte Kreis der überliegenden Kugel gleich der kleinsten Fläche des Zwischenraumes zwischen drei sich berührenden größten Kreisen der unterliegenden Kugeln gemacht wird. Hieraus würde folgen:

8) d = 4,44 dx.

Hat also der feine Sand des Filters einen Korndurchmesser von 0,5 bis 1 Millimeter, so darf der darauf folgende grobe Sand einen solchen von 2,2 bis 4,4 Millimeter haben. Der hierauf folgende Erbsenkies kann sodann schon einen Korndurchmesser von 10 bis 20 Millimeter besitzen u. s. w.

Die eigentliche Filtration soll sich in der Sandlage des Filters vollziehen; was unter derselben folgt, ist lediglich zur Unterstützung bezw. zur Festhaltung dieser filtrierenden Schichte bestimmt.

28

Für den Umstand, daß man bei den meisten in Anwendung befindlichen Sandfiltern der filtrierenden Schichte etwa 0,60—1,20 Meter Mächtigkeit giebt, liegt ein stichhaltiger Grund nicht vor, wenn man sich nicht etwa dabei beruhigen will, daß eben dieses Maß sich bei den in der Praxis gemachten Erfahrungen als ein fast immer ausreichendes bewährt hat. Es ist vielmehr unbestritten und natürlich, daß man die Klärung um so vollkommener erreicht, je dicker man die Filterschichte nimmt. Selbst dann, wenn man gelten lassen wollte, daß die Fdtration nur in der obersten Schichte der Sandlage Unreinigkeiten zurückläßt — was streng genommen nicht vollkommen, sondern nur annähernd richtig ist (vgl. S. 420) —, so ist doch sicher, daß die Bewegung durch den Sand den weitaus größten Teil der auf das Filter wirksamen Druckhöhe erfordert. Ist die letztere nicht genau reguliert, also innerhalb gewisser Grenzen schwankend, so wird dies bei einer mächtigen Sandschichte auf die Geschwindigkeit des Dureh-Lueger, Wasserversorgung.

flusses viel weniger Einfluß nehmen, als bei einer schwachen Sandlage. Da aber eine möglichst, gleichmäßige Durchflußgeschwindigkeit die Qualität des Filtrates erhöht, ist nach dieser Richtung hin auch eine stärkere Sandschichte von Vorteil.

Ein unbedingtes Erfordernis für eine gute Filtration ist ein gleichmäßiges Korn des Sandes, wie dasselbe bei der theoretischen Untersuchung angenommen und bei den praktischen Folgerungen vorausgesetzt wurde. Sand von ungleichem Korne gestattet die Ausfüllung der Zwischenräume zwischen Körnern von größerem Durchmesser durch kleinere Körnchen; durch die abwärts gerichtete Bewegung des Wassers werden diese feineren Körner mehr und mehr in die Zwischenräume der gröberen eingeschwemmt und dadurch wird das Filter alsbald zu einer nahezu undurchlässigen Masse verdichtet. Sand von gleichmäßigem Korne dagegen bleibt lose und lagert sich nahezu ebenso wie eine Menge gleich großer Kugeln.

Guter Filtersand hat ein unregelmäßiges, unsauberes Ansehen; selbstverständlich muß derselbe vollkommen frei von thonigen Beimengungen sein und sollte deshalb vor der Verwendung stets mit ganz reinem Wasser gründlich gewaschen werden.

Die Gleichmäßigkeit des Kornes vom Filtersande ist auch deswegen noch von hoher Bedeutung, weil sie verhindert, daß das Wasser an einer Stelle geringere Durchflußwiderstände findet, wie an der andern. Bei ungleichmäßigem Korne stellen sich alsbald einige Drains im Sandfilter her, in denen eine höhere als die normale Geschwindigkeit herrscht; dadurch wird Sand in die Tiefe gerissen und die Filtration empfindlich gestört.

Hinsichtlich der Zahl der zu errichtenden Filterbetten haben wir bereits S. 420 die allgemeinen Gesichtspunkte mitgeteilt. Als zweckmäßige Fläche des einzelnen Bettes giebt Bindley [751] für große Wasserwerke das Maß von 2000 bis 3000 Quadratmetern, sowohl für offene, wie für überwölbte Filter, an. Für kleinere Wasserwerke werden meistens erheblich kleinere Filterbetten angenommen. Im übrigen läßt sich die dem Kostenminimum entsprechende Zahl analytisch bestimmen.

Steht für die Filterbeckenanlage eine rechteckige Filterfläche von bestimmter Breite b und zunächst noch unbestimmter Gesamtlänge l zur Verfügung , aus welcher n Abteilungen gebildet werden sollen, und sind von diesen m für die Reserve bestimmt, so verhält sich:

bl

unter A die für den Betrieb unbedingt nötige Filterfläche in Quadratmetern verstanden. Wäre das Filter ein einziges Bassin, dessen Herstellung pro Quadratmeter Filterfläche einen Aufwand von k Mark veranlaßt, so würden die Kosten K\ = kbl Mark betragen. Trennt man dieses Bassin durch Mauern in n Abteilungen, so kommen für eine solche Disposition zu den Kosten 7Q noch jene für n — 1 Trennungsmauern von der mittleren Dicke 8 und die damit verknüpften Mehrauslagen für besondere Reinwasserschachte, Schieber, Luftröhren, Grundablässe etc., ferner jene für die Vergrößerung der Gesamtfläche durch die Mauer um in — 1) b 3. Reduziert man die Herstellungskosten der Mauern auf den Längenmeter und betragen sie hiefür einschließlich der Kosten für die Nebenteile k‘, so wird der Gesamtaufwand für das in Abteilungen getrennte Filterbecken:

K = kb l + k‘ b (» — 1) -f leb (n — 1) 3

und, wenn bl aus 9) ersetzt wird:

10) K = k A

f b(n — 1) (V + *8).

Der Gesamtaufwand wird ein Minimum, wenn man n so bestimmt, daß:

dK

d 11

= - kA

(n — m)²

-f b (k‘ -f ko)

zu

Null wird; dies liefert:

= m + ]/-

11) n

Akin

b(k' + k 8)

Es ist in dieser Formel durch eine kleine Variation mit b leicht, eine ganze Zahl aus der Wurzelgröße zu erhalten.

Die Tiefe des Wasserstandes über der obersten Sandschichte des Filters ist ebenfalls eine willkürliche, insofern nicht sie, sondern die Differenz der Spiegel höhen über dem Filter und im Reinwasserbehälter bezw. dem Reinwasserauslaufe auf die Geschwindigkeit der Filtration einwirkt. Sie schwankt in der Praxis zwischen 0,60 und 2,20 Meter. Man wählt die Wassertiefe zunächst entsprechend dem Klima. Vermag — wie dies bei nichtüberwölbten Filtern der Fall ist — der Frost auf das Wasser einzuwirken, so sollte man mindestens ein Maß von 1 bis 1,2 Meter annehmen. Noch tiefer muß der Wasserstand sein, wenn man gegen eine nachteilige

Erwärmung im Sommer Vorsorge treffen will. Bei gedeckten Filtern kann man eventuell den Wasserstand auf ein geringeres Maß reduzieren. Das letztere wird im allgemeinen durch die Bedingung begrenzt sein, daß man beim höchsten Wasserstande im Reinwasserbassin noch den nötigen Maximalüberdruck (ca. 0,60 bis 0,80 Meter) haben muß (vgl. S. 430), um die normale Filtration zu bewirken; hierauf muß vor allen Dingen geachtet werden. Im übrigen sollte man die Höhenlage des Filters stets so wählen, daß der tags fallende Wasserstand im Reinwasser behälter oder Ablaufkanal zur Entleerung, der nachts steigende Wasserstand im letzteren zur Füllung des Filters benutzt werden kann, wodurch Wasserverluste vermieden werden. Die Lage des Wasserspiegels wird hiedurch präzisiert.

Der Boden des Filters muß vollständig wasserdicht gemacht werden, was manchmal, insbesondere in Nähe von Flüssen, große Schwierigkeiten bereitet. In der Regel wird ein Thonschlag oder Beton oder beides zu diesem Zwecke angewendet; zu größerer Sicherheit sind an manchen Orten noch einige in Zementmörtel gesetzte Backsteinflachschichten oder auch Rollschichten über den Beton bezw. Thonschlag aufgemauert worden.

Ueberwölbungen sollten mindestens 2 Meter über dem höchsten Wasserstande im Filter gehalten werden, damit die Arbeiter am Filterrande noch überall aufrecht stehen können. Die Gewölbe werden selten als Tonnengewölbe, häufiger als Kreuzgewölbe oder Kappengewölbe auf Pfeilerreihen ausgeführt; sie dienen auch zur Anbringung des (zur Reinigung des Filters etc.) unentbehrlichen Oberlichtes und der, meistens mit den Lichtschachten vereinigten Ventilationseinrichtungen.

Bei den überdeckten Warschauer Filtern ruhen die Deckgewölbe auf Granitpfeilern und auf den Umfassungswänden. Die Pfeiler reichen auf den Boden des Filters; die von ihnen ausgehende Pressung wird durch Gurtbogen auf die Fundamente des im übrigen mit Sohlengewölbe aus Backsteinen und Zementputz versehenen Filterbodens übertragen. Bei den neuen, Stuttgarter Filtern besteht die Sohle aus umgekehrten Kreuzgewölben, deren Grate auf die Kanten der quadratischen Pfeiler, welche die Ueberwölbung der Filter tragen, zulaufen.

Es ist in allen Fällen dafür zu sorgen, daß die Bodenflächen gegen den Hauptsammelkanal hin Gefälle haben,- um die eventuelle Reinigung und Spülung der Filtersohle zu erleichtern und die vollständige Entleerung bewirken zu können.

Die seitliche Begrenzung des Filterbettes findet nur ausnahmsweise durch gepflasterte Böschungen statt; im unserem Klima sollte man bei offenen Filtern nur wenig abgeschrägte oder ganz vertikale Mauern, soweit im Winter die Eisdecke abreicht, also bis eventuell 50 Zentimeter unter Normalwasserspiegel, möglichst aus Quadern anwenden. Bei solchen Mauern kann der Filterwächter das Eis durchstoßen, was nötig ist, wenn das Filter wirken soll; er hält dasselbe mit Eiskratzern am Rande von der Mauer getrennt, wobei natürlich die Mauer mehr oder-weniger notleidet. Eine kleine Abschrägung der Mauerfläche der Filtereinfassung, sowie eine rauhe Beschaffenheit derselben sind vorteilhaft, weil bei ganz glatten vertikalen Flächen das Wasser sich eventuell einen Weg zwischen Filtersand und Mauerfläche bahnen kann.

Je weniger tief das Filterbett im ganzen wird, um so billiger berechnet sich die Herstellung desselben. Als Minimalmaße⁷) für die Aufeinanderfolge von Wasser, Sand und Kies bis zum Filterboden dürften gelten:

Wasserhöhe..........

Feiner Filtersand.........

Grober Sand (ca. 3 bis 4 Millimeter) Erbsenkies (ca. 10 bis 20 Millimeter) Bohnenkies (ca. 20 bis 30 Millimeter) .

Nußkies (ca. 60 Millimeter).....

Große Steine..........

n:

CD

CD

OO Ot

K) M M

O ou DO

Minimaltiefe des Filterbodens unter Normalwasserstand = 180 Zentimeter.

Ad 2. Reinwasserablauf. Die Bewegung des Wassers im Filter wird durch die Differenz der Wasserstände im Filterbecken und im Reinwasserbehälter, den sogen. Ueberdruck, erzeugt.

Sie erfolgt vertikal abwärts, wenn der Wasserstand im Filterbecken höher ist, als jener im Reinwasserbehälter, und vertikal aufwärts im umgekehrten Falle.

Um die Pressung zu regulieren, werden manchmal zwischen beiden Behältern Widerstände eingeschaltet; dann ist als Ueberdruck die Differenz der Wasserpressungen vor und hinter dem Widerstande abzüglich des im Widerstande verlorenen Druckes anzusehen (vgl. S. 430 u. 431).

Unter allen Umständen wird die Differenz der Pressungen im Reinwasserbehälter und an verschiedenen Stellen des Filters verschieden sein, sobald Bewegung stattfindet, weil jedes einzelne Wasserteilchen nicht blos die vertikale Bewegung im Filter selbst, sondern auch die Bewegung von der Einlaufstelle zur Auslaufstelle zu vollziehen hat und diese Bewegung einen für jede Lage verschiedenen Teil des Ueberdruckes in Anspruch nimmt. Eine absolut gleichmäßige Bewegung durch das Filter ist demnach nicht zu erzielen; man wird derselben aber um so näher kommen, je geringer die Widerstände in dem untersten Teile des Filterbeckens überhaupt und gegenüber jenen sind, welche beim Durchströmen der oberen Sandschichte entstehen.

Da eine möglichst gleichmäßige Bewegung durch die oberste Sandlage zur Erhaltung der filtrierenden Schlammschichte bezw. zur Verhütung des Eindringens von Trübungen in die tieferen

Schnitt e f

schie'berscltacJit

schnitt c o

WM

1S|P%

PliiyBSBESp

m.

a_jL

Grün d-j-riss

'Mm

Wi

>V

mimm

WA

mfy/t

S*Vlt

F~<- sdiieterscliacJn

— von Quelle XM

Vorfilter

F a s s we g

Zuleitung zur Staat—»

Stuttgart

■e

Ueberlaufrohr

Grundafilassroltr

Fig. 180. Disposition des Yorfilters für die Quellwasser aus der Heidenklinge bei Stuttgart. Mafsstab für die Situation 1 : 600, für die Schnitte 1 :150.

Lagen des Filters erstes Erfordernis einer guten Filtration ist, muß man danach streben, diese Sandlage möglichst mächtig zu nehmen und die Pressungsunterschiede in dem an dem Filterboden befindlichen Wasser während der Bewegung auf ein Minimum zu reduzieren. In vollständigster Weise würde das letztere erreicht durch eine Konstruktion, wie in Fig. 179, S. 423, angedeutet: durch ein über dem Boden angebrachtes Sieb S. Praktisch läßt sich aber eine ähnliche Anordnung bei großen Anlagen nur mit sehr bedeutenden Kosten durchführen.

Zur Filtration der bei Schneeschmelzen und nach Regenfällen etwas getrübten Quellwasser aus der sogen. Heidenklinge bei Stuttgart ist eine ähnliche Konstruktion gewählt, die wir in Fig. 180 und 181 wiedergeben. Hier besteht, wie aus Schnitt EF ersichtlich, die Drainage des Filters aus einer Reihe neben einander liegender, an der Decke durchlochter, hohlziegelartiger Formsteine, auf welchen das Filterbett aufgebaut wurde. Das filtrierte Wasser kann durch Löcher, über allen Stellen des Filterbodens ziemlich gleichmäßig in die Hohlziegel eindringen, welche zusammen einen großen Querschnitt haben, mithin das filtrierte Wasser mit geringer Geschwindigkeit an den Reinwasserschacht abliefern.

Es werden durch das Filter ca. 3,5 Kubikmeter Wasser pro Quadratmeter Filterfläche gut filtriert. Das Filter wird zeitweise ausgeschaltet und dann erfolgt die Zuleitung zur Stadt direkt von den Quellen aus. Die Umschaltungseinrichtungen etc. ergeben sich ohne weiteres aus den Figuren.

Das Filter ist überwölbt, mit Erde bedeckt und durch einen Einsteigeschacht zugänglich. Bei umfangreicheren Anlagen kann man die Thonröhren durch gewölbte, geschlitzte Kanäle

ersetzen ⁸).

Man findet im übrigen derartige Konstruktionen selten. In schon weniger vollkommener "Weise hat man die Drainage bei den Filtern der New-River-Company in London [715, S. 52] und in jenen des neuen Züricher Wasserwerkes **) aus zwei flach und trocken über einander gelegten Backsteinschichten angeordnet. Die unteren Backsteine liegen quer, die oberen der Länge nach und bilden auf diese Weise einen unter dem ganzen Filter durchgehenden, absaugenden Rost. In Zürich liegt über diesem Roste eine dünne Lage groben Kieses zur Ausgleichung; sodann eine horizontale Schichte Bohnenkies von 10 Zentimeter, hierauf grober Sand von 15 Zentimeter Stärke, nachher die eigentliche Filtrierschichte in einer Mächtigkeit von 80 Zentimeter. Zwei in dem Filterboden parallel verlaufende, die Filterkammern im ersten und dritten Viertel der Breite durchziehende Sammelkanäle nehmen das von dem Roste abgesaugte Wasser auf und führen es zum Rein wasserschachte. Die Anordnung gewährt den Vorteil, daß man die unterste der ge-

Längenschnitt ab

\VsZ%

°jr— —¹................

io,so

U e I) erlaufhö he

mm⁸ Wmk

mm

WmM}

<\V

Grundriss

_S,30

«I

m.

-i

.3,00

r-

4,:o

2.SQ

15,3 amFiUerfiäche

__a

jI

H Grund-^ASlass

'//M

22

MM/,

22

KT

Bas zu fiUriersnäs wassergumtum laträgt SO c⁸,mj)ro Tag.

zur staut.

Zuleitung zur stalt _►

Fig. 181. Grundrifs und Längenschnitt durch das Filter für die Quellwasser aus der Heidenklinge bei Stuttgart. Mafsstab 1 : 150.

wohnlich angenommenen Filterschichten, die Lage großer Steine, entbehren kann; dadurch wird das Filterbett weniger tief. Ob der hiedurch erreichte Vorteil durch den großen Aufwand für die Backsteine nicht verloren geht, hängt natürlich von lokalen Verhältnissen ab.

In der Regel wird in die Mitte des Filters ein großer Sammelkanal gelegt, in welchen Seitenkanäle einmünden, die an den Wänden durchlässig sind. Dadurch erhält man Abteilungen auf dem Filterboden, die sodann mit großen Steinen — der untersten Filterlage — aus-

gefüllt werden. Je näher man die Seitenkanäle aneinander legt, um Filterkonstruktion rücken. Erfahrungsgemäß genügt es indessen in Rücksicht auf eine möglichst gleichförmige Filtration vollkommen, wenn die maximale Geschwindigkeit im Sammelkanale bezw.

so näher wird man der idealen

**) Vgl. Jahresbericht über die Wasserversorgung von

in den Seitenkanälen 100 bis 120 Millimeter nicht übersteigt, nach welcher Regel die nötigen Dimensionen im einzelnen Falle leicht zu berechnen sind. Die gegenseitige Entfernung der Seitenkanäle beträgt meistens 3—5 Meter; sind die Durchmesser der Steine in der untersten Steinlage im Filter groß, so ist die weiteste, sind sie verhältnismäßig klein, so ist die geringste Entfernung zu wählen. Je nachdem es nun billiger ist, in der einen oder andern Weise vorzugehen, wird man die allgemeine Disposition treffen.

Im besonderen wollen wir bemerken, daß sich als bestes Material, die Filter abzudrainieren, die Backsteine bewährt haben; sie werden deshalb auch nahezu ausschließlich zu diesem Zwecke benutzt. Die Anwendung kleiner durchlöcherter Thonröhren oder Steingutröhren zur Ab-drainirung hat sich bei großen Anlagen nicht bewährt. Die Backsteinkanäle werden in der Regel mit senkrecht an den Wänden oder besser mit über Kreuz gestellten Schlitzen (Fig. 182) angeordnet, durch welche das Wasser eindringen kann. Die Hauptsammelkanäle, welche größere Wassermassen führen, deckt man mit Stein- oder Betonplatten ab; ihre Wände werden entweder an jenen Stellen durchbrochen, an welchen die Seitenkanäle einmünden, oder aber sie werden ebenfalls noch zur Wassersammlung benutzt. Das letztere ist, besonders bei großen Filtern, der häufiger vorkommende Fall.

Der Hauptkanal tritt entweder direkt aus dem Filter in das Reinwasserbassin bezw. den Reinwasserschacht oder er endigt in einem nach diesen Behältern führenden Rohre. In der Regel ist sodann vor der Ausmündung des Kanales oder Rohres ein Abschlußschieber oder eine Stellfalle angeordnet.

nur

'//%

na

Hg

gggj

JjfH |    ililL ~

Ad 3. Herstellung und Erhaltung einer zulässigen Normalgeschwindigkeit für den Durchflurs. Eine konstante Differenz der Pressungen zwischen Filterspiegel und Spiegel im Reinwasserbehälter würde nur in dem Falle eine immer gleiche Wassermenge nach dem letzteren in Bewegung setzen, wenn die Widerstände für diese Bewegung stets die gleichen blieben. Nun ist dies zwar in den tieferen Teilen des Filterbettes, den Reinwasserkanälen etc. der Fall; dagegen wachsen in der obersten Sandschichte die Widerstände für den Eintritt des Wassers in dem Maße, als dort die Poren mehr verlagert und die einzelnen Sandkörner durch anhaftende Substanz klebriger gemacht werden. Diese Widei'stände werden schließlich so groß, daß mit der ursprünglichen Ueberdruckhöhe keine bemerkenswerte Wassermenge mehr filtriert wird (vgl. S. 423).

Das nächstliegende Mittel, wieder mehr Wasser von dem Filter zu erhalten, ist eine Vergrößerung der Ueberdruckhöhe. Hat man diese bewirkt, so beginnt derselbe Verlauf von neuem; man erhält am Anfang mehr, nach und nach immer weniger Wasser.

Schließlich — wenn die zulässige Maximalüberdruckhöhe ei’reicht ist — tritt der Moment ein, in welchem das Filter nur noch sehr wenig Wasser liefert. Diesen Zustand nennt man die Verstopfung des Filters.

Das Maß der Maximalüberdruckhöhe ist insofern kein willkürliches, als eben damit die Grenze bezeichnet wird, bei welcher eine gleichmäßige Wirkung der filtrierenden Schichte aufhört. Steigert man den Ueberdruck weiter, so werden die ganz undurchgängigen verfilzten Teile der Filteroberfläche davon nicht wesentlich berührt; dagegen wird an den mehr oder weniger noch durchgängigen Stellen infolge des hohen Druckes die schützende Filterdecke durchgerissen, das Filter durchbrochen und verdorben. Auch wenn dies nicht geschieht, so wird der Sand so zusammengepreßt, daß eine irgendwie namhafte Vergrößerung der filtrierten Wassermenge nicht mehr eintritt. Um solchen Uebelständen zu entgehen, sollte man die Ueberdruckhöhe — wie bereits S. 427 erwähnt — nicht höher als auf 60 bis 80 Zentimeter steigern.

Wenn im Reinwasserbehälter (Schachte, Brunnen) ein konstanter Wasserspiegel besteht und — was angestrebt werden sollte — auch der Wasserstand über dem Filter sich nur ganz unwesentlich ändert*), so geschieht die Regulierung der Ueberdruckhöhe durch Einschaltung eines künstlichen Widerstandes. Manchmal ist es ein zu Anfang der Filtration nahezu geschlossener Schieber; derselbe wird nach und nach von Hand geöffnet. Ist er zum Schlüsse ganz aufgedreht, so kommt die volle Differenz zwischen Filterspiegel und Reinwasserspiegel als Druckhöhe zur Wirkung. Entspricht diese dem zulässigen Maximaldrucke, so kann man nichts weiteres thun,

WM

ijiStpgj pgiijjiijpp

Fig. 182. Sammelkanäle aus Backsteinen.

*) Der Filterwärter muß den Zufluß des unfiltrierten Wassers nach Belieben mittels einer Stellfalle oder eines Schiebers vergrößern oder verkleinern können.

als das Ende der Filtration ab warten. Die gleiche Manipulation erfolgt auch mit Stellfallen. Ist die Verstopfung eingetreten, so muß das Filter „abgeschält“ werden und die Prozedur beginnt von vorn.

Jeder einigermaßen sorgsame Filterwärter wird imstande sein, den gedachten Schieber oder die Stellfalle so zu regulieren, daß keine zu große wirksame Druckhöhe entsteht; dann ist die Qualität des vom Filter gelieferten Wassers eine gleichbleibend gute. Die Quantität dagegen hat man nicht in der Hand; man kann zwar ruckweise das Zuflußquantum etwas vermehren, muß sich aber — je nach der Qualität des auf die Filter tretenden Wassers — stets auf eine mehr oder weniger rasche Abnahme desselben gefaßt machen, Der Filterwärter muß also achtsam sein, wenn er von einer Reihe von Filtern ein konstantes Wasserquantum abnehmen will. Jedes einzelne Filter hat ein andres, entweder durch einen Ueberfall oder sonstigen Meßapparat erkennbar gemachtes Ergebnis.

jjfi

..

li

!'

Pump - Station mit Dampfbetrieb

onn

uiu

ul

f!

r*

■s

Sandurascfu

Übercich \ und. Abwasser ti00mn Lieht,reite,

3:.:

lf

HMlli

, ..........

_|_____________

«9

li!

J^_^eckorthaü

ISEBBM

"71

0m&mrnr

mm

mim

77

'h/M.

iO

20

J_

oO

?0

Fig. 183. Disposition der Filter fiir das Neckarwasserwerk Stuttgart.

Bei einiger Sorgsamkeit und Gewandtheit und dann, wenn eine größere Zahl Filter zur Verfügung steht, wird es immerhin möglich, den Bedürfnissen des Wasserversorgungsbetriebes gerecht zu werden. Indessen ist bei dem Einstellen des Filterablaufes auch darauf Wert zu legen, daß der Wechsel in der Durchflußgeschwindigkeit im Filter nicht zu groß werde, weil erfahrungsgemäß im andern Falle die Vollkommenheit der Filtration notleidet und eventuell auch eine raschere Verstopfung erfolgt. Das letztere geschieht insbesondere dort, wo die Ueberläufe im Filterbassin (wegen mangelnden Abflusses in das Reinwasserbassin) in Thätigkeit gelangen und das Flußwasser direkt zugeleitet wird. Alles über laufende Wasser hat in solchem Falle im Filter abgelagert, also ohneNutzen den Zeitpunkt der Verstopfun g näher gerückt.

nommen

Um eine klare Vorstellung des Ganges einer Filtration zu geben, Avelche auf diese Weise reguliert wird, beziehen wir uns auf die in Fig. 183 und 184 dargestellte Filteranlage der Stadt Stuttgart. Das zu filtrierende Wasser wird dem Neckar oberhalb des Wasserhauses in Berg ent-und mit natürlichem Gefälle in einem teils gemauerten, teils betonierten Kanäle von kreisrundem Querschnitte den im Zusammenhang mit den Pumpwerken nächst Berg angelegten Sandfiltern zugeleitet. Die Filter bestehen aus 4 einzelnen, unter sich gleichen, wasserdicht ge

gemauerten Becken, welche auf eine Höhe von 75 bis 90 Zentimeter mit Kies von verschiedenen Sorten, darüber auf eine Höhe von 70 Zentimeter mit dem eigentlichen Filtersande beschickt sind.

In Fig. 184 ist ein Filter im Grundrisse und Querschnitte dargestellt. Die nutzbare Filterfläche desselben beträgt rund 700 Quadratmeter; der Einlauf des trüben Wassers erfolgt mittels Röhren an der dem Ablaufe gegenüberliegenden Seite und kann durch Schieber reguliert werden, die sich in den in Fig. 188 angedeuteten Schachten befinden. Der Ablauf ist aus Fig. 184 deut-

Q,uer-Schnilt.

Remwass-er • Schacht.

Dammltrone auf Höhe des Bociwassers von 1824 220,47™"

L.Ij?A42.

|s 277,37,llMecr esJtohe.

BJFp;

can/'.

■m

m

&-► <700f

wwm

*—ISOt

Grundriss

-rsoo-

■I

3d?ÖÜ

jp:

=j

IM

jj Fläche eir.es 3 * I 700 qm

~sj2

I!

§Jglg|

I | ?7r/Z7&/T&&JV//ZK-7S77Zt.

Z100--

->M

il

CG

:^3az:

■'S

-2SCO------

rd

«3

ijl

Geiten -Dohle

(i j

ö J

iS

Si

SS

5E

==-

SSS-

:se

f|l

_ :rrr——5E=:

-rH3

:==1

XvV

Reinwasserschaclit.

Fig. 184. Grundrifs und Querschnitt eines Filters

Grundablaß führende Leitung geöffnet. Der innere Schieber dient ausschließlich zum Regu-

lieh zu ersehen. Aus dem Hauptsammelkanale im Filter geht ein gußeisernes Rohr nach dem Reinwasserschachte ab, welches an seinem Ende einen äußern und einen innern Schieber und zwischen beiden ein Aufsteigrohr trägt; die Ueberlaufkante des letzteren liegt 80 Zentimeter tiefer als der höchste Filterspiegel. Der äußerste Schieber ist normal geschlossen und wird nur geöffnet, um das Filter wasserleer laufen zu lassen; in diesem Falle wird dann auch die besondere, zum

lieren der Ueberdruckhöhe des Filters, und diese kann jederzeit direkt aus der Differenz zwischen dem Wasserstande im Luftrohr (vgl. Querschnitt Fig. 184) und dem Filterspiegel abgelesen werden. Diese Differenz unterrichtet den Wärter über die jeweilige Leistung und Leistungsfähigkeit des Filters. Eine Ueberbeanspruchung kann bei geschlossenem äußeren (Leerlauf-)

Schieber niemals stattfinden, weil das vor demselben befindliche Aufsteigerohr die Maximaldruckhöhe fixiert. Die höchste Beanspruchung in 24 Stunden ist auf 3,5 Kubikmeter pro Quadratmeter Filterfläche festgesetzt; normal werden 2,7 Kubikmeter pro Quadratmeter entnommen.

Damit der Wärter jederzeit das von einem einzelnen Filter ablaufende Reinwasserquantum erkennen kann, wird bei den im Bau begriffenen neuen überwölbten Filtern je auf der Aufsteigröhre in dem Reinwasserschachte ein konischer, nach oben sich erweiternder Rohrstutzen aufgesetzt, in welchem ein entsprechend geführter und belasteter Ventilteller, dessen Querschnitt der engsten Stelle des Rohrstutzens entspricht, sich senkrecht bewegt und um so höher hebt, je größer die Durchflußmenge ist. Die Stellungen des Ventiltellers werden an einer zu Tage stehenden Skala abgelesen.

Ist das Filter ganz entleert, so erfolgt die spätere Wiederanfüllung bis über die oberste Sandschichte vom Reinwasserschachte aus vermittelst der zum Reinwasserbassin führenden Hauptleitung.

Anderwärts wendet man zur Regulierung statt der Schieber Ueberlaufschützen an, z. B. bei den in Fig. 185 dargestellten Filtern der Stadt Zürich. Bei dieser Filteranlage liegt die Zufuhrleitung im Limmatfluß und liefert das ungereinigte Seewasser an den Pumpschacht am Limmatufer ab. Von dort aus erfolgt die Verteilung auf die Filter mittels der aus dem Plane ersichtlichen großen (900 Millimeter weiten) Röhrenfahrt. Ueberlaufleitung und |

Grundablaß, sowie Ablaufleitung liegen rechts und links derselben.

Zum Betriebe der Filter sind in der vorderen Mauer, die zu diesem Zwecke entsprechend verbreitert wurde,

Schachte angeordnet;    '

jedem Filter jeweils drei: ein g-Zulaufschacht (gegen den Sihlquai), ein U eberlaufschacht auf der entgegengesetzten Seite und ein Rück-und Ablaufschacht zwischen diesen. Zwischen dem durch eine besondereMauer getrennten Rück- und Ablaufschachte befindet sich die eiserne Ueberfallschütze zur Regulierung der Filtrationsgeschwindigkeit. Aus der Höhe des Ueberlaufes kann sodann auch das abfließende Quantum erkannt werden. Die Ablaufleitung liefert das filtrierte Wasser an den Reinwasserbehälter ab, der sich in der Mitte des Depotplatzes befindet. Aus dem Verlaufe

Für Erweiterung reservierte Baustelle

VLmmai spitz

'NM

Jndustrie Geleise-

II

Depotplatz für

vor

FJTT

B [S

■ ■>

^»wasser-

eser voii

•Ajtermatpri«

»tjhacht

'iO?

L

::

-

TM

Aus

Filter

Ge

!.=°

■    ■    ■ Hi ■ a .• I m Y 'o i

. -3.......L-- J I    . | lo.Jh.oJi Oui.Ql

Mm bm

__

20

6C

70

Fig. 185. Filteranlage in Zürich.

des Wasserstandes in diesem Behälter erkennt der Wälder, wie er die Ueberlaufschütze zu stellen hat*).

Man ersieht leicht, daß die gute Wirkung dieser und ähnlicher Anlagen von der Gewissenhaftigkeit und Gewandtheit des Filterwärters abhängt. Es sind nun, um dieser Abhängigkeit zu entgehen, auch Versuche gemacht worden, die gedachte Regulierung automatisch zu bewirken.

Wir folgen bei der in Fig. 186 dargestellten derartigen Disposition der Beschreibung, welche Lindley [751] über die bei der Wasserversorgung von Warschau angewendete Einrichtung-gegeben hat.

In dem Reinwasserbassin ist über das Ablaufrohr ein zweites, weiteres, bewegliches Rohr

*) Vgl. Jahresbericht über die Wasserversorgung von Zürich und Umgebung pro 1885. Zürich 1886.

geschoben, welches durch eine zwischenliegende Feder oder einen Ring gegen dasselbe gedichtet wird. Das bewegliche Rohr ist an seinem oberen Ende mit zwei regulierbaren Oeffnungen versehen und wird durch Schwimmer in der aus Fig. 186 ersichtlichen Weise festgehalten. Eine etwa nötige Ausbalancierung kann durch ein an der angedeuteten Kette wirkendes Gegengewicht eventuell von Hand erfolgen. Durch die Oeffnungen ergießt sich das Wasser in das Ablaufrohr. Fließt vom Filter weniger zu, als die Oeffnungen wegnehmen, so hat der Wasserstand im Reinwasserbehälter das Bestreben, zu sinken, und gleichzeitig damit auch die Schwimmervorrichtung bezw. das bewegliche Rohr; im umgekehrten Falle sucht die ganze Einrichtung in die Höhe zu steigen. Verursachen die Widerstände des Ringes oder der Feder gegen diese Bewegungen keine unüberwindliche Störung, so wird sich ein Gleichgewichtszustand hersteilen, bei welchem die Oeffnung für den Wasseraustritt in nahezu konstanter Lage gegenüber dem um H abgesenkten Wasserstande im Reinwasserbehälter verharrt. Die Schwimmervorrichtung bezw. die Ueberdruckhöhe H wird sich der allmählichen Abnahme der Durchgängigkeit des Filters (vgl. S. 423) anpassen und schließlich das bewegliche Rohr auf dem festen Rohre 'sitzen bleiben, womit, bei richtiger Bemessung des Spielraumes, die Verstopfung des Filters angedeutet ist.

Die Einrichtung ist zweifellos eine Vervollkommnung; ob sie angesichts der in dem Ueber-einandergleiten der Röhren liegenden Schwierigkeiten in der obengedachten Weise auf die Dauer wirkt oder bloß ruckweise den Spiegelschwankungen im Reinwasserbehälter folgt, wissen wir nicht anzugeben. Im übrigen macht sie den Filterwärter nicht entbehrlich, erleichtert ihm aber — gutes Funktionieren vorausgesetzt — wesentlich seinen Dienst.

Atl 4. Entlüftung des Filterbettes. Wir haben bereits (S. 424) erwähnt, welche Nachteile etwa aus dem Filterbette aufsteigende Luftblasen auf die eigentliche filtrierende Schichte äußern; es ist deshalb von größter Wichtigkeit, für eine gute Entlüftung des Filters zu sorgen. Dieselbe wird in erster Linie dadurch bewirkt, daß man das Anlassen des Filters durch Füllung von unten — vom Reinwasserbehälter aus — besorgt. Aber auch dann, wenn diese Vorsichtsmaßregel befolgt und gleichzeitig auf ein sehr langsames Anfüllen gesehen wird, setzen sich, insbesondere in dem Sammelkanale und den Seitendrains, doch gerne Luftblasen fest. Diese Luft sollte direkt in die Atmosphäre entweichen können. Da man der Entleerung wegen den Hauptsammelkanal gegen den Rein Wasserbehälter und die Seitendrains gegen den Hauptkanal mit Gefälle versieht, so werden etwa aufgesetzte Luftröhren dann am wirksamsten sein, wenn sie an den höchsten Punkten dieser Kanäle, d. h. am Rande des Filterbeckens, angebracht sind. Je reichlicher die Kommunikation, um so besser ist die Einrichtung, auch noch aus anderem Grunde.

W//////////A

Schwtraer

Schwimmer

g§|

JiÜer

Erfahrungsgemäß müssen die Filter von Zeit zu Zeit trocken gelegt und ausgelüftet werden, um in den unteren Teilen des Filterbettes, welche jahrzehntelang nicht ausgewechselt werden, die allmählich vorgedrungene organische Substanz zu reduzieren. Für diesen Fall ist es von ganz besonderem Werte, wenn das Eindringen der reinen atmosphärischen Luft möglichst erleichtert wird.

4 111

////

3 TU.

Fig. 186. Automatische Regelung des Wasserabflusses von Filterbecken.

¹

Wir sehen selbstverständlich in diesem Buche ah von der Fabrikation künstlicher Mineralwasser und der Mischung von Trinkwasser mit Spirituosen, Thee, Kaffee, Zucker etc.

²

Theoretische Studien über den Vorgang der Sedimentation feinerer Trübungen hat Seddon [752] angestellt, auf welche wir verweisen.

³

Ein Tag = 24 Stunden = 86400 Sekunden.

⁴

Vgl. Piefke, C., Die Prinzipien der Reinwassergewinnung mittels Sandfiltration. Berlin 1887 und Piefke, C., Aphorismen über Wasserversorgung. Zeitschrift für Hygiene von Koch und Flügge. Bd. 7, Heft 1, S. 128, Jahrg. 1889.

⁵

Vgl. Jahresbericht über die Wasserversorgung von Zürich und Umgebung pro 1889. Zürich 1890, S. 42.

⁶

Vgl. Abschn. I, S. 125.

⁷

Eine Uebersicht der bei deutschen und englischen Filtern üblichen Materialfolge im Filterbett giebt Kümmel auf 2 Tafeln im Journ. für Gasbel. u. Wasservers., Bd. 33, S. 531, Jahrg. 1890. Es sind dort aufgezeichnet die Filterbetten von Altona, Berlin (Tegel, Stralau), Braunschweig, Bremen, Breslau, Brieg, Güstrow, Lübeck, Magdeburg, Posen, Rostock, Stettin und Stuttgart; ferner jene von Dublin, Edinburgh, Leicester, Liverpool, London (Southwark and Vauxhall, Lambeth, Chelsea, Grand-Junction, West-Middlesex, Stoke-Newington, Hornsey, New-River-Head, East London) und York. Weiteres findet sich in [715].

⁸

Durchgeführt ist eine derartige Anordnung bei den Lambeth-Water Works, vgl. Blatt 5 der dem Werke von Kirkwood-Samuelson [715] beigelegten Zeichnungen und Seite 33 des Textes.

Zürich und Umgebung. Zürich 1888,

Seite 13.

Ad 5. Abhaltung äufserer Einflüsse. Auf die Beschaffenheit von stehendem oder nur sehr langsam bewegtem Wasser ist eine staubige Luft von sehr nachteiligem Einflüsse, einerlei, ob der Staub vegetabilischen oder mineralischen Ursprungs ist; insbesondere schädlich können aber unter Umständen die in der Luft enthaltenen Fäulnispilze sein. Man wird also den Filterspiegel möglichst gegen diese Einflüsse schützen müssen, und dies geschieht am besten durch Ueberdachung oder Ueberwölbung. Wo eine solche Ueberwölbung oder Ueberdachung aus irgend welchen Gründen nicht zulässig ist, suche man wenigstens die gewöhnlichsten Ursachen schädlichen Staubes durch richtige Platzwahl für das Filter zu beseitigen; man lege dasselbe also nicht in Nähe stark frequentierter Straßen oder gar in rauchige Quartiere. Auch gegen mutwillige oder boshafte Eingriffe sind insbesondere die offenen Filter durch dauerhafte Einfriedigungen möglichst zu schützen.

(regen die atmosphärischen Einflüsse läßt sich ein offenes Filter schwer genügend verwahren. Frost und Hitze, Regen und Schnee, Sturmwind u. dgl. bringen die nachteiligsten Wirkungen hervor. Der Frost ist besonders im deutschen Klima und in Gegenden, welche nördlicher als Deutschland liegen, ein den Betrieb der Filter sehr erschwerender Uebelstand. Das Eis muß unter allen Umständen aufgehackt und offen erhalten werden, um überhaupt einen Betrieb zu ermöglichen. Wird aber während anhaltenden Frostes ein solches Filter verstopft, so ist das „Abschälen“ der verlegten Sandschichte und damit auch die Wiederinstandsetzung des Filters einfach unthunlich; man muß dasselbe bis zum Eintritte milder Witterung gänzlich aus-sch alten. Tritt der gleiche Umstand an mehreren Filtern ein, so ist man genötigt, die noch in Wirkung befindlichen stärker in Anspruch zu nehmen, wodurch auch diese einer rascheren Verschlammung und damit der gleichen Gefahr entgegengehen. Glücklicherweise sind bei strengem Froste die zu filtrierenden Wasser nicht sehr unrein; sonst würde in vielen Fällen der Betrieb ganz unmöglich. Immerhin wird in Rücksicht auf die Frostwirkungen eine ganz bedeutende Reservefläche für die Filter nötig werden; auch leidet das Mauerwerk des Bassins sowohl durch das Aufeisen als auch durch das Eindringen des Frostes in den Mauerkörper selbst. Unter dem Einflüsse der Hitze findet eine Erwärmung des Wassers statt; diese äußert sich nicht bloß nachteilig auf die Temperatur des Filtrates, sondern sie begünstigt auch die Entwickelung einer Vegetation im Rohwasser, wodurch dann das Filter rasch verstopft wird. Die erhöhte Temperatur des Filtrates begünstigt die Verderbnis desselben, ist also in doppelter Beziehung unvorteilhaft: wegen der an den Auslaufstellen im Verteilungsnetze sich äußernden, für den Gebrauch des Wassers unangenehmen Erwärmung und der Gefahr, die in der hierdurch begünstigten Entwickelung der Pilzkeime im filtrierten Wasser liegt. Regen und Schnee bringen aus der Atmosphäre Unreinigkeiten in die Filterbassins. Der Sturmwind wühlt das Wasser auf, löst den Zusammenhang der eigentlich filtrierenden Sandschichte an der Filteroberfläche und ist infolgedessen Ursache von Trübungen im Filtrate.

Die Bedeckung, insbesondere aber die Ueberwölbung der Filter beseitigt die meisten der eben angeführten Uebelstände. Im überwölbten Filter bleibt das Wasser im Sommer kühl und erwärmt sich im Winter durch Ausgleichung der Wasserwärme mit der Erdwärme. Die Temperaturschwankungen bewegen sich innerhalb enger Grenzen: vegetabilische und animalische Entwickelungen werden dadurch wesentlich eingeschränkt. Regen, Schnee, Wind und Staub sind in ihren Wirkungen paralysiert. Die größten Vorteile liegen aber darin, daß sich ein überwölbtes Filter nicht so rasch verstopft als ein offenes, daß die Schwierigkeiten und nachteiligen Einflüsse des Frostes gänzlich beseitigt werden und daß man mit aller Sicherheit die für den Betrieb nötigen, in diesem Falle auf ein Minimum zu reduzierenden Reserveflächen berechnen kann. Die Verzögerung in der Verstopfung vermindert überdies die Kosten der Reinigung (Erneuerungen der oberen Sandschichte sind weniger häufig) wesentlich; jene für das Aufeisen etc. kommen ganz in Wegfall. Ebenso sind die baulichen Unterhaltungskosten erheblich geringere.

Die Erfahrung an den Filtern in Zürich hat gelehrt, daß die Wasserfiltration in den überwölbten Filtern (von den 5 in Fig. 185 dargestellten Becken sind die 3 der Limmat zunächst gelegenen überwölbt, die 2 andern offen, aber mit den zum Tragen der Ueberwölbung bestimmten Pfeilern versehen) mit Inbegriff der Verzinsung (4 %) und Amortisation (2 °/°) des Anlagekapitals um 10% billiger zn stehen kommt, als in den offenen, trotzdem, daß sich die letzteren in der ersten Anlage um 27 ’/a °/° billiger stellten. Diese Thatsache hängt mit der geringeren Leistung der offenen Filter zusammen¹).

Alle diese Gründe zusammengenommen sprechen in unserem Klima so entschieden für überdeckte Filter, daß die ausschließliche Anwendung derselben als eine notwendige technische Anforderung unbedenklich aufgestellt werden kann. Trägt man derselben Rechnung, so kommen auch die Nachteile äußerer Einflüsse in Wegfall.

Ad 6. Handhabung des Filterbetriebes. Die Zeit, welche vergeht, bis die obere Sandschichte eines Filters abgeschält werden muß, ist selbstverständlich abhängig von der allgemeinen Betriebsanordnung; sie ist unter sonst gleichen Umständen größer, wenn der Filtration eine Ablagerung vorhergeht und wenn die Filter überwölbt sind. Im übrigen entscheidet die Natur des zu filtrierenden Wassers und die Inanspruchnahme pro Quadratmeter Filterfläche in 24 Stunden, welche gewöhnlich zwischen 1,5 Kubikmeter und 3,5 Kubikmeter schwankt (vgl. auch S. 422), über die sogen. Laufzeit. Dabei sei bemerkt, daß nicht allein das Ausmaß der im unfiltrierten Wasser enthaltenen Sinkstoflfe, sondern auch ihre mehr oder weniger schleimige Beschaffenheit in Betracht kommen.

Die Filtration des in Stuttgart ohne vorhergegangene Ablagerung auf die offenen Filter geleiteten Neckarwassers erfordert im Jahre durchschnittlich etwa 10 Filterabschlammungen; bei den offenen Filtern in Zürich waren im Mittel etwa 9 Abschlammungen nötig. Bei dem Wasserwerke für Altona beträgt die durchschnittliche Laufzeit 15 bis 20 Tage [768], also die Zahl der jährlichen Abschlammungen 18 bis 24. In den schlimmsten Perioden der englischen Flüsse müssen die offenen Filter etwa einmal pro Woche abgeschlammt werden [715]. Lindley behauptet [751]: „Die Laufzeit des Filters zwischen jeder Reinigung variiert zwischen 5 bis 6 Tagen und 3 Monaten und kann im Mittel wohl mit 3 bis 4 Wochen (also 13 bis 17 mal Abschlammung im Jahre) angenommen werden; in Warschau ist dieselbe 4 Wochen“. In Warschau geht der Filtration eine Ablagerung vorher, ebenso in Altona, in Stuttgart nicht, während in Zürich reines Seewasser filtriert wird.

Ueber die Maxima und Minima der Laufzeit macht Kümmel [768] folgende, aus dem Betriebsjahr 1889—90 herrührende Angaben:

Stadt

Längste Betriebsdauer in Tagen

Kürzeste Betriebsdauer in Tagen.

Berlin.....

Braunschweig .

An allen diesen Orten treffen die längsten Arbeitszeiten in den Winter.

Daß ein Filter im frischen Zustande anfänglich kein reines Wasser liefert und weshalb, haben wir bereits S. 421 erwähnt. Je schmutziger das über ein frisches Filter aufgebrachte Wasser ist, um so rascher stellt sich die eigentliche filtrierende Schlammschichte her, welche die Vorbedingung einer guten Filtration ist. Beim getrübten Flußwasser darf man deshalb ein bis zwei Tage nach Einlauf desselben auf ein frisches Filter schon ein klares Filtrat erwarten, welches dann auch genügend frei von organischer Substanz und Mikroben ist. Bei dem hellen Seewasser in Zürich lieferten dagegen die Filter zeitweise erst 3672 Tage nach ihrer Ingangsetzung Wasser, welches die nötige Reinheit hatte, um an die Versorgung abgegeben werden zu können. Zwischen diesen Extremen werden sich die praktischen Ruhepausen bewegen. Da die Ausschaltung eines Filters auf sehr lange Zeit mißlich' ist, dürfte es sich empfehlen, für die raschere Entwickelung der Schlammschichte auf künstlichem Wege zu sorgen, was durch Trübung des zu filtrierenden Wassers, Zugabe von kolloidalen Substanzen etc. geschehen kann.

haben wir schon erwähnt. Auch

Beim Abschlammen des Filters wird in der Regel nur eine Schichte von 2 Zentimeter Dicke von der obersten Sandlage abgeschält. Unter dieser Schichte ist zwar der Sand im Filter auch nicht mehr rein; es wäre aber unvorteilhaft, auch diesen nur leicht gefärbten Sand zu entfernen, weil erfahrungsgemäß hei weiterer Filtration durch denselben nicht nur kein schlechteres Filtrat, als beim neuen Sande erfolgt, sondern sich auch viel rascher, als beim letzteren, die filtrierende klebrige Umhüllung der Sandkörner bildet, wodurch weniger Verunreinigungen in die unteren Teile des Filters gelangen. Nach jeder Abschlammung des Filters soll der Sand mit Gabeln 20—25 Zentimeter tief gelöst und hernach leicht mit dem Rechen verebnet werden. Es geschieht dies deswegen, weil durch den großen Ueberdruck vor dem Eintritte der Verstopfung die oberen Schichten des Filterbettes zusammengebacken sind und dann nicht mehr die nötige Durchgängigkeit besitzen, wie man sie zur normalen Filtration notwendig hat. Die weiteren Prozeduren — das Aufträgen der neuen Sandschichte nach einer gewissen Periode und das Anfüllen des Filterbettes mit reinem Wasser von unten etc. haben wir das zulässige Maximum des Filtrationsüberdruckes, bei welchem das Filter abgeschlammt werden muß, mit ca. 60—80 Zentimeter angegeben.

Der von den Abschlammungen herrührende verschlammte Sand wird dort, wo die Beschaffung neuen Sandes nicht mit geringerem Aufwande möglich ist, gewaschen. Dies geschieht vielfach von Hand mittels Krücken; dem Schlammsande wird reines Wasser zugeleitet, welches durch Hin- und Herziehen der Krücken mit dem Schlamm vermischt und dann abgelassen wird. Selbstverständlich geht dabei auch ein Teil brauchbaren Sandes mit fort. Statt der Handarbeit

verwendet man in Zürich zu einer solchen Sandwäsche Maschinenarbeit, die ein genau gleiches Hin- und Hergehen von Sandkrücken etwa zur Hälfte des Preises für die Handarbeit bewirkt. Anderwärts verwendet man zu demselben Zwecke die bekannten Trommeln.

zu

Von Zeit zu Zeit — wenn möglich mehreremale im Jahre — sollten die Filterbetten vollständig entleert werden. Ist das Wasser aus allen Poren und Zwischenräumen entwichen, so dringt die atmosphärische Luft nach, berührt alle Flächen an dem Filtermaterial und trägt so erfahrungsgemäß wesentlich zur Erhaltung der Fähigkeit desselben, von organischer Substanz und von Bakterien freies Wasser zu liefern, bei. Es ist gut, diese Wirkung 2—3 Tage andauern lassen; sie wird bei trockenem, warmem Wetter am nachdrücklichsten sein.

Gleichförmigkeit und Regelmäßigkeit im Wasserabflüsse sind — wie wir bereits ausführlicher auseinandergesetzt haben — von größter Wichtigkeit beim Filterbetriebe. Soweit man sich bei Erzielung dieser Erfordernisse von Menschen unabhängig machen kann, ist es angezeigt, dies zu thun. Für den beaufsichtigenden Ingenieur sind aber nicht bloß die diesem Zwecke dienlichen, bereits erwähnten Einrichtungen etc. von Wert; es sollten auch allerwärts, wenn möglich, selbstregistrierende Meßvorrichtungen für das auf die Filter gelangende und das in den Reinwasserbehälter eintretende Wasser, ferner Wassersta,ndszeiger zur raschen Uebersicht des Filtrationsüberdruckes etc. vorgesehen werden. Auf eine Detailbeschreibung solcher Einrichtungen können wir uns hier nicht einlassen; wir werden aber in Abschnitt V auf den Gegenstand zurückkommen.

Regelmäßige chemische und bakteriologische Analysen des filtrierten Wassers, Lichtproben zur Feststellung der Klarheit desselben und Temperaturmessungen sind ebenfalls unentbehrlich bei geordnetem Betriebe.

Praktische Erfahrungen. Seit man in allen zivilisierten Ländern der öffentlichen Gesundheitspflege so große Aufmerksamkeit zuwendet, wird auch die künstliche Filtration des Wassers von hygieinischer Seite mit großem Interesse verfolgt. Die Hauptrolle spielt natürlich dabei die Bakteriengefahr, besonders deswegen, weil man teilweise annimmt, die Uebertragung von Typhus, Cholera u. s. w. erfolge durch Vermittelung des Trinkwassers. Allerdings stehen hier die Ansichten des z. Z. hervorragendsten Gelehrten auf dem Gebiete der Hygieine (v. Pettenkofer) denjenigen der jüngeren Kollegen schroff gegenüber. Immerhin giebt auch v. Pettenkofer zu, daß ein bakterienreiches Wasser verdächtiger sei, als ein bakterienfreies; die „Vermutung liege nahe, daß in jenem eine verhältnismäßig stärkere Zahl von pathogenen Bakterien sein möchte, als in einem von Bakterien reinerem Wasser“. Man darf also dies wohl als richtig annehmen.

Stellt man sich nun die Frage, ob durch sorgfältige Sandfiltration die Bakterien zurückgehalten werden, so erhält man bei dem heutigen Stande unserer Erfahrungen noch kein unbedingtes Ja als Antwort. Zwischen den Versuchen in GenG'), nach welchen ein Sandfilter von 1,10 Meter Mächtigkeit gegen den Durchgang von Bakterien nahezu wirkungslos war, und den Erfahrungen in Zürich [753], welche beim normalen Gange der Filter ein vollständig keimfreies Filtrat konstatieren, liegen eine große Menge von Experimenten, auf Grund welcher man allerdings annehmen darf, daß die Sandfiltration bakterienzurückhaltend wirkt, daß aber Geschwindigkeit des Wasserdurchganges und andere Dinge einen paralysierenden Einfluß üben und stets noch ein kleiner Teil von Keimen das Filter passiert. Die Zahl der Erfahrungen, welche das letztere konstatieren, ist die überwiegende.

Rätselhaft ist die vielfach gemachte Beobachtung, daß die Bakterienzahl im unfiltrierten Wasser im Winter ohne erkennbare Ursache plötzlich zu hohen Ziffern steigt. So war dieselbe z. B. in Zürich im Winter 1890/91, während der See mit Eis bedeckt war, etwa 10 mal .so groß, als die normale, welche ca. 200 Keime pro Kubikzentimeter beträgt. In Stralau-Beilin [<68]

*) Fol, H., und D u n a n t, P. L., Recherches sur le nombre des germes vivants que renferment quelques eaux de Geneve et des environs. Genf 1884.

stieg sie im filtrierten Wasser pro Kubikzentimeter am 30. März 1886 auf 2300, in Tegel-Berlin am 8. Dezember 1885 auf 1500, in Warschau auf 406 am 9. Februar 1889, in Altona aufc² 1150 am 20. Februar 1886 und auf 1900 im Januar 1891 !

Wir glauben, daß zur Zeit die Sandfiltration eine große Verbesserung des Wassers bewirkt, daß es aber nur ausnahmsweise gelingt, mittels der seither bekannten Filtrationsmethoden ein völlig keimfreies Wasser herzustellen. Der Streit über diese Frage wird indessen — das hoffen wir sicher — zu weiteren Fortschritten in dem Filterbetriebe anspornen und dadurch den wichtigen Moment herbeiführen helfen, in welchem wir sagen können: das filtrierte Wasser entspricht allen sanität -lichen Anforderungen.

Die Ablagerung und Filtration des Wassers durch Sand ist eine teure Sache, und das ist natürlich ein Hindernis für deren allgemeine Anwendung. Der Preis für die erste Einrichtung und für die Filtration selbst hängt vor allen Dingen von dem verfügbaren Sande ab.

Die Leistungsfähigkeit eines Filters nimmt — wie bereits erwähnt — mit der Feinheit des Sandes zu; in gleicher Zeit steigern sich aber wegen der kürzeren Laufzeit auch die Betriebskosten und die Betriebsschwierigkeiten. Letztere werden bei steigender Feinheit des Sandes bald so groß, daß die Filtration praktisch unmöglich wird. Diese Grenze tritt erfahrungsgemäß schon bei einer mittleren Korngröße von ^3—¹I₂ Millimeter im Durchmesser ein. Man würde ein aus noch feinerem Sande bestehendes Filter jeden Tag oder noch öfter reinigen müssen, was nicht allein unverhältnismäßig große Kosten verursacht, sondern sehr oft aus praktischen Rücksichten unmöglich ist. Die mittlere Korngröße soll also 0,5 Millimeter übersteigen.

Die verschiedenen Wasser verhalten sich in Bezug auf die Filtration verschieden. Jedes Wasser hat einen bestimmten Feinheitsgrad des Filtersandes, welcher für die Filtration die günstigsten Verhältnisse ergiebt, d. h. diejenigen Verhältnisse, unter denen am billigsten gearbeitet wird. Der richtige Sand ist aber durchaus nicht immer zu erlangen, und es muß sich daher vieles nach der Natur des Sandes, dessen Verwendung im Bereiche der Möglichkeit liegt, richten [715]. Wie derselbe zu ermitteln ist, haben wir S. 423 gezeigt; wir bemerken noch, daß es nicht immer Flußsand sein muß. In Altona z. B. wird mit Erfolg Grubensand zur Filtration gebraucht.

Wenn die Anschaffungskosten des Sandes feststehen, so ist ein Hauptfaktor des Gesamtaufwandes bekannt; die Preise für Kies, Backsteine, Mauerwerk und Maschinenteile am Filterbecken etc. sind weniger schwankend.

Hinsichtlich des Mauerwerkes an den Filterbassins ist zu bemerken, daß dasselbe auf das solideste und unbedingt wasserdicht ausgeführt werden muß. Die Nichtbeachtung dieser Notwendigkeit kann den ganzen Filtrationsprozeß nutzlos machen. Risse in dem Mauerwerk führen das unreine Wasser über der obersten Sandschichte der Filter in die Reinwasserräume der benachbarten, so oft ein Pressungsunterschied zwischen beiden besteht²). Die Pressung auf das Fundament wird stets eine bedeutende, was bei schlechtem Baugrunde eine künstliche Befestigung der Sohle unerläßlich macht. Meistens rühren etwa auftretende Risse etc. von einem Nachgeben der Fundamente her, viel weniger häufig von zu schwacher Ausbildung der Umfassungsmauern, denn die letzteren haben nur einem relativ geringen Erddrucke zu widerstehen. Man beachte übrigens hier die Grundsätze der Statik mit peinlichster Gewissenhaftigkeit und gehe in der Vorsicht so weit, als es nur irgendwie zu rechtfertigen ist, ganz besonders bei den Fundamenten. Bei überwölbten Filtern, welche einen Teil der Gewölbelast durch Pfeiler auf das Fundament übertragen, versäume man nie, durch Grundbogen und Gurtbogen eine Verteilung des konzentrierten Druckes zu bewerkstelligen.

Soweit die innere sichtbare Fläche der Filterbecken beim Aufeisen bezw. beim Abschälen der Schlammlagen den Angriffen scharfer Instrumente ausgesetzt ist, muß sie eine Verkleidung mit Quadern oder mindestens mit sehr hart gebrannten Backsteinen (Klinkern) erhalten. Die Sohle ist mit einem Glattstriche von Zementmörtel zu versehen.

Die Verwendung von Holz in den Filtern ist nicht ratsam: Holz ist in solchen Fällen ein Herd für Bakterien.

Eine mit Verwendung von sehr viel Holz durchgeführte Anlage wurde von Cr am er für das Wasserwerk in Brieg entworfen³)- Um mit geringem Aufwande eine wesentliche Vergrößerung der Filterfläche zu erzielen, wurde der Sand in 5 Stockwerken übereinander auf hölzernen, an einzelnen Stellen durchbrochenen Pritschen gelagert. Nach verhältnismäßig kurzer Probezeit mußten jedoch diese Filter der hohen Betriebskosten wegen (Reinigung und Instandhaltung) verlassen werden.

In welchem Umfange man hier die Rücksichten der Sparsamkeit walten lassen darf, hängt von den besonderen Umständen des speziellen Falles ab.

Bei Bestimmung der unbedingt nötigen Filterfläche muß auf den Tag des Maximalverbrauches Rücksicht genommen werden; wir werden später (in Abschn. IV) hierauf zurückkommen, bemerken indessen hier zum Voraus, daß an diesem Tage in der Regel etwa l^mal so viel Wasser entnommen wird, als im Durchschnitt, welch letzterer sich aus der Division des Gesamtjahresverbrauchs mit 365 ergiebt. Meist fällt dieser Tag in unserem Klima auf den Hochsommer, in welchem die Flußwasser (abgesehen von jenen, die aus Gletschergebieten herkommen) ziemlich klar sind; man wird also an diesem Tage und an den ihm nächststehenden wohl eine etwas größere Beanspruchung der Filter eintreten lassen können bezw. die Filterfläche nicht 1¹j2 mal so groß machen müssen, als sie für den Durchschnitt erforderlich wäre.

wie früher erwähnt — über die normalen Unterbrechungen weghelfen,

Was die Reservefilterfläche anbelangt, so scheint uns die äußerste Vorsicht gewahrt, wenn bei sehr großen Anlagen 3 Abteilungen außer Betrieb gesetzt werden können, ohne daß die rechnungsmäßig ermittelte Wasserproduktion unterschritten wird. Das eine der Reservebetten kann in der Reinigung, das zweite in der Auffüllung, das dritte in der Entleerung oder Auslüftung begriffen sein. Eine größere Zahl als 3 ist nicht mehr ökonomisch; in der Regel wird schon ein Reservefilterbett

wenn die Becken überwölbt sind.

Die Kosten der Sandfiltration, bezogen auf den Kubikmeter filtrierten Wassers, sind begreiflicherweise sehr verschieden. Einschließlich Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitals betragen dieselben für große Filterbecken nach Kirkwood [715] bei den Chelsea-Wasserwerken in London 0,91 Pfennige, bei den am billigsten arbeitenden Middlesex-Wasserwerken 0,22 Pfennige. Lindlev [751] giebt in gleicher Voraussetzung folgende Zahlen:

0,75 „ 1,25

Kosten der Ablagerung in überwölbten Bassins 0,20 bis 0,25 Pfennig „    „ Filtration „

Gesamtkosten

0,95 bis 1,50 Pfennig.

In Zürich kostete der Kubikmeter filtrierten Wassers bei Einbeziehung von 4 °/o Zins und 2 °/o Amortisation des Anlagekapitals aus den überwölbten Filtern 0,68 Pfennig, aus den offenen 0,75 Pfennig; in Stuttgart 1890/91 aus den offenen Filtern 0,76 Pfennig.

Bei diesen Kosten entfällt stets der größere Anteil auf die Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitals. Die Reinigung, Sanderneuerung, Wartung und Unterhaltung kosten pro Kubikmeter Filtrat in der Regel 0,15 bis 0,30 Pfennig; nur in ganz seltenen Fällen (Altona) steigen sie auf 0,50 Pfennig. Selbstverständlich sind die letztgenannten Kosten in verschiedenen Jahrgängen je nach der mehr oder weniger vorherrschenden Trübung des Rohwassers wechselnd.

Ausschließlich des Grunderwerbes, der Zu- und Ableitungen, der Reinwasserschachte mit den maschinellen Einrichtungen etc. kosten pro Quadratmeter Filterfläche die offenen Filter mit leicht abgeschrägten oder senkrechten Umfassungsmauern des Beckens bei größeren Anlagen ca. 45 bis 50 Mark; die überwölbten können auf 70 bis 80 Mark im Mittel geschätzt werden. Wo, wie in Stuttgart, der Grundwasserandrang bei der Fundation Schwierigkeiten bereitet, sind 10 bis 20 °/o zuzuschlagen. In Stuttgart kostet das überwölbte Filter ca. 92, das offene ca. 60 Mark pro Quadratmeter Filterfläche⁴).

Kleine Anlagen kommen im allgemeinen etwas teurer. Vorstehende Angaben sind ungefähre Anhaltspunkte und gelten für ähnliche Verhältnisse, wie sie in Deutschland liegen; mit dieser Beschränkung dürften sie reichlich bemessen sein.

2. Reinigung des Wassers durch Abkochen und Destillation.

vielfach von dem Abkochen des Wassers behufs

In Abschn. I, § 1, S. 8 haben wir dargethan, welche Salze im Wasser durch Kochen gefällt werden und welche in Lösung bleiben; auch haben wir S. 414 erwähnt, daß die Bakterien durch das Kochen zu Grunde gehen. Besondere Einrichtungen für das Kochen des Wassers, um es im großen für die Wasserversorgung dienstbar zu machen, sind uns nicht bekannt geworden; wohl aber wird im kleinen — innerhalb der Häuser Desinfektion desselben Gebrauch gemacht.

also den Modus der Erwärmung — die Art und Blech-

man

Die Wärmemenge, welche verbraucht wird, um Wasser von bestimmter Temperatur bis auf Siedhitze zu erwärmen, läßt sich genau berechnen (vgl. Abschn. I, § 2, S. 12). Kennt

dicke des Kessels, die Feuerungsanlage etc. —, so ist es auch möglich, die Kosten für Brennmaterial, Bedienung u. s. w. zu ermitteln. Im allgemeinen läßt sich hierüber nichts angeben.

Setzt man die Erhitzung unter dem Gefäße, in welchem das Wasser gekocht wird, fort, so verwandelt sich das letztere allmählich in Wasserdampf. Durch Rückwärtsverwandlung kann sodann aus diesem Dampfe wieder flüssiges Wasser erzeugt werden: den ganzen Vorgang bezeichnen wir mit „Destillation“.

Beide Vorgänge zusammen werden dazu benutzt, um sehr salzhaltiges oder verdorbenes Wasser zu Trinkwasser oder zu Kesselspeisewasser umzugestalten. Insbesondere ist es die Umwandlung von Seewasser zu süßem Wasser, welche einen großen Umfang angenommen hat; auf keinem größeren Schiffe können diesbezügliche Vorrichtungen entbehrt werden. Sie bestehen stets aus einem Ver-dampfungs- und einem Kondensationsapparate; der erstere liefert den von dem zweiten wieder zu flüssigem Wasser umzuwandelnden Wasserdampf.

Auch hier giebt die Theorie Anhaltspunkte, um den für diesen Prozeß unter bestimmten Umständen erforderlichen Brennmaterialienverbrauch u. s. w., also

die Kosten des Verfahrens zu ermitteln. Man kennt genau die Wärmemenge, welche die Verdampfung flüssigen Wassers von

bestimmter Temperatur erfordert, und jene, zu flüssigem Wasser der großen Verschiedenheit noch weniger ein allgemeiner Anhaltspunkt

welche frei wird, wenn die Rück Verwandlung von Wasserdampf sich vollzieht. Doch läßt sich in diesem Falle der Nebenumstände wegen geben, als beim Kochen.

Die Verdampfungsapparate sind dann, wenn die durch Kochen ausgeschiedenen Salze sich an den Wänden des Kochgefäßes als Kesselstein ansetzen, von allmählich abnehmender Leistungsfähigkeit; je dicker die abgesetzte Kruste ist, um so

Schnitt rjN

'.V

Ir"«

Dampjeirilass

S uljevljei't SYervtil

Onj

W'cpCA Oo o°

P’O <0/

\pop7

|!B

Ziiijluss

•f^Tjlauf cier SecLvniei-A.pl

Ko-.td ens alionsv ?.ss e r a.’olauj

Schnitt KL

Längenscqmu

1L

«Li

w

I ►’tL

B.

«SM

z7)

³?)\V

rj

Fig. 187. Verdampfungsapparat von Yaryan. Mafsstab 1 : 40 der natürlichen Gröfse.

unvorteilhafter ist das Verhältnis zwischen verbrannter Kohle und geliefertem Dampf. Man muß deshalb derartige Gefäße häufig reinigen und es ist stets jene Konstruktion vorzuziehen, bei welcher sich die Inkrustation auf ein Minimum reduzieren läßt.

Die Kondensationsapparate bestehen in der Regel aus Kühlschlangen, welche außen von kaltem Wasser umhüllt sind und im Innern den von der Destillation gelieferten Wassersdampf führen. Die bei der Kondensation frei werdende Wärme teilt sich dem Kühlwasser mit; deshalb muß das letztere stets wieder durch frisches Wasser ersetzt werden.

ordnen, daß das im Kond ensationsapparate

zur Verdampfung

Damit reduziert man den Wärmeverlust auf ein Minimum.

Man pflegt nun beide Prozesse so zu erwärmte Kühlwasser dem Verdampfungsapparate zugeleitet und benutzt wird.

Lueger, Wasserversorgung.

Verdampfungsapparate. Die Verdampfungsapparate kann man in solche einteilen, bei welchen die Bildung von Wasserdampf aus ruhendem, und solche, bei welchem sie aus bewegtem Wasser stattfindet. Die ersteren unterscheiden sich nicht wesentlich von gewöhnlichen Kesseln; es setzt sich in denselben viel Kruste an und aus diesem Grunde werden sie wenig mehr verwendet. Die Apparate, bei welchen bewegtes Wasser verdampft wird, empfangen das letztere als Strahl (Brause) und sind so eingerichtet, daß die Niederschläge abgeführt werden, ehe es zur Krustenbildung kommt.

Unter diesen wollen wir den „ Yaryan-Evaporator“ [793] herausgreifen, dessen empfehlenswerte Konstruktion dem letztgenannten Prinzipe entspricht. In Fig. 187 (S. 441) ist derselbe dargestellt ; die Verdampfung des eingespritzten Wassers wird durch Kesseldampf bewirkt, wie dies bei den Schiffsapparaten fast ohne Ausnahme geschieht. Es kann aber ebensowohl eine direkte Feuerung eingerichtet werden.

Das im Kondensationsapparate erwärmte Kühlwasser (Salzwasser, Seewasser) tritt bei A in Form einer Brause in die mit Bp, B₂', B₃' bezeichneten Röhren ein. Es bewegt sich in denselben zunächst weiter bis gegen den Schild, welcher den Röhrenkessel von dem Abscheideraume C trennt. Von dort aus läuft das Wasser in den Röhren 1₂, 2₂, 3₂ zurück, in den Röhren 1₃, 2₃, 33 nochmals vor, um in I4, 24, 84 wiederum zurück und endlich durch lg, 2g, 3g in den Abscheideraum C zu gelangen. In dem Schnitte KL sind in die Röhrentouren obige Nummern einge-schrieben; man kann auch leicht die Vorkammern, welche durch den Schild bezw. seine Vorlage geschaffen werden und die Wasserbewegung zwangläufig machen, erkennen.

Um die Röhren herum ist heißer Kesseldampf, dessen Pressung am Manometer I abgelesen werden kann und den wir im Querschnitte MN durch die punktierte Fläche angedeutet haben. Derselbe tritt bei F ein; die Kondensationswasser können durch G abgelassen werden. Auf dem Stutzen H sitzt ein Sicherheitsventil.

Während das durch A zugeleitete Einspritzwasser in rascher Bewegung die Röhren durchfließt, werden etwa 75% desselben in Dampf verwandelt; was übrig bleibt, ist — wenn Seewasser verdampft wurde — eine konzentrierte unreine Soole, welche sich vom Abscheideraum C in das Abflußrohr D ergießt und aus diesem mittels Pumpe abgesaugt wird. Diese Verdampfungsapparate werden in verschiedenen Größen angefertigt und garantiert die Fabrik, je nach der Größe, eine bestimmte Dampfproduktion. Der Dampf geht von C aus nach dem Kondensator.

Kondensationsapparate. Die Kondensatoren können in verschiedenartigster Weise eingerichtet sein. Eine sehr wenig Raum beanspruchende derartige Konstruktion führen wir in Fig. 188 vor. Dieser Apparat ist von J. J. Kirkaldy in London konstruiert [780]; mit demselben sollen in 6 Minuten 45 Kilogramm Dampf von 142 ⁰ C. kondensiert werden können, wobei das Kühlwasser mit 17° C. bei S ein- und mit 33° C. bei aus-tritt. Der Dampf gelangt vom Verdampfungsapparate durch das Rohr D in die Kühlschlangen und tritt aus dem Stutzen b als flüssiges Wasser durch ein Vorfilter nach dem Wasserraum a, von welch letzterem ein Ableitungsrohr c zum Reinwasserbehälter führt. In dem durch Fig. 188 dargestellten Apparate sind vier Abteilungen mit je zwei ineinander gewundenen Kühlschlangen angebracht; für geringere Leistungen werden statt vier nur S zwei, eventuell auch nur ein Zylinder angewendet.

Für die Produktion großer Mengen destillierten Wassers aus Seewasser bestand in Vliessingen bis vor einigen Jahren die in Fig. 189 dargestellte Einrichtung*), welche wir nach [778] im Folgenden noch erläutern wollen. Das Seewasser wird in einem Dampfkessel gewöhnlicher Konstruktion verdampft, durch welchen zugleich eine Dampfmaschine mit den zum Ansaugen des Wassers erforderlichen Pumpen etc. in Bewegung erhalten werden. Der Kondensator I erhält seinen Dampf direkt vom Kessel durch das Rohr 2 und den Abdampf von der Maschine durch das Rohr 1. Der Eintritt von Kesseldampf ist durch ein Ventil reguliert in der Weise, daß er nur Fig. 188. Kondensator von Kirkaldy. dann erfolgen kann, wenn der Betriebsdruck im Kessel größer Mafsstab 1 : 60 der natürlichen Gröfse. ist, als 0,7 Atmosphären. Ist auf die eine oder andre Art

*) Dieselbe ist jetzt, da in Vliessingen eine Dünenwasserleitung eingeführt wurde, die wesentlich billigeres Trinkwasser liefert, außer Gebrauch gesetzt. Sie kostete 28000 holländische Gulden.

1 D

in

<~Zf

ff

SH

s53lT*b

_S

Dampf in den Kondensator I eingetreten, so wird derselbe in den rings von Kühlwasser umgebenen Röhren b, b niedergeschlagen, sammelt sich als Kondensationswasser im Reservoire c und gelangt durch die Verbindungsröhre nach Durchströmen des Windkessels M nach c‘.

Die bei der Kondensation in I frei werdende Wärme verdampft nun auch einen Teil des Kühlwassers in I, das durch die konstant wirkende Pumpe A (in der Figur durch ein mit Diagonalen gekreuztes Rechteck) ersetzt wird. Dieser vom Kühlwasser ausgehende Wasserdampf entweicht durch das Verbindungsrohr d nach dem Kondensator II und verdichtet sich daselbst in den Röhren e, e, um ebenfalls in cf als flüssiges Wasser einzutreten. Das Kühlwasser in dem Kondensator II wird durch die Pumpe B nach Maßgabe der Verdampfung in demselben geliefert. Der im Kondensator II vom Kühlwasser entwickelte Wasserdampf geht sodann in gleicher Weise in den Kondensator III, wird dort in dem Röhrensystem g, g verdichtet und gelangt als flüssiges Wasser gemeinsam mit dem von c nach & hinfließenden Wasser durch den Windkessel M und die daran anschließende Aufsteigeröhre nach c". In den Kondensator III strömt kontinuierlich kaltes Seewasser zur Kühlung durch die Röhre h ein und entweicht durch die Röhre Tc nach dem Abflußkanal. Von c" aus bewegt sich das kondensierte Wasser rückwärts im Sinne der Pfeile, steigt in dem oben gegen die Atmosphäre offenen Rohre l in die Höhe und gelangt dann nach dem Filter IV, von welchem es gereinigt nach dem zweiteiligen Kessel V abzieht und aus diesem durch das Rohr 12 zum Süßwasserreservoir gelangt.

vom

■s

mt

=3;

(.LÜi

.3

I f

iS

♦ b>

i!

49

!Ssl

i““*"

7_,    71

<P==f@5i

\\

Lüriö T anb

s±

X*

tt

ER

.j^tj-LäLyd

Hl

mmm

^bflvss^änal

Fig. 189. Schematische Darstellung des Seewasser-Destillationsapparates im Hafen von Vliessingen.

zum j\]bflus5^anal

zum

:um Sü[swasserrsse7vo\T

Die einander zugekehrten Abteilungen der Kessel V und VI haben zwei zylindrische Schwimmer 3 und 4, die an ihrem oberen Ende durch einen bei 5 befestigten und um diesen Punkt drehbaren Wagebalken an ihrem unteren Ende mit Ventilen verbunden sind. Die drei übrigen Abteilungen des Kessels VI, die Räume 6, 7 und 8, haben drei kugelförmige Schwimmer, deren untere Enden mit Ventilen versehen sind, durch welche der Wasserzufluß zu den Pumpen A, B und C reguliert wird. Der Kessel VI ist durch die Röhre J mit dem Kessel III verbunden; in C befindet sich die Dampfkesselspeisepumpe.

Der Zweck dieser Anordnung ist, die Zuführung von Kühlwasser parallel zu halten mit der Produktion von Süßwasser bezw. mit der Menge des dem Kessel I zuströmenden Dampfes. Vermindert sich die Dampfzuströmung, so vermindert sich auch entsprechend die Menge des kondensierten Wassers; mit dem Wasserspiegel im Kessel V sinkt der Schwimmer 3, während der Schwimmer 4 des Kessels VI gehoben und das mit demselben verbundene Ventil der Zuflußrohre J in entsprechender Weise zugestellt wird. Infolgedessen tritt auch weniger Speisewasser in den Kessel VI, die Schwimmer der Räume 6, 7 und 8 sinken ebenfalls und damit werden die Widerstände für das in die Saugröhren tretende Wasser größere, also das Pumpenförderquantum ein kleineres; mithin wird den Kesseln I und II auch entsprechend weniger Kühlwasser geliefert. Im umgekehrten Falle ist das Verhalten aller Apparate ein entgegengesetztes.

Das dem Kessel III zugeführte Seewasser enthält viel Luft, welche durch die einen Wasserverschluß bildende Röhre K nicht entweichen kann; diese Luft steigt im Rohre u auf, läßt in dem kugelförmigen Raume das mechanisch mitgerissene Wasser fallen und gelangt von da in den Kessel II, um sich mit den Wasserdämpfen zu mischen und dadurch dem kondensierten Wasser den wünschenswerten Luftgehalt mitzuteilen.

Die mit 13 bezeichneten Rohre und die Ablaßhahnen dienen zum Entleeren und Spülen der verschiedenen Kessel.

Im Mittel vermag die ganze Einrichtung pro Stunde einen Kubikmeter bezw. pro 1 Kilogramm Kohle 18 Kilogramm Wasser zu erzeugen.

Verdampfungs- und Kondensationsapparate für kleine Segelboote.

Wo kein Feuer zur

Dampferzeugung vorhanden ist, wird die hierzu nötige Wärme mittels Reibung erzeugt. Eine Friktionsscheibe erhitzt an einer Stelle den Raum eines Metallgefäßes, in welchem sich Seewasser befindet; das letztere verdampft, wird durch einen Oberflächenkondensator niedergeschlagen und in einem besonderen Behälter gesammelt.. Wir verweisen hinsichtlich eines diesbezüglichen Apparates auf [789].

Die Umwandlung von Meerwasser zu. süßem (destilliertem) Wasser in der vorbeschriebenen Weise ist stets eine teure Prozedur; es wird selten möglich, den Kubikmeter unter 1,50 bis 3 Mark — je nach der Größe und Wirkung des Apparates — herzustellen. Indessen ist diese Herstellung in manchen Fällen das einzige Mittel, um zu Trinkwasser zu gelangen. Das gewonnene Wasser ist dann, wenn ihm die nötige Luft zugemischt wird, zum Trinken wohl geeignet; doch hat dasselbe meist einen eigentümlichen und faden Geschmack. Ein Zusatz von Zucker oder Oxalsäure (D. R. P. Nr. 51320) zu dem Rohwasser vor dessen Destillation soll den Geschmack des Destillates sehr verbessern.

Es ist auch versucht worden, die Sonnenwärme zur Verdampfung von Meerwasser zu benutzen und aus dem Produkte destilliertes Wasser herzustellen [781]; als hierher gehörig können endlich die Versuche bezeichnet werden, den in der atmosphärischen Luft enthaltenen Wasserdampf durch Berührung mit künstlich abgekühlten Flächen zu kondensieren etc.

Im übrigen verweisen wir auf die S. 303 angegebene Litteratur und die zahlreichen diesbezüglichen Patentschriften, speziell auf D. R. P. Nr. 27162, 28241, 46 277, 47 219, 47 874(Dachflächen als Oberflächenkondensatoren), 51 564, 53450 u s.w.

Litteratur:

Die Litteratur über die künstliche Verbesserung von Wasser haben wir auf S. 302 sub. 4 angeführt. Außerdem erwähnen wir noch die in Abschn. II, S. 24 ff. sub 186, 188, 229, 236, 283, 292, 298, 307, 319, 336, 371 genannten Werke, sowie die in Abschn. I, S. 122 angegebene Litteratur, besonders die Arbeit von Weiß (Civiling. 1865, S. 17 ff.). Ferner verweisen wir auf die im Literaturverzeichnis S. 288 ff. enthaltenen Nummern 3, 4, 6, 7 16, 27, 29, 34, 36, 41,    2,

43, 45, 59, 61, 65, 66,

107, 110, 133, 149, U 261, 262.

, 69, 70, 71,    3,

165, 166, 16 ,

05

GO

0, 81, 82, 84, 88, 98, , 200, 215, 237, 247,

§ 39. Vorarbeiten für Fassung verdeckter Wasserläufe.

Im Eingänge von § 36 haben wir nochmals kurz die in Abschn. II in ausführlicher Weise gegebenen Anhaltspunkte hinsichtlich Beschaffenheit, Menge und Nachhaltigkeit des in einem Terrain erreichbaren Grundwassers zusammengefaßt. Indem wir uns hierauf beziehen, wollen wir zunächst konstatieren, daß die Wahrscheinlichkeit — ja sogar die Gewißheit: es sei innerhalb eines gewissen Gebietes

eine Grundwassermenge von bestimmter Größe zu haben, noch keine Lösung einer Wasserfrage bedeutet. An diesem Punkte angelangt, beginnen vielmehr erst recht die Schwierigkeiten, denn es handelt sich jetzt darum, genau den Ort zu finden, an welchem man mit dem Minimum an Kosten das Wasser zu Tage bringen kann.

Zwei Aufgaben sind es vorzüglich, die man zu lösen hat: entweder ist zu untersuchen, ob bereits vorhandene Grundwasseraustritte (oder Entnahmen) in dem Ergebnisse vermehrt werden können, oder man hat überhaupt ein bestimmtes Wasserquantum zu finden, ohne daß irgend welche andere als ganz allgemeine Anhaltspunkte vorliegen.

Wie bei bestehenden Quellen im Gebirge eventuell durch Aufschlußarbeiten weiteres Wasser zu gewinnen ist, haben wir schon mehrfach in § 37 berührt. Man hat sich vor allen Dingen zu vergewissern, ob dem vorhandenen Auslaufe und woher demselben mehr Wasser zufließen könnte. Dann ist nachzuforschen, welchen Weg das Wasser einschlägt, das dem Auslaufe zur Zeit entgeht. Bei diesen Forschungen ist man in erster Linie auf geognostische Studien angewiesen, d. h. auf Arbeiten anderer, welche in der Regel vorbehaltlos keine Aufschlüsse geben. Durch die verschiedensten Vorgänge entstandene wasserführende Gänge werden zwar häufig vermutet, besonders wenn Verwerfungen im Gebirge vorher erkannt sind; dagegen ist meistens jede zuverlässige Angabe, die zu ihrer Auffindung führen könnte, ausgeschlossen. Dazu kommt noch der für die Praxis größte Uebelstand: daß Bohrungen im festen Gebirge, welche in erster Linie einige Anhaltspunkte geben könnten, sehr teuer sind und man sich infolgedessen selten entschließt, zu denselben zu raten.

Es ist demgemäß schwer, im festen Gebirge eine bestimmte Richtung für den Abfluß des Wassers zu erkennen. Ausnahmen hiervon bilden die in Abschn. II, S. 256 geschilderten Fälle an den Steinscheiden und ähnliche, auf den Lauf des Wassers einen Zwang ausübende Verhältnisse, auf welche wir bereits in § 31 hingewiesen haben. Im übrigen liegen die wasserführenden Adern meistens in Verwerfungen, Zerklüftungen, Schwindrissen etc. und man kann in kurzer Entfernung rechts oder links an einer solchen Ader vorbei arbeiten, ohne das in derselben laufende Wasser zu fangen, ist also in ähnlicher Weise, wie beim Bergbau, auf „Glück“ angewiesen.

Wir können von allgemeinen Methoden für das Vorgehen in solchen Fällen nur sehr wenig angeben. Zweifellos von Vorteil sind Studien über die Wasserkapazität des Gesteines im Gebirge (Abschn. II, § 27, S. 217). Man erhält dadurch einen Anhaltspunkt für die Reserven, welche hier aufbewahrt sein können. Parallel damit müssen Studien über den Grundwasserstand im Gebirge gehen. Alle Quellen und Brunnen sind auf der Karte einzutragen, um thunlichst einen Höhenschichtenplan des Grundwasserstandes darnach herstellen zu können.

Ist sodann im Sinne der in Abschn. II angegebenen allgemeinen Orientierung und auf Grund dieser Spezialstudien die Entscheidung zu Gunsten eines bestimmten Vorgehens für Quellenvermehrung oder Aufschließung ergangen, so besteht die Kunst darin, dem Wasser Wege zu bahnen, in welchen es geringere Widerstände findet, als vorher. Diese Wege wird es auf die Dauer einschlagen.

Eigentliche Vorarbeiten hierfür giebt es nicht. Man ist auf Vermutungen angewiesen. Es empfiehlt sich stets, die ganze Aufschlußarbeit fertig zu machen: Schlüsse derart, daß man annimmt, die Zustände werden durchweg gleich bleiben, wie man sie auf bestimmter Strecke angetroffen hat, führen fast ohne Ausnahme irre. Ebenso unsicher ist es, von dem Erfolge an einem Objekte auf den Erfolg bei einem ähnlichen andern zu schließen.

Sehr häufig macht man die Erfahrung, daß mit dem Vorschreiten der Vorarbeiten der Austrittsort der Zuflüsse wechselt: war derselbe am Anfänge vorn und rückt er im Laufe der

Arbeit immer mehr rückwärts, so ist dies ein Beweis dafür, daß man entweder keine Aussicht hat, die Wassermenge zu vermehren, oder aber, daß man dieses Ziel in einer auf die eingeschlagene senkrechten Richtung sicherer erreichen würde. Der Zusammenhang ist meistens der, daß man im ersten Falle senkrecht auf die Richtung des Streichens der Schichten, im zweiten Falle parallel mit diesem Streichen arbeitet; durch das letztgenannte Vorgehen schneidet man auch jene Wasserfäden ab, welche sonst an dem querschlägigen Schlitz vorbeiziehen. Treibt man in zerklüfteten Gebirgen Stollen vor, so treten manchmal Trübungen des Wassers auf, von welchen man sicher weiß, daß Infiltration von außen nicht die Ursache derselben sein kann. Es ist alsdann auf einen Einsturz weicher Gesteinsmassen im Gebirgsinnern zu schließen und damit auch auf größere Hohlräume in demselben , in welchen sich der Hauptwasserstrom bewegt. Ein Verfolgen solcher Wasseradern ist meistens von Vorteil.

Mit größerer Sicherheit darf man aus den Vorarbeiten Schlüsse ziehen, wenn man es mit einem ziemlich homogenen, mit kapillaren Zwischenräumen versehenen Grundwasserträger zu thun hat; die Vorarbeiten sind deshalb in diesen Fällen von wesentlicher Bedeutung.

Liegt speziell eine in einem größeren Schottergebiete auftretende Quelle vor, so ist dann, wenn die undurchlässige Schichte nicht unmittelbar unter der Quelle ansteht, mit Sicherheit auf einen größeren Grundwasserstrom zu schließen. Die Vorarbeiten bestehen hier in dem Aufsuchen der undurchlässigen Schichte durch eine Bohrung und in der Feststellung des unter der Quelle durchfließenden Wasserquantums. Ganz dasselbe Verfahren ist auch für jeden andern Grundwasserstrom maßgebend.

thun hat (vgl. Abschn. I, S. 127, Fig. 53).

Hat man es mit einem vollständig homogenen Grund Wasserträger zu thun, so ist leicht zu erkennen, ob und nach welcher Richtung hin eine Strömung des Wassers stattfindet (vgl. Abschn. I, § 20, S. 131). Am besten orientiert darüber ein Höhenschichtenplan der Grundwasserwelle, d. h. Schnitte mit der letzteren durch äquidistante horizontale Ebenen. Es läßt sich auch die Geschwindigkeit der Strömung bezw. die vom Strome geführte Wassermenge bestimmen, wenn die Lage der undurchlässigen Schichte bekannt ist. Der Schluß auf die Wassermenge setzt jedoch, wenn er richtig sein soll, voraus, daß man nicht bloß das Oberflächengefälle der Grund wasserwelle kennt und zur Berechnung der Geschwindigkeit benutzt, sondern auch genau weiß, wie sich die Strömungsgeschwindigkeit vertikal abwärts verhält bezw. ob man es im Ganzen oder nur in einem Teile des Wasserquerschnittes mit einer Strömung zu

Für die direkte Messung von Geschwindigkeiten in einem vollständig homogenen Grundwasserträger ist das Verfahren von Thiem*) sehr rationell. Eine bis zu bestimmter Stelle in das Grundwasser eingelassene Bohrschale wird mit Kochsalz beschickt. Man zieht durch diese gedachte Stelle einen Strahl, parallel mit den Strömungslinien bezw. senkrecht auf die Horizontalkurven des Grundwassers. Beobachtet man nun auf dem gezogenen Strahle (in bestimmter Entfernung L von der Bohrschale) die Zeit, innerhalb welcher das Maximum des Kochsalzgehaltes

auftritt, so ist die Grundwassergeschwindigkeit = -jr, wenn T die erwähnte Zeit in Sekunden

bedeutet. Dadurch, daß man die Kochsalzwelle bezw. das Maximum des Kochsalzgebaltes verfolgt, wird der Irrtum vermieden, welcher aus der Verwechslung der Diffusionsgeschwindigkeit mit der Grundwassergeschwindigkeit entstehen könnte.

Im übrigen ist sehr zu berücksichtigen, daß die Gleichartigkeit des Grundwasserträgers, das vollständige Freisein von allen unregelmäßigen Einlagerungen etc. in der Praxis selten vorkommt. Das Gegenteil ist viel häufiger. Man wird deshalb im einzelnen Falle genau prüfen müssen, ob die Voraussetzung eines homogenen Grundwasserträgers vollständig oder wenigstens annähernd berechtigt ist, ehe man Schlüsse zieht, die sich hierauf gründen. Auch ist, wie wir später sehen werden,

*} Vgl. Abschn. I, S. 123 und Journal für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 31, S. 18, Jahrg. 1888.

streng theoretisch niemals eine gleichmäßige Geschwindigkeit des Grundwasserstromes längs einer, in denselben abreichenden Vertikalen anzunehmen — so wenig wie bei den offenfließenden Strömen. Es ist also auch hier zunächst zu prüfen, ob nach Lage der Verhältnisse die Annahme einer gleichmäßigen Geschwindigkeit im ganzen betrachteten Querschnitte ohne belangreichen Fehler statthaft ist. Erst nach Würdigung aller dieser Umstände kann man entscheiden, ob eine einfache Multiplikation des wasserdurchlassenden Querschnittes mit der gemessenen Geschwindigkeit das innerhalb gewisser Grenzen disponible Wasserquantum angiebt.

Sicherer als dieses Verfahren ist der direkte Versuch zur Feststellung der Wassermenge. Man kann z. B. einen Brunnen in den Grundwasserträger einbauen und demselben längere Zeit ein bestimmtes Wasserquantum entnehmen; das Studium des Beharrungszustandes eines solchen Brunnens liefert sodann die Grundlage, um zu entscheiden, ob und bei welcher tieferen Senkung des Spiegels bezw. bei welcher Vergrößerung der Lichtweite des Brunnens oder der Anordnung einer kreisförmigen Reihe von Brunnen etc. an gleicher Stelle ein größeres Wasserquantum gewonnen werden kann. Es ist aber nur dann richtig, anzunehmen, daß ein in demselben Grundwasserträger an andrer Stelle niedergebrachter Brunnen unter sonst gleicher Bewirtschaftung auch dieselben Resultate ergeben werde, wenn die Verhältnisse im Grundwasserträger an der andern Stelle identisch mit den früheren geblieben sind. Dasselbe gilt bezüglich der Schlüsse, welche aus dem Ergebnis eines Sammelkanals (Probeschlitzes) von bestimmter Länge auf jenes eines längeren Kanales gezogen werden.

Um ein klares Bild von den Wirkungen solcher Brunnen und Sammelkanäle zu geben, müssen wir vor allem theoretisch die Zuströmung zu denselben erörtern. Wir unterscheiden dabei zwei Hauptfälle : jenen, bei welchem undurchlässige Schichte und Sohle des Brunnens oder Kanales Zusammentreffen, und jenen, bei welchem die undurchlässige Schichte tiefer liegt.

1. Bewegung des Wassers gegen Sammelanlagen und Brunnen mit durchgängigen Seitenwandungen hei gleich tief mit der Sohle dieser Objekte liegender

undurchlässiger Schichte.

a) Wagrechte undurchlässige Schichte.

Nehmen wir an, über einer wagrechten wasserundurchlässigen Schichte befinde sich eine homogene Sandschichte; in dieselbe sei ein längerer Sammelkanal S (Fig. 190) eingeschnitten, gegen welchen sich die Wasser von einer oder von zwei Seiten her bewegen. Dann bestehen die in Abschn. I, § 20, S. 127 ff. erörterten Beziehungen für die eine Seite.

Speziell im Falle einer wagrechten undurchlässigen Schichte ergiebt der längs der Strömungsrichtung senkrecht zum Sammelkanal gelegte Vertikalschnitt mit der Grundwasseroberfläche eine Parabel, deren Gleichung (Abschn. I, § 20, S. 129, Gl. 13):

1) z² = h²-\-

2 Qx ulk

wobei die Buchstaben:

ft

Fig. 190.

Q die Wassermenge in Kubikmeter pro Sekunde, l die Länge des Kanales, cp den Modul des freien Durchflußprofils, fc den der Natur des Sandes (Gerölles) angepaßten Durchflußkoeffizienten

bedeuten. Alle diese Bezeichnungen sind schon früher erläutert worden, worauf wir verweisen.

Ganz denselben Gesetzen folgt die Bewegung des Wassers gegen einen Brunnenschacht. Ist die undurchlässige Schichte sowohl als auch der Wasserspiegel vor Beginn der beliebigen Entnahme aus dem Schachte wagrecht, so kann theoretisch ein Beharrungszustand nur zu stände kommen, wenn aus einem Becken von unendlich großer Ausdehnung und Wassermenge geschöpft wird. Denken wir uns (Fig. 191) die Achse des Brunnens senkrecht auf einer wagrechten Grundebene, der undurchlässigen Schichte; den Brunnen selbst als einen aus dem Gerolle herausgenommenen Zylinder mit vertikalen Erzeugenden und kreisförmiger, mit der Brunnenachse konzentrischer Leitlinie vom Radius r. Wird einem solchen Brunnen Wasser entzogen, so muß dasselbe aus dem Grundwasserbecken wieder ersetzt werden. Es ist aber zu letzterem Zwecke eine Bewegung notwendig, und diese erzeugt sich dadurch, daß infolge der Entnahme der Wasserspiegel im Brunnen sinkt. Damit ist Gefälle gegen den in seiner Mantelfläche durchlässig gedachten Brunnen gegeben und es kann nunmehr das Wasser aus dem Becken von allen Seiten gegen den Brunnen fließen. Wir nehmen im Folgenden an, es sei in dieser Bewegung ein Beharrungszustand eingetreten.

Ist dann die Entfernung einer mit dem Brunnen konzentriscben Ringfläclie auf der x Achse gemessen = x, z die Höhe des Grundwasserspiegels über der undurchlässigen Schichte daselbst,

so wird, entsprechend dem in Fig. 191 gedachten Schnitt durch die x Achse, der wasserdurchlassende Quei’schnitt F eine Zylinderfläche von dem Radius x und der Höhe z, also:

3) F — 2 rc <p x z

und die Geschwindigkeit an der Stelle (x, z), wenn Q die Wassermenge ist, berechnet sich zu:

Ist in einer Entfernung L die Ordinate z = //, so wird:

cp l k (H -f- h) a

2) Q =

tplk

. (H² - h²)

2 L

wobei a das Gesamtgefälle, -7- das mittlere spezifische Gefälle bedeuten. Fließt dem Kanäle

von zwei Seiten Wasser zu, so ist die Wassermenge doppelt so groß, als in 2) angegeben*).

Beispiele hierfür werden wir bei der Einfachheit der Sachlage und dem früher in Abschn. II, § 28 Erwähnten keine vorführen.

4) u —

F 2 tz y x z

unter cp, wie früher, den Modul für das freie Durchflußprofil verstanden. Wie man nun auch die xAchse auf der horizontalen Ebene der undurchlässigen Schichte drehen mag, es wird sich immer derselbe Schnitt ergeben, den Fig. 191 darstellt, da stets dieselben Vorbedingungen vorhanden sind.

Sei dz die wirksame Druckhöhe, welche hinreicht, um zwischen zwei im Abstande dx auseinanderliegenden Ringflächen die Reibung im Sande zu überwinden; dann ist entsprechend Abschn. I, § 20, S. 28 mit Benutzung von 3) die Geschwindigkeit u:

Fig. 191.

HP

WMm.

dx

Die Integration ergiebt:

5) z²

log. nat. x -j- C.

K&Cp

Für den Mantel des Brunnens ist 2 gleich der Wassertiefe im Brunnen selbst, x — r. War Hq

") Natürlich muß das oberhalb L liegende Wasserreservoir die Wassermenge Q konstant zu liefern vermögen, ohne daß sich bei einem Wechsel derselben H erheblich ändert,

die Wassertiefe vor Beginn der Entnahme, s die durch letztere erfolgte Absenkung, so wird für

Q

—7— log. nat. r, mithin:

it A: cp

c = (h₀~    -

log. nat. —.

7t kf

Diese Gleichung⁵) stellt eine Rotationsfläche vor; x würde, wenn auf der horizontalen undurchlässigen Schichte zwei Koordinatenachsen festgelegt würden, als Funktion der auf diese Achsen bezüglichen Koordinaten erscheinen.

Schneidet man diese Fläche mit horizontalen Ebenen, deren Gleichung z = C, so ergiebt sich der Halbmesser des entsprechenden Schnittkreises:

[c2

e Q L

- (Ho - «)² +

Q    1

—— log. nat. r I nk<p    J .

Ist R die Entfernung, bei welcher z praktisch nahezu die Höhe erreicht, welche dem Wasserstande Hq vor Beginn der Entnahme im Brunnenschächte entspricht, so sind auch H{) und R zusammengehörige Werte für z und x. Setzt man dieselben in Gleichung 5) ein und löst nach Q auf, so folgt:

6) Q = 77&Cf .

/V - (fln - .9²

log. nat. -~

Die Absenkung s ergiebt sich hieraus zu:

7)

= 00-1/ So»

—. log, nat. — . te k cp    r

Aii einigen Beispielen soll nun der Inhalt dieser Formeln klar gelegt werden. Wie eingangs erwähnt, müßte streng theoretisch sich die Störung des Gleichgewichts durch die Entnahme bis ins Unendliche fühlbar machen; statt dessen haben wir für z = H₀ den endlichen, in der Regel großen Wert von x = R eingeführt. Wir betrachten R zunächst als unveränderlich mit der Größe der Entnahme, was natürlich nur annähernd zutrifft, umsomehr, in je engeren Grenzen die Entnahme schwankt und umgekehrt. Im übrigen werden die Folgen unrichtiger Annahme von R auch dadurch gemildert, daß in den Gleichungen nur der log. nat. R erscheint, der bei nicht gerade sehr belangreichen Differenzen in den Werten von R sich nur unwesentlich verändert.

1. Bei einem Brunnen von 2 Meter äußerem Durchmesser sei in der Entfernung R — 200 Meter die Wasser tiefe Z/₀ = 50 Meter und nahezu gleich jener gewesen, welche vor der Entnahme bestand. Dem Grundwasserträger entspreche ein Wert vonÄ;=l: 1266 und ein Koeffizient <p = 0,88. Wie groß sind die Wasser mengen Q bei verschiedenen Absenkungen s?

Zur Lösung der Aufgabe dient Gleichung 6). Wir finden durch Einsetzen der Zahlenwerte und Umgestaltung von 6):

2 77 <p Je Hq

(S

s²

) = 0,0178 (s — 0,01 s²).

log. nat.

Für s — 1,00 wird Q = 0,0178 Kubikmeter, für s = 2,00 : Q = 0,0356 Kubikmeter, wenn das zweitö, in Klammer stehende Glied auf der rechten Seite der Gleichung vernachlässigt wird: berücksichtigt man dasselbe, so wird Q = 0,0176 Kubikmeter bezw. Q = 0,0849 Kubikmeter. Die Differenz ist also eine sehr geringe.

Da erheblich größere Absenkungen als 2 Meter bei Brunnen mit weitem Kessel in der Regel nicht Vorkommen, so findet hiernach das vielfach in der Praxis auf Grund örtlicher Beobachtungen angenommene Gesetz: „bei tiefen Brunnen ist die gelieferte Wassermenge einfach proportional der Senkung“ seine Erklärung; für Absenkungen, welche 8 und 4 Meter oder mehr erreichen, und bei Brunnen, die nicht sehr tief sind, liefert jedoch die einfache Proportion unrichtige Resultate.

2 Hq

2. Wie viel Wasser könnte man unter sonst gleichen Zahlenwerten wie sub 1. einem 4 Meter weiten Brunnen bei 2 Meter Absenkung entnehmen? Nach Einführung von r = 2 Meter wird;

Q — 0,0205 (s — 0,01 s²),

also mit s = 2 Meter: Q = 0,0402 Kubikmeter. Die Wassermenge würde demnach nur um ca. 5 Sekundenliter gegenüber der bei 2 Meter Absenkung aus dem 2 Meter weiten Brunnen gelieferten vermehrt werden können.

3. Wie viel Wasser könnte man bei sonst gleichen Zahlen werten wie sub 1. einem Brunnen von 40 Zentimeter Lichtweite (Rohrbrunnen) entnehmen mit 2 Meter Spiegelsenkung?

Nach Einführung von r ~ 0,2 Meter wird:

Q — 0,0137 (s — 0,01 s²),

also mit s — 2 Meter : Q = 0,0268 Kubikmeter.

Man ersieht durch Vergleichung mit den sub 1. und 2. erhaltenen Resultaten, daß die Veränderung der Lichtweite keinen großen Einfluß auf das Ergebnis eines Brunnens ausübt. Der Brunnen von 4 Meter Weite hat den hundertfachen Querschnitt, als der Rohrbrunnen von 40 Zentimeter; trotzdem liefert der letztere bei gleicher Absenkung noch ²/³ des Wasserquantums, welches dem weiten Brunnen entnommen werden konnte.

4. Wie groß müßte man den äußeren Durchmesser eines Brunnens gestalten, wenn demselben bei sonst gleichen Zahlen werten wie sub 1. eine Wasser menge von 50 Sekundenliter bei 2 Meter Absenkung entnommen werden wollte?

Zur Lösung dieser Aufgabe benutzen wir Gleichung 7). Es ist nach derselben bei Einführung der Zahlenwerte :

2,0 = 50 —

2500

0,050 . 1266

200

3,14.0,38

woraus:

log. nat. r = log. nat. 200

3,14.0,38 . (2500 - 2304)

0,050 . 1266

= 1,61036 ,

r — 5 Meter.

Der Brunnen müßte also 10 Meter äußeren Durchmesser erhalten.

Eine fundamentale Voraussetzung bei diesen Rechnungen, entsprechend der eingangs erwähnten Anschauung, ist selbstverständlich, daß das Grundwasserbecken, welchem die gedachten Wassermengen entnommen werden sollen, dieselben auch dauernd abzugeben vermag. Wir werden sjjäter besprechen, was geschieht, wenn dies nicht der Fall ist.

Bei den sogen, artesischen Brunnen gestalten sich die Verhältnisse ähnlich, wie in dem eben behandelten Falle. Wir nehmen an, es befinde sich zwischen zwei horizontal begrenzten undurchlässigen Schichten eine Geröllablagerung von der Mächtigkeit a. Die letztere sei Träger eines langsam fließenden Grundwasserstromes und

Sei

4.

es sei innerhalb des Rahmens unserer Untersuchung gestattet, die Pressung vor Beginn der Entnahme als konstant zu betrachten. Ist diese Pressung p, so würde sich dementsprechend nach Anbohrung der Strömung der Wasserstand in

der Bohrschale allerwärts auf die Höhe H₀ = —

erheben. Den hierdurch bestimmten Horizont haben wir in Fig. 192 mit AB bezeichnet..

Fig. 192.

Senkt man in diesen Grundwasserträger einen an dem ganzen Umfange durchlässigen und bis zur unteren undurchlässigen Schichte reichenden Brunnen ein, so wird, insofern dieser Brunnen in der Tief läge s unter AB abgeschnitten würde, dort Wasser austreten und von allen Seiten eine Zuströmung zu dem im Grundwasserträger liegenden Teile des Brunnens veranlassen.

In einer horizontalen Entfernung x von der Brunnenachse wird wieder, wie vorhin, eine Ringfläche, jedoch diesmal von der konstanten Höhe a, also dem wasserdurchlassenden Querschnitte F = 2 tivxa der Bewegung dienen.

Nennen wir wieder z die Ordinate der durch diese Bewegung hervorgerufenen Depressionsfläche, so muß dies, ebenso wie vorhin, eine Rotationsfläche sein, da alle durch die Brunnenachse gelegten Vertikalschnitte mit jenem in der x Achse gelegten identisch sind, indem von allen Seiten her dieselben Bedingungen für die Zuströmung maßgebend werden. Bedeutet Q die zuströmende Wassermenge, so wird mithin:

¹

Vgl. Jahresbericht über die Wasserversorgung von Zürich und Umgebung pro 1889. Zürich 1890, S. 43.

²

Bei den Rotterdamer Filtern ist auf diesem Wege die Algenpest (Crenotlirix) in die Reinwasserräume gelangt. Vgl. de Vries, H., Die Pflanzen und Tiere in den dunklen Räumen der Rotterdamer Wasserleitung. Jena 1890.

³

Gramer, E., Neue Filteranlage des Wasserwerkes in Brieg. Zentralbl. d. Bauverw. Bd. 6, S. 42, Jahrg. 1886.

⁴

Alle auf Stuttgart bezüglichen Angaben verdanken wir der Güte des Herrn Stadtbaurat Zobel daselbst.

⁵

Erstmals wurde dieselbe 1870 von Thiem [581] entwickelt.

<2

2 tc (pxa

die Differentialgleichung der Bewegung. Die Integration liefert:

. log. nat. x -f- C,

2 izvka

und da für den durchlässigen Brunnenmantel z = Hq —■ s, x = r zusammengehörige Werte sind, wird:

Z r - IJq — s

log. nat. — . r

2 jt ka

Der Halbmesser der Schnittkreise, welche aus dem Durchschnitte der Depressionsfläche 8) mit beliebigen Horizontalebenen z — C entstehen, berechnet sich zu:

2 n<pha

2 ti <pfca

log nat. rj

Ist R die Entfernung, bei welcher 0 praktisch nahezu die Höhe erreicht, auf welche sich vor Beginn der Entnahme das Wasser in der Bohrschale erhoben hatte, so sind auch 7/q und R zusammengehörige Werte von z und x. Mit Einsetzung derselben in Gleichung 8) folgt, bei Auflösung nach Q :

2 Kyka

9) Q

. s.

log. nat. —

Die Wassermenge ist also einfach proportional der Absenkung im Brunnen¹).

Wir haben vorläufig von den besonderen Widerständen im Aufsteigerohr und dem Einflüsse des Sprudels, welcher sich beim Auslaufen über das obere Ende der ßohrschale bildet, abgesehen. Bei späterem Anlasse (in § 40) werden wir ausführlicher hierauf zurückkommen und dabei auch Beispiele vorführen.

Zum Schlüsse bemerken wir, daß in den Formeln 1) bis 9) die der Messung meist unzugängliche Veränderliche z durch die in ihrer Bedeutung aus den Fig. 190, 191 und 192 ersichtliche Veränderliche y mit dem Werte y — H₀ — z ersetzt werden kann. Der Wert von y kann in praktischen Fällen direkt gemessen werden.

Mit einer solchen Umgestaltung wird, wenn man durch den Zeiger a die umgeformte Gleichung andeutet:

la) (H₀-yy = (H₀-ay +

2 Qx

■5a)    (#o - 2/)² = (Ho - D² +

8a) y — s

- (Sammelkanäle),

log. nat. — (gewöhnliche Brunnen), log. nat. (artesische Brunnen),

<p Ik

Tt&Cp

2 7t <pk u

wobei y innerhalb der Grenzen von r bis R stets positiv erscheint.

b) Geneigte undurchlässige Schichte.

Trifft die bei den eben behandelten Problemen gemachte Annahme einer wagrechten undurchlässigen Schichte und einem mit derselben parallelen Spiegel des

[229], S. 96).

Grundwassers vor Beginn der Entnahme nicht zu, so verändern sich die Verhältnisse. Insbesondere ist, wenn auch der neue Spiegel vor der Entnahme parallel mit der geneigten undurchlässigen Schichte war, bereits vor der Entnahme eine Bewegung vorhanden. Diese Bewegung ist dann notwendigerweise eine gleichförmige gewesen, wenn der Strom stets dieselbe Wassermenge V führt, was wir voraussetzen. War w der Winkel, unter welchem sich die geneigte undurchlässige Schichte gegen den Horizont neigt, so ist das dadurch entstehende spezifische Gefälle a = tg w und die gleichförmige Geschwindigkeit des Grundwasserstromes u₀ vor der Entnahme:

u₀ — k . tg w k a. .

wenn in dem Entnahme-

Eine Wasserentnahme aus dem Strome wird möglich objekte der Spiegel gegen den ursprünglichen abgesenkt und dadurch ein künstlicher Zufluß erzeugt wird.

IO

f >3 Ö

mmm

X,I.i

Bei längeren Sammelkanälen, die den Strom auf eine Breite l entwässern, Avird eine solche Spiegelsenkung genau dieselbe Wirkung haben, welche wir bereits in Abschn. I, S. 129 untersuchten. Nennen wir die Senkung des Spiegels s, die konstante Höhe des Wasserstandes vor der Entnahme H

die Höhe des Wasserstandes : im Sammelkanale A, so besteht die Beziehung:

li = J/₀ — s

Fig. 193.

und es gilt im übrigen für die Staukurve die Gleichung 11) von Abschn. I, § 20,

S. 129, wenn in derselben tg w — a gesetzt wird.

Die eben erwähnte Gleichung hieß:

Q cotg² iv <p Ik

Schreiben wir sie um mit den neuen Bezeichnungen, so folgt:

X — z cotg IV

(ll cotg w

Q cotg² iv

<plk

)•

_ JEllL tg w («—70 _

(-

\ a

f Ik a² /

<plka

--Q—    h)

tplka²

als Gleichung des Spiegels bei der Absenkung s.

Hat sich ein Beharrungszustand hergesteilt, so ist die dem Kanäle zuströmende Wassermenge gleich jener, welche der Grundwasserstrom vor der Entnahme auf die Breite l führte, wobei die Wassertiefe H₀ war. Wir haben also in diesem Falle:

10) Q = yklHq(x

und nach Einsetzung in die eben gefundene Gleichung:

11) X =

Hq -h

-H-0

H() ist unbekannt, wenn vor Beginn der Entnahme nicht direkt gemessen werden konnte.

Hat man konstatiert, daß in der Entfernung L der Spiegel im Beharrungszustande und aufwärts von dem durch L gebildeten Abschnitte ein mit der undurchlässigen Schichte nahezu paralleles Spiegelgefälle besitzt, so darf annähernd gesetzt werden:

Hq ~~ n -j- h — La,

wobei a die aus Fig. 193 ersichtliche Bedeutung hat. Die Größen a, h und L sind jederzeit während des Betriebes zu ermitteln.

Senkt man in einen derartigen Grundwasserstrom einen Brunnen ein, so wird, wenn die demselben entnommene Wassermenge kleiner ist, als jene des Stromes, nur eine gewisse Breite des letzteren für die Wasserlieferung beansprucht. War H₀ der vor Beginn der Entnahme im Grundwasserstrome vorhandene, überall gleichmäßige Wasserstand über der unter dem Winkel w geneigten bezw. mit dem spezifischen Gefalle a begabten undurchlässigen Schichte, so lieferte der Strom pro Meter Breite eine Wassermenge pro Sekunde von:

V=<pkH₀ a

und es berechnet sich hieraus, sofern dem Brunnen pro Sekunde Q Kubikmeter Wasser entnommen werden, die in Anspruch genommene Strombreite L:

12) L =

<plcH₀ a

unabhängig von der Absenkung im Brunnen und der Lichtweite desselben.

Die Depressionsfläche bei einem in strömendes Grundwasser gesetzten Brunnen entsteht aus jener durch Gleichung 5) ausgedrückten, sofern man annimmt, daß die absolute Größe der Ordinaten zx — von der geneigten undurchlässigen Schichte aus gemessen — in der Nähe des Brunnens sich nicht ändere. Es wird dabei einfach unterstellt, daß eine mit dem Brunnen gleichachsige Zylinderfläche von der Höhe zv dem horizontalen Leitkreise vom Halbmesser xx und einer zur Brunnenachse parallelen Erzeugenden, auch bei geneigter undurchlässiger Schichte durch ihre ganze Fläche 2 %xxzx Wasser gegen den Brunnen Zuströmen lasse in der Weise, daß für ein Flächen-element von der Höhe zxxx<UJ>, unter xxd§ das Bogenelement des Leitkreises verstanden, der ganzen Höhe nach eine gleichförmige Geschwindigkeit vorausgesetzt ^werden dürfe. Genau richtig ist diese Annahme nicht; doch entspricht sie bei kleinem a und einem großen Werte von gegenüber der Spiegelsenkung im Brunnen den Anforderungen der Praxis²).

Konstruiert man einen Vertikalschnitt ^ durch die Brunnenachse und die Fläche 5),    ,

so entstehen, da für 5) die undurchlässige Schichte horizontal ist, in gleichen Höhenabständen über dem Brunnenspiegel Schnitte a=——■ mit der Staukurve mit den Schnittpunkt-ordinaten zy, z^, z$ ... . z§. Der mit diesem Vertikalschnitt identische Schnitt durch die

Tf

z, z, z₃ z₄

bei geneigter undurehlässger Schichte nach den eben erwähnten Annahmen entstehende neue Depressions fläche würde in gleichen Abständen von der Brunnenachse dieselben Ordinaten zy, z^, z₃ .... z$ zeigen, sofern man sie von der undurchlässigen    ...

Schichte aus mißt. Legt man nun unter ver- '    ²”

schiedenen Winkeln derartige Vertikalschnitte, so sind darunter zwei ausgezeichnet: jener, welcher die undurchlässige Schichte in einer Horizontalen schneidet (AB, Fig. 194) und 2 der darauf senkrechte. Der letztere sei durch A'B', Fig. 194, dargestellt; es wird in demselben die undurchlässige Schichte unter dem Winkel w bezw. mit dem spezifischen Gefälle a geneigt erscheinen.

Zur Bestimmung einer Gleichung für die neue Depressionsfläche wollen wir ein rechtwinkliges, auf drei Achsen bezogenes Koordinatensystem festlegen; die X Achse möge die Brunnenachse sein. Durch den Schnittpunkt der letzteren mit der geneigten undurchlässigen Schichte legen wir wagrecht die Ebene X Y; wählt man sodann die horizontale Schnittlinie dieser Ebene mit der undurchlässigen Schichte zur VAchse, so liegt die XAchse parallel der Strömungsrichtung. Der Sinn der neuen Koordinaten ist aus Fig. 195 zu ersehen.

im

m.

JE

vmm.

m,

Wm

Fig. 194.

Schreiben wir die frühere Integralgleichung 5) zur deutlicheren Unterscheidung mit anderen Zeichen für die Veränderlichen, so heißt sie:

5) zy² = —— log. nat. Xy -f- C.

LZ

₊X

>q

n-:.* -

U- X,—

LZ

Fig. 195.

Ein Punkt M der neuen Depressionsfläche, bezogen auf das neue Koordinatensystem (x, y, z), geht nach unseren Grundannahmen aus dieser Gleichung hervor, wenn man in einem Zylinder mit dem Halbmesser Xy des Leitkreises die Höhe zy über der jetzt um a. geneigten undurchlässigen Schichte beibehält. Hiefür sind die Bedingungen:

Xy² = x² -f- y², z = Sy -f- x a..

Die Gleichung der neuen Depressionsfläche heißt demgemäß:

—log. nat. l/x² -f- y² -f- C.

7t cp K

Den Wert der Konstanten findet man in der Erwägung, daß die äußerste in Betracht zu ziehende Zylinderfläche, durch welche Wasser strömt, nur eine Höhe Hq haben kann; denkt man sich die Depressionsfläche noch weiter ausgedehnt, so geht sie ins Leere. Nennt man R die Entfernung, in welcher das zy von Gleichung 5) —z — Ra. gleich H₀ wird, so haben wir die Bedingung für C:

13) (z— xu.)² —

H₀²=.

Mithin:

7t © k

log. nat. R -f- C.

(z — xa)² — Hq² —

log. nat.

[/x² -f y²

Eine in der Höhe C über dem Koordinatenanfang gelegte Horizontalebene:

z—C

schneidet die Depressionsfläche in einer Horizontalkurve von der Gleichung:

Kfk

14) (C— xa)² = H₀² -

7t cp k

log. nat.

I/x² + y² '

Ein Vertikalschnitt längs der XAchse liefert mit y — 0 die Staukurve 15):

15) (z — xa.)² — 1I(²

log. nat. —

und ein solcher längs der VAchse mit x — 0 die Staukurve in der UXEbene:

7t cp k

16)    *² = H₀² —

log. nat. — .

y

7t cp k

Gleichung 16) entspricht genau einem Vertikalschnitte mit der Fläche 5); derselbe ist in der oberen Fig. 194 dargestellt.

Die untere Fig. 194 entspricht Gleichung 15); im Punkte n‘ derselben ist die Tangente horizontal. Die Koordinaten von n' ergeben sich aus 15), wenn man diese Gleichung nach x differenziert und den Differentialquotienten = Null setzt. Man erhält zunächst:

17)

dz

dx

2 7t k cp x (z — x a.)

und mit

dx

0 die x Koordinate des Punktes n':

2 7t cp k

«")/ v-

log. nat.

7t cp k

Der Zahlenwert von x{) muß durch Probieren gefunden werden.

Die Tangente wird demnach an derselben Stelle des auf der negativen Seite der X gelegenen Kurvenzweiges horizontal, an welcher sie unter sonst gleichen Umständen bei wagrechter

undurchlässiger Schichte die Neigung a hatte. Wir haben diese Beziehung in Fig. 194, bezw. die korrespondierenden Berührungspunkte n und n' (Ordinate z₅) angedeutet. Von Stellen, die unterhalb des Punktes n‘ liegen, kann keine Zuströmung zum Brunnen mehr stattfinden.

Eine Reihe von Höhenkurven 14) haben wir in Fig. 196 dargestellt. Die Horizontalschnitte sind durch Punkte 1, 2, 3 ... 6 der Brunnnenachse (Fig. 194) gelegt. Die Punkte m, p, q, welche in Fig. 194 als Schnittpunkte der gedachten Horizontalebenen mit der Spiegellinie A‘ B‘ des Grundwasserstromes, wie sie vor der Entnahme durch den Brunnen bestand, erscheinen, geben die in Fig. 196 gezeichneten Asymptoten der Höhenkurven an. A‘ B‘ entspricht der X Z Ebene, AB der Y ZEb&ne bezw. den zwei in Fig. 194 gezeichneten Schnitten.

Die Berührungspunkte der Asymptoten müßten ihrem Begriffe nach ins Unendliche fallen; da indessen entsprechend unseren nur beschränkt zutreffenden Voraussetzungen mit x^ = \/x² -f- y² — B unsere Depressionsfläche auf hört, gehen die Asymptoten in dieser endlichen Entfernung in die Ebene

ui

,_±

p.

i±_

tn

i.

rca—

SS

it

ICO,

HR

-t-

ei

196.

des von dem Brunnen unbeeinflußten Strom Spiegels über, aus 14):

Man erhält mit x² -f- y² — -ß²

C — xa = Hq, x =

als Abszisse für den Fußpunkt der Asymptoten, entsprechend unserer Konstruktion (Fig. 194).

Was die Zuströmungsgeschwindigkeit anbelangt, welche am Umfange entwickelt, so giebt hierüber Gleichung 17) Auskunft. Hat der Brunnen eine Lichtweite r und einen Wasserstand h₀ = Hq — s, so ist in 17) x — r und 0 — x a — z — r o. = 7?q zu setzen. Man kann nämlich ra. als eine sehr kleine Größe gegenüber vernachlässigen und hat dann im Vertikalschnitte der X yiTEbene die Geschwindigkeit v:

a.

des Brunnens sich

dz

k . —— — krj. - j-dx

2 tc cp r Jiq

Also am oberen Scheitel des Horizontalschnittes durch den Brunnen

18) vx — k a -f-

2 k cp r h-Q

und am unteren Scheitel mit negativem Werte von r und negativem :

19) v<i — — ha -\-

2 tt <prh₀

Das Wasser strömt mithin dem Brunnen an seinem Umfange nicht mehr gleichmäßig 2u, wie bei horizontaler undurchlässiger Schichte, bei welcher die Zuströmungsgeschwindigkeit konstant:

«o

2 te <p r fiQ

gewesen ist. Es addiert sich vielmehr bei geneigter undurchlässiger Schichte am oberen Scheitel des Brunnenzylinders die der Neigung der undurchlässigen Schichte entsprechende natürliche Stromgeschwindigkeit hu und für den unteren Scheitel kommt dieselbe in Abzug³).

Von dem mit Gleichung 17 a) festgestellten Punkte n' (Fig. 194) geht die Strömüngslinie aus, welche den für den Zufluß zum Brunnen dienstbaren Grundwasserstrom von jenem, der am Brunnen vorbeifließt, scheidet⁴). Wir haben den zur Speisung des Brunnens beitragenden Teil in Fig. 196 schraffiert.

Nennt man, wie früher, die Senkung im Brunnen anläßlich der Entnahme s, so ist //,₍— s der Wert von z — x u, welcher nach Gleichung 13) für x — 0, y = r entsteht. Wir finden mit Einsetzen von x — 0, y — r in 13) demgemäß:

7t cp h

log. nat. R -f- C ist, folgt :

log. nat. r -j- C

(H₀-sy- = -Q

und, da (Seite 454) Z/o² =

20) Q — :t f k .

B₀² - (7/₀ - s)²

log. nat.

welche Gleichung identisch ist mit Gleichung 6).

An der Gesamtergiebigkeit des Brunnens wird also dadurch, daß die undurchlässige Schichte geneigt ist, nichts geändert, wenn man unsere vereinfachenden Voraussetzungen gelten läßt. Ein gleiches Schlußergebnis wurde erstmals durch andere Ableitung von Thiem ([51], [53], Journal für Gasbel. u. Wasservers. 1880, S. 196 ff.) festgestellt; ohne Aenderung ist dessen Untersuchung von Smreker [76] -übernommen. Ausführlich und auf anderem Wege, gleichzeitig mit Betrachtungen über die Zeitdauer, innerhalb welcher der Beharrungszustand eintritt, und unter Zuhülfe-

nahme von Versuchen, erörtert Fo ss a-M an eini [689] den Gegenstand. Sowohl der letztere als auch Forchheimer [487] kommen, wie Thiem, schließlich auf Formel 20).

Ganz dieselben Betrachtungen gelten für artesische Brunnen. War die Pressung im artesischen Becken (von einer Mächtigkeit der durchlässigen Schichte = a) nicht, wie früher angenommen, konstant, so hat nach der Richtung, in welcher dieselbe am meisten abnahm, eine artesische Strömung stattgefunden. Für den Transport der Gesamtwassermenge V des Stromes war dann bei gleichbleibendem Stromquerschnitte pro Meter Länge eine Ueberdruckhöhe u erforderlich, welche wir als das spezifische Gefälle des Stromes bezeichnen wollen. Der Sinn unserer Grundannahmen ist in Fig. 197 verdeutlicht.

Damit gelangt man wieder zu den Beziehungen:

Xi ² = x² -{- y², z = Zi -j- ux,

₊z

s.

WmmI

' JC\

UM

.X

Fig. 197.

wenn die neuen x, y, z auf ein rechtwinkliges, dreiachsiges Koordinatensystem bezogen sind, dessen horizontale X FEbene durch den Schnittpunkt der Brunnenachse mit der unteren undurchlässigen Schichtoberfläche geht und dessen .ZAchse die Brunnenachse ist.

Analog wie früher verwandelt sich jetzt Gleichung 8) in folgende:

log. nat. \/x² -f- y² -f- C

21) z —

o.x —

2 tc cp k a

und, wenn in einer Entfernung R der Wert von = z — ax = H₀ wird, bestimmt sich die Konstante aus der Beziehung:

H₀ =

log. nat. R -f- C.

2 tc cp k ci

Es ist somit die Gleichung der neuen Depressionsfläche festgestellt.

Ein Vertikalschnitt längs der FAchse liefert mit x — 0 die Schnittlinie:

22) z — Hq —

2 tc cp ka

log. nat. ,

und ein solcher längs der XAchse mit y — 0:

23) z — ax — Rq-Differenziert man 23) nach x, so folgt:

2 tc <pka

log. nat. .

x

24)

dz

2 KyJcax cl 2/

und mit -    = 0 erhält man die Abszisse des Punktes n‘, an welchem die Tangente horizontal

ist, also die Bewegung gegen den Brunnen auf hört:

25) x₀ =

2 tc cp k ao.

Die Geschwindigkeit des Wassers gegen den Brunnen an dem oberen Scheitel des Horizontal

en

Schnittes durch den Brunnenzylinder ist unter Benutzung von 24) mit v = k —— :

26)    — k a -\-

2 tc cp a 'r

und am unteren Scheitel mit negativem r und negativem

dz

dx

27) #2 ⁼ — ko. -f

2 tc cp a r

Die hieraus zu ziehenden Folgerungen sind augenfällig dieselben, wie früher bei der Zuströmung zu einem gewöhnlichen Brunnen.

Schneidet man die Depressionsfläche 21) mit horizontalen Ebenen von der Gleichung z = C, so entsprechen die Schnittlinien der Gleichung:

28) x

₌ C-H₀

2 tc cp ka o.

log. nat.

\/ x² + y²

und zeigen einen ganz ähnlichen Verlauf, wie jene von Gleichung 14), den wir in Fig. 196 dargestellt haben.

Was das Verhältnis der Absenkung s zu dem entnommenen Wasserquantum Q anbelangt, so liefert Gleichung 21) mit x — 0, y — r, z — ax — Hq — s:

log. nat. r -f- C

H₀-s =

und mit dem Werte der Konstanten C aus der Gleichung:

2 tccpka

H,=

ergiebt sich:

2 tc cp k a

log. nat. R —{- C

29) Q =

2 tc cp ka

log. nat. -y

irs’

welche Formel wiederum identisch ist mit 9).

Hinsichtlich der Wirkung von kürzeren Sammelkanälen, welche auch noch an ihrem Ende Grundwasser erhalten, scheint sich durch die Praxis zu be-

Lueger, Wasserversorgung.

stätigen, daß das von solchen Anlagen gelieferte Wasserquantum bei einer Kanal-länge l gleich ist dem Wasserquantum eines Brunnens von dem Halbmesser r = der halben Breite des Kanales plus jenem, welches der Grundwasserstrom auf die Breite l — 2 r nach der Formel 2) liefern würde [687]. Forchheimer findet durch theoretische Untersuchungen [487], daß das Ergebnis Q einer solchen Anlage

äquivalent sei jenem eines Brunnens mit dem Durchmesser . Auf die diesbezüglichen Rechnungen können wir uns jedoch hier nicht einlassen.

C. Allgemeines. Sowohl bei den gewöhnlichen als auch hei den artesischen Grundwasserströmungen wird sich die Entnahme durch einen Brunnen oder Sammelkanal auf die Wasserführung des Stromes bemerkbar machen, und zwar um so mehr, je größer das dem Strome entzogene Quantum ist im Vergleiche zur Gesamt wassermenge F, die er beiträgt. Entzieht man dem Strom in der Zeiteinheit mehr, als er selbst pro Zeiteinheit beizutragen vermag, so stellt sich ein Beharrungszustand nicht ein; der Wasserspiegel im Brunnen oder Sammelkanale sinkt fortwährend, und schließlich, wenn die im Grundwasserreservoir vorhandenen Vorräte

ca

fl

erschöpft sind, liefert der Brunnen nur noch jenes Quantum F, welches dem Grundwasserstrom ständig pro Zeiteinheit zukommt.

mk

Fig. 198.

Erhebt man ein durch die Brunnenachse oder quer durch den Sammelkanal gehendes Längenprofil des Grundwasserstandes bezw. der disponiblen. Druckhöhen eines artesischen Stromes in der Gefälls-richtung der Strömung, so ergiebt sich ein klares Bild der eben erwähnten Vorgänge, wenn man die Verhältnisse kennt, welche vor der Entnahme stattgehabt haben. War z. B. das spezifische Gefälle des Stromes eine Strecke unterhalb der Entnahmestelle vor der Entnahme x₁ und ändert sich dasselbe während des Beharrungszustandes in der Entnahme Q auf a₂, so herrschen, wenn ax und a₂ an einer Stelle gemessen werden, an welcher sich der Wasserquerschnitt für den Strom nicht wesentlich geändert hat, die Beziehungen:

___ _h_

V- Q - a₂ ’

aus welchen sich die Gesamtwassermenge V des Stromes ermittelt zu:

30) V =

@«!

ai a₂

Ist a₂ = a₂, so wird V — co, d. h. wenn sich das Gefälle nur sehr wenig geändert hat gegen früher, so ist das dem Brunnen (Sammelkanal) entnommene Wasserquantum Q im Verhältnis zur Gesamtwassermenge F, die der Strom führt, ein unbedeutendes. Ist a₂ = Null geworden, so geht hieraus hervor, daß dem Brunnen genau so viel entzogen wird, als der Grundwasserstrom liefert. Geht die Neigung des Spiegels der unteren Strecke nach der Entnahme auf sehr weite Entfernung gegen den Brunnen, ohne einen Scheitel n' zu besitzen, so kann a₂ negativ, also V C Q, mithin eine langsame Entleerung des Grundwasserreservoirs im Werke sein. Voraussetzung für die annähernde Richtigkeit dieser Schlüsse ist, daß der Scheitel n‘

(Fig. 198) oberhalb der Meßstelle liegt bezw. die letztere möglichst weit unterhalb der Entnahmestelle (ca. 400—500 Meter) verlegt wird.

Um vor Täuschungen zu bewahren, wollen wir gleich zufügen, daß ein allmähliches Sinken des Wasserspiegels im Entnahmeobjekt auch Vorkommen bezw. das Eintreten eines Beharrungszustandes bei konstanter Entnahme verhindert werden kann, ohne daß damit der Beweis unzulänglicher Wasserführung des Stromes geliefert ist. Dies findet z. B. statt, wenn während der Entnahme von der Sohle des Entnahmeobjektes aus fortwährend Sand Zutritt, welcher das Eintreten bezw. Aufsteigen des Wassers erschwert und den durchlassenden Querschnitt vermindert. In solchem Falle ist aber die Entscheidung darüber, welcher Ursache das Sinken zuzuschreiben ist, nicht schwer: man darf die Entnahme nur kurze Zeit unterbrechen. War die Sandanhäufung schuld an dem Sinken des Spiegels, so wird diese die Rückkehr desselben auf die vor der Entnahme innegehabte Lage nicht verhindern; war dagegen die Entnahme größer, als die Wasserführung des Grundwasserstromes, so wird der Spiegel nicht alsbald, sondern nur sehr langsam wieder auf seine frühere Höhe ansteigen, weil zunächst die dem Grundwasserreservoir entzogenen Vorräte wieder ersetzt werden müssen.

Untersuchen wir endlich, welchen Einfluß die während der Entnahme erfolgenden Infiltrationen in den Grundwasserträger auf die Ergiebigkeit bezw. den Wasserstand eines Sammelkanales oder Brunnens haben.

a. Sammelkanal. Wir nehmen an, es verbleibe in dem Boden, unter welchem der Grundwasserstrom gegen einen Sammelkanal fließt, während der ganzen Periode, die wir in Betracht ziehen, pro Quadratmeter Fläche durch Infiltration ein flüssiges Wasserquantum »q pro Sekunde; außerdem führe der Strom an seinem äußersten, von uns betrachteten Ende das seiner Höhe und seinem Gefälle entsprechende Wasserquantum q pro Meter Strombreite und Sekunde.

Ist die undurchlässige Schichte horizontal, so muß in der Entfernung x bei einer Breite l des Sammelkanales die Wassermenge Q:

Q = ql + »q l (L — x)

durch das Profil:

F = ylzo

strömen. Es ist dementsprechend an der Stelle (x, vq) :

k dz₀ _ Q_ _ q -f m{ (L — x) dx F    cp z₀

woraus:

2x

2b² = 1— (? + L)

wq x²

h«

ho

k cp

k cp

und, da für x — 0 der Wert von zq = kg:

31) z₀² — /v₀² -)——— (q + m | L)

k cp

m₁ x²

k cp

Fig. X9D.

Die dem Sammelkanal bei gleichbleibender Spiegelsenkung H — 7?₀ schließlich zuströmende Wassermenge ist:

32) Qq — ql -f- wq lL.

Stellen wir uns die Frage, um welche Größe sich der Spiegel hebt, wenn dem Kanäle auch während der Infiltration nur eine Wassermenge q pro Sekunde entzogen wird, so haben wir entsprechend Gleichung 2), wenn Aq die Wassertiefe im Sammelkanal vor der Infiltration, /q jene nach der Infiltration, zq und z^ die laufenden Ordinaten der entsprechenden Spiegel bedeuten, für den Beharrungszustand:

2 qx <$lk ’

und da in diesem Falle zwischen 0 und x das Wasserquantum »q l (L — x) sich ansammeln, also

2()² — V +

*1² = V

2 qx

cp l k

die zwischen den Spiegelordinaten zn und z, eingeschlossene Fläche = —- (L — x) t sein muß,

¥

wenn t die ganze Infiltrationszeit bedeutet, so ist die Bedingung:

Die Integration ergiebt: cp l k

\V (⁵>⁵

j'zydx — J'zqüx = ■ —- (L — x) t.

y-V(v

2 qx

2 qx

ylk

die Konstante bestimmt sich für x = 0 zu:

cp lk

cp lk

— x) + C,

3g

und man findet damit:

(V - V) -

cp

cp lk

■ + ⁵„■] = Jüi⁵ .

[V - ⁵0⁵

Am Ende der betrachteten Infiltrationsstrecke ist x = L geworden; berechnet man hieraus die Werte von zq³ und zj³, so folgt:

— Zi

\ ³ _ 3 m^qLt

7 “    cp⁵ik    ’

woraus man — am einfachsten durch Probieren — den Wert von hj ermittelt. Einen ersten Wert von findet man durch die Interpolation z^ — z^ — Hq:

]/ (v

2qL

2 qL

cp lk

<plk

- 1/v

3 )» | q L t

<p²lk

Nachdem h[ festgestellt ist, berechnet sich die Spiegelhebung⁵) 8:

33) 8 = hy — h₀.

Dieselbe erfolgt um so rascher nach eintretenden Niederschlägen, je weniger tief die Grundwasserwelle unter Terrain liegt und umgekehrt. Sie ist, wie ersichtlich, um so größer, je größer my bezw. q, je umfangreicher das Infiltrationsgebiet und je länger die Dauer der Infiltration ist,

und schwankt zwischen ——, (q = 0) und

(£=oo).

¥

b. Brunnen. Strömt durch eine mit der Achse eines Brunnens konaxiale kreisförmige Zylinderfläche vom Badius L des Leitkreises ein Quantum q ein und geht überdies innerhalb des Kreises

proQuadratmeterHorizontalprojektion eine Infiltrationsmenge m^ pro Sekunde zu, so wird in der Entfernung x von der Brunnenachse die durch den Querschnitt F:

₊z

H,

PTV;

ax

X-,

Fig. 200.

F — 2 ic cp x z

strömende Wassermenge Q:

Q — q -j- m^K (L² — x²), mithin die Geschwindigkeit:

^ dz _ q -|- ni\ tc (L² — x²)

dx    2 tccpxz

Die Integration dieser Gleichungen mit den zusammengehörigen Grenzen x — r, z — h ergiebt:

34) z² — h²

-r—— (L² — r²) 2 k cp

q -j- m₁K L²

% k cp

log. nat. .

Die bei gleichbleibender Spiegelsenkung schließlich in den Brunnen strömende entnehmbare W'assermenge wird:

35) Qr = q -f m₁ n (L² — r²).

Die bei gleichbleibender Entnahme q lediglich durch die Infiltration veranlagte Spiegelhebung 7*1 — ho — 8 ist in gleicher Weise wie vorhin zu bestimmen. Wir ziehen jedoch vor, zur Vereinfachung der Rechnung den Körper zwischen den zwei Depressionsüächen, welcher die Infiltration tc {L² — r²) t aufnehmen muß, mittels eines Annäherungsverfahrens zu bemessen.

Ist 8 die Spiegelhebung im Brunnen, so berechnet sich die Fläche, durch deren Drehung um die Brunnenachse der das Wasser aufnehmende Rotationskörper entsteht, annähernd aus der Formel (vgl. Bezeichnungen in Fig. 200):

f-(#i-tfo+A-Ä₀) = ^-(Hx-HQ + h).

Die Entfernung des Schwerpunktes dieser Fläche von der Brunnenachse ist annähernd:

8 4- 2 (ffj - H₀)

8 + fii - i/₀ '

F = —L

, L

? = r + -T.

Mithin der kubische Inhalt:

I = 2 ir p F -Aus Gleichung 5) folgt:

[s r (8 + H, - i/₀) + L (8 + 2 H, - 2 //„)] .

k <p

log. nat. ■— ,

welcher Wert, in die vorhergehende Gleichung eingesetzt, 8 als Funktion bekannter Größen liefert, sofern man:

2 k p F — re (E² — r²) t o    Lt

—-— log. nat.- mit c bezeichnet wird:

n fc cp    r

lX^o² +    4“ L ^8 + 2    (/?o + ö)² + c — 2 \XK² +

_ 3 mi (L² — r²) t

setzt. Es ergiebt sich, wenn die Konstante

36) 3 r (§ + [/(h₀ + S)2

tp L

3    (L² — r²) t

cp L (L -)- 3 r)

Auch hieraus findet sich 8 am besten durch Probieren. Einen ersten Probewert erhält man mit HX = U{)-

Die Höhe 8 schwankt bei großem L zwischen

— ¹ - (q = 0) und ^ j>j| t (L = oo).

<p    ?

Von den Wassermengen, welche erforderlich sind, um im Brunnen selbst bezw. im Sammel-kanale den Spiegel um 3 aufzuhöhen, haben wir abgesehen.

Die Hebung der Depressionsfläche erstreckt sich über das ganze Infiltrationsgebiet; sie ist aber, wie unsere Rechnungen erweisen, im Entnahmeobjekt meistens bedeutender, als sie sein würde, wenn man die infiltrierte Wassermenge gleichmäßig über das Infiltrationsgebiet verteilt. Man kann also aus der Hebung des Wasserstandes in einem in Benutzung befindlichen Sammelkanale oder Brunnen nicht ohne weiteres auf die Größe der Infiltration schließen. Hört die Infiltration auf, so folgt bei der normalen Entnahme q eine allmähliche Senkung des Spiegels auf den dieser Entnahme entsprechenden Normalstand.

Derartige, lediglich von äußeren Einflüssen herrührende Spiegelsenkungen müssen streng getrennt gehalten werden von jenen, welche ausschließlich durch den Wechsel in der Entnahme bedingt sind; geschieht dies nicht, so können sich ergebende Widersprüche mit unseren früheren Formeln nicht genügend erklärt werden bezw. es kann zu irrigen Bestimmungen der bei denselben festzulegenden Proportionalitätsfaktoren kommen. Besonders wichtig ist die Beachtung dieser Verhältnisse bei Brunnen von kleiner Lichtweite und dann, wenn die Infiltration von der Bodenoberfläche bis zur Grundwasserwelle einen langen Weg zurücklegt, also der Einfluß von Regenfällen sich erst längere Zeit nach Aufhören des Regens fühlbar macht. Es kann im letzteren Falle bei Eintritt einer

neuen Regenperiode der Grundwasserspiegel im Sinken begriffen sein und nach Umfluß der Periode trockenes Wetter, trotzdem aber während des letzteren infolge der zweiten Infiltration eine Spiegelhebuug eintreten. Die besten Anhaltspunkte gewähren für die Beurteilung solcher, manchmal sehr komplizierter äußerer Einwirkungen Beobachtungen in Brunnen, welche in demselben Infiltrationsgebiet gelegen, aber außer Betrieb sind und von dem zur Entnahme benutzten Objekte nicht mehr beeinflußt werden.

Was im übrigen die Zeit anbelangt, nach welcher der bei unseren seitherigen Betrachtungen vorausgesetzte Beharrungszustand in der Bewegung gegen Sammelkanäle und Brunnen eintritt, so ist dieselbe streng theoretisch stets un endlich groß, wenn wir annehmen, daß erst bei unendlich kleiner Geschwindigkeit die Bewegung aufhört. Thatsächlich bedarf es schon einer endlichen Geschwindigkeit, wenn das Wasser sich von der Adhäsion an die Sandkörner etc. befreien soll, wie wir später sehen werden; geht die Geschwindigkeit unter diese Grenze, so wird die Bewegung stationär.

Praktisch reicht das Grundwasser überhaupt nicht ins Unendliche und man pflegt zu konstatieren, daß in gewissen Entfernungen von den Entnahmestellen es nicht mehr fühlbar wird, wenn an den letzteren die Entnahme innerhalb enger Grenzen wechselt; rechnet man aus, welche Zeit vergeht, bis ein in solcher Entfernung befindliches Wasserteilchen in den Sammelkanal bezw. in den Brunnen einströmt, so erhält man annähernd ein Maß für die bis zum Beharrungszustande mindestens erforderliche Zeit.

Ueber diese Zeit bei der Zuströraung zu Samxn elkanälen über horizontaler undurchlässiger Schichte haben wir bereits in Abschn. II, § 28, S. 233 Berechnung aufgestellt. Auf die Bezeichnungen in Fig. 190 bezogen heißt die dort gefundene Formel 7), wenn t die erforderliche Bewegungszeit in Sekunden:

4L²    7/³ — h³

Sk • (7/² — h²)² '

Für die Geschwindigkeit der Zuströmung zu einem über horizontaler undurchlässiger Schichte angelegten Brunnen haben wir nach Gleichung 4):

37) t

k<p²l²

3 Q²

(77³ — h³)

dx

dt

2 TT V XZ

Bei relativ großer Wassertiefe im Brunnen darf — ebenso wie bei den artesischen Brunnen — ^ als annähernd konstant betrachtet werden. Setzen wir also z — 77₀ und berücksichtigen, daß t — 0, x — r zusammengehörige Werte sind, so folgt annähernd die Zeit, welche vergeht, bis das Wasser die Strecke x — r durchlaufen hat:

H (x² — r²) log. nat.

38) t

k [H₀² - (H₀ - s)²]

letzteres mit Zuhülfenahme von Gleichung 6).

Ist die undurchlässige Schichte mit spezifischem Gefälle a geneigt und bezeichnet man mit H^ — H — La die konstante Höhe des Wasserstandes über derselben, mit h die Höhe des Wasserstandes im S ammelk anal (vgl. Fig. 193), so darf annähernd die mittlere Geschwindigkeit gesetzt werden:

fl (#0 +

mithin die Zeit, welche vergeht, bis das Wasser die Strecke L durchlaufen hat:

k'b ’

39) t =    .Lffo + ft)

u

als Mittelwert.

k*l(H₀ + h)

Bei Brunnen mit geneigter undurchlässiger Schichte ist nach Formel 17) mit großer Wassertiefe 7f₀, also zulässiger Annahme des Näherungswertes z=H₀~\-ax unter

Berücksichtigung des Umstandes, daß es genügt, hier die Strömung in Richtung der Hauptachse XX zu verfolgen:    .

u = k a -f

dt

2 TX Hq

Die Integration liefert mit Beachtung, daß t = 0, x = r zusammengehörige Werte sind:

40) t =

2 <p Hk² a²

log. nat.

2 kv Hk ax -f- Q

2n<fHka.r~\-Q

In Formel 38) bezw. 40) ist nun x — B zu setzen, wenn man die Zeit kennen lernen will, welche bis zum Beharrungszustande verfließt. Die Werte von L und R dürfen, wie wir bereits mehrfach erwähnt haben, nur bei geringen Schwankungen in der Entnahme als annähernd konstant betrachtet werden; sie sind bei wachsendem Q größer zu nehmen unter sonst gleichen Umständen. Für ihre Bestimmung ist man auf Beobachtungen angewiesen. Thiem [621] fand in grobdurchlässigem Terrain, daß selbst bei einer Spiegelabsenkung von 6 Meter in einer Entfernung von 700 Meter von der Brunnenachse und bei einer Entnahme von 200 Sekundenliter sich keine praktisch erhebliche Schwankung im Grundwasserstande mehr gezeigt habe. Fossa-Mancini [689] giebt für Brunnen über geneigter undurchlässiger Schichte, wenn unsere seitherigen Bezeichnungen weiter gelten, folgende Annäherungsformel zur Bestimmung des Wertes von B:

41) B =

2,72 r

■C

2,72 r

in welcher c =

- iß.

s)²

zu wählen ist. Aus unserer in Abschn. I, § 20,

2 a.H₀

S. 130 durchgeführten Rechnung geht hervor, daß selbst bei steilen Sohlenneigungen, wie sie in der Praxis selten sind, in der Entfernung L = 300 Meter keine praktisch belangreiche Abweichung die Fehler, welche man durch eine den Verhältnissen nicht genau angepaßte Wahl von L oder B begeht, auf die Quantitätsresultate und die Gestalt der Depressionskurven in Nähe des Sammelkanales oder Brunnens von keinem großen Einfluß.

vom

ungestörten Spiegel sich einstellt. Uebrigens sind

Um für einen Brunnen dies zu zeigen, nehmen wir an, es sei ein solcher mit 2 Meter Durchmesser in eine Geröllschichte von 30 Meter Normal wasserstand und einem normalen Spiegelgefälle a = 0,01 eingelassen. Läßt man den Spiegel im Brunnen zwischen 1 Meter und 2 Meter Absenkung schwanken, so wird nach Formel 41) für:

29 Meter, E = 68 Meter;

H₀ —

Hq — s₂ = 28,5 Meter, E = 100 Meter;

H₀ — s₃ = 28 Meter,    R = 133 Meter.

Berechnet man mit einem Werte von k — 0,001 und cp = 0,30 zunächst den Wert von Q aus Formel 20), ferner jenen von t aus Formel 40), so folgt:

H₀-s

O O O

r"H r-H t-H

30,00

30,00

30,00

o o o O IO o

r-H t-H 04

29,00

28,50

28,00

68

100

133

0,0132

0,0180

0,0224

5 988750 Sek. 8880460 „ 11886470    „

Es würden also im ersten Falle 69, im zweiten 103 und im dritten 137 Tage vergehen, bis der Beharrungszustand eingetreten ist.

Hätte man den Mittelwert R — 100 für alle drei behandelten Absenkungen in die Rechnung R

eingeführt, so würde log. nat. — = log. nat. 100 = 4,60517, also nach Formel 20):

-) = 0,01228 (i

2 n k cp Hq

log. nat. ~

(*

s²

s²

30

Hieraus würde folgen für:

s = 1,00,

Q = 0,012;

Die Differenzen werden also nicht sehr belangreich, obschon der Wert von 100 gegenüber 68 und 133 große Verschiedenheit zeigt.

s — 1,50,

Q = 0,018;

s — 2,00, Q = 0,024.

Im allgemeinen zeigen die Formeln 37) bis 40) in sehr deutlicher Weise, daß der Hauptfaktor für die bis zum Beharrungszustande vergebende Zeit der Koeffizient h ist. Die gedachte Zeit ist diesem Koeffizienten stets umgekehrt proportional. Da h mit sehr feinem Sande ab-, mit gröberem zunimmt, so wird man sagen können: der Beharrungszustand trete um so rascher ein, je grobkörniger das Material des Grundwasserträgers, und umgekehrt. Dies ist auch in der That durch alle Erfahrungen der Praxis konstatiert. Will man also durch Pump versuche die dauernde Ergiebigkeit eines Grund wasserstromes ermitteln, so müssen sich diese, um auf Zuverlässigkeit Anspruch machen zu können, über um so längere Perioden erstrecken, je feinkörniger das Material des Grundwasserträgers ist, und umgekehrt. Diesen äußerst wichtigen Umstand darf man nicht außer acht lassen bezw. man darf nicht darüber erstaunt sein, wenn bei Anlagen in feinsandigem Boden nach Monaten oder Jahren mit gleicher Spiegelsenkung aus dem Entnahmeobjekte sich stets noch allmählich geringer werdende Wassermengen ergeben.

Wir haben bereits erwähnt, daß ein allmähliches Sinken auch eintritt, wenn mehr entnommen wird, als der Grundwasserstrom führt. Die Abnahme ist aber im letzteren Falle viel rascher, als wenn die Ursache in dem verzögerten Eintreten des Beharrungszustandes liegt.

Immerhin ist es schwierig, die eben besprochenen Einflüsse und die Wirkung der von außen kommenden Infiltrationen, welche den durch die Entnahme gestörten Gleichgewichtszustand in ähnlicher Weise ändern, streng auseinander zu halten. Die richtige Deduktion aus Ergebnissen eines längere Zeit betriebenen Probeschlitzes oder Versuchsbrunnens setzt große Pünktlichkeit in allen Beobachtungen und eine gewisse Schärfe des Urteils voraus, besonders dann, wenn man es mit einem ungleichmäßig beschaffenen Grundwasserträger zu thun hat, welch er unseren theoretisch en Entwickelungen sichnicht ohne weiteres anpaßt. Leider ist das letztere der am häufigsten vorkommende Fall.

2. Bewegung des Wassers gegen Sammelanlagen und Brunnen mit durchgängigen und undurchgängigen Seitenwandungen hei undurchlässigen Schichten, welche tiefer als die Sohlen der Entnahmeobjekte liegen.

Bei unseren seitherigen Betrachtungen traf die undurchlässige Schichte stets mit der Sohle unseres Entnahmeobjektes zusammen und war vorher horizontal oder gegen die letztere geneigt; mithin war auch der gesamte Grundwasservorrat innerhalb der von dem Objekte beanspruchten Strombreite für Zwecke unserer Entnahme in Bewegung. In der Praxis liegt nun sehr häufig die undurchlässige Schichte erheblich tiefer, als die Sohle der Brunnen und Sammelkanäle. Stört man in solchen Fällen das Gleichgewicht, so muß theoretisch zweifellos diese Störung sich im

ganzen Grundwasserbecken geltend machen; ob dadurch aber sämtliches Wasser, welches in eine gegen das Entnahmeobjekt gerichtete Bewegung gelangt, auch dauernd in das letztere eintritt, hängt von besonderen Umständen ab.

Stattfinden müßte, streng genommen, schließlich dieses Eintreten immer, wenn man annimmt, daß auch ein unendlich kleiner Anlaß zu einer Bewegung im Grundwasser in Wirklichkeit eine Strömung zur Folge hat. Das letztere ist aber nicht der Fall. Daß die Wirklichkeit mit unseren Rechnungen nicht übereinstimmt, rührt daher, weil wir bei Aufstellung der Fundamentalgleichungen von den molekularen Arbeiten am Wasser und am Grund Wasserträger selbst während der Bewegung abgesehen haben. Wir haben nur die Reibungsarbeit des Wassers an den Sandkörnern , nicht aber dessen Zähflüssigkeit und Adhäsion berücksichtigt. Bei sehr kleinen die Bewegung veranlassenden Kräften wird man nicht mehr überall ein Strömen des Wassers nach bestimmter Richtung wahrnehmen; es wird vielmehr in sehr großer Entfernung vom Entnahmeobjekte an gewissen Stellen des Grundwasserträgers nur noch eine Art stationärer Bewegung um die Sandkörnchen herum — ein Zittern des Grundwassers — stattfinden. Dasselbe wird sich auch unterhalb der Sohle dieser Objekte heraussteilen. Man wird demgemäß bei der Entnahme aus einem Grundwasserbecken einen ruhenden und einen bewegten Teil zu unterscheiden in die Lage kommen und bei einem Grundwasserstrome wird man in gleicher Weise einen Teil unterscheiden können, in welchem die Stromgeschwindigkeit ungeändert dieselbe bleibt, und einen andern, in welchem sich der Einfluß der Entnahme durch Geschwindigkeitsänderung fühlbar macht. Auch hier werden, rein theoretisch betrachtet, alle Wasserteilchen durch die Störung des Gleichgewichtes beeinflußt; in gewisser Entfernung von der Stelle der Störung ist jedoch dieser Einfluß für uns unmerklich. Es wird mit anderen Worten nicht sowohl seitlich als auch unterhalb des Entnahmeobjektes in gewisser Entfernung vom Brunnen oder Sammelkanale eine Beiziehung außerhalb gelegener Wasserteilchen zur Deckung der Entnahme nicht mehr erfolgen.

Wir können die Bedingung, welche besagt, daß stets eine gewisse minimale Kraft zur Ueberwindung der Zähflüssigkeit des Wassers und der Adhäsion desselben an den Sandkörnchen erforderlich sei, für ein Grundwasserbecken auch dadurch ausdrücken, daß wir sagen: bei einer sich durch unsere Rechnungen ergebenden minimalen theoretischen Geschwindigkeit, die in Abhängigkeit von dem Material des Grundwasserträgers steht, erfolgt aus dem Grundwasservorrate kein Zufluß mehr zum Entnahmeobjekte.

Hat also der Grundwasserspiegel ein Oberflächengefälle, welches nur im stände ist, die obengedachte minimale oder eine noch kleinere Strömungsgeschwindigkeit (theoretisch) zu erzeugen, so verhält sich (praktisch) das Grundwasser genau ebenso, wie wenn ein horizontaler Spiegel vorhanden wäre. Je feiner das Korn des Grundwasserträgers ist, um so größer kann die Spiegelneigung sein, bei welcher kein Abfluß des Wassers mehr stattfindet.

Halten wir diese gewiß berechtigte, durch Erfahrung bei der Drainage erwiesene Voraussetzung fest, so ist eine natürliche Konsequenz derselben, daß sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Entnahme und Zufluß aus einem Grundwasserbecken mit horizontalem bezw. sehr schwach geneigten Spiegel nur durch die von außen kommenden Infiltrationen entwickeln kann. Entwässert z. B. ein Brunnen bei der Entnahme Q ein Gebiet von der Größe kB², so daß also in der Entfernung B die gedachte minimale Geschwindigkeit eintritt, so muß die im Boden flüssig bleibende, auf die Fläche kB² innerhalb der Zeit t gelangende Infiltration = Qt sein. Jeder Brunnen hat mit anderen Worten sein bestimmtes Entwässerungsgebiet und wird durch die innerhalb dieses Gebietes erfolgenden Infiltrationen ernährt. Man wird also beobachten, daß bei anhaltender Trockenheit und gleichbleibender Entnahme in solchen Fällen stets eine kontinuierliche Zunahme der Senkung im Brunnen erfolgt, welche sich nach eingetretener Infiltration wieder in eine allmähliche Hebung verwandelt, die unseren S. 460 angestellten Untersuchungen über den Einfluß der während der Entnahme stattfindenden Infiltrationen entspricht.

Unseren seitherigen Betrachtungen gegenüber liegt bei einem nicht mit der Sohle auf die undurchlässige Schichte abreichenden Entnahmeobjekte noch eine weitere Aenderung vor. Seit den in Abschn. I, § 20 u. 21 begonnenen Betrachungen über die Bewegung des Grundwassers haben wir die Voraussetzung gemacht, daß die Geschwindigkeit beim Durchfließen eines auf die Bewegungsrichtung senkrechten Vertikalschnittes in dem ganzen Umfange des Schnittes (oder wenigstens der Höhe nach in einem Vertikalschnitte von unendlich kleiner Breite) eine gleichförmige sei. Dementsprechend betrachteten wir die Bahn eines Wasserteilchens zwischen zwei unendlich benachbarten derartigen Vertikalschnitten im gegenseitigen Abstande dx als von der Länge dx, d. h. als eine wagerechte.

Bei Brunnen und Sammelkanälen, welche mit der Sohle nicht auf die undurchlässige Schichte hinabreichen, trifft diese Voraussetzung dann, wenn die genannten Objekte in den Wandungen durchlässig sind, annähernd zu. Für Sammelkanäle und Brunnen mit undurchlässigen Wandungen, bei welchen alles Wasser gegen die Sohle der Kanalwand bezw. gegen den unteren Brunnenkranz strömt, ist die Voraussetzung unhaltbar. Hier wird auf die Richtung der Bewegung ein Zwang ausgeübt und es ist in allen Fällen nur eine einzige Bahn wagerecht: alle anderen sind gegen die Wagerechte geneigt.

Bevor wir an die Untersuchung der auf diese Weise entstehenden Bewegungen gehen, soll noch eine den Umfang unserer Untersuchungen einschränkende allgemeine Betrachtung erfolgen, die sich auf den Einlauf in das Entnahmeobjekt selbst bezieht.

Cjto M y, u,N

DffitE

\\

Fig. 201.

Es sei AB (Fig. 201) der Spiegel eines Brunnens oder Sammelkanales. Wir nehmen an, die Bewegung der einzelnen Wasserteilchen habe die Richtung der in der Figur eingezeichneten Pfeile. Offenbar würde ein mit der Geschwindigkeit u\ in E ausströmendes Wasserteilchen noch in das Entnahmeobjekt eintreten, wenn die Sohle des Sammelkanales in D JE liegen würde. Liegt diese aber in MN, so müßte es von E nach MN aufsteigen und es entsteht die Frage, unter welchen Umständen dies möglich ist. Wir ersehen sofort, da der Spiegel AB horizontal ist, daß dieses Aufsteigen durch eine äußere bewegende Kraft nicht veranlaßt wird. Bis zur Vertikalen BONN ist die Bewegung durch das Spiegelgefälle erzeugt worden: links von dieser Vertikalen hört das Gefälle auf, mithin ist das einzige Agens, welches eine weitere Bewegung ermöglicht, die dem Wasserteilchen innewohnende Energie. Der letzteren entspricht im Punkte E (x = 0, y — yi) eine Druckhöhe von der Größe tt]² : 2 g. Nehmen wir nun an, das in E befindliche Wasserteilchen könne auf dem kürzesten Wege y\ — y$ zu der Sohle MN gelangen, und zwar mit einer Geschwindigkeit uq<Ju\, so be-rägt auf diesem Wege der Druckverlust 8:

⁸ = Gl - yd) -y- •

Die wirksame Ueberdruckhöhe berechnet sich aus der Aenderung der Energie und muß = 8 sein, wenn die Bewegung stattfinden soll. Wir haben also:

ui² — «o²

Die Geschwindigkeit uq wird dann, wenn sie kleinerist als jene, bei welcher im Grundwasserträger nur stationäre Bewegung entsteht, für uns bedeutungslos; erst dann, wenn sie größer wird, erfolgt noch ein Aufsteigen. Man erhält die entsprechende Grenze von V\ — yo, sofern unter w₀ die gedachte Grenzgeschwindigkeit verstanden wird, aus der Gleichung:

Jcuq

~W'

42) yi — y₀ =

k (ui² — U()²)

2 g u₀

Jcu\²

2 gv o

Das zweite Glied auf der rechten Seite dieser Gleichung kann jeder meßbaren Größe gegenüber vernachlässigt werden; auch das erste Glied ist außerordentlich klein, wenn man beachtet, daß nF in der Regel kleiner sein wird, als uq. Der Wert von — t/₀ wird also in allen Fällen so klein sein, daß man keinen irgendwie belangreichen Fehler begeht, ihn zu vernachlässigen.

Wir können mithin bei der Grundwasserbewegung gegen alle Entnahmeobjekte das Wasser unterhalb der Linie MN, d. h. der Grenze, auf welcher die Wasserteilchen noch gerade an die tiefste Stelle N des Entnahmeobjektes gelangen, als in Ruhe bezw. in stationärer Bewegung befindlich ansehen.

Erfolgt eine Störung des Gleichgewichtes im ruhenden Grundwasser, so ist der neue Beharrungszustand nach geschehener Störung ein anderer als dann, wenn sich die Störung in bereits bewegtem Grundwasser vollzogen hat. Im letzteren Falle hat die Geschwindigkeit schon vor der Störung eine bestimmte Größe und Richtung; im ersten Falle wird Größe und Richtung der entstehenden Geschwindigkeit lediglich von der Störung selbst bestimmt. Wir haben deshalb die zwei Hauptfälle zu unterscheiden:

A.    Die Entnahme aus einem Grundwasserbecken (mit nahezu oder ganz horizontalem Spiegel).

B.    Die Entnahme aus einem Grundwasserstrome.

Diese Fälle wollen wir der weiteren Behandlung unterziehen.

A. Entnahme aus einem Grundwasserbecken.

Wenn wir die Bewegung gegen Sammelkanäle und Brunnen mit durchlässigen Seitenwänden betrachten, so müssen die einzelnen Strömungslinien, d. h. die Bahnen der bewegten Wasserteilchen ähnlich sein mit jener, welche durch die früher betrachtete Staukurve dargestellt wird, denn die Staukurve bezeichnet in diesem Falle selbst eine Strömungslinie.

Wir dürfen ferner in Rücksicht auf die saugende Wirkung des Sammelkanales (Brunnens) und die hierdurch hervorgerufene, jedenfalls stätige Abänderung der Bewegungsrichtung innerhalb einer Vertikalen annehmen, die Bewegung in den Vertikalschnitten II und IIII (Fig. 202) erfolge allgemein nach einer auf der Papierebene senkrecht gedachten Linie 0' bezw. in unserer Figur gegen den Punkt 0', welcher dem Schnitte der im Bogenelemente DE errichteten Tangente mit der Achse der Kurve IDE entspricht. Dann wird ein in B gelegenes Wasserteilchen beim Uebertreten von II nach IIII den Weg AB —dl zurücklegen. Dieser Weg ist das Element seiner Bahn; A C ist = dx, BC — dy.

Nun ergiebt sich direkt aus der Figur bezw. der Aehnlichkeit der Dreiecke:

_ B~C

* + v ~~ AG ’

dy __y_

dx

₊Z

rr t i! L

r.;;;

o'

vft

.+x

Fig. 202.

dz

EF

dx x -j- v DF

¹

Die betreffende Gleichung wurde erstmals von D u p u i t aufgestellt (vgl. Abschn. I, S. 29

²

Eine umständlichere theoretische Begründung der Zulässigkeit dieser Annahme unter bestimmten einschränkenden Voraussetzungen giebt Forchheimer [487], auf den wir verweisen.

³

Zu einem ähnlichen Resultate gelangt Fossa Mancini [689], zum entgegengesetzten F orchheimer [487],

⁴

Die Gleichung dieser Strömungslinie hat unter weiteren einschränkenden Bedingungen Forchheimer [487] aufgestellt, auf welchen wir verweisen.

⁵

Vorausgesetzt muß werden, daß die Zeit ausgereicht hat, um den neuen Beharrungszustand f (x, zi) herzustellen.

mithin:

^ |«ss

43) y = nz,

wobei n eine Integrationskonstante, deren positive Werte zwischen 0 und 1 gelegen,

im übrigen willkürlich sind. Jedem beliebigen positiven oder negativen n entspricht eine Strömungslinie.

EF=dz ist das Höhendifferential der Staukurve des offenen Spiegels. Die Differenz A der Wasserpressungen zwischen II und IIII ist an beliebiger Stelle:

A = p -f dp — p = dp = *(. dz,

unter y das Gewicht eines Kubikmeters Wasser verstanden. Diese Differenz ist die einzige bewegende Kraft.

Wenn wir von der Geschwindigkeitsänderung absehen, so hat diese Kraft auf dem Wege AB — dl die Reibungsarbeit des Wassers beim Strömen durch den Grundwasserträger zu verrichten. Wir haben also entsprechend Abschn. I, §20, S. 125 die Geschwindigkeit u der Strömung:

₇ dz    dz

u — k —— = k —— cos w —

dl

dx

dz

dx

V -f X

Vty + x)² -f v²

dx

Nun ist aber v 4- x = z —— , mithin:

dz

oder:

v'(©'

+ n²

44)

u² \/dx\² y² 1 _

k² |_\ dz /    ' z² J

wmr^]

oder:

44a) y —

I k²    / dx\²

V u²    \ dz )

Ist die Gleichung der Staukurve bekannt, d. h. z=f(x), so liefern die Gleichungen 43) und 44) im Zusammenhänge für eine bestimmte Stelle (x, y) die entsprechende Strömungslinie bezw. die Geschwindigkeit.

Es entsteht ferner aus 44a) für einen beliebigen Wert ux eine Linie, welche die Strömungslinien 43) in Punkten schneidet, an denen die Geschwindigkeit konstant = Wj ist. Für den Koordinatenanfang (x = 0, y = 0) ist stets:

₇ dz

u — k —— , dx

Für größere Werte von u wird y imaginär, d. h. es sind

d. h. gleich dem bei unseren früheren Untersuchungen als allgemein gültig angenommenen Werte, thatsächlich bei der Bewegung keine größeren möglich.

Die Gestalt der Staukurven f (x, z) setzen wir als die gleiche voraus, wie wir dieselbe früher für Sammelkanäle und Brunnen mit durchlässigen Seitenwandungen bestimmt haben. Die Gleichungen 43) und 44) sind sodann mit dieser Yorausetzung unmittelbar anwendbar.

Ist der Mantel des Brunnens oder Sammelkanales undurchlässig, so ist die

Strömung der Wasserteilchen von allen Lagen aus nach einer Linie bezw. einem einzigen Punkte 0 gerichtet. Das in Bewegung gesetzte Wasser wird auf dem kürzesten Wege der Sohlenkante der undurchlässigen Wand zustreben. Links der Linie ON wird sich die Bewegung nicht fortsetzen, weil in diesem Gebiete kein Oberflächengefälle, also keine bewegende Kraft mehr vorhanden ist. Es wird sich sodann um 0 herum eine Durchgangsfläche für das von allen Seiten

zuströmende Wasser ausbilden, durch welche dasselbe mit nahezu gleichmäßiger Geschwindigkeit in das Entnahmeobjekt eintreten kann.

Um diesbezügliche Berechnungen durchführen zu können, sollten wir die Gestalt der Staukurve kennen. Da uns hierfür Angaben nicht vorliegen, müssen wir zunächst diese Gestalt feststellen, und zwar getrennt für Sammelkanäle und für Brunnen mit Mantel von kreisförmig zylindrischer Fläche; hieran anschließend können wir dann die Werte von y und u angeben.

1. Sammelkanäle*). Wir nehmen an, es sei auch in einem Kreise von dem Halbmesser 1 von 0 aus beschrieben, die Eintrittsgeschwindigkeit im ganzen Umfänge dieselbe und bezeichnen ihre Größe mit a. Ziehen wir unter dem Winkel BOD = dw zwei Strahlen OB, OD, so wird die zwischen beiden Strahlen (Strömungslinien) durchgehende Wassermenge proportional der Geschwindigkeit u im Punkte T) bezw. proportional der Geschwindigkeit a im Punkte C sein. Wir haben:

■y ■

i+

1=4

s,

AU

W:;.

üjjfau

,*x

Ul :• -lAf:    AA

Fig. 203.

BD.u—AC.a

und:

AC=1.dw,

BT> — p . dw,

wenn mit p = Ol) die Länge des Fahrstrahles bezeichnet wird. Hat der Punkt D die Koordinaten x und y, so ist ferner:

p.dw.u — a.dw,

P»™» Ä«5)g

p² = x²-j-y²,

Dasselbe gilt für jeden beliebigen Punkt (x, y); also für ein variables u.

DF ist ein Stück der Strömungslinie OCDF, das wir als zwischen den unendlich benachbarten Vertikalen II und IIII gelegen, mit dl bezeichnen. Die Geschwindigkeit in D ist, wenn dz das Höhendifferential der Staukurve zwischen II und IIII bedeutet, analog wie früher:

₇ dz ₇ dz u - -- k = k :

dl

dx

cos w,

wenn DG — dx. Wir haben ferner:

xu

cos w =

y x² -f- y2 a

Setzt man dies in die vorhin gefundene Gleichung ein, so folgt:

dz = ^r~

log. nat. (x) -j- C.

Wir erhalten also aus unserer Grundannahme — wie notwendig eine Bedingung für die Beschaffenheit der Staukurve.

*) Wir betrachten, wie seither, so auch hier die Zuströmung als nur von einer Seite stattfindend. Trifft dies nicht zu, so sind zwei Berechnungen aufzustellen.

In der Entfernung x = L sei der Spiegel in der Höhe H über der Abszissenachse; dann wird:

45) z = E — log. nat. (^-)

und man kann durch einen zweiten Punkt E der Kurve 45), der in unmittelbarer Nähe der undurchlässigen Wand liegt und die Koordinaten Lx und H — s besitzt, den Wert von a aus 45) bestimmen:

sk

log. nat.

Die Staukurve berührt die undurchlässige Wand OZ nicht. Ueberhaupt gelten unsere Rechnungen nur für das Gebiet der Staukurve, welches höher liegt, als der Spiegel des Entnahmeobjektes, worauf zu achten. Wir haben in Fig. 203 den unserer Untersuchung unzugänglichen Zwickel in unmittelbarster Nähe der undurchlässigen Wand durch Schraffierung hervorgehoben. Daß sich vermöge der Adhäsion ein ähnlicher Zwickel bildet, ist beobachtet worden.

Im übrigen ergiebt sich die Gleichung der Strömungslinien aus der Fig. 203 mit der Proportion:

dy_ _ y_ dx x ’

FG : DG = DJ : OJ, d. h.:

46) y — nx

und es folgt aus :

₇ dz u — k

dx

cos w —

der variable Wert von u\

h Cl    X

kx |/)r² -f- y²

47) u =

V x² -f- y²

2. Brunnen. Wir unterstellen auch in diesem Falle eine gleichmäßige Geschwindigkeit für den Eintritt des Wassers unter dem Brunnenroste hindurch in den Brunnenkessel. Hat der letztere einen Halbmesser r, d. h. ist r die Entfernung

des äußeren Mantels von der Brunnenachse, so wird die Zuströmung sich längs der Sohlenkante, welche die Länge 2 7ir hat, entwickeln. Von einer in der Entfernung r -j- x von der Brunnenachse gelegenen Zylinderfläche strömt sodann alles Wasser gegen den Brunnen hin; hierdurch entsteht, weil die Zylinderflächen gegen den Brunnen kleiner werden, eine Geschwindigkeitsvermehrung, welche sich mit jener kombiniert, die infolge des Zwangs für das Grundwasser, nach der Randkante des Rostes hinzufließen, a priori entstehen muß.

In irgend einer Entfernung p vom Ursprünge 0 (welcher wie in Fig. 203 gedacht wird) sei zwischen zwei unter dem Winkel div gegen einander geneigten Strömungslinien und zwischen den beiden vertikalen Strömungsflächen, welche den Winkel (siehe Grundriß) einschließen, die Geschwindigkeit des durch die Fläche E\:

Fx = (.r -f- r) d<|> . p . dw . <p

[x+i'jdip

i $3»

i......

ij

| dco

iMl dv

X-

—4

Fig. 204.

strömenden Grundwassers = u. In der Entfernung A von 0 strömt das Wasser durch die Fläche fr:

f = (r -f- A) . dty . A . dw . <p

und hat die dort konstante Eintrittsgeschwindigkeit m, welche sich zur Geschwindigkeit a in der Entfernung 1 von 0 verhält wie:

woraus =

Innerhalb dieser Strömungslinien und Flächen ist nun:

f₁ _ (r -f- A) dtyhdwtp _ (r -f- A) A

m F₁ (x -j- r) d tj» p d w <p p (x -(- r) ¹

woraus folgt:

(r -j- A) A m

u (x -f- r)

Je kleiner A gewählt wird, um so größer wird m und umgekehrt; das Produkt Am ist aber stets gleich der Geschwindigkeit a in der Entfernung 1 von 0. Denken wir uns nun A so klein gewählt, daß dasselbe und somit auch dessen Projektion A cos w jeder meßbaren Größe gegenüber vernachlässigt werden kann, so ist mit genügender Annäherung:

ra

u (x -j- r)

Nachdem aber, wie früher:

₇ dz    ₇

u = k -— cos w — k a x

dz

dz x

dx ‘ |/Vr8 -fya

dx

so entsteht mit Benutzung des Wertes von p die Gleichung:

u (x -f- r) x

₇ dz

u = k —— . dx

deren Integration liefert:

ra

ra

dz = ——

dx

k ' x (x -j- r)

* = log. nafc. (Tf^) + C.

Für x = B ist z = H, somit C — II—-    log. nat. ^'r ff') •

48) z = H--^ log. nat. |”

Man erhält aus 48) die Konstante a, wenn zwei weitere zusammengehörige Werte von x und z vorliegen. Sind Bx und H— s diese Werte, so wird:

Die Integral

gleichung heißt also:

B (r -j- x)

Bx (r + B)

log. nat. |^-

B (r + BJ

Die Gleichung der Strömungslinien bleibt ungeändert:

49) y = nx

und die Geschwindigkeit u ermittelt sich aus der Beziehung:

50) u

r² a ²

(;x² -f- y²) [X -f- r)²

Um die in den Fällen 1 und 2 zuströmenden Wassermengen zu ermitteln, kann irgend ein Vertikalschnitt (z. B. IIII in Fig. 203) benutzt werden. Kennt

man die Tiefe der undurchlässigen Schichte, so sind von dort aus aufwärts die verschiedenen Geschwindigkeiten bis zur Staukurve zu berechnen. Man hat sodann die zu dem Vertikalschnitte senkrechten Komponenten der Geschwindigkeit, also die Werte ux = u . cos w zu bestimmen. Aus diesen wird sich eine mittlere Geschwindigkeit um ergeben, welche auf die Länge von IIII als konstant vorausgesetzt, bei einer Tiefe T der undurchlässigen Schichte unter der Abszissenachse liefert:

für Sammelkanäle von der Länge /:

51) Q = um<p 0 -fl⁷)/,

für Brunnen:

52) Q — 2 7t (p u m (x -j- r) (s -j- T).

In den meisten Fällen wird die eben angeführte Methode zur Bestimmung von Q am einfachsten zum Ziele führen. Der Vollständigkeit wegen mag jedoch hier noch bemerkt werden, daß im Elemente eines beliebigen , zur Strömungsrichtung senkrechten Schnittes allgemein die Beziehung gilt:

d Q = m cp . d F,

wobei co .dF das wasserdurchlassende Schnittelement, u die der Lage dieses Elementes entsprechende Geschwindigkeit, d Q die passierende Wassermenge bezeichnen. Führt man die der XAchse parallele Komponente der Geschwindigkeit ein und bestimmt tix in der Vertikalen an beliebiger Stelle (x = c), wobei die obere Grenze für y den Wert zc (z für x = c), die untere den Wert — yc hat, so wird auch:

— yc

und u . dF enthält nur noch Konstante und y. Die Integration ist also ermöglicht.

Damit wäre die Aufgabe im allgemeinen erledigt. Einige Beispiele werden die Benutzung aller seither entwickelten Formeln im speziellen Falle verdeutlichen.

Beispiele.

I. Sammelkanal mit durchlässiger Wand. Angenommen, die Staukurve sei ein Parabelbogen, so können wir dessen Gleichung, bezogen auf die Koordinaten x und z, schreiben:

z² = li² -j- mx,

wenn h die Tiefe der Abszissenachse unter dem Spiegel des Sammelkanales bedeutet. Hiermit und mit Zuhilfenahme von 43) erhalten wir:

y — n (h² -f- mx)

dx

und mittels Gleichung 44) mit der Beachtung, daß —

in

54) u²

_ m²k² (h² -f- mx)

4 z⁴-)- m²y² 4 (h² -f- mx)² -f- m²y²

m²k² z²

oder:

54a) y

= ±]/'

k² (h² -j- m x)

«*

m²

Für je einen konstanten Wert von u stellt Gleichung 54a) eine Ellipse dar. Mit einem solchen konstanten u erhält man durch Differentiation:

d y m k² 8 (h² -j- m x)

2 my

dx 2 u² y

dy

Die Stellen, an welchen die Tangenten an die Ellipsen horizontal sind, ergeben sich mit = 0 zu:

m k²

Xi =

h²

8 u²

Der Wert von y wird zu Null bezw. es erfolgt ein Schnitt der Ellipse mit der Abszissenachse,

, oder:

c. ,    4 (h² -\- mxA

u²

wenn in 54 a) —- = —i-—

x₂ =

mk²

h²

Die eine Achse der Ellipse fällt mit der Abszissenachse zusammen; ihre halbe Länge ist:

m k²

8 u² '

x2 — x\ —

Die zweite Halb-Achse findet sich aus 54a) mit x — xy\

mk2 4 u²

Das Achsenverhältnis der Ellipsenschar konstanter u ist deshalb stets wie 2:1.

Mit x — 0 ergehen sich aus 54) die Werte von u für verschiedene y innerhalb der Grenzen 0 bis h oberhalb und 0 bis y\ unterhalb des Koordinatenanfangs. Im letzteren selbst ist x = 0, y — 0, also:

4-

mk

Uq =

Für x = 0, y — h' ergiebt sich:

mk

Ui==Th

4 k²

4 h² -f- m²

V-

4 h¹

4 h² -f- m²

i-fr-l ■

iU b

i.X

MlI

Ist m ein Bruch und h eine nur mäßig große ganze Zahl, so ist nahezu mq — uy. Mit u — ergiebt sich aus 54a) die Gleichung der durch A und C gehenden Ellipse. Aus dieser Gleichung ist die Länge des Ellipsenbogens 4C zu bestimmen. Multipliziert man sodann den Bogen mit der Länge, durch welche er zur Einlaßfläche wird, und mit dem Durchlässigkeitskoeffizienten cp, so erhält man die Wassermenge Q. Mit genügender Annäherung gilt auch folgendes Verfahren: Man bestimme zwischen OA und OB die verschiedenen Werte von u mit x — 0, nämlich:

fl

Pig. 205.

mkh

\/ 4 h¹    m²y²

= u0 ■

4 ä⁴

und nehme das Mittel um derselben, dann ist die gelieferte Wassermenge Q annähernd:

Q = cp wml (h -j- yj)

unter l die Länge des Sammelkanales und cp den Durchlässigkeitskoeffizienten für den Grundwasserträger verstanden.

nur

Wenn der Koordinatenanfang in den Punkt B fällt bezw. die Abszissenachse auf der Sohle des Sammelkanales anschließt, so wird bei einigermaßen großem h das Wasserquantum Q ganz unerheblich verschieden von jenem, welches man nach Gleichung 1), S. 447, erhält.

Die Linie BM als unterste Strömungslinie trennt den zum Sammelkanale fließenden Teil des Grundwassers von dem in stationärer Bewegung befindlichen; sie ist eine Parabel¹), wie alle gemäß 53) möglichen Strömungslinien.

Als Zahlenbeispiel diene folgende Aufgabe:

Ein vom Lande herkommender Grundwasserstrom ergieße sich in einen See, dessen Sohle längs des Ufers ca. 25 Meter unter S p i e gelfl äch e liege. Die Ausdehnung des in gerader Linie gedachten Ufers, auf welcher der Erguß studiert werden soll, sei = 1000 Meter. Man hat durch Bohrungen landeinwärts festgestelt, daß die undurchl ässige Schichte in großer Tiefe — etwa 150 — 200 Meter unter Seespiegel — sich befindet und daß senkrecht zum Seeufer, landeinwärts 40 Kilometer entfernt, der Grundwasserspiegel

160 Meter, in 50 Kilometer aber 181 Meter über dem Seespiegel liegt. Der Grundwasserträger ist homogen; ihm entspricht ein Durchgangskoeffizient cp = 0,25 und ein h = 0,001. Welche Wassermenge tritt auf der gedachten Uferlänge von 1000 Meter in den See?

Entsprechend Fig. 205 ist A B = li -j-    = 25 Meter. Die Gleichung der Parabel, auf 0

bezogen, heißt:

z² — h² -f- mx

und man hat die zusammengehörigen Werte:

x = 0, z — h)

x — 40000, z — h -f- 160;

x = 50000, z — li -j- 181,

mithin:

(Ä + 160)² = A² + 40000 m,

(h + 181)² = 7i² + 50000 m,

welche beiden Gleichungen mit h = 20, m = 0,8 erfüllt sind; y\ ist also also = 5 m. gemäß wird:

Dem-

z² -= 400 -f 0,8 x

und man erhält:

m Je.

Mo = T7T

0,8 • 0,001

40

= 0,0000200,

u = 0,00002

1/

640000

640000 + 0,16 y² '

Setzt man hier y — — 5, so wird u = 0,0000200; mit y = -f- 20 erhält man ebenfalls u = 0,0000200, d. h. es weichen die Werte bei 7 Dezimalstellen nicht von einander ab. Man findet also die Wassermenge:

Q = cp (h + y₀) lum = 0,25 . 25 . 1000.0,00002 = 0,125 Kubikmeter.

Berechnet man die Ellipse, bei welcher die Geschwindigkeit den Grenzwert 0,0000010 annimmt, so entsteht folgende Tabelle:

z² -

z²k²

u²

4 z* _ m²

y=±

50

1000 5 000 10 000 20 000 30 000 . 40 000 50 000 60000 70 000 80 000 90 000 99 500 110 000 120 000 130 000 140 000 150 000 160 000 170 000 180 000 190 000 199 500

20,00

20,98

34.64 66,33

91.65 128,06 156,20 180,00 201,00 220,00 237,49 253,77 269,07

282,84

297.32 310,48 323,19 335,25 347,00

358.33 369,32 380,00 390,40

400,00

400

440

1200

4400

8400 16400 24400 32400 40400 48 400 56400 64400 72400 80 000 88400 96400 104400 112400 120400 128 400 136400 144400 152400 160 000

400000 000 440 000 000 1 200 000 000 4400 000 000 8 400000 000 16400000 000 24400 000 000 •32400 000 000 40400 000 000 48400000 000 56 400 000000 64400 000000 72400 000 000 80 000 000 000 88400 000 000 96400 000 000 104400 000 000 112400 000 000 120 400 000 000 128 400 000 000 136 400 000 000 144400000 000 152400 000 000 160000000000

1000 000 1210 000 9 000 000 121000000 441 000 000 2115 000 000 3 721000 000 6 561000 000 10 201 000 000 14641000 000 19 921000000 25 921 000 000 82761000 000 40 000 000 000 48 841000000 58081000000 68121000 000 78 961000000 90 601000 000 103041 000 000 116 281000 000 130321000 000 145161000 000 160000000000

20000 ■ 20 947 34511 35 763 89 213 119407 143802 • 160745 173 779 183 736 190 995 196161 199 096 200 000 198 895 195 752 190470 183011 172624 159 245 142 125 118 655 85 082

Wir haben dieselbe hier wiedergegeben, um zu zeigen, auf welche große Entfernungen hin sich auch bei einer relativ starken Grenzgeschwindigkeit (u± = 0,000001) die Bewegung erstreckt: nach der Tiefe sowohl als nach der horizontalen Richtung.

Bestimmt man endlich nach Gleichung 42) die Entfernung, auf welche ein unterhalb der Sohle bewegtes Wasserteilchen noch aufsteigen könnte, so wird:

ih — yo =

0,001 . (0,00002² — 0,000001²)

2 . 9,81 . 0,000001

= 0,00000001.

Es wird deshalb die von B ausgehende Strömungslinie das thatsächlich bewegte Wasser von dem unbewegten trennen; diese Strömungslinie wird im übrigen sehr bald die undurchlässige Sohle treffen und mithin wenig unbewegtes Grundwasser im Gebiete Vorkommen.

Das ganze Beispiel zeigt sehr deutlich, daß man keinen auch nur irgendwie belangreichen Fehler hinsichtlich der gelieferten Wassermenge begehen würde, wenn man die Bewegung als eine über horizontaler, 25 Meter unter dem Spiegel des Sees liegender undurchlässiger Schichte vorgehende, der Gleichung 1) angepaßte behandelt hätte. Indem wir hierauf verweisen, bemerken wir, daß dies in anderen praktischen Fällen ähnlich sein wird: nur dann, wenn ein sehr starkes Gefälle der Staukurve und eine kleine Wassertiefe im Sammelkanale gleichzeitig vorhanden sind, zeigen die Resultate der neu aufgestellten Formeln einige Verschiedenheit gegenüber der Anwendung von Formel 1).

2. Brunnen mit durchlässigem Mantel. Hat man es mit einem Brunnen mit durch-thun, so ist nach 5), wenn man statt —-

TC k cp

lässigem Mantel zu

die Konstante m setzt:

= (H₀ - s)² +

log. nat.    >

dx

dx

dz

Mithin wird die Gleichung der Strömungslinien 48):

55) nz = y

= n "j/"(H₀ — s)² -f- m . log. nat.

und man erhält aus 44):

«> £ [

4 x² z²

-f- n²] = 1.

Bestimmt man die Geschwindigkeiten am Mantel des Brunnens, so ist x = r und z — h zu setzen. Damit ergiebt sich:

V-

m² k²

4 r² h² -f- m² n²

Nimmt man nun für n verschiedene zwischen 0 und 1 liegende Werte an, so findet man leicht die entsprechenden Geschwindigkeiten. Speziell für x = 0, rj = 0, also im Koordinatenanfang ergiebt sich der größte Wert von u:

mk

Umax —

dz

und dieser ist wieder gleich dem früher allgemein angenommenen u — k .    .

Wert entsteht für n = 1, y = z = h mit:

Der kleinste

1/

m²k²

Umin —

4 r² A² -j- m²

Sind Lichtweite und Wassertiefe des Brunnens bedeutend, so wird m² gegenüber r²h² klein und mithin eine belangreiche Differenz der Eintrittsgeschwindigkeiten nicht vorhanden sein.

Aus 56) folgt durch Auflösung nach xz:

xz

= l/:

m² k²

n²m²

4 u²

und, da z = — ist:

n

xy — n

1/

m² k2 4 u²

n²m²

Mithin sind die

Für je einen konstanten Wert von u ergiebt sich das zugehörige konstante n.

Linien konstanter Geschwindigkeit gleichseitige Hyperbeln, deren Scheitel in der Abszissenachse liegt. Setzt man, entsprechend dem Beispiel 1, Seite 449, lc = und h = 48, so entsteht folgende Tabelle für u:

«p = 0,38, m — 37, r = 10

1266 ’

n ---

0,0003044    0,3    0,0003024

0,0003042    0,4    0,0003009

0,0003035    0,5    0,0002990

CD CO

o o ö

0,0002967

0,0002939

0,0002909

05 O O 1-H

0,0002876

0,0002841

Hieraus und in der Unterstellung, daß die der XAchse parallelen Komponenten von u nur unwesentlich verschieden von u selbst sind, findet sich sodann der Mittelwert:

Um

11

0,0032676

11

0,0002971

und wir erhalten mit diesem die Wassermenge Q annähernd:

Q = 2 cpicrhum — 2.0,38 . 3,14 . 1.48.0,0002971 = 0,0341.

Selbstverständlich wird in Wirklichkeit die Aufgabe stets so liegen, daß einzelne Punkte der Staukurve, sowie Q gemessen sind und Rückschlüsse auf die allgemeinen Faktoren etc. gesucht werden. Wie sich die diesbezüglichen Aufgaben erledigen lassen, ist leicht einzusehen.

3. Brunnen mit undurchlässigem Mantel. Entsprechend der Thatsache, daß bei einem Brunnen mit undurchlässigem Mantel alles in den Brunnenkessel einströmende Wasser unter dem Roste hindurch einen relativ kleinen Querschnitt passiert, ist die Entnahme aus solchen Brunnen in ihrer Größe durch den Umstand beschränkt, daß bei bestimmtem Material des Grundwasserträgers eine bestimmte Grenzgeschwindigkeit nicht überschritten werden darf. Es ist dies deshalb nicht zulässig, weil bei Ueberschreitung dieser Geschwindigkeit das Material des Grundwasserträgers in den Brunnenkessel durch die Strömung mit eingerissen würde, wodurch Versandung und eventuell auch eine Dislokation des Brunnens — ein tieferes Absinken — entsteht.

Diese zulässige Grenzgeschwindigkeit läßt sich nur durch Erfahrung feststellen. Manche Grundwasserträger enthalten viel Kies und gröberes Gerolle. Sind diese Bestandteile in Nähe

der Brunnensohle in größerer Menge vorhanden,' so wird sich durch

_ ............... stärkere Entnahme allmählich der Sand ausspülen und es kann sich

§    ’}'}}/•. f: h°'o‘ c %    in weiterer Ausdehnung von dem Brunnenroste auswärts eine halt-

%    bare, dem Wasserdurchflusse wenig hinderliche gröbere Schichte

hersteilen. In diese Lage tritt dann an einem relativ schon großen Umfange das Wasser aus dem im ursprünglichen Zustande befind-lieben Grundwasserträger ein mit der zulässigen Grenzgeschwin-digkeit.

Es sei z. B. in Fig. 206 0 der Mittelpunkt, gegen welchen die Strömungslinien zusammenlaufen, und B C der in der Entfernung 1 von diesem Mittelpunkte aus beschriebene Kreis. In diesem Kreise setzen wir eine konstante Geschwindigkeit a voraus. Man ersieht ffvjU.'-o    nun ohne weiteres, daß, sofern in der Entfernung OE — e feinsandiges

"    Material liegt, das bei einer Grenzgeschwindigkeit % sich noch

nicht fortbewegt, wenn sich zwischen 0 und FG ein grobes Filter gebildet hat, die Größe von a ihre Grenze findet mit:

FG

BC

a kann also eventuell wesentlich größer werden als u.A., wenn die Entwickelung der Kiesvorlage zwischen 0 und FG möglich ist.

Bei ganz homogener Beschaffenheit des Grundwasserträgers ist aber die Entwickelung unmöglich. Läßt man deshalb Brunnen mit undurchlässigen Wandungen in ganz feinsandigem Grundwasserträger ein, so werden sie auch bei großem Durchmesser nur bis zu einer gewissen — meist sehr kleinen — Grenze beansprucht werden können; überschreitet man dieselbe, so tritt noch

Wasser ein, aber gleichzeitig Sand, und die Entnahme wird mehr und mehr behindert. In solchen Grundwasserträgern sind deshalb Brunnen mit undurchlässigen Wandungen unvorteilhaft.

Für die theoretische Betrachtung können wir das Grenzmaß von a als in der Natur der Verhältnisse liegend für gegeben ansehen; ist dies der Fall, so ermittelt sich auch die Grenze der entnehmbaren Wassermenge.

Bei der Berechnung von a entsprechend Formel 48) aus Beobachtungen ist zu berücksichtigen, daß diese Formel in unmittelbarster Nähe der Brunnenwand (vgl. Bemerkung Seite 470) nicht mehr gilt. Es darf jedoch angenommen werden, daß die Adhäsion an den Brunnenmantel ihre Einwirkung auf nicht weiter als ca. 50 Zentimeter über den Rand hinaus erstrecke. Dann werden alle in mindestens 50 Zentimeter Abstand vom Brunnenmantel gelegenen Stellen zu Beobachtungen der Staukurve geeignet sein.

1266 ’

<p = 0,38; nehmen wir ferner an, es habe sich hei der Entnahme der Wasserstand in 0,5 Meter Entfernung vom Brunnenmantel auf 48 Meter gestellt. Dann ermittelt sich zunächst a (vgl. S. 471):

Setzen wir für ein praktisches Beispiel R = 200, H = 50, r = 1, k —

= 0,002279

1266

log. nat.

f 200 (1 + 0,5) \

\ 0,5 (1 + 200) /

und wir geben in der nachfolgenden Tabelle die für die Gestalt der Staukurve wichtigsten Ordinaten entsprechend Gleichung 48), S. 471:

H —z

o o o n o o

O H ui

48,000

48,015

49,488

O to (M o oo i-H

O 03 w

oi w 6

10,00    49,738

25,00    49,901

50,00    49,957

p o o o © lo

ffi 03 CO CO DO

100,00

150,00

200,00

49,986

49,994

50,000

co O

T-l © O

p o ©

cT © ©

Man ersieht daraus, daß m der Nähe des Brunnens das Gefälle der Staukurve sehr rasch zunimmt, während zwischen 10 und 200 Meter das Gefälle schon sehr gering ist; der Verlauf ist auf der letztgenannten Strecke wesentlich flacher, als bei Brunnen mit durchlässigem Mantel.

Betrachten wir die Geschwindigkeit in der Entfernung x — 10,00, so wird nach Formel 50) :

0,002279

11

und wir erhalten für verschiedene y folgende Werte:

O Ol o

0,0000115

0,0000093

0,0000077

30

35

40

0,0000066

0,0000057

0,0000050

45    0,0000045

49,738    0,0000041

Die Minimalgeschwindigkeit ist also nur noch der fünfte Teil des Maximums, das auf der XAchse stattfindet. Je weiter man sich vom Brunnen entfernt, um so gleichmäßiger wird die Geschwindigkeit im ganzen Querschnitte.

Die Bestimmung der Wassermenge erfolgt am einfachsten dadurch, claß man die Länge eines Kreisbogens, auf welchem u konstant ist, graphisch ermittelt und sodann die dieser Länge entsprechende Wasser durchlassende Fläche <p . F (Rotationsfläche) festsetzt, womit Q durch Multiplikation (Q = <pFu) erhalten werden kann. In großer Entfernung vom Brunnen, in welcher, wie erwähnt, die Geschwindigkeit nahezu gleichmäßig ist, kann auch das Mittel der Geschwindigkeiten im Yertikalschnitte eingeführt werden.

Bei einem Sammelkanale liegen die Verhältnisse ganz ähnlich.

B. Entnahme aus einem Grundwasserstrome.

wenn

In dem Falle, in welchem das Grundwasser bereits eine Bewegung bat, wird, die Entnahmestelle höher liegt, als die undurchlässige Schichte, ein Teil des

bewegten Wassers unter der Entnahmestelle wegfließen. Denken wir uns wieder die Aenderung der Stromrichtung bewirkt durch eine absaugende Gerade bezw. einen Punkt 0. Das Grundwasser möge überall vor der Entnahme eine gleichmäßige Geschwindigkeit ux und eine Neigung gegen die Horizontale gehabt haben. Mit ux kombiniert sich jetzt die gegen 0 gerichtete, durch die Entnahme veranlaßte Geschwindigkeit. Die wirksame Druckhöhe dz besteht aus dem konstanten, dem Grundwasser eigentümlichen Gefälle a.. dx = tg § . dx, welches die Geschwindigkeit ux erzeugt, und dem zur Ablenkung gegen den Kanal (Brunnen) dienenden Reste dz — <z. dx. Die gegen den Punkt 0 gerichtete, unter der Wirkung des oben genannten Restes entstehende Geschwindigkeit hat gegen die Abszissenachse den Neigungswinkel w und die Größe:

a. dx

.-TT-Vfe.⁰--

«.Ari.ccs.Tj;    -ri).cesxc^Kri.cos.Tj;

■. ’ ' •. ■ rij.cos.cc.sin «" • ' ’• ’.

K risin .ij>    I.’ *. ° ‘ •

v!;”:; v.-''ÖV:VA    i: Vv.

K--V_>. <__ X ___

Fig. 207.

dz

dx

. cos w — k . —r— . cos tv — k a . cos w.

dx

Zerlegt man sie in zwei Komponenten nach der KAchse und XAchse, so wird: die Komponente nach der YAchse = (k --& cos w . sin w,

(k --&    cos² w .

MAchse =

Die Geschwindigkeit ux hat die Komponenten:

nach der E Achse: k a . sin ^ ,

„    „ X Achse: &a.cos<J).

Wir erhalten somit die Komponenten der resultierenden Geschwindigkeit:

cos w . sin iv -f- k a . sin ,

dy

dt ~Uy~

dx

SAj Ä.

ux= (k

--k aj cos² iv -f- k a . cos ^ .

Die absolute Größe der resultierenden Geschwindigkeit geht hervor aus:

57) u² = ux² + uy²

und ihre Neigung wird festgelegt durch die Gleichung:

dt

dz

dy

Uy

dx

a) cos w . sin w -f- a . sin ^

dx

u,x

dz

dx

a)

cos² w -f- a . cos <{)

wobei, wenn der Punkt 0 wie früher (vgl. S. 467) in den Schnitt der ^Tangente mit der Abszissenachse gelegt wird:

dz

cos w

X -f V

Z dx

v/- (£)■+»

sin w =

\/(x v)² -\- y²

Mithin wird:

dz

58)

dy

yziü

(£)■+*■

dx

+ a cos <!>

/dz \

VdEE ~y~

Es ist uns nicht gelungen, für bestimmte Annahmen von 0 das Integral dieser Gleichung als geschlossenen analytischen Ausdruck zu erhalten.

Indessen reichen einige Betrachtungen, die für besondere Lagen der Staukurve Gültigkeit haben, hin, um über den Verlauf der Bewegung bei einem Sammelkanale Gewißheit zu erreichen.

Zunächst möchten wir nach Früherem darauf hinweisen, daß in einer Entfernung x = L vom Entnahmeobjekt thatsächlich eine wesentliche Aenderung des Spiegelgefälles infolge der Entnahme nicht mehr bemerkbar ist. Für Werte von x, welche größer sind als L, wird demnach

dz

dx

tg = a und dann liefert 58):

dy a. sin tp

dx    a cos

Es nimmt also für alle x > L die Strömungslinie eine Gestalt an, welche durch die Gleichung:

59) y = a x -f- C'

Die Strömungslinien werden mit anderen Worten der Staukurve parallel und

festgelegt wird.

gerade. Die resultierende Geschwindigkeit ergiebt sich daselbst zu:

u — ha.

Die Geschwindigkeiten für x —■ 0, d. h. die Eintrittsgeschwindigkeiten in den Kanal lassen sich nach den neuen Formeln genau berechnen. Man wird in diesem Falle die Werte von ux zu ermitteln haben. Die Gleichung der Staukurve ergiebt für den Ursprung 0 (Fig. 208):

v". ■    ;•.

dx

wobei li und m konstant sind.

Man hat demgemäß für die Linie AOE:

CD

<;-r-

Vt-.r

iiu

Ux

h²m²

h²m² -f- y²

-f- a . COS

Fig. 20S.

und es sind nun durch Einsetzen von y (anfangend mit y — OE — — y₀ und auf hörend mit y = -j- h) die verschiedenen Werte von ux zu ermitteln. Der Mittelwert aller dieser ux sei = um. Dann verhält sich, wenn OB ein unter dem Winkel d/ gezogener Strahl ist:

Um _ h -f- y§

~ a + b ’

wobei a bekannt, b gesucht.

Der Wert von a ermittelt sich aus der Beziehung:

(zL — ah) cos cJj .

Nachdem hieraus b bestimmt wurde, folgt:

= — C‘ .

cos ^

Damit ist also die Gleichung der Strömungslinie, welche in E endet, für den Teil derFigur, in welchem x > L ist, gefunden.

Für x = 0 ist z = A,

dx

= m, also:

dy

(m — a)

y hm

A²m² -f- y²

a sin 4

dx

(m — a)

h²m² -f- «/²

-j- a cos 'b

——r in M schneidet, cos

Der Bogenliegt oberhalb M zwischen E und N. Für die praktische Erledigung kommt in Betracht, daß

Mit y = — ijo entspricht die Tangente einer Linie, welche jene 59) mit C =

Wasserteilchen, welche unterhalb des Bogens EN bewegt sind, aus den früher dargelegten Gründen nicht mehr in das Entnahmeobjekt gelangen. Man ist demgemäß in der Lage, die in das letztere eintretende Wassermenge Q genau zu bestimmen. Sie wird für Sammelkanäle:

Q — cp l (h + y₀) um

sein.

Als Hauptresultat unserer seitherigen Untersuchungen möchten wir hervorheben, daß in einem vollkommen gleichmäßig beschaffenen Grundwasserträger bei Brunnen mit durchlässigem Mantel, sowie bei Sammelkanälen mit durchlässigen Wänden die Ergiebigkeit wesentlich von der Tiefe der Eintauchung in das Grundwasserbecken abhängt und daß es nicht richtig ist, anzunehmen, ein solcher Brunnen fange sämtliches innerhalb seiner Grenzflächen liegende Wasser auf, einerlei, ob er bis zur undurchlässigen Schichte hinabreiche oder nicht²). Brunnen und Sammelkanäle mit undurchlässigen Mänteln bezw. Wänden nehmen im ruhenden Grundwasser das Wasser von der Oberfläche der Welle bis zur undurchlässigen Schichte in Anspruch. Grundwasser mit eigener Bewegung³) werden nur bis zu einer gewissen Tiefe unterhalb der Sohle der Entnahmeobjekte beansprucht, einerlei, wie die letzteren angeordnet sein mögen.

Thatsächlich ist eine homogene Beschaffenheit des Grundwasserträgers selten; unsere aufgestellten Formeln, die nur für eine solche Beschaffenheit gelten, werden deshalb bei der Anwendung auf die Wirklichkeit verschiedene Modifikationen erleiden. Das durch die Formeln festgestellte Prinzip bleibt aber bestehen.

Wir können nun folgendes allgemeine Vorgehen beim Aufsuchen und Nachweisen von Grundwasser in geeigneten Trägern (zu welchen vorzugsweise der von den Flüssen abgelagerte Schotter, die Ablagerungen der Eiszeit, Trümmergestein aller Art, durch Verwitterung entstandene, sowie durch die Thätigkeit des Windes aufgehäufte Sande etc. gehören) empfehlen. Es besteht:

1.    in der Aufnahme eines Höhenschichtenplanes der Grundwasserwelle und regelmäßigen Beobachtungen der letzteren;

2.    in einer allgemeinen systematischen Untersuchung des Untergrundes;

3.    in der Bewirtschaftung eines Versuchsbrunnens (S. 486) oder Schlitzes.

Die sub 1 angeführte Aufnahme giebt ein allgemeines Bild von dem Verlaufe

des zunächst der Bodenoberfläche befindlichen Grundwassers. Ad 2 angestellte Bohrungen und Beobachtungen erweisen, ob in der Tiefe andere Bewegungen Vorgehen, als in der Nähe der Oberfläche, und belehren über den Wechsel des Materials etc. Die zu 3 gehörigen Versuche ergeben in erster Linie Aufschlüsse über die Nachhaltigkeit, Qualität und Temperatur des zur Verfügung stehenden Wassers und machen — wenn in richtiger Weise vollzogen — die Wahrscheinlichkeit, daß man

am betreffenden Orte ein gewünschtes Wasserquantum auf die Dauer schöpfen könne, zur Gewißheit.

Wir wiederholen jedoch hier das, was wir bereits Seite 464 gesagt haben: daß die Versuche sich auf eine um so längere Zeit erstrecken müssen, je feinkörniger das Material des Grundwasserträgers ist. Die Erfahrung lehrt, daß man, sofern die Pumpversuche nur einige Wochen dauern, sehr selten darauf rechnen darf, eine den Versuchsergebnissen auf die Dauer äquivalent bleibende Wassermenge zu erhalten, weil in solch kurzer Zeit sich noch kein Beharrungszustand herstellt; man thut bei relativ kurzer Versuchszeit wohl daran, nur etwa den dritten oder vierten Teil der nach den Versuchen ermittelten Wasserquantität als bleibendes Ergebnis anzusehen, sofern man nicht — wie z. B. in den großen Elußthälern — aus einem gewissermaßen unerschöpflichen Vorräte entnimmt.

Die Aufnahme der Grundwasserwelle bezw. des Höhenschichtenplanes der Grundwasseroberfläche erfolgt in der Regel an einem Netz von Brunnen oder Probegruben. Die Benutzung vorhandener Pumpbrunnen einer Gegend ist in solchen Fällen zweckmäßig; doch ist stets zu beachten, daß der Betrieb der Brunnen die Spiegelkote ändert, die Aufmessung der letzteren also in einer Zeit vorgenommen werden sollte, welcher mehrere Ruhestunden im Betriebe vorhergegangen sind. An jedem Brunnen bezw. an jeder Probegrube ist ein Fixpunkt zu markieren, dessen Meereshöhe ermittelt ist und auf dessen Lage die täglichen, wöchentlichen und monatlichen Messungen bezogen werden. Im allgemeinen werden die Horizontalkurven dieses Höhenschichtenplanes in verschiedenen Entfernungen von einander verlaufen: nähern sie sich, so steigt das Gefälle, entfernen sie sich von einander, so genügt ein flacheres Gefälle für den Transport des Grundwassers. Die auftretenden Gefällsverschie-denheiten beweisen ent- „ weder eine Aenderung in ~V der Lage der undurchlässigen Schichte oder eine j Profilverengung Profilerweiterung in dem Strombette oder aber — und dies ist zweifellos der am häufigsten vorkora-mendeFall— einen Wechsel in der Durchlässigkeit des Grundwasserträgers.

Zeigen die Grundwasserhorizontalen größere Einbiegungen, so strömen in den Konkaven die Wasser gegen einander; es wird also rationell sein, zur Entnahme derartige Stellen zu wählen. Ist an irgend einer Stelle starkes Gefälle vorhanden und liegt die Ursache nicht in geringerer Durchlässigkeit des Grundwasserträgers, sondern in der Reduktion des Wasserquerschnittes durch Hebung der undurchlässigen Schichte oder seitliche Einengungen (vgl. Abschn. I, § 20, S. 132), so ist auch hier ein günstiger Ort für die Entnahme.

Yon der größten Bedeutung ist die Schichtung des Grundwasserträgers im horizontalen Sinne. Sehr häufig finden sich hier im durchlässigen Materiale wasserdichte Schichten, welche die Grundwasserbewegung in zwei von einander getrennte Abteilungen mit total verschiedenen Pressungszuständen und Strömungsgeschwindigkeiten zerlegen.

Vergegenwärtigen wir uns z. B. die in Fig. 209 dargestellte Letteneinlagerung P MG BF LP und stellen wir ihren Einfluß auf die Oberflächengestalt des Grundwasserstromes und die Pressungen in dem Schlauche BFLPQKEA fest. Ueber die Lettenschichte hinweg wird der Strom nach der Linie JNO verlaufen, welche festzustellen eine Aufgabe im Sinne von Abschn. I, § 20, S. 128 ist; durch den Querschnitt JG wird, sofern wir eine Breite 1 des Grundwasserstromes betrachten, die Wassermenge:

bezw.

1-JU

TY--~

Tt:

Fig. 209.

_ yJc (CD² — JG'²) 2 . GC

einströmen, entsprechend S. 448, Gleichung 2.

Ist nun Q die gesamte von dem Grundwasserstrom geführte Wassermenge, so muß durch den Querschnitt A B ein Quantum Q — q eintreten. Der auf die Strombreite 1 wasserdurchl assende Querschnitt an beliebiger Stelle zwischen AB und FE berechnet sich für die horizontale Entfernung x von A :

Fx

Es besteht also die Beziehung, wenn v die Geschwindigkeit der Strömung ist:

dz

Fx

Hieraus folgt:

(Q — q) dx

(Q — g) h

k cp (h4 — Äg)

lognat- {^) ■

Der Wert von z ist aber nichts anderes als der Druckverlust s auf der Strecke Z3. Analog berechnen sich:

(Q — q) l₂

(Q — g) h

log. nat.    .

iog. nat. (i),

Hieraus ermitteln sich die Stellen R und S, auf welche das Wasser in einer durch die Lettenschichte hindurch in den Grundwasserträger abgetriebenen Bohrschale sich erheben würde.

k cp (As — h₂)

Je cp (h‘2 — h 1)

Für ein Zahlenbeispiel sei cp = 0,30, Je — 0,001, CD = 6, JGJ = 2, Ji\ — 1,5, Ji₂ = 2,5, Ag = 7,5, J14 = 15, l\ = 210, l₂ = 250, /g = 210, a — 21. Dann ist zunächst:

0,3.0,001 (36 — 4)

2 . 210

und wir haben, entsprechend der Figur:

= 0,000022857 Kubikmeter

Es ergiebt sieh ferner:

s =    —f^Q00°^⁾ f Q ’ ¹y- inat' ²- = 64694 (Q — 0,0000229)

0,3 . 0,001 (15 — 7,5)

183102 (Q — 0,0000229),

(Q — 0,0000229) 250 . log. nat. 3

“    0,3.0,001 (7,5 — 2,5)    ⁻

357581 (Q - 0,0000229).

(Q — 0,0000229) 210 . log. nat. 1,667

U ~    0,3 . 0,001 (2,5 — 1,5)

Damit folgt:

21 = 8 + t + u = 605377 (Q — 00000229),

Q — q = 0,000034689, u — 12,41.

Q = 0,000057546,

s = 2,24, t = 6,35

In ganz ähnlicher Weise kann man sich durch Rechnung eine Vorstellung von der verschiedenen Pressung machen, welche herrscht, wenn mehrere derartige Letteneinlagerungen den Grundwasserträger abteilen.

Denkt man sich statt der völlig undurchlässigen Schichte eine Einlagerung von durchlässigem Material, aber mit einem Werte für k wesentlich verschieden von jenem für den übrigen Grundwasserträger, so entstehen Verhältnisse, wie wir sie in Abschn. I, § 21, S. 137 allgemein betrachtet haben. Es ist nicht schwer, einzusehen, daß z. B. Einlagerungen von Flugsand mit außerordentlich kleinem k ganz ähnliche Erscheinungen hervorrufen werden, wie wir sie soeben bei der eingelagerten Lettenschichte kennen gelernt haben. Umgekehrt werden sehr ausgedehnte grobkörnige Einlagerungen in gleicher Weise wirken, wie eine künstliche Drainage. Findet der Wechsel des Materiales in dem Sinne statt, daß sich feines Material von der undurchlässigen Schichte aufwärts in ähnlicher Weise, wie ein quer vor die Grundwasserströmung gelegter Damm aufbaut, so belehren uns die in Abschn. I, § 21 entwickelten Formeln über die Gestalt der Grundwasserwelle, sobald die mathematische Beziehung für den Wechsel des Materiales festgestellt ist.

Würde man also die Untergrundsbescliaffenheit vollständig kennen, so wäre ein Urteil über die Bewegungszustände einfach abzugeben. Allein gerade die Erforschung der Untergrunds-beschaffenheit verursacht die größten Schwierigkeiten. Bohrungen, welche das einzige zur Verfügung stehende Mittel sind, geben sehr oft zu Täuschungen Anlaß, wenn man aus dem Bohr-sclimande auf die durchbohrten Schichten schließt. Besonders häufig werden nach den Erfahrungen von Thiem⁴) dünne, aber undurchlässige Einlagerungen übersehen, welche die Strömung in Abteilungen (sogen. Wasserstockwerke, vgl. S. 491) trennen können.

Im allgemeinen kann gesagt werden, daß für den Fall einer beim Versenken der Bohrschale stets gleichbleibenden Spiegellage auch eine einheitliche Bewegung im Grundwasserstrome vorhanden ist. Natürlich schließt dies nicht aus, daß der Strom selbst durch zwischenliegende undurchlässige Schichten in Abteilungen zerfällt, in welchen verschiedene Pressungen entstehen, sobald der Gleichgewichtszustand durch eine Entnahme gestört wird. Zeigt sich beim Absenken der Bohrschale ein Wechsel im Wasserstande derselben, so wechseln die Pressungen im Untergründe, d. h. es sind verschiedenartige Strömungen in getrennten Abteilungen vorhanden. Ist über die Lage der Trennungsflächen dieser Abteilungen ein Zweifel, so kann derselbe durch zwei Bohrungen, die in geringer gegenseitiger Distanz abgetrieben sind, gehoben werden. Die eine beläßt man in der Tiefe und benutzt sie als Saugbrunnen; von dieser Benutzung wird der Wasserstand in der andern so lange beeinflußt, als das Bohrtiefste derselben sich noch in der abgeteilten Strömung befindet. Zieht man die zweite Bohrschale allmählich auf, so wird die Stelle, an welcher eine Beeinflussung durch Entnahme aus der ersteren auf hört, den Beginn einer unabhängigen Abteilung ergeben etc. Es ist nicht immer leicht , völlige Klarheit über die Bewegungen im Untergrundstrom zu gewinnen und es erfordert das Studium derselben vielfach eine große Zahl Bohrungen zu verschiedenen Tiefen, gegenseitige Beeinflussungen durch Entnahme etc. Richtige Schlüsse aus den erhaltenen Resultaten zu ziehen ist selbstverständlich das schwierigste ; dies erfordert Uebung und reiche Erfahrungen, sowie eine richtige theoretische Auffassung.

Indessen kann es auch dem geübtesten Ingenieur Vorkommen, daß ihm irgend ein besonderer Vorgang im Untergrundstrome, wenn er den letzteren ausschließlich nach Bohrungen und Geschwindigkeitsmessungen studiert, unbekannt bleibt. Es ist deshalb stets ratsam — und man darf sich durch den Hinweis, daß diese Methode veraltet sei, nicht stören lassen — durch direkten Versuch nochmals die gefundenen Ergebnisse zu prüfen. Die Prüfung geschieht durch Anlage von Probeschlitzen und Versuchsbrunnen (S. 486).

Bereits früher haben wir (S. 458 ff.) besprochen, welche Erscheinungen beim Betriebe von Brunnen eintreten, die in ein Grundwasserbecken eingelassen sind; man wird also bei der Bewirtschaftung von Versuchsbrunnen über die zu ziehenden Schlüsse nicht im Zweifel sein. Von ganz erheblicher Bedeutung bei dieser Bewirtschaftung ist die Wasserqualität, besonders, wenn man sich in Nähe von offenen Gewässern befindet. Die Temperatur während der Entnahme und der Wechsel in der chemischen Beschaffenheit [628] werden über den Zusammenhang des Grundwassers mit dem offenen Wasser aufklären und gleichzeitig ermessen lassen, in wiefern die Brauchbarkeit des Entnahmeortes unter diesem Zusammenhänge leidet oder nicht (vgl. S. 490).

Ein großer Vorteil des Versuchsbrunnens oder Probeschlitzes liegt darin, daß er das Vorhandensein von Wasser unmittelbar vor Augen führt und die Zweifel behebt, welche ein Teil der Auftraggeber gegen anders geartete Beweismittel — wie wir sie früher angegeben haben — geltend zu machen pflegt.

Es ist nützlich, wenn man sich bei Aufsuchung geeigneter Stellen zur Entnahme von Grundwasser dasjenige, was wir in Abschn. II am Schlüsse des § 28 (S. 232 ff.) und in § 32 gesagt haben, nochmals vergegenwärtigt. Der Ort, welchem man mit dem Minimum der Kosten ein bestimmtes Wasserquantum erreicht, liegt — wenn wir lediglich die Grundwasserströmung berücksichtigen — dort die größte Wassermenge durch das relativ kleinste Profil fliesst. ist, dass man diese Stelle in den Einbiegungen der Grundwasserhorizontalen findet;

einer Stelle rechnen

an

wo

Wahrscheinlich

ebenso, daß man um so sicherer auf große Wassermengen kann, je gröber das Korn des Grundwasserträgers ist. Wie man durch Bohrungen etc. die gedachten Stellen eruiert, haben wir bereits dargelegt. Aeußere Gründe, z. B. die Entfernung des Entnahmeortes von dem mit Wasser zu versorgenden Objekte, Grunderwerbsschwierigkeiten, Möglichkeit von Verunreinigungen etc. können manchmal andere Stellen als passender erscheinen lassen. Hierüber läßt sich allgemein

an

nichts sagen.

lieber die zweckmäßigsten Mittel zur

Wassergewinnnng werden wir in den

¹

Clavenad [687] fand durch Versuche, daß man zu der Annahme der Parabel als Gegenkurve berechtigt sei, ohne diese hier erstmals publizierte Entwickelung zu kennen. Auch Fink [484] vermutete dasselbe.

Lueger, Wasserversorgung.

²

Ygl. hierüber die Auseinandersetzungen Thiem-Oesten im Journal für Gasbel. u. Wassei-vers.: Bd. 24, Jahrg. 1881, S. 782 (Thiem), Bd. 24, Jahrg. 1882, S. 83 (Oesten), S. 111 (Thiem), S. 224 (Oesten), S. 225 (Thiem). Ferner [621] und Oesten, Wochenschrift des Vereins deutscher Ingenieure, Jahrg. 1882, Nr. 27.

³

Die wirkliche Strömung ist an die Bedingung geknüpft, daß das natürliche Oberflächengefälle eine größere als die S. 465 erörterte Minimalgeschwindigkeit erzeuge.

⁴

Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, Bd. 31, S. 1136, Jahrg. 1887.

folgenden Paragraphen abhandeln. Wir wollen hier nur ganz allgemein noch bemerken, daß dann, wenn die undurchlässige Schichte in geringer Tiefe unter der Grundwasserwelle und die letztere nahe der Bodenoberfläche liegt, ein Probeschlitz das richtige Versuchsmittel ist. Liegen Welle und undurchlässige Schichte tief, so ist ein Brunnen das billigere; man wird stets einen kleinen Durchmesser des Brunnens bezw. eine Bohrschale mit durchlässigen Wänden benutzen, wenn der Grundwasserträger feinkörnig ist oder der Brunnen sehr tief wird. Im grobkiesigen Untergründe versenkt man häufig vorteilhafter Brunnen mit weitem Kessel und undurchlässigen Wänden. Bei allen Arten von Vorarbeiten — seien es nun Wasseraufschlüsse im Gebirge oder Versuchsschlitze und Brunnen — ist eine genaue Aufzeichnung aller Beobachtungen unbedingt erforderlich. Es handelt sich dabei nicht nur um die Darstellung der Verhältnisse zwischen Größe der Entnahme und Depression der Grundwasserwelle, sondern auch um Beobachtungen der Wassertemperatur und der Lufttemperatur, der Aenderungen in der physikalischen und chemisch-bakteriologischen Beschaffenheit des Wassers, das Verhalten der Niederschläge zur Entnahme und zur Hebung oder Senkung der Grundwasserwelle und besonders auch um Vergleichungen der Resultate mit den Zuständen an benachbarten Objekten, welche unter ähnlichen äusseren Bedingungen stehen, deren Gleichgewicht aber ungestört geblieben ist. Wer es versäumt, rechtzeitig und regelmässig alle diese Aufzeichnungen zu machen, die sich später nie mehr nachholen lassen, beraubt sich sehr häufig richtiger Erkenntnis für sich selbst und schwerwiegender Beweismittel zur Verständigung Anderer.

Selbstverständlich ist der Ausgangspunkt für alle diese Beobachtungen der Zustand vor Beginn der Gleichgewichtsstörung; mit der Feststellung des letzteren haben also alle Vorarbeiten anzufangen.

Litteratur:

Abgesehen von der bereits früher in Abschn. I, S. 122 mitgeteilten Litteratur über Grundwasserbewegung erwähnen wir folgende theoretische Abhandlungen:

19, 51, 53, 76, 155, 552, 559, 581, 619, 635, 687, 689.

Zahlreiche, auf Vorarbeiten bezügliche Bemerkungen sind in Beschreibungen von Wasserwerken (vgl. S. 288—293) eingeflochten. Zu vergleichen ist die unter den §§ 40 und 41 angegebene Litteratur.

§ 40. Vertikale Brunnenanlagen.

Wir unterscheiden zweierlei Arten

solche mit undurchlässigem oder ersteren hauptsächlich dort zur Verwendung gelangen, wo es sich um die Entnahme von Wasser aus

von Brunnen: solche mit durchlässigem und nur teilweise durchlässigem Mantel. Während die

einem gleichmäßig verlaufenden Grundwasserstrome mit luftberührtem Spiegel und homogenem Grundwasserträger handelt, verwendet man die letzteren mehr bei artesischen Strömungen bezw. dann, wenn der Grundwasserträger im veitikalen Sinne seine Beschaffenheit wesentlich ändert. Konstruktionsverschiedenheiten anderer Art lassen sodann folgende Einteilung der Brunnen als zweckmäßig erscheinen:

1.    Abessinische Brunnen (Rammbrunnen, Schlagbrunnen, Schraubbrunnen).

2.    Rohrbrunnen.

3.    Gemauerte Brunnen.

4.    Artesische Brunnen.

Fig. 210. Gekuppelte Rohrbrunnen der Brooklyner Wasserwerke.

Mafsstab 1 : 300 der natürlichen Gröfse.

Sammelkanal ersetzen oder aber die Brunnen kreisförmig anzuordnen, um eine ähnliche Wirkung zu erzielen, wie mit einem Brunnen von sehr großer Lichtweite.

Derartige Dispositionen trifft man in der neueren Zeit häufig, hauptsächlich aus dem Grunde, weil sie wesentlich billiger sind, als die durch sie ersetzten tiefen Sammelkanäle und Brunnen von abnormal großer Weite.

Hierher gehört z. B. die unseres Wissens erstmals von der Firma Andrews u. Cie. in New York angewendete¹) Methode, mittels gekuppelter Rohrbrunnen einen Grundwasserstrom auf bestimmte Breite zu entwässern [672]. Wir haben in Fig. 210 eine Darstellung des Verfahrens gegeben.

den einzelnen Brunnen je ein

In der Regel — ohne daß dies jedoch unerläßliche Bedingung wäre — zeigt der Horizontalschnitt durch jeden dieser Brunnen eine Ringfläche für den Mantel und eine Kreisfläche für das Wasser.

Allgemeine Anordnungen. Ueber das Ergebnis der Brunnen haben wir bereits ausführlich in § 39 abgehandelt. Bei großen Entnahmen werden häufig statt eines einzigen mehrere Brunnen in den Grundwasserstrom (das Becken) eingelassen, und zwar in der Regel so, daß jeder einzelne Brunnen den Wirkungskreis des anderen berührt. Indessen kann es auch zweckmäßig erscheinen, die Brunnen näher einander zu rücken, so dass die Absenkungstrichter derselben sich nicht berühren, sondern durchdringen: eine solche Disposition wird selbstverständlich ein anderes Ergebnis hervorrufen, weil nicht am ganzen, sondern nur an einem Teil des Umfanges beider Trichter sich Zufluss entwickelt. Auch wird die Gestalt der Depressionsfläche eine andere werden als jene, welche wir durch unsere seitherigen Betrachtungen ermittelt haben.

Hinsichtlich Ergebnis und Gestalt der Depressionsfläche solcher neben einander in Wirkung befindlicher Brunnen hat Forchheimer [487] theoretische Betrachtungen angestellt, auf welche wir verweisen²). In der Regel wird es sich darum handeln, eine Reihe von Brunnen so in den Grundwasserstrom einzubauen, daß sie einen durchgehenden, quer zur Strömungsrichung gelegten

SaugroRr |4 v.cLPuntpsl.

-ofioo x «ft

an-

iK

fR

' R fR

?R

AH

tr

4,o

4,o

4-4,0-, _

®R «ft

4,0_J,_4,0

Ir

Das Saugrohr von der Pumpstation geht von einem Teilkasten ab , in welchem die zwei von den einzelnen Rohrbrunnen R gespeisten Saugleitungen einmünden. Jeder einzelne Brunnen kann behufs Reparatur oder Ersatz ausgeschaltet werden, da zwischen der 300 Millimeter weiten Saugleitung und den 75 Millimeter weiten Anschlußleitungen zu Absperrschieber angebracht ist. Eine ganz ähnliche Disposition ist bei der neuen Grundwassergewinnung für Frankfurt a. M. in Ausführung begriffen; nur wird dort unseres Wissens die 300 Millimeter weite Verbindungsleitung, welche in Brooklyn frei auf der Erdoberfläche liegt, durch einen tiefliegenden, schlupfbaren Kanal ersetzt und die Rohrbrunnen sind nicht mit Tressengeweben in dem durchlässigen Teil des Untergrundes versehen, sondern mit einer als Filter dienenden Sandvorlage (vgl. S. 498).

In einem Terrain, welches, wie dies sehr häufig vorkommt, unregelmäßig geschichtet ist,

d. h. in raschem Wechsel gut durchlässige Kiesschichten, feine Sande, Lehm etc. zeigt, kann man mit einer derartigen Anlage an jeder einzelnen Stelle möglichst viel Wasser entziehen, also

den Untergrund sicherer ausbeuten, als mit einem einzigen großen, als Tunnel vorgetriebenen Kanäle, der ja in der Regel nur einen Teil der wasserführenden Adern abschneidet. Theoretische Betrachtungen sind in solchen Fällen selbstverständlich nicht durchzuführen; das Ergebnis der Disposition ist nur durch Experiment feststellbar.

Thiem [642] hat bei den Vorarbeiten für die Wasserversorgung von Leipzig erstmals durch Anlage von im Kreise gestelltenRohrbrunnen einen Brunnen mit großem Durchmesser in ähnlichem Sinne ersetzt. Er nennt die angewandte, im Prinzip in Fig. 211 dargestellte Konstruktion „Ringbrunnen“. Wir entnehmen aus [642] die Beschreibung derselben wörtlich:

Fig. 211. Schematische Darstellung eines Bingbrunnens.

„Schachtbrunnen mit einigermaßen hohem Wasserstande empfangen ihre Bezüge der Hauptsache nach durch den durchlässigen Brunnenmantel; der Erdkern im Inneren des Brunnens könnte ohne erhebliche Verminderung der Ergiebigkeit stehen bleiben und man könnte sich nur mit Herstellung eines zylindrischen Ringes am Umfange des Brunnens begnügen. Letzteres ist nicht ausführbar, wenigstens nicht mit den herkömmlichen Mitteln der Praxis; es ist aber auch nicht nötig, den Ring in seinem ganzen Zusammenhänge in peripherischem Sinne herzustellen, sondern der Zweck wird mit hinreichender Annäherung ebensowohl durch einzelne, unter sich durch stehenbleibende Erdmassen getrennte und nur senkrechte Kontinuität besitzende Abschnitte erreicht werden. Ein solcher Abschnitt ist der bekannte Rohrbrunnen; eine Folge solcher Brunnen in peripherischer Grundrißanordnung muß den gewöhnlichen Schachtbrunnen ersetzen und in ihrer Wirkungsweise mit der letzteren übereinstimmen. Der praktische Erfolg bewies die Richtigkeit dieses Gedankenganges“.

Theoretisch hat, unter der Annahme eines homogenen Grundwasserträgers, Forchheimer ([487], S. 24) den Zusammenhang erläutert, worauf wir verweisen. Die Einzelbrunnen sind in Fig. 211 durch kleine Kreise, die Horizontalschnitte mit dem Spiegel nach Forchheimer dhrch die ausgezogenen Horizontalkurven dargestellt.

tfersuchsbrunnen. Eine ganz hervorragende Bedeutung haben die Brunnen bei den Vorarbeiten zur Aufschließung von Grundwasser: die bei dem Betriebe von Versuchsbrunnen³) sich ergebenden Wassermengen unter Berücksichtigung der Nebenumstände werden entscheidend für die Wahl des Bezugsortes. Dabei ist folgendes zu beachten.

nur mit der bestimmten Voraussetzung eines gleich-

Wir haben

Unsere früheren theoretischen Betrachtungen über die Gestalt der Depressionsflächen bei Brunnen entsprechen

mäßig beschaffenen Grund was serträgers der Wirklichkeit, schon mehrfach erwähnt, daß die gemachten Voraussetzungen selten in der Natur erfüllt sind. Die Beobachtung ergiebt in der Regel einen Wechsel im Materiale des Grund Wasserträgers nach allen Richtungen, und der Einfluß desselben macht sich durch Abweichungen in der Gestalt der Depressionsflächen mehr oder weniger auffallend geltend. Da die Grundannahmen, welche bei Aufstellung der in § 39 enthaltenen iormeln gemacht sind, sich bewährt haben, so belehren uns die Abweichungen der wirklichen Depressionsflächen von den theoretisch sich ergebenden

vielfach über die Natur des Untergrundes. Allerdings müssen nebenher noch andere Orientierungen vorgenommen werden, um völlige Klarheit in die Verhältnisse bringen: Bohrungen bis zur undurchlässigen Schichte, Beobachtungen von Wasserständen im Untergrund und in den offenen Gewässern, meteorologische Aufzeichnungen etc. (vgl. Abschn. II).

zu

man vor

an-

In der Regel wird an eine gute Wassergewinnungsanlage die Anforderung gestellt, daß sie jederzeit ein bestimmtes Quantum Wasser mindestens zu liefern vermöge. Zur Verlässigung über die Erfüllung dieser Anforderung muß allem den niedrigsten Grund wasserstand kennen und hierauf etwa gestellte Versuche reduzieren. Den niedersten Grundwasserstand ermittelt man durch Beobachtung von gewöhnlichen Pumpbrunnen, die selten tiefer als 1 bis 2 Meter in das Grundwasser abreichen und unter welchen sich stets solche befinden, welche innerhalb langer Zeitläufe nicht versiegt sind; diejenigen dieser Brunnen, welche den kleinsten Wasserstand zeigen, eignen sich am besten zur ziffermäßigen Auswertung des allgemeinen Grundwasserminimalstandes. Nicht immer tritt der letztere in der relativ trockensten Jahreszeit ein; doch ist ein Parallelverlauf zwischen meteorischen Niederschlägen und Grundwasser dort, wo die W'elle in geringer Tiefe unter Bodenfläche liegt, die Versickerungen also rasch und in der ganzen Flächenausdehnung der Welle in den Untergrund gelangen, meistens rasch bemerkbar. Wiesenbewässerung [627], Drainagen [690], Fluß und Wehrbauten etc., bezw. die Auflassung etwa bestehender derartiger Nutzungen und Anlagen können im übrigen wesentliche Veränderungen hervorrufen. Selbstverständlich muß man das Gebiet, in welchem eine Wassergewinnungsanlage funktioniert, von drei Seiten mit Beobachtungsbrunnen einschließen, wenn mittels der letzteren brauchbare Schlüsse erzielt werden wollen.

Wir haben in § 39, S. 453, Gleichung 12) dargethan, daß bei einer gewissen Entnahme aus einem Brunnen eine bestimmte Breite des Grundwasserstromes oder (vgl. S. 465) in Abwesenheit einer Strömung ein bestimmtes Infiltrationsgebiet entwässert wird; ist der Grundwasserträger von gleichmäßiger Beschaffenheit, so bleibt es für den ? Versuch gleichgültig, ob. die Entnahme groß oder klein gewählt wird. In solchen Fällen wird man der Kostenersparnis wegen stets kleine Brunnen für Versuche wählen, denn es ist wesentlich kostspieliger, durch Entnahme von z. B. 50 Sekundenliter eine Strombreite von 1 Kilometer in Anspruch zu nehmen, als durch Entnahme von 5 Sekundenliter eine solche von 100 Meter; andererseits wird die Einsicht in das Vermögen des Stromes (Infiltrationsgebietes) durch den einen Versuch wie durch den anderen ermöglichtin Bezug auf die Zeitdauer etwa angestellter Versuche und die Wirkung derselben hinsichtlich allmählicher Depression des Grundwasserstandes, auf die Schlüsse, welche bei kontinuierlicher Absenkung der Welle gezogen werden müssen etc., haben wir uns bereits ausgesprochen (§ 39, S. 464).

von

Bei Anordnung von Versuchsbrunnen ist der Ingenieur nicht immer unabhängig dem Willen seiner Auftraggeber und man darf deshalb nicht erstaunt sein über die auffallende Verschiedenheit des Vorgehens, wodurch der Nachweis genügender Wassermengen zu liefern versucht wird. Auch zwingt das Mißtrauen gegen sogen, theoretische Deduktionen auf diesem Gebiete manchmal zu anderen als technisch rationellen Anordnungen.

Yon erheblichem Nutzen ist das Studium praktischer, wissenschaftlich, ausgenützter Fälle auf dem Gebiete der Versuchsbrunnen. Wir sind nicht in der Lage, in dieser Hinsic t viele Beispiele anzuführen, machen aber auf die im Literaturverzeichnisse unter [18], [19J, [20J, |^1J, [28], [31], [51], [53], [57], [76], [155], [158], [159], [162], [177], [178], [454] [455], [464], [487], [581], [600], [619], [621], [635], [687], [689] und im Texte seither angeführten Arbeiten autmeiksam.

Zweifellos hat Thiem eine große Zahl interessanter Fälle dieser Art durch seine zahlreichen Publikationen zur Diskussion gestellt, unter welchen wir den Münchener Versuchsbrunnen im Gleisenthale bei Deisenhofen herausgreifen⁴).

Die Hochebene, welche von der Bahn München-Holzkirchen durchschnitten wird, ist von einem mächtigen Grundwasserstrome durchzogen, dessen Benutzung Thiem für die Wasserversorgung Münchens in Aussicht genommen hatte. Daß hier ein Strom vorliegt, wurde in erster Linie durch nivellitische Aufnahmen festgestellt; in der Längenrichtung der Strömung,

ja,

SZ6'3l

Horizont 510"' über 'Ffull des adviatisehen Meeres,

szvto

S60Z0

S632Q

:T

BMI

BÜ8

sp

li

M00

Fig. 212. Längenprofil des Grundwasserstromes parallel mit dem Hacliinger Bach.

Mafsstab der Längen 1 : 120000, der Höhen 1 :1200.

etwa gleichlaufend mit dem Hachinger Bach, der unterhalb Deisenhofen entspringt, ist der Grundwasserstand entsprechend Fig. 212 ermittelt worden. Das Grundwasser hat auf seinem 13 Kilometer langen Wege von Deisenhofen nach Berg am Laim ein Gefälle von 50 Meter. Etwa 500 Meter oberhalb (südlich) Deisenhofen wurde der Brunnen angelegt, dessen Ergebnis einen Anhaltspunkt für die in diesem Gebiete aufschließbaren Grundwassermengen und Qualitäten

moo

S9S7S

>09

JSffW

iS

m

GlthSCTVt}t(Lb

IÜIIS&

m:

SguM

?■

Jsar fl ic s x

mm

■— —si

Fein er Ter t i ä r

m

mä

wm

IgfÄP

qittUrn£

Horizont 540⁷⁰mHer Vul) des adriatiscHcn MeeTes -

Fig. 213. Querprofil durch den Yersuchsbrunnen in der Richtung von Ost nach West. Malsstab der Längen 1 : 60 000, der Höhen l : 900.

liefern sollte. Dieser Brunnen liegt rund 800 Meter oberhalb (südlich) der ersten Quellen des sogen. Hachinger Baches und ein durch denselben von Ost nach West gelegtes Profil zeigt die aus Fig. 213 ersichtlichen Verhältnisse. Man erkennt, daß die undurchlässige Flinz-Schichte westlich des Brunnens in ca. 600 Meter Entfernung von demselben eine unterirdische Wasserscheide bildet — einen mutmaßlich in nordwestlicher Richtung gegen Deisenhofen, in südöstlicher Richtung gegen das Gleisenthal hinziehenden, gegen die Isar stark abfallenden Rücken. Dui-ch diesen Rücken ist der westliche Grundwasserhorizont von dem östlichen geschieden bezw. die Wasserentnahme nach Westen hin begrenzt.

Demgemäß befindet sich der im Gleisenthale errichtete Brunnen am linken Ufer des Grundwasserstromes der Hochebene; er erhielt einen ringförmigen Querschnitt, einen äußeren Durchmesser von 4 Meter bei 0,6 Meter Stärke des Mauerwerkes und ruhte auf einem schmiedeeisernen Roste. Das Mauerwerk war in Zementmörtel ausgeführt, aber an verschiedenen Stellen durch in radialer Richtung eingemauerte eiserne Röhren durchbrochen, so daß im ganzen die Wände als durchlässig angesehen werden durften. Wir geben nun in Fig. 214 ein Bild der Grundwasseroberfläche vor der Gleichgewichtsstörung und nach derselben bezw. den angenäherten Beharrungszustand während der Entnahme von 190 Sekundenliter, nachdem dieselbe mit 5 Meter Spiegelsenkung 27 Tage angehalten hatte.

571.53

572,00,

Wesl_

572,5.

Zustand vor d. Pumpen

Deisenhofen

571.08

Ost

“West

Zustand während iPumpens

6t

57»,°°

\ 571,5c

Deisenhofen

,    670,50

571,00

Ost

=71,50

572,°°s

.571,50

572,50    \

S73,<

573,50, %

. 574,00

.572.00

'672,60

■572,50

573,00

573,00

£-

t/O

Fig. 214. Horizontalkuryen des Grundwassers um den Deisenhofer Brunnen.

von

Die Entnahmegrenze für den Brunnen folgt nach Osten hin der gestrichelten Linie; sämtliches zwischen dem Brunnen und dem westlichen Ufer des Grundwasserstromes fließende Wasser ist selbstverständlich bei jeder Depression des Brunnenspiegels in Anspruch genommen. Thiem berechnet in der zitierten Abhandlung die Spiegelsenkungen, wie sie die Theorie liefert (vgl. § 39, Formel 20) und findet durch Vergleichung mit den Ergebnissen der Pumpversuche, daß Rechnung und Erfahrung ü be r e i n s ti m m e n. Sein Schluß ging dabin, daß durch eine Ausbeutung des vorhandenen Grundwasserstromes in östlicher Richtung bei einer Fassungsbreite 2250 Meter selbst bei niedrigstem Grundwasserstande mehr als genügend Wasser für München verfügbar sei. Man ersieht auch sehr deutlich aus Fig. 214, daß sich auf der östlichen Seite des Brunnens die Depressionsfläche der theoretischen (§ 39, S. 455, Fig. 196) annäbert.

Das Referat der Wasserversorgungskommission schließt sich den Ausführungen Thiem s nicht an und es ist interessant zu sehen, welche Gründe und Gegengründe in den betreffenden von uns S. 488 zitierten Abhandlungen vorgeführt werden. Daß sich eine Differenz darüber ergeben konnte, ob während der Pumpversuche der natürliche ungestörte Spiegel im Steigen oder Fallen begriffen war, läßt die Wichtigkeit mit der Entnahme gleichzeitiger, unanfechtbarer Beobachtung von Grundwasserständen in dem Entnahmegebiete, dieaußerbalb der Einwirkungsgrenze des Versuchsbrunnens liegen, besonders her vor treten. Wenig verständlich ist angesichts Fig. 212 die Ansicht der Kommission, daß in dem betrachteten Gebiete von einem unterirdischen, lebhaft fließenden Wasser nicht entfernt die Rede sein könne, sondern nur ein unterirdischer Grund Wasserbehälter vorhanden sei, dessen Erschöpfung bei mächtigen Entnahmen in Aussicht stehe.

Lueger, Wasserversorgung.

Einflufs offener Gewässer. Werden Brunnenanlagen in der Nähe olfenfließender Gewässer errichtet, so wird fast ohne Ausnahme — bewußt oder unbewußt — die Mitwirkung der letzteren zur Speisung der Brunnen in Anspruch genommen. Es läßt sich dies aus verschiedenen Umständen erkennen. Zunächst giebt die Temperaturdifferenz, sodann die chemische Beschaffenheit, endlich die Beschaffenheit des Flußbettes und dessen Uebergang in den Grundwasserträger Aufschluß. Den Einfluß der offenen Gewässer auf die Welle des sich in dieselben ergießenden Grundwasserstromes haben wir bereits in Abschn. II, § 28, S. 232 ff. ausführlich besprochen; ebenso haben wir in Abschn. II, § 32, S. 265 den Beizug des Flußwassers durch Entnahme berührt.

Ist das Bett eines offenfließenden Gewässers nicht vollständig undurchlässig, so tritt in einen demselben benachbarten Brunnen Flußwasser ein, sobald die Absenkung des Spiegels im letzteren eine tiefere Lage als jene des offenen Spiegels hervorruft. Ein vollständig undurchlässiges Flußbett ist aber äußerst selten vorhanden; es ist sicher nicht vorhanden in allen jenen Fällen, in welchen ein vom Lande gegen den Fluss kommender Gründ-

STAND DES GRUNDWASSERS AN DER SPREE iN BERLIN

mm

gemessen, sejikredit auf den Hufs, lauf am teigescDxiebeactl Datum.

gernessen.,paraHel zum Hufs „ lauf am DeigeschrieDenen. Datum.

WM

1882 i^Mai_____

i iM

S"*

mm

« 1882 ^

V||

13. Juni 2U&

K ’Sy*

Hohen zu längen-1 ’ 100

Ui

Höhen zu längen.*!:100.

____2_______________‘*11’'._____________

«-----

Igfc

:co

400

SCO 6C0    700 Tn.

150 SO 0

|! 111111111

Fig. 215. Zusammenhang zwischen Flufs- und Grundwasser.

wasserstrom konstatiert werden kann, dessen Wasser sich nicht als sichtbare Quellen in das offene Gewässer ergießen.

In diesem Falle erkennt man die Einwirkung des offenen Gewässers sehr deutlich, sobald durch Bohrungen zwischen demselben und dem Brunnen der Absenkungstrichter während der Entnahme aus dem Brunnen festgestellt wird. Zeigt sich z. B. die Gestalt der Depressionsfläche ähnlich wie in Fig. 215, welche Beobachtungen an einem neben der Spree in Berlin befindlichen Brunnen in der Zeit von Juni bis Dezember 1882 abgenommen sind, so ist zweifellos das ganze in den Wirkungskreis des Brunnens fallende, vom Lande herkommende Grundwasser und ein Teil Flußwasser zur Speisung des Brunnens beigezogen. Innerhalb des Wirkungskreises dieses Brunnens konnte auch vom Brunnen gegen den Fluß kein Wasser austreten.

Wäre der Spiegel auf die Dauer der Entnahme stets in gleicher Höhe wie der Flußwasserspiegel gewesen, so hätte mangels entsprechenden Gefälles auch vom Flusse her nichts zutreten — ebensowenig aber gegen den Fluß innerhalb des Brunnenwirkungskreises austreten können. Für jede höhere Lage des Brunnenspiegels gilt das erstere auch; dagegen tritt alsdann noch Wasser vom Lande her gegen den Fluß aus.

Aus dem Aksenkungstrichter allein läßt sich bei der in der Regel ungleichartigen Beschaffenheit des Grundwasserträgers in Nähe des Flusses (insbesondere der manchmal vorhandenen leicht durchlässigen, vom Sande frei gespülten Kiesadern) das quantitative Verhältnis der Zuflüsse schwer erkennen. Das folgende Verfahren führt indessen sicher zu diesem Ziele.

Sei t[ die Temperatur des vom Lande herkommenden Grundwassers, q\ die entsprechende Wassermenge, die der vom Flusse gelieferten Wassermenge q^ entsprechende Temperatur. Wird

War z. B. t\ = 10°,    = 16°, T = 12°, so hat der Grundwasserstrom ²/s, der Fluß 7³ der ent

nommenen Wassermenge geliefert u. s. w. [28].

Die Einwirkung der Flüsse auf in der Nähe befindliche Brunnen ist auch durch chemische Analyse konstatiert [628]; man findet regelmäßig wiederkehrende Schwankungen im Gehalte des entnommenen Wassers an chemischen Bestandteilen, die in unzweifelhafter Weise den mehr oder weniger großen Zufluß von seiten der offenen Gewässer durch Vergleichung erkennen lassen ⁵).

weiterhin noch Wasserentnahmen an Flüssen,

u. s. w. wurden in diesem Sinne mund-

dem Brunnen eine Wassermenge Q entzogen, deren Temperatur T ist, so bestehen die Bedingungen :

Hieraus folgt:

+ ?2 = Q;

1\ h + ⁽l‘lH — Q T•

¹ h~ h

-h

Man hat das Zusammenwirken beider Faktoren: des Flußwassers und des Grundwassers, auf die Speisung von in Nähe der Flüsse befindlicher Brunnen und Sammelgalerien im Laufe der Zeit sehr verschieden beurteilt. Früher baute man Anlagen speziell zu dem Zwecke, auf dem Wege der sogen, natürlichen Filtration Flußwasser beizuziehen. Der erste derartige Bau war die Filtergalerie von Toulouse⁶) (1825 — 28); der Erbauer d’Aub uisso n war erstaunt, durch dieselbe frischeres Wasser zu erhalten, als die Garonne selbst führte. Zahlreiche Nachahmungen erfolgten: wir nennen die Versorgungen von Lyon (Rhone) [7], Angers (Loire), Nevers (Loire), Fontainebleau (Seine), Perth (Tay), Nottingham (Trent), Magdeburg (Elbe), Wien (Donau, Kaiser Ferdinands-Wasserleitung). Man erkannte nach und nach, daß der bessere Teil des von diesen Anlagen gelieferten Wassers nicht vom Flusse herrühre und daß die Poren des natürlichen Filters gegen den Fluß hin infolge der stets wachsenden Beanspruchung sich allmählich zusetzten. Dadurch in erster Linie ist man über die Mitwirkung von Grundwasserströmungen bei Speisung solcher Anlagen klar geworden. Nun baute man setzte aber jetzt umgekehrt in weitläufigen Abhandlungen aus einander, daß kein natürlich filtriertes Flußwasser, sondern nur Grundwasser entnommen werde. Die Versorgungen von Dresden (Elbe) [28], Köln (Rhein), Berlin (Tegeler See) gerecht gemacht. Heutzutage wird es keinem Zweifel unterliegen , daß die Wassermengen derartiger Anlagen zu gewissen Zeiten vom offenen Gewässer und vom Grundwasser gemeinsam geliefert werden. Nicht in allen Fällen verstopft sich das sogen, natürliche Filter. Wenn keine übermäßigen Depressionen erzeugt werden, dringen die Unreinigkeiten des Flußw^ssers nicht mit in den Grundwasserträger ein, sondern lagern sich im Flußbette ab, wie bei dem künstlichen Filter. Diese Ablagerungen werden sodann von den regelmäßig wiederkehrenden Hochwassern entfernt und es kann die Tauglichkeit des Ufers für die natürliche Filtration lange Zeit erhalten bleiben. Wird dagegen eine solche Anlage übermäßig beansprucht, so dringen vom Flusse her trübe Wasser tief in den Untergrund ein und dann ist eine Verschlammung des natürlichen filters unausbleiblich. Das letztere hat man also zu vermeiden und es ist deshalb zum vornherein bei Bemessung derartiger.Anlagen mit einer mäßigen Spiegelsenkung zu rechnen; auch dürfen dieselben dem Fluß ufer nicht zu nahe gerückt werden.

WasserstOCkwerke. Schließlich soll noch hervorgehoben werden, daß bei einem ungleichartig beschaffenen Grundwasserträger durch einen Brunnen das Wasser bestimmter Schichten ganz oder nahezu getrennt entnommen werden kann. Ist der Träger von undurchlässigen Schichten durchzogen, so teilen diese denselben in einzelne Abschnitte (von Thiem „Wasserstockwerke“ genannt) ab, in welchen sich mehr oder weniger ausgedehnte selbständige Strömungen entwickeln. Die Qualität des FV assers in verschiedenen Stockwerken kann sehr verschieden sein. Liegt der Fall vor, welchen wir entsprechend Fig. 209 auf S. 481 betrachtet haben, so ist eine sogen, artesische Strömung gleichzeitig neben einer Strömung mit luftberührtem Spiegel vorhanden. Die Zahl der Stockwerke ist unbegrenzt und wir haben schon früher (S. 482) darauf hingewiesen, daß feine Sande u. dgl. ähnliche Erscheinungen her-vorrufen, wie völlig undurchlässige Schichten etc. Auf diese Umstände ist besonders Acht zu geben, wenn es sich um die rechnerische Auswertung bestimmter Vei-suchsergebnisse am Brunnen handelt. Werden mehrere derartige Wasserstockwerke

gleichzeitig von einem Brunnen beansprucht, so wird es stets fraglich sein, ob die für eines derselben beobachtete Entnahmegrenze dieselbe bleibt für die anderen. Man hat zur Erledigung dieser Frage, entsprechend Abschn. I, § 21, S. 137, die Staukurven, welche die Bewegung innerhalb der einzelnen Stockwerke charakterisieren, zu ermitteln, was in der Regel eine große Zahl von Bohrungen erfordert und selbst dann, wenn diese gemacht werden, absolut sichere Schlüsse selten gestattet.

In manchen Fällen ist es wünschenswert, die Einströmung des Grundwassers gegen Brunnen zu erleichtern. Dies findet insbesondere dann statt, wenn z. B. Brunnen in festen Gebirgsarten (Buntsandstein, überhaupt Sandstein u. dgl.) abgesenkt werden. Man legt zu diesem Zwecke an das untere Ende des Brunnens (Rohrbrunnen) einen Torpedo (Dynamit) und zersplittert durch denselben das Gebirge. Durch derartige Anordnungen hat man schon an vielen Orten, besonders in Amerika, die Ergiebigkeit der Brunnen wesentlich gesteigert. An sich bedeutet die Prozedur nichts anderes als eine künstliche Aufhebung der natürlichen Trennung des Grundwasserstroms in verschiedene Abschnitte, die eventuell auch durch andere Hilfsmittel: Durchbohrung der trennenden undurchlässigen Schichten und nachträgliches Aufziehen der Bohrschale etc. erzielt werden kann.

Die aus größeren Tiefen ent-

zum

Qualität des durch Brunnen gewonnenen Wassers. Angesichts der eben besprochenen Verschiedenheiten in der Beschaffenheit des Grundwasserträgers ist es leicht einzusehen, daß unter Umständen die einzelnen Wasserstockwerke auch qualitativ verschiedenes Wasser führen werden. Aeußere Verunreinigungen des Bodens in der Umgebung von Brunnen können bei solchen, welche in homogenem Grundwasserträger abgesenkt und an den Wänden durchlässig sind, hygieinisch sehr nachteilig wirken [452], [676], besonders dann, wenn die Grund wasserwelle nahe an der Bodenoberfläche liegt. Die mehr oder weniger große Tiefe und die äußere Beschaffenheit des Brunnens wird in diesem Falle keine Bedeutung haben, bezw. das schlechte Wasser wird auch bei sehr tiefen Brunnen zudringen können. Liegen dagegen — von der Bodenoberfläche abwärts gerechnet — nahezu undurchlässige Schichten zwischen durchlässigen, so werden die ersteren ein verdorbenes Wasser von oben beim Brunnenbetriebe dann nicht zulassen, wenn der Brunnen in seinem oberen Teile dichte Wandungen hat. Im übrigen möchten wir bemerken, daß die Annahme, mit zunehmender Tiefe werden die Untergrundwasser reiner und tauglicher für Wasserversorgungszwecke, in dieser Allgemeinheit durchaus unzutreffend ist; sehr häufig findet das Gegenteil statt [640]. nommenen Grundwasser haben vielfach einen Schwefelwasserstoffgeruch, einen übergroßen Gehalt an Salzen, Eisen etc. und manchmal auch eine zu hohe Temperatur [553], [675]. Hier und da verlieren sich derartige unbequeme Beimischungen Wasser nach längerem Brunnenbetriebe; umgekehrt werden da und dort ursprünglich reine Wasser nach längerem Betriebe ungünstig verändert, weil die Depression im Grundwasserträger Strömungen hervorruft, die sich vor Störung des Gleichgewichtes nicht nach dieser Richtung hin entwickeln konnten.

entscheidender Bedeutung ist hier die Schichtenfolge. Daß man bei

von

Selbstverständlich ist die Wahrscheinlichkeit, aus Brunnen, die mitten in großen Ansiedelungen, neben Misthaufen, unter stark gedüngten Feldern etc. liegen, schlechtes Wasser zu erhalten, größer, als bei Brunnenanlagen in Gegenden mit unverdorbenem Boden⁷). Es wäre aber unrichtig, zu sagen, man werde in letzterem Falle unbedingt brauchbares, in ersterem Falle unbedingt schlechtes Wasser erschließen ;

Anlage von Brunnen durch die Konstruktion derselben sowohl als auch durch etwa erforderliche weitere technische Vorkehrungen an der Bodenoberfläche Wasser fern halten soll, ist selbstverständlich.

unreines

Ein weiterer, wohl zu beachtender Einfluß auf die Qualität des dem Untergründe entzogenen Wassers wird durch die natürlichen Spiegelschwankungen des Untergrundstromes ausgeübt. Solange man in historischen Zeiten epidemische Krankheiten genau beobachtet, zeigt sich ein Zusammengehen zwischen Grundwasserstand und Sterblichkeit: die hoch gehende Welle kündigt eine gesündere, die tief stehende eine ungesündere Periode an. Die Ursache liegt in noch sehr unvollständig aufgeklärten biologischen Prozessen im Untergrund, welche die Vorbedingungen für das Entstehen gewisser typhöser Krankheiten abgeben. Die ungesunde Zeit nach der Periode niederen Grundwasserstandes beginnt zumeist, wenn nach längerer Trockenheit die ersten Bodeninfiltrationen stattfinden, wodurch die im Untergründe entwickelten schädlichen Keime dem Wasser zugetragen werden und — was noch von wesentlich größerer Bedeutung ist — die speziell mit dem Krankheitsgifte beladene Grundluft ausgetrieben wird. Daß auch hierbei die unterschiedliche Bezeichnung Grundwasser und Quellwasser, die lediglich in der Erscheinungsform ihren Anlaß findet, gleichgültig ist, wollen wir nochmals hervorheben.

Künstliche Absenkungen müssen in dieser Hinsicht denselben Einfluß ausüben wie natürliche. Es ist deshalb zum vornherein klar, daß größere Entnahmen aus einem verhältnismäßig geringmächtigen Grundwasserstrome, die ein erhebliches Schwanken der Grundwasserwelle im Gefolge haben, sanitätlich ungünstiger wirken müssen, als Entnahme aus gewaltigen Strömungen, die nur einen minimalen Teil des von den letzteren getragenen Wasserquantums beanspruchen.

Abessitlische Brunnen. Bei dem in den Jahren 1867—68 in Szene gesetzten Feldzuge der Engländer nach Abessinien hat man lieh amerikanisches*) Brunnensystem (Norton’sche Rohrbrunnen) zum Aufschließen Grundwasser verwendet, welches seither unter diesem Namen bekannt und sehr

mit großem Erfolge ein ursprüng-

von

viel in Gebrauch genommen worden ist. Dasselbe zeichnet sich vor allen anderen dadurch aus, daß man damit sehr rasch und tief in das Grundwasser gelangen kann und dafür nur einen geringen Kostenaufwand nötig hat; besonders wertvoll wird es beim Aufsuchen von Wasser zu vorübergehenden Zwecken und beim Beobachten Grundwasserströmungen bezw. bei Vorarbeiten

in der Regel von 25 bis 60 Millimeter Lichtweite, wird mit einer Stahlspitze armiert und mittels einer Zugramme in den Boden eingetrieben. Das Rohr ist oberhalb der Stahlspitze auf eine gewisse Länge durchlocht oder mit Schlitzen versehen; durch diese Löcher oder Schlitze kann sodann Grundwasser treten, sofern die Spitze eine entsprechende Partie des Grundwasserträgers durch-Statt des Einrammens dieser Brunnen wird manchmal auch ein Ein

von

zu

größeren Entnahmen.

Ein eisernes Rohr

em-

drungen hat.

schrauben derselben vorgenommen; in diesem Falle ist statt der Stahlspitze eine Schraubspitze an dem unteren Ende des Rohres angebracht, welche in der Regel

befestigende Doppelhebelklemme

durch eine am oberen Teile des Rohres beliebig zu

in den Boden eingedreht wird.

Wir haben in Fig. 216 den normalen abessinischen Brunnen mit Stahlspitze und Pumpe dargestellt In der Regel werden schmiedeeiserne galvanisierte Röhren zu diesem Zwec e verwendet, welche mit Verschraubungen in den der Lichtweite des Brunnens entsprechenden Normaldimensionen verbunden werden. Die einzelnen Röhren sind m Baulangen von 0,7o, l,o0,    ,    ,

3,00 und 4,50 Meter in den Fabriken zu haben; sie müssen etwas stärker sein als die noima en schmiedeeisernen galvanisierten, zu Verteilungsleitungen benützten Röhren.

*) Die

Amerikaner verwendeten diese Brunnen schon im Sezessionskriege 1861—65.

Es hängt von der Natur des Grundwassersträgers bezw. der mit dem Brunnenrohre zu durchsetzenden Bodenschichten ab, ob das Einschlagen leicht oder schwer geht und ob man die Löcher oder Schlitze im Rohre über der Stahlspitze mit einem Tressengewebe zu überziehen hat oder nicht. Das letztere wird bei feinsandiger Beschaffenheit des Untergrundes notwendig, bei grobkiesiger Beschaffenheit desselben entbehrlich. Für das rasche und sichere Eindringen des Rohres in den Boden ist es sehr hinderlich, wenn der letztere große Steine enthält. Trifft die Stahlspitze auf einen solchen Stein, so krümmt sich das oberhalb befindliche Rohr und es wird meistens ein Ausziehen des Brunnens nötig. Man muß eben dann das Eintreiben von anderer Stelle versuchen, dringen die Brunnenröhren in feinsandigen, thonigen und kiesigen Boden

Am leichtesten

vor.

rm

fif

r77TW^'r-~:

-    I *

SS

HÜHM

Fig. 216. Abessinier-Brunnen. Mafsstab 1 : 30 der nat. Gröfse,

f.

Ja

u¹

---

Fig. 217. Rohrendspitzen abessin. Brunnen. Mafsstab 1 : 10 der nat. Gröfse.

Fig. 218. Schlagwerk für abessin. Brunnen.

Mafsstab 1 : 30 der natürlichen Gröfse.

Die Pumpen in einem solchen Brunnen saugen bis zu 9 Meter Tiefe an. Um das Zurückfallen der Wassersäule zu verhindern, wird in dem unteren Teile des Saugrohres in der Regel ein Kugelventil eingeschaltet, wie aus Fig. 217 ersichtlich.

In Fig. 217 stellen die ersten zwei Abbildungen Röhrenendspitzen dar, welche nicht mit Tressengewebe überzogen sind, und zwar eine Spitze und eine Schraube. Im grobkiesigen Material bildet sich bei Anwendung dieser Röhren nach dem ersten Auspumpen des Brunnens

— bei welchem viel Sand ausgespült wird — ein Sack um die Saugstelle des Brunnens aus und die Brunnen liefern alsdann meist reichlich und reines Wasser. Die zwei rechts stehenden Abbildungen von Fig. 217 zeigen Rohrspitzen, über welchen das gelochte (geschlitzte) Rohr noch mit Tressengewebe überzogen ist, um das Eindringen von feinem Sande zu verhindern, und zwar auch hier eine Spitze und eine Schraube. Sie kommen hauptsächlich im Triebsande bezw. mit Triebsand vermischten Boden zur Anwendung; wegen allmählicher Verfilzung des Tressengewebes müssen sie von Zeit zu Zeit wieder ausgezogen werden.

Die Apparate zum Einrammen der Röhren (Schlagwerke) bestehen aus einem Dreifuß, einem möglichst schweren Rammbär und einer eisernen Rammklemme, die mit Holz gefüttert sein muß und mit Schrauben gegen das Brunnenrohr festgezogen wird. Die Einrichtung ist aus Fig. 218 ersichtlich. Zwei über Rollen gehende Zugseile ermöglichen das Heben des Bares; durch das Herabfallen desselben wird der Brunnen eingetrieben. Die größte Sorgfalt ist darauf zu verwenden, daß das Rohr während des Eintreibens eine genau vertikale Stellung hat und behält.

Das Einschrauben der Brunnenröhren geschieht mittels der in Fig. 219 dargestellten

Fig. 219. Doppelkebelklemme zum Kinschrauben abessin. Brunnen.

Mafsstab 1.: 30 der nat. Gröfse.

Doppelhebelklemme. Dieselbe wird mit einem Keile auf dem Rohre befestigt und kann nach Belieben wieder gelöst und nach anderer Stelle verschoben werden. Auch bei der Manipulation des im übrigen höchst einfachen Einschraubens muß mit aller Sorgfalt auf eine genau vertikale Lage des Rohres geachtet werden, welche nur durch häufiges Einsenkeln bezw. eine richtige Führung zu erreichen ist.

Die abessinischen Brunnen sind auch da und dort mit größeren Weiten als 60 Millimeter errichtet worden; die Ausführung wird aber in solchem Falle wesentlich schwieriger und der in der Regel gesuchte Vorteil einer entsprechend größeren Ergiebigkeit wird nicht erzielt, weil, wie unsere theoretischen Auseinandersetzungen (vgl. § 39, S. 449) ergeben haben, unter sonst gleichen Umständen die Lichtweite des Brunnens nur einen relativ kleinen Einfluß auf die von ihm gelieferte Wassermenge hat. Selbstverständlich kann man das Brunnenrohr nicht bloß an dem unteren Ende, sondern auch an beliebiger anderer Stelle wasserdurchlässig machen bezw. die Höhe des wasserdurchlässigen Teiles vollständig den verschiedenen zu durchfahrenden Bodenschichten anpassen. Weitere Angaben und Beschreibungen mit Zeichnungen finden sich in: [488], 1494], [564], [565], [568], [569], [574], [576], [658], [672].

Rohrbrunnen. Das Einrammen bezw. Einschrauben von Brunnenröhren in den Boden ist dann unmöglich, wenn sich harte und steinige Schichten, z. B. Konglomerate, Felsen, sehr mächtige und steife Thonschichten, Findlinge u. dgl. vorfinden; statt vorzudringen, werden sich die Röhren in solchen Fällen krumm biegen und seitlich aus weichen. Wenn das einzutreibende Rohr eine größere Lichtweite als 100 Millimeter hat, wird es auch im leichten Sand- und Kiesboden nicht mehr auf größere Tiefe abgerammt werden Man sucht unter solchen Umständen die guten wasserführenden Schichten in großer Tiefe unter Terrain dadurch zu erreichen, daß Rohrbrunnen mittels Bohrung oder

können.

man einen Wasserspülung versenkt.

Wir sind nicht in der Lage, in diesem Buche eine Darstellung der vielen Methoden welcher man ein Bohrloch hersteilen kann; indem wir in dieser Hinsicht auf [486] verweisen, wollen wir im kurz das Verfahren beschreiben,

zu

gehen, mittels

Folgenden nur ganz welches beim Einsenken von eisernen Röhren (Bohrschalen) in Kies- und Sandboden am häufigsten zur Anwendung gelangt. Später — (S. 519) bei Besprechung der artesischen Brunnen — soll auch das einfachste Verfahren zum Durchbohren von Felsschichten kurz ange-

Rolle

Ereifujs

Boljrseil

1 I \

jjl_L_,EoVtiscl]'

mWM.

r jg§j§jfgHg

•Vo

*«?

deutet werden.

Zum Absenken einer Bohrschale in den Kies bedarf man eines Seilbohrapparates und eines Bohrlöffels (vgl. Fig. 230, S. 520). An zwei Streben eines Dreifußes wird eine Seilrolle befestigt und der Löffel (auch Ventilbohrer genannt) an dieses Seil in das Bohrrohr gehängt. Gelangt er fallend auf den Boden, so öffnet °sich das Ventil und es dringt Sand und Kies in den Löffel; zieht man ihn wieder auf, so schließt sich das Ventil, öffnet sich nach dem zweiten Herunterfallen

neuerdings u. s. f., bis der Löffel gefüllt ist. Inzwischen    _ , , .

hat sich — vo-1 Fig 220 — um das untere Ende der Bohrschale ein von Sand fieier, mit Wasser gefüllter' Sack gebildet, Der Löffel wird nun mit dem Bohrhaspel aufgewunden und

1    0,5 C

1! I! IIIttti-

Fig. 220. Vorrichtung zum Bohren von Brunnen in Kies- und Sandboden.

entleert. (Diesen Moment stellt Fig. 220 dar). Dann beginnt die ganze Prozedur von neuem, bis der Hohlraum an dem unteren Ende die entsprechende Größe erreicht hat. Ist dies so weit, so stellen sich eine Anzahl Arbeiter auf den in Fig. 220 angedeuteten — künstlich mit Gewichten pp beschwerten — mit einer Rohrklemme an der Bohrschale festgehaltenen Bohrtisch; sie lassen eine Handramme in das Bohrrohr ein und stoßen dasselbe, so tief es geht, nieder. Hierauf wird von neuem mit Auslöffeln angefangen etc. etc. Der tägliche Fortschritt richtet sich nach der Bodenbeschaffenheit und schwankt in den Alluvionen zwischen 2 bis 5 Meter. Besteht der Untergrund aus Triebsand (Flugsand), so ist sehr zu beachten, daß man das Bohrrohr ca. 1 Meter höher, als der natürliche Grundwasserstand, mit Wasser gefüllt erhält, damit beim Aufziehen des Löffels durch den Ueberdruck ein Nachsaugen des Flugsandes verhindert wird.

Ein sehr einfaches Versenken von Rohrbrunnen mit Wasserspülung beschreibt [634]. Unter starkem Drucke in die vollwandige Bohrscbale gepreßtes Wasser schwemmt an dem Bohrtiefsten den Boden fort und steigt an den äußeren Wänden der Bohrschale in die Höhe unter Mitführung des Bohrschlammes. Die Bohrschale sinkt mit Belastung. Das Verfahren soll aber nur dann wirksam sein, wenn keine Unterbrechung stattfindet; es führt — nach dem zitierten Berichte — überraschend schnell zum Ziele. Andere Methoden beschreibt in reicher Zahl [486] Bd. II.

Die Gründe für den mehr oder weniger großen inneren Durchmesser der Bohrschale bezw. des Brunnens können verschiedener Art sein. Theoretisch ist, wie wir früher (S. 449) gesehen haben, bei Brunnen mit durchlässigen Wänden der Gewinn an Wassermenge, welcher unter sonst gleichen Umständen durch Vergrößerung der Lichtweite entsteht, nicht von Belang. Es kommt aber in Betracht, daß eine gewisse Größe der Durchgangsfläche vorhanden sein muß, um die Durchgangsgeschwindigkeit auf einem bestimmten Grenzmaß zu halten. Bei lehmigem Sande sollte die Geschwindigkeit 0,0002 Meter pro Sekunde nicht erreichen und auch bei grobsandigem Boden (1—2 Millimeter Korndurchmesser) nicht über 0,002 Meter pro Sekunde gesteigert werden [464]. Diese Regel führt bei bestimmter Mächtigkeit der wasserführenden Schichte, längs welcher der Brunnen durchlässig sein soll, ohne weiteres zum Durchmesser desselben, sofern das größte, von den Brunnen zu liefernde Wasserquantum bekannt ist. Das letztere richtet sich andererseits auch nach der zulässigen Depression im Brunnen; gewöhnlich beschränkt man die letztere auf 2,5 Meter Maximum. Im übrigen ist der Durchmesser beeinflußt von der mehr oder weniger großen Schwierigkeit der Absenkung des Rohres.

Muß der Brunnen zeitweise mehr liefern können, als der normale Zufluß beträgt, so gelangt man zu dem Auskunftsmittel, denselben in einem größeren Schachte ausmünden zu lassen und den unteren Teil des Schachtes als Reservoir zu benutzen. Wird das Saugrohr direkt in den Rohrbrunnen eingehängt, so muß ein entsprechender Spielraum vorhanden sein und demgemäß der Durchmesser erweitert werden.

Man wird nickt häufig in der Lage sein, durch zutreffende theoretische Untersuchungen die Lichtweite der Rohrbrunnen festzusetzen, weil der Hauptfaktor für die Rechnung, der Grundwasserträger, meistens unvollständig erkannt wird. Im allgemeinen ist es nicht zu empfehlen, kleine Dimensionen für Brunnen in kiesigem, von Flugsand freiem Materiale zu wählen; Röhren von 100 bis 500 Millimeter Lichtweite werden hierfür passend sein. Man wird in diesem Falle mit einer möglichst geringen Zahl Brunnen auszukommen suchen. Besteht der Grundwasserträger dagegen aus feinem Sande, so ist es meistens finanziell vorteilhafter, eine größere Zahl kleiner Brunnen (ca. 50 bis 100 Millimeter Lichtweite desRohres) nahe aneinander zu legen. Ein gr öß er er Br unnen hat in solchemMateriale in der Regel bei gleicherAbsenkung nahezu die gleiche Entnahmegrenze, wie ein kleiner. Durch die Vermehrung der Anzahl erreicht man auch eine größere Elastizität der Anlage bei wechselndem Bedarf, was wichtig ist.

Nur ausnahmsweise kann man sich damit begnügen, ein einfach entlang der wasserführenden Schichte mit Schlitzen oder Löchern versehenes Rohr zur Wasserentnahme zu benutzen. Dies ist z. B. möglich bei Wasserentnahmen aus zerklüftetem Gesteine, wie wir bei Gelegenheit der artesischen Brunnen näher erkennen werden; ferner bei solchen aus grobem Sande, Kies u. dgl. Die Entnahme erfolgt

in diesem Falle am besten durch ein gußeisernes, bloß an der Sohle durchlässiges oder auch auf kurze Strecke von der Sohle aufwärts geschlitztes Rohr (vgl. S. 522 ff.).

In der Regel führt der Untergrund Sand und Schlammteilchen, welche kleiner sind als die am Rohre angebrachten Schlitze (Löcher); dann muß der Eintritt dieser Teilchen in den Brunnen verhindert, d. h. das Wasser muß filtriert werden. Das letztere geschieht entweder durch Drahtsiebe bezw. Tressengewebe, welche über die Einlaßöffnungen gezogen werden, oder aber, was wir für rationeller halten und was in der neueren Zeit auch mehr angewendet wird, durch zylindrische, nach Feinheit des Korns gegliederte Sandfiltervorlagen.

um so

wasser

lang auch ein Verfilzen des Tressengewebes bezw. des mit demselben überzogenen Filterkorbes ein. Um sich den unangenehmen Wirkungen dieser Versandung bezw. dieses Verfilzens zu entziehen, ordnet man Rohrbrunnen mit Filterkörben neuerdings so an, daß die letzteren aufgezogen und zu Tage gereinigt werden können; doch ist diese Prozedur mit ihren Folgen stets eine teure und störende. Die Anordnungen zur Ausspülung der Tressenfugen durch einen Gegenstrom etc. sind ebenfalls unvollkommen. Infolge aller dieser Umstände sind die Rohrbrunnen mit Filterkörben fast ohne Ausnahme nur für eine mehr oder weniger begrenzte

Die Tressengewebe sehen einem sogen. Flechtzaune ähnlich und sind nahezu undurchsichtig; sie sperren je nach ihrer Anordnung dem Sande bis zu bestimmter Größe vollständig den Durchgang. Sandkörnchen, welche einen kleineren Durchmesser haben, als die Tressenfuge weit ist, treten in den Brunnen; gleichgroße bleiben in der Fuge zum größten Teil stecken und größere keilen sich vor der Fuge fest. Je mehr sich aber allmählich die Fugen des Tressengewebes mit Sand verlegen, schwieriger wird der Durchgang für das Wasser und um so größer unter sonst unveränderten Umständen die Depression in dem Brunnen; enthält das Untergrundgar noch lehmige oder organische Suspensionen, so tritt über kurz oder

Zeit dienstfähig.

Die vorzuziehenden Sandfilter um Rohrbrunnen werden so angeordnet, daß vor dem geschlitzten Brunnenrohre grober Sand oder Kies, dessen einzelne Körner einen wesentlich größeren Durchmesser haben, als die Schlitze des Rohres, angebracht wird. Hinter diesem gröberen Materiale folgt sodann feineres in solchen Abstufungen, daß in der äußersten Sandvorlage das Durchspülen von Triebsand etc. noch möglichst verhindert wird (vgl. das hierüber S. 425 Gesagte). Ist das Grundwasser rein, so wirken derartige Filter erfahrungsgemäß vortrefflich.

um

Wir haben in Fig. 221 S.498 zwei Anordnungen von Rohrbrunnen zusammengestellt; rechts ist ein Rohrbrunnen mit°ausziehbarem Filterkorb und Spülvorrichtung, wie er von Smreker in Mannheim*) angewendet wurde (D. R. P. Nr. 33824), links ist der Filterkorb durch eine Sandvorlage ersetzt. Der Brunnen mit Filterkorb entspricht im wesentlichen der Anordnung, welche Sonne und Simons**) in einem mit Flugsand vermischten Grundwasserträger als zweckmäßig erachtet haben. Zunächst wird eine vollwandige Bohrschale in den Untergrund versenkt,, den äußeren Schutzkorb « einlassen zu können; nachdem dies geschehen, wird die Schale wieder so weit aufgezogen, wie aus der Figur ersichtlich. Der äußere zylindrische Schutzkorb ist aut diejenige Länge, welche der wasserführenden Schichte entspricht, mit Schlitzen versehen, untei-halb und oberhalb aber vollwandig und durch einen Boden abgeschlossen. Durch die Schlitze wird das Eintreten gröberen Sandes verhindert. Der Filterkorb b ist ebenfalls mit Schlitzen versehen und durch einen vollwandigen Boden geschlossen; der geschlitzte Teil desselben ist durch das zur Abhaltung des feinen Sandes bestimmte Tressengewebe ummantelt. . Zwei Ro ren c durchbrechen den Boden des Filterkorbes und dienen zum Spülen des. in dem äußeren ^c utz-korb angeordneten Sumpfes, sowie dazu, von oben eingelassenes, zum Reinigen des ßressengewe es durch das letztere gedrücktes Wasser wieder zu Tage zu fördern. Ist der Filterkorb veistop ,

*) Smreker, Das Bd. 35, S. 601, Jahrg. 1891. **) Vgl- Sonne u.

Wasserwerk der Stadt Mannheim. Zeitschr. des Vereins deutsch. Ingen.,

Simons, Rohrbrunnen mit beweglichen Filterkörben etc.

Darm-

stadt 1879.

so kann er, da er mit dem Schutzkorbe nicht fest verbunden wird, sondern nur auf der bei a befindlichen Sitzfläche aufruht, ausgezogen, zu Tage gereinigt und sodann wieder eingelassen werden *).

Bei der in Fig. 221 links stehenden Anordnung ist die äußere Bohrschale soweit geschlitzt, als sie sich in dem zur Benutzung gewählten Teile des Grundwasserträgers befindet; in diese und gleichachsig mit derselben wird das Entnahmerohr c eingesetzt. Mit Hilfe eingestellter zylindrischer Blechschablonen wird sodann zwischen beiden ein von innen nach außen in der Korngröße abnehmendes Filter eingeschüttet, welches bei richtiger Anordnung den Zweck, die Yersandung des Brunnens zu verhindern, besser erfüllt, als das Tressengewebe. Ist das Filter verschlammt —- was nur bei unreinem Grundwasser vorkommt —, so kann es, nachdem das Entnahmerohr ausgezogen und der Schlamm ausgelölfelt ist, durch ein neues ersetzt werden.

In der Regel ist übrigens das Grundwasser so rein, daß ein späteres Herausnehmen des Filters, also auch der äußere Schutzkorb völlig entbehrlich wird; man ordnet alsdann eine vollwandige Bohrschale an und zieht dieselbe ganz heraus, nachdem in der vorhin erwähnten Weise das Filter eingesetzt wurde. Das Filter steht in diesem Falle in direkter Berührung mit dem Grundwasserträger.

Brunnen nach letzterer Anordnung sind in Fig. 222 dargestellt**); der links stehende ist in Speyer ausgeführt, der andere bei der Pfälzischen Eisenbahn. Bei dem ersteren liegt die wasserführende Schichte (feiner Sand) in einer Mächtigkeit von ca. 7,50 Meter zwischen zwei Lettenbänken. Der geschlitzte Teil des Entnahmerohres (Seiher) hat eine Länge von 7,0 Meter und einen Durch-

c-

Y>

Hi

Entrrahmerohr

. ::Vi.

p

im

Hi

,c^ ' i

4

K.

• ) • '

.....

gt

:*Ss

V* .

T'j¹ ’v T iTTr 11

i i Enhiafonerohr

lü

...

33:33333.

mm.

IIP

Söisgg

; i&Mi

§Ü

m

•i :p| I

— -g--f-fe —

j ~

CO C/O

i»

i£a.:

Wo

. . .

Fig. 221. Anordnung von Rohrbrunnen. Mafsstab 1 : 30 der natürlichen Gröfse.

*) Anderweitige Konstruktionen von Rohrbrunnen mit Filterkörben findet man in den Patentschriften: D. R. P. Nr. 16394 und 23245.

**) Wir verdanken die Mitteilung dieser Konstruktion der Firma Bopp u. Reuther in Mannheim, welche in den letzten Jahren nach gleichem System die nachstehend bezeichneten Brunnen ausgeführt hat:

Auftraggeb er

Bohrtiefe

Weite der äufseren Bohrscliale mm

Seiher

Länge Lichtweite mm

Lieferquantum pro Minute in Liter

Pneumatische Malzfabrik Neustadt a. d. H. . Pfälzische Eisenbahnen........

7,50

800

2,50

700

Wasserwerk Speyer........

Baumwollspinnerei Speyer (2 St.) .    .    .

Brauerei Hagen in Mannheim .    .    .    .

15,00

19,45

19,00

23,50

15,60

11,20

1000

4,00

700

700

800

7,00

120

130

1000

1000

800

800

3,00

7,00

700

500

800

500

2,25

2,50

3,00

700

600

335

335

Fabrik Stockheim in Mannheim.....

Mannheimer Aktienbrauerei.......

Versuchsbrunnen für die Stadt Würzburg (8 St.)

Wasserversorgung Frankfurt a. M. (210 St.) .

Fabrik Bopp u. Reuther........

Zuckerraffinerie Mannheim .......

Alle diese Brunnen liegen in einem mehr oder weniger mit feinem Sande vermischten, ungleichmäßig beschaffenen Grundwasserträger; man ersieht aus der Tabelle auch einigermaßen den Einfluß der Lichtweite und der Länge des geschlitzten Teiles vom Entnahmerohr, welcher *Seiher“ genannt ist.

4,00

1000

600

11,00

1000

3,00

600

580

7,50

500

1,50

250

120

30,00

20,50

11,00

180

6,00

70

60

1000

1000

13,00

5,25

600

600

1000

700

messer von 0,5 Meter. Der Brunnen ist durch einen Schacht zugänglich, doch wird letzterer nicht als Reservoir benutzt. Der Wasserspiegel im Rohre liegt vielmehr normal 1 Meter tiefer als die Schachtsohle. Das ganze Entnahmerohr ist von der Schachtsohle ab bis zur undurchlässigen Schichte mit einer Sandschüttung eingehüllt, welche auf die Länge des Seihers sich aus zwei Korngrößen zusammensetzt.

Der Brunnen bei der Pfälzischen Eisenbahn ist in einem Monierschachte eingelassen und unterscheidet sich von dem eben beschriebenen dadurch, daß hier eine Vorrichtung zum Ausspülen der Seiherschlitze (D. R. P. Nr.

40534) angebracht wurde. Zu dem Zwecke werden acht galvanisierte schmiedeeiserne Röhren um die Bohrschale angeordnet, welche in der Figur mit a, b, c bezeichnet sind.

wasserdicht; jene b, welche längs des Seihers laufen, sind gelocht'; die Mündungen c der Röhren sind zum Aufsetzen einer Pumpe vorgerichtet. Wird nun bei c Druckwasser eingelassen, so strömt dasselbe durch die gelochten Röhren gegen die Seiherschlitze und spült — soweit möglich — die Umgebung und die Schlitze rein von etwa-igenVerschlammungen; dieRei-nigung kann auch umgekehrt durch Absaugen erfolgen.

Bei gewöhnlichen Trinkwasserbrunnen begnügt man sich mit einer Bohrung von 100 bis 150 Millimeter Weite, in welche ein Saugrohr (Seiher) von 50 bis 125 Millimeter Weite eingesetzt wird.

In Holland werden in

Die Röhren a sind

gemauerter

J";-' ^HBnmnanjScliacU.

SSil ¹

Mm

plN

imd

_____D,00_.

' V'

iE.

^äfBQlnng:

Sir

Terrain,.

Monier-Schacht- |

SSr?,

\ v-■

ISP

m

mfSl

Uv-lp L .

ns

im

im

1®

I £:

-J

, ^

•j

§•

feiner •

' KieArV

Sand

Jil

li

mm

...

[.

i-

tat

sehr feinem Sande die sogen.

Muschelbrunnen ähnlich angeordnet und durch Einspülen versenkt. Wir haben inFig. 223,

S. 500, einen solchen Muschelbrunnen dargestellt*); sie sind von S t a n g erfunden und in der „Tijdschrift van hetKonin-

klijk Instituut van Ingenieurs“,    .    . ,

Jahrg. 1890, S. 73 beschrieben, jedoch ohne die Angabe des Versenkungsverfahrens Em Biech-zylinder von ca. 300 Millimeter Durchmesser wird auf einen hölzernen Boden gestellt und mit Muscheln zur Herstellung eines künstlichen Filters gefüllt, nachdem ein Saugrohr g eic ac sig mi dem Zylinder in das Innere verbracht ist. In den hölzernen Boden des Zylinders wnc eine isen

Pf«*»

'-/Leite:'.. . .    -

Fig. 222.

V.

,Hf, ... ...

. .1

Rohrbrunnen in Speyer und Brunnen der Pfalz. Eisenbahnen. Mafsstab 1 : 150 der natürlichen Gröfse.

*) Nach einer uns von dem Ingenieur der Amsterdamer Wasserwerke, van Hass eit, freund-lichst überlassenen Skizze.

e-3

fcö

W;

stange eingedreht, die auch durch den Abschlußdeckel über dem Zylinder geht und gegen diesen festgeschraubt ist. Zur Versenkung werden an dem Blechzylinder zwei durchlöcherte Eisenröhren, welche oben und unten durch kreisförmige Röhren verbunden sind, befestigt. In diese Röhren wird während des Absenkens Wasser unter Druck eingelassen und damit bei angemessener Belastung und Drehung das Versenken bewirkt. Ist der Zylinder an der richtigen Stelle im Grundwasser-träger angelangt, so wird zunächst der obere Deckel losgeschraubt, dann die Eisenstange aus dem unteren Deckel, der im Boden verbleibt, herausgedreht bezw. entfernt. Endlich wird der Mantel samt den daran befestigten Spülröhren aus dem Boden herausgezogen.

Schlitze und Löcher in eisernen — besonders schmiedeeisernen sogen, schwarzen — Röhren rosten im Grundwasser leicht zu; es empfiehlt sich also für alle geschlitzten oder gelochten, im Boden verbleibenden Teile von Röhrenbrunnen entweder die Anwendung von Kupferröhren oder — wenn eiserne aus anderen Gründen, z. B. der größeren Stärke wegen, ratsam sind Überzug auf das Eisen. Sowohl die Trommeln der Filterkörbe als auch die Tressengewebe werden aus Kupfer- bezwT. Kupferdraht oder Bronze hergestellt; häufig wird auch bei diesen zur Verhütung von Ox}⁷-dationsprozessen noch ein schützender Zinküberzug angebracht.

Sofern eine Bohrschale vollwandig im Boden verbleibt — wie z. B. bei allen Brunnen, bei welchen der Wasserzutritt nur auf der Sohle erfolgt —, ist Gußeisen das vorzuziehende Material, weil die daraus hergestellten Rohre bei gleichem oder weniger hohem Preise gegenüber schmiedeeisernen eine ungleich längere Dauer haben, wie letztere. Zu Bohrschalen, welche nach beendigter Installation der Rohrbrunnen wieder ausgezogen werden, ist dagegen Schmiedeeisen das bessere Material; schmiedeeiserne Röhren brechen nicht so leicht, wie gußeiserne, und die letzteren müssen, wenn sie mehr als 10—15 Meter tief sitzen und ausgezogen werden wollen, am Schuh gepackt werden, was Schwierigkeiten bereitet.

Rohrverbindungen für gußeiserne Röhren haben wir in Fig. 230 S. 522 dargestellt. Solche für schmiedeeiserne Röhren kommen in sehr verschiedenen Arten zur Verwendung; am meisten dürften wohl Excelsiorröhren (mit Muffen), glatte patentgeschweißte schmiedeeiserne Röhren und vernietete Röhren zur Anwendung gelangen.

Die von Hasenörl [649] in Wien hergestellten Excelsior-Bohrröhren aus Schmiedeeisen haben bei verschiedenen Lichtweiten pro Meter Baulänge folgende Wandstärken und Gewichte:

fl

j V»o'

cicc

iAVi

fy'A m

if 1 1

vjI li

ii

jjSjgp

li;:

£■!

§#

Fig. 223. Muschelbrunnen von Stang. Mafsstab l: 15 der natürlichen Gröfse.

Lichtweite

mm

210

240

270

310

350

390

440

490

540

ein Zink-

Aeufserer

Durchmesser

mm

Wandstärke

Baulänge

Muflfenlänge

mm

mm

mm

Gewicht pro Meter Baulänge in Kilogr.

218

248

278

Ot ^ CO CO CO Ort CO CO Cn h—* O «5 CO OO OO OO

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,5

4,5

5,0

4500—5500

20,8

24,0

26,9

30,8

34,7

38,6

49,0

54,5

66,8

Die patentgeschweißten, innen und außen glatten schmiedeeisernen Röhren ohne Muffen werden in einander geschraubt und sind leichter einzubringen und auszuziehen, als die Excelsior-Bohrröhren. Sie erhalten aber eine bedeutend größere Wandstärke; wo z. B. Excelsiorröhren mit 4 Millimeter Wandstärke ausreichen würden, muß man glatte Röhren von 7 Millimeter Wandstärke anwenden. Diese Röhren werden mit äußerem Durchmesser von 90 bis 300 Millimeter und in Wandstärken von 4 bis 10 Millimeter angefertigt.

Früher wurden zur Verrohrung der Bohrlöcher fast ausschließlich vernietete eiserne Röhren verwendet; sie werden aus Blechtafeln zusammengesetzt und kommen in der neueren Zeit — vgl. Fig. 222 — wieder sehr in Aufnahme. Man stellt sie meistens als Keilröhren mit dem Nietkolben an Ort und Stelle in kurzen Baulängen her,, was für kleinere Bohrungen sehr angenehm ist, weil die kurzen Stücke nicht von einem Gerüste aus gehalten werden müssen, wie die langen.

Gußeiserne Brunnensenkröhren haben von 200 Millimeter Durchmesser ab in der Regel 4 Meter Baulänge.

Bei allen Bohrungen, die zum Zwecke der Wassergewinnung oder zur Unter-

Grundwasserträgern angestellt werden, ist darauf zu

an

suchung der Beschaffenheit von achten, daß die Bohrschale gleichmäßig mit dem Vorschreiten der Bohrung absinke. Nur in diesem Falle ist eine — so weit es überhaupt nach Bohrergebnissen gängig ist — zuverlässige Orientierung über die Bodenbeschaffenheit gegeben und es entfallen auch die großen, durch Nachfall etc. entstehenden Störungen. Trotz alledem kann — wie wir bereits S. 482 erwähnt haben — eine Täuschung über die Bodenbeschaffenheit Vorkommen und zwar um so eher, je enger das Bohrloch her

25 und 30 Meter Tiefe unter Wasser

gestellt wird und umgekehrt.

Sehr weite Bohrungen werden bis zu zweckmäßig auf pneumatischem Wege [580] hergestellt; bei diesem Verfahren ist selbstverständlich eine scharfe Orientierung über die Bodenbeschaffenheit durchführbar. -Doch werden die Ausgaben für die Bohrung bedeutend und es sind nur wenige Geschäfte für die Methode eingerichtet. Die Lichtweite eines Rohrbrunnens ist selbstverständlich in der Regel kleiner als jene der gewöhnlichen gemauerten Brunnen; die gebräuchlichsten praktischen Maße sind Rohrweiten von 100 bis 600 Millimeter. Gußeiserne Röhrenbrunnen werden indessen auch mit 1,20 Meter Durchmesser hergestellt, wobei die einzelnen Rohrstücke 4 Meter Baulänge haben;

die Versenkung erfolgt sodann meistens durch Baggerung,

worauf wir zurückkommen

werden.

Jeder definitiven Herstellung eines Rohrbrunnens sollte eine Probebohrung

es in den Alluvial- und Diluvialablagerungen, dem

an

dem Brunnenorte vorhergehen, da

Tertiär etc. sehr häufig vorkommt, daß große Verschiedenheiten der Untergrundsbeschaffenheit an unmittelbar benachbarten Stellen des Terrains sich zeigen. Die Bohrproben sind in hölzernen Kasten zu ordnen und zum Vergleiche aufzubewahren; auch ist ein Bohrjournal zu führen, in welches alle Vorkommnisse wahrend der Arbeit etc. eingetragen werden. Geschieht dies nicht, so bleibt er wec einei Bohrung, über den Untergrund Aufschluß zu geben, sowohl für Unbeteiligte als

sich das Bild über die Bodenbeschaffenheit verwischt wendete System Domiet [573], [575] strebt einen des Brunnenrohres zu einer Art Saugwindkessel; wir können für norma e a e lesen Vorteil nicht einsehen (vgl. S. 511) Was die Kosten von Rohrbrunnen anbelangt, so

verweisen wir auf [462], [486], [488], [G88], sowie auf    mX*200'bis 300’S

liehen Fabriken und Unternehmer, erwähnen aber, daß ein Metei

heben    welche ^ dem Bohrlf.ffej (Ventilbohrer) allein durchführbar

das Bohrloch etwa

auch für den Leiter der Bohrung selbst meistens unerreicht, da im Laute der Z-ei

Das bei Rohrbrunnen ver-

Vorteil an durch Umwandlung

meter weite Bohrung,

i<ff höchstens 30 bis 40 Mark im Durchschnitt kosten sollte, wenn

50 bt60Meter ttef wird; dasaus einem Bohrloch im Geschiebe geförderte Material ÜS« ungeAhr l'/s- bis 2mal so viel, als die Berechnung unter Zugrundelegung von

Bohrlochdurchmesser und Tiefe ergibt. Tressengewebe kosten pro Quadratmeter 15 bis 20 Mark.

Weiteres in den im Litteraturverzeichnis unter 486, 488, 557, 573, 575, 577, 582, 598, 601, 605, 606, 610, 615, 617, 622, 625, 634, 638, 639, 642, 644, 645, 648, 649, 650, 671, 673, 677, 678, 683 und 688 angeführten Abhandlungen.

Gemauerte Brunnen. Die Brunnen, wie sie m unkultivierten Ländern sich vorfinden; sind nichts anderes als einfache oder in urwüchsiger Weise gegen den Einsturz versicherte Gruben (sogen. Lochbrunnen). Die gemauerten Brunnenanlagen sind bei den Kulturvölkern schon sehr lange im Gebrauch und unterscheiden sich von diesen primitiven Einrichtungen durch die korrekte Versicherung gegen Einsturz und durch den damit gegebenen Vorzug, daß sie nicht auf die Entnahme aus dem obersten Wasserstockwerke beschränkt bleiben, sondern das Wasser auch tieferen Schichten entnehmen können*).

für die Deckung

nur

Bis vor wenigen Jahrzehnten hat man in Deutschland die gemauerten Brunnen nicht für die Speisung größerer Wasserversorgungen, sondern

des Wasserbedarfs von einzelnen Häusern, Höfen etc. verwendet; sie wurden gewöhnlich nur etwa 1—1,5 Meter unter Grundwasser versenkt und intermittierend benutzt. In dieser Benutzungsweise stehen heute noch eine außerordentlich große Anzahl derselben. Auch für öffentliche Zwecke — besonders auf dem Lande — sind noch

an sehr vielen Orten diese sogen. Pumpbrunnen (Sodbrunnen) im Gebrauche.

•(9f@

■fl

pE

f X-

■

ft-

!xßßn'

V •

Hfl

IM !

Viele derartige Anlagen bestehen in Form von Schöpfbrunnen (Ziehbrunnen), welchen das Wasser entweder mit einer „Scliapfe“ oder mit Hand- bezw. Ketteneimern entnommen wird [509), [548]; man findet sie meistens dort, wo der Wasserspiegel sehr tief unter der Bodenoberfläche liegt oder umgekehrt der letzteren so nahe steht, daß man bequem mit der Hand die Schöpfgefäße füllen kann. Berühmte Brunnen ersterer Art befinden sich z. B. auf der Burg in Nürnberg, auf der Burg Trausnitz bei Landshut, in der Oberstadt von Alt-Breisach u. a. a. 0. Der Brunnen in Breisach wird heute noch benutzt. Schöpfbrunnen, in welchen der Spiegel nahezu in oder über Terrainhöhe liegt, sind in allen Gebirgsgegenden sehr häufig anzutreffen.

Einfache

..

Fig. 224. Abdeckung eines Schöpfbrunnens in Oberehnkein i. Eis.

Die tiefen Schöpfbrunnen werden in der Regel zylindrisch mit einer Lichtweite von I-    circa 1 Meter bis 1,5 Meter hergestellt und mit

Trockenmauerwerk oder Quadermauerwerk gegen Einsturz verwahrt. Durch die offenen — vielfach auch mit Moos ausgekleideten — }fa|    Fugen des Mauerwerks ist dem Grundwasser

— Gelegenheit gegeben, in den Brunnen einzutreten. Ein Dach schützt in der Regel den Brunnen gegen direktes Eindringen von Regenwasser; das.,Dach wird manchmal zum

so

) Nach Ansicht von M. Eyth (Das Wasser im alten und neuen Egypten, Nachrichten aus dem Klub der Landwirte in Berlin, Jahrg. 1891, S. 2178) sind die kreisrunden, etwa 3—4 Meter weiten, in den Grundwasserstrom des Nilthaies abgelassenen, gemauerten und mit Göpelwerken betriebenen Schöpfbrunnen Egyptens, die zur Bewässerung von Ländereien benutzt werden, alt als die ältesten Hieroglyphen.

Träger des Schöpfwerkes ausgebildet und man hat — wie aus Fig. 224 ersichtlich*) — diese Ueberdeckung an manchen Orten auch künstlerisch ausgestaltet.

Ganz gleicher Art, wie diese Schöpfbrunnen, sind die gewöhnlichen Pumpbrunnen’, wie z. B. der in Fig. 225 dargestellte. Die Herstellung der Pumpbrunnen erfolgte früher ebenfalls aus Trockenmauerwerk mit Bruchsteinen oder Quadern. In der neueren Zeit wird jedoch vielfach in Zementmörtel gesetztes Backsteinmauerwerk verwendet, so dass der Brunnen nur an der Sohle durchlässig ist. Der Bau des Brunnens geschieht in der Weise, daß zunächst bis auf das Grundwasser die Baugrube ausgeworfen wird; dann wird der Brunnen frei über einem hölzernen, mit eisernem Schuh versehenen Roste (Senkscheibe,

Brunnenkranz, Brunnenschling etc. genannt) aufgemauert und außen mit einem glatten Zementverputze versehen. Ist dies geschehen, so bewirkt man das eigentliche Absenken durch Untergrabung oder Unterbaggerung des Rostes; sobald die Reibung am Erdreiche der Schwere des Brunnens das Gleichgewicht nicht mehr halten kann, kommt er in eine vertikal abwärts gerichtete Bewegung. Wir werden über die verschiedenen Methoden des Ausbaggerns unter dem Roste später abhandeln und bemerken hier nur, daß bei den gewöhnlichen Pumpbrunnen in der Regel nur die Methode des Ausgrabens unter Wasserschöpfen angewendet wird. Infolgedessen sind diese Brunnen bei mächtigen Grundwasserströmungen, deren Spiegel nur bei großer Entnahme sich tief absenken läßt, von geringer Wassertiefe und umgekehrt **).

Die Benutzung der Brunnen erfolgt mittels eines einfachen Pumpwerkes, welches wir in Fig. 225 dargestellt haben. Wir bemerken, daß die Saughöhe (d. h. die Differenz zwischen dem gesenkten Spiegel und der Pumpenstellung) 6 Meter nicht übersteigen darf, wenn die Pumpe noch gut funktionieren soll. Es muß also beim niedrigsten Grundwasserstande und der Maximalentnahme entsprechender Spiegelsenkung dieses Grenzmaß fixiert werden, wie in Fig. 225 geschehen; wäre der Wasserstand auch während des stärksten Betriebes vom Brunnen der gleiche, wie in Fig. 225, so wäre selbstverständlich die Saughöhe von dem Brunnenspiegel aus zu berechnen.

Cf-

-U-i

ca 6,0111

mi

fis

DrucKhöhe

• w: Z

xj

Up

wM.

ZT

II

iZE

=

ml

m

■G

-INI 1-

(Et.

i- I I 1-4-

Fig. 225. Gewöhnlicher Pumpbrunnen.

Brunnen gemacht

Die Erfahrung, welche verschiedentlich hei Herstellung wurde: daß der Grundwasserspiegel sich auch bei starker Entnahme nur um weniges senkt, selbst wenn die Entnahme ununterbrochen und lange fortgesetzt wild, hat dazu geführt, Einrichtungen zu konstanter größerer Inanspruchnahme solchei Biunnen herzustellen, d. h. von der dezentralisierten Versorgung mittels vieler Brunnen zentralen Versorgung aus einem einzigen Brunnen überzugehen. In ganz natüilichei Weise entwickelte sich dabei die Empfindung des Brunnenbauers, daß für gioße Wassermengen auch der Brunnen größer werden müsse.

Die Methode, zu zentralisieren, ist indessen nur in einer beschränkten Za von Fällen gelungen, weil sowohl für die Weite der Brunnen als auch für die Möglichkeit der Absaugung eines bestimmten Wasserquantums an bestimmter Stelle ü er-haupt durch die Beschaffenheit des Grundwasserträgers Grenzen gezogen

*) Ygl. Zeitschrift für Baukunde Bd. 6, S. 61, Jahrg. 1883.

**) Bei allgemeinen Vorstudien für Wassergewinnungsanlagen als Kennzeichen für die Wasserführung des Untergrundes von Wert.

von

sind.

zur

ist dieser Umstand manchmal

Wir haben schon mehrfach erwähnt, daß bei Brunnen mit durchlässigen Wänden die Annahme, die Ergiebigkeit steige unter sonst gleichen Umständen proportional dem Durchmesser eines Brunnens, unrichtig ist (vgl. S. 449). In diesem Falle übt vielmehr der größere Durchmesser im Vergleich zu anderen Faktoren einen unwesentlichen Einfluß auf das bei bestimmter Absenkung zu entnehmende Quantum aus. Anders verhält sich die Sache bei einem Brunnen mit undurchlässigem Mantel. Unsere früheren Untersuchungen (S. 476) haben gezeigt, daß sich in diesem Falle für jedes Material eine ge w isse Grenzges ch windigkeit ergibt, die am Umfange des Brunnenrostes, an welchem das Grundwasser in den Brunnenkessel tritt, nicht überschritten werden darf. Steigert man mithin die Entnahme bis zum Eintreten dieser Grenzgeschwindigkeit, so wird das Ergebnis des Brunnens mit dichtem Mantel [635] unter sonst gleichen Umständen um so größer sein, je größer der Umfang des Brunnenrostes bezw. der Durchmesser des Brunnens ist. Im übrigen spielen, wie aus den Gleichungen 6), 9), 20), 29) und 52) in § 39 hervorgeht, die Tiefe d er Schachtsohle unter Wasser bezw. bei Brunnen mit durchlässigem Mantel die Höhe der wasserführenden oder abgesaugten Schichte und das Korn des Grundwasserträgers eine Hauptrolle, so daß in keinem Falle der Durchmesser des Brunnens als einziger Faktor bezüglich Ergiebigkeit angesehen werden darf. Ganz unrichtig ist es, die Leistung eines Brunnens nach dem Quadratmeter seiner Bodenfläche zu taxieren.

Gegenüber unseren theoretischen Ausführungen in § 39 mag hier noch erwähnt werden, daß bei Brunnen mit undurchlässigem oder halbdurchlässigem Mantel der Anfang der Depressionskurve (außen am Brunnenmantel) höher steht als der Brunnenspiegel, und zwar um das Maß, welches zur Ueberwindung der Reibung des Wassers zwischen der äußeren Mantelfläche und der Anlagerung erforderlich ist. Ferner sei darauf hingewiesen, daß während des Betriebes eines in mächtigem Grundwasser-strome liegenden Brunnens unter sonst gleichen Umständen die Ergiebigkeit im Laufe der Zeit wachsen kann, wenn der Grundwasserträger und solange derselbe infolge der kräftigen Strömung das Auswaschen von besonderen Wasserkanälen gestattet.

Große Lichtweiten von Brunnen sind stets am Platze, wenn der Brunnen einen undurchlässigen Mantel erhält, in grobem, jedoch mit Sand vermischtem Gerolle eingelassen wird und dabei ein bedeutendes Wasserquantum liefern soll; sie werden häufig auch durch den Umstand bedingt, daß man den Brunnen als Reservoir benutzen will.

Indessen sind auch schon im Triebsande große Brunnen hergestellt worden, z. B. auf der Königsgrube in Oberschlesien [598] ein solcher von 11 Meter Durchmesser auf 8,7 Meter Tiefe unter Wasser mit einem Ergebnisse von 1 Kubikmeter pro Minute = co 17 Sekundenliter. Es lehrt jedoch die Erfahrung, daß man in diesem und in ähnlichen Fällen mit einer Rohrbrunnengruppe oder einer Brunnenreihe das gleiche Resultat billiger erreicht hätte.

Die großen Brunnen haben vor Rohrbrunnen etc. den hoch zu schätzenden Vorteil, daß man jederzeit bequem zu allen Teilen der sehr einfachen Konstruktion gelangen kann. Versandungen der Sohle kann man durch ein auf die letztere gelegtes Gegenfilter verhindern. Wo also die Herstellungskosten für einen Rohrbrunnen nicht wesentlich niedriger als jene für einen gemauerten Brunnen sind, wird man dem letzteren den Vorzug geben.

Die Durchlässigkeit der Wände wird bei gemauerten Brunnen entweder dadurch hergestellt, daß man auf die Länge der wasserführenden Schichte das Mauerwerk trocken und mit weiten Stoßfugen aufführt, wie bei den Brunnen der Karlsruher Wasserwerke [19] und den meisten älteren Pumpbrunnen, oder dadurch, daß

der Mantel zweiteilig gemauert und mit einem Zwischenfilter versehen wird [38]. Das erstere Verfahren ist möglich im Grundwasserträger mit grobem Korn; das zweite Verfahren kann bei feinerem Korne des Grundwasserträgers angewendet werden, ist aber insofern unvorteilhaft, als nach Umlauf einer gewissen Zeit das Filter verstopft wird. Brunnen letzterer Art werden deshalb selten mehr gebaut; man ersetzt sie durch Rohrbrunnen. Häufig dagegen ist die Erbauung größerer Brunnen mit dichtem Mantel.

einem

Das Versenken der gemauerten Brunnen geschieht auf sehr verschiedene Arten, in der Hauptsache aber: durch Ausgrabung bei gleichzeitigem Wasserschöpfen [19], durch Baggerung [19], [594], durch Sandpumpen und Strahlapparate [584], durch das pneumatische Verfahren [467], [580] und durch das Gefrierverfahren von Poetsch. Im festen Gebirge werden sodann auch Brunnenschächte abgebohrt [532], [534], [607], [629]. Allen Methoden ist gemeinsam, daß — wie bereits beispielsweise erwähnt — zunächst die Baugrube bis auf Grundwasserspiegel ausgehoben, der Brunnen auf einem hölzernen, mit Eisenkante armierten oder auf schmiedeeisernen ausbetonierten Roste aufgesetzt und zu Tage bis auf eine gewisse Höhe gemauert wird. Sodann beginnt, so weit es geht, das Versenken mittels Ausgraben und fernerhin nach einer der eben erwähnten Methoden, auf die wir im Folgenden etwas näher eingehen.

Ausgrabung bei gleichzeitigem Wasserschöpfen. Dieses Verfahren ist bereits S. 503 erwähnt und seiner Einfachheit wegen sehr rationell; man sollte es in jedem Falle solange fortsetzen, als man mit mäßigen Kosten die Wasserhaltung durch Pumpen zu besorgen vermag. Bei gleichmäßiger Beschaffenheit des Grundwasserträgers genügt es meistens, wenn das Material in der Mitte des Brunnens ausgehoben wird. Die Arbeiter legen dasselbe in Kübel, die samt Inhalt mit Winden zu Tage gefördert werden; eine Darstellung des Betriebsvorganges findet sich in [19], auf welche wir verweisen. Weitere Aufschlüsse über das Graben von Brunnen und die dabei anzuwendenden Vorsichtsmaßregeln geben die unter [498], [506], [515], [525] und [541] erwähnten Abhandlungen.

Bei zunehmender Tiefe der Baugrube unter Wasser entsteht bald neben der

Baggerung.

schwierigen Wasserbewältigung auch noch ein gefahrdrohender Wasserdruck auf die Biunnen-wände und es wird dann rationeller, die Unterhöhlung des Brunnens durch Baggerung zu vollziehen und den Brunnen durch künstliche Belastung zu senken. Die einfachsten, diesem Zwecke dienlichen Instrumente sind die .Stielbagger“, bei welchen ein Baggergefäß -• sei es nun eine Schaufel, eine Baggerschraube oder ein Sackbohrer — an einem Stiele befestigt und von einem Gerüste aus gehandhabt wird. Sackbohrer verwendet man in leichten sandigen Grundwasserträgern; Baggerschrauben in sehr grobem Kies und Lehm [489]. In mittleren Bodenverhältnissen bedient man sich in der Regel der indischen Schaufel.

Wir haben in Fig. 226 S. 506 eine Abbildung dieser Schaufel in verschiedenen Stellungen gegeben; das hier dargestellte Instrument wurde beim Versenken der 3 Meter weiten Sammelbrunnen in Karlsruhe und Freiburg i. B. mit großem Vorteile verwendet. Die Schaufel ist durch ein Gelenk mit der zum Senkgerüste aufsteigenden hölzernen Stange verbunden und wird überdies durch zwei Ketten gehalten, von welchen die eine an dem vordem Ende eines die Schaufel m der Mutte fassenden Bügels, die andere an der Rückwand der Schaufel nach dem Senkgerüste bezw. dort aufgestellten Winden abgeht. Mittels der Ketten wird die Schaufel leer auf die Biunnenso i e abgelassen und in die Angriffsstellung beim Baggern gebracht; durch die am Buge es wird sodann die Schaufel, nachdem sie mittels Drückens auf den Holzstiel in den Boden eingegraben worden ist und geschöpft hat, gedreht und aufgezogen. Ist sie auf dem feenkgeruste angekommen so wird der Verbindungsbolzen mit der Stange gelöst und die Schaufel entleert. D^e Ausbaggerung erfolgt stets am Rande des Brunnens bezw. Brunnenrostes und rings um den letzteren ffdaß der Rost allmählich hohl gelegt wird. Die Senkung des Brunnens erfolgt dann ruckweise infolge des Eigengewichtes vom Brunnenmantel und künstlicher Besc werung, wobei in der Regel nur ganz unbedeutende Abweichungen von der Vertikalen stattfinden. Man o im losen kiesi-e/ßoden mit Schaufeln von 70-80 Zentimeter mittlerer Breite und Lange pro Arbeitsstunde circa 0,25-0,75 Kubikmeter Aushub; mit

brechuno-en und bei Senktiefen von 5 bis 10 Meter unter Grundwassei, welche m der Regel aus reäZ°kann man auf eine mittlere Tagesleistung von 3 bis 4 Kubikmeter rechnen - je nach dem

Lueger, Wasserversorgung.

zu bewältigenden Materiale. Hieraus und mit Rücksicht auf den Nachfall, durch welchen sich die wirkliche Aushubmasse im Vergleich zu der aus Brunnenquerschnitt und Senktiefe berechneten etwa wie 5 : 3 verhält, kann man den Zeitaufwand für die Versenkung ungefähr bestimmen.

Abweichungen von der Vertikalen lassen sich durch zeitweise einseitiges Vorgehen mit der Baggerarbeit leicht aus-gleichen. Schwieriger wird die Arbeit, wenn große Wacken oder Konglomerate in den Grundwasserträger eingelagert sind; in Freiburg war dies häufig der Fall. Man bewerkstelligte unter solchen Umständen die Zertrümmerung des Materials durch eingelegte Sprengschüsse [48]. Der tägliche Fortschritt wird mit zunehmender Tiefe unter Wasserspiegel geringer und schwankt innerhalb der oben angeführten Gi’enzen bei 3 Meter weiten Brunnen etwa zwischen 0,1 bis 0,5 Meter pro Arbeitstag; im Mittel können 0,15 bis 0,2 Meter Tagesfortschritt angenommen werden. Es sind also meist zwei Monate und mehr erforderlich, um den Brunnen fertigzustellen. Die Aufmauerung muß gleichen Schritt halten mit der Absenkung; eine Beschwerung des Mauerwerks ist unentbehrlich und erfolgt in der Regel mit aufgelegten Eisenmasseln.

Bei größeren Brunnen finden Dampf-bagger Verwendung und verweisen wir in dieser Hinsicht auf [594]; die Methode ist nicht wesentlich verschieden von der gewöhnlichen, als bekannt vorauszusetzenden Kiesbaggerung. Baggervorrichtungen mit Bodenklappen, Drehbagger, Exkavatoi’en findet man beschrieben in der deutsch. Bauztg. Jahrg. 1868 S. 470, Jahrg. 1874 S. 243 und Jahrg. 1875 S. 32; wir verweisen ferner hinsichtlich Brunnenversenkung auf [528], [538], [540], [542], [566], [586], [593]. [603], [613]. Instrumente zum Beseitigen Vorgefundener Hindernisse (Holzstämme, große Steine etc.) sind auch neben ausführlicher Behandlung der Brunnenabsenkung angegeben in dem in Abschn. I S. 31 sub [336] angeführten Werke in dessen erstem Bande, Kap. VII „Grundbau“. Ebenso ist das Versenken von Brunnen etc. behandelt in Klasen, L., Handbuch der Fundierungsmethoden im Hochbau, Brückenbau und Wasserbau, Leipzig 1879; und nahezu in allen in Abschn. I, S. 24 ff. erwähnten, mit fettem Druck hervorgehobenen Werken.

JnJiscljB BaqcjerscljauJel

Stellung heim /[ufziefy

Vorderansicht

Draufsicht von Unten

rl

0,5

j\

hl

Fig. 226.

Stellung beim Baggern Draufsicht von Oben

' im.

Sandpumpen und Strahlapparate. Sandpumpen und Strahlapparate können nur dort zur Anwendung gelangen, wo der Boden sehr wenig Kies, dagegen viel feineren Sand enthält; das Prinzip besteht darin, den Sand mit Wasser vermischt — als Halbflüssigkeit —- von der Sohle des Brunnens zu entfernen. Ein schwerer Kolben ohne Ventil in einem oben offenen Pumpenzylinder, welch letzterer auf einem mit Klappen versehenen Kasten sitzt, wird mittels eines Hebezeuges auf die Brunnensohle abgelassen und bildet die Sandpumpe. Die Klappen des unter dem Pumpenzylinder befindlichen Kastens gehen nach außen auf, gestatten also beim Absinken des Kolbens das Entweichen, und verhindern beim Heben desselben den Zutritt von Wasser. In der Mitte des Kastens befindet sich ein in den Boden reichendes Saugrohr, das etwa 0,100 Meter unter dem Deckel des Kastens ausmündet. Der Pumpenkolben wird mit einer Kette rasch aufgezogen, erzeugt einen luftverdünnten Raum innerhalb des Kastens und bewirkt ein Zutreten Sand und Wasser durch das Saugrohr. Wenn der Kolben vermöge seiner eigenen Schwere wieder langsam zurück sinkt, verdrängt er das zugeströmte Wasser durch die Klappen, während der suspendierte Sand auf den Boden des Kastens fallt. Ist der letztere durch mehrmalige Wiederholung der Manipulation mit Sand gefüllt, so wird die ganze Vorrichtung aufgezogen und ent-lei lt u. s. f. Beschreibungen derselben mit Details finden sich in der Deutschen Bauztg. Jahrg. 1871

von

¹

) Vorgeschlagen wurde diese Methode schon von Ingenieur F. Koenig für die Wasserversorgung von Darmstadt im Jahre 1879.

²

Vgl. hierzu die Bemerkungen von Holzmüller, Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, Bd. 31, S. 656, Jahrg. 1887.

³

Wf die mechanischen Einrichtungen für diesen Betrieb — die provisorische Pumpstation werden wir in Abschn. IV zurückkommen. In der Regel verwendet man Zentrifugalpumpen und als Motoren Lokomobilen; Fig. 227, S. 508 bringt eine ähnliche Anordnung zur Darstellung, auf welche wir verweisen.

⁴

Vgl. Thiem, Vorprojekt für die Wasserversorgung von München. München 1876. Vierter Bericht der vom Stadtmagistrat München eingesetzten Kommission für Wasserversorgung, Kanalisation und Abfuhr. München 1880. Referat der Wasserleitungs-Subkommission über die vorliegenden Projekte eine Wasserversorgung von München. Journal für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 23, S. 81, Jahrg. 1880. Thiem, der Versuchsbrunnen für die Wasserversorgung der Stadt München, ibid. S. 156 und S. 596.

⁵

Vgl. auch Journal für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 25, S. 50, Jahrg. 1882.

⁶

Vgl. Abschn. I, S. 29 [229].

⁷

Vgl- Hu epp e, Ueber die Wasserversorgung durch Brunnen und ihre hygienische Beurteilung. Journal für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 32, S. 15, Jahrg. 1889.

S. 109 und in [584]; wegen ähnlicher Vorrichtungen ist zu vergleichen: The Builder, Jahrg. 1869 S. 231, Deutsche Bauztg. Jahrg. 1873 S. 1, Engineer, Jahrg. 1877, 2. Sem. S. 99.

Unter die Pumpen kann auch jene Vorrichtung gezählt werden, welche unter dem Namen von „Reeve’s pneumatischer Exkavator“ bekannt geworden ist¹). Es werden (in ganz ähnlicher Weise wie bei der in Städten gebräuchlichen pneumatischen Grubenentleerung) Schläuche auf die Sohle des Brunnens gebracht, die an dem dort aufsitzenden Ende trichterförmig erweitert sind und in einem luftleer gesaugten Kasten endigen. Rührt man uni das auf der Sohle befindliche trichterförmige Schlauchende den Brunnenboden auf, so steigt die derart geschaffene Halbflüssigkeit durch den Schlauch in die luftleer gesaugten Kasten und wird aus diesen weiter befördert. Die Förderhöhe ist hier eine beschränkte. Ganz ähnlich ist das ältere, dem Engländer Pott im Jahre 1843 patentierte Verfahren, unten offene, oben geschlossene Brunnenrohre von Gußeisen durch Herstellung eines Vacuums abzusenken.

Vorteilhafter als solche Einrichtungen sind die Strahlapparate, welche besonders in der neueren Zeit in Aufnahme gekommen und zu hoher Vollendung gefördert worden sind. Apparate dieser Art sind im wesentlichen so konstruiert, daß das treibende Fluidum (Druckwasser, Wasserdampf, komprimierte Luft) auf der Sohle des Brunnens durch feine, in den Fuß des Saugrohres gebohrte Löcher austritt, um den Sand energisch aufzurühren und mit dem Wasser zu mischen; dieses Gemisch wird dann nach dem Prinzipe der Injektoren angesaugt und fortgeführt. Die Einrichtung ist einfach aufzustellen und zu bedienen, arbeitet rasch und billig und kostet nicht viel; Zeichnungen und Beschreibungen derselben, für jeden speziellen Fall angepaßt, erhält man leicht von jeder Armaturen- und Pumpenfabrik. Robertson (vergl. Engineering Jahrg. 1869 S. 28) scheint erstmals eine derartige Strahlpumpe verwendet zu haben.

Eine große Menge anderer Verfahrensarten, um im feinen Sande in ähnlicherWeise Brunnen zu senken, sind hier noch zu erwähnen: z. B. die Leslie’sche Heberfundierung (Deutsche Bauztg. Jahrg. 1873 S. 84), die Pumpenbagger, die Zentrifugalbagger von Gwynne (Engineering Jahrg. 1869 II. S. 104); in gewissem Sinne gehören hierher auch viele dem Spülbohren eigentümliche Methoden, hinsichtlich welcher wir auf [486] Bd. II, sowie auf die bereits S. 496 erwähnte Methode [634] verweisen.

Pneumatische Brunnenversenkung. Sehr rasch und sicher sind Brunnen von größerer Licht-weite mittels Preßluft abzusenken. Der Mensch kann nach den mit der Taucherglocke gemachten Erfahrungen in einer Luft, welche zwei- bis dreimal so starke Pressung hat, als die normale atmosphärische, noch arbeiten, ohne seine Gesundheit zu schädigen; da es aber möglich ist, mit 2 bis 3 Atmosphären Ueberdruck einer Wassersäule von nahezu 20 bis 30 Meter Höhe das Gleichgewicht zu halten, so wird auch bis zu dieser Tiefe Wasser aus einem, mit dichtem Mantel versehenen Brunnen verdrückt werden.

Wir setzen die Methode des Einschleußens und des Ausschleußens in bezw. von dem mit Preßluft erfüllten Raume als bekannt voraus, ebenso die Apparate zum Heben der Baggerkübel u. s. w. Sehr zu statten kommt die in neuerer Zeit mögliche elektrische Beleuchtung der Taucherglocke (des Caissons). Zu Zwecken der Wasserversorgung werden neuerdings — wie bereits erwähnt — hauptsächlich sehr weite Bohrschalen auf pneumatischem Wege versenkt. Bei diesen bedarf es in der Regel keines besonderen Caissons. Größere gemauerte Brunnen erhalten Caissons, wie die gewöhnlichen Brückenpfeiler; doch empfiehlt es sich, den Uebergang von der weiten Brunnensohle auf das engere, zur Luftschleuße führende Druckrohr gleichmäßig (konisch) zu

In Fig. 227 und 228 haben wir als Beispiel eines pneumatisch fundierten Brunnens jenen der Baseler Wasserwerke dargestellt [467]; hinsichtlich Billigkeit und Zweckmä lg ei ar c erse e als Muster dienen. Dieser Brunnen hat an der Sohle eine Lichtweite von 5 Meter; er verjüngt sich in einem 4 Meter hohen Kegelstumpf auf 1,5 Meter und ist von da ab im Innern zylindrisch. Die wasserberührte Innenfläche ist in Eisen, und zwar der zylindrische obere Teil m Gußeisen

Außen hat der Brunnen auf 2 Meter Höhe noch eine Blech-da ab besteht der Mantel aus Holz. Soweit der schmiedeeiserne 1 und Konus vorhandene Raum mit Beton angefüllt, inneren Brunnenzylinder und dem hölzernen äußeren

vollziehen.

der

an diesem Brunnen

Konus in Schmiedeeisen ausgeführt, schale (einen eisernen Schuh); von Konus reicht, wurde der zwischen Mantel Oberhalb ist zwischen dem gußeisernen Mantel nur eine Kiesfüllung eingelegt.

seine, SS    Leistung

ftWgkeit hat und in der Regel mit etwa der Hälfte dieses Quantums m Anspruch genommen ward (vergl. S. 545).

an

iüF

Ws

ho

Ws

?..id

n12,sc

"C-

Ql

Tör&crkikcbei iCüZdtrjurSccundc

<%r

CO*'

/.5 fl >

#■

jCTZ’

d.0.20”¹

j!

':.v 1

pt

ÄjL-

WÄi i i UiSäiJ

j ^ !J.;#.'§i

• :    l^!f§ ! g.

funef'WcmgsaruUtjcj'Jiits <0 ^ ''

Beginn. cU,r jiruuisnaf^ch.cn. YcrscriKusig

CsMlZ.

70'

•1: i

Jfies'

Ulli,

■OE

QrössU

%TJejircssion

:ee

|?1

liii

•;

yröberstarksiuuhgerKics m zerstreuten SageLfühc&Uuktns

Nugdfluhe-SckickU W

4-if,

grober Kies

S.Om'-

.$0—

Ocrwqste Wassert Ufa 6. fS¹⁷⁰

2S/ZS

dsQJS W &

“f

,lc

<©•

I II xv».,    .«

aaiifc

IM

y-Hjr---

mWr

rra

T SUmcLroTw /d-0,l8TTt d\-o i8 ⁷⁷¹

SchwiTTVtni'öhr

1=]

III

Fig. 227. Grundwassserbrunnen der Stadt Basel.

Mafsstab 1 : 175 der natürlichen Gröfse.

Der Brunnen wurde pneumatisch versenkt, weil die Bohrung an der Brunnenstelle ergeben hatte, daß der Untergrund sehr viele mehr oder weniger ausgebreitete Nagelfluhschichten enthielt, die ohne vorherige Zertrümmerung durch Sprengschüsse — mittels Baggerung nicht hätten zu Tage gebracht werden können. Wir haben in Fig. 228 ausführliche Zeichnungen der Detailkonstruktionen gegeben, welche weiterer Erläuterungen nicht bedürfen; es sei indessen noch

f-

Veilicalsclmitt

Verbindung äesuntemKcaiizesTmt den Ständern

Horizontalschiuft

.........1. o T.

Wandstärke -30 %

1,0

egg

Mm

ToTflV

Ansicht

::

_H-I

7.

4.0™

«•«re

QOtO i

zu

a-^cas ere rlhtr,

m&s3cr 4.5 0

.........t-or

Unterer Ifranz: Stofs -Verbindung.

Rorizonthlschnitt

—4—!

_j

ton

lie> ’ki

..........1,0™.

ri

Ansicht von Janen

■««*

fa

y/f/Z

?-2j

L._(Ol._____

tt=

f-,

-i

a...

&•*.**.........

•1

ObererbeweglicherEraiiz-. Stofs-Verbindnng.

Ansicht von Oben.

LL_

•ä-o

GTimäplan

Ansicht von Janen

(F

r____~___-___-

~:rp—

zr—r-

\y

x\

Ständer. Stofs.

8 1 Seiien Ansicht.

4l

r ==

'i

<jzE ~ÄSf~

SchiiittAfi

ifi

i;

o.

Hg

U«3S

i*......0,30™.....>

Fig. 228. Grundwasserbrunnen der Stadt Basel. Mafsstab für Yertikalschnitt und Grundplan 1 : 60, für die Details 1 : 30.

QufewinM zurVerbmänng deaffiegelimt den Ständern.

Schnitt CB r

Schnitt AB.

i -p

bi

•’S

Ansicht von Außen.

■%

JL_

zugefügt, daß bei der großen Masse des Füllmaterials im Brunnen die Senkung ohne daß der Mantel besonders belastet wurde, erfolgt ist. Die Senkungsfortschritte sind in Fig. 227 graphisch dargestellt.

Brunnenversenkung mittels des Gefrierverfahrens von Poetsch. F. H. Poetsch zu Sudenburg-Magdeburg hat sich eine Methode patentieren lassen, mittels welcher man erfolgreich durch Triebsand einen Brunnenschacht auf große Tiefen vortreiben kann (D. R. P. Nr. 37 503)²). Es wird mittels Eismaschine eine Temperatur von circa — 25 ⁰ C. erzeugt und einer Chlormagnesiumlauge bezw. Chlorcalciumlauge, deren Gefrierpunkt erst bei — 40° C. liegt, mitgeteilt. Um den Schacht wird eine Reihe von Röhren gestellt, welche etwa 20 Zentimeter Lichtweite haben, nach erfolgter Versenkung unten gut verschlossen werden und in welche man sodann zweite, unten mit seitlichen OelFnungen versehene Röhren einläßt. Die letzteren führen die oben gedachte kalte Lauge zu; diese fließt durch das große Rohr wieder nach dem Kühler empor und entzieht dabei dem Boden Wärme. Dadurch gefriert der letztere, der ja bekanntlich mit dem Wasser eine Halbflüssigkeit bildet, so hart, daß man darin sehr leicht abteufen und ohne Gefahr des Hereinbrechens schwimmenden Sandes verzimmern kann. Die Lösung der gefrorenen Masse beim Abteufen kann durch Zuführung eines warmen Luftstromes wesentlich erleichtert werden³).

Die Methode ist praktisch bewährt, aber teuer. Sie wird bei Brunnenversenkungen zu Wasserversorgungszwecken weniger angewendet werden, da man sehr weite Brunnen im Triebsande nicht ausführt (vergl. S. 504) und Röhrenbrunnen mittels der amerikanischen, in [634] beschriebenen Methode oder nach dem Verfahren von Stang (vergl. S. 499) billiger in den Untergrund gelangen.

Abbohren von Brunnenschächten. Das Abbohren (vergl. S. 495) weiter Brunnenschächte (bis zu mehreren Meter Durchmesser) ist eine wesentlich bergmännische Arbeit und erfolgt dort, wo die seitherigen Methoden nicht anwendbar sind, also insbesondere im festen Gestein. Die ersten derartigen Ausführungen sind von Kind er mann [532], sodann in verbesserterWeise von Kind⁴) [534] geleitet worden. Das Wesentliche der Schachtbohrung besteht darin, daß an dem Fuße eines eingehängten vertikalen Gestänges sich horizontale Arme befinden, an welchen Bohrapparate befestigt sind. Bei sehr festem Gesteine sind dies Meißel, welche durch Aufheben und Fallenlassen des Gestänges arbeiten und die Schachtsohle auf eine gewisse Tiefe zertrümmern; bei lockerem Gesteine werden an den horizontalen Armen Messer angebracht, das Gestänge drehend bewegt und dadurch schabend der Schacht vertieft. Mit einem normalen Bohrlöffel oder Sackbohrer wird sodann in beiden Fällen der Bohrschmand aufgeholt. Das Auslöffeln während des Bohrens geschieht auch nach Forchheimer D. R. P. Nr. 48020. Die Kosten derartiger Bohrungen sind bedeutend und man wird selten in die Lage kommen, für Wassei-versorgungs-zwecke sie ausführen zu müssen. Die Erweiterung von Bohrlöchern zu Schachten im trockenen, festen Gebirge, welche manchmal zum Unterbringen der Pumpen nötig sind, wird stets erheblich billiger durch gewöhnliche Abgrabung bezw. Sprengarbeit vollzogen.

Wir verweisen auf die sub [607] und [629] (System Kind-Chaudron) angegebenen, sowie auf die unter der ständigen Rubrik: „Versuche und Verbesserungen bei dem Bergwerksbetriebe in Preußen. II. Betrieb der Baue“ enthaltenen fortlaufenden diesbezüglichen Mitteilungen in der gleichen Zeitschrift. Am gleichen Orte ist, das System Kind-Chaudron betreffend, nachzusehen: Bd. 27 S. 28, Jahrg. 1879, Bd. 35 S. 1, Jahrg. 1887; das patentierte Verfahren von Haase, nach welchem ein Schacht durch nebeneinander gestellte, zu einer Art Spuntwand verbundene Röhren hergestellt wird, ist beschrieben in Bd. 37 S. 204, Jahrg. 1889 u. s. w.; ferner sei verwiesen auf [444], [445], [446], [449], 450], [451], [454], [458], [463], [466], [469], [471], [472], [475], [479], [480], [481], [482], [484], [485], [486]. Schließlich mag noch erwähnt werden, daß bei allen Brunnenversenkungsarbeiten mehr oder weniger häufig auch Taucherarbeiten erforderlich werden, sei es zur Aufholung verlorener Werkzeuge, zur Beseitigung besonderer Hindernisse oder zur allgemeinen Orientierung über die Verhältnisse an der Schachtsohle. Die Löhne, welche in solchem Falle einschließlich Vorhalten der Ausrüstung etc. bezahlt werden müssen, belaufen sich für einen gut geschulten Taucher mit Hilfsarbeiter auf circa 40 bis 50 Mark pro Tag. Häufig hemmt das kalte Wasser die Leistungsfähigkeit des Tauchers; ein Erwärmen durch zugeleiteten Dampf wird deshalb in den meisten Fällen unerläßlich sein.

Was die Aufmauerung eines Brunnens anbelangt, so ist, wie bereits S. 504 erwähnt, ein Unterschied zwischen durchlässigem und undurchlässigem Mantel zu machen. Filterbrunnen, welche aus Ringen von wasserdurchlässigen Steinen (Lochsteinen) mit Zwischenfüllung und aus solchen von undurchlässigen Steinen in regelmäßigem Wechsel bestehen, erhalten selbst bei kleineren Durchmessern Mantelstärken von 0,90 Meter und mehr; bei Brunnen mit undurchlässigem Mantel richtet sich die Wandstärke wesentlich nach dem Durchmesser. Als vollständig genügend können die nachstehend angegebenen, zu den Lichtweiten d gehörigen Mantelstärken S angesehen werden:

Lichtweite d Wandstäi'ke o Lichtweite d in Metern

Wandstärke o

in Metern

in Metern

in Metern

Lichtweite d in Metern

Wandstärke o in Metern

K> p P 1—* Cn O Oi o

o o o o

o o 00 ro

i-H oa

© © O O

o o

OO 00 CO CO

o o o o O LO OO • CO CO Th

o o o o

T-H T—I    Tf!

IO CO CO

o cT o o

o p p p ‘ i OO h h OO 00 Cn OT

O O O ö

OO

Verankerungen der gemauerten unteren Ringe mit dem Brunnenroste und nnt

die Stabilität der Kon-

um

sein

wenn

Fähigkeit gegenüber Stößen und der glatten Außenfläche wegen Verwendung finden. Gemauerte Brunnen werden auch nach dem System Donne 1573], [575] hergestellt, durch welches man mittels eines luftverdünnten Raumes und besonders konstruierter Saugapparate die Zuströmung aus dem Grundwassertrager m den Brunnen zu erleichtern sucht. Wie bereits S. 501 erwähnt, bietet dieses System in normalen Fällen keinerlei besondere Vorteile. Besondere Vorkehrungen zur V erhütung des Einschwemmens von Sand in den luftverdünnten Raum es > aug aa ens sind unentbehrlich. Die Anwendung ist nur dort gerechtfertigt wo eine \ ertiefung des Brunnens unmöglich ist bezw. die erwünschte stärkere Zustimmung durch Absenkung des Brunnenspiegels allein nicht erreicht werden kann.

Was die Kosten gemauerter Brunnen anbelangt, so müssen meistens die Arbeits löhne von den Kosten der Mauermaterialien etc. und der Wasserhaltung getrennt werden In der Regel wird von dem Brunnenmacher - besonders bei kleineren Anlagen, welche mit Grabung oder einfacher Baggerung von Hand erbaut veiden können — das Mauern mitbesorgt, während demselben alle Materialien, c ei runnen-

zwischenliegenden Kränzen werden häufig angeordnet, struktion zu erhöhen. Manchmal hat man auch behufs leichterer Versenkung von Brunnen den äußeren Brunnenmantel schwach konisch gestaltet [595]; bei großen Durchmessern sind die dadurch, erzielten Vorteile von Belang. Die englische Methode (vgl. Abschn. I, S. 30, [298], S. 103), den Brunnenmantel aufzuhängen und das Mauerwerk durch Unterfangen fortzusetzen, wollen wir nur beiläufig, aber nicht empfehlend, erwähnen. Zum Mauervverk sollten in der Regel nur ganz vorzügliche, hart gebrannte Backsteine und Portlandzementmörtel verwendet werden, wenn nicht, wie bei den in Freiburg i. B. und in Karlsruhe errichteten, an den Wänden durchlässigen Brunnen, gespuntete Quader mit offenen Fugen zur Anwendung kommen. Das Aufmauern des Mantels muß gleichen Fortschritt mit dem Versenken des Brunnens halten und der Mörtel muß, ehe er unter Wasser kommt, vollständig erhärtet [653] In verschiedenen Fällen sind auch Brunnen aus Beton [608] und nach dem sogen. Moniersystem (vgl. S. 499, Fig. 222) hergestellt werden. Die letzteren erhalten sehr geringe Wandstärken und werden nach Erlöschen des Patentes d. h. sie nicht mehr so teuer sind, wie gegenwärtig - ihrer großen Widerstandszweifellos vielfache

rost, die Rüstungen u. s. w. geliefert werden. Wegen der mit wachsender Tiefe zunehmenden Kosten für das Aufwinden des Materiales ist der Gesamtaufwand nicht nur dem Aushube proportional, sondern wäclist auch mit der größeren Tiefe.

Das Gesetz für diesen Aufwand bei kleineren Brunnenanlagen hat Hottenroth⁵) entwickelt, worauf wir verweisen. Wir geben im Folgenden die Preise eines gut empfohlenen Brunnemneisters⁶) für Leistung der obengenannten Arbeiten, die dem Hottenroth’schen Gesetze entsprechen; inbegriffen ist das Ausschachten der Brunnengrube, erforderlichen Falls Auszimmerung derselben, das Aufführen des Mauerwerkes aus gebrannten oder zugehauenen Steinen, trocken oder in Zementmörtel versetzt, und die Vorhaltung der Brunnengeräte pro 1 steigenden Meter und pro Quadratmeter Grundfläche der auszuhebenden Bodenmasse:

Ueber dem Wasserstand.

Unter dem Wassserstand.

In Gerolle oder Fels-Schichten.

In Gerolle oder Fels-Schichten.

In Thon-, Kies-, Sand- oder Lehm-Schichten.

In Thon-, Kies-, Sand- oder Lehm-Schichten.

B 9 „ „ 12 „ , 15 „ , 18 B „ 21 „ „ 24 „ „ 27 „ „ 30 „

„ 36 „

„ 39 „ oder K = 9,00 + h bis K = 18,00 + 2 h.

„ 36 „ „ 42-45 „

„ 39 „ „ 45-48 „ oder K = 6,00 -j- h bis K = 9,00 +

bis 3 m Tiefe 12—24 M.

„ 15-30 „ „ 18-36 „ „    21-42    „

„ 24-48 „ „ 27-54 „ „ 30-60 „ „ 33-66 „ „ 36-72 „ „ 39-78 „ „ 42-84 „ „ 45-90 „ „ 48-96 „

bis 3 m Tiefe 13,50—20 M. „ 6 „    „    16,50-23 „

„ 9 „    „    19,50-26 „

„ 12 „    „ 22,50-29 „

„ 15 „    „ 25,50-32 „

„ 18 „    „ 28,50-35 „

„ 21 „    „ 31,50-38 „

„ 24 „    „    34,50-41 „

„ 27 „    „ 37,50-44 „

„ 30 „    „ 40,50-47 B

„ 33 „    , 43,50-50 „

„36 „    „ 46,50-53 „

„ 39 „    „ 49,50-56 „

oder K = 10,50 + h bis K = 16,50 + ä.

„ 39 „    „    51-102 „

oder K = 12,00 + h bis I\ = 24,00 + 2 h.

Allgemein ergiebt sich hieraus der bezügliche Gesamtaufwand A für einen Brunnen von der Tiefe h und der Weite r:

A = v:r² (ah-\-b h²).

Fracht und Reisekosten, sowie Beschaffung der Materialien zur Zimmerung und Mauerung, Fortschaffen des Bodens über 10 Meter Entfernung hinaus, sowie erforderlichen Falles Beschaffung der Wasserbewältigungsmaschinen werden besonders berechnet.

Die aus Anschaffung der Baumaterialien, des Rostes etc. entstehenden Kosten sind von lokalen Verhältnissen abhängig; im übrigen dürfte deren Feststellung keinerlei Schwierigkeiten bereiten. Im Maximum wird der Kubikmeter Brunnenmauerwerk aus Backsteinen in Zementmörtel etwa 35 bis 40 Mark kosten; Brunnen mit gespunteten Quadern kosten zwei- bis dreimal so viel.

Die Kosten der Wasserhaltung sind natürlich sehr verschieden, je nach dem geförderten Quantum. In der Regel dürften sie, sofern mit der Ausgrabung von Hand nicht zu lange fortgefahren wird, mit 40 bis 50 Mark pro Tag im Ganzen reichlich angesetzt sein.

Unbedingt erforderlich in allen Fällen ist eine Probebohrung an der Stelle, an welcher der Brunnen errichtet werden soll; die Erfahrung lehrt — wie bereits früher bemerkt —, daß die Untergrunds Verhältnisse an zwei unmittelbar benachbarten Orten sehr verschieden sein können und daß die Benutzung

von Bohrungen in 10 bis 20 Meter Entf'erung von der Achse des zu erbauenden Brunnens manchmal zu schweren Irrtümern führt.

Wir haben S. 501 erwähnt, daß gußeiserne Rohrbrunnen noch bis zu 1,20 Meter Durchmesser in 4 Meter Baulänge gefertigt werden. An verschiedenen Orten sind auch Brunnen mit wesentlich größerem Durchmesser aus gußeisernen Ringen (vgl. System Chaudron D. R. P. Nr. 28915 u. 32761) hergestellt, zur Ausführung gekommen. Uns scheint, als ob für Zwecke der Wasserversorgung gemauerte Brunnen besser seien, weil sie dem Rosten nicht ausgesetzt und nur unwesentlich teurer, eventuell sogar billiger sind, als eiserne. Wir verweisen auf das in Abschn. I, S. 31 sub Nr. [336] genannte Handbuch, Kap. VII Grundbau, zur weiteren Orientierung.

zum

Artesische Brunnen. Die artesischen Brunnen sind im wesentlichen von den bereits früher besprochenen Rohrbrunnen nur dadurch verschieden, daß sie Wasser in ständigem Auslaufe über Terrain (Springquellen) abgeben, während bei den Rohrbrunnen der Spiegel in ungestörtem Gleichgewichtszustände unter Terrain liegt. Sie müssen unbedingt einer artesischen Strömung entstammen, während es andererseits nicht nötig ist, daß jede artesische Strömung jene innere Pressung hat, mit welcher das Wasser über Terrain zum freien Auslaufe steigt. Viele der sogen, gewöhnlichen Brunnen entnehmen ihr Wasser artesischen Strömungen. Wie eine artesische Strömung entsteht und verläuft, haben wir schon an verschiedenen Stellen (Abschn. I, S. 140; Abschn. II, S. 220, 271; Abschn. III, S. 450) besprochen; insbesondere haben wir den theoretischen Teil dieser Grundwasserströmungen in § 39 soweit erledigt, als dies im Zusammenhänge mit den Zuströmungen Brunnen möglich war.

Dabei ergeben sieb (§ 39, S. 451), wenn die Konstante C in Gleichung 8) mit den sammengehörigen AVerten z = Hq, x = R bestimmt wird, die Gleichungen.

log. nat.    ,

zu-

1) Z — Hq -

2) Q —

2 :p k a

wobei die Buchstaben die a. a. Orte erläuterte Bedeutung haben. _    ...

Bei unseren früheren Rechnungen haben wir von dem Eintrittswiderstande in die Steig-röhre des artesischen Brunnens abgesehen. Bei der Weite 2 r der letzteren, der Entnahme ^on Q und dem Umstande, daß die Eintrittsgeschwindigkeit w₀ aus dem Grundwasserstrome sehr gering ist, wird dieser Eintrittswiderstand, als Druckhöhenverlust gemessen:

v#² _ _

2 g    °° ITT" ~ 2 n²gr

, da die mittlere Wassergeschwindigkeit im Aufsteigrohr u =    ist,

3) Ci = v

v Q²

gesetzt werden dürfen

den Rohrwänden ist eine weitere Druck-

Zur Ueberwindung der Reibung des Wassers höhe erforderlich, welche wir nach Abschn. I, § 16, S. 105, Formel 2) annehmen können

= ->'ga₈⁽fr»~ =

wenn H„ — a gleich der Länge gesetzt wird, auf welcher das Wasser durch das Steigrohr flieht.

Endlich ist bei einem über Terrainhöhe abfließenden ^tesischen Wasser

_ dem den Auslauf bildenden Sprudel herruhren,

eine weitere Druckhöhe C₃ nötig, welche man ebenfalls proportional dem Quadrate der Ausflußgeschwindigkeit und einem, dem speziellen Falle entsprechenden Proportionalltatsfaktor

4) C‘2

an

zu:

zur

Ueberwindung der Widerstände, welche von

setzen darf. Es wird also:

5) C3 = fl-«² =

Wollen wir deshalb die Absenkung s richtig ermitteln, so

6) s =

Q log. nat.

2 tz yka

voraus

haben wir zu schreiben:

\mx + (Hq — s) ni2 + ^3] Q²

oder annähernd, wenn H₀ — s mit einem konstanten Mittelwerte eingeführt wird:

7) s — n Q -f- m Q²;

n und rn sind dabei aus der vorhergehenden Gleichung numerisch bestimmt.

Die Höhe der Lamelle, welche für den Wasserabfluß über die Rohroberkante erforderlich ist, soll außer Rechnung bleiben, weil die Absenkung stets von der Rohroberkante gemessen wird *). Es ergiebt sich aus Gleichung 7):

8) Q

=Y-+

4 m²

Wenn die Ausflußöffnung der Bohrschale sich in unveränderlicher Lage befinde!, so sind unter allen Umständen die Absenkung s und der Koeffizient m Konstante in Bezug auf Q. Aendert sich Q bei gleicher Ausflußhöhe, so kann diese Aenderung nur durch den Wechsel von n erfolgen. Nun ist aber:

log. nat. )

2 nyka

und in dieser Größe kann sich nur ein Wert: der von R ändern.

Hebt sich die Depressionsfläche, so wird R, cl. h. die Entfernung von der Brunnenachse, in welcher der Spiegel im konstanten Abstande Hq von der undurchlässigen Schichte liegt,

kleiner, und damit auch n\ ebenso vice versa. Die Hebung kann nur dadurch erfolgen, daß der den artesischen Strom beherrschende Grundwasserspiegel steigt, und dies geschieht ursächlich stärkerer Wasserzugänge im Infiltrationsgebiete; die Senkung erfolgt auf natürlichem Wege, wenn keine Infiltrationen zugehen, also aus dem Grundwasserreservoir gezehrt wird. Hand in Hand damit geht bei unveränderlichem s die Vermehrung oder Verminderung der Wassermenge <?**).

Wird eine Senkung der Depressionsfläche in einer benachbarten Bohrschale künstlich (durch Entnahme) hervorgerufen, so übt dies in gleicher Weise eine Wirkung auf das Ergebnis des artesischen Brunnens aus: das letztere wird kleiner. Der Brunnen II, Fig. 229, z. B. wird bei einer Spiegellage B und einer Depressionslinie AB, BC ein Wasserquantum von Q Kubikmeter liefern, so lange aus 1 und III keine Entnahme stattfindet. Entnimmt man den Bohrschalen I und III Wasser an einer zwischen AA±, CC\ gelegenen Stelle, so wird man dadurch den Auslauf in B reduzieren; gänzlich aufhören wird der letztere, sofern man in Aj und C\ Wasser entnimmt. Man kann dann weiter durch Verlegung des Auslaufes vom Brunnen II nach By die Ausläufe in At und C\ zum Stillstände bringen; den in B\ durch Entnahme im Rohre III in einer Tief läge C₂ u. s. w. Es wird also stets möglich sein, durch eine entsprechende Vertiefung des Auslaufes an einem der drei Brunnen I, II, III, die anderen trocken zu legen. Um-gekehrt wird man durch Schließen eines Auslaufes das Ergebnis eines andern erhöhenkönnen.

Die gegenseitige Beeinflussung artesischer Brunnen erstreckt sich auf sehr große Entfernungen. Der artesische Brunnen zu Grenelle (Paris), welcher etwa 3 Kilometer von jenem von Passy (Paris) entfernt und seit 1842 im Betriebe ist, hat sowohl in den außerordentlich trockenen Jahren 1857 bis 1859, wie auch in dem feuchten Jahre 1860 bei einer konstanten Ausflußhöhe von 72,70 Meter ü. M. stets eine Wassermenge von ca. 907 Kubikmeter pro Tag geliefert. Am 24. September 1861 war der artesische Brunnen von Passy in denselben artesischen Strom abgeteuft ; hierauf wechselte die Wassermenge in Grenelle wie folgt:

25. Sept. 1861: 806 Kubikmeter; 26. Sept. 1861: 778 Kubikmeter; 27. Sept. 1861:

720Kubikmeter; 3. Okt. 1861: 634 Kubikmeter; 12. Okt. 1861: 605 Kubikmeter; 31. Okt.

1861 : 634 Kubikmeter; 1. Nov. 1861: 648 Kubikmeter; 3. Nov. 1861: 662 Kubikmeter.

SU

fl

jl

C₂

Fig. 229. Depressionslinien artesischer Brunnen.

*) Theoretische Betrachtungen über denselben Gegenstand finden sich in [552] und [559].

**) Den Fall, in welchem das Nachlassen der Ausflußmenge einem Sandpfropfe zuzuschreiben ist, der sich an dem im Grund Wasserträger steckenden Ende des Ausflußrohres gebildet hat, muß man selbstverständlich entsprechend der in § 39, S. 459 angegebenen Weise behandeln. Ist er vorhanden, so steht das Steigen und Fallen des Spiegels in einer benachbarten Bohrschale nicht in dem Zusammenhänge, den wir besprechen.

Seit dieser Zeit bleibt das Ergebnis von Grenelle in Abhängigkeit von jenem in Passy: es sinkt hier, -wenn das dortige steigt und umgekehrt — entsprechend der Stellung der Ausflußöffnung an dem einen oder andern Orte*).

Wir haben in § 39, S. 458 ein Verfahren angegeben, welches ermöglicht, die von einem Grundwasserstrome geführte Wassermenge aus Beobachtungen an einem Brunnen und einigen Bohrschalen zu ermitteln. Dies findet selbstverständlich auch auf artesische Brunnen Anwendung. In ähnlicher, auch dem Laien verständlicher Weise kann man aus regelmäßig angestellten Messungen von Wassermengen und den Wasserständen einer einzigen Bohrschale diese Wasserführung berechnen, was besonders bei verhältnismäßig geringfügigen artesischen Strömungen von Wert ist.

Als Beispiel hierfür nehmen wir die artesischen Brunnen in Konstanz, deren Entstehung etwa in der in Fig. 209, S. 481 angedeuteten Weise erklärlich ist. Wir werden noch darauf zurückkommen. Dem Verfasser war die Aufgabe gestellt, die Leistungsfähigkeit derselben zu ermitteln; sie wurde gelöst durch Vergleichung der Wasserstände in einer dem Entnahmebrunnen benachbarten und in dessen Wirkungskreis fallenden Bohrschale mit der entnommenen Wassermenge und dem Wasserstande eines von der artesischen Strömung unabhängigen Grundwasserstandes im gleichen Gebiete (Brunnen auf dem Garnisonsschießplatz). Die benutzten Beobachtungen erstreckten sich auf nahezu 6 Jahre und sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

Zeit

Jahr

Monat

Entnommene mittlereWasser-menge in Sekundenliter

Wasserstand im Beobachtungsbrunnen am Ende

Unabhängiger Grundwasserstand am Ende

Zeit

Jahr

Monat

Entnommene mittlere Wassermenge in Sekundenliter

Wasserstand im Beobachtungsbrunnen am Ende

Unabhängiger Grundwasserstand am Ende

1882

1883

1884

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

Septemb.

Oktober

November

Dezember

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

Septemb.

Oktober

November

Dezember

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

§ 51 -5 S S £ g -£ £ I -51S11 h I -IS £ 111 £ 1111 fi

404,62

404,42

404,26

404,15

404,03

404,04

403.99 404,45 404,71 405,05

405.12

405.13 405,12 405,12 405,08 405,07 405,03 405,02 405,00

404.99 404,97 404,95 404,95 404,95

404.95

404.96 404,95 404,92 404,90 404,87

418,20

418,18

418,18

418,24

418,26

418,28

418,63

418,00

418,00

417,98

418,00

1885

1886

Juli

August

Septemb.

Oktober

November

Dezember

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

Septemb.

Oktober

November

Dezember

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

Septemb.

Oktober

November

Dezember

11,1

10,5

9,7

10,0

7,3

5,8

7,2

5,0

3,4

5,5

4,5

6,7

8,2

9,6

8,1

5,5

5,5

4,3

4,1

4,2

4,3

4,2

5,4

5,1

6,7

7,4

7,0

6,9

6,2

5,7

404,86

404,83

404,81

404,77

404,80

404,83

404,85

404,95

405.17

405.25 405,34 405,36 405,33 405,23

405.18

405.31

405.40 405,58 405,79 405,90 406,10

406.25

406.31

406.40 406,44 406,52 406,57 406,54 406,54 406,54

418,85

418,30

418,40

418,35

418,30

*) Beigrand, M.,

Les travaux

souterrains de

Paris. IV. Paris 1882,

S. 302.

gewesen.

Die ursprüngliche Steighöhe der artesischen Brunnen unmittelbar nach deren Erbohrung durch Oberbaurat Ger st n er war 406,50 Meter; sie wurde erst in der neuesten Zeit, in welcher die Entnahme sehr gering (circa 6 bis 8 Sekundenliter) ist, zeitweise wieder erreicht.

Man ersieht aus der Tabelle folgendes:

Im Jahre 1882 hob sich der Wasserstand im Beobachtungsbrunnen von 404,75 (Anfang Januar) auf 405,13 Meter, also um 0,38 Meter, während die mittlere Hebung des Brunnenwasserstandes am Garnisonsschießplatz nicht so viel betrug. Mithin ist das in diesem Jahre dem artesischen Strome entzogene Quantum von 19,6 Sekundenliter geringer, als die Wasserführung desselben Da sowohl Ende Mai als auch Ende Juli im Beobachtungsbrunnen sich Maxima der

Absenkungen bezw. Wendepunkte (Uebergänge vom Fallen zum Steigen) zeigten, welche, weil in dieser Zeit der unberührte Grundwasserstand im kontinuierlichen Ansteigen begrilfen war, lediglich durch die vorher steigende nachher fallende Entnahme hervorgerufen sein konnten, so mußten die diesen Wendepunkten entsprechenden Entnahmen (vergl. die Tabelle) genau der im Grundwasserstrom verfügbaren Wassermenge gleichkommen.

Im Jahre 1883 war das dem artesischen Strom entzogene Quantum größer, als der Zufluß, denn der Spiegel im Beobachtungsbrunnen senkte sich von 405,13 Meter auf 404,95 Meter, also um 0,18 Meter, während der Brunnenwasserstand am Garnisonsschießplatze im Mittel keine wesentliche Veränderung zeigte. In diesem Jahre hat also der artesische Strom weniger als 15,8 Sekundenliter geliefert. Vom November bis Ende Dezember hält sich der unbeeinflußte Grundwasserstand gleich und es ist auch jener im Beobachtungsbrunnen unverändert, aber vorher und nachher höher; mithin kommt die Wasserführung des artesischen Stromes den im November und Dezember beobachteten Wassermengen von 8,4 bis 8,6 Sekundenliter gleich.

Im Jahre 1884 zeigte sich ein Wendepunkt Ende Oktober und ein Fallen des Wasserstandes im Beobachtungsbrunnen um 0,12 Meter; der Spiegel im unbeeinflußten Brunnen hat sich gehoben. Es war also die mittlere Wasserführung des Stromes circa 9,5 Sekundenliter und zur Zeit .des Wendepunktes circa 10 Sekundenliter.

Im Jahre 1885 hob sich der Wasserstand im Beobachtungsbrunnen von 404,83 auf 405,58 Meter, also um 0,75 Meter; der unbeeinflußte Grundwasserspiegel stieg nur um wenige Zentimeter. Mithin lieferte der artesische Strom in diesem Jahre mehr, als ihm entzogen wurde, d. h. mehr als 6,2 Sekundenliter. Ende September ist das Maximum der Absenkung bezw. ein Wendepunkt; um diese Zeit hat also der Strom circa 8 Sekundenliter geliefert.

Weitere ausgesprochene Maxima der Absenkungen zeigen sich von da ab nicht mehr; die Entnahme ist stets kleiner, als die Stromwassermenge.

Vom Oktober 1882 bis zum März 1885 war der Spiegel im Beobachtungsbrunnen im Mittel gleich der Anfangslage (404,93 Meter). In diese 29 Monate umfassende Periode fällt noch der größte Teil der Hochflut in der Grundwasserwelle, veranlaßt durch das abnorme Regenjahr 1882. Der Mittelwert der entnommenen Wassermenge beträgt 12,8 Sekundenliter; da sich trotz der reichlichen Bodeninfiltrationen der Spiegel nicht hob, ist der Schluß berechtigt, daß in normalen Zeiten die Vvasserführung des Stromes kleiner ist. Da in dem trockenen Jahre 1885 eine Wassermenge des Stromes von 8 Sekundenliter konstatiert wurde, darf angenommen werden, daß derselbe zwischen diesen beiden Grenzen in seiner normalen Wasserführung schwankt⁷).

Als Ergebnis dieser und ähnlicher Erfahrungen möchten wir in erster Linie hervorheben, daß in den Formeln 7) und 8) der Wert von n durchaus nicht a priori als konstant betrachtet werden darf; derselbe wechselt vielmehr sehr häufig und zwar nicht sowohl zufolge der natürlichen Druckschwankungen im artesischen Strom, sondern auch dann, wenn dem artesischen Strome mehr entnommen wird, als ihm durch Infiltrationen zufließt. In solchen Fällen führt die Annahme eines konstanten Wertes von n in den Formeln 7) und 8) zu Irrtümern, vor welchen wir warnen möchten. Bleibt dagegen die ausfließende Wassermenge bei konstanter Absenkung stets dieselbe, so liefern zwei Beobachtungen von s und Q innerhalb der Beobachtungsgrenzen brauchbare Koeffizienten n und rn; man sollte indessen auch in diesem Falle eine der Absenkungen möglichst tiefer nehmen, als dies bei dem späteren Betriebe des Brunnens beabsichtigt ist, wenn man in jeder Hinsicht richtige Schlüsse aus den Formeln ziehen will.

Leicht zu erkennen ist im übrigen der Einfluß, welchen der Durchmesser des Brunnens auf das Ergebnis bei bestimmter Absenkung ausübt. Wir setzen voraus, daß durch Beobachtungen

Mit Zahlen geschrieben heißt also G-leichung 12):

12 a) s = 139 Q + 0,0125 Q².

Man sieht sofort, daß bei einer Brunnenweite von 2 Meter (r— 10 . 01 — 1) das zweite Glied auf der rechten Seite von 12 a) keinerlei bemerkenswerten Einfluß auf die Absenkung mehr

Berechnet man die Senkungen s für eine Entnahme von 10 Sekundenliter, so folgt nach 9): s = 200.0,010 + 350.0,0001 = 2 + 0,035 = 2,035 Meter.

Nach Gleichung 12 a) wäre die Senkung

s = 139 . 0,010 + 0,0125.0,0001 = 1,39 Meter.

so wird in normalen Fällen der in

Ist die Aufsteigröhre des Brunnens nicht sehr lang, dieser entstehende Widerstand überhaupt keine große Rolle spielen. Man kann deshalb bei allen nicht sehr tiefen artesischen Brunnen das Gesetz unterstellen, daß die Absenkung proportional der Entnahme sei — vorausgesetzt natürlich, daß der artesische Strom mehr Wasser führt, als ihm durch die Entnahme entzogen wird. Eine Vergrößerung der Lichtweite des Brunnens um das Zehnfache bringt nur einen mäßigen Gewinn; der 2 Meter weite Brunnen wurde nach 12a) bei 2 Meter Senkung⁸) etwa 14,5 Sekundenliter liefern, also noch nicht einmal das Anderthalbfache dessen, was der 0,20 Meter weiten Bohrschale bei gleicher Senkung entzogen werden kann.

Es hat also keinen Sinn, für die Erweiterung des Durchmessers eines artesischen Bimmens große Opfer zu bringen, vorausgesetzt, daß man im besonderen Falle auf andere Weise eine eventuell zu befürchtende Versandung zu verhindern vermag. In der Praxis werden indessen bei sehr tiefen Brunnen trotz der großen Gewichtsvermehrung und Kosten der Werkzeuge,

Arbeit, der Verrohrungen etc. doch gern größere Durchmesser angewendet wegen der nicht zu unterschätz enden Vorteile, welche hinsichtlich der Ausführung

und Behebung von Unfällen etc. dadurch geboten sind.

Artesische Strömungen sind im allgemeinen häufig vorhanden EfÄ “ t££’ XSSÜÄ ZT auf weite Ausdehnung

hin von (Abschn. II S. 152 [376]) und

in dem soeben erwähnten Sinne zuverlässige Werte von n und m bestimmt sind. Es mögen beispielsweise für eine Brunnenweite von 200 Millimeter (r = 0,1) gefunden sein:

9) s = 200 Q + 350 Q\

Dann ist entsprechend der Bedeutung von m und n:

10) n = 200 =

iog. nat.

log. nat. (10 R)

2 <p%ka

2 w Ttka

11) nt — 350 =

2 pp + v

(Hp - s) 1

2 prc²r⁴

32 r⁵

19,62 p -f- v

“ 19,62 . 3,14².0,0001

0,0025 (H₀ — s)

32 . 0,00001

Würde man den Durchmesser verzehnfachen, so entstünde [r — 10 . 0,1 = 1) die Formel:

12) s = n₁₀Q -f m₁₀Q²

mit:

0,0025 (ff₀ — s)

19,62 p + v ~ 19,62 . 3,14²

Setzen wir nun die Mächtigkeit der wasserführenden Schichte a = 10 Meter, <p = 0,3, Tc — 0,002, H₀ — s — c«o 32 Meter, so wird nach 10) und 11):

log. nat. (10 R)

2 . 0,3 . 3,14.0,002 . 10 '

»10 =

200 =

350 =

log. nat. (R)

2 cp tz /ca ’

19,62 p +

19,62.3,14².0,0001

m₁₀

32

R = 187,4 Meter.

0,0025 .32 32.0,00001 ’

19,62 p + v = 1,93.

Mithin:

«10 =

log. nat. 187,4

2.0,3 . 3,14.0,002 . 10

= 139,

»⁹io =

1,93

0,0025 ■ 32

19,62 . 3,14²

32

0,0125.

[546], [554], [555], [570], [578], [579], [588], [663], [664], sowie das Londoner Becken, bezüglich dessen in [484] sich ausführliche Angaben vorfinden.

Tm allgemeinen liegt die unterirdische artesische Röhre meist unter oder neben mächtigen wasserdurchlassenden Gebirgsschichten und bildet entweder einen geschlossenen, mit diesen Grundwasserreservoiren in Verbindung stehenden Schlauch, in welchem das Wasser vor der Anbohrung ruhte und erst nach derselben in Bewegung kommt, oder aber: es führt der gedachte Schlauch eine artesische Strömung nach einem weiter entfernten Ausflusse (Quelle, Ergießung in Flüsse oder Seen etc.) und man erhält beim Anbohren durch Lösung des Staues einen Teil der Strömung als Springquelle. Wir haben auf S. 481 in Fig. 209 ein solches Vorkommen angedeutet, wie es in den Alluvial-, Diluvial- und Tertiärablagerungen häufig wahrnehmbar ist. Es ist aber auch in andern Gebirgsformationen nicht selten und es entstehen auf diese Weise artesische Brunnen in seiner Natur nach völlig undurchlässigem Gestein, z. B. im Granit [514].

Man kann also nicht sagen: in den Eruptivgesteinen oder in den sonst als mehr oder weniger undurchlässig bekannten Sedimenten lassen sich keine Springquellen erschließen; es wäre dies nur dann richtig, wenn man — was nicht zulässig ist — alle diese Gebirge als kompakt und homogen ansehen dürfte.

mit ihren obersten Lagen zu Tage stunden, wobei die Zersetzung und Zersplitterung der Schichten in ganz gleicherweise sich vollzogen haben wird, wie dies heute noch an der Terrainoberfläche geschieht (Wirkungen des Temperaturwechsels, des Wassers, der Pflanzen etc.), giebt ganz naturgemäß die Erklärung der Thatsache, daß vielfach an Stellen, an welchen neue Schichten über älteren liegen, zur Wasserführung geeigneter Detritus der letzteren vorhanden ist. Dieser, von dem unten dichter werdenden, oben neuen Sedimente eingeschlossene Detritus wird sodann vielfach Träger einer artesischen Strömung.

Die Berücksichtigung des Umstandes, daß die meisten sedimentären Formationen zeitweise — ehe sie von neuen Schichten bedeckt wurden

Wir müssen im übrigen auch hier, wie früher (vgl. Abschn. II, S. 251) berücksichtigen, daß kompakte, an sich undurchlässige, aber mit Spalten und Klüften, Höhlen etc. durchzogene Gebirgs-arten ebensowohl wasserführend sein können, als die Sande und Schotter der Alluvial-, Diluvial-und Tertiärablagerungen, welche wir gewöhnlich im Auge haben, wenn von Grundwasserströmungen die Rede ist.

Bei Aufsuchung geeigneter Stellen für Bohrungen nach Springquellen ist also nicht allein die Schichtenfolge maßgebend, sondern auch der Aufbau des Gebirges; von noch größerer Bedeutung wird das orographische Relief der Gegend, in welcher man solche Wasser aufzuschließen beabsichtigt. Es ist ja selbstverständlich, daß jede artesische Strömung durch Versickerung von Oberflächengewässern (Infiltrationen von Regen, von Flußwasser etc. etc.) entstehen muß; diese Infiltrationen müssen aber notwendigerweise an höher gelegenen Stellen eindringen, wenn sie zu einer Springquelle Anlaß geben sollen. Es ist hier ein bedeutender Ueberdruck erforderlich zur Ueberwindung der Reibung im Grundwasserträger, sowie zur Erzeugung der Pressung im artesischen Strome selbst.

Auf Hochebenen wird man deshalb selten artesische Brunnen erbohren können. Schon mehr Wahrscheinlichkeit ist in flacheren Einsenkungen, besonders in solchen, welche im allgemeinen arm an Quellen sind, vorhanden. In großen, zirkusförmig von hohen Gebirgen eingeschlossenen Ebenen, in welchen das Terrain seiner Entstehung nach einen Wechsel von undurchlässigen und durchlässigen. Schichten erwarten läßt, ist der Erfolg in der Regel ziemlich sicher. In tief eingeschnittenen Thälern dagegen, überhaupt in einer Gegend, in welcher die Gebirgshänge steil abfallen und der Abfluß der Schichtenwasser sehr erleichtert ist, ist das Gelingen artesischer Bohrungen weniger häufig. Am wenigsten Aussicht bietet die Bohrung an Gebirgshängen.

Unter sonst gleichen Umständen ist es selbstverständlich stets das rationellste, die Bohrung in der tiefsten Lage des Terrains anzusetzen, da man annehmen darf, dort mit dem geringsten Aufwande die wasserführende Schicht zu erreichen.

Im allgemeinen kann man sagen, daß in allen jenen Formationen, welche in der Schichtenfolge Thone zeigen (Alluvium, Diluvium, Tertiär, Kalke aller Art, Sandsteine, Kreide etc.), die Wahrscheinlichkeit des Gelingens artesischer Bohrungen unter sonst günstigen Umständen am größten ist; auch die Mergelschichten und die Schiefer lassen einen beträchtlichen Ueberdruck in dem von ihnen eingeschlossenen Grundwasserträger aufkommen. Es ist im übrigen durchaus nicht erforderlich, daß zur Bildung einer artesischen Strömung ein leicht durchlässiger Grundwasserträger von einer völlig wasserdichten Schichte umhüllt sei. Eine Springquelle ist auch dann möglich, wenn die Umhüllung nur wesentlich weniger durchlässig ist, als der Stromträger, wie wir bereits bei Gelegenheit der Besprechung von Wasserstockwerken (S. 491) auseinandergesetzt haben.

Was die Lagerungsverhältnisse anbelangt, so finden sich in Thälern, welche von Gebirgsschichten senkrecht oder schief überquert werden bezw. deren offene Wasserläufe diese Schichten schräg oder senkrecht zur Streichrichtung angeschnitten haben, leichter artesische

Strömungen, als in solchen, bei welchen die Thalrichtung mit dem Streichen der Schichten parallel ist. Bei den letzteren bewegt sich das Wasser nach oben luftberührt wie in einem dafür vorbereiteten Kanäle bezw. wie in einer Furche; bei den ersteren dringt es unter die Schichten ein und steht allerwärts unter der, von der Eintrittsstelle aus regulierten Pressung, die sich gegen die Schichtendecke äussert und durch eine Bohrung gelöst werden bezw. zur Entstehung einer Springquelle Anlaß geben kann. Sehr günstig sind in solchen Fällen schmitzenförmig in undurchlässige Schichten eingelagerte Gerolle oder sehr klüftige Kalksteine u. dergl., welche eine völlige Drainage der oberhalb im Thale liegenden Alluvionen etc. gestatten.

Die geognostische Untersuchung des für eine Bohrung in Aussicht genommenen Terrains kann über dergleichen Verhältnisse mehr oder weniger genau aufklären und sollte deshalb stets dem Beginne einer artesischen Bohrung vorangehen.

Die vielfach verbreitete Meinung, es sei überall möglich, artesische Springquellen zu erschließen, wenn man nur tief genug bohre, teilen wir nicht, weil der Beweis dafür, daß in jedem Untergrundstrome Stellen höheren Ueberdruckes vorhanden sind, nicht erbracht werden kann, sobald man eine tief reichende Zerklüftung annimmt. Nun ist ja nicht in Abrede zu stellen, daß mit zunehmender Tiefe die Gebirgsspalten weniger zahlreich werden, weil die Schichten dort größerem Drucke ausgesetzt sind. Niemand aber kann im einzelnen Falle genau die Grenze angeben, an welcher überhaupt die Zerklüftung auf hört.

Ist eine Bohrung nach Wasser in gewöhnlichen Gerollen und Geschieben durchzuführen, so gilt dasjenige, was wir hierüber auf S. 495 ff. mitgeteilt haben. Doch ist zu beachten, daß man, um ein Verschwinden des der artesischen Strömung entnommenen Wassers in die oberhalb derselben durchbohrten Schichten zu verhindern, unter allen Umständen eine vollwandige Verrohrung dem Bohrer folgen lassen muss, die in der Regel nicht mehr herausgezogen werden darf. Viele artesische Brunnen werden in festem Gesteine abgebohrt; auch in diesem Falle ist eine Verrohrung des Bohrloches nötig. In der neueren Zeit sind wohl in England und Nordamerika sowie in Algier die meisten Bohrungen auf Springquellen ausgeführt worden; etwa im Jahre 1820 bis über die Mitte unseres Jahrhunderts wurden sehr

viele in Frankreich und Deutschland erstellt, wie unsre Litteraturangaben deutlich erkennen lassen. Seit einigen Jahren kommen die artesischen Brunnen wiederholt bei uns in Aufnahme und es gelingt — nachdem die Bohrtechnik in ausserordentlicher Weise vervollkommnet worden ist

den Hauptübelstand solcher Unternehmungen: das langsame Vorschreiten der Arbeit und die großen Kosten, etwas mehr zu vermeiden.

Wir würden weit über das Ziel unserer Aufgabe hinauskommen, wenn wir hier alle die Methoden erörtern wollten, welche man zur Herstellung tiefer Bohrlöcher anwendet. Hierüber giebt das umfassende Werk von Tecklenburg [486] speziellere Auskunft; weitere Fortschritte auf dem Gebiete der Bohrtechnik verzeichnen die periodischen, sehr dankenswerten Mitteilungen von Gad in Dingler’s polyt. Journal (vergl. [691], [696], [698]), auf welche wir aufmerksam machen. Es ist aber unerläßlich, einen kurzen Ueberblick hinsichtlich des Bohrens in festem Gestein zu geben und wenigstens jene Methode zu erörtern, welche in kleinen Verhältnissen eine einfache Lösung diesbezüglicher Aufgaben gestattet.

Wir haben auf S. 945 das Seilbohren dargestellt. Dasselbe führt zu keinem Resultate, mehr, wenn der Boden hart oder felsig geworden ist; in diesem Falle muß derselbe vor dem Bohrtiefsten zunächst zertrümmert werden, ehe er ausgelöffelt werden kann. Dies geschieht in der einfachsten Weise mittels stoßender oder drehender Bewegung durch einen, an steifem Gestänge befestigten Bohrer oder Meißel.

Bis zu Tiefen von circa 100 Meter ist im festen Gesteine die in Fig. 230, S. 520 dargestellte Methode des Bohrens mit steifem Gestänge (die englische Bohrmethode) sehr gut geeignet und wohl am häufigsten angewendet; man bohrt damit in der Regel Löcher von 75 bis 300 Millimeter Licht-weite. Das Gestein wird mit dem Meißel gelockert; nachdem derselbe etwa 0,5 Meter bis 1 Meter tief vorgearbeitet hat, wird der „Bohrsclnnand“, d. h. der Detritus des Gesteins, mit dem Löffel, welcher in der Regel in der S. 495 dargestellten Weise bedient wird, herausgeholt.

Die unerlässlichen Einzelteile für das Bohren mit Ausnahme der Fanginstrumente, welche bei Meißelverklemmungen etc. zur Anwendung gelangen, haben wir in Fig. 230 angegeben. Die

Einrichtung funktioniert wie folgt: Ein gut gestählter Meißel, mit einem Bunde versehen, oberhalb dessen er in einem Gewindebolzen ausläuft (vgl. Fig. 230), wird in das Gestänge eingeschraubt. Das letztere besteht aus einzelnen eisernen Stangen von 2 bis 4 Meter Länge, welche einen quadratischen Querschnitt von circa 25 bis 40 Millimeter Seitenlänge haben; jede Stange ist oben mit einem Gewinde, unten mit einer Mutter versehen und überdies mit einem oder zwei Bünden. Einige kürzere Stangen dienen zur Ausgleichung. Der obere Teil des Gestänges besteht aus der sogen. Bohrkrüke c d und dem darauf geschraubten großen Wirbel b, der durch die ßohrkette a b

bei a mit dem Bohrschwengel zusammenhängt. Durch die Bohrkrüke ist bei c ein rundes Holz als Hebel (Heft) gesteckt, welches dem Bohrmeister bezw. Krükelführer, der auf dem in Fig. 230 ersichtlichen Schemel steht, als Handhabe zum Drehen des Meißels dient. Der Bohrschwengel ist in einer hölzernen, auf der über den Bohrschacht gelegten Schwelle aufgezapften Schere um einen Bolzen drehbar und kann das Hebelverhältnis zwischen dem Angriffspunkte p der Arbeiter und dem Aufhängepunkt a des Gestänges nach Bedarf durch Verlegung des Drehpunktes oder durch Einsetzen eines längeren Schwengels verändert werden.

Die Arbeiter drücken den Bohrschwengel nieder, heben damit das Gestänge und lassen es sodann wieder fallen, wobei der Krükelführer vermittels des Hebels den Meißel jedesmal um einige Grade umsetzt (circa 10 bis 30°). Ist der Meißel r nach und nach weiter vorgedrungen, so stellt sich der Bohrschwengel in der Ruhelage nicht mehr horizontal, sondern schief; dann wird das Ketten-j—tT'Tv    stück a b verlängert, d. h. ein weiter rückwärts

liegendes Glied in den Haken a eingehängt. Die Bohrkette muß aus sehr starken Gliedern bestehen und diese sind noch mit einem Seil zu durchschlingen, damit beim Bruch der Kette der Krükelführer nicht verletzt wird.

Löffel

fl

•f.

ip

.3,0

Schwengel

::

ftfeijsel Wirbel g||

14p

ihiM

sag

-V

)    3,5    0

HlHHHH"

3m [Sc^mä]

3.5

Fig-, 230. Darstellung des Bohrens mit steifem Gestänge.

Unterhalb d befindet sich der sogen. Bohr-teucher, welcher in der neueren Zeit meist aus einem eisernen Rohre besteht, ebensowohl aber auch — wie früher ganz allgemein — ein ge-Mit demselben soll zum vornherein dem Gestänge eine

wohnlicher Holzdeichei sein kann.

Führung und eine genaue vertikale Richtung gegeben werden; außerdem dient er dazu, um auf seinem Kopfe mit der Schere im Falle eines Kettenbruches das Gestänge abfangen zu können, wobei die am letzteren angebrachten Bünde auf der Schere anschlagen und damit das weitere Fallen verhindern.

Man bedarf bei dem beschriebenen Apparate zum Niederdrücken des Schwengels etwa drei bis vier Arbeiter und eines Krükelführers mit Hilfsarbeiter zum Leiten des Bohrers. Manchmal ist es vorteilhaft, das Bohrgestänge in gleicher Weise wie den Ventilbohrer (S. 495 Fig. 220) mit dem Seil festzuhalten bezw. aufzuziehen und abzulassen. Dies geschieht zu Anfang der Bohrung, um die Stoßkraft des Bohrers zu erhöhen, da der Bohrschwengel den Bohrschlag mildert; das letztere ist später bei einiger Bohrtiefe und schwerem Gestänge umgekehrt sehr erwünscht. Beide Apparate ergänzen sich also in günstigster Weise. Die Fallhöhe soll circa 50 Centimenter betragen. Für größere Tiefen als 100 Meter eignet sich dieses einfache System nicht mehr gut, weil durch das lange, schwankende Gestänge die Bohrlochwände zerstört würden und leicht Brüche, Verklemmungen etc. entstehen.

Die dritte der einfachen Methoden, welche noch zur Verwendung gelangen kann, um Bohrlöcher herzustellen, ist jene des Drehbohrens. Hierbei wird ein schrauben- oder schaufelförmiger eiserner Hohlbohrer (vielfach ähnlich dem gewöhnlichen Holzbohrer) mittels Drehens einer Stange in den Boden eingetrieben. Das Gestänge ist dasselbe, wie bei dem Stoßbohrer; ebenso geschieht das Aufziehen des gefüllten Bohrers mit dem Seil in gleicher Weise. Vorzüglich geeignet ist diese Bohrmethode im thonigen oder Mergelboden.

In der Neuzeit verwendet man statt der Kette die sogen. Nachlaßschraube, welche sich mit dem Gestänge dreht, so daß ein Verhängen der Kette wegfällt; dagegen muß nach völligem Aufdrehen der Nachlaßschraube wieder ein Zurückschrauben erfolgen und eine neue Bohrstange

eingesetzt werden. Große Fortschritte gegenüber der mit Fig. 230 dargestellten Methode bestehen in Anwendung von Freifallinstrumenten, veränderten Gestängen, Dampfbetrieb etc.; die dementsprechend vervollkommnete sogen, deutsche Methode gestattet Bohrlöcher bis zu 1300 Meter Tiefe und 900 Millimeter Lichtweite (vgl. auch: Schachtbohren S. 510).

Der größte Fortschritt in der Bohrtechnik ist das sogen. Spülbohren.

Um das Auslöffeln der Bohrlöcher zu vermeiden, hat man die Bohrer hohl gestaltet und einen kräftigen Wasserstrom in das Bohrloch eingeführt, durch welchen der Bohrschmand zu Tage getrieben wird. Damit schreitet die Arbeit ungemein rasch vorwärts. Das Bohren in sehr festem Gesteine wurde endlich dadurch noch mehr erleichtert, daß man die Bohrkrone mit sogen, schwarzen Diamanten besetzte und gleichzeitig Wasserspülung anwandte.

Hinsichtlich dieser und weiterer Einrichtungen sei auf [486] verwiesen.

Die Bohrlöcher für artesische Brunnen müssen — wie bereits erwähnt — alle ohne Ausnahme verrohrt werden [558], sowohl um das Zufallen derselben zu verhindern, als auch um das Entweichen von Wasser in durchlässige Zwischenschichten oder den Eintritt unerwünschten Wassers [652] in die Bohrung aus solchen möglichst aufzuhalten. Durchlässige Zwischenschichten, welche mit Begierde Wasser aufnehmen und abführen, finden sich sehr häufig; sie haben teilweise Anlass zu den sogen, negativen artesischen Brunnen¹⁰) [442], [511], [618] gegeben. Manchmal liegen auch mehrere artesische Strömungen übereinander, unter welchen sich brauchbare und unbrauchbare finden ¹¹); man hat dann die unbrauchbaren abzuschliessen. Die Verrohrung erfolgt mit Holz, Kupfer, Zink, Gußeisen und Schmiedeeisen und in sogen, galvanisierten Röhren; sie muss bei sehr tiefen Brunnen meistens in verschiedenen Weiten eingebracht werden, so daß die Reihenfolge der einzelnen Röhren an ein aufgezogenes Fernrohr erinnert (verlorene Röhrentour, Teleskopbrunnen).    Verwendet man das letztgenannte System, so muß die untere Röhre

stets um einige Meter über die obere hinausragen und die Zwischenfuge abgedichtet werden; es ist dann meist sehr schwer oder unmöglich, die Röhren nachträglich zu heben oder zu senken. Besser ist es, die Röhren ineinander zu schieben und jedes einzelne Rohr bis zu Tage reichen zu lassen, so dass die innerste Röhre bis zum Bohrtiefsten hinabgeht. In diesem Falle lässt sich jede einzelne Röhre wieder ohne Beschwerde herausziehen. Man ist zu solchen Dispositionen gezwungen, wenn es des Gebirgsdruckes wegen unmöglich wird, die Reibung an den Rohrwandungen eines einzigen Rohres beim Hinablassen ohne Gefahr für den Bestand des Rohres zu überwinden. In allen anderen Fällen ist es billiger und zweckmäßiger, nur eine einheitliche Röhrentour gleichbleibender Lichtweite zu verwenden.

Das Niederbringen der Verrohrungen geschieht durch Belastung, durch Einstoßen und durch Eindrehen, je nach der zu durchsenkenden Gebirgsart. Es verursacht bei den am häufigsten im Wasserversorgungswesen vorkommenden Bohrtiefen von 10 bis 50 Meter unter Wasser meist keine großen Schwierigkeiten. Bei tiefer er-bohrten Mineralquellen ist dagegen der Widerstand groß; hinsichtlich dessen Bewältigung verweisen wir auf [486].

Hölzerne Röhren kommen hauptsächlich in dem obersten Teil des Bohrloches zum Gebrauch, wo dasselbe weit genug ist, um die meist ansehnliche, durch die Wandstärke der Dauben hervorgerufene Verengung zuzulassen. Kupferröhren, Zink-

34

röhren oder galvanisierte schmiedeeiserne Röhren verwendet man in größeren Tiefen dann, wenn die Verrohrung den Angriffen ätzender Grundwasser (Soolqueilen, Sauerbrunnen etc.) [Widerstand leisten soll. Schmiedeeiserne Röhren verwendet man

hauptsächlich in engen Bohrlöchern, weil die bei denselben zulässige geringere Wandstärke die größte Lichtweite des verrohrten Bohrloches übrig läßt: sie sind übrigens stark dem Verrosten ausgesetzt und können, auch wenn sie gut galvanisiert sind, den Angriffen des Wassers nicht lange Stand halten.

Als bestes Material für Brunnen-

röhren, insbesondere bei Bohrweiten von 300 Millimetern aufwärts gelten mit Recht die gußeisernen Röhren (vgl. S. 500). Das unterste Rohr erhält stets einen Schuh, der verstählt und entweder (vergl. Fig. 231) gezahnt, scharfkantig und eben oder mit was bei Brunnenbohrungen fast aus-

E00 TO.

100    200    300    400

Fig. 231. Röhrenverbindungen und Röhrenschuhe.

Schraubengewinde versehen wird. Wenn nahmslos der Fall ist — die Verrohrung gleichzeitig mit der Bohrung niedersinkt, so muss die äußere Rohrwand eine glatte Fläche darbieten. Die Verbindung der Röhren kann sodann in einer der in Fig 231 dargestellten Weisen erfolgen.

Die äußerste der linksstehenden Figuren 231 zeigt die bei Verrohrung der artesischen Brunnen in Konstanz angewendete Verbindung und den am Ende der Bohrschale angebrachten gezahnten Röhrenschuh. Das durchsunkene Material ist Kies, Letten und festes Konglomerat, wobei sich die Bohrschalen gut bewährt haben. Sie sind an ihrem untersten Teil mit Einlaßschlitzen versehen. Die mittlere Figur zeigt einen zugeschärften, unten eben abgeschnittenen Schuh und sowohl außen wie innen glatte Rohrfläche. Die derart verschraubten Röhren müssen, wenn sie an den Gewinden nicht brechen sollen, große Wandstärken erhalten; sie werden nur bei geringen Bohrtiefen angewendet. Wesentlich sicherer gegen Bruch ist die rechts in Fig. 231 angedeutete Rohrverbindung mit innerer Muffe. Der dabei angegebene gewundene Röhrenschuh läßt sich in weichem Gebirge (Thon, Mergel etc.) sehr leicht eindrehen, wobei die Bohrschale ebenso leicht nachfolgt. Alle Schuhe sind von Stahl anzufertigen zur Vermeidung von Brüchen und Scharten.

Die verschiedenen Vorkehrungen, welche im einzelnen Falle noch besonders zum Abschließen von Wildwassern, zur Verhinderung des Wasseraustrittes in absorbierenden Schichten, ferner zum Ausbessern von Lecken, Brüchen etc. getroffen werden müssen, sind zweifellos von großer Wichtigkeit, lassen sich aber allgemein mit wenigen Worten nicht angeben. Bohrlocherweiterungen, neue Verrohrungen, Isolierungszylinder, Zementierung, Verlegungen, Einschüttungen von Sand und Kies etc. sind die am meisten angewendeten Hilfsmittel¹²). Die von uns angegebene Litteratur bietet eine reiche Menge von Beispielen verschiedener Verfahrungsarten.

aus

Fast ohne Ausnahme entnimmt man das Wasser jener artesischen Strömung, in welcher der größte Druck herrscht. Ist das Bohrloch von dieser aufwärts gut verrohrt, so kann Wasser andern Schichten mit geringerer Pressung nur dann zudringen, wenn die Geschwindigkeit im Bohrrohr ein Nachsaugen desselben zuläßt. Hierüber orientiert genau die Steighöhe. Ist die Absenkung durch den Auslauf vom Steigrohre der untersten artesischen Strömung derart, daß die Auslauf kante höher steht, als der hydrostatische Druck jeder andern früher durchbohrten Strömung, so ist man gegen das Eindringen von Wasser aus letzteren vollständig gesichert und

Nr. 36085.

umgekehrt. Druckmessungen sind deshalb in erster Linie erforderlich, um sich zu orientieren, ob man es mit einer absorbierenden oder einer wasserzubringenden Schichte zu thun hat; daß dabei stets strenge zu unterscheiden ist zwischen hydrostatischem und hydraulischem Druck, möchten wir — obwohl selbstverständlich — doch besonders hervorheben.

Am Bohrtiefsten der artesischen Brunnen, welches m der zur Entnahme dienlichen artesischen Strömung steht und entweder in Fels oder in Gerolle (Sand) vorgetrieben ist, werden in der Regel keine besonderen Vorkehrungen für den Wassereinlaß getroffen. Nur ausnahmsweise wird das unterste Rohr an den Wandungen durchlässig gemacht. Es unterliegt aber keinem Anstande, im Falle es zweckmässig erscheinen sollte, hier in ganz ähnlicher Weise wie bei den Rohrbrunnen zu verfahren: also Tressengewebe, Kiesfilter etc. einzulegen. Gewöhnlich bildet sich am Bohrtiefsten ein Wassersack oder es werden die vorhandenen Felsspalten in der Umgebung so lange ausgewaschen, bis in gewisser Entfernung von der Brunnenachse die Zuflußgeschwindigkeit auf jenes Maß herabsinkt, bei welchem das Wasser keine Sinkstoffe mehr zu führen vermag.

Hinsichtlich der Ergiebigkeit und Nachhaltigkeit artesischer Brunnen sind um die Mitte dieses Jahrhunderts sehr sanguinische Voraussagungen erfolgt, die in der Neuzeit wieder ausgegraben und entsprechend dem vorgeschrittenen Reklamewesen ins Fabelhafte gesteigert werden. Wir möchten unter Bezugnahme auf unsere seitherigen Auseinandersetzungen hervorheben, dass die artesischen Brunnen sich genau so verhalten wie alle Grundwasserströmungen, deren Gleichgewicht durch künstliche Entnahme gestört wird: die Anbohrung des Reservoirs bringt allmählich einen neuen Gleichgewichtszustand im Grundwasserstrom zur Entwickelung, der sich meistens erst nach Jahren konsolidiert; der Eintritt desselben schiebt sich um so weiter hinaus, je größer die Entnahme im Verhältnis zur Gesamtwasserführung des Stromes ist.

Regel ist, daß bei bestimmter Auslaufhöhe am Anfänge eine größere Wassermenge ausfließt, als nachUmlauf einiger Jahre, weil in der ersten Periode noch angesammelte Vorräte zur Speisung mitwirken, die sich bei später gesenkter Grund wasser welle von neuem nicht mehr bilden. Hinsichtlich des dienstbaren Infiltrationsgebietes ist man fast ohne Ausnahme auf Vermutungen angewiesen und es bedarf wohl kaum der Bemerkung, daß die Einrahmung eines oberhalb des Ausflusses vorhandenen orographischen Niederschlagsgebietes einen dies-

yggp

FJQ

\\\

I'

11

7/

\\

tlfcV

Xi

Ml

(k

T_

Zuleitung

mmm' -.im

fifp

Eoliileuclieif

<JteUr„

l|ll|lll'l+

Fig. 232. Regelung des Auslaufs der artesischen Brunnen in Konstanz.

bezüglichen brauchbaren Anhaltspunkt nicht liefert. — Einrichtungen zur künstlichen Verminderung oder Vermehrung des Wasserergebnisses an artesischen Brunnen sind sehr am Platze, wenn das von denselben gespeiste Objekt einen unregelmäßigen Bedarf hat. Man kann durch Hochstellen des Auslaufes (besonders in jenen Fällen, in welchen der artesische Brunnen einem am Ende geschlossenen Schlauche entstammt) die Vorräte im Grundwasserbehälter anstauen und infolgedessen zu Zeiten vermehrten Bedarfes größere Wassermengen ohne Erschöpfung des Reservoirs ablaufen lassen.

¹

Vergl. Engineering Jahrg. 1877. II. S. 99.

²

Vergl. Poetsch, F. H., Das Gefrierverfahren. Freiberg 1886 und [670]; Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 28, S. 210, 543, Jahrg. 1884; ferner D. R. P. Nr. 40441,48129, 50105 u. 52664.

³

Wegen der anzuwendenden Vorsichtsmaßregeln vergl. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 29 S. 408, Jahrg. 1885.

⁴

Vergl. Kind, C. G., Beschreibung von Schachtbohr- und Wasserverdämmungsapparaten, als Manuskr. gedruckt 1852.

⁵

Ueber das Gesetz der Kostenzunahme mit wachsender Tiefe hei Ausführung von Brunnen. Zeitschr. f. Baukunde, Bd. 3 S. 395, Jahrg. 1880.

⁶

H. Anger in Nordhausen.

⁷

Vorübergehende Schwankungen im Wasserstand erzeugt bei den artesischen Brunnen in Konstanz auch der Einfluß des Windes, dessen wir schon Abschn. II, S. 279 gedachten. Bei eintretendem Ostwinde, insbesondere bei Sturm steigt der Wasserstand in den Bohrschalen rasch und bedeutend und hält sich während des Sturmes auf gleicher Höhe; offenbar wird hier ein Druck auf den Grundwassersjhegel ausgeübt, proportional dem Windstoße. Der Westwind kann wegen der über dem Grundwasserträger auf der Westseite ausgebreiteten Lehmdecke keinen Einfluß gewinnen.

⁸

Wir nehmen dabei R unverändert, wie früher (vgl. S. 449 u. 463).

⁹

Schlüsse derart, daß mau daun, weun das sweite Glied von 12 a) verschwindend sei, es mit einem geringmächtigen oder große Wrderstade im Stic g erzeugenden Grundwasserzuflusse zu thun habe [53], sind allgemein um r g •

¹⁰

Vgl. auch: Bruckmann, A. E., Ueber negativ artesische Brunnen etc. Stuttgart 1853.

¹¹

Die Unterscheidung: erster, zweiter etc. Wasserhorizont, welche von verschiedenen Bohrtechnikern gemacht wird in dem Sinne, als ob das tiefer fließende Wasser auch notwendig besser wäre (vgl. S. 492), ist nicht motiviert. Hygieinisch verständlicher sind die französischen Bezeichnungen „nappes superficielles“ und „nappes profondes“ d. h. oberflächliche und sehr mächtige (nie versiegende) Grundwasserströme. Im übrigen kann nur die chemische und bakteriologische Analyse über die Qualität Aufschluß geben und sollte man deshalb nicht zum vornherein schon qualitative Voreingenommenheiten begünstigen.

Lueger, Wasserversorgung.

¹²

Vgl. auch: Jeziorsky, D. R. P. Nr. 39732, 42513, 52711 und Tietjens, D. R. P.

Eine diesbezügliche Einrichtung ist in Fig. 232, S. 523 aufgezeichnet; sie wurde von Gerstner bei Anlage der artesischen Brunnen in Konstanz angewendet. In der Unterstellung, daß eine tiefere Stellung der Auslauföffnung als 1 Meter unter den Boden des Brunnenhäuschens bezw. 0,7 Meter unter Terrain niemals erforderlich werde, wurde ein teleskopisches Rohr über das abgedrehte obere Ende der Bohrschale geschoben, im Zwischenräume durch eine Feder von Bronze gedichtet und mit der aus einer mit dem Brunnen gleichachsigen Schraubenspindel an fester Mutter bestehenden, auf einen Dreifuß gesetzten Stellvorrichtung verbunden. Mit dieser kann die Ueber-laufkante äußerstenfalls 1,35 Meter über Oberkante der Bohrschale und in alle Zwischenstellungen gebracht werden. Der Auslauf erfolgt in einen mit Ueberlauf und Leerlauf versehenen gußeisernen Behälter, durch dessen unteres Ende die Bohrschale eindringt; sie ist daselbst durch eine Stopfbüchse gezogen. Der Behälter steht in einem gemauerten Brunnen und giebt das empfangene Wasser an die seitlich angeflanschte Zuleitung ab.

Was die Qualität des von artesischen Brunnen gelieferten Wassers betrifft, so hängt dieselbe von der Beschaffenheit des durchflossenen Grundwasserträgers und der Natur des Infiltrationsgebietes ab, welches letztere man in der Regel nicht kennt. Vielfach enthalten die gelieferten Wasser mehr oder weniger Schwefelwasserstoffgase. Sehr tief aufgeschlossene Wasser sind für den gewöhnlichen Gebrauch zu salzhaltig und zu warm, so dass im wesentlichen für den Betrieb städtischer Wasserversorgungen die Verwendung von artesischen Springquellen nicht häufig ist.

Niemand ist im stände, das Erscheinen einer Springquelle an einem bestimmten Orte mit Gewißheit vorherzusagen; einige Wahrscheinlichkeit ist vorhanden, wenn bereits eine Springquelle unter sonst gleichen äußeren Verhältnissen besteht. Im allgemeinen ist es stets ein kostspieliges Wagnis, solche Quellen zu erbohren.

Viel häufiger und meistens zu Zwecken der Wasserversorgung geeigneter sind jene artesischen Strömungen, welche in den sogen. Wasserstockwerken der in Flußgeschieben befindlichen Grundwasser auftreten und durch Bohrungen aufgeschlossen werden, ohne daß die erbohrten Wasser Springquellen bilden. Diese haben wir bereits anläßlich der Rohrbrunnen kennen gelernt; ihre Tief läge unter Terrain ist meist nicht sehr groß und ihre Fassung einfach und ohne Risiko.

Nachfolgende Abhandlungen über artesische Brunnen, unter welchen die mit fetter Schrift gedruckten theoretischer Natur sind, mögen aus dem Literaturverzeichnisse hervorgehoben werden:

177, 409, 410, 411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418, 419, 420, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 427,    428,    429,    430,    431,    432,    433, 434,    435,    436,    437,    438, 439,    440, 442,    443,    444,    445, 446,

449, 450,    451,    453,    454,)456,    457,    458, 460,    461,    462,    463,    465, 466,    469, 471,    472,    477,    479, 480,

481, 482,    483,    486,    488,    491,    492,    493,    496,    497,    499,    500,    501,    502,    503,    504,    505,    507, 508, 510,

512, 514,    516,    517,    518,    519,    520,    521,    522,    523,    524,    526,    527,    529,    530,    531,    533,    535, 536, 539,

543, 544,    545,    546,    547,    549,    551,    552, 553,    554,    555,    556,    557, 558,    559, 560,    561,    562,    563, 570,

571, 572,    578,    579,    581,    583,    585,    587, 588,    589,    591,    592,    595, 597,    599, 601,    602,    604,    606, 609,

610, 611,    617,    620,    623,    624,    626,    631,    632,    633,    636,    637,    638,    639,    641,    643,    646,    647, 649, 650,

651, 652,    654,    660,    662,    663,    664,    665,    666,    667,    669,    674,    679,    680,    681,    682,    684,    685, 688, 691,

696, 698.

Weitere Angaben findet man in: Eck, H., Verzeichnis der mineralogischen, geognostischen, urgeschichtlichen und baineographischen Literatur von Baden, Württemberg, Hohenzollern und einigen angrenzenden Gegenden. Heidelberg 1890.

Litter atur:

Bei Besprechung der verschiedenen Brunnenkonstruktionen haben wir die bezüglichen, auf S. 296 sub 3 in chronologischer Ordnung angegebenen Abhandlungen in der Hauptsache zitiert. Die Herstellung von Schachtbrunnen zur Abkühlung von Oberflächenwasser [694], die Beziehungen zwischen Grundwasserstand und Krankheiten [676], [693], die Reduktion der Brunnendurchmesser durch eine besondere Art von Hebungsanlagen [447] haben wir nicht speziell behandelt und verweisen deshalb auf die eben angeführten Nummern.

§ 41. Fassung der Grundwasser durch offene Gräben, Sickerungen, Sammelröhren, Sammelkanäle und Stollen.

Der Nachweis des Vorhandenseins einer Grundwasserströmung von bestimmtem Ergebnisse kann in allgemein verständlicher Weise am besten durch die Oeflhung eines Einschnittes (Schlitzes, Stollens) und Beobachtung des daraus unter natürlichem Gefälle abfließenden Wassers geliefert werden. Die beim Betriebe von Versuchsbrunnen etc. möglichen Schlüsse sind lange nicht so überzeugend, als der durch den Schlitz gebotene, zeitlich unbeschränkte Augenschein. Ist aber einmal der Einschnitt gemacht, dann wird er am zweckmäßigsten zur Einlage der für die definitive Wasserfassung bestimmten Sammelkanäle verwendet. So kann es Vorkommen, daß horizontale Sammelanlagen unter äußeren Umständen errichtet werden, unter welchen nach Beschaffenheit und Lage des Grundwasserträgers die Herstellung eines einzigen Brunnens oder einer Reihe von Brunnen einfacher und in jeder Hinsicht rationeller gewesen wäre.

Abgesehen hiervon giebt es jedoch auch Verhältnisse, in welchen ausgedehnte horizontale Fassungsanlagen a priori den Vorzug verdienen.

Sehr häufig verläuft ein Grundwasserstrom nicht gleichmäßig, sondern vorzugsweise in einzelnen, teils miteinander in Verbindung stehenden, teils von einander getrennten Adern, welche gewissermaßen die von der Natur angelegte Drainage einer Alluvion oder eines Gebirges vorstellen [616]. Ausnahmslos ist dies bei Felsgebirgen der Fall, in welchen das Grundwasser über der undurchlässigen Schicht in den Spalten und Klüften des überlagernden Gesteins fließt; die verschiedenen Stränge vereinigen sich dann entweder an einer oder mehreren Stellen, gegen welche die undurchlässige Schicht von allen Seiten Gefälle hat, oder sie bilden eine Reihe von Quellen, wenn die undurchlässige Schicht ganz oder nahezu eben und wagrecht verläuft (Spaltenquellen und Schichtenquellen). Derselbe Fall tritt auch häufig bei Alluvionen ein, insbesondere wenn die Geschiebe und Gerolle der letzteren mehr oder weniger thonige Beimengungen enthalten, in welchen einzelne Stränge oder lang gestreckte Nester reineren Materials (Kiesadern) eingelagert sind. In diesen Kiesadern bewegt sich das Grundwasser leichter, als im übrigen Teile der Alluvion, und, da die einzelnen Adern durch weniger durchlässige Zwischenlagerungen getrennt sind, wird ein an beliebiger Stelle eingelassener Brunnen stets einen kleinen Wirkungskreis haben; überdies ist man nie sicher, ob nicht bei einer größeren Zahl von Brunnen zwischen je zwei derselben Grundwasser durch eine Kiesader, welche weder von dem einen noch von dem anderen Brunnen einbezogen wird, entweicht. In solchen Fällen kann man durch das Aufschlitzen eines Grabens, senkrecht zur Strömungsrichtung und abgetrieben bis zur undurchlässigen Schicht, alles vorhandene Wasser gewinnen und es ist dies Verfahren einer Brunnenanlage vorzuziehen, wenn die Tiefe des Grabens kein abnormales Maß erreicht und der Boden nicht ganz oder teilweise halb flüssig (Triebsand) ist. In Ausnahmef allen — speziell im felsigen Gebirge wird es sodann da und dort billiger sein, statt eines Grabens (Schlitzes) einen Stollen vorzutreiben (vgl. S. 537).

Bei einem verhältnismäßig breiten Grundwasserstrom kann auch dann, wenn der Grundwasserträger aus ganz homogenem Materiale besteht, ein Einschnitt vorteilhafter werden, als eine Reihe von Brunnen, sofern der vertikale Abstand von der undurchlässigen Schichte bis zum Grundwasserspiegel ein geringer ist. Man hat in solchem Falle einen kleinen Durchflussquerschnitt gegen die Brunnen und vermag ursächlich der beschränkten Absenkungsmöglichkeit in den letzteren die Geschwindigkeit nur unerheblich zu steigern¹). Es würde also eine große Anzahl von Brunnen erforderlich, um dasselbe zu leisten, was ein senkrecht auf die Strömungsrichtung des Grundwassers angelegter, auf der undurchlässigen Schichte gegründeter Schlitz erreicht. Ist der letztere — einschließlich des einzulegenden Sammelrohres (Galerien) — nicht teurer, so muß er auch wegen seiner sicheren Wirkung der Brunnenanlage vorgezogen werden.

Bewegt sich ein Grundwasserstrom von einem Gebirgshange gegen ein Thal, so daß man am Gehänge in geringer Tiefe unter Bodenoberfläche denselben bis auf die undurchlässige Schichte abzuschneiden vermag, so geschieht die Wasserfassung am besten durch einen Sammelkanal bezw. Schlitz; je stärker das Gefälle des unter dem Gehänge fließenden Stromes ist, um so unvollständiger würde mit einer Reihe von Brunnen das Wasser abgezogen werden können. Auch dann, wenn die Grundwasserwelle in erheblicher Tiefe unter Bodenfläche liegt, wird an den mehr oder weniger steilen Halden der Thäler der gegen die letzteren sich bewegende Strom in der Regel ein starkes Gefälle und meistens eine geringe Wasserhöhe besitzen, so daß auch in solchem Falle die Anwendung einer Reihe von Brunnen in Bezug auf Erfolg und Kosten gegenüber einem Einschnitte oder Stollen zurückstehen muß. Man darf also mit Recht behaupten, daß es selten vorteilhaft sein wird, an Gehängen eine andere Fassungsmethode als jene mit Einschnitt bezw. gestreckter Sammelanlage anzuwenden.

Indessen kann dies doch Vorkommen, nämlich dann, wenn man es nicht bloß mit einem einzigen, sondern mit einer Reihe von Wasserstockwerken zu thun hat; hier wird die Anwendung von Brunnen auch am Gebirgshange die vorteilhaftere Lösung ergeben, besonders bei großer vertikaler Ausdehnung der wasserführenden Schichten und ungleicher Pressung in denselben.

der Grundwasserträger an

den offenen Gewässern aufgenommen würden. Die Wirkung horizontaler Fassungsanlagen — wir wollen unter diesem Ausdrucke alle hier in Betracht kommenden Methoden zusammenfassen — ist in der Regel eine sehr intensive. Sehr leicht erreicht man dadurch eine ständige Entwässerung des Grundwasserträgers, daß nach einiger Trockenheit das

Handelt es sich endlich darum, einem schwer durchlässigen Boden die Infiltrationen zu entziehen, so ist bekanntlich die Drainage — d. h. die Methode der Wasserfassung durch eine Reihe gestreckter, mehr oder weniger nahe aneinander liegender Röhrenzüge — das wirksamste Mittel. Es wird diese Art Wassergewinnung besonders dort von erheblichem Vorteile sein, wo und für sich die Infiltrationen sehr langsam abführt, bezw. nach anhaltender Benetzung von einem bestimmten Zeitpunkte ab die Wasseraufnahme verweigert (vergl. Absch. II, § 28 S. 225). Die Drainage erleichtert den unterirdischen Wasserabfluss und macht demselben auch jene Regenmengen oder Rieselwasser dienst-bar, welche ohne deren Vorhandensein lediglich über die Bodenoberfläche wegfließen und von

so voll-

Wasserergebnis auf ein kleines Maß oder auf Null zurückgellt, ein Ziel, das man bei Wassergewinnungsanlagen durchaus nicht anstreben will (vgl. Abschn. II, § 28, S. 224). Diese vollständige Entwässerung wird um so rascher eintreten, je weniger tief im allgemeinen die horizontale Fassung unter Bodenfläche liegt, je weniger Zuströmungen ausgedehnter Infiltrationsgebiete den Grundwasserstrom ernähren und je höher die Grundwasserwelle über den in den tiefen Thälern vorhandenen, durch die offenen Wasserläufe vorteilhaft regulierten Grundwasseransammlungen (vergl. Abschn. II, § 28, S. 236) sich befindet; es ist also von größter Wichtigkeit, zu studieren, in welcher Weise man unter solchen Umständen die für trockene Zeiten unentbehrlichen Reserven im Grundwasserträger erhalten kann.

an

Studien dieser Art haben wir bereits in § 36 (S. 355) angestellt und wiederholen bei diesem Anlasse nur, daß die Regelung des Wasserhaushaltes in erster Linie stattfinden kann durch Einrichtungen, die in Zeiten des Wasserüberflusses Reserven anstauen. Eine solche Staulage wird überall dort nötig sein, wo der Grundwasserstrom nicht von sehr großer Mächtigkeit ist; sie erfolgt meistens in der Weise, daß man die, dem Eintritte des Grundwassers abgekehrte Wand des Sammelkanals (Stollens) wasserdicht herstellt und durch geeignete Yerschluß- bezw. Ueberlaufvorrichtungen (vgl. § 36 S. 357) den Aufstau ermöglicht. Noch besser ist es, wenn die durch ausgedehntere Drainage gesammelten Wasser einer größeren, künstlich abgeschlossenen unterirdischen Schotterablagerung zugeführt und dort für trockene Zeiten nach Art der vene-tianischen Zisternen in Reserve gestellt werden; das letztere wird indessen nur ausnahmsweise²) möglich sein.

Bei schwer durchlässigem Boden lehrt die Erfahrung mit der Drainage, daß „das Grund-bei seiner tiefsten, durch die Drains bewirkten Senkung nicht horizontal steht, sondern

wasser

eine derart geneigte Fläche bildet, daß zwischen zwei benachbarten Drains eine Grundwasserscheide entsteht, deren Höhe bezw. deren beiderseitige Abdachung von der Durchlässigkeit des Bodens abhängig ist. Diese Abdachung stellt das Minimalgefälle des Grundwassers vor (vgl. § 39 S. 465), d. h. diejenige Grenze, an welcher die von dem absinkenden Grundwasser geleistete Arbeit dem Bewegungshindernisse gleich wird“ [495]. Die im schwer durchlässigen Boden verwahrte Grundwasserreserve wird also durch tiefer liegende Drains nur bis zu einer gewissen Grenze dienstbar gemacht werden können; eine vollständige Entwässerung wird nie gelingen. Je tiefer die Drains liegen, um so mehr Wasser kann entzogen werden.

Die Mehrzahl der Schriftsteller über diesen Gegenstand nimmt eine von der Klebrigkeit der Bodenart abhängige konstante Neigung der Abdachung, bei welcher das Grundwasser ruht, andrerseits [455] wird aber auch eine gekrümmte Oberfläche des Spiegels vom ruhenden bezw. in stationärer Bewegung befindlichen Grundwasser unterstellt. Geht man von der ersteren

an;

nur

von

Annahme aus, so ist der entwässernde Punkt (irgend eine offene Fuge im Drain) als die Spitze eines Kegels zu betrachten; die Erzeugenden des Kegelmantels haben allerwärts die gleiche Neigung ß gegen eine durch den gedachten Punkt errichtete Vertikale und trennen den entwässerten Teil dem mit Wasser erfüllten ab. Der Kegel ist ein Kreiskegel und sein Mantel schneidet die Bodenoberfläche in einem Kreise, wenn die letztere horizontal, in eine Ellipse, wenn die Bodenoberfläche eine zwischen Null und ß liegende Neigung und in einer Parabel oder Hyperbel, wenn sie eine dem Winkel ß gleichkommende oder denselben übersteigende Neigung hat. ln den letztgenannten zwei Fällen wird demgemäß eine Reihe von entwässernden Punkten (ein sogen. Kopfdrain) das Grundwasser aus der ganzen, hinter demselben gelegenen Fläche aufnehmen; in den erstgenannten Fällen wird der Entwässerungsbezirk rückwärts beschränkt sein. Der Schnitt der im entwässernden Punkte errichteten Vertikalen mit der Bodenoberfläche erfolgt stets im Brennpunkte der entwässerten Figur (Ellipse, Parabel, Hyperbel). Man erkennt ohne weiteres die Aehnlichkeit der Beziehungen mit unseren in § 39 gegebenen theoretischen Auseinandersetzungen; es ist nur nötig (S. 465) das Gefälle, bei welchem die Bewegung stationär wird, = tg ß bezw. u =z k tg ß zu setzen, und die Absenkung auf die Brunnensohle bezw. Kanalsohle zu treiben um den ganz korrekten Uebergang auf die Theorie der Drainage zu finden. Man ersieht auch dementsprechend, daß, sofern der Drain (also die aufeinander folgenden Spitzen des Kreiskegels) mit dem natürlichen Gefälle der Bodenoberfläche parallel ist, die Entwässerung weniger günstig erfolgt, als in dem Falle, in welchem der Drain mit dem Streichen der Bodenoberfläche, d. h. mit

den Horizontalkurven des Grundwasserspiegels, parallel liegt (Kopfdrain). Merl [495] und Gerhardt [697] haben hierüber ausführlicher abgehandelt und aus den eberigedachten geometrischen Grundbedingungen hervorgehende analytische Resultate mitgeteilt, die leicht abzuleiten sind und auf welche wir verweisen³).

Für unsere Zwecke ist das wichtigste aller diesbezüglichen Erfahrungen, daß eine kon-

voraus-

stante Strömung des Grundwassers in schwer durchlässigen Bodenarten sich gesetzt, daß überhaupt die Bedingungen dafür gegeben sind — nur dann auf natürlichem Wege entwickelt, wenn bei relativ großer Ausdehnung des Gebirgshanges die Neigung des Spiegels größer ist, als der Winkel ß im vorhin erläuterten Sinne. In allen andern Fällen kann das Ergebnis des Drains bezw. einer dem Streichen des Spiegels parallelen Sammelanlage nur ein intermittierendes sein. So wichtig das letztere für Zwecke der Bodenentwässerung ist, so unerwünscht ist es in der Regel für Anlagen zur Wassergewinnung.

bei entsprechend tiefer Lage der Drains —- ein

Im übrigen ist unzweifelhaft und leicht einzusehen, daß eine nachhaltige Ergiebigkeit der Drainage künstlich durch Berieselung der Bodenoberfläche [627], [692] erreicht werden kann, worauf wir bereits S. 358 hingewiesen haben. In solchem Falle wird der Inhalt des Grundwasserreservoirs fortwährend erneuert; es ist also qualitativ und quantitativ befriedigendes Ergebnis der Drainage auch von verhältnismäßig flach gelegenen Terrains ermöglicht. Der sich abspielende Prozeß ist nichts andres als eine Filtration, bei welcher die sonst auf der Filter Oberfläche liegen bleibenden Substanzen von der Vegetation verbraucht d. h. auf natürlichem Wege entfernt werden (vgl. S. 363).

Der große Nutzen, welchen eine Drainage für die Wasserversorgung hat, besteht — wie bereits mehrfach erwähnt — darin, daß undurchlässige Bodenarten dadurch zu durchlässigen umgewandelt werden können. Die Reinheit des so gewonnenen Wassers, dessen Temperatur [567] und Klai-heit lassen bei unverdorbenem Boden und einer wenig verunreinigten darauf gelangenden Berieselung (Regen, Bewässerung aus Bächen etc.) in der Regel nichts zu wünschen übrig.

In Fällen, in welchen es nach Lage der Verhältnisse zweifelhaft ist, ob Brunnenanlagen oder horizontale Fassungen dem bei allen derartigen Aufgaben entscheidenden Kostenminimum entsprechen, sind vergleichende Kostenberechnungen unentbehrlich. Es kann auch manchmal Vorkommen, daß eine Kombination beider Fassungsmethoden dem zu erreichenden Zwecke am besten dient. Das letztere trifft z. B. zu, wenn ein brauchbarer, nicht sehr tief unter der Bodenoberfläche verlaufender, aber ausgedehnter Grundwasserstrom von geringer Wasserhöhe über einer undurchlässigen Schichte vorhanden ist, unter welcher sich noch eine ebenfalls brauchbare artesische Strömung befindet. Die artesische Strömung kann eventuell durch einen einzigen Brunnen vollständig dienstbar gemacht werden, während die Strömung mit dem luftberührten Spiegel zweckmäßig mit Sammelkanälen in größerer Ausdehnung abgefangen wird. Sehr häufig ist es dann rationell, den artesischen Brunnen zum Sammelbrunnen auszubilden und in denselben das Ergebnis der Sammelkanäle ebenfalls einzuführen. Die Kombination ist in solchem Falle hinsichtlich der Wasserwirtschaft von großem Vorteile: wenn die Sammelkanäle wenig liefern bezw. der Spiegel des oberen Stromes sinkt, bewirkt die Absenkung einen intensiveren Beizug des artesischen Stromes und umgekehrt.

Wir unterscheiden nun bei der in das Detail eingehenden folgenden Behandlung horizontaler Fassungsanlagen:

1.    Offene Gräben.

2.    Sickerungen.

3.    Sammelröhren.

4.    Schlupfbare Sammelkanäle.

5.    Begehbare Sammelanlagen (Stollen, Galerien).

Teilweise sind ähnliche Dispositionen bereits in § 37 bei Gelegenheit der Besprechung von Quellenfassungen erwähnt worden, auf welche wir verweisen werden.

1. Offene Gräben sind zweifellos eine billige, jedocb in mancher Hinsicht mit Mißständen verknüpfte Fassungsmethode für Grundwasser. Theoretisch findet auf dieselben das in § 39 Auseinandergesetzte Anwendung⁴). Führt der Grundwasserstrom einem solchen offenen Graben eine stets gleich bleibende Wassermenge zu und ist auch der Abfluss unveränderlich, so wird der Wasserspiegel desselben im Beharrungszustande eine an allen Punkten konstante Lage annehmen; die Lage wird umgekehrt kontinuierlich wechseln, wenn die zufließende bezw. abfließende Wassermenge wechselt — was der häufiger vorkommende Fall ist. Mißlich ist der Umstand, daß das Regenwasser den Spiegel des Grabens ohne weiteres erreicht und das darin enthaltene Wasser trübt. Mißlich ist ferner, daß böswillige und zufällige Verunreinigungen des Wassers nicht vollständig verhindert werden können und daß sich ohne Ausnahme in solchen Gräben alsbald eine Flora und Fauna entwickelt. Man kann aus diesen Gründen das Wasser der Gräben erst dann zur Wasserversorgung benutzen, wenn es künstliche Filtration durchgemacht hat.

Die meisten derartigen Sammelanlagen befinden sich in Holland, wo sie zur Entwässerung der Dünen benutzt werden; man hat es in jenen Gegenden eine Zeit lang als unzulässig erachtet, das Grundwasser in einer unter den Meeresspiegel reichenden Tieflage zu fassen. Brunnen sind infolgedessen wenig verwendet worden. Die Sammelgräben wurden mit ihrer Sohle etwa 1 bis 2 Meter über das tägliche Meereshochwasser gelegt [44], in die Dünen eingeschnitten und mit sehr kleinem Gefälle (1 : 5000) gegen ein offenes Reservoir geführt. Die Sohlenbreite dieser Kanäle beträgt (mit Ausnahme einer geringen Zahl älterer Anlagen) 3 Meter, die Wassertiefe im Mittel etwa 1,8 Meter; die Böschungen gehen mit B/^facher bis 2facher Anlage von der Sohle aus. In 2,5 Meter Höhe über der, an manchen Stellen bis zu 22 Meter unter Terrain befindlichen Sohle sind rechts und links Bermen von 80 Zentimeter Breite angelegt. Um Brücken über die Kanäle zu vermeiden, sind dieselben durch Querdämme getrennt, welche an der Krone 4 Meter breit sind und durch welche eine mit Schieber verschließbare, 400 Millimeter weite Rohrleitung in Sohlenhöhe durchzieht. Diese Rohrleitungen stellen sodann die Kommunikation zwischen den durch die Querdämme in Abteilungen getrennten Kanalstrecken her.

Für die Amsterdamer Wasserleitung findet in den Dünen in 2¹/2 Kilometer Entfernung vom Meeresufer die Wasserentnahme bis zu 4 Meter unter AP. statt, ohne daß die Qualität des gesammelten Grundwassers notgelitten hat; in dieser Tiefe verwendet man indessen keine offenen Gräben mehr, sondern Sammelröhren. Nach einer Mitteilung des Chef-Ingenieurs der Amsterdamer Wasserversorgung, van Hasselt, ist in einem Liter dieses Wassers im Mittel ein Verdampfungsrückstand von 295 Milligramm, ein Glühverlust von 56 Milligramm, Kieselsäure 8 Milligramm, Eisenoxyde und Thonerde 5 Milligramm, schwefelsaurer Kalk 36 Milligramm, kohlensaurer Kalk 176 Milligramm, kohlensaure Magnesia 8V2 Milligramm, Chlornatrium 59,3 Milligramm nachweisbar. Ammoniak, salpetrige Säure, Salpetersäure und Phosphorsäure fehlen. Zur Oxydation der organischen Substanz sind 7,8 Milligramm Kaliumpermanganat erforderlich; die Härte beträgt 9,6 deutsche Grade (vgl. Abschn. I, § 1 S. 7 ff). Es werden mittels der Amsterdamer Sammelgräben einem Dünengebiete von 00 2500 Hektar etwa 27 Zentimeter Wasserhöhe entzogen, d. h. es kommt in den Sammelgräben ⁴/³ der ganzen im Gebiete entstehenden Regenhöhe (ca. 80 Zentimeter) zum Abflüsse. Nach Stang⁵) kann in anderen Gebieten die Wassergiebigkeit wesentlich höher, nämlich auf 70 bis 80 Prozent der gesamten Niederschlagsmenge in den Dünen bemessen werden (?).

Bei dieser Gelegenheit wollen wir anfügen, daß in den Dünen der Scheitel der Grundwasserwelle etwa in der Mitte der Düne liegt und von hier aus Gefälle nach dem Meere einerseits und nach dem Festlande andererseits stattfindet.

Das Reinigen der offenen Kanäle von den an den Böschungen wuchernden Wasserpflanzen etc. ist eine zeitraubende und kostspielige Arbeit, wie auch die Herstellung der offenen

Gräben selbst. In der neueren Zeit werden sie deshalb vorteilhaft durch die mit Kiesfilter versehenen Brunnen⁶) und geschlossenen Sammelröhren ersetzt.

2. Sickerungen. Sickerungen wurden früher meistens als Faschinen-, Kies- oder Steinpackungen für Drainagen hergestellt; sie sind in dieser Gestalt für Zwecke der Wassergewinnung nicht zu empfehlen, weil einerseits die so hergestellten Packungen im Boden verfaulen bezw. leicht verdrückt, andererseits durch Einspülungen verschlammt werden. Dagegen ist es durchaus rationell, Sickerungen aus Steinen oder grobem Kies zu erbauen, wenn sie solid in den Boden eingelegt und durch richtig angeordnete Sandsperren vor dem Verschlammen bewahrt werden. Sie eignen sich dann ganz vorzüglich zur Entwässerung steiler Böschungen (besonders von Böschungen am Ausgehenden eines Gebirges), an welchen die Wasseraustritte in unregelmäßiger Weise erfolgen. Durch den vielgewundenen Lauf des Wassers zwischen den einzelnen Steinen der Packung entstehen größere Widerstände für die Bewegung; die letztere erfolgt dsinn nicht rasch und wirkt infolgedessen nicht abspülend. Die Sandsperren sind ausschliesslich zu dem Zwecke erforderlich, das Eindringen von Tagwassern zu den Quellen zu verhindern; sie müssen also wie ein Filter mit von außen nach innen zunehmender Korngröße angeordnet werden, so daß der ganze Sickerdrain mit diesem Filter umhüllt und nur gegen das Gebirgs-innere, aus welchem die Quellen kommen, offen ist. Für ausreichende Befestigung der Einlage ist Sorge zu tragen.

Bei derartigen Sickerungsanlagen ist ferner darauf zu sehen, daß in ihrer Umgebung weder Bäume noch Sträucher angepflanzt werden, denn die sehr tief greifenden Saugewurzeln dieser Pflanzen bilden in den Steinpackungen Wurzelzöpfe von außerordentlicher Ausdehnung, die allmählich dem Wasser den Durchgang versperren und dasselbe in andere unerwünschte Wege leiten. Eine Pflasterung über der Bodenvorlage bezw. bei flachen Böschungen eine Bepflanzung der Oberfläche mit Gras ist notwendig zur Verhütung des Abschwemmens.

Was die Richtung und Tief läge der Sickerungen anbelangt, so sollten dieselben mindestens 2 Meter unter Terrain verlaufen und — je nach dem Auftreten des Wassers — als Abfanggräben mit mäßigem Gefälle entlang den Böschungen oder bei einzeln auftretenden Quellen in Form einer richtig verästelten Sammelanlage angeordnet werden. In einer am tiefsten Punkte gelegenen Brunnenstube sind die einzelnen Stränge schliesslich zu vereinigen.

Eine große Zahl derartiger Wasserfassungen sind bei den verschiedenen Eisenbahnbauten für Ableitung der in den Einschnitten oft unvermutet auftretenden Quellen angelegt worden — manchmal nur zu dem Zwecke der Entwässerung von Böschungen, vielfach aber zur Versorgung von Bahnhofsbrunnen und von Brunnen neben den Wärterhäusern auf der Strecke.

Im Hochgebirge, in welchem häufig die Quellen in mächtigen Ausbrüchen an steilen Halden hervorkommen, ist es nicht immer thunlich, die Wasser in Röhren oder Kanälen abzuleiten, weil die Geschwindigkeit zu groß bezw. die Wand der Röhren angegriffen würde und eine dem wechselnden Wasserstand folgende Regulierung durch Schieber unmöglich ist. Es ist auch meistens schwer oder unmöglich, haltbare gewöhnliche Sickerkanäle zur Abführung des Wassers anzulegen. In solchen Fällen leisten weite Röhren mit Kieseinfüllungen, durch welche das Wasser mit einer in allen Fällen noch zulässigen Geschwindigkeit durchgetrieben wird, gute Dienste.

3. Sammelröhren. Die zur sogen. Drainage benutzten Röhren sind aus gebranntem Thon hergestellt in Lichtweiten von mindestens 50 Millimeter und darüber, je nach dem zu transportierenden Wasserquantum; allgemeine Regel ist, bei Berechnung der Lichtweite das Maximal-Wasserquantum zu Grunde zu legen. Ist der Untergrund weich (z. B. Flugsand, mit viel Thon vermischter Sand etc.), so empfiehlt es sich, die Röhren, besonders jene kleinen Kalibers, durch Brettstücke, auf denen rechts und links der Achse Latten genagelt sind, die das Ausweichen des einzelnen Rohres verhindern, zu unterstützen. Die Röhren werden stumpf aneinander gestoßen; sie bestehen aus geraden Stücken geringer Länge (250 bis 300 Millimeter) und müssen gut gebrannt sein. An den Stößen dringt das Grundwasser ein, gleichzeitig auch die vom Wasser mitgeführte Suspension; es ist deshalb ratsam, durch ein zweckmässig vorgelegtes Kiesfilter eine Sandsperre in der schon mehrfach erwähnten Weise anzuordnen. Die Drains sollen, wenn möglich, mindestens 8 Meter von Bäumen entfernt gelegt werden, damit die feinen Wurzelfasern der letzteren nicht in dieselben hineinwachsen können; je tiefer die Röhren liegen, um so besser sind sie gegen diesen verderblichen Uebelstand geschützt. Kann man auf kleinen Strecken die Nähe von Baumanlagen nicht umgehen, so sind entweder geschlossene gußeiserne Rohrleitungen

anzuwenden oder die Thonröhren mit einer Fugensicherung zu versehen, am besten mit einem Asphalt- oder Zementring, einer Thonmuffe, einem gemauerten Kanal u. dgl. m.

Auch bei bestens angeordnetem Vorfilter sind die Röhren zeitweisen Verschlammungen durch die Niederschläge ausgesetzt, welche sich fast aus allen Grundwassern bilden. Hauptsächlich sind es die Niederschläge von Kalk und Eisen, welche hier in Betracht kommen. Der im Wasser gelöste kohlensaure Kalk sowie das Eisenoxydul fallen aus als kohlensaurer Kalk bezw. Eisenoxyd, sobald das Wasser mit Luft vermengt wird, was in den Drains fast ausnahmslos geschieht, da sie für das Maximal-Durchflußquantum berechnet sind, in der Regel aber ein viel kleineres Quantum führen und dann nicht voll laufen. Es ist gut, wenn man von Zeit zu Zeit diese Depots, besonders das Eisenoxyd, entfernen kann.

Man sollte deshalb bei allen Sammelröhrenanlagen, auch bei den Drains, dafür sorgen, daß sie besichtigt und mittels Durchziehens einer Bürste gereinigt werden können⁷). Die Besichtigung ist nur möglich, wenn der Strang mit seiner Achse eine gerade Linie bildet, so daß man bei vorgehaltenem Licht an einem Ende vom entgegengesetzten Ende aus durchsehen kann; bei solcher Disposition geht auch die Reinigung bezw. das Durchziehen einer Bürste am sichersten. Es empfiehlt sich also, die Sammelröhren nur in ganz geraden Linien zu verlegen und in Entfernungen von 50 bis 100 Meter Revisionsschachte anzubringen, die genügenden Raum zum Einbringen der Putzdrähte hieten (mindestens 1,8 Meter in der Längsachse messen).

Statt der einfachen Drains aus kurzen Thonröhren verwendet man bei größeren Wassergewinnungsanlagen vielfach auch gelochte Thonröhren mit Muffenverbindung, Zementröhren und gußeiserne Röhren mit durchbohrten Wandungen, wie dieselben in Fig. 233 dargestellt sind.

Fig. 233. Querschnitte von Sammelröhren.

Gelochte Thonröhren und Zementröhren verdienen in allen jenen Fällen, in welchen ihr Bestand auf die Dauer gesichert scheint, vor der gußeisernen den Vorzug, weil ein Rosten der letzteren im Boden — insbesondere ein Zurosten der Sickerschlitze — auch bei der sorgfältigsten Asphaltierung nicht zu vermeiden ist. Es ist aber bei Verlegung von Zementröhren und Thonröhren ein sicherer Baugrund erforderlich; auch darf man die Geschwindigkeit des Wassers in Zementröhren nicht über 1 Meter pro Sekunde steigern, wenn man sich nicht der Gefahr aussetzen will, daß die Wände des Rohres mechanisch angegriffen werden.

Während die gußeisernen Röhren (vgl. die mittlere der Fig. 233) nachträglich durchbohrt oder geschlitzt werden, um eine wassereinlassende Fläche zu erhalten, pflegt man schon bei der Fabrikation der Zementröhren die Seiteneinlässe für das Wasser auszusparen und den Löchern gewöhnlich eine Steigung von unten nach oben zu geben, um das Eindringen von Sand zu verhindern. Ein Querschnitt durch ein derart konstruiertes Rohr ist in Fig. 233 links dargestellt. Die Röhren werden von den Zementwarenfabriken massenhaft hergestellt und sind handelsüblich geworden. Erfolgt der Zufluß des Wassers von beiden Seiten, so werden auch an beiden Seiten Einlaufschlitze angebracht. Bei den gebrannten Thonröhren mit Muffen sind in der Regel auf dem ganzen Umfange des Rohres Löcher für den Eintritt des Wassers ausgespart.

Der in Fig. 233 rechts dargestellte Schnitt zeigt ein Betonrohr, dessen Haube wasserdurchlässig ist. Die Haube besteht hier aus Kieselsteinen, welche in einen reinen dünnflüssigen Zementmörtel eingetaucht waren und hiervon gerade noch so viel Ueberzug bewahrten, um nach dem Trocknen fest aneinander zu haften; der Sarg ist undurchlässiger Beton. Vermöge der eben auseinandergesetzten Herstellung der Haube wird sie vollständig wasserdurchlässig und es ist möglich, dieselbe im Rohrgraben herzustellen. Das System wurde erstmals von der Firma Delune & Cie. in Grenoble angewendet und scheint in Frankreich da und dort Eingang gefunden zu haben. Da die Haube als eine Art Filter wirkt, muss das eindringende Wasser rein sein, wenn keine Verschlammung erfolgen und die Drainage unwirksam machen soll.

Bei der Vanne-Wasserversorgung für die Stadt Paris hat man die Quellen von Pätures und Maroy in Zementröhren gesammelt, welche den in Fig. 234, S. 532 dargestellten Querschnitt zeigen. Dieselben haben eine breite Basis und es sind die Särge der Röhren wesentlich länger, als die Hauben. Die letzteren wurden aufgesetzt, nachdem der Sarg auf längerer Strecke fest eingebettet war; die Einlaßschlitze sind dabei stets an die Stösse der Hauben verlegt worden. Das Wasser gelangt also durch eine Art Ueberfall in das Sammelrohr. Die ganze Drainage wurde sodann — um das Eindringen von Sand zu verhindern — bis auf ca. 20 Zentimeter über deren

Scheitel mit Schotter umhüllt. Dieselbe Konstruktion ist bei der

St

V/.

Wasserversorgung von Avallon mit gutem Erfolge zur Anwendung gelangt.

Fig. 234.

Mafsstab 1 : 40 der nat. Gr.

Mit ganz besonderer Sorgfalt ist bei allen diesen Anlagen die Einbettung des Rohrstranges zu vollziehen ; in der Regel wird eine Kiesumhüllung um das ganze Rohr, mindestens aber eine Packung von Steinen rechts und links desselben eingebracht und fest gegen die Wandungen des Rohrgrabens verkeilt. Ist der Graben tief und auch zeitweise oder immer Wasserzufluß aus

höher gelegenen Schichten vorhanden, so ist eine nach oben abschließende Sandsperre anzuordnen; im allgemeinen muß darauf gesehen werden, daß das über die Röhren gesetzte Füllmaterial möglichst rein sei, da dasselbe bei hohen Wasserständen dem Ausspülen durch das zudringende Grundwasser ausgesetzt ist.

Die Einmündung solcher Sammelstränge erfolgt zumeist in brunnenartig angelegte Sammelbehälter. Manchmal ist der Erguß ein freier, so daß der obere Teil des Sammelkanales stets mit Luft erfüllt bleibt, manchmal — z. B. bei der Anordnung, die wir auf S. 357 erwähnt haben — münden die Sammelstränge unter Wasser aus⁸).

Beim freien Auslaufe wird in niedrigem Grundwasser ström jederzeit eine vollständige Entwässerung des von dem Sam melkanale durchzogenen Grundwasserträgers bewirkt und ist dann das Ergebnis parallel mit der Zunahme bezw. Abnahme der vom Grundwasser ström anläßlich der unregelmäßigen Bodeninfiltrationen geführten wechselnden Wassermenge. Hält man den Spiegel im Sammelbehälter höher als den Scheitel des Sammelkanales, so ist die Entwässerung eine unvollständige; man kann in diesem Falle im Gründwasserträiger Reserven anstauen und diese für trockene Zeiten durch eine Spiegelsenkung im Sammelbehälter ausnutzen. Manchmal werden im letzteren auch Grundwasser durch Kanäle zusammengeführt, deren Sohle — entsprechend der Lage der undurchlässigen Schicht — sich in verschiedener Meereshöhe befindet; in solchen Fällen wird die tiefer gelegene Sammelanlage erst vollständig in Gebrauch genommen, wenn das Wasser aus der höher gelegenen in Form eines Ueberfalles ausströmt. Durch entsprechende Stauvorrichtungen kann man dann den Zufluß nach Bedürfnis regulieren; das letztere wird insbesondere dort von Bedeutung, wo in normalen Zeiten der höher gelegene Sammelkanal genügend Wasser liefert und bei Benutzung des tiefer gelegenen eine unerwünschte Absenkung des Spiegels im Sammelbehälter entsteht.

Ein interessantes Beispiel der Zusammenleitung solcher, in verschiedener Höhenlage ausgeführter Drainagen liefert die von Baurat Ehmann in Stuttgart entworfene und ausgeführte Quellenfassung für die Stadt Friedrichshafen am Bodensee. Die hierfür benutzten Quellen entspringen aus leicht durchlässigen Zwischenlagerungen im Diluvialkonglomerate bei Ittenhausen in Nähe des Flusses Ach und liegen nur etwa 20 Meter über dem Spiegel des Sees. Die Fassungsanlagen bestehen in Sammelkanälen aus gelochten Zementröhren und liegen etwa 4,8 Kilometer von Friedrichshafen entfernt. Da die Stadt Friedrichshafen selbst einige Meter höher liegt, als der mittlere Seespiegel, durfte an Druckhöhe möglichst wenig verloren gehen, wenn im Stadtgebiete noch allerwärts wirksame Hydranten angelegt werden wollten. Man entschloß sich deshalb zu einem relativ großen Durchmesser für die Zuleitung und suchte das im Diluvium vorhandene Grundwasser so hoch als möglich zu gewinnen.

Die Diluvialkonglomerate bei Ittenhausen sind von betonähnlicher Konstitution und es erscheint in Zwischenlagerungen derselben (aus abgespülten Sanden und Gerollen) das Wasser in zwei Horizonten; die Quellenreihe des oberen Horizontes liegt etwa 60 Zentimeter höher als jene des unteren. Beide Reihen liefern reichliche Wassermengen und zwar so, daß in der Regel jene der höher gelegenen für die Bedürfnisse der Stadt ausreicht; nur ausnahmsweise ist auch die untere Quellenreihe beizuziehen.

Die Anordnung wurde nun so getroffen, daß die zwei Sammelkanäle C und C" (vgl. Fig. 235) jeder Quellenreihe in einen von dem Hauptsammelbehälter durch eine Mauer getrennten

Zwischensammler ausmünden. Die beiden Quellenreihen stehen nicht miteinander in Verbindung; die Brunnenstube bezw. der Zwischensammler sind wasserdicht auf dem dort vorhandenen undurchlässigen Konglomerate aufgesetzt und auch seitlich noch abgedichtet. In den Zwischensammler ergießt das Sammelrohr C von der oberen Quellenreihe sein Wasser frei; aus der Leitung C' dagegen, welche das Wasser der unteren Quellenreihe führt, kann eine Ergießung erst dann stattfinden, wenn die freibewegliche Klappe A sich öffnet. Das letztere ist unmöglich, solange der Wasserstand im Hauptsammelbehälter nicht tiefer herabsinkt, als bis zur Achse des von C‘ aus in den Zwischensammler führenden Rohres, wie aus Fig. 234 ersichtlich. Ist dieser Moment gekommen, so fließt aus C‘ solange Wasser zu, bis der Spiegel im Hauptsammelbehälter wieder steigt, d. h. bis der Bedarf der Stadt Friedrichshafen wieder allein von der oberen Quellenreihe gedeckt werden kann. In der Zeit, in welcher die obere Fassung ausreicht, ergießen sich die Grundwasser des unteren Sammelstranges C' durch die Ueberlaufleitung F XJ (Grundriß) in die Ach. Auch die obere Fassung hat in der Brunnenstube bei E (Grundriss) Ueberlauf und Leerlauf; der Zwischenbehälter kann hei B durch ein nach der Ueb erlauf kammer gerichtetes

Vy

I»1SÄ wiimk

_c_

unwert?

■V

Up!

Wm

FA

!‘

—c'

Hl

ÜB

5 TA.

IttAUA

•mmmm

sSÜIS§

in⁹

===

iv⁹; •⁹'o⁹ b:;‘ 1I1B| j

&

mm

mm

mi

""

j,

»4    i

Fig. 235. Wasserfassung der Stadt Friedrichshafen.

jf

■i

Biä

Rohr entleert werden. Die Deckel auf den Ueberlaufröhren U haben den Zweck, zu verhindern, daß etwaige höchste Wasserstände der Ach in die Leitung ein dringen. Die übrigen Verhältnisse ergeben sich aus der Zeichnung. Die einfach disponierte, in Beton ausgeführte Brunnenstube, von welcher das 250 Millimeter weite Zuleitungsrohr bei D abgeht, das noch eine besondere Verbindung mit dem Zwischensammler für Ausnahmsfälle hat, ist mit eisernem Schachtdeckel nach oben abgeschlossen. Der Deckel, dessen Detailkonstruktion wir in Abschnitt V mitteilen werden, ist zur Abhaltung von außen kommender Verunreinigungen mit über den Rahmen greifenden Randkanten versehen. Eine eiserne Leiter führt auf die.aus Beton zwischen DoppelT-Eisen hergestellte Podestplatte, von welcher aus alle Betriebsmechanismen leicht zu handhaben sind.

Die Methode, mittels Sammelröhren bezw. kleiner Kanäle Grundwasser abzufangen, ist uralt⁹) und besonders von den Römern vielfach befolgt worden. Allerdings hat man früher mehr die einfachen, aus Backsteinen oder Bruchsteinen hergestellten Dohlen mit seitlichen Schlitzöffnungen verwendet und dieselben mit Steinplatten abgedeckt; doch sind auch in jener Zeit schon die aus Thon gebrannten Drains (cuniculi) in Benutzung gestanden, speziell in der römischen „Campagna“ (vgl. Abschn. I S. 31 [371]).

4. Schlupfbare Sammeikanäle. Sind die von den Sammelanlagen beigeführten Wassermengen groß, so müssen auch die Sammelstränge mit bedeutenden Dimensionen ausgeführt werden; auf diese Weise entwickeln sich naturgemäß aus den kleineren Röhren schlupf bare Sammelkanäle. Legt man einen hohen Wert darauf, jederzeit in das Innere einer Sammelanlage gelangen zu können, so werden auch bei geringen Wassermengen solche größere Kanäle unentbehrlich sein.

Man kann im allgemeinen ein Rohr oder einen Kanal als schlupf bar bezeichnen, wenn dessen Lichtweite 60 Zentimeter oder mehr beträgt; der Querschnitt wird am besten höher als breit angenommen, damit beim Beschlupfen ein möglichst großer Luftraum über dem Wasserspiegel vorhanden ist. Sehr zu beachten ist der Stau, der beim Beschlupfen entsteht, und die dadurch hervorgerufene Gefahr des Ertrinkens der Arbeiter. Man muß also auch in dieser Hinsicht die erforderliche Höhe des Luftraumes sorgfältig erwägen. Im übrigen ist die Einrichtung zur Wassergewinnung ähnlich mit der sub 3 angeführten: gewöhnlich werden Seitenschlitze für den Einlauf des Wassers angeordnet und zwar beiderseits, wenn der Kanal in einem Grundwasserbecken liegt, einerseits, wenn eine Strömung von relativ kleiner Wasserhöhe mit dem Kanäle abgefangen wird. Manchmal werden auch die Wandungen des Kanales wasserdicht hergestellt und nur die Sohle des Kanales für den Wassereintritt Vorbehalten.

Geschieht das letztere (wie z. B. bei den Filtergalerien von Lyon), so sind hinsichtlich der Wasserzuströmung die in § 39 S. 447 abgeleiteten Beziehungen zu beachten; im andern Falle gilt das S. 468 ff. Gesagte.

Schlupf bare Sammelkanäle sind in früherer Zeit sehr häufig angewendet worden, besonders zu Zwecken der sog. natürlichen Filtration (vgl. S. 490), entlang von Flußufern¹⁰). Man hatte dabei sehr bald durch Erfahrung gefunden, daß die Vergrößerung der Sohlenbreite eines nach unten offenen Kanales über das Maß von 50 bis 60 Zentimeter keinerlei bemerkenswerten Einfluß auf die Ergiebigkeit desselben ausübte. Aus diesem Grunde hat z. B. die dritte Reihe der bei Toulouse verwendeten Kanäle nur eine lichte Breite von 60 Zentimeter bei einer Höhe von 150 Zentimeter und rechteckigem mit Steinplatten gedecktem Profile erhalten. Trotz dieser Erfahrung und trotz der durch die Theorie klar gelegten Gründe für dieselbe, wird immer noch da und dort von neuem der Versuch gemacht, durch große Sohlenbreiten die Ergiebigkeit zu vermehren; wir wollen deshalb hier wiederholt auf die Nutzlosigkeit solchen Beginnens aufmerksam machen. Eine große Sohlenbreite ist nur dort gerechtfertigt, wo für den Wasserabfluß aus dem Sammelkanale ein großes Querprofil erforderlich wird, also bei an sich großer Ergiebigkeit und — etwa der Sedimentation von Sand wegen — wünschenswerter kleiner Abflußgeschwindigkeiten bei geringer Wasserstandshöhe.

Die in praxi verwendeten Kanalprofile¹¹) haben alle möglichen Formen: teils sind sie rechteckig, teils kreisrund, teils oval, wobei dann meistens die Spitze des Ovals nach oben gerichtet ist; vielfach sind dieselben auch aus Kreisbogen mnd geraden Linien zusammengesetzt. Ihre Konstruktion richtet sich nach dem an Ort und Stelle vorhandenen Baumaterial. Sind Bruchsteine und Steinplatten leicht und billig zu beschaffen, so wird man das gemauerte rechteckige Profil bevorzugen. Müssen Backsteine verwendet werden, so ist ein ovales oder rundes Profil am Platze; ist Kies und Sand an der Baustelle billig zu haben, so werden Betonkonstruktionen angezeigt sein u. s. f.

Bei der unter Leitung des Verfassers ausgeführten Wasserversorgung für die Stadt Freiburg i. B. [48] sind ausgedehnte Sammelanlagen mittels schlupf barer Kanäle erbaut worden, wie wir dieselben in Fig. 237, S. 536 dargestellt haben. Wir wollen zunächst einen allgemeinen Ueberblick dieser Ausführungen geben und sodann auf die Konstruktion der Kanäle zurückkommen. Die Wassergewinnung erfolgt ca. 5 Kilometer oberhalb Freiburgs im Diluvium des Dreisamthaies beim Dorfe Ebnet. Das Thal enthält ausgedehnte Ablagerungen von Kiesen und Gerollen, die ihrer Konstitution nach teils lose, teils mit Zwischenlagerungen von Thonschichten versehen, teils zu festen Konglomeraten zusammengebacken sind. In die letzteren ist in dem bezeichneten Quellengebiete das Dreisambett eingewaschen, wobei zu beachten ist, daß die Konglomerate, soweit dies bei den Vorarbeiten konstatiert werden konnte, in weiter Ausdehnung im Thalgrunde verbreitet, jedoch vielfach zerrissen sind. Ueber diesen Konglomeraten baut sich sodann rechts und links der Dreisam terrassenförmig mit deutlich ersichtlichen früheren

Hochgestaden der wasserführende Sand und Schotter auf. Allerwärts ist wahrzunehmen, daß bei bestimmter Absenkung des Grundwasserstandes auch aus den Rissen und Sprüngen der Konglomerate von unten her Wasser aufsteigen. Diesen Beobachtungen entsprechend sind die Fassungsanlagen hergestellt worden.

Die Disposition ist aus Fig. 236 ersichtlich¹²). Etwa 1 Kilometer oberhalb Ebnet liegt der (auf dem Plan mit „Reservoir“ bezeichnete) Sammelbrunnen, von welchem aus sich die Kanäle verzweigen. Der nach Nordost abzweigende Kanal ist 90 Meter lang; im Bedürfnisfalle kann demselben aus dem Eschbachthale noch eine bedeutende Wassermenge durch die in Fig. 235 punktiert angedeutete Fassung zugeführt werden. Der nach Südost abzweigende Kanal ist ebenfalls 90 Meter lang; demselben ist indessen in der neueren Zeit das Ergebnis einer auf dem südlichen Ufer der Dreisam nach dem Projekte des Verfassers angelegten weiteren Fassung zugeleitet worden. Die Lage der letzteren ist dem Situationsplane zu entnehmen; bemerkt mag hier werden, daß sie nur in der Sommerszeit, wenn der Verbrauch in der Stadt sehr bedeutend

»UPM»

mm

fc

HÄ

i.-i

im.

mm

Wm

Wssi

mk

\y:

WMmSf

...

imm

i!

■    "¹² r4

m$jm

afiaH

ü-

Wßl

Mm

mmmm

•A-,

SIS

/¹³ T

■™7

V/M

i Jftlom

Fig. 236. Situationsplan der Wassergewinnungsanlagen für die Stadt Freiburg i. B.

ist, benutzt, in jenen Zeiten dagegen, in welchen die ursprüngliche Anlage ausreicht, abgesperrt wird.

Die ältere 1872/74 erbaute Sammelanlage vereinigt, wie erwähnt, zwei je 90 Meter lange schlupf bare Kanäle in einem Brunnen. Die Kanäle reichen mit ihrer Sohle bis auf das feste Konglomerat und liegen daselbst 5 bis 8, im Mittel etwa 6,6 Meter unter Bodenoberfläche auf. Der Sammelbrunnen reicht noch 3 Meter tiefer in das Konglomerat hinein; seine Konstruktion ist in Fig. 237 verdeutlicht. Die Baugruben für die Sammelkanäle waren Einschnitte mit ein-füßiger Böschung, bei welchen der vielfach harte Kiesboden sich ruhig hielt, auch nach anhaltendem Regen. Sie blieben sehr lange (beinahe 1Y² Jahre) offen, weil man sich durch Messung des thatsächlichen Ergebnisses vergewissern wollte, ob die Herstellung der Wasserversorgung auf der geplanten Grundlage möglich sei. Nachdem man über die Nachhaltigkeit nicht mehr im Zweifel war, sind die in Fig. 237 im Längenschnitt und Querschnitt gezeichneten Kanäle in die Einschnitte gelegt und bis 0,3 Meter über ihren Scheitel mit gewaschenem sortiertem Flußkiese bedeckt worden; auf diese Kieslage (von ca. 35 Millimeter Korngröße) wurde sodann 1 Meter hoch feinerer Kies in allmählich abnehmender Stärke und schließlich eine Schichte reinen Sandes bis zu 0,5 Meter unter Terrain eingefüllt. Die schlupfbaren Sammelkanäle sind nicht bloß an den Seitenwandungen, sondern auch an der Sohle durchbrochen, um bei tiefer Senkung des Spiegels im Brunnen auch das von unten aufsteigende Wasser, soweit dies nicht schon im Brunnen selbst austritt, aufnehmen zu können. Die neue, seit August 1891

im Betrieb befindliche Anlage ist nach den gleichen Grundsätzen mit demselben Kanalprofil hergestellt. Das von der Gesamtanlage gelieferte Wasserquantum beträgt rund 200 Sekundenliter, schwankt aber selbstverständlich nach Maßgabe der Bodeninfiltration. Sammelkanäle waren

in diesem Falle die einzig richtige Lösung, weil überall in den Einschnitten das Grundwasser nur aus einzelnen Adern in unregelmäßiger Weise sich ergoß, also mit einer Reihe von Brunnen schwerlich erreichbar gewesen wäre. Für die letztere Disposition war auch die geringe Tiefe der undurchlässigen Schichte unter Bodenoberfläche und der Wunsch der Stadt Freiburg, das Wasser sichtbar und mit natürlichem Gefälle probeweise ablaufen zu lassen, ein Hindernis.

Das nach dem Projekte und unter der Oberleitung von Baudirektor Gerwig ausgeführte Wasserwerk der Stadt Karlsruhe [5] besitzt ebenfalls Sammelkanäle zur Wassergewinnung.

entwässerte Grundwasserstrom ist sehr mächtig und hat eine ganz tümliche Lage, welche die Wasserentnahme außerordentlich begünstigt. Das der Stadt Karlsruhe benachbarte

LängcnschmU

'j

der

Terramhöhe.

ue| der Sammelcanäle

Querschnitt

—----— Sammelcanäle A

Der durch dieselben

eigen-

Gebirge besteht nämlich aus Muschelkalk und Buntsandstein (Trias); das Gestein ist sehr wasserdurchlässig (zerklüftet) und die Schichten fallen in der Richtung des Rheinthaies, so daß bei Ettlingen der Buntsandstein, bei Durlach der Muschelkalk ansteht. Am Fuße des Gebirges lagern mächtige Schotteranhäufungen, welche das in die ebengenannten Formationen eingesunkene Wasser aufnehmen und gegen den Rhein etwa in der Richtung von Ettlingen nach Neureuth bei einem mittleren Spiegelgefälle von 1 : 800 abführen. Westlich von Rüppur liegt in der Tiefe ein über Gottesau, an Durlach vorbeiziehendes altes Flußbett, welches auf große Breite mit thonigen Sedimenten erfüllt ist und einen natürlichen Aufstau für das vom Gebirge herkommende Grundwasser bildet, wodurch das ganze, zwischen dem Gebirge und diesem alten Flußlaufe gelegene Schotterbecken zu einem natürlichen Grundwasserreservoir von sehr großem Wasserinhalte ausgestaltet wurde. Der Grundwasserträger ist durchweg ein reiner, ziemlich grober und bis in große Tiefe herabreichender Flußkies*).

In dieses Grundwasserreservoir wurde etwa 450 Meter südöstlich

-“f”-

H i i I l-l I I I I

Fig. 237. Sammelbrunnen und Sammelkanäle der Freiburger Wasserversorgung.

vom Augarten ein gemauerter Sammelkanal von rechteckigem Querschnitte mit 90 Zentimeter Breite und 158 Zentimeter Höhe eingelegt; das Mauerwerk ist mit offenen Fugen hergestellt worden. Man erreichte schon mit einer Länge von 194 Meter in trockenster Zeit bei 1,5 Meter Spiegelsenkung ein Quantum von css 70 Sekundenliter.

Der Kanal liegt mit seiner Sohle 4,15 Meter unter Terrain und 1,63 Meter unter dem niedrigsten Gr und wasserstande, aber nicht auf der undurchlässigen Schichte, welche hier in bis jetzt nicht bekannter, wahrscheinlich großer Tiefe unter Terrain sich befindet. In Rücksicht hierauf ist später zur Steigerung des Ergebnisses die Wassergewinnungsanlage durch zwei Brunnen ergänzt worden, die 7 bezw. 10 Meter unter Wasser reichen.

Begehbare Sammelanlagen. Für die Besichtigung und Instandhaltung von Sammelkanälen ist es bequemer und besser,

wenn dieselben begehbar angelegt werden. In diesem Falle muß das lichte Profil — wie bereits S. 388 bemerkt — mindestens 1,6 Meter Höhe und 0,7 Meter Breite haben; besser ist es, mit 1 bis 1,2 Meter Breite und 2 Meter Höhe zu konstruieren. Ist die Sohle wasserdurchlässig, so empfiehlt sich eine Anordnung, wie wir sie S*. 388 besprochen und beispielsweise in Fig. 153 vorgeführt haben. Wird

nur

ein Teil der Sohle für die Ableitung

*) Vgl- auch: Gerwig, R. Das Grundwasser in Karlsruhe. Verhandl. des naturwissen-schaftl. Vereins zu Karlsruhe. Heft III, S. 27, Jahrg. 1869.

cles gesammelten Wassers in Anspruch genommen, so bleiben entweder rechts und links des Wasserablaufes zwei Bankette stehen oder man ordnet ein breiteres Banket an der Seite der Galerie an, welche dem Eintritte des Grundwassers gegenüber liegt. Noch besser ist jene Anordnung, bei welcher die gesammelten Grundwasser in besonderer Führung laufen, wie in der

S. 401 mit Fig. 164 (Stollenquerschnitt) dargestellten Sammelgalerie der Wasserversorgung von Baden-Baden ersichtlich wird. Unter Bezugnahme auf unsere früheren Darstellungen können wir von Beschreibung weiterer ausgeführter Dispositionen um so eher absehen, als wesentliche Unterschiede gegenüber den bereits mitgeteilten Anordnungen nirgends Vorkommen¹⁴).

Hinsichtlich des Wasserergebnisses ist zu unterscheiden, ob eine derartige Sammelanlage so ausgeführt wurde, daß man zunächst einen Schlitz ausgehoben und sodann die Galerie in diesen Schlitz eingebaut hat, oder ob sie durch Vortrieb und nachträgliche Ausmauerung eines Stollens entstanden ist. Im ersten Falle sind unzweifelhaft alle, über der Sohle der Galerie im Grundwasserträger vorhandenen Wasserführungen durchschnitten und in die Sammelanlage einbezogen worden. Ein vorgetriebener Stollen wird dagegen das Wasser aus Führungen, die über seinen Scheitel wegziehen, nur bedingungsweise abfangen, nämlich dann, wenn der Widerstand, welcher der Bewegung des Grundwassers in den natürlichen Führungen entgegenstand, größer ist, als jener in einem zum Stollen herabreichenden neu geöffneten oder natürlichen Wege. Ist der letztere überhaupt im Grundwasserträger nicht vorhanden, so fließt aus den über dem Scheitel des Stollens liegenden Schichten nichts nach dem Stollen ab; ist der Weg eng, so wird nur ein kleiner Teil des Wassers zutreten, der größere seinen früheren Ablauf fortsetzen. Der Vortrieb eines Stollens ist deshalb in allen Fällen, in welchen undurchlässige Einlagerungen im Grundwasserträger vorhanden sind, die höher liegen als der Scheitel des Stollens, als eine unvollkommene Wassergewinnungsmethode zu bezeichnen — insofern man darauf absiebt, dem Grundwasserträger alle durchfließenden Wassermengen zu entziehen.

Der Nichtbeachtung dieser Erwägung ist mancher, mit Stollenvortrieb entstandener Mißerfolg zuzuschreiben und möchten wir noch zufügen, daß nicht allein in festem Gebirge, sondern auch in Schotterablagerungen und in ganz zerklüfteten, scheinbar leicht durchlässigen Gesteinsarten Wasser über eingetriebene Stollen wegziehen können. Der Schlitz dürfte demnach für eine Wassergewinnung in allen Fällen, in denen dessen Herstellung nicht übergroße Kosten veranlaßt, dem Stollen vorzuziehen sein.

Daß auch bei begehbaren Sammelanlagen (Stollen, Galerien) gegen die Einschwemmung von Sand etc. durch Sandsperren u. dgl. vorgesorgt werden muß, wollen wir noch besonders hervorheben. Hinsichtlich der theoretischen Grundsätze über Zufluß etc. besteht kein Unterschied gegenüber den bei allen horizontalen Fassungsanlagen geltenden Regeln.

Die Kosten des Vortreibens von Stollen bezw. der Herstellung von tiefen Einschnitten sind stets sehr bedeutend; sie nehmen zu mit der Größe des Wasserzudranges. Allgemeine Angaben werden wir in Abschn. VI bringen; bezüglich der Anordnung des Vortriebes von Stollen etc. verweisen wir auf [478].

Es giebt wohl kaum eine andere Methode der Wassergewinnung, welche so verbreitet ist, wie die Fassungen mittels horizontaler Sammelanlagen; das sehr einfache Verfahren und — wie wir eingangs betont haben — der sichtbare Erfolg sind unzweifelhaft augenfällige Vorzüge. In den von uns seither hervorgehobenen besonderen Fällen eignet sich dasselbe auch ganz vorzüglich und ist durch kein besseres zu ersetzen. Hat man es aber mit einem tief gelegenen, tief unter die Bodenoberfläche reichenden, gut durchlässigen Grundwasserträger mit wenig geneigter Grundwasserwelle zu thun, so wird man billiger mit Brunnenanlagen arbeiten, auch in jenen Fällen, in welchen das gewonnene Wasser nicht durch künstliche Hebung dem Boden entzogen, sondern unter natürlichem Gefälle einem Sammelbehälter oder direkt einem Versorgungsobjekte zugeleitet wird. Gegenüber Sammelkanälen haben die Brunnen die unschätzbare Eigenschaft, daß man mittels derselben aus beliebig großen Tiefen Wasser zu entnehmen vermag, während man Sammelkanäle nur in relativ kleinen Tiefen unter Wasserspiegel verlegen kann, also keine Wahl zwischen verschiedenen Wasserqualitäten hat.

Manchmal wird eine Reihe von Brunnen durch zwischenliegende Sammelröhren

35

verbunden, wobei dann die letzteren einen doppelten Dienst versehen: den der einfachen Verbindungsröhre, welche die Spiegellage der Einzelbrunnen nach der Absenkung des Entnahmebrunnens reguliert, und den der Entwässerung der zwischen zwei Brunnen stehen bleibenden Grundwassererhebung. Diese beiden Zwecke hat z. B. Salb ach bei der Dresdener Wassergewinnung [28], [155] verfolgt. Die neue Augsburger Wasserversorgung bezieht in ähnlicher Weise ihr Wasser aus drei Schachtbrunnen von 4 Meter Durchmesser, welche in Entfernungen von je 100 Meter bis zu einer Tiefe von 6,5 Meter unter Grundwasser eingelassen sind. Der mittlere Brunnen, welcher dem Saugschachte der Pumpstation durch eine 1 Kilometer lange Heberleitung Wasser abgiebt, ist durch einen 3,5 Meter unter Grundwasser liegenden, 80 Zentimeter weiten durchlässigen Sammelkanal mit den zwei äußersten Brunnen verbunden. Anlagen dieser Art sind überhaupt sehr häufig¹⁵). Was ihre Zweckmäßigkeit anbelangt, so ist zunächst zu beachten, daß sie teuer werden, weil das Versenken der Sammelröhren unter Grundwasser eine sehr zeitraubende und mühsame Arbeit ist. Sodann hat die Entwässerung einer zwischen zwei Brunnen stehen bleibenden Wassererbebung keinen praktischen Wert. Ferner ist die Absenkung des Wasserspiegels der äußeren Brunnen von der Lage des Sammelkanals abhängig; nur im Entnahmebrunnen kann dieselbe auf eine größere Tiefe, als sie der Sohle des Sammelkanals entspricht, erfolgen. In Rücksicht darauf, daß man durch eine über Grundwasser gelegte, eine Brunnenreihe verbindende Saugleitung den Zweck, welchem die ebengenannte Kombination dient, wesentlich billiger erreicht und meistens die Brunnenspiegel sogar tiefer zu senken vermag, lassen sie sich vom ökonomischen Gesichtspunkte aus schwer rechtfertigen. Ausgenommen sind selbstverständlich die auf S. 528 gedachten besonderen Fälle, auf die wir nochmals verweisen.

Bei Anlage von Wassergewinnungen, welche sich auf das System der Drainage gründen, ist größte Vorsicht geboten; man muß sich unbedingt darüber versichern, ob durch die bestehenden äußeren Verhältnisse eine Nachhaltigkeit des Ergebnisses verbürgt wird, bevor man sich darauf einläßt. Wenn die Drainage erst eine Grundwasserströmung erzeugt, dadurch, daß sie auf künstlichem Wege den schweren Boden lockert und das Eindringen der Infiltrationen in denselben, sowie deren unterirdische Abfuhr ermöglicht, so ist — abgesehen von den bereits erwähnten Erfolgen einer künstlichen Berieselung — in der Regel wenig Aussicht auf Nachhaltigkeit. Man darf in solchen schweren Böden — wie wir bereits S. 359 erwähnten — den nutzbaren Inhalt der Bodenreservoire für die Wasserabfuhr auf höchstens 2 °/o des Volumens annehmen; sollen also für längere Trockenheit größere Wassermengen verfügbar bleiben, so muß nicht nur eine außerordentlich große Fläche tief drainirt werden, sondern man muß auch in der Lage sein, nach Belieben das Wasser aus den Drains abzulassen. Sind diesbezügliche Einrichtungen überhaupt möglich, so verursachen sie enorme Kosten; werden sie nicht angelegt, so ist der Mißerfolg unausbleiblich: der vom Regen gefüllte Grundwasserträger läuft in kurzer Zeit leer. Anders liegen die Verhältnisse dann, wenn man die unregelmäßigen, dem Regen bezw. der Wässerung unmittelbar folgenden Ergebnisse der Drains — wie S. 527 erwähnt — einem natürlichen Grundwasserreservoir zuführen und dadurch einen günstigen Wasserhaushalt in dem letzteren bewirken kann. Eine Anzahl englischer Städte, wie Farnham, Rugby, Sandgate, Paisley, Ayr, Kelmarnock u. a. scheinen dazu in der

Lage gewesen zu sein; auch die französischen Städte Montauban, Limoges, Rennes und Granville haben sich durch derartige Drainagen Wasser besorgt, ebenso Brüssel durch Ansammlung des Grundwassers in den sogen, „bois de la Cambre“. Als wenig gelungene Wassergewinnungsanlagen mit Drainage nennen wir zur Warnung jene von Kassel und von Konstanz; auf die letzteren werden wir in § 42 zurückkommen. Die Zahl kleinerer mißlungener Anlagen ist eine leider recht bedeutende.

Besonders gefährlich ist es, wenn durch horizontale Fassungsanlagen die Scheitelstrecken eines Grundwasserstroms entwässert werden, was schon häufig in der Absicht, die Wasser des Stromes unter natürlichem Drucke einem Versorgungsobjekte zuzuführen, versucht wurde. Man erreicht dadurch für einige Zeit — nämlich so lange, bis die Grundwasserwelle auf einen neuen tieferen Gleichgewichtszustand abgesunken ist — Wasser; später wird sodann die Fassungsanlage lediglich eine, durch den Vorgang einer kurzen Bodeninfiltration modifizierte Regenrinne.

Wie sich die Wirkung der, in einen große Wassermengen führenden Grundwasserträgereingelassenen kurzen Sammelgalerie zu der Wirkung eines Schachtbrunnens verhält, haben wir in § 39 S. 457 erwähnt. Ebenso haben wir in § 39 S. 479 darauf hingewiesen, welcher Teil eines Grundwasserstromes der Speisung eines Kanals dient, wenn derselbe oberhalb der undurchlässigen Schichte angeordnet wurde. In letzterer Hinsicht wollen wir bemerken, daß dann, wenn der Sammelkanal eine geringe Höhe hat bezw. mit seinem Scheitel wesentlich unter Grundwasserspiegel liegt, ohne auf der undurchlässigen Schichte aufzuruhen, ebensowohl über dem Scheitel weg als unter der Sohle durch Wasser entweicht. Dies ergiebt sich nicht bloß aus der theoretischen Betrachtung, sondern auch aus vielfachen Erfahrungen. Die auf solche Weise verlorene Wassermenge wächst unter sonst gleichen Umständen mit der dem Grundwasserstrome a priori innewohnenden Geschwindigkeit und umgekehrt. Es ist also unter diesen Umständen vielfach nicht gleichgültig, welche Höhe dem Sammelkanale gegeben wird.

Daß im übrigen auch ein sehr ungleichmäßiges Ergebnis einer Drainage oder Sammelanlage durch Kombination mit einer zweiten Wassergewinnung vorteilhaft ausgenutzt werden kann, werden wir im folgenden Paragraphen besprechen.

Litteratur:

Nahezu alle in Abschn. I, S. 24 ff. mit fettem Druck hervorgehobenen Werke enthalten Notizen, Beschreibungen und Zeichnungen von horizontalen Sammelanlagen. Wir verweisen ferner auf:

5, 7, 17, 20, 24, 26, 28, 38, 39, 42, 44, 45, 46, 49, 49, 50, 54, 59, 61, 62, 66, 72, 73, 75, 78, 83, 86, 110, 111, 118, 155, 156, 158, 161, 164, 170, 175, 197, 203, 208, 209, 213, 214, 218, 219, 238, 235, 237, 252, 253, 441, 442, 448, 455, 459, 468, 470, 478, 476, 478, 487, 490, 495, 550, 567, 581, 590, 616, 627 630, 655, 668, 687, 690, 695, 697.

Die mit fetter Schrift ausgezeichneten Abhandlungen enthalten teilweise oder ausschließlich theoretische Auseinandersetzungen.

¹

Vgl- auch System Donnet, S. 501.

²

Beispiele solcher künstlicher unterirdischer Reservoire sind in Provins und St. Nazaire (Frankreich); ein bis auf die undurchlässige Schichte abreichender wasserdichter Damm bildet hier die unterirdische Thalsperre (vgl. S. 356 Fig. 131).

³

Ueber die verschiedenen Methoden der Drainage (Weite der Röhren, gegenseitige Entfernung derselben, Tieflage etc.) handeln außerdem [441], [448], [455], [468], [470], [473], [476], [490], [495], [550], [567], [590], [690], [695], [697].

⁴

Es mag hier noch darauf verwiesen werden, daß bei bestimmter Lage der Grundwasserwelle der offene Graben eine Abänderung dieser Lage auf zweierlei Weise bewirken kann: einmal durch die Spiegelsenkung im Graben und sodann durch eine Verlegung des letzteren gegen die Richtung oder mit der Richtung der Grundwasserströmung. Eine wechselnde Wassertiefe im Graben entspricht in ihrer Wirkung auf die Grundwasserwelle einer seitlichen Verschiebung der Entwässerungsgrenze und umgekehrt. Näheres hierüber in „Lueger, O., Theorie der Bewegung des Grundwassers in den Alluvionen der Flußgebiete“. Stuttgart 1883. S. 17 ff.

⁵

Vgl. Tijdschrift van het Koninklijk Institut van Ingenieurs 1889—90. L. 4 S. 73.

⁶

Brunnen werden in Nähe des Meeres bezw. auch auf Inseln im Meere da und dort wesentlich tiefer als Meeresspiegel abgesenkt, weil das Süßwasser ebenfalls tiefer abreicht. Hierüber und über die Befreiung des durch Brunnen auf diese Art gewonnenen Wassers vom Gerüche nach Schwefelwasserstoff vgl. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 33, S. 252, Jahrg. 1890 (Norderney).

⁷

Sand und Schlammablagerungen können dabei mit entfernt werden. Wenn möglich sollte man übrigens den Drainsträngen solche Lichtweiten bezw. Gefälle geben, daß bei höheren Wasserständen derartige leichte bewegliche Sedimente durch die Geschwindigkeit im Rohre fortgespült werden.

⁸

Zu den Anlagen letzterer Art gehören die auf S. 538 angegebenen Kombinationen von Sammelröhren mit Brunnen. Einfache sogen. „Filterrohrsammler“ mit freiem Auslaufe finden sich in den Wassergewinnungsanlagen der Städte Baireuth, Burgstädt, Ems, Erfurt, Frankfurt a. M., Hannover (geschlitzte Eisenrohre von 800 Millimeter Lichtweite), Hof, Iserlohn, Kassel, Lauban, Malstatt-Burbach, Sprottau, Thun, Wildungen etc.

⁹

Vgl. Johnstone, J., Abhandlung über das Austrocknen der Sümpfe etc. Aus dem Englischen von Podewils. Berlin 1799.

¹⁰

Eine ausführliche Beschreibung der ersten derartigen Filterkanäle in Toulouse, Angers und Lyon findet sich in dem Werke von Dupuit (Abschn. I S. 29 [229]); sowohl die ebengenannten als auch die Filterkanäle für die Wasserversorgungen von Genua und Perth beschreibt Kirk-wood-Samuelson [715].

¹¹

Schlupfbare Sammelkanäle befinden sich in den Wassergewinnungsanlagen der Städte Bozen, Bunzlau, Cannstatt, Danzig, Eisenach, Esslingen, Freiburg, Königsberg, München, Nordhausen, Reutlingen, Tübingen, Wien (Kaiser Ferdinand-Wasserleitung).

¹²

Hinsichtlich der allgemeinen Orientierung bemerken wir, daß die Richtung Freiburg-

¹³

Güntersthal von Nord nach Süd, jene Freiburg-Ebnet von West nach Ost weist.

¹⁴

Wassergewinnungsanlagen mit Sammelst ollen sind jene von Aachen, Annaberg, Baden-Baden, Brunneck, Gießen, Heidelberg, Innsbruck, Iserlohn, Lahr, Pforzheim, Todtnau, Wiesbaden etc.

Lueger, Wasserversorgung.

¹⁵

Die Wassergewinnungsanlagen von Bochum, Chemnitz, Dortmund, Duisburg, Essen, Frankfurt a. 0., Hagen, Halle, Mühlheim a. d. R., Mühlhausen i. Eis., Nordhausen, Schalke, Werden, Zwickau haben alle mit Filterröhren verbundene Brunnen. Meistens sind hierbei gelochte Thonröhren von 200 bis 500 Millimeter Lichtweite zur Verwendung gelangt.

§ 42. Kombinationen verschiedener Fassnngssysteme.

In manchen Fällen ergiebt das Studium einer Wasserversorgungsfrage zum vornherein geradezu die Unmöglichkeit, mit einem einzigen Systeme der Wassergewinnung die dem Gesamtbedarfe entsprechende Menge zu erlangen. Häufiger

liegen jedoch die Veranlassungen zur Systeme in dem unvermutet raschen Anwachsen der Bedürfnisse eines zu versorgenden Objektes; deren Befriedigung durch Erweiterung einer bereits benutzten Wasser-

Kombination prinzipiell verschiedener Fassungs

bezugsquelle unmöglich wird oder auch in dem Nachlassen der Leistungsfähigkeit der letzteren bezw. in einer Aenderung der Qualität des gelieferten Wassers. Wir erinnern an die nicht abzuleugnende, in verschiedenen Ursachen zu suchende, nahezu allerwärts bemerkte Abnahme der Ergiebigkeit zentraler Grundwasserversorgungen, welche für große Städte benutzt werden, und an die eingetretene Verderbnis solcher Grundwasser infolge zu starker Inanspruchnahme; ferner an die schon vielfach erwähnten Einflüsse veränderter Bodenkultur oder der Ueberbauung etc. auf Quellen und Grundwasser, sowie die verderbliche Wirkung von industriellen Ansiedelungen auf die Qualität des Wassers in Flüssen, Sammelteichen und Seen.

wenn für den relativ hoch gelegenen Teil von beschränkter Leistungsfähigkeit das

Im übrigen kann manchmal selbst dann, wenn die Möglichkeit der Versorgung von einer einzigen Bezugsquelle vorliegen würde, die Aufgabe: mit dem Minimum an Aufwand den Bedürfnissen in einfacher betriebssicherer Weise gerecht zu werden und insbesondere der zukünftigen Entwickelung des Versorgungsobjektes Rechnung zu tragen, a priori besser mit mehreren getrennten Systemen gelöst werden. Es wird z. B. ein kleinerer Gesamtaufwand für eine Versorgung erforderlich sein, einer Stadt mit einer Quellenzuleitung nötige Wasser beschafft werden kann, während die tiefer gelegenen Stadtteile mit Grundwasser unter künstlicher Hebung gespeist werden. Ist die Hochstadt klein gegenüber der Tiefstadt, so wäre es sehr unökonomisch, eine einheitliche Versorgung von der Pumpstation aus durchzuführen und in der Tiefstadt eine unnötig große Druckhöhe mit großen Opfern an Betriebsarbeit zu erzeugen. In solchem Falle wird eine Kombination beider Versorgungen derart erfolgen, daß zwar die Rohrnetze getrennt bleiben, daß aber das aus dem Hochstadtsystem überschüssige Wasser dem Reservoir der Tiefstadt zufliesst und eventuell sowohl von der Pumpstation als auch von den Quellen aus das ganze Rohrnetz gespeist werden kann.

Die Versorgung aus verschiedenen Bezugsquellen hat nicht notwendig eine Trennung der. Rohrnetze im Gefolge; nicht einmal die Zusammenleitung aus den verschiedenen Systemen in ein gemeinsames Reservoir vor Beginn der Verteilung ist erforderlich. Man kann z. B. eine in trockener Zeit nicht genügend ergiebige Quellwasserversorgung durch Zupumpen von Grundwasser oder durch Beiführung von Wasser aus Sammelteichen, Seen etc. auf eine genügende Leistungsfähigkeit bringen, wenn das von der Pumpstation, dem Sammelteich, den Seen etc. kommende Rohr an beliebiger Stelle mit dem Verteilungsnetze verbunden wird. Die Ausgleichung der Konsumschwankungen durch das Reservoir findet in solchem Falle in ganz derselben Weise statt, wie dann, wenn das gepumpte oder mit natürlichem Drucke beigeführte Ergänzungswasser erst auf dem Umwege durch das Reservoir in das Rohrnetz gelangen würde.

von

Die einfachste Lösung ist selbstverständlich in allen solchen Fällen die allmähliche, parallel mit den wachsenden Bedürfnissen gehende, ökonomisch rationellste Zufügung neuer Sammelanlagen von gleicher oder ähnlicher Art, wie die bestehende, durch Zusammenleitung der Ergebnisse unter natürlichem oder künstlich erzeugtem Gefälle*). Hierher gehören die Vereinigung von Hochquellen und Tiefquellen oder Hochquellen und Grundwasser in dem gewöhnlich mit diesen Bezeichnungen verknüpften Sinne; man hat es hier mit Wassern zu thun, welche ihrer Entstehung

*) Wir werden in Abschn. IV näher auf die technischen Maßregeln eingehen, welche ergreifen sind,

verbinden, und verweisen hier

zu

zu

um solche in verschiedenen Höhenlagen befindliche Fassungssysteme unter sich

nur darauf, daß die Folgen eines Zupumpens von Wasser äquivalent jenen sind, welche entstehen würden, wenn an Stelle des Druckwindkessels ein Eeservoir mit einem Wasserspiegel entsprechend der durch die Pressung in diesem Windkessel indizierten Meereshöhe befindlich wäre.

nach g’l eich wertig sind, trotzdem sie aus prinzipiell verschiedenen Fassungssystemen herrühren. Die einheitliche Versorgung wird durch derartige Erweiterungen nicht notwendig beeinflußt. Sobald aber qualitativ verschiedene Wasser in Benutzung kommen, wird man fast ohne Ausnahme auf ein einheitliches Verteilungssystem verzichten müssen. Dieser Verzicht kann im übrigen auch durch rein äußere Verhältnisse bedingt sein.

So ist z. B. in sehr großen Städten, wie London, Paris etc., eine einheitliche Versorgung weder wünschenswert noch durchführbar. Die Gesamtziffer des Verbrauches ist hier eine so enorme, daß es gefahrvoll wäre, in einem einzigen Werke die derselben entsprechende Wassermenge anzuhäufen bezw. deren Verteilung von einer Zentralstelle aus zu bewirken. Man kann sich in dieser Hinsicht durch eine kleine Rechnung leicht ein Bild von den gigantischen Dimensionen des entstehenden Rohrnetzes an seinem Ursprünge machen; denkt man zugleich an den jährlichen Bevölkerungszuwachs und die Folgen desselben in Bezug auf Wassermengen, so erhält man mit Hinblick auf den weiteren Umstand, daß die neuen Quartiere stets an der Peripherie des bestehenden Stadtgebietes sich entwickeln und manchmal eine stärkere Besiedelung, manchmal eine Entlastung älterer Stadtteile zur Folge haben, einen Begriff von der Schwierigkeit bezw. der Unmöglichkeit, all diesen Dingen von einer Stelle aus a priori gebührend Rechnung zu tragen. Fehlerhafte Dispositionen wären ganz unvermeidlich. Ferner wären die Folgen eines Röhrenbruchs bei einheitlicher Versorgung außerordentlich empfindlich, um so mehr, als bei sehr großen Rohrdimensionen die für Reparaturen erforderliche Zeit eine ziemlich lange ist. Schon allein in Rücksicht auf diese Gefahren ist es am Platze, durch eine Kombination verschiedener Versorgungsanlagen den möglichst ununterbrochenen Wasserbezug zu sichern. Auch wird meistens die Ausnutzung einer einzigen Art von Wasserzuführung nicht rationell sein: einerseits, weil die Stadterweiterungen eine den jeweiligen Bedürfnissen entsprechende Vergrößerung der Sammelanlagen bedingen, welche oft schwer oder unmöglich durchzuführen ist und dann, weil eventuell andre passende und leicht erreichbare Wasservorräte dem Prinzipe der einheitlichen Versorgung zu liebe unberücksichtigt bleiben müßten. Da es ohnehin stets sehr teuer und schwer ist, die für solche Städtekolosse erforderlichen Wassermengen überhaupt aufzutreiben, wäre die Außerachtlassung leicht erreichbarer, aber nur teilweise genügender ein Fehler. Endlich kommt in Betracht, daß bei der meist ungleichen Höhenlage der einzelnen Stadtteile bei einheitlicher Versorgung für die teilweise überflüssig große Hebung des Wassers große Summen nutzlos verschleudert werden müßten.

In der That giebt es auch keine einzige sehr große Stadt, die einheitlich versorgt wäre. London mit circa 5 660000 Einwohnern (1890) besitzt ein auf 4760 englische Meilen (7660 Kilometer) ausgedehntes Rohrnetz und verteilte durch dasselbe im Jahre 1890 eine Wassermenge von 290 623000 Kubikmeter. Nicht weniger als 184 Dampfmaschinenanlagen mit 21 659 Pferdestärken pumpen dieses Wasser aus verschiedenen Entnahmestellen in die Verteilungsreservoire. Ungefähr die Hälfte des verteilten Wassers wird der Themse entnommen; weitere 38%, liefert der Lea und ähnliche Bezugsquellen. Der Rest wird in der Hauptsache aus Quellen und artesischen Brunnen bezogen; er kommt fast ausschließlich im Osten dieser Riesenstadt zur Verteilung. Paris mit circa 2V² Millionen Einwohnern verteilt pro Tag rund 500 000 Kubikmeter Wasser (182 500 000 Kubikmeter pro Jahr) und bezieht dasselbe von fünf Zuleitungen unter natürlichem Druck, von welchen wir die bekanntesten: den Ourcqkanal und die Quellwasserleitungen von der Dhuis und derVanne, hervorheben wollen. Die Dhuisquellenfassung liefert pro Tag 20000 bis 25000 Kubikmeter in das Reservoir von Menilmontant; die Vannequellenfassung ergiebt eine Wassermenge von 110 000 Kubikmeter pro Tag, welche in das Reservoir von Montrouge eingeleitet wird. Außerdem sind mehrere artesische Brunnen im Gebrauche. Zwanzig Pumpwerke mit mehr als 4000 Pferdestärken liefern Wasser aus der Seine und Marne; überdies sind neue Quellwasserleitungen teils in Ausführung begriffen, teils hierfür vorbereitet. Berlin mit 1600 000 Einwohnern wurde bis vor Kurzem etwa zur Hälfte aus der Spree (Pumpwerk am Stralauer Thor),

zur andern Hälfte vom Tegelersee her mit Wasser versorgt (künstliche Filtration); neuerdings ist auch der Müggelsee zur Versorgung beigezogen. Außerdem befinden sich in der Stadt verschiedene Tiefbrunnenentnahmen. Wien mit circa 1 Million Einwohner erhält sein Trink- und Brauchwasser von der sogen. „Hochquellenleitung“ (Kaiserbrunnen, Stixensteinerquelle), einem mit dieser Leitung verbundenen Schöpfwerk bei Potschach und einer in Ausführung begriffenen „Tiefquellenleitung“, welche das Grundwasser des Steinfeldes bei Wiener-Neustadt dienstbar macht. Verschiedene ältere und private Versorgungen befinden sich außerdem in der Stadt bezw. den Vororten u. s. w. Als in den weitesten Kreisen bekannt dürfen wir die verschiedenen, voneinander getrennten Wasserzuführungen nach Rom, die teilweise ein Alter von Jahrtausenden besitzen, voraussetzen.

Charakter und Leistungsfähigkeit der von uns bisher der Reihe nach (§ 34 bis § 41) besprochenen Systeme sind wesentlich verschieden. Seen, Sammelteiche und Flüsse haben im allgemeinen den Vorzug, daß sie eine, manchmal innerhalb eines sehr großen Rahmens unbeschränkte Wassermenge jederzeit zu liefern vermögen; bedient man sich also solcher Bezugsquellen zur Wasserversorgung, so wird man (abgesehen von ganz großen Städten) in der Regel weitere Kombinationen nicht oder nur selten notwendig haben. Es ist unter ähnlichen Umständen leicht, sich dem allmählich wachsenden Bedarf eines Versorgungsobjektes anzuschließen, da es sich zumeist nur um eine Vermehrung der Maschinen, Filter etc. handelt, also um Aufgaben, bei welchen die Lösung keinerlei Unsicherheiten bietet.

Bei Zisternen, Quellwasserversorgungen und Grundwasserversorgungen liegen die Verhältnisse nicht mehr so günstig. Insbesondere ist bei Quellwasserversorgungen eine Vermehrung des mit den Jahreszeiten schwankenden Ergebnisses (vergl. Abschn. II, S. 275) meistens sehr erschwert, vielfach sogar — wenn es sich um Aufschlußarbeiten handelt — ein mehr oder weniger unsicheres und mit großen Kosten verbundenes Wagnis (vergl. S. 379). Man kann auch nur ausnahmsweise bei Quellenfassungen jene Vorkehrungen treffen, welche den zeitweisen Wasserüberfluß für trockene Perioden reservieren (vergl. § 36); in der Regel muß man darauf verzichten. Bemißt man die Quellenlieferung zum vornherein so, daß sie auch in trockenster Zeit den Anforderungen des Konsums gerecht wird, so liefern die Quellen während des größten Teils vom Jahr Ueberwasser und die Fassungsanlagen erfordern manchmal sehr bedeutende, diesem Zwecke zu bringende Opfer. Ein ganz gleiches Verhältnis findet selbstverständlich statt, wenn ein Grundwasserstrom in der Art angezapft wird, daß sein Auslauf ein freier und ständiger ist; man hat in solchem Falle einfach eine künstlich erschlossene Quelle.

Entnimmt man dagegen den Wasserbedarf aus einem tiefliegenden, nicht frei ausmündenden Grundwasserstrom durch ein Pumpwerk, so kommt das vorhin erwähnte Ueberwasser in Wegfall; die Wasserentziehung ist jetzt zeitlich und nach Maß identisch mit dem Verbrauche und die Wasserwirtschaft eine rationellere. Die Unregelmäßigkeiten des Konsums gleichen sich im Grundwasserreservoire in einfachster Weise aus; ersetzen die natürlichen Bodeninfiltrationen dem Strom im Laufe eines Jahres im Mittel das ihm abgenommene Wasserquantum wieder, lebt man also von den Zinsen und nicht vom Kapitale, so sind es meistens nur unerhebliche Schwankungen in der Höhenlage der Grundwasserwelle, welche durch die unregelmäßige Entnahme hervorgerufen werden. Man erkennt sofort die großen Vorzüge, welche die soeben erörterte Benutzung des Grundwassers gegenüber jener von Quellen bietet: bei den letzteren wechseln Ueberfluß und Mangel in unerwünschter Weise miteinander ab, während das Aufpumpen von Grund wasser sich genau parallel mit den Bedürfnissen hält und von der natürlichen Ausgleichung der Vorräte im Bodenreservoir Nutzen zieht.

Selbstverständlich muß die Grundwasserentnahme nicht notwendig eine zentrale im engeren Sinne dieses Wortes sein. Bei feinem Korne des Grund-

Wasserträgers ist von einer einzigen Bezugsstelle aus selbst dann, wenn hier mit ausgedehnten Saugleitungen aus einer Reihe von Brunnen geschöpft oder in anderer Weise eine große Breite des Grundwasserstromes in Anspruch genommen wird, selten ein sehr großes Wasserquantum zu gewinnen. Es steht aber nichts im Wege, an verschiedenen, eventuell meilenweit auseinandergelegenen Entnahmeorten für sich bestehende Grundwasser-Sammelanlagen zu erbauen und das Wasser derselben zusammenzuführen; sogar ein zentraler künstlicher Betrieb aller solcher Schöpfanlagen ist möglich, sei es durch Anwendung von Druckluft oder von elektrischer Kraftübertragung. Mit Anwendung dieser Hilfsmittel gelingt es auch für sehr große Städte durch Grundwassergewinnung das benötigte Quantum beizuziehen , ohne daß die Ueberanstrengung einer einzelnen Anlage erfolgen müßte;

Pi*

Mi

Boi

Kt

//.

vwr

mi/3

iS

ir-Vr.

’si

\X

y\x

mm.

B:

Fig. 238. Uebersicht der für die Wasserversorgung von Basel benützten Quellen.

uns scheint deshalb, als ob derartige Kombinationen von Gr und Wasserentnahmen manchmal eine sehr empfehlenswerte Lösung eines Wasserversorgungsproblems in ausgedehnten flachen Tiefebenen darstellen. Die Untersuchungen von Thiem in der Umgebung von Leipzig, jene von Hasselt in der Umgebung von Amsterdam sowie die in neuerer Zeit angestrebte Grundwasserversorgung für Kopenhagen , auf welche wir in § 43 zurückkommen werden, sind diesbezügliche sehr beachtenswerte Vorgänge. Die auf S. 534 ff. besprochene Freiburger Anlage ist ein fertiges Beispiel.

Im übrigen ist es vielfach naheliegend, durch eine Kombination verschiedener Fassungssysteme eine dem Bedürfnisse eines Versorgungsobjektes völlig entsprechende Wasserwirtschaft einzurichten.

Grundwasserversorgung und Quellwasserversorgung können z. B. so miteinander kombiniert werden, daß die erstere helfend eintritt, wenn die letztere ungenügend wird. Das Gleiche kann durch ergänzenden Zuzug von Seewasser, Wasser aus Sammelteichen, Flußwasser geschehen, sofern diese Wasser durch entsprechende

Vorbehandlung oder an sich das Prädikat eines gesunden Trinkwassers verdienen¹).

Wir wollen zunächst an einer Anzahl praktischer Ausführungen die Wirkung der ebengedachten Kombinationen studieren.

Wasserversorgung von Basel. Basel hat zur Zeit (1890) rund 72 500 Einwohner und wird in der Hauptsache durch die einer früheren Aktiengesellschaft gehörige, seit 1875 von der Stadt erworbene Quellwasserleitung von Grellingen mit Wasser versehen. Die Quellenzuleitung mündet in einem auf der Seite von Groß-Basel (südlich des Rheins) gelegenen Hochreservoire aus. Auf der Seite von Klein-Basel (nördlich des Rheins) ist in der Nähe des Flusses „Wiese“ ein Pumpwerk errichtet (das sogen. Erlenpumpwerk), dessen Brunnen wir bei anderm Anlasse (S. 507 ff.) beschrieben haben und welches die Bestimmung hat, die Wasserversorgung der Stadt zu ergänzen bezw. vollständig zu übernehmen, wenn die Quellwassermenge nicht ausreicht oder die Quellenzuleitung von Grellingen ausgeschaltet wird. Das letztere geschieht manchmal ursächlich der bei starken Regenfällen oder Schneeschmelzen entstehenden Trübung der Quellen.

Wir haben in Fig. 238, S. 543 eine Uebersicht des Fassungssystems bei Grellingen gegeben und bemerken, daß auch der Stauweiher bei Seewen und die Angensteiner Quellen in dasselbe einbezogen sind. Nach dem Jahresberichte des Wasserwerkes Basel pro 1890 lieferten sämtliche Quellen, von denen jede einzelne abstellbar ist, in den verschiedenen Monaten des Jahres nachstehende Maxima bezw. Minima:

Tiefster Stand

Höchster Stand

1890

Datum

Minutenliter

Kubikmeter pro Tag

Datum

Minutenliter

Kubikmeter pro Tag

Januar . Februar . März . April .    .

August . September Oktober . November Dezember

O 00

r-H CM

CO to m to    CO m to

M ^ ^ lo    m h a

10 611

10    125

7    776

8    127 8 802

11    772 10 017

8 343 10 233 7 398 13 554 7 020

15    280 14 580 11 197

11    703

12    675

16    952 14 424 12 014 14 736 10 653 19 518 10 109

24

15

24

29

15

16

31

20

13

46 305 19 467

16    362

17    091 unmeßbar

66 679 28 032

23    561

24    611

dto.

29 106 37 503 52 380 45 495 23 463 14 337

41 913 54 004 75 427 65 513 33 787 20 645

Trübungen des Wassers kamen bei den Pelzmühlequellen an 52, bei der Kaltbrunnquelle an 105 Tagen vor, wobei die ersteren Quellen auffallend viel feinen Sand führten.

Solche Trübungen sind es hauptsächlich, die eine Versorgung durch die Quellenzuleitung allein unmöglich machen; weniger häufig ist die Inanspruchnahme des ErlenpumpWerkes infolge von unzureichender Ergiebigkeit der Quellen zu Zeiten des stärksten Konsums. So treffen von 48 Betriebstagen des Erlenpumpwerkes pro 1890 nur drei auf eine Zeit, in welcher der Gesamterguß der Quellen den Verbrauch nicht mehr deckte (August); 45 Tage treffen auf Zeiten, in welchen ein Teil der Quellen wegen Trübung infolge von Regen oder Schneeschmelze abgestellt war.

Im ganzen wurden von dem Pumpwerke zur Ausgleichung des Bedarfes bezw. zum Ersatz für abgestelltes trübes oder sandiges Quellwasser nach der Stadt pro 1890 das Quantum von 114 580 Kubikmeter abgeführt, wie dies aus der nachstehenden Tabelle, auf die einzelnen Monate

nicht gemeint und a priori zu verwerfen.

verteilt, ersehen werden kann. Die Inanspruchnahme jedes der zwei vorhandenen Brunnen ist in der Regel 50 Sekundenliter, wonach sich die Betriebszeit richtet.

Betriebsdauer

W asserlieferung

Juli . . August . September Oktober . November Dezember

5 Tage

W IO CO CO I>

CO CO

8 770 Kubikmeter

9 572 10 595 9 091 19 947 45 953

7 347 3 305

Total in

48 Tagen

114580 Kubikmeter

Die der Stadt an Quell- und Grundwasser im ganzen Jahre (1890) zugeführte Wassermenge betrug 3 735419 Kubikmeter; das Pumpwerk hat also nur ungefähr 3% dieser Gesamtmenge geliefert.

Ohne das Pumpwerk hätte man aber den Bedürfnissen nur dann gerecht werden können, wenn man noch eine große Zahl andrer Hochquellen mit enormen Kosten einbezogen hätte. Die Stadt Basel, welche vor Errichtung des ErlenpumpWerkes häufig Wasserklemmen durchzumachen hatte, erfreut sich heute einer schön geordneten und vortrefflichen Wasserversorgung. Wir bemerken noch, daß das gepumpte Wasser auf der Seite von Klein-Basel ohne weiteres dem Rohrnetze übergeben wird und daß die zeitweise an den Quellen auftretenden Trübungen ihre Ursache in der zerklüfteten Gebirgsbescliaffenheit finden (Jura); im übrigen ist sowohl das Grundwasser als auch das Quellwasser von Grellingen her, sofern das letztere klar ab fließt²), von untadelhafter Beschaffenheit.

In ganz ähnlicher Lage wie Basel befindet sich

Wasserversorgung von Heidelberg.

die in weiten Kreisen bekannte Stadt Heidelberg. Die Stadt zählt zur Zeit (1890) etwas über 30 000 Einwohner und ist seit 1873 im Besitze einer Quellwasserversorgung. Die aus dem Buntsandsteine austretenden Wasser sind an zwei Stellen: im „Wolfsbrunnen“ und im „Rombach“, gefaßt. Die Ergiebigkeit der Wolfsbrunnenquelle ist eine äußerst schwankende; sie betrug im September 1882 (Maximum) 4400 Kubikmeter in 24 Stunden und sank im November 1887 auf 620 Kubikmeter (Minimum) herunter. Die Rombachquellen wurden im Jahre 1876 gefaßt und ergaben im Dezember 1887 nur 32 Kubikmeter (Minimum), im Juni 1886 dagegen 356 Kubikmeter (Maximum) pro 24 Stunden. Man ersieht sofort, daß eine ausreichende Versorgung der Stadt nur bei den höchsten Wasserständen möglich ist; die Versuche, in Nähe der Stadt zur Ergänzung des zeitweisen Fehlbetrages ausreichende unbenutzte Quellen aufzufinden, sind fehlgeschlagen.

Nachdem man sich einige Jahi’e in die manchmal außerordentlich reduzierte Wasserlieferung gefügt hatte, wurde — wie man uns mitteilt, gegen den Rat der Geologen — in der Thalsohle des Neckars, oberhalb (östlich) der Stadt etwa 440 Meter vom Marktplatz entfernt bei Schlierbach ein 48 Meter tiefes Bohrloch von 35 Centimenter Weite in den das Neckarthal unterlagernden Buntsandstein eingetrieben, welchem circa 1900 Kubikmeter Wasser pro Tag entnommen und mittels einer besonderen Leitung zu dem der Pumpstation nahegelegenen Hochreservoir (50 Meter Förderhöhe) zugeführt werden. Das Wasser ist von gleicher Qualität, wie das Quellwasser. Weitere Bohrungen zur Vermehrung des Quantums sind neuerdings mit Erfolg beendigt worden. Seit der Zeit ist dem periodisch wiederkehrenden Wassermangel durch ein relativ sehr billiges Auskunftsmittel abgeholfen.

Für die Stadt Konstanz wurde in den Jahren 1868

Wasserversorgung von Konstanz.

bis 1871 eine „Wasserfassung“ im sogen. Wollmatinger Ried auf der Halbinsel Bodansrück hergestellt. Wir haben in Fig. 239 das zu diesem Zwecke benutzte Gebiet mit Kreuzschraffierung angegeben. Der technische Leiter dieser Unternehmung hatte der Stadt in Aussicht gestellt, mittels ausgedehnter Sammelrohrstränge (Drainage) ein Wasserquantum von 27 Sekundenliter in ungefähr 460 Meter Meereshöhe, also rund 60 Meter über dem Spiegel des Bodensees zu erschürfen. Das Gebirge, welchem das Wasser entzogen wird, ist Gletscherschutt, welcher auf Tertiär (Molassesandstein) in großer Mächtigkeit auflagert. Etwas über 3 Kilometer Sammelröhren sind in einer, der topographischen Wasserscheide zwischen Untersee und Ueberlingersee nahegelegenen Mulde (dem Wollmatinger Ried) in den Gletscherschutt (als Griebel in der Gegend bekannt) zur Fassung des Wassers eingebettet worden.

Es waren Drainröhren aus gebranntem Thon in verschiedener, zwischen 90 und 180 Millimeter wechselnder Lichtweite; sie wurden mit offenen Stoßfugen, teilweise drei Röhren übereinander, auf Unterlagsbrettern verlegt. Die erwartete Wassermenge von 27 Sekundenliter scheint niemals vorhanden gewesen zu sein; bei Eröffnung des Werkes (1873) konstatierte man ein Quantum

Nord

VA\

jfüAihoi

Troeila

(Jbrf*n

70

•fdMi > Iwleh lten

70

"WiollmaAtuge jrVa Quell enjassimg

f AL

x:'

rigen

WoWÜtö

u iiiiurnmii

85*

./Um,

iü

ausle «.

vA

Üvt esi sclj.Bru.nn.

Wes\

pp

«c JSteerZ

Triboläm^en »

Gatüieben

II

<3

2 Inflam.

Fig. 239. Uebersicht der Wasserversorgung von Konstanz.

von circa 14 Sekundenliter, welches schon Ende September 1874 auf 4 Sekundenliter herabsank. Als der Verfasser im Herbst 1886 zur Abgabe von neuen Vorschlägen für die Wasserversorgung der Stadt Konstanz ersucht wurde, hatte man das Gesamtergebnis auf 0,5 Sekundenliter konstatiert, und dieses Wasser war unbrauchbar (moorig).

Hier liegt der vollständig mißlungene Versuch vor, durch Drainage des Scheitels einer Grundwasser welle (vgl. S. 539) nachhaltige und ausgiebige Wassermengen zu erschließen.

Inzwischen waren, in der Absicht, dem Wassermangel der Stadt von einer Stelle aus abzuhelfen, im Jahre 1878 die auf S. 515 beschriebenen „artesischen Brunnen“ erbohrt worden; die Wassermenge, welche diese Brunnen auf die Dauer liefern können, haben wir bereits genannt. Die frühere Einschätzung derselben auf mehr als 100 Sekundenliter war ein Irrtum, mit dessen Erkenntnis auch die von dieser Stelle aus geplante einheitliche Versorgung der Stadt in die Brüche ging. Es darf als mittleres Ergebnis nur 9 bis 10 Sekundenliter angenommen werden.

Die Lage der 16000 Einwohner (1890) zählenden Stadt, unmittelbar an der Schweizer Grenze, gestattet eine Versorgung unter natürlichem Drucke aus der Schweiz aus administrativen Gründen nicht. Will man eine einheitliche Versorgung durchführen, so ist das rationellste Auskunftsmittel die Entnahme aus dem Bodensee an dem in Fig. 239 bezeichnten Orte. Hierzu wird später wohl einmal geschritten werden müssen; vorerst ist es möglich geworden, durch eine Kombination der rekonstruiertenWollmatingerFassungmitden artesischen Brunnen die Versorgung weiter zu bewerkstelligen.

Es wurde zu diesem Zwecke” die Drainage der Wollmatinger Leitung gereinigt und teilweise umgelegt; dadurch ist es gelungen ein gutes Trinkwasser zu erlangen. Die Quantität ist schwankend und bewegte sich im Jahre 1891 zwischen 3,5 und 10 Sekundenliter, dürfte aber fernerhin etwas größere Maxima zeigen, weil die Zahl der Zuflüsse im Laufe des Jahres 1891 sich noch vermehrt hat.

Die artesischen Brunnen entspringen einem Grundwasserreservoir, welches einen äußerst geringen natürlichen Abfluß hat; infolgedessen können in demselben Vorräte angesammelt werden, ähnlich wie bei einem gewöhnlichen Wasserreservoir. Dieser außerordentlich günstige Umstand ermöglicht es, die von Wollmatingen her in unregelmäßigster Weise beifließenden Wassermengen (die Ergebnisse der Drains sind unmittelbar parallel den Regenfällen) voll auszunutzen und durch die Pumpstation bei den artesischen Brunnen jeweils den Fehlbetrag zuzugeben. Das letztere geschieht in der Weise, daß direkt von dem Druckwindkessel der Pumpe aus auf dem kürzesten Wege mit der Wollmatinger Leitung eine Verbindung hergestellt wurde, also ohne Zwischenreservoir. Man kann die artesischen Brunnen während der Sommermonate bis zu 30 Sekundenliter auf längere Zeit beanspruchen, wobei natürlich die Grundwasserwelle auf abnorme Tiefe unter Terrain sinkt; im Herbst, Winter und Frühjahr kann man sie sodann schonen, weil der städtische Bedarf geringer wird und gerade in dieser Zeit die Wollmatinger Anlage viel Wasser liefert. Dann erhebt sich die Welle an den artesischen Brunnen wieder ganz oder teilweise auf ihre frühere Lage. Ein besonderer Vorteil liegt noch darin, daß bei der Größe des Grundwasserreservoirs sogar von einem Jahrgange zum andern ausgeglichen werden kann.

Ohne die Kombination wäre die Stadt Konstanz zu großen Ausgaben für ein neues Wasserwerk gedrängt worden; mit derselben wird sie wahrscheinlich bis in das kommende Jahrhundert versorgt sein.

Wasserversorgung von St. Etienne. Wir haben bereits in § 35 S. 351 erwähnt, daß das dort beschriebene „Reservoir du Gouffre d’Enfer“ den Zweck habe, die Quellwasserversorgung der Stadt St. Etienne in trockenen Zeiten zu ergänzen. Der Fluß Furens, in dessen oberem, von schönen Tannenwaldungen geschütztem Gebiete die von der Stadt gefaßten Quellen entspringen, ist vielfach von Gewerben zu motorischen Zwecken ausgenutzt. Da seine Wassermenge in trockener Zeit bis auf 100 Sekundenliter herabsinkt und vor Anlage der Sammelteiche in solchen Perioden ausschließlich von den Quellen geliefert wurde, mußte den Industriellen eine Kompensation für das dem Bache entzogene Quellwasser geboten werden. Dies ist durch die Reservoiranlagen (Reservoir du Gouffre d’Enfer und Reservoir du Pas du Riot) möglich geworden. Andrerseits wird aber das Reservoir du Gouffre d’Enfer auch benutzt, um die Quellwasserversorgung zu ergänzen und eignet sich zu diesem Zwecke ganz vorzüglich, weil dem Zeitpunkte, in welchem Zuschüsse erforderlich werden, stets längere Trockenheit vorhergeht und mithin der Reservoirinhalt ganz rein und klar ist. Da das Wasser überdies in großer Tiefe aus dem Reservoir abgezogen wird, hat es auch die für eine Wasserversorgung notwendige Frische.

In allen ähnlichen Fällen wird eine direkte Benutzung des Reservoirwassers zur Speisung von städtischen Versorgungen ohne voi’herige künstliche Filtration zulässig sein.

Fassen wir die seither allgemein und an Beispielen erörterten Gründe, welche zu Kombinationen aus verschiedenen Fassungssystemen fuhren, nochmals kurz zusammen, so können die Fälle, in welchen solche Kombinationen am Platze sind, in drei Hauptkategorien geschieden werden:

1. Das zu versorgende Objekt ist so groß oder liegt in so verschiedener Höhe über dem Meer, daß auch bei der Möglichkeit einheitlicher Versorgung aus Betriebsrücksichten eine Trennung in Zonen die technisch richtigere Lösung ist.

In derartigen Fällen ist womöglich die Einteilung der Versorgungsbezirke bezw. der Wassergewinnungsort so zu wählen, daß jene Wasser, welche unter natürlichem Drucke beifließen, für die höchstgelegenen Stadtteile Verwendung finden und nur in den tiefstgelegenen Wasser, welches künstlich gehoben werden muß, verteilt wird.

2. Das zu versorgende Objekt kann einen Teil des Jahres über ausreichend mit Wasser von einer Bezugsquelle versehen werden; dagegen ist in der Zeit von Trockenheit oder bei sehr großem Konsum ein Zuschuß erforderlich.

Unter Bezugnahme auf die bereits erörterten praktischen Fälle dieser Art möchten wir bemerken, daß hier zur Bestimmung des ergänzenden Zuschusses am besten zusammengehörige Diagramme des Konsums während eines Jahres und des Ergebnisses einer vorhandenen Fassung hergestellt werden. Die zwischen beiden Diagrammen verbleibende offene Fläche giebt dann zeitlich und räumlich alle Anhaltspunkte für die Anforderungen, welche an die den Fehlbetrag liefernde Bezugsquelle zu stellen sind. Wir bemerken dabei, daß es sich selten als vorteilhaft heraussteilen wird, eine Quellwasserleitung durch eine zweite Quellwasserleitung zu ergänzen; dies wäre nur dann angezeigt, wenn, entsprechend § 36, die neu zutretende Anlage Wasser für beliebige Zeiten aufzustauen vermöchte oder wenn, wie dies im Hochgebirge da und dort Vorkommen mag, alpine Quellen (Sommerhochwasser) mit normalen (d. h. solchen mit Sommerniederwasser) vereinigt werden könnten. Am vorteilhaftesten ist die Verbindung einer Quellwasserfassung mit einer Pumpstation, welche das Wasser aus einem großen, die Schwankungen in der Entnahme leicht ausgleichenden Grundwasserreservoir bezw. Grundwasserstrome entnimmt. Die Ergänzung durch künstlich filtriertes oder vollständig klares Wasser aus Flüssen, Sammelteichen und Seen ist technisch der eben erwähnten gleichwertig; ihrer Ausführung steht jedoch heutzutage noch da und dort die öffentliche Meinung³) entgegen, welche diese Wasser als in allen Fällen zum Trinken ungeeignet betrachtet.

3. Es kann die Versorgung eines Objektes mangels geeigneter Bezugsquellen nur in der Art geschehen, daß Wasser von verschiedener Qualität zur Verteilung gelangt.

Für diesen Fall ist zunächst eine Definition der „verschiedenen Qualität“ zu geben und verweisen wir auf das in der Einleitung S. 281 ff. Gesagte. Wir haben dort bemerkt, daß gut filtriertes Flusswasser, Seewasser, Wasser aus Sammelteichen etc. zum Trinken ebenso gesund sein könne, als Grundwasser oder Quellwasser.

In Rücksicht auf die hohen Kosten einer künstlichen Filtration oder auf die Unmöglichkeit, aus sehr verdorbenem Flußwasser durch Filtration ein gutes Trinkwasser mit den seither bekannten Hilfsmitteln herzustellen, kann man zu dem Entschlüsse gedrängt werden, zweierlei Wasserqualitäten in einem Versorgungsobjekte zu verteilen. Liegt z. B. eine größere Stadt an einem See, aus welchem stets klares Wasser zu schöpfen ist, oder ist die Errichtung von Sammelteichen möglich, die ebenfalls ein klares Wasser liefern, so wird die Entschließung, solches Wasser unfiltriert abzugeben, sanitäre Mißstände nicht im Gefolge haben, wenn dasselbe nicht zum Trinken gebraucht wird. Man wird dann neben diesem Wasser geringerer (zweiter) Qualität noch eine besondere Versorgung mit Trinkwasser einrichten müssen (vergl. S. 287). Die Lieferung beider Arten von Wasser an die Abnehmer ist in solchem Falle unbedingt so durchzuführen, daß eine Verwechslung bei Benutzung von Wasser Verteilungseinrichtungen ausgeschlossen bleibt.

Bei einer derartigen Kombination ist dementsprechend die beste Lösung jene mit zwei getrennten Verteilungsnetzen, von welchen das eine nur Trinkwasser leitet und überall dort eingeführt wird, wo das Wasser für Haushaltungszwecke oder in Lebensmittelgewerben zur Benutzung gelangt; das zweite Verteilungsnetz liefert sodann ausschließlich Wasser zum Spülen von Kanälen, zum Straßenspritzen, zu Springbrunnen, Bewässerung von Gärten, zur Kesselspeisung, zum Fabrikbetriebe etc. Es ist aber noch weiter erforderlich, daß in gewöhnliche Privathäuser oder Miethäuser, Hotels etc. nur Trinkwasser — kein andres — eingeführt werde, denn

nur in diesem Falle ist eine Verwechselung ausgeschlossen; würden beide Arten eingeleitet, so würden — auch wenn die verschiedene Qualität durch die deutlichsten Aufschriften vor das Auge geführt wäre — Verwechselungen aus Unachtsamkeit und Lässigkeit in Menge Vorkommen. Bei größeren Gewerbebetrieben, bei denen die Geschäftslokale und Wohnungen zusammenliegen, kann ausnahmsweise zweierlei Wasserleitung am Platze sein, weil hier schon mehr Disziplin unter den beschäftigten Personen und eine gute Kontrolle des Gebrauchs der Hauseinrichtungen herrscht⁴).

§44)

Werden die erforderlichen Qualitäten ermittelt, so ist der Bedarf an Reinwasser gleich dem gesamten Hausverbrauche und dem der Lebensmittelgewerbe (vgl. Abschn.IV, zu setzen; es kann dies mit ziemlicher Genauigkeit geschehen, weil die Zahl der Bäcker, Metzger etc. fast allerwärts in gleicher Proportion zur Bevölkerungsziffer steht und der Wasserverbrauch der Nichtgewerbetreibenden pro Kopf kein sehr schwankender ist. Der Bedarf an Wasser zweiter Qualität⁵) ist nicht so sicher zu ermitteln; dies hat aber in der Regel nicht viel zu sagen, da die Beschaffung und Vermehrung desselben in allen Fällen ungleich leichter ist, als jene des Trinkwassers.

Eine derartige Teilung der Versorgung in zwei qualitativ verschiedene Wasser führende Rohrnetze hat unzweifelhaft den Vorzug, daß die Quantität des stets schwieriger zu beschaffenden reinen Trinkwassers auf ein Minimum reduziert wird und daß die Unabhängigkeit der Trinkwasserleitung von jener für öffentliche Zwecke und Gewerbe eine gleichmäßigere unbeschränkte Entnahme in allen Stockwerken verbürgt, die bei einheitlicher Versorgung durch Benutzung von Hydranten etc. hier und da gestört wird.

In Paris ist die Trennung der öffentlichen Wasserversorgung von jener der Hausversorgung erstmals in großem Maßstabe durch Beigrand durchgeführt worden⁶). Für die Gewerbe, die Straßen, die Höfe, die Stallungen, Gärten etc. wurde das Wasser von den Pumpwerken an der Seine und Marne, jenes vom Ourcqkanal und einiger alter Leitungen bestimmt; die reinen Quellwasser von der Dhuis und der Yanne, sowie der neueren Quellenzuleitungen sind für die Hausversorgung Vorbehalten. Yon dem Gesamtverbrauche an Wasser in Paris geht aber mehr als die Hälfte auf für den öffentlichen Bedarf: Springbrunnen, Straßenbegießen, Kanalspülen etc.; es ist also, da auch noch an die Gewerbe Wasser zweiter Qualität geliefert wird, der Bedarf an reinem Trinkwasser der relativ geringere. In andern Städten, besonders in den deutschen, verhält sich dies anders. Für Springbrunnen und ähnliche Luxuseinrichtungen geschieht hier in der Regel nicht viel. Das Straßenbegießen wird in ganz andererWeise gehandhabt: in Paris werden die Fahrbahnen im vollen Sinne des Wortes abgewaschen, während sie bei uns nur gespritzt und dort, wo ein geordneter städtischer Dienst besteht, gekehrt werden.

In Rücksicht auf diese besonderen Yerhältnisse wird man sich natürlich wohl überlegen müssen, das Beispiel von Paris nachzuahmen. Es darf nicht außer acht gelassen werden, daß die in allen Straßen einer Stadt anzulegenden doppelten Rohrleitungen und Verteilungseinrichtungen nicht nur ein großes Anlagekapital erfordern, sondern auch vermehrte Betriebskosten verursachen. Um Mißgriffe und Unsicherheiten in der Bedienung der Schieber etc. zu vermeiden, muß das Personal für die Ueberwachung des Dienstes selbst, sowie die zum letzteren gehörige Mannschaft erheblich vermehrt werden. Berechnet man die Anlagekosten und die kapitalisierten Betriebskosten, so wird vor allem hieraus zu ermessen sein, ob nicht um denselben Preis oder nur um weniges mehr eine einheitliche Versorgung mit gutem Trinkwasser möglich wird. Ist dies der Fall, so ist ihr unter allen Umständen der Vorzug zu geben; in kleineren Städten wird dies fast ohne Ausnahme zutreffen.

Schließlich möchten wir noch auf eine Art der Ergänzung des Wasserquantums bestehender Wasseranlagen aufmerksam machen: auf die durch Tiefbohrungen innerhalb bestehender Brunnen in manchen Fällen bei Grundwasserversorgungen eventuell zu erzielende Wasservermehrung (vergl. S. 499, Fig. 222 links). Da und dort mögen mit dieser Kombination bei kleineren Versorgungsobjekten bescheidene Wünsche zu erfüllen sein; in sehr großen Städten wird in der Regel derartigen — wie wir bereits S. 524 erwähnten — gewagten und meist auch langwierigen Ausführungen heutzutage nur ein untergeordneter Wert beigemessen.

§ 43. Zweckmäfsigste Fassungsorte bei freier Wahl.

Wir haben bereits in der Einleitung auseinandergesetzt, daß und weshalb die Qualität eines Wassers durch den äußeren Charakter des Bezugsortes allein nicht bestimmt sei. Dies muß man sich stets vergegenwärtigen, wenn die Absicht vorliegt, ohne jede Voreingenommenheit die zweckmäßigsten Fassungsorte für das Wasser zu bestimmen. Trotz der vielfachen und eingehenden Beleuchtung, welche die Qualitätsfrage durch erfahrene Sachverständige gefunden hat, werden immer wieder von Zeit zu Zeit allgemein gültige Unterscheidungszeichen verschiedener Wasserarten aufgestellt, die irre führen. Dahin gehört vor allem die Meinung, daß, ihrer Vereigenschaftung zum Trinken entsprechend und nach absteigender Qualität geordnet zunächst Quellwasser, dann Wasser aus Tiefbrunnen, überhaupt Grundwasser aus tiefen Bodenschichten, dann Regenwasser , Seewasser, Flußwasser etc. in Betracht kommen; dahin gehört in zweiter Linie der Ausspruch: „Das aus genügender Tiefe (30 Meter) stammende Grundwasser sei überall qualitativ unbedenklich“ , an welchen offenbar in neuester Zeit der von einigen Brunnentechnikern gemachte Qualitätsunterschied eines ersten und eines zweiten Wasserhorizontes anknüpft.

Solche Aussprüche können niemals allgemein gültig sein, denn die Verhältnisse liegen in jedem einzelnen Falle verschieden. Unter hunderten von Quellen oder Grundwasserströmungen sind kaum zwei oder drei, welche unter ähnlichen äußeren und inneren Bedingungen stehen. Hier ist das Infiltrationsgebiet auf große Tiefe zerklüftet; es dringt Schmutzwasser nicht bloß auf 30, sondern auf 50, ja auf 100 Meter rasch an einzelnen Stellen in den Untergrund und kann einen sehr' tief gelegenen Grundwasserstrom total verderben. Dort verläuft ein solcher zwei Meter unter Sandboden; er ist und bleibt rein, sofern das darüber liegende Feld nicht maßlos verunreinigt wird. Hier entspringt eine Quelle mit wechselnder Temperatur und zeitweiser Trübung; unter ganz ähnlichen äußeren Verhältnissen kommt eine andere krystallhell von geringem Temperaturwechsel zum Vorschein. Die letztere kann ihrer chemischen Eigenschaften wegen unbrauchbar sein, die erstere nach vorhergegangener Filtration das vortrefflichste Wasser liefern. Aehnlich ist es mit den Flüssen, den Seen, Sammelteichen etc. Eine vollständige Identität zweier Fälle ist dem Verfasser nie bekannt geworden. Da aber nur unter identischen Vorbedingungen die gleichen Folgen entstehen, so ist zum vornherein klar, daß eine Rangierung der Wasser nach rein äußerlichen Kennzeichen notwendig zu Irr-tümern Anlaß giebt.

Es kann nach allem, worauf wir Bezug genommen und was wir bisher erörtert haben, nicht zweifelhaft sein, daß ausnahmslos die chemische und bakterio-

logische Untersuchung entscheidet, ob für bestimmte Zwecke die Benutzung einer Wasserbezugsquelle zulässig ist oder nicht.

Wir haben in § 42 S. 548 gesehen, daß es Zwecke giebt, welchen ein Wasser untergeordneter Qualität entsprechen kann. Hierfür pflegt man offene Wasser-läufe, (Flüsse, Seen etc.) zu verwenden und unter den verfügbaren jenen zu wählen, dessen Beizug mit dem Minimum an Aufwand verknüpft ist.

Dagegen verlangen wir für das zum menschlichen Gebrauche bestimmte Wasser unbedingt, daß es schon vor der Einführung in die Verteilungsleitung⁷) ein nach dem Ausspruche Sachverständiger gesundes Trinkwasser sei. Außerdem werden bei freier Wahl unter verschiedenen Wasserbezugsorten die Tauglichkeit zum Kochen und für den Gewerbebetrieb, also die mehr oder weniger große Härte des Wassers, ferner der Affektions wert einer bestimmten Bezugsquelle wegen ihrer Frische und ihres Kohlensäuregehaltes, endlich, und nicht zum geringsten Maße, der Einfluß der Gewohnheit und der öffentlichen Meinung eine entscheidende Rolle spielen.

Die letztere ist insofern ein wichtiges Moment für den Techniker, als dann, wenn es sich um städtische Versorgungen handelt, die Macht in den Händen der Majorität liegt und der Wille des Auftraggebers entweder geachtet oder auf den Auftrag verzichtet werden muß. Es gab früher und giebt heute noch in Gebirgsgegenden Administrationen von Städten, welche die Gesundheit der Einwohnerschaft im höchsten Grade gefährdet erachten, wenn anderes als Quellwasser (im gewöhnlichen Sinne) zur Verteilung gelangt; filtriertes Flußwasser oder solches aus Sammelteichen etc. zu gebrauchen erscheint ihnen geradezu sündhaft.

Nun ist es ja verständlich, wenn gegen alle jene Wasser, welche eine künstliche Filtration erfordern, einige Bedenken obwalten (vergl. S. 437), die unter Umständen sogar gerechtfertigt sind; daß es aber heute noch so viel Leute giebt, welchen die Identität der Entstehung von Quellwasser und Grundwasser unbekannt ist, und solche, die jede Belehrung darüber geringschätzig abweisen, ist sehr zu bedauern. Man kämpft vielfach erfolglos gegen diese Vorurteile; es sollte aber in geeignetem Falle nie unterlassen werden, weil beim Vorkommen eines Mißgriffes auch in dem unzeitigen Schweigen des Technikers eine Verantwortung liegt, welche nicht jeder auf sich nehmen mag. Auch ändern sich die Zeiten und mit ihnen die Ansichten der für die sogen, öffentliche Meinung maßgebenden Persönlichkeiten; dann folgt, wenn auch spät, doch die richtige Erkenntnis.

Die Wasserversorgung von Heidelberg liefert das Beispiel für eine solche Umwandlung der Ansichten. Die genannte Stadt hatte im Jahre 1869 den verstorbenen badischen Oberbaurat Gerstner in Karlsruhe um Vorschläge zu einer neuen Versorgung ersucht, zugleich aber auch eine sogen. Wasserkommission ernannt, welch letztere a priori die auf die Quellen des Wolfsbrunnens etc. basierte Wasserleitung anstrebte. In einem im Jahre 1870 abgegebenen Gutachten, erklärte Gerstner nach eingehender Würdigung aller von der Kommission in Aussicht genommenen Quellengebiete: „Zunahme der Bevölkerung und außerordentliche Trockenheit würden die auf diesen Gebieten zusammengeführte Wassermenge früher oder später als unzulänglich erscheinen lassen“. Er fügte später noch hinzu: „Selbst wenn die Kommission auch für die nächste Zukunft einer Quellenversorgung den Vorzug geben wollte, so muß dieselbe doch nach Vorstehendem auch jetzt schon die Verwendbarkeit von Grundwasser für die fernere Zukunft in den Kreis ihrer Betrachtungen ziehen, um sich nicht dem Vorwurfe allzugroßer Kurzsichtigkeit in ihrem Unternehmen auszusetzen“. Man hat damals die Ratschläge des Herrn Gerstner nicht befolgt, sondern durch einen andern Techniker die Quellwasserleitung herstellen lassen. Der hier wohlerwogenen Vorschlägen gegenüber durchgesetzte Wille der Kommission hat aber zu sehr unangenehmen Erfahrungen geführt, bis, wie wir S. 545 erörtert haben, schließlich doch zu einer ergänzenden Grundwasserversorgung geschritten werden mußte. Die Vorurteile gegen das Grundwasser sind also in Heidelberg überwunden.

Aehnliche Fälle sind in reicher Menge vertreten. Andrerseits kann unter Umständen die öffentliche Meinung auch im Rechte sein, wenn sie eine andre Versorgung als die mit Quellwasser ablehnt; nur darf hier kein Unterschied mehr zwischen Quellwasser und Grundwasser gemacht werden. So wird in Klima auf die Frische und den Kohlensäuregehalt des

einem warmen

Wassers ein hoher Wert gelegt und dort kann in der That unter sonst gleichen Umständen ein großer Vorzug der guten Quellwasser und Grundwasser vor dem künstlich filtrierten Flußwasser, Teichwasser und Seewasser nicht in Abrede gestellt werden⁸). Ist sodann auch gründlich erwogen worden, welche Opfer diesem qualitativen Vorzüge zulieb gebracht werden müssen, so hängt es nur von der Ergiebigkeit der Fassung und dem Vermögen der zu versorgenden Stadt ab, ob eine in der Regel wesentlich teurere Versorgung mit Quellwasser bezw. Grundwasser empfohlen werden kann⁹).

In kalten Ländern hat die ebengedachte Frische des Wassers keinen so großen Wert; hier ist auch die Verwendung zum Trinken von keinem großen Belang, weil die Rauhigkeit des Klimas mehr zum Genüsse warmer Getränke und Spirituosen anreizt. Es werden also andre Gesichtspunkte maßgebend; nur der Aufwand entscheidet. Man hat den Bezugsort so zu wählen, daß dessen Benutzung die Gewähr für eine allzeit ungestörte und auch noch späteren Bedürfnissen anzupassende Entnahme bietet und zugleich unter allen Möglichkeiten diejenige ist, welche den geringsten Jahresaufwand für den Betrieb und die Verzinsung bezw. Amortisation des Anlagekapitals beansprucht.

Mit Rücksicht auf diese allgemeinen Gesichtspunkte hat man in den Fällen, in welchen die Verhältnisse überhaupt eine Wahl zwischen verschiedenen Bezugsquellen gestatten, die einzelnen Möglichkeiten zu studieren und zu vergleichen. Zunächst ist das erforderliche Wasserquantum festzusetzen (§ 44); sodann ist die zur Verteilung nötige Druckhöhe zu bestimmen. Unter Zugrundelegung dieser Vorbedingungen und nachdem hinsichtlich der erforderlichen Qualität Entscheidung getroffen ist, hat man zu untersuchen, ob zum vornherein Bezugsorte vorhanden sind, welche denselben entsprechen. Findet man solche nicht, so müssen Versuche zum Aufschließen des gesamten oder eines Teils des erforderlichen Wasserquantums angestellt werden; wird man durch die Ergebnisse dieser Vorversuche vor die Wahl zwischen maschineller Hebung oder Zuleitung unter natürlichem Druck gestellt, so ist diese nach Lage des speziellen Falles — wobei nicht immer nur das Kostenminimum, sondern, besonders bei kleinen Anlagen, auch lokale Eigentümlichkeiten und Wünsche in Betracht kommen — zu treffen. Im Folgenden sollen nun

der Reihe nach diese Gesichtspunkte, soweit sie eine allgemeine Diskussion zulassen, besprochen werden.

1. Erforderliche Wasserquantitäten. Eingehendere Betrachtungen über diesen Gegenstand werden wir in § 44 anstellen; hier sei bemerkt, daß der Wasserbedarf hinsichtlich des gewöhnlichen Hausverbrauches von der Einwohnerzahl des zu versorgenden Objektes abhängt, hinsichtlich des Verbrauches für besondere und gewerbliche Zwecke von der Art dieser letzteren. Einen wesentlichen Einfluß übt auch die Methode der Wasserabgabe aus: muß der einzelne Abnehmer genau das Quantum bezahlen, welches er entnimmt, so reduziert sich der Konsum sehr wesentlich gegenüber der Wasserabgabe ä discretion, bei welcher der Abnehmer eine Pauschalsumme bezahlt und dafür berechtigt ist, nach Gutfinden Wasser abzuzapfen. Bei letzterer Methode reißt bald großer Mißbrauch ein.

In jenen Ländern, in welchen man überhaupt sehr wenig Wasser hat, weiß man sich auch mit wenigem zu begnügen; wo Wasser im Ueberflusse vorhanden ist, liegt ein Grund zur Sparsamkeit nicht vor. Man wird also ohne Rücksicht auf die lokalen Eigentümlichkeiten zum vornherein bestimmte Einheitszahlen nicht festhalten dürfen. In allen Fällen aber ist zu empfehlen, bei Einschätzung des Verbrauches nicht zu nieder zu greifen und zum vornherein Bezugsorte, welche nur ganz knapp den gegenwärtigenVerhältnissen entsprechen und künftige Erweiterungen oder Kombinationen mit anderen möglichen Fassungssystemen ausschließen, zu eliminieren.

Bei allen, jederzeit genügenden Quellenfassungen wird ein sehr bedeutender Teil der gelieferten Wassermenge unbenutzt bleiben, weil der Konsum im Versorgungsobjekte zu verschiedenen Jahreszeiten wechselt, die Lieferung dagegen dem Maximaltagesverbrauche entspricht, sofern wie üblich ein die Schwankungen innerhalb eines Tages ausgleichendes Reservoir vorhanden ist. Die Erweiterungsfähigkeit der Quellenfassungen ist stets eine beschränkte und in vielen Fällen ist es unmöglich, die Leistung zu erhöhen. In quantitativer Hinsicht gehören also — abgesehen von den in §§ 36 und 42 erwähnten Möglichkeiten — die Quellwasserversorgungen zu den wenigst vorteilhaften.

Die dem Konsum jederzeit parallel bleibende Entnahme aus mächtigen Grundwasserströmungen und aus Sammelteichen, Seen und Flüssen gestattet einen sparsamen Wasserhaushalt und eine meist unbeschränkte Erweiterung. Unter sonst gleichenümständenwird also dieses System den Vorzug verdienen-

2. Erforderliche Oruckhöhe. Bei einer modernen Wasserversorgung muß die Druckhöhe ausreichen, um in allen Stockwerken der Häuser das Wasser zur Verteilung zu bringen; dagegen ist nur ganz ausnahmsweise erforderlich, einen solchen Druck einzuführen, unter welchem die Hydranten eines Versorgungsnetzes direkt zum Feuerlöschen benutzt werden können¹⁰)¹⁰ Nach der Thiem eingeführten Bezeichnung nennt man die für erstgenannte Zwecke nötige Druckböhe

von

nur

größerung der Druckhöhe wesentlich ansteigen. Das ist bei allen Wasserversorgungen mit künstlicher Wasserhebung der Fall. Ist reichlich natürlicher Ueberdruck vorhanden, so wird eine Reduktion desselben auf 20 Meter durchaus nicht geboten bezw. gerechtfertigt sein, besonders dann nicht, wenn das Wasser einer Leitung zum Betriebe von Motoren etc. Verwendung finden kann.

„den bürgerlichen Versorgungsdruck“. In deutschen Städten pflegt man so zu bauen, daß ein verfügbarer Druck von 20 Meter über der Straßenfahrbahn nahezu allerwärts dem Maximum des bürgerlichen Versorgungsdruckes entspricht; es wird indessen vielfach möglich sein — besonders in kleinen Städten und auf dem Lande — die Druckhöhe noch niedriger zu greifen. Da wir in Abschn. IV auf diese Fragen eingehender zurückkommen werden, mögen diese Angaben und die weitere Bemerkung genügen, daß die Reduktion des Druckes auf das zulässige Minimum natürlich dort Platz greifen sollte, wo die Erstellungskosten der Gesamtversorgung durch eine Ver-

3. Benutzung vorhandener Bezugsquellen. Ergiebt das Studium der hydrographischen Verhältnisse einer Gegend die Möglichkeit, durch Beizug einer oder einer Reihe vorhandener qualitativ tauglicher Bezugsquellen den Wasserbedarf zu decken, so treten natürlich diese sogen, „sicheren Lösungen der Wasserfrage“ in den Vordergrund. Trotzdem kann eine hierauf basierte Wasserversorgung unvollziehbar sein.

Häufig sind z. B. Quellwasser, die man verwenden könnte, bereits für andere Zwecke in Anspruch genommen; je nach der Landesgesetzgebung wird ihre Expropriation erschwert oder unmöglich. Das letztere ist dann fast ohne Ausnahme der Fall, wenn das Wasser solcher Quellen bereits zur Versorgung anderer Gemeinden etc. benutzt wird.

Auch die Benutzung von Flußwasser ist rechtlich nicht immer zulässig, besonders bei sehr großen Entnahmen. Manchmal dienen die Flüsse der Schiffahrt, oder sie werden zur Bewässerung von Wiesen und ausgedehnten Ländereien benutzt; meistens liefern sie die motorische Kraft für eine Reihe von Triebwerken u. s. w. Ebensowohl kann auch das ausschließliche Benutzungsrecht eines Flusses ein dingliches, mit dem Eigentum an Grund und Boden verbundenes sein; dann ist die Expropriation ebenfalls erschwert, nach manchen Landesgesetzgebungen sogar unmöglich. In allen Fällen wird bei Zwangsenteignungen der Nachweis verlangt, daß die geplante Wasserversorgung im öffentlichen Nutzen liege und von anderer Bezugsquelle her unmöglich sei; das letztere ist meist unerweislich. Indessen ist auch dann, wenn die Wegnahme eines Teiles der ebengedachten Wasser zulässig erscheint, den seitherigen Nutzungsberechtigten Schadenersatz zu gewähren, sei es in Geld, sei es durch Verbesserung ihrer Motoren oder durch eine Kompensation, wie sie die Errichtung großer Sammelteiche (vgl. § 35 S. 337) gestattet. Hierdurch entstehen sehr bedeutende Ausgaben, die manchmal außer Verhältnis zu dem zu erreichenden Nutzen einer daher abgeleiteten Wasserversorgung sind und zum Aufgeben einer solchen vorhandenen Bezugsquelle führen.

Das letztere kann auch dann eintreten, wenn der betreffende Bezugsort in zu großer Entfernung vom Versorgungsobjekte abliegt. Die finanziellen Verhältnisse des Auftraggebers werden in diesbezüglichen Fällen einen Anhaltspunkt liefern. Ist die Summe bekannt, welche man äußerstenfalls für eine Wasserversorgung anwenden kann, so kann man leicht ausrechnen, welche Länge der Zuleitung eine Ueberschreitung dieser Summe hervorbringen würde. Beschreibt man mit dieser Grenzlänge als Halbmesser einen Kreis von dem Mittelpunkte des Versorgungsobjektes aus, so wird der Bezugsort unbedingt innerhalb der so entstehenden Kreisfläche liegen müssen.

4. Aufschliessen von Quellen und Grundwasser. Findet man keine offene Bezugsquelle, die qualitativ und quantitativ entspricht, oder sind diese Bezugsquellen nicht verfügbar, so muß entweder der ganze oder ein Teil des Wasserbedarfs durch künstliche Aufschlüsse beigezogen werden. Wie man hier vorzugehen hat, haben wir bereits eingehend (§§ 39, 40, 41) erläutert. Nicht in allen Fällen gelingen die diesbezüglichen Arbeiten; es ist sogar häufig mit dieser Prozedur ein Risiko verknüpft, sowohl für die Auftraggeber als für den Wasser suchenden Techniker. Jedenfalls muß sich der Auftraggeber mit dem Gedanken vertraut machen, daß bei ungünstigen Ergebnissen der Vorversuche eine mehr oder weniger große Geldsumme verloren geht. Der Techniker setzt bei schwierigen Fällen sich der Gefahr aus, die Aufgabe ungelöst aus der Hand geben zu müssen, sei es, daß überhaupt der Erfolg ein negativer ist oder daß ihm bei größerem, für den positiven Erfolg unerläßlichem Aufwande seitens des Auftraggebers die erforderlichen Summen nicht mehr gewährt werden. Auch wollen wir nicht unerwähnt lassen, daß besonderes Geschick, große Uebung und Glück zur Lösung solcher Aufgaben gehören.

Sehr häufig scheitert die korrekte Vornahme von Aufschlußarbeiten daran, daß eine Gewißheit über das Ergebnis nur durch vollständige Ausführung der ganzen Fassungsanlage erreicht werden kann (§ 39 S. 445), worauf man sich vielfach bei der Unmöglichkeit, die Kosten vorher genau anzugeben, einzulassen nicht in der Lage ist.

Im allgemeinen wird bei allen derartigen Aufschlußarbeiten das Augenmerk zunächst auf ein großes Grundwasserreservoir gerichtet werden müssen. Dieses findet sich am leichtesten in den Anschwemmungen der Flüsse, in welchen denn auch die meisten Grundwasserentnahmen bewerkstelligt werden. Dabei kann unter Umständen die Möglichkeit, Wasser aufzuschließen, an verschiedenen beliebigen Stellen vorhanden sein. Im letzteren Falle ist die Wassergewinnung an jene Stelle zu verlegen, von welcher aus die Kosten der Versorgung ein Minimum werden: entweder in unmittelbare Nähe des Versorgungsobjektes, wenn das Wasser künstlich gehoben werden muß, oder in bestimmte Höhenlage über dasselbe, wenn das Wasser unter natürlichem Drucke beigeführt werden kann.

Geschieht die Beiführung unter natürlichem Druck, so wird mit zunehmender Erhebung des Wassergewinnungsortes über dem Versorgungsobjekte die Zuleitung länger, ihre Lichtweite dagegen geringer, und umgekehrt. Es muß also eine Lage geben, bei welcher die Gesamtkosten der Zuleitung ein Minimum werden. Diese Lage ermittelt sich wie folgt.

Es sei (Fig. 240):

R das Reservoir, in welches der Erguß des Wassers von der Zuleitung her stattfindet;

H die Höhe des Wassergewinnungsortes (Grundwasserspiegels) über dem Ueberlauf-wasserspiegel des Reservoirs;

L die Entfernung des Wassergewinnungsortes vom Reservoir;

l die Entfernung der Stelle S, an welcher der Ueberlaufwasserspiegel des Reservoirs den Grundwasserspiegel schneidet;

cp der Winkel, den der Grundwasserspiegel oberhalb S gegen die Horizontale bildet. Dann wird (§ 16, Gleichung 2):

1) (D-Z)tgcp = H =

\Q²L

D⁵ ’

wenn D die Lichtweite der Leitung, Q die Wassermenge derselben und X den in § 14 ermittelten Widerstandskoeffizienten bedeuten.

Die Kosten pro Längenmeter fertig verlegte gußeiserne Druckleitung können ihrer Lichtweite einfach proportional gesetzt werden; nennt man den Aufwand für die ganze Druckleitung K, so ist derselbe demgemäß :

L._.

2) K = mDL,

1.

unter m einen empirischen Koeffizienten verstanden, welcher, mit D (in Meter) multipliziert, den Aufwand j³¹'0 Längeneinheit (Meter) in Mark angiebt.

m

mm

MB,

in

Fig. 240.

mm

Eliminiert man D zwischen 1) und 2), so folgt:

m⁵lQ²L6 tg <p {L — l)

Soll L so bestimmt werden, daß die Kosten ein Minimum sind , so ist der Differentialquotient von K nach L zu bilden und gleich Null zu setzen. Dies ergiebt:

6 Lb (L — l) — L⁶ = 0 ,

4) L=fl.

Die Lichtweite der Zuleitung wird unter diesen Umständen nach 1):

-v-

5) D

6 IQ²

tg cp

Nach Formel 4) ist der zweckmäßigste Fassungsort metrisch fixiert¹¹). Mit Rücksicht darauf, daß bei der Entnahme selbst eine Senkung des Grundwasserspiegels entsteht, wird es indessen empfehlenswert, die Stelle S dieser mutmaßlichen Senkung entsprechend (2 bis 3 Meter) höher, als den Ueberlaufspiegel des Reservoirs anzunehmen.

Abweichungen von den durch solche allgemeine Betrachtungen festgestellten Beziehungen werden natürlich immer Vorkommen. Der so bestimmte Bezugsort kann qualitativ einem andern benachbarten gegenüber minderwertig sein; unter Umständen ist weiter nach oben billigeres Terrain oder ein passenderes Korn des Grundwasserträgers, bei welchem eine einfachere Fassung ermöglicht wird u. s. w.

5. Entscheidung zwischen maschineller Hebung und Zuleitung unter natürlichem Druck. Die

maschinelle Hebung des Wassers empfiehlt sich in einer großen Anzahl von Fällen durch einen geringen Herstellungsaufwand gegenüber einer sehr langen und weiten Zuleitung. Sie erfordert aber eine unausgesetzte Ueberwachung und Bedienung, eine fortdauernde schwierige Unterhaltung und somit einen erheblichen Jahresaufwand. Wird der aus Verzinsung, Amortisation und Unterhaltungsaufwand entstehende Jahresbetrag für die Zuleitung unter natürlichem Druck mit jenem für die maschinelle Wasserhebung verglichen, so ist es leicht, eine Entscheidung zu treffen. Man wird sich im übrigen unter nahezu gleichen Umständen manchmal deswegen gerne zu maschineller Hebung entschließen, weil dadurch eine innerhalb gewisser Grenzen liegende allmähliche Steigerung der Leistungsfähigkeit der Anlage — sei es durch eine größere Tourenzahl der Maschine oder durch eine längere Arbeitszeit, wenn nicht a priori 22 Stunden Arbeit eingeführt war — möglich wird. Andererseits muß man bei jeder Maschinenanlage damit rechnen, daß sie Reparaturen erfordert und von Zeit zu Zeit erneuert werden muß, während bei der Zuleitung unter natürlichem Druck mit Herstellung der Druckleitung der Bau als abgeschlossen betrachtet werden kann. Für kleinere Versorgungen auf dem Lande hat der letztere Umstand einen hohen Wert; die Reparatur der Maschine verursacht dort wegen in der Regel großer Entfernung der Maschinenwerkstätten Aufenthalt und Schwierigkeiten, die sehr mißliche Betriebsstörungen veranlassen können. In der großen Stadt, welche Maschinen Werkstätten aller Art besitzt, kann jede Reparatur rasch und gut erledigt werden, so daß an daherrührende Störungen nicht zu denken ist. Lokale Umstände können also auch im vorliegenden Falle ein Abweichen von der durch das Kostenminimum gegebenen Entscheidung ratsam erscheinen lassen.

Hiernach wird sich die Wahl des Bezugsortes zu richten haben. Wir wollen nicht versäumen, noch zu erwähnen, daß die maschinelle Hebung an vielen Orten Gegner hat, welche als Hauptgrund gegen dieselbe eine durch den Pumpenhetrieb entstehende Wasserverschlechterung anführen. Daß eine Erwärmung des Wassers beim Pumpen stattfindet, ist auch nicht in Abrede zu stellen (vgl. die Tabelle S. 375); doch ist sie meist sehr unbedeutend. Ein Geruch des Wassers nach „Maschine“ bezw. dem Schmieröl ist gewöhnlich nicht zu konstatieren. Uns scheint, daß es ungerechtfertigt ist, diesen Gründen bei der Entscheidung über den Fassungsort eine mehr als nebensächliche Bedeutung beizulegen.

Wir werden in Abschn. IV auf die maschinelle Wasserhebung und die damit verknüpften Kostenfragen etc. zurückkommen.

Nicht in allen Fällen wird das Ziel, mit dem relativ kleinsten Aufwande einen oder eine Reihe zweckentsprechender Wassergewinnungsorte dienstbar zu machen, vollkommen erreicht. Manchmal liegt das Hindernis einer vollkommenen Lösung in den bereits früher erwähnten Vorurteilen, welche durch heftige Opposition gegen eine rationelle Lösung das Obsiegen der letzteren unmöglich machen. Manchmal muß man auch, ursächlich beschränkter Mittel, auf eine vollkommene Lösung verzichten und sich mit einer minder vollkommenen begnügen. Endlich — und das ist wohl der am häufigsten vorkommende Fall — ist kein Techniker im stände, vorauszusehen, was die Zukunft bringt: es können sich als gut zu betrachtende Bezugsquellen derart verändern, daß man auf ihren Gebrauch später verzichten muß; es können auch die Ansprüche der Bevölkerung und der Hygieiniker hinsichtlich Tauglichkeit der Wasserbezugsquellen wachsen und andere Vorbedingungen für den Gewinnungsort stellen. Man darf in dieser Hinsicht nur an die gewaltigen Meinungsunterschiede bei den Hygieinikern denken. Das Prädikat „absolut richtige Lösung“ ist deshalb zum vornherein nicht erteilbar; lediglich das Schlußresultat: die fertige Anlage wird präzis erkennen lassen, ob der ausgeführte Vorschlag den Vorzug im speziellen Falle verdient hat oder ein anderer ihn eher verdient hätte.

Wir wollen an zwei hervorragenden Beispielen zeigen, wie entgegengesetzt, je nach Lage der äußeren Umstände, manchmal diese Schlußresultate ausfallen.

In Berlin wurde im Jahre 1874 auf eine Vorlage des Direktor Gill der dortigen Wasser-wei’ke, gestützt auf gründliche und sehr umfassende Vorarbeiten des Zivilingenieurs Veitmeyer [18], beschlossen, das für eine Million Einwohner erforderliche Wasser den Diluvialablagerungen, durch welche die Havel und Spree ihren Lauf nehmen, zu entziehen, also eine Grundwasserversorgung für diese Stadt zu errichten. Die hierauf basierte Gesamtanlage war im Jahre 1877 vollendet und wurde am 24. September 1877 in Betrieb genommen. Man befriedigte den Wasserbedarf aus 28 in einer Reihe und parallel mit den Ufern des Tegeler Sees angeordneten „Filterbrunnen“, welche je 50 bis 100 Meter voneinander entfernt mit verschiedenen Weiten (bis zu 4,5 Meter) in das Grundwasser des Diluviums abgesenkt waren. Bereits im Jahre 1878 zeigte sich in dem entnommenen Wasser die sogen. Algenpest (Chrenotrix); das Wasser war derart verunreinigt, daß es für die meisten Versorgungszwecke olme weiteres nicht benutzt werden konnte. Bis zum 10. März 1882 dauerte die Diskussion von Verbesserungsvorschlägen; an diesem Datum entschloß man sich, die Grundwasserversorgung definitiv aufzugeben und zu einer Entnahme des im Tegeler See vorhandenen offenen Wassers mit künstlicher Filtration überzugehen, welche seit Herbst 1883 fertig ist und allen berechtigten Ansprüchen entspricht.

Interessant ist die in dieser Sache abgegebene Aeußerung allgemeiner Natur von Baurat Ho brecht (Berlin), welcher meint: „Das Vorkommen einer bestimmten Algenform in den Tiefbrunnen bei Tegel enthalte für Hygieiniker mit übertriebener Vorliebe für Quell- und Brunnenwasserversorgung, sowie für Gemeinden, die unter dem Einflüsse solcher Persönlichkeiten Beschlüsse zu fassen hätten, eine heilsame Lehre, welche hoffentlich Früchte tragen werde. Nur zu häufig und zum großen Schaden von Gemeinden sei bisher der Wasserleitungstechniker gezwungen

gewesen, seine Ansicht derjenigen des Arztes unterzuordnen, und man habe, ungeachtet der zahlreichen Beispiele guter und schlimmer Art, welche namentlich England uns biete, selbst da Quellwasserleitungen ausgeführt, wo die Yerhältnisse mehr oder weniger entschieden günstig für Ausführung einer Flußwasserleitung gelegen hätten“.

Eine ganze Litteratur über die Chrenothrix, das Grundwasser etc. ist bei Gelegenheit dieser so bedeutungsvollen Berliner Wasserfrage entstanden¹²); das Endergebnis war: Grundwasser ist bei so großen Entnahmen und unter den örtlichen Verhältnissen der Stadt Berlin nicht verwendbar.

In genau umgekehrter Weise entwickelten sich die Yerhältnisse in der dänischen Reichshauptstadt Kopenhagen¹³). Die dortigen Wasserwerke wurden im Jahre 1860

Viorlfat

Irir

7s

ssm ^ JP SSfi

Biut

-A

* ra

Bezeichnungen:

ir.’hi

Wasserleitung.

Grundwasserhoriconta/e.

VMyi\ Gliuhf

mi

;E

Pumpstation. PS Bi Pumpbrun Bohrlöcher.

7¹²1

W'j

\J

'Siov

“S

jeaoje

_'--5

uvubJftjn’iiU-

iS)

₇cjJ V ,

äjm

LCIT^L

(KxoshoU/ö)

t jj JUIunJirt

'ARödc

aCOPENHAGEN

Mm

QTrö»««1»ii

_ff0-

--

an mi

föst

rär>

■ieri&sJtaJrn

2)

jTT^y^ron

KALVEBOD S TRAND

V¹³

Trajieizh

'de ituidinjjin

pftaruby V" —

ZZ¹²JVZy^

vs®

»c

p’J

(TuS

-/y

~iS~

y£o Klom,

Fig. 241. Darstellung der Wassergewinnung von Kopenhagen.

begonnen und stützten sich ursprünglich auf die Entnahme aus dem „Damhus Sö“, welcher ein Niederschlagsgebiet von 5674 Hektar und einen Wasserinhalt von ca. 920 000 Kubikmeter hat; das Seewasser wurde (vgl. Fig. 241) in offenem Kanäle nach einem mitten in der Stadt gelegenen Bassin (St. Jörgens Sö) geführt, mit Sandfiltration gereinigt und durch maschinelle Hebung durch Vermittelung eines auf dem Frederiksberg (Sondermarken) gelegenen Reservoirs verteilt. Im Jahre 1870 legte die Stadt einen zweiten Sammelteich (Sönder Sö), der ca. 19 Kilometer von derselben abliegt, an, aus welchem mittels Dampfpump wei’k das Wasser auf die trennende Wasserscheide

**) Denmark, its medical Organisation Hygiene and Demographie, published with Subvention of the Danish government. Copenhagen 1891, S. 71.

gehoben und von dort unter natürlichem Drucke mit dem vom Damhus Sö kommenden Wasser vereinigt wird. Das Wasser des Sünder Sö erzeugte Algenbildung.

Dieser Umstand und günstige Erfahrungen mit Grundwasserentnahmen, welche bei Gelegenheit ausgedehnter, schon früher, hauptsächlich aber in den Jahren 1886 u. 87 angestellter hydrographischer Untersuchungen in der Umgehung von Kopenhagen sich ergeben hatten, veranlagten die Stadt, zur Grundwassergewinnung in großem Maßstabe überzugehen. Das Grundwasser befindet sich nordwestlich von Kopenhagen im Gletscherschutt (drift), der die schwer durchlässigen Kreideschichten überlagert. In Fig. 241 sind die zur Zeit bestehenden Pumpbrunnen angegeben, von welchen aus das Wasser mit künstlicher Hebung nach der Stadt geschafft wird; ebenso ist der Verlauf der Grundwasserhorizontalen während des Pumpenbetriebes zu ersehen¹⁴).

Eine größere Anlage, welche das Grundwasser aus groben Geschieben, die in der Umgegend des Sönder Sö sich befinden, entnimmt, ist gegenwärtig (1891) der Vollendung nahe. Der Spiegel des Grundwasserstromes an der Fassungsstelle liegt ca. 6 Meter über dem Seespiegel. Die Fassung geschieht durch eine Reihe von Brunnen, welche durch eine in der derzeitigen Pumpstation am Sönder Sö ausmündenden Sammelleitung verbunden werden. Die zwischen dem Sönder Sö und Kopenhagen liegende Wasserscheide soll durch einen Tunnel unterfahren und alsdann das Wasser unter natürlichem Druck in einer bedeckten Zementrohrleitung nach Kopenhagen geschafft werden.

Das Grundwasser enthält Eisen. Um das letztere niederzuschlagen, wird das Wasser auf kurzer Strecke in offener Leitung geführt. Man hofft auch, die Zuleitung von dem Damhus Sö nach Herstellung der neuen Grundwasserversorgung entbehren zu können. Weiteres a. a. 0.

Man ersieht im allgemeinen aus dem seither Vorgetragenen, daß bei freier Wahl unter verschiedenen Wasserbezugsorten die Entscheidung eine oft recht schwierige ist. Besonders schwierig wird dieselbe noch durch den weiteren Umstand, daß nahezu alle konkurrierenden Vorschläge auf approximativen Kostenberechnungen basieren, deren Unterlagen sich bestreiten lassen. Gerade jene Projekte, welche die Entnahme von Grundwasser (Aufschließen von Quellen etc.) anraten und vermöge des manchmal in hervorragenderWeise maßgebenden Wunsches, frisches, kohlensäurereiches Trinkwasser zu besitzen, zum vornherein sich der größten Beliebtheit bei den Auftraggebern erfreuen, sind in Bezug auf den Kostenaufwand am unsichersten. Von den Verfassern der Projekte wird dies natürlich nicht zugegeben. Jeder einzelne sucht im übrigen mit seinen Darlegungen zu beweisen, daß eine andere als die von ihm vorgeschlagene Lösung verderblich sei. Manchmal befinden sich unter den Konkurrenten sogen. „Autoritäten“, die eine bestimmte Fachrichtung (Grundwasser, Plußwasser mit Filtration, Sammelteiche, maschinelle Hebung etc.) mit Vorliebe kultivieren; diesen wird ein ausnahmsweises Vertrauen entgegengebracht etc. So kann es kommen, daß — insbesondere bei großen Anlagen — der Auftraggeber trotz vielseitiger Erörterungen völlig im Unklaren über die Verhältnisse bleibt und sich eventuell für die unrichtige Lösung entscheidet.

Die Beruhigung, die technische Frage nach bestem Wissen und Gewissen

so folgeschweren Entscheidungen für

Ohne Irrtümer geht es bei der Unvollkommenheit, mit welcher alle menschlichen Werke behaftet sind, nicht ab; jeder, der Erfahrungen hat, wird uns hierin beistimmen. Andererseits kommen im Laufe der Zeit stets neue Vervollkommnungen, so daß Maßnahmen, welche vor Jahren korrekt erschienen, es heute nicht mehr sind.

durchgearbeitet zu haben, muß bei den oft Wasserbezugsorte das Ziel des Technikers sein.

Meereshöhen.

¹

Häufig geschieht die Kombination seitens der Administration von Wasserwerken in unverantwortlicher Weise; besonders bei Quellwasserleitungen werden — der Not gehorchend — im Hochsommer oder Herbst da und dort offenfließende Gewässer zur Ergänzung des Bedarfes beigezogen. Die Unzulänglichkeit der Anlage will nicht zugestanden werden; lieber riskiert man eine Trübung des Versorgungswassers, eine Typhusepidemie etc. Eine solche Kombination ist natürlich von uns

²

Andres als klares Wasser wird seit dem Bestehen des Pumpwerkes überhaupt nicht mehr verteilt.

³

Manchmal auch, je nach clen verschiedenen modernen Standpunkten, die Meinung der

Hygieiniker.

⁴

Ygl. Bechmann, De la distribution dans les villes de deux eaux de qualite differente par des canalisations distinctes. Yerhandl. d. Hygieinekongresses. London 1891.

⁵

Den Ausdruck Nutzwasser wenden wir hier absichtlich aus dem Grunde nicht an, weil unter diesen Begriff in manchen deutschen Städten auch Wasser gebracht sind, die als gesunde Trinkwasser gelten können. So gilt z. B. in Stuttgart das dem dort verteilten sogen. Trinkwasser an Qualität unseres Erachtens gleichkommende filtrierte Seewasser und Neckarwasser als „Nutzwasser“ ; es ist ausschließlich in den Häusern verteilt und wird zum Kochen und Trinken benutzt, während das „Quellwasser bezw. das bessere Trinkwasser“ — sofern jemand besonderen Wert darauf legt — an den öffentlichen Brunnen geholt werden muß. Mit dem Ausdruck Wasser zweiter Qualität ist ein klarerer Begriff verbunden.

⁶

Beigrand, M., Historique du Service des eaux depuis 1854 etc. Paris 1875.

⁷

Schmutziges Wasser einzuführen und die Reinigung den Abnehmern zu überlassen, ist eine überaus gefährliche und deshalb bei korrekten Wasserversorgungen allerwärts aufgegebene Gepflogenheit.

⁸

Selbstverständlich müssen die in solchen Fällen bevorzugten Quellen oder das Grundwasser hygieinisch gleichwertig sein mit dem Wasser andrer Bezugsorte und es darf unter dem Einflüsse einer langen Zuleitung etc. (vgl. Abschn. IV) die Eigenschaft der Frische nicht verloren gehen. Auch muß die erste Bedingung einer korrekten Versorgung: ausreichende Quantität erfüllt sein.

⁹

Wird das Wasser in solchen Fällen nicht durch ständig laufende Brunnen, sondern, wie gewöhnlich, durch Hausleitungen verteilt, so erwärmt sich dasselbe in den letzteren und es kann die angestrebte Frische für den Gebrauch nur dadurch erreicht werden, daß der Wasserabnehmer beim Abzapfen die Hausleitung soweit entleert, bis die kühlere Nachfüllung aus dem Straßenrohre eingetreten ist. Hiermit ist vielfach (vgl. § 44) eine großartige Wasservergeudung verbunden, welche zeitlich in der Regel mit dem Quellenminimum zusammentrifft, also ein an sich meist ungewöhnlich großes Quellenergebnis zur Deckung des Abganges beansprucht. Kombinationen (vgl. § 42 S. 542) sind hier die beste Lösung.

¹⁰

Vgl. hierüber Journal f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1880 S. 475, Jahrg. 1883 S. 689 und Jahrg. 1885 S. 942.

Lueger, Wasserversorgung.

¹¹

Nimmt man den Koeffizienten m von D abhängig an, so erhält man eine ähnliche, aber kompliziertere Lösung. Wir wollen uns-hierauf nicht einlassen.

¹²

Vgl. die Rubrik „Berlin“ in den statistischen und finanziellen Mitteilungen des Journ. für

¹³

Gasbel. u. Wasserversorgung vom Jahre 1874 ab, sowie ibid. Jahrg. 1881, S. 331 die Litteratur-angaben.

¹⁴

Die eingeschriebenen Maße sind dänische Fuß, gleich 0,814 Meter; sie bezeichnen

IV. Abschnitt.

Zuleitung und Verteilung des Wassers im Yersorgungsgebiete.

Einleitung.

Soweit es sieh um die rein hydraulischen Beziehungen zwischen Wassermenge, Druckhöhe und Weite der Leitung etc. handelt, wurden schon im Abschnitte I die nötigen Anhaltspunkte geboten; im wesentlichen wird also der IV. Abschnitt sich mehr mit praktischen Dispositionen hinsichtlich Wasserzuleitung und Wasserverteilung zu befassen haben. Wir werden zunächst die für genügende Versorgung nötige Wassermeng'e feststellen und dann untersuchen, wie bei gegebenen Verhältnissen dieses Wasser dem Versorgungsobjekte am rationellsten zugeführt bezw. in demselben verteilt wird. In der Hauptsache wird es stets darauf hinauskommen, sowohl die Zuführung als auch die Verteilung unter thunlichster Rücksicht auf die von der nächsten Zukunft zu erwartenden neuen Bedürfnisse mit dem kleinst-möglichen Auf wände zu bewerkstelligen; andere Lösungen einer Aufgabe heißt man in der modernen Technik nicht mehr rationell. Daß hierbei die lokalen Verhältnisse einen überwiegenden Einfluß üben, ist zum vornherein klar: sowohl die Wahl der Baumaterialien, als auch die zur Ausführung verfügbaren technischen Kräfte und Hilfsmittel sind abhängig von der geographischen Lage des Versorgungsobjektes. Nebenbei spielen Verhältnisse mit, die in der speziellen Situation des Auftraggebers begründet sind. Sehr oft ist Rücksicht zu nehmen auf die Möglichkeit, die Bauten mit Zuhilfenahme von Lieferanten und Arbeitern zu vollziehen bezw. mit Baumaterialien zu errichten, die innerhalb des Versorgungsgebietes zu beschaffen oder dem Auftraggeber sonst leicht erreichbar bezw. erwünscht sind. In solchen Fällen können Nebenbedingungen entstehen, welche bei der Lösung nicht das absolute, sondern nur ein relatives Kostenminimum gestatten.

Wenn keine Nebenbedingungen vorhanden sind, wird man im allgemeinen stets jenem Baumaterial den Vorzug geben, dessen Dauerhaftigkeit einen Bestand des Bauwerkes auf jede absehbare Zukunft hinaus gewährleistet. Im anderen Falle sind Erwägungen anzustellen, welche wir den Abschnitten VI und VII dieses Buches Vorbehalten haben: welche die Leistungsfähigkeit des Auftraggebers und eventuell den mehr oder weniger provisorischen Charakter des Bauwerkes betreffen. Es kann ja z. B. sein, daß bei Anwendung des besten und dauerhaftesten Materials der Aufwand die Kräfte des Auftraggebers übersteigt, während eine den nächsten Zwecken entsprechende Lösung für eine Reihe von Jahren durch Anwendung von minderwertigen Baustoffen möglich wäre: dann darf das Bessere nicht der Feind des Guten werden.

37

Lueger, Wasserversorgung.

Auch in Bezug auf die Qualität des Wassers ist es nicht gleichgültig, in welcher Art von Leitungen dasselbe zugeführt und verteilt bezw. in welchen Behältern dasselbe vorübergehend aufbewahrt wird. Im allgemeinen werden hier stets Thonröhren und Zementröhren bezw. gemauerte Reservoire den Vorzug vor solchen aus Metall, Holz etc. verdienen. Die Verwendung derselben ist indessen beschränkt durch die mehr oder weniger in der Herstellung dieser Röhren etc. begründete relativ geringe Widerstandsfähigkeit gegen Zug und Druck. Hierbei giebt die Erfahrung den Ausschlag. Es liegt in der Natur der Sache, daß wir gezwungen sind, uns auf den gegenwärtigen Stand der Erfahrungen zu begrenzen, zukünftigen dagegen nicht vorzugreifen vermögen.

Mit diesen Einschränkungen werden wir nun in Abschnitt IV zunächst mit der Feststellung des Wasserverbrauchs beginnen, § 44 ist dieser Feststellung gewidmet. Die Verbrauchsziffern nach örtlichen Verhältnissen, die Rücksichten auf die Erweiterungsfähigkeit der Gesamtanlage, der Verbrauch besonderer Objekte werden hier zunächst zur Erörterung kommen. Wir haben ferner den Wechsel im Verbrauche zu verschiedenen Jahres- und Tageszeiten ins Auge zu fassen und die hieraus folgenden Einflüsse auf den Verteilungsmodus zu besprechen.

§ 45 handelt sodann von der Erzielung der nötigen Druckhöhe im Versorgungsobjekte, sei es durch Benützung vorhandener Gefälle (Anlage von sogen. Gravitationsleitungen), sei es durch künstliche Wasserhebung (Anlage einer Pumpstation). Den ersten Fall haben wir bereits mehrfach in den Abschnitten I und III ins Auge gefaßt und wird hierauf verwiesen werden. Die künstliche Wasserhebung können wir nur allgemein, ohne detaillierte Angaben aller Einrichtungen, die mehr in das Gebiet des Maschinenbaues gehören, berücksichtigen. Durch Anführung der neueren Litteratur auf diesem Gebiete suchten wir indessen allen weitergehenden Bedürfnissen möglichst entgegenzukommen.

In § 46 besprechen wir die Zusammenleitung aus verschiedenen Wasserfassungen, wie sie so häufig notwendig werden, wenn nicht alles erforderliche Wasser aus einer einzigen Bezugsquelle lieferbar ist. Die Entscheidung über die Art der Ausführung, die vorteilhaftesten Rohrweiten und Kanalprofile, ferner die Notwendigkeit der Errichtung von Sammelstuben, Zwischenbehältern etc. soll hier an Beispielen gezeigt und von dem Gesichtspunkte des Kostenminimums erörtert werden.

Anschliessend hieran wird in § 47 die Hauptzuleitung, ihre Trace, ihr Längenprofil und das zu verwendende Baumaterial behandelt. Aquädukte, Flußunterfahrungen (Siphons, Düker etc. genannt) werden hier vorgeführt und an Beispielen erläutert.

In § 48 wird von der Tiefenlage der Rohrleitungen und den Einrichtungen die Rede sein, welche zum Schutz gegen Frost und Hitze, sowie zur Ventilation offener Leitungen erforderlich werden.

§ 49 handelt von den Reservoiren und den Aequivalenten für dieselben. Der Zweck dieser Einrichtungen, die nötigen Dimensionen, die Konstruktion der Behälter, Windkessel, Accumulatoren etc. wird eingehend erörtert und unter Anführung von Beispielen Anleitung zu solchen Anlagen gegeben werden.

In § 50 besprechen wir die Einteilung des Versorgungsgebiets in verschiedene Druckzonen bezw. den Einfluß einer solchen Teilung auf die Anlage und Betriebskosten eines Wasserwerkes. Die höchste zulässige und die erforderliche minimale Druckhöhe werden hier von entscheidendem Einfluß.

In § 51 kommen die Verteilungsleitungen (Rohrnetze) zur Behandlung. WTir werden das Kreislaufsystem, das System der Verästelung, die Hauptleitungen, den Ersatz derselben bei Unterbrechungen, die Entlüftung und Spülung der Rohrsysteme und die Kostenminima bei gegebenen Bedingungen erörtern.

Die Zweigleitungen von den Rohrnetzen aus nach den Gebäuden, den Hydranten, öffentlichen Brunnen und Springbrunnen bezw. ihre Anordnung und Lichtweite sollen in § 52 erörtert werden.

Im wesentlichen sind es allgemeine Prinzipien und die hieraus folgenden praktischen Dispositionen, welche wir vorführen. Details sind dem V. Abschnitte dieses Buches Vorbehalten. Wir müssen deshalb auch die Begriffe: Schieber, Ventil, Hahnen, Klappen, Standröhren, Luftschrauben, Leerläufe, Hydranten etc. etc. vorerst als bekannt voraussetzen.

Die Litteratur haben wir in vier Abteilungen geschieden:

1.    Wasserverbrauch.

2.    Maschinen zur Wasserhebung.

3.    Aquädukte und Rohrleitungen. Wassertemperatur in denselben.

4.    Reservoire und deren Aequivalente.

Wie seither stellen wir die im übrigen chronologisch geordneten Litteratur-angaben — die auf Vollständigkeit keinen Anspruch machen — mit fortlaufender Numerierung versehen unseren Abhandlungen voran. Citate erfolgen unter diesen Nummern; solche aus den Abschnitten I, II und III unter Zufügung der Abschnittsbezeichnung und Seitenangabe.

Litteraturverzeichnis

über Zuleitung und Verteilung des Wassers im Versorgungsgebiete.

1. Wasserverbrauch.

Alle neueren, im Abschnitt I, S. 24 ff. mit fettem Drucke hervorgehobenen allgemeinen Werke über Wasserversorgung bestimmen auch den Wasserbedarf in den verschiedenen Versorgungsobjekten. Besonders hervorheben möchten wir unter diesen: 298, 307, 330, 371. Ebenso liefern diesbezügliche Anhaltspunkte die im Abschnitt III, S. 288 ff. erwähnten statistischen Werke, welche dort durch fetten Drucke hervorgehoben sind, z. B. 42, 45, 59, 61, 66, 73, 78.

Eine große Menge von Angaben bezw. Erfahrungen sind ferner niedergelegt in der Rubrik „Statistische und finanzielle Mitteilungen“ des Journals für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung. Üeber deutsche Verhältnisse endlich sind ziemlich vollständige Aufschlüsse über Wasserverbrauch etc. zu finden in dem vom Deutschen Verein von Gas- und Wasserfachmännern herausgegebenen „Statistischen Zusammenstellungen der Betriebsresultate von dem Vereine angehörigen Wasserwerken“ (bis jetzt drei Hefte: 1887—89, 1890—-91, 1892, München, Oldenbourg).

Unter der übrigen Litteratur führen wir an:

[1] Ueber den Wasserverbrauch in großen Städten. Dingl. polyt. Journ. Bd. 165, S. 464. Jahrg. 1862. — [2] Wasserverbrauch in Städten. Bayr. Gewerbeztg. Jahrg. 1869. S. 56. — [3] Der Wasserkonsum von London und Paris. Journ f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 13, S. 202. Jahrg. 1870. —

[4]    Wasserquantum pro Kopf der Bevölkerung in Braunschweig. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 13, S. 263. Jahrg. 1870; in Hamburg ibid. S. 337; in Altona ibid. S. 351; in Essen ibid. S. 556; in Dresden Bd. 14. Jahrg. 1871. S. 274; in London ibid. S. 403. Konsumtionstabellen für Wasser. Ibid. S. 491. Grahn, Konsumtionstabellen. Bd. 15. Jahrg. 1872. S. 314. 350. 421. —

[5]    Grahn, E., Statistik der städtischen Wasserversorgung (in Großbritannien). Beilage zum Bericht im Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 17, S. 808. Jahrg. 1874. — [6] Baumeister, R., Stadterweiterungen in technischer, baupolizeilicher und wirtschaftlicher Beziehung. Berlin 1876. — [7] Grahn, E., Statistische Daten verschiedener städtischer Wasserversorgungen, vom Standpunkte der Gesundheitspflege aus betrachtet. Beilage zum Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 30. Juni 1876 (Tabelle). — [8] Kümmel, W., Einige Resultate des Wasserversorgungsbetriebes der Altona-Wasserwerke. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1876. S. 302. — [9] Verteilung des Wasserverbrauchs in Zürich auf die verschiedenen Jahres- und Tageszeiten. Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg. Bd. 19, S. 599 u. 659. Jahrg. 1876. — [10] Wasserverbrauch in amerik. Städten. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 20, S. 48. Jahrg. 1877. — [11] Grahn, Tabellen zur Statistik der Wasserversorgung Deutschlands, ibid. S. 55. — [12] Grahn, E., Wasserverbrauch amerikanischer Städte. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 21, S. 45. Jahrg. 1878. Wasserverbrauch in Paris ibid. S. 100 u. 101. — [13] Grohmann, Ueber einheitliche Tabellen für Betriebsergebnisse von Wasserwerken. Ibid. S. 469, 506. — [14] Tidy, Dr., Report on the quality and quantity of the Water supplied to the Metropolis during the past ten years. London 1878. — [15] Gariel, La consommation et les pertes dans les distributions d’eau. Annales des ponts et chauss. Jahrg. 1878, Febr. S. 168. — [16] Tidy, Dr., On the quantity and quality of water supplied to London during

1879. London 1880. — [17] Iben, Wasserverbrauch verschiedener Städte. Rohrleger. Bd. 3, S. 295. Jahrg. 1880. — [18] Schmick, P., Wasserbedarf und Verbrauch städtischer Wasserwerke. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 24, S. 724. Jahrg. 1881. — [19] Wasserverbrauch öffentlicher Plätze in Berlin. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1883. S. 43. — [20] Thiem, A., Anlage und Betriebsergebnisse deutscher Wasserwerke- Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 27, S. 411. Jahrg. 1884. — [21] Bericht der zur Ermittlung des Wasserbedarfs eingesetzten Kommission der deutschen Gas- u. Wasserfachmänner. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 27, S. 543. Jahrg. 1884.— [22] Busch, Wasserverbrauch verschiedener Städte vor und nach Einführung von Distriktswassermessern. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1886. S. 870. — [23] Schneider, Wieviel Wasser muss einer Stadt in ihrer Wasserversorgung zur Verfügung stehen, um die Schwemmkanalisation einführen zu können? Gesundh.-Ingen. Bd. 10, S. 22. Jahrg. 1887. — [24] Knauff, Hausentwässerungen und Leistungsfähigkeit von Hausröhren. (Erforderliche Wassermengen zum Kanalspülen.) Gesundh.-Ingen. Jahrg. 1888. S. 417. — [25] Dietrich, Zur Wassermotorenfrage. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 32. Jahrg. 1889. S. 813 (Wasserverbrauch der Motoren). — [26] Wasserverbrauch städtischer Zierbrunnen. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1891. S. 555. — [27] Baker, M. N., The Manual of Amerikan Water works. New York 1892.

2. Maschinen zur Wasserhebung.

a) Selbständige Werke.

Wasserhebung ist bereits behandelt in der in Abschnitt I, S. 24 ff. angegebenen Litteratur und zwar in folgenden Werken: 2, 6, 8, 14, 28, 31, 39, 42, 47, 48, 51, 59, 62, 64, 65, 73, 74, 80, 85, 90, 93, 94, 104, 105, 106, 111, 123, 126,    127,    132,    136,    137a, 138, 141,    149,    152,    153,    155,    162,    167,    168,    169,    171,

Unter den älteren Abhandlungen sind besonders jene in 141 von Borgnis und Magistrini gelieferten in Bezug auf Wasserhebmaschinen interessant. Unter den neueren heben wir hervor: 186 (neue Auflage), 201 (neue Auflage von Herrmann, Braunschweig 1870—75), 229, 292 (Faszikel 7), 298, 301, 316, 319, 320, 336, 342, 361, 364, 371. Speziell über Kolben- und Zentrifugalpumpen handelt das in Abschnitt III, S. 294 unter [464] angegebene Werk von Fink; über Pumpen in Bohrschalen ist nachzusehen Abschnitt III, S. 297 [486]; ebendaselbst [447], [466], [477]. Des Weiteren kommen nachstehend genannte, seit 1870 erschienene neue Bücher und Broschüren in Betracht:

[28] Eichmann, B., Douglas-Pumpen. Berlin 1870. — [29] Hart, J., Konstruktionen aus dem Maschinen- und Brückenbau unter Leitung des Professors J. Hart, herausgegeben von der Maschinenbauschule am Polytechnikum zu Karlsruhe. 1. Hebemaschinen, Pumpwerke, Pressen. 22 Bl. mit Text. Karlsruhe 1870/71. — [30] Schabaver et Foures. Turbineset pompes horizontales etablees ä Ferioles sur la riviere d’Aude. Pour le service des fontaines publiques ä Narbonne. Paris 1872. — [31] Gerardin, M. H., Theorie des moteurs hydrauliques, applications et travaux executes pour l’alimentation du canal de l’Aisne ä la Marne par des machines. Paris 1872. — [32] Wiebe, A., Das Pumprad, eine neue Wasserhebungsmaschine. Berlin 1872. — [33] Lottner-Serlo, Leitfaden zur Bergbaukunde. Bd. 2, Abschn. 9. Wasserhaltung. Berlin 1873. — [34] Zwiaur, Spritzen und Pumpen auf der Wiener Weltausstellung. Wien 1874. — [35] Vallet, L., Principes de la construction des turbines. Paris 1875. — [36] Callon, Cours de construction des machines II. Hydraulique. Paris 1875. — [37] Frick, J., Die Feuerspritze. 2. Auf!.- Braunschweig 1875. — [37a] Chaveau, Belin et Vigreux, Des divers appareils servant ä elever l’eau etc. Paris 1875. — [38] Redtenbacher, F., Resultate für den Maschinenbau. Herausgegeben von Grashof. Heidelberg 1875. — [39] Rülilmann, M., Allgemeine Maschinenlehre. Braunschweig 1875 — 88 (Bd. 4 mit ausreichendem Verzeichnis der Litteratur vor 1870). — [40] Richelmy, P., Intorno alle turbine a a distribuzione parziale: studi teorici e sperimentali. Turin 1875. — [41] Jeep, W., Die Wasserhebemaschinen. 1. Die Kolbenpumpen. Leipzig 1876. — [42] Coste, H., Pompe a vapeur directe, Systeme Olanet. Lyon 1877. — [43] Schaltenbrandt, C., Der Pulsometer oder die Dampf-Vacuum-Pumpe. Berlin 1877. — [44] Mannlicher, Pumpen und Feuerlöschapparate. Bericht über die Weltausstellung in Philadelphia. Wien 1877. — [45] Fink, C., Theorie und Konstruktion der Turbinen. Berlin 1877. — [46] Kosak, G., Katechismus der Einrichtung und des Betriebes der Motoren für

Kleinindustrie. Wien 1877. — [47] Pereis, E., Die neuen amerikanischen Windräder für landwirtschaftliche Zwecke. Wien 1877. — [48] Reiche, H. v., Die Gesetze des Turbinenbaus. Leipzig 1877. — [49] Benetti, J., Teoria dei motori idraulici. Padua 1877. — [50] Hell, P., Die wichtigsten Kleinkraftmaschinen, ihre Vorzüge und ihre Mängel. Braunschweig 1878. — [51] Uhland, W. H., Skizzenbuch für den praktischen Maschinenkonstrukteur. Leipzig 1878/90. (Bd. X. Pumpen, Feuerspritzen und Gebläse.) — [52] Andre, G. G., Mining machinery, a descriptive treatise on the machinery, tools and other appliances used in mining. London 1878. — [58] Eichler, Die Anwendung des Pulsometers. Berlin 1878. — [54] Hauer, J. v., Die Wasserhaltungsmaschinen der Bergwerke. Leipzig 1879. — [55] Lehmann, J. C. B., Ueber Turbinen, deren Konstruktion und Wirkungsgrad. Berlin 1879. — [56] Musil, A., Bericht über die Weltausstellung in Paris. Die Motoren für das Kleingewerbe. Wien 1879. — [57] Trowbridge, W. P., Turbine Wheels, theoretical investigations. New York 1879. — [58] Winter, J., Ueber Wassermotoren für das Kleingewerbe. Graz 1879. — [59] Uhland, W. H., Handbuch für den praktischen Maschinenkonstrukteur. Leipzig 1880—86. (Bd. 1, Abt. 2: Göpel, Wasserräder, Turbinen, Wassersäulenmaschinen etc. Supplementband I, Abt. 3: Berechnung u. Konstruktion der Pumpen, Gebläse etc.) — [60] Davey, H., Differential expansive pumping engine. London 1880. — [61] Pereis, E., Handbuch des landwirtschaftlichen Maschinenwesens. 2. Aufl. Jena 1880 (Abschnitt Pumpen). — [62] Michell, S., Mine drainage: being a complete and practically treatise on direct acting unter-ground steam-pumping machinery etc. London 1881. — [63] Roret, Encyclopedie. Fabricant des pompes et des maehines pour elever les eaux. Paris 1881. — [64] Hosemann, P., Ueber Klein-Kraftmaschinen. Berlin 1881. — [65] Bork, F. W., Die Kraftmaschinen für das Kleingewerbe etc. Berlin 1881. — [66] Poillon, Notes sur les pompes, et methode rationelle d’appreciation des divers systemes de pompes. Paris 1881. — [67] Riedler, A., Indikatorversuche an Pumpen und Wasserhaltungsmaschinen. München 1881. — [68] Neumann, Fr., Die Windmotoren. Weimar 1881. —

[69]    Colyer, F., Hydraulic, steam, and hand power lifting and pressing machinery. London 1881. —

[70]    Colyer, F., Pumps and pumping machinery. London 1882. — [71] Colyer, F., Pumps and pumping machinery. 2 Teile. London 1882—87. — [72] Ledieu, A., Nouvelle theorie elementaire des maehines ä feu etc. Paris 1882. — [73] Sanna, E., Progetto di un motore idraulico e rela-tiva derivazione d’aequa: tema di laureau. Palermo 1882. — [74] Fleischer, E., Der Hydromotor und die Physik des Hydromotors. Kiel 1882. — [75] Courtois, A. H., Etüde sur les maehines centrifuges, pompes et ventilateurs. Paris 1882. — [76] Poillon, L., Les pompes centrifuges et la pompe Greindl. Paris 1882. -— [77] Mohr, N., Die Wasserförderung. Handbuch bei Ausführungen und Benutzung von Brunnenanlagen, Pumpen, Röhren, Spritzen und Wasserleitungen für Stadt und Land. 6. Aufl. Weimar 1883. — [78] Audemar, H., Novelle machine ä colonne d’eau ä grande vitesse et ä depense variable. Alais 1883. — [79] Poillon, L., Essai sur les pompes convenant aux irrigations ä la submersion des vignes et aux epuisements. Paris 1883. — [80] Bach, C., Die Konstruktion der Feuerspritzen. Mit einem Anhang: Die allgemeinen Grundlagen für die Konstruktion der Kolbenpumpen. Stuttgart 1883. — [81] Caligny, A., Recherches theoriques et experimentales sur les oscillations de l’eau et les maehines hydrauliques ä colonnes liquides oscillantes. Paris 1883. — [82] Roper, S., Handbook of modern steam fire engines in-cluding the running care and management of steam fire engines and fire pumps, injectors, pulso-meters, inspirators, hydraulic rams etc. Philadelphia 1883. — [83] Jeep, W., Die Baumaschinen.

8 Hefte. Leipzig 1883. (Heft 7: Die Kolbenpumpen. Heft 8: Eimer, Schaufeln, Schnecken, Zentrifugalpumpen, Rotationspumpen etc.) — [84] Donaldson, W., Donaldsons Poncelet turbine and water pressure engine and pump etc. London 1883. — [85] Reiche, H. v., Der Dampfmaschinen-Konstrukteur. Leipzig 1883—86. (Teil II: Die Berechnung und Konstruktion der wichtigsten Werkzeugdampfmaschinen und zwar der Fördermaschinen, der Wasserhaltungen und Pumpen, der Gebläsemaschinen und Kompressoren. 1883.) — [86] Dixon, D.B., The machinist’s and steam engineer’s practical calculators etc. New York 1883. — [87] Donaldson, W., Improvement in Hydraulic Machinery for producing power for pumping. (Donaldsons Patent.) London 1884. — [88] Fustegueras et Hergot, Traite de mecanique theorique et appliquee. II. Teil: Moteurs et recepteurs industriels, moteurs hydrauliques, pompes et accumulateurs, moteurs ä vapeur etc. 2. Aufl. Paris 1884. — [89] Bach, C., Versuche über Ventilbelastung und Ventilwiderstand. Berlin 1884. — [90] Lock, C. G. W., Workshop receipts. 4th series, devoted mainly to handicrafts and mechanical subjects. London 1885. — [91] Hollenberg, A., Die neueren Windräder, die sogen, amerikanischen Windmühlen, speziell die Halladay-Windräder. Mit besonderer Berücksichtigung ihrer Verwendung für Be- und Entwässerung. Leipzig 1885. — [92] Pechan, J., Leitfaden des Maschinenbaues für Vorträge sowie zum Selbststudium. Wien 1885—89. (Teil I: Maschinen zur Ortsveränderung. Teil II: Motoren.) — [93] Glynn, J., Rudimentary treatise on the power of water as applied to drive flour mills and to give motion to turbines and other hydrostatic maehines. 7. Aufl. London 1885. — [94] Benetti, J., Teoria generale delle pompe centrifughe: memoria. Bologna 1886. — [95] Mail-, J. G., Experiments on a direct acting steam

pump. London 1886. — [96] Appleby, C. J., Illustrated Land book of machinery. Section III. Pumping machinery including pumping engines, centrifugals, steam and hand pumps etc. London 1886. — [97] Poillon, Traite theorique et pratique des pompes et machines ä elever les eaux. Paris 1886. — [98] Robinson, H., Hydraulic power and liydraulic machinery. London 1886. — [99] Worthington steam pumping machinery and water meters. Paris 1886. — [100] The Wor-thington steam pumping engine. History of its invention and development. Consideration of its duty performances. Its application to reservoir, stand pipe and direct pressure Systems of water supply. Description of Worthington water meters etc. etc. New York 1886. — [101] Knoke, J. 0., die Kraftmaschinen des Kleingewerbes. Berlin 1887. — [102] Edwards, E., The practical steam engineer’s guide in the design, construction and management of americain stationary, portable and steam fire engines, steampumps, boilers, injectors etc. etc. 5. Aufi. Philadelphia

1887. — [103] Herrmann, Graphische Theorie der Turbinen und Kreiselpumpen. Berlin 1887. — [104] Bjoerling, P. R., Practical handbook on pump construction. London 1887. — [105] Riedler, Unterirdische Wasserhaltungsmaschinen mit gesteuerten Ventilen. Berlin 1888. — [106] Eichler, C., Der Pulsometer mit Pendelsteuerung, D. R.-P. Nr. 24806, als Wasserhaltungsmaschine im Bergbau. Berlin 1888. — [107] Grimshaw, Rob., The pump catechism etc. 4. Aull. New York 1888.— [108] Reuleaux, Der Konstrukteur. Ein Handbuch zum Gebrauche beim Maschinenentwerfen. 4. Aufl. Braunschweig 1889. — [109] Bodmer, G. R., Hydraulic motors: Turbins and Pressure-Engines. London 1889. — [110] Bjoerling, P. R., Pumping engine. Practical handbook on direct acting pumping engine, and steam pump construction. London 1889. — [111] Bale, M.P., Pumps and pumping. A handbook forpump users: being notes on selection, construction and management. London 1889. —

[112] Hartmann, K., Die Pumpen. Berechnung und Ausführung der für die Förderung von Flüssigkeiten gebräuchlichen Maschinen. Berlin 1889. — [113] Ringelmann, Machines employes en agri-culture pour l’elevation des eaux. Paris 1889. — [114] Roper, S., Handbook of modern steam fire engines, including the running, care and management of steam fird engines and fire pumps, injectors, pulsometers, inspirators, hydraulic rams etc. Philadelphia 1889. — [115] Riedler, A., Neuere Wasserwerksmaschinen. Berlin 1890. — [116] Grashof, F., Theoretische Maschinenlehre. Bd. III: Theorie der Kraftmaschinen. Hamburg 1890. —[117] Fossa-Mancini, La teoria dell’ariete idraulico in correlazione ai suoi perfezionamenti ed alle sue applicazioni. Turin 1890. — [118] Jeep, W., Der Bau der Pumpen und Spritzen. Leipzig 1890. — [119] Ludewig, H., Allgemeine Theorie der Turbinen. Berlin 1890.

[120] Whithams, J. M., Constructive steam en-gineering. A descriptive treatise, embrasing engines, pumps and boilers, and their accessories and appendages. London 1890. — [121] Reifer, J., Einfache Berechnung der Turbinen. Zürich 1890. — [122] Bjoerling, P. R., Pumps historically, theoretically and practically considered. London 1890. — [123] Claussen, E., Die Kleinmotoren etc. Berlin 1891. — [124] Fossa-Mancini, C., Studio di una pompa rotativa. Turin 1891. — [125] Jeep, W., Der Bau der Pumpen und Spritzen. 2. Aufl. Leipzig 1891. — [126] Chudiakoff, P., Kolbenpumpen. Moskau 1891. — [127] Garuffa, E., Meccanica industriale: machine motrici ed operatrici a fiuido. Milano 1891/92. — [128] Bale,

[129] Roisecco, J., Su l’elevazione

M. P., Pumps and pumping. 2. Aufl. London 1892. economica dell’ aqua mediante macchine a fuoco. Bologna 1892. — [130] Bjoerling, Ph. R., The construction of pump details. New York 1892. — [131] Reifer, J. J., Einfache Berechnung der Turbinen. 2. Aufl. Zürich 1892. — [132] Queva, H. & Cie., Turbinenbau. 6. (Jubiläums-) Aufl. Berlin 1892. — [133] Ancona, U., Pompe moderne per l’alimentazione d’aqua della cittä: consi-derazioni e notizii. Turin 1892. — [134] Buchetti, J., Les moteurs hydrauliques actuels. Traite theorique et pratique. I. Calculs et conditions d’etablissement. II. Construction. Paris 1892. — Berthot, P., Traite de l’elevation des eaux. Paris 1893.

b) In Zeitschriften enthaltene Litteratur.

[135] Hayward, T., American steam pumps. The Mech. Magaz. N. S. Bd. 21, S. 384. Jahrg. 1869. — [136] Revue des machines et pompes rotatives, inventees par MM. Journee et Pieriet, Wallace etc. etc. (Uebersichtliche Zusammenstellung derartiger Pumpen.) Propag. industrielle. Jahrg. 1869. S. 16 ff. — [137] Birkinbine, On pumping engines. Journ. of the Frankl. Inst. Bd. 57, S. 323. Bd. 58, S. 109. Bd. 59, S. 240. 1869—70. — [138] Simpson, On the duty of Cornish and other pumping engines. The Artizian. Jahrg. 1870. S. 204. — [139] Condurier, Pompe centrifuge perfectionne par Coignard. Mondes. 2. S. Bd. 23, S. 217. Jahrg. 1870. — [140] Marquis, Kirk’s centrifugal pump. Enging. Bd. 10, S. 175. Jahrg. 1870. — [141] Behrens, Pump and rotary engine. Enging. Bd. 10, S. 200. Jahrg. 1870. — [142] Shaw, Compound pro-peller pump. Journ. of the Frankl. Inst. 3. S. Bd. 60, S. 289. Jahrg. 1870. — [143] Münnich, Dampfpumpe mit selbstthätiger Steuerung. Deutsche Industrieztg. Jahrg. 1870. S. 113. — [144] Baumann, Direct acting steam pump. Enging. Bd. 9, S. 293. Jahrg. 1870. — [145] Hub-bard, W., Pumping engine at the Brooklyn water works. Enging. Bd. 9, S. 368. Jahrg. 1870. — [146] Referate über Pumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Jahrg. 1870. S. 196, 748. — [147] Gwynne, Pumping machinery for the Nissum-Fiord Company, Denmark. Enging. Bd. 10, S. 129. Jahrg. 1870. — [148] de Lagillardaie, Nouveau Systeme des pompes dites pompes-syphons et syplions aspirants. Le Genie industr. Bd. 38, S. 169. Jahrg. 1870. — [149] Death, E., Portable steam-pump. Enging. Bd. 29, 65. Jahrg. 1870. — [150] Henderson, Pumping engines. Journ. of the Frankl. Inst. 3. S. Bd. 59, S. 15 ff. Jahrg. 1870. — [151] Whitmore, B., Pumping engines Chatham water works. Enging. Bd. 29, S. 138. Jahrg. 1870. — [152] Ramsbottom, Pumping engine worked by steam or water pressure. Enging. Bd. 9, S. 192. Jahrg. 1870. — [153] Tangye, Horizontal pumping engine. Ibid. S. 226. — [154] Pratchett, Pumping engines Maryport water works. Enging. Bd. 20, S. 188. Jahrg. 1870. — [155] Kaiser, Die Erfindung der Rammpumpen durch den Deutschen H. Melm. Polyt. Zentralblatt. Jahrg. 1870. S. 68. — [156] Fielding, P., Pumping engines, Slough water works. Engin. Bd. 29, S. 345 ff. Jahrg. 1870. — [157] Les machines et pompes ä vapeur de Cornouailles. Ann. du Gen. civ. Jahrg. 1870. S. 433. — [158] Hawksley, Versuchsresultate bezüglich des Kohlenverbrauchs bei Pumpmaschinen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1870. S. 478. — [159] Pratt, W., Wassermotor für Wasserleitungen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1870. S. 59. — [160] Douglas, Saug- und Druckpumpe mit Windkessel und Ablaßhahn. Wiecks Gewerbeztg. Jahrg. 1870. S. 355. — [161] Die Pumpenanlage der neuen Berliner Wasserwerke (II). Wiebes Skizzenbuch für den Ingen, u. Maschinenbauer. Jahrg. 1871. Heft 3. Bl. 1—6. — [162] Evans, Steam pumping engine. Enging. Bd. 32, S. 125. Jahrg. 1871. — [163] Coates, L., Rotierende Wassersäulenmaschine. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1871. S. 1274. — [164] Kronauer, Schmids kleiner hydraulischer Motor für hohen Wasserdruck und Kolbenpumpe ohne Ventile. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1871. S. 208. — [165] Thomson, On centrifugal pumps. Enging. Bd. 11, S. 124. Jahrg. 1871. — [166] Moll, lieber Zentrifugalpumpen, Ventilatoren und Turbinen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Jahrg. 1871. S. 227 ff. — [167] Nomenclature des pompes centrifuges. Brevetees de 1852 ä 1869. Publication industrielle des machines etc. Bd. 19, S. 309 ff. Jahrg. 1871. — [168] Considerations generales sur les pro-portions et le fonctionnement des pompes centrifuges. Ibid. S. 330. — [169] Kopka, Anwendung der Kreiselpumpe zur Niederungsentwässerung. Zivilingen. Jahrg. 1871. S. 450. — [170] Marquis, Centrifugal pumping engine. Enging. Bd. 13, S. 114. Jahrg. 1872. — [171] Boulton, J., Schraubenpropeller. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1872. S. 229 ff. — [172] Stöcker, Neue Rotationsmaschine als Motor oder Pumpe. Bayr. Gewerbebl. Jahrg. 1872. S. 167. — [173] Pumpwerk für eine städt. Wasserkunst. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1872. S. 99. — [174] Schmid, A., Wasserdruckmaschinen und Kolbenpumpen. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. Bd. 16, S. 592. Jahrg. 1872. — [175] Camerons Dampfpumpe und ihre Anwendung. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1872. S. 247, 265. — [176] Rosenkranz, P. H., Ueber Injektoren. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 16, S. 109. Jahrg. 1872. — [177] Rziha, Wasserhaltungskosten. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 16, S. 772. Jahrg. 1872. — [178] Haber, C., Wasserhaltungsmaschinen in England. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 16, S. 225. Jahrg. 1872. — [179] Hräbak, J., Eine Aufklärung über die Wirkungsweise der Schachtpumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 16, S. 1. Jahrg. 1872. — [180] Holzhausen, Bericht über die Betriebsresultate einer zur unterirdischen Wasserhaltung benutzten amerikanischen Universal-Dampfpumpe. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 16, S. 545. Jahrg. 1872. — [181] Hochdruck-Zentrifugalpumpe des Berliner Aquariums. Samml. v. Zeichn. f. d. Hütte. 1873. — [182] Gwynne, J. u. H., The Ferrara pumping engines. Engineering. Jahrg. 1873. S. 500. — [183] Tice, Wasserhebemaschine mit Differentialkolben. Americ. Artisan. 3. S. Bd. 2, S. 353. Jahrg. 1873. — [184] Rotierende Wasserhaltungsmaschine. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 17, S. 308. Jahrg. 1873. — [185] Audemar, Unterirdische Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 17, S. 306. Jahrg. 1873. — [186] Jacobi, H., Woolfsche Wasserhaltungsmaschine auf Schacht Ostfeld bei Oberhausen a. d. Ruhr. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 17, S. 9. Jahrg. 1873. — [187] Test of the Worthington pumping engine at Balmont, Philadelphia. Journ. of Frankl. Inst. Jahrg. 1873. S. 327. — [188] Murill, K., Oszillierende Pumpe. Wiecks Gewerbeztg. Jahrg. 1873. S. 277. — [189] Greindls Rotationspumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 112, S. 454. Jahrg. 1873. — [190] Monges, Pompe ä vapeur rotative. Portef. econom. Jahrg. 1873. S. 58. — [191] Bernays Zentrifugalpumpe a. d. Wiener Ausstellung. Dingl. polyt. Journ. Bd. 211, S. 414. Jahrg. 1873. — [192] Meisel, Die Wasserhaltung mittels Zentrifugalpumpen der Grube Lutherslinde bei Muldenstein. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 17, S. 384. Jahrg. 1873. — [193] Gaetzschmann, Zur Geschichte der Wassersäulenmaschine in Sachsen. Berg-u. Hüttenmänn. Zeitg. Jahrg. 1873. S. 1 ff. — [194] Travers, Druckwerk mit Accumulatoren. Ibid. S. 75. — [195] Hilt, Ueber unterirdische Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 17,

S. 436. Jahrg. 1873. — [196] Briffaut, Ueber Säugpumpen. Mitteil. d. böhm. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1873. S. 112. — [197] Thometzek, Schachtdampfpumpe mit beweglichem Pumpensatz. Wiebes Skizzenb. f. d. Ing. u. d. Maschinenb. Jahrg. 1873. Heft 6. — [198] Bochkoltz, A., Mitteilungen über Wasserhaltungsmaschinen und über praktische Resultate des Kraftregenerators. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 17, S. 1, 79, 141. Jahrg. 1873. — [199] Die Paragonpumpe.

Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1878. S. 280. — [200] Das Pulsometer von C. H. Hall in Jersey City, New York. Maschinenbauer. Jahrg. 1873. S. 343. — [201] Kolb, Dr. E., Pumpen auf der Wiener Weltausstellung. Grothes allgem. deutsche polyt. Zeitung. Jahrg. 1873. S. 547. — [202] Wasserdruckmotor und Pumpe von A. Schmid. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 16, S. 568. Jahrg. 1873. — [203] Fink, C., Ueber den Einfluss der Förderhöhe auf die Konstruktion der Centrifugalpumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 17, S. 449. Jahrg. 1873. — [204] Die Pumpen und Feuerspritzen auf der Wiener Weltausstellung. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1874. S. 220. — [205] Hartupie, Pumping engine for the Pittsburg water works. Enging. Bd. 37, S. 359 ff. Jahrg. 1874. — [206] Arth, Ueber Wasserhebung mit Gasdruck. Dingl. polyt. Journ. Bd. 213, S. 473. Jahrg. 1874. — [207] Rühlmann, Ueber die Geschichte der Erfindung der Wasserpumpen. Mitteil, des Hannov. Gewerbevereins. Jahrg. 1874. S. 228. — [208] Schlamp, Wasserhebung mittels Luftkompression. Bayr. Gewerbebl. Jahrg. 1874. S. 244. — [209] Knaust, Doppelt wirkende Pumpe. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1874. S. 37. — [210] Hathorn, Davis, Campbell, Davey, Differential pumping engine at Doe Park Collery. Enging. Bd. 37, S. 165. Jahrg. 1874. — [211] Trial of the Worthington pumping engine, at Phoenix-Ville. Journ. of the Frankl. Inst. 3. S. Bd. 67, S. 102. Jahrg. 1874. — [212] Thometzek, F., Hochdruckpumpe für Wasserwerke. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 18, S. 91. Jahrg. 1874. — [213] Pfähler, Wasserhaltungsmaschine mit hydraul. Gestänge. Zeitschr. f. Berg-, Hütte- u. Salinenwes. in Preufi. Bd. 22. S. 179. Jahrg. 1874. — [214] Breuer, Unterirdische Woolfsche Wasserhaltungsmaschine. Ibid. S. 190. — [215] Die Dampf-Vacuum- und Druckpumpe der New York Hydraulic and Drai-ning Company. Deutsch-amerik. Gewerbeztg. Jahrg. 1874. S. 273 ff. — [216] Gwynne’s eentri-fugal pumping engine. Enging. Bd. 17, S. 186. Jahrg. 1874. — [217] Greindl, Rotationspumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 212, S. 454. Jahrg. 1874. — [218] Wannieck’s direct acting steam pump. Enging. Bd. 17, S. 51. Jahrg. 1874. — [219] Durand-Claye, A. Ueber einfache und gekuppelte Zentrifugalpumpen. Zivilingen. Bd. 19, S. 485. Jahrg. 1874. — [220] Buff, Zur Theorie des Seegnerschen Kreiselrades. Poggendorffs Ann. f. Phys. u. Chem. Bd. 153, S. 12. Jahrg. 1874. —

[221]    Worthington, The duty of pumping engines. Enging. Bd. 18, S. 498. Jahrg. 1874. —

[222]    Wassersäulenmaschine mit zwei oszillierenden Cylindern. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1874. S. 6. — [223] Mayer, Ueber Wassersäulenmaschinen mit Expansion. Zeitschr. des österr. Ingen.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1874. S. 219. — [224] Hydropneumatische Pumpe von Jarre. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 17, S. 716. Jahrg. 1874. — [225] Clarkson’s Steam pump. Enging. Bd. 18, S. 210. Jahrg. 1874. — [226] Hardick, The Niagara direct and double acting pump. Scient. Americ. N. S. Bd. 30, S. 310. Jahrg. 1874. — [227] Worswick’s improved pump mechanism for converting motion. Scientif. Americ. N. S. Bd. 31, S. 242. Jahrg. 1874. —

[228]    Munks Universal-Saug- und Druckpumpe. Polyt. Zentralblatt. Jahrg. 1874. S. 1274. —

[229]    Deckers Dampfpumpe. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1874. S. 357. — [230] Ueber

Pumpen zum Fördern von Wasser aus tiefen Brunnen. Hannöv. Wochenbl. f. Handel u. Gewerbe. Jahrg. 1874. S. 350- — [231] Schmid, Steam pump with oscillating cylinders. Enging. Bd. 18, S. 262. Jahrg. 1874. —[232] Shearman, Dampfpumpe. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1874. S. 1133.— [233] Wright, Dampfpumpe. Maschinenbauer. Jahrg. 1874. S. 343. — [234] Howe, Plungerpumpen und Schöpfwerke. Details. Engin. Bd. 38, S. 286. Jahrg. 1874. — [235] Knappert, Ueber unterirdische Wasserhaltungsmaschinen. Berg- u. Hüttenmänn. Ztg. Jahrg. 1874. S. 405. — [236] Dreyer, Rosenkranz und Droop, Windkesselfüllapparat für Hochdruckpumpen. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1875. S. 1381. — [237] Scholl, Wasserpumpwerk für das Eisenwerk Riesa. Wiebes Skizzenbuch. Jahrg. 1875.    Heft 4 (100). — [238] Niagara steam pump. Am. Builder.    Jahrg.    1875.    S.    230. —

[239] Riehn,    Meinicke, 4-50pferdige Wasserhaltungsmaschine auf dem Schachte II    des fiskal. Stein

salzbergwerks zu Segeberg. Zeitschr. f. Berg- u. Hüttenw. in Preuß. Bd. 23, Anh. S. 255. Jahrg. 1875. — [240] Test trial of the Lynn pumping engine. Journ. of the Frankl. Inst. Jahrg. 1874. S. 404. Jahrg. 1875. S. 43. — [241] Thallmeyer, Ueber die Mintzer-Pumpe. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1875. Beibl. S. 25. — [242] Prunier, Vertical pumping engine. Enging. Bd. 19, S. 68. Jahrg. 1875. — [243] Jamieson’s steam pump. Americ. Artisan. 3 S. Bd. 5, S. 30. Jahrg. 1875. — [244] Haags patentierte Motoren und Pumpen. Dingl. polyt. Journ. Bd. 215, S. 193. Jahrg. 1875. — [245] Gwynne’s centrifugal pump and compound engine. Enging. Bd. 19, S. 99. Jahrg. 1875. — [246] Schneider, Versuche über die Leistung der Maschinen und Pumpen des Wasserwerks zu Bonn. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 18, S. 545. Jahrg. 1875. —

[247]    Flaud,    Schieberdampfpumpe zur Kesselspeisung. Maschinenbauei*.    Jahrg.    1875.    S.    177. —

[248]    Sachs,    Ueber Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. d. Ver. deutsch.    Ingen.    Bd.    19,    S. 507,

687. Jahrg. 1875. — [249] Wilcke, Pumpe mit Drahtseilgestänge. Berg- u. Hüttenm. Ztg. Jahrg. 1875. S. 4. —[250] Clarksons Dampfpumpe. Maschinenbauer. Jahrg. 1875. S.42. — [251] Daub, Mitteilungen über Bergwerkspumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 19, S. 524. Jahrg. 1875.— [252] Bennisons rotary pump. Enging. Bd. 19, S. 69. Jahrg. 1875. — [253] Fischer, Leistung und Arbeitsverbrauch einer Zentrifugalpumpe. Zivilingen. Bd. 21, S. 49. Jahrg. 1875. —

[254] Gieseler, Beitrag zur Theorie der Zentrifugalpumpen. Zeitschr. des Ver. deutsch. Ingen. Bd. 19, S. 689. Jahrg. 1875. — [255] Lawrence, P., Centrifugal pumps. Enging. Bd. 19, S. 443.— [256] Neut, Dumont, Pompe centrifuge avec machine ä trois cylindres. Revue industr. Jahrg. 1875. S. 385. — [257] Mc. Farland, Rotary pump. Enging. Bd. 20, S. 332. Jahrg. 1875. — [258] d’Ablaing van Giessenburg, Direkte Anwendung der komprimierten Luft zur Wasserhaltung. Zeitschr. d. Yer. deutsch. Ingen. Bd. 19, S. 524, 751. Jahrg. 1875. — [259] Bagley, S., Rotary pump. Scient. Americ. N. S. Bd. 32. S. 278. Jahrg. 1875. — [260] Gottlob, S., Die Dampfpumpen auf der Wiener Weltausstellung. Der prakt. Maschinenkonstrukt. Jahrg. 1875. S. 186. — [261] Gonault et Poillon, Sur les pomjues l’otatives, comparees aux pompes centrifuges, pompe rotatif Greindl. Annales industr. Bd. 1, S. 233. Jahrg. 1875. — [262] Tyler, Pompe ä action directe. Revue industr. Bd. 6, S. 8. Jahrg. 1875. —- [263] Blake’s steam pump. Engin. Bd. 39, S. 437. Jahrg. 1875. — [264] Aliens direkt wirkende Dampfpumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 217, S. 363. Jahrg. 1875. -— [265] Pock, Doppe 11wirkende Saug- u. Druckpumpen für enge Brunnenschächte. Dingl. polyt. Journ. Bd. 217, S. 457. Jahrg. 1875. — [266] Blum, Tiefbrunnenpumpe für kleine Wassermenge. Ibid. Bd. 218, S. 198. — [267] The Seiden plunger pump. Americ. Artisan. 3. S. Bd. 5, S. 286. Jahrg. 1875. — [268] Steam economie in pumping engines. Enging. Bd. 20, November, Dezember Jahrg. 1875. — [269] Dean Brothers pumping engine for water works. Scient. Americ. N. S. Bd. 34, S. 127. Jahrg. 1876. — [270] Morley, On pumping and ventilating arrangements. Engin. Bd. 41, S. 265. Jahrg. 1876. — [271] Steinhoff, Stehende, unterirdische Wasserhaltungsmaschine. Zeitschr. des Yer. deutscher Ingen. Bd. 20, S. 604. Jahrg. 1876. —

[272]    Haags Motoren und Pumpen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1876. S. 11. —

[292] Escher,

[273]    Allweilers Flügelpumpe. Deutsche Industrieztg. Jahrg. 1876. S. 55. — [274] Leavitt, E. D., Pumping engines for the water works at Lawrence (Mass., U. St.). Journ. of the Frankl. Inst. Jahrg. 1876. S. 312. — [275] Jacobis Dampfpumpe. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1876. S. 152. — [276] Pickerings Dampfpumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 219, S. 290. Jahrg. 1876. — [277] Pumpenanlage zu einer Ehrhardtschen Wasserhaltungsmaschine. Prakt. Maschinenkonstr. Jahrg. 1876. S. 181 ff. — [278] Wittmann, Die theoretische Leistungsfähigkeit der Dampfstrahlpumpen. Zeitschr. des Yer. deutsch. Ingen. Bd. 20, S. 356. Jahrg. 1876. — [279] Ashworths Doppeltwirkende Dampfpumpe. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1876. S. 238. — [280] Rit-tingers einachsige Mantelkolbenpumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 220, S. 408. Jahrg. 1876. — [281] Hammer, Ueber unterirdische Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. des Yer. deutsch. Ingen. Bd. 20, S. 124. Jahrg. 1876. — [282] Parker, W., Steam pumps. Enging. Bd. 22, S. 120. Jahrg.

1876. — [283] Vorrichtung, um dem Zerschlagen der Ventile und Ventilsitze vorzubeugen. Wochenschr. des österr. Ing.- und Arch.-Ver. Jahrg. 1876. S. 261. — [284] Loretz’s Dampfpumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 222, S. 110. Jahrg. 1876. — [285] Weyhes Rotationspumpe. Ibid. S. 113. — [286] The Hartford pump. Engin. Bd. 42, S. 298. — [287] Shead, Pumping engine, City of Providence, Rhode Island U. St. Engin. Bd. 42, S. 324. — [288] Worthington, Duplex steam pumps. Ibid. S. 364. — [289] Klein, Pompes ä vapeur horizontales pour la distribution d’eau de la ville de Mülheim. Annales industr. Bd. 2, S. 647. Jahrg. 1876. — [290] Follansbee, Schraubenpumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 222, S. 417. Jahrg. 1876. — [291] Ueber Wasserfördermaschinen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 19, S. 589. Jahrg. 1876.

Zur Theorie der Zentrifugalpumpe. Zivilingen. Jahrg. 1876. S. 634. — [293] Wellner, Neu-anordung von Druckwindkesseln. Technische Blätter. Jahrg. 1876. S. 214. — [294] Steinbeis, Praktische Erfahrungen bei Benutzung des hydraulischen Widders. Maschinenbauer. Jahrg. 1876. S. 251. — [295] Briggs, The engine for the Lowell water works, constructed for the city of Lowell, Massachusetts 1871—72. Journ. of the Frankl. Inst. Bd. 71, S. 329. Jahrg. 1876. — [296] Kröhnke, Formeln für den Bau von Wasserschnecken. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1876.

S. 377 ff. — [297] Rühlmann, Bemerkungen über Wasserfördermaschinen mit vertikalen und horizontalen Pumpencylindern. Hannov. Wochenbl. f. Handel u. Gew. Jahrg. 1876. S. 101. — [298] Schmetzer, Neue Methode der Wasserhebung aus tiefen Brunnenröhren. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1876. S. 274. — [299] Douglas, Der hydraulische Widder. Deutsche Blätter für Blecharbeiter. Jahrg. 1876. S. 140. — [300] Das Pulsometer. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1876. S. 527. — [301] Bretonniere, Sur une pompe, dite ä colonne d’eau oscillante, mue par l’action directe de la vapeur. Annales des ponts et chauss. 5. S. Bd. 12, S. 591. Jahrg. 1876. — [302] Münzner, Wassersäulenmaschinen nach den Angaben von Bornemann. Prakt. Maschinenkonstrukt. Jahrg. 1876. S. 101. — [303] Nagle, A. F., Pumping engine for the high service water supply in the city of Providence, Rhode Island. Journ. of the Frankl. Inst. Jahrg. 1876. S. 161. — [304] Fischer, Experience d’une pompe centrifuge, sa valeur et la production de son travail. Ami. du Gen. civ. Jahrg. 1876. S. 377. — [305] Crocker, Rotary pumps. Scient. Americ. Supplement-Bd. 1, S.182. Jahrg. 1876. — [306] Bäuninger, Machine ä colonne d’eau ä double effet, construite par M. Rauschenbach. Public, industr. Bd. 22, S. 554. Jahrg. 1876. — [307] Davey, Wassersäulenmaschine. Dingl. polyt. Journ. Bd. 220, S. 23. Jahrg. 1876. — [308] Haag’s water engine. Iron. Bd. 7,

S. 228. Jahrg. 1876. — [809] Well’s water engine. Scient. Americ. N. S. Bd. 35, S. 290. Jahrg.

1876.    — [810] Neue Wasserfördermaschine des Kruppschen Stahlwerkes zu Essen. Hannoversches Wochenbl. für Handel u. Gewerbe. Jahrg. 1877. S. 449. — [311] Briggs, The water-pressure blowing engine. Journ. of the Frankl. Inst. 3. S. Bd. 74, S. 133. Jahrg. 1877. — [312] v. Hauer, Liegende Wasserhebungs-Wassersäulenmaschine. Berg- u. Hüttenmänn. Jahrb. Leoben etc. Bd. 25, S. 354. Jahrg. 1877. — [313] Berthouart et Brault, Turbine et pompes installees ä Chatel pres Consance (Jura). Public, industr. Bd. 24, S. 335. Jahrg. 1877. ¹— [314] Riehn, Meinicke u. Wolf, Apparat zum Füllen der Druckwindkessel mit Luft. Dingl. polyt. Journ. Bd. 226, S. 132. Jahrg.

[330] Fischer, H., Hy-

[337] Houyoux, Pompe rotative. Revue industr. Jahrg. 1877.

1877.    — [315] Decoeur, Memoire sur de nouveaux types de turbines et de pompes centrifuges. Annales des ponts et chauss. 5. S. Bd. 13, S. 401. Jahrg. 1877. — [316] Kellys Doppelplunger-Pumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 225, S. 536. Jahrg. 1877. — [317] Grahn, E., Zur Wasserversorgung Prags, speziell die Dampfmaschinensysteme dort und diejenigen für Wasserversorgung im allgemeinen. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 20, S. 655. Jahrg. 1877. — [318] Versuchsresultate am Pumpwerke von Chicago. Journ. of the Frankl. Inst. 3. S. Bd. 74, S. 33. Jahrg. 1877. — [319] Caledonia - Dampfpumpe. Prakt. Maschinenkonstrukt. Jahrg. 1877. S. 403.— [320] Riedel, Selbstthätiger Kondensator für Dampfpumpen, ibid. S. 459. — [321] Sigl, Rotierende Pumpe mit endloser Schraube für große Saug- und Druckhöhen. Bayr. Gewerbebl. Jahrg. 1877. S. 347. — [322] Amerikanische Pumpen. Deutsche allgem. polyt. Ztg. Jahrg. 1877. S. 315. — [323] Horizontal pump by the Imperial Steam Pump and Engineering Company Smethwick. Enging. Bd. 24, S. 29 ff. Jahrg. 1877. — [324] Hayward and Tyler, Three-throw pumps, An-drover water works. Enging. Bd. 44, S. 313. Jahrg. 1877. — [325] Wolf, L., Die unterirdische Wasserhaltungsmaschine auf dem Georgs-Schachte der konsolid. Gustavsgrube bei Schwarzwaldau. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 21, S. 247. Jahrg. 1877. — [326] Stannah, The pendulum pump. Enging. Bd. 23, S. 56. Jahrg. 1877. — [327] Donnadieu, Pompes ä piston fixe. Revue industr. Jahrg. 1877. S. 314. — [328] Parker und Weston, Compound steam pump. Enging. Bd. 24, S. 183 ff. Jahrg. 1877. — [329] Appareils hydrauliques americains (Zusammenstellung verschiedener Pumpensysteme). Revue industr. Jahrg. 1877. S. 466. draulischer Widder. Zeitschr. des Ver. deutsch. Ingen. Bd. 21, S. 429. Jahrg. 1877. — [331] Robertson, Osbourne, The Callenge steam pump. Iron. Bd. 9, S. 261. Jahrg. 1877. — [332] Chizzolini, Versuche über die Leistung einer Schraubenpumpe. Zivilingen. Jahrg. 1877. S. 173. — [333] Syer’s reliance pump. Enging. Bd. 43, S. 170. Jahrg. 1877. — [334] Croydon water works engine. Enging. Jahrg. 1877. S. 356. — [335] Fontaine, Les pompes exposees ä Philadelphia. Revue industr. Jahrg. 1877. S. 1. — [336] Blundell, Holmes, Improvements upon the Downton pump. Enging. Bd. 43, S. 94. Jahrg. 1877.

S. 14. — [338] Weyhs Rotationspumpe. Maschinenbauer. Jahrg. 1877. S. 102. — [339] Cherry, Compound direct acting pumping engine. Iron. Bd. 9, S. 132. Jahrg. 1877. — [340] Pumping engines for Sydney. Enging. Jahrg. 1877. II. S. 10. — [341] The Davey movement for valves of pumping engines. Journ. of the Frankl. Inst. 3. S. Bd. 73, S. 12. Jahrg. 1877. — [342] Evans, Direct acting steam pump. Enging. Bd. 23, S. 147. Jahrg. 1877. — [343] Bokelberg, Ueber den hydraul. Widder. Wochenschr. d. Ver. d. Ingen. Jahrg. 1877. S. 108. — [344] Meyer, Nutzeffekt des Pulsometers. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1877. S. 64. — [345] Leuschner, Ueber die auf den österreichischen Südbahnlinien aufgestellten Ejektoren - Anlagen für Wasserstationen. Wochenschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1877. S. 136. — [346] Haber, Notizen über das Pulsometer. Zeitschr. des Ver. deutscher Ingen. Jahrg. 1877. S. 233, 332. — [347] Pumprad zum Heben des Wassers. Wiebes Skizzenbuch. Jahrg. 1877. Heft 4 (112). — [348] Hambruch, Das „Siphonoid“. Glasers Ann. Jahrg. 1877. S. 260. — [349] Kley, Neues System von Wasserhaltungsmaschinen mit Rotation und Pausen. Wochenschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Vereins. Jahrg. 1877. S. 235. — [350] Angelys hydraulischer Elevator für Brunnen, Eisenbahnstationen, Bergwerke etc. Dingl. polyt. Journ. Bd. 229, S. 314. Jahrg. 1878. —[351] Puydt, Demenge & Moreau, Installation de l’usine hydraulique de la ville de Nijni-Novgorod (Russie). Annales industr. Bd. 2, S. 399. Jahrg. 1878. — [352] Werner, Ueber Kohlenverbrauch von Pumpmaschinen. Wochenschr. d. Ver. deutsch. Ing. Jahrg. 1878. S. 133. — [353] Kayser, Einige Bemerkungen über Wasserwerksmaschinen. ibid. S. 439. — [354] Jones, Description of ä Montgolfier ram (Widder) built by the J. P. Morris Comp. Philadelphia. Journ. of the Frankl. Inst. 3. S. Bd. 76, S. 186. Jahrg. 1878. —

[355]    Hess, The hydraulic ram (Widder). Scient. Americ. Suppl.-Bd. 5, S. 1762. Jahrg. 1878. —

[356]    Hasties economic water engine. Eng. Bd. 46, S. 146. Jahrg. 1878. — [357] Hydraulic aceu-mulator and pumps. Enging. Bd. 26, S. 271. Jahrg. 1878. — [358] Fickler, Die Wassersäulenmaschine im Königin-Marien-Schacht in Clausthal. Zeitschr. für Berg-, Hütten- u. Salinenwes. in Preufi. Bd. 26. Abh. S. 233. — [359] Hoppe, Theoretische Erörterungen hierzu, ibid. S. 240. — [360] Grullier, Corrections du defaut Capital des pompes dans lesquelles la force est transmise par des colonnes liquides. Bullet, de la societe d’encouragement. Jahrg. 1878. S. 95. — [361] Farcot, Machine elevatoire ä action directe ä grande vitesse de piston et grande economie de vapeur.

Revue industr. Jahrg. 1878. S. 181. — [362] Ortmanns ponipe rotative. Monit. industr. Beige. Jahrg. 1878. S. 585. — [363] Bartrum and Powells „Comet pump“. Enging. Bd. 46, S. 143. Jahrg. 1878. — [364] Maginot’s Pompe ä propulseur helnpo'ide rotatif ä action continue. Portef. econom. Jahrg. 1878. S. 51. — [365] Manleys rotierende Pumpe. Maschinenbauer. Jahrg. 1878. S. 353. — [366] Schramm, Zentrifugalpumpe. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1878. S. 4. —

[367]    Buillet et Audemar, Pompe ä quatres pistons. Revue industr. Jahrg. 1878. S. 421. —

[368]    Slaby, Dr. A., üeber Wassermotoren. Dingl. polyt. Journ. Bd. 230, S. 382. Jahrg. 1878. —

[369]    Illeck, Ueber die konstruktiven Erfordernisse und die nötige Armierung der Saug- und Druckpumpen mit Rücksicht auf deren gehörige Wirkungsfähigkeit. Dingl. polyt. Journal. Bd. 227, S. 217. Jahrg. 1878. — [370] Lompert, Ueber die Wasserpumpen, insbesondere die Pumpen für den Hausbedarf. Rohrleger. Jahrg. 1878. S. 25 ff. — [371] Duvallon u. Lloyds Pumpen. Maschinenbauer. Jahrg. 1878. S. 243. — [372] Leavitt, Pompes verticales ä balancier. Revue industr. Jahrg. 1878. S. 4. — [373] Hathorn, Davey u. Co., Compound pumping engine, Chichester water works. Enging. Bd. 46, S. 336 ff. Jahrg. 1878. — [374] Holly’s new pumping engine and automatic pressure regulator. Scient. Americ. Jahrg. 1878. 17. Aug. S. 95. — [375] Wasserhaltung für die Grube Marie bei Atzendorf. Wiebes Skizzenb. Jahrg. 1878. Heft 2 u. 3 (116, 117). — [376] Undeutsch, Vergleich einer neuen Drucksatzanordnung mit Steigrohrgestänge der Maschinenbauanstalt von 0. Hoppe in Berlin für den Betrieb von Rittinger-Pumpen. Zivilingen. Jahrg. 1878. S. 267. — [377] Daelens Entlastetes Pumpenventil. Dingl. polyt. Journ. Bd. 228, S. 110. Jahrg.

[383] Neue Tiefbrunnenpumpe. Rohrleger. Bd. 2, S. 249. Jahrg.

1878.    — [378] Imperial-Dampfpumpe, ibid. Bd. 227, S. 135. — [379] Compound pumping engines for the Spring-Valley-Works, San Francisco. Enging. Bd. 45, S. 198 ff. Jahrg. 1878. — [380] Amerikanische Windmotoren, ihre Konstruktion, Eigenschaften u. Anwendung. Rohrleger. Jahrg. 1878. S. 220. — [381] Otto, B., Die unterirdische Wasserhaltungsmaschine auf dem Alexander-Schachte der v. Arnimschen Steinkohlenwerke zu Planitz bei Zwickau. Zeitsehr. des Ver. deutscher Ingen. Bd. 23, S. 211. Jahrg. 1879. — [382] Rotierende Pumpe von Samain in Paris. Dingl. polyt. Journ. Bd. 233, S. 20. Jahrg. 1879.

1879.    — [384] The Pawtucket pumping engine. Enging. Bd. 28, S. 189 ff. Jahrg. 1879. — [385] Pumping engines at the Vienna auxiliary water works Pottschach. Enging. Jahrg. 1879. S. 432. — [386] Belier hydraulique Douglas. Revue industr. Bd. 19, S. 325. Jahrg. 1879. —

[387]    Ueber den hydraulischen Widder. Deutsche Bauzeitung. Bd. 13, S. 46. Jahrg. 1879. —

[388]    Peters, Th., Ueber Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 23, S. 305. Jahrg. 1879. — [389] Ueber Pumpen. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1879. S. 227. —

[390]    The pumping engines for the Pittsburg water works. Iron Age. Bd. 23. Nr. 9. —

[391]    A new deep well pump. Americ. Machin. Bd. 2. Nr. 4. Jahrg. 1879. — [392] Schiink, J., Der Kohlenverbrauch bei Pumpmaschinen. Wochenschr. des Ver. deutsch. Ingen. Jahrg. 1879. S. 217. — [393] Zentrifugal- und Rotationspumpen. Schweizer Gewerbebl. Bd. 4, S. 153. Jahrg. 1879. — [394] Chemin, Belier aspirateur Caligny. Annales des ponts et chauss. Bd. 9, S. 258. Jahrg. 1879. — [395] Negativer Pumpenwindkessel. Maschinenbauer. Bd. 15, S. 7. Jahrg. 1879. —

[396]    Pump gearing. Leamington water works. Enging. Bd. 48, S. 235. Jahrg. 1879. —

[397]    American pumping engines. Enging. Bd. 28, S. 365. Jahrg. 1879. — [398] Nouvelles applications des pompes centrifuges Dumont. Revue industr. Bd. 10, S. 443. Jahrg. 1879. — [399] Schiink, J., Ueber Maschinensysteme für Wasserwerke. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 22, S. 91. Jahrg. 1879. — [400] Selbstthätig regulierbare Steuerung für Wassersäulenmaschinen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 12, S. 159. Jahrg. 1879. — [401] Wassermotoren. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. Bd. 23, S. 136. Jahrg. 1879. — [402] Hasties ökonomischer Wassermotor. Rohrleger. Bd. 2, S. 73. Jahrg. 1879. — [403] Stöcker, Rotationsmaschine mit Regulierbarkeit des Arbeitsvolumens während des Ganges als Wassermotor. Schweizer Gewerbebl. Bd. 4, S. 304. Jahrg. 1879. — [404] Ueber Wassersäulenmaschinen. Jahrb. f. Maschinentechn. Bd. 7, S. 131. Jahrg. 1879. — [405] Ueber den Nutzeffekt Körtingscher Wasserstrahl-Elevatoren gegenüber den Leistungen von Handpumpen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 23, S. 182. Jahrg. 1880. — [406] Moteur hydraulique pour la distribution des eaux de Brighton. Monit. industr. beige. Bd. 7, S. 277. Jahrg. 1880. — [407] Hilt, Ueber unterirdische Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. des Ver. deutscher Ingen. Bd. 24, S. 647. Jahrg. 1880. — [408] Hydraulischer Motor von K. Heimpel in München. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 23, S. 745. Jahrg. 1880. — [409] Meer, Gebr., Unterirdische Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. des Ver. deutscher Ingen. Bd. 24, S. 649. Jahrg. 1880. — [410] Oesten, G., Indicator-Diagramme von Pumpen. Zeitschr. des Ver. deutscher Ingen. Bd. 24, S. 235. Jahrg. 1880. — [411] Erfahrungen über die Mayerschen Wassersäulenmaschinen. Wochenschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1880. S. 73. — [412] Heises verbesserter Stoßheber. Maschinenbauer. Bd. 15, S. 231. Jahrg. 1880. — [413] Neuerungen an der Maginotschen Schraubenpumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 235, S. 331. Jahrg. 1880. — [414] Nines, Doppelt wirkende, oszillierende Pumpe. Glasers Ann. Bd. 7, S. 117. Jahrg. 1880. —[415] Wazon, Les pompes centrifuges. Ann. du Gen. civ. Bd. 19, S. 361. Jahrg. 1880. — [416] Neueste Versuche mit Pulsometern. Maschinenbauer. Bd. 15, S. 182. Jahrg. 1880. — [417] Einige Pumpen der Pariser Weltausstellung. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 13, S. 31. Jahrg. 1880. — [418] Krümper, J., Maschinenanlage der neuen Wasserwerke in Augsburg. Zeitschr. des Vereins deutscher Ingen. Bd. 24, S. 57. Jahrg. 1880. — [419] The Phoenix steam pump. Iron. Bd. 16, S. 470. Jahrg. 1880. — [420] Vogels Steuerung für Wassersäulenmaschinen. Dingl. polyt. Journ. Bd. 236, S. 12. Jahrg. 1880. — [421] Neuere Anwendungen von Wassersäulenmaschinen, ibid. Bd. 237, S. 348. — [422] Pumping machinery for rural water works. Engin. Bd. 50, S. 174. Jahrg. 1880. — [423] Caligny, Pompe oscillante sans piston. Ann. du Gen. civ. Bd. 19. 1. S. 685. Jahrg. 1880. — [424] Knowlsons double acting ram pump. Americ. Machin. Bd. 3. Nr. 30. Jahrg.

1880.    — [425] Freistehende Universalpumpen von Weise und Monski. Allg. deutsche polyt. Ztg. Bd. 8, S. 429. Jahrg. 1880. — [426] Schmids hydraulische Wasserhebemaschine. Maschinenbauer. Bd. 16, S. 43. Jahrg. 1880. — [427] Ficus, K., Kleine Wassersäulenmaschine zum Betrieb einer Schachtpumpe. Zeitschr. des Ver. deutscher Ingen. Bd. 25, S. 556. Jahrg. 1881. — [428] Wasserstrahlpumpe von Greathead und Martindale. Dingl. polyt. Journ. Bd. 241, S. 152. Jahrg. 1881. — [429] The Holly pumping engine Chicago. The manufacturer and builder. Bd. 13, S. 1. Jahrg.

1881.    — [430] Pumping engines at the St. Louis water works. Enging. Jahrg. 1881. S. 200. — [431] Pumping machinery for the Caucasus. Iron. Bd. 18, S. 375. Jahrg. 1881. — [432] The Pittsburg water works engine. Iron age. Bd. 28. Nr. 26. Jahrg. 1881. — [433] Pumping engines at the Lambeth water works. Enging. Jahrg. 1881. II. S. 575. ibid. Pumping engines at the Norwood water works. S. 620. — [434] Courtois, Construction des pompes centrifuges. Revue industr. Bd. 12, S. 373. Jahrg. 1881. — [435] Dubuc, Pompes pour les eaux de Saigon. Armen-gaud public, industr. Bd. 27, S. 529. Jahrg. 1881. — [436] Wasserwerksmaschinen von Detroit. Maschinenbauer. 1881. S. 273. — [437] Aliens Zentrifugalpumpe. Enging. Bd. 32, S. 362. Jahrg. 1881. — [438] Pumping engine of Selly Oak. Engin. Jahrg. 1881. S. 304. — [439] Die Konstruktion der Zentrifugalpumpen. Maschinenbauer. Bd. 17, S. 37. Jahrg. 1881. — [440] Bach, C., Ventile für Kolbenpumpen mit großer Hubzahl. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 25, S. 137. Jahrg. 1881. — [441] Turrettini, Hydromoteurs pour la petite industrie. Mem. de la soc. des ingen. civ. Bd. 34, 2. S. 379. Jahrg. 1881. — [442] Machines des eaux de Geneve. Monit. industr. Beige. Bd. 8, S. 18. Jahrg. 1880. — [443] Pumping engines at the Richmond water works. Enging. Jahrg. 1881. S. 64. — [444] Geisler, A., Ueber Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. des Ver. deutsch. Ingen. Bd. 25, S. 529. Jahrg. 1881. — [445] Kardt, Die Druckmaschinen der Düsseldorfer Wasserwerke. Zeitschr. des Vereins deutscher Ingen. Bd. 25, S. 425. Jahrg. 1881. — [446] Schaltenbrand, K., Wassermotoren z. Betriebe der Nähmaschinen. Ztschr. d. Ver.. deutsch. Ing. Bd. 25, S. 655, 691. Jahrg. 1881. — [447] English and American pumps. Iron Age. Bd. 28. Nr. 11. Jahrg. 1881. — [448] Lempe, Th., Woolfsche Wasserhaltungsmaschinen mit Rotation und Hubpausen (System Kley) für die Zeche Rheinpreußen, ausgeführt von der Gutehoffnungshütte. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 25, S. 479. Jahrg. 1881. — [449] Watsons Ventilanordnung für Pumpen. Dingl. polyt. Journ. Bd. 242, S. 316. Jahrg. 1881. — [450] Rotierende Pumpen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 14, S. 115. Jahrg. 1881. — [451] Zander, Ueber den zum Anheben der Pumpenventile erforderlichen Druck. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 25, S. 431. Jahrg. 1881. —- [452] Pompe aspirante et refoulante Nines. Revue industr. Bd. 12, S. 4. Jahrg. 1881. — [453] Rustan’s centrifugal pump. Iron. Bd. 17, S. 427. Jahrg. 1881. — [454] Shank’s steam pump. Ibid. Bd. 18, S. 40 ff. — [455] Watt’s pumping engine. Birmingham water works. Enging. Bd. 32, S. 304. Jahrg. 1881. — [456] Die Maschinenanlage des Wasserwerks Darmstadt. Maschinenbauer. S. 386. Jahrg. 1882. — [457] Blankscher Wassermotor mit Umsteuerung. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 15, S. 265. Jahrg. 1882. — [458] Megys hydraulischer Motor. Maschinenbauer. Bd. 17, S. 235. Jahrg. 1882. — [459] Probe der Pumpmaschinen des Flensburger Wasserwerks. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 26, S. 53. Jahrg. 1882. — [460] Ritz, Pompes et moteurs hydrauliques. Revue industr. Bd. 13, S. 305. Jahrg. 1882. — [461] Neuerungen an Pumpen. Dingl. polyt. Journ. Bd. 246, S. 257. Jahrg. 1882. —- [462] Die Wasserhebungsanlage der Stadt Dresden. Wiebes Skizzenbuch. Jahrg. 1882. Heft 2. — [463] Wassersäulenmaschine mit direktem Pumpenantrieb. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 15, S. 467. Jahrg. 1882. — [464] Aliens centrifugal pump. Scient. Americ. Suppl. S. 5305. Jahrg. 1882. — [465] Pompe Foucault. Mondes. III. Bd. 1, S. 181. Jahrg. 1882. — [466] Pompe rotative Heussi. Rev. industr. Bd. 13, S. 141. Jahrg. 1882. — [467] Knowles Artesian-well pump. Americ. Machinist. Bd. 5. Nr. 23. — [468] Ulrich, C., Konstruktion und Wirkungsweise des direkt wirkenden Pulsometers. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 25, S. 735. Jahrg. 1882. — [469] Kidds Dampfpumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 246, S. 60. Jahrg. 1882. — [470] Blundell, Waterwich pump and engine. Enging. Bd. 53, S. 751. 1. Jahrg. 1882. — [471] Dampfpumpen von Klein, Schanzlin & Becker. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 14, S. 33. Jahrg. 1882. — [472] Merryweather’s Deep-well pump for the colonies. Iron. Bd. 20, S. 82. Jahrg. 1882. — [473] Rotierende Pumpen, Feuerspritzen und Wassermotoren von Ritz & Schweizer. Maschinenbauer. Bd. 17, S. 328. Jahrg.

1882.

Praktischer Maschinenkonstrukteur.

[474] Dampfpumpen von Weise & Monski.

Bel. 14, S. 9. Jahrg. 1882. — [475] Riedler, A., Indikatorversuche an Pumpen und Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure. Bd. 26, S. 294. Jahrg.

1882. — [476] Mackenzie-Vivans Dampfpumpe. Dinglers polytechn. Journ. Bd. 245, S. 6. — [477] Martin’s pumping engine. Engin. Bd. 34, S. 623. Jahrg. 1882. — [478] Details of pum-ping engine, Luton water works. Engin. Bd. 54, S. 416. Jahrg. 1882. — [479] Die Pumpenanlage des astropliysikalischen Laboratoriums zu Potsdam. Erbkams Zeitschr. für Bauwesen. Bd. 32, S. 459. Jahrg. 1882. — [480] Pumping engines, Kimberley water works. Enging. Bd. 33, S. 178 ff. Jahrg. 1882. — [481] Direct acting steam pumps. Engin. Bd. 53, S. 455 ff. Jahrg.

1882.    — [482] Ellington, E. B., On the supply of hydraulic power. Engin. Bd. 35, S. 379. Jahrg. 1888. — [483] Baillet, Pompe ä courant continue. Annales industr. Bd. 15, 2, S. 168. Jahrg. 1883. — [484] Burton, Pompe ä piston plongeurs et pompe verticale ä double effet. Revue industr. Bd. 14, S. 113. Jahrg. 1883. — [485] Hahn, Gr., Ueber die Entwicklung der Wassersäulenmaschinen im Freiberger Bergrevier. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 27, S. 378. Jahrg. 1883. -—• [486] Deane’s High-pressure condensing pumping engine for water works. Eng. Bd. 55, S. 85. Jahrg. 1883. — [487] Green, Röhrenbrunnenpumpe. Der Techniker. Bd. 5, S. 324. Jahrg.

1883.    — [488] Kennedy, Water work pumping machinery. Canadian magazine of Science. Bd. 11,

S. 103. — [489] Pumpenanlage der Stadt Saigon in Frankreich. Dingl. polyt. Journ. Bd. 248, S. 192. Jahrg. 1883. — [490] Amerikanisches Eisenwindrad mit eisernem Schöpfrad. Prakt. Ma-schinenkonstr. Bd. 16, S. 40. Jahrg. 1883. — [491] Kuhn, G., Zweicylinder-Dampfpumpenmaschine des neuen Wasserwerkes in Stuttgart. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 27, S. 189. Jahrg.

1883.    [492] Fortschritte in der Konstruktion von Pumpen, Wasserhebewerken etc. Prakt. Ma

schinenkonstrukteur. Bd. 16, S. 393 ff. Jahrg. 1883. — [493] Suck, Wasserstation mit Pulsometerbetrieb auf Bahnhof Schxuiedeberg. Zeitschr. f. Bauwesen. Jahrg. 1883. S. 54. — [494] Windmotoren zum Betriebe von Wasserleitungen. Deutsche Bauzeitung. Jahrg. 1883. S. 133. — [495] Blake’s Duplex steam pump. Engin. Bd. 35, S. 604. Jahrg. 1883. — [496] Cochran’s Steam Pump. Enging. Bd. 36, S. 38. Jahrg. 1883. — [497] Usine elevatoire d’Ivry. Revue industr. Bd. 14, S. 293 ff. Jahrg. 1883. — [498] Kritischer Vergleich der Systeme von Dampfpumpen. Rundschau über die Fortschritte der Maschinentechnik. Bd. 2, S. 16. Jahrg. 1883. — [499] Pompe centrifuge Boulet. Revue industr. Bd. 14, S. 368. Jahrg. 1883. — [500] Root’s Rotary pump. Iron. Bd. 22, S. 24. Jahrg. 1883. — [501] Ulrich, Konstruktion und Wirkungsweise der Pulsometer. Wochenschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 7, S. 48. Jahrg. 1883. — [502] Ueber Pumpenwindkessel. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 28, S. 468. Jahrg. 1884. — [503] Französische und deutsche Wasserpumpen. Maschinenbauer. Bd. 19, S. 264. Jahrg. 1884. — [504] Pumping engine Marple water works. Engin. Bd. 57, S. 183. — [505] Die neue Pumpmaschine in St. Louis. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 27, S. 60. Jahrg. 1884. — [506] Alken, Die Wasserversorgung des Bahnhofs Limburg o. Lahn. Zentralbl. der Bauverw. Jahrg. 1884. S. 507. — [507] Meyjes, J. F., Die Pumpmaschine des Pirmasenser Wasserwerkes. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 28, S. 333. Jahrg. 1884. — [508] Rühlmann, Einige bedeutende Wasserwerke der Schweiz. Zeitschr. des Hannov. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1884. S. 302. — [509] Volkmann u. Frerichs, Förder- und Wasserhaltungsanlage für den Richterschacht der Laurahüttengrube. Zeitschr. des Ver. deutsch. Ingen. Bd. 28, S. 679. Jahrg. 1884. — [510] Compound pumping engine at the Eastbourne water works. Enging. Bd. 37. Jahrg. 1884. — [511] Schachtpumpen mit Drahtseilantrieb. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 28, S. 503. Jahrg. 1884. — [512] Oelwein, Ueber Nutz- und Kraftwasser. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1884. S. 94. — [513] Unterirdische Wasserhaltungsanlagen der Königin-Luisengrube bei Zabrze. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 28, S. 797; Jahrg. 1884. — [514] Pumpstation der Stadt Cette. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1884. S. 188. — [515] Fortschritte in der Konstruktion von Pumpen, Wasserhebewerken etc. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1884. Nr. 2. — [516] Hydraulische Kraftverteilung in London. Eng. Jahrg. 1884. S. 99. — [517] Baumann, F., Saugkorb mit Fussventil. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 28, S. 361. Jahrg. 1884. — [518] Rodler, Die Verwendung des Pulsometers. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 28, S. 139. Jahrg. 1884. — [519] Die neue Pumpmaschine des Wasserwerks der Stadt Luton. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 17, S. 91. Jahrg.

1884. — [520] Engines for the Kimberly water works. Enging. Bd. 37, S. 535. Jahrg. 1884. —

[521]    Pumping engine, Eastbourne water works. Enging. Bd. 38, S. 319. Jahrg. 1884. —

[522]    Yagn’s Hydraulic motor. Scient. Americ. Supplement-Bd. 18, S. 7386. Jahrg. 1884. —

[523]    Neuerungen an Zentrifugalpumpen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 17, S. 29. Jahrg.

1884. — [524] Simpsons Centrifugal pumping engine. Enging. Bd. 38 , S. 12. Jahrg. 1884. — [525] Wasserhaltung der Grube „Walthers Hoffnung“. Zeitschr. d. Ver. deusch. Ingen. Bd. 28,

S. 467. Jahrg. 1884. — [526] Gaskill’s Compound pumping engine, Saratoga. Scient. Americ. Bd. 51, S. 1. Jahrg. 1884. — [527] Ide’s Steam pump. Iron Age. Bd. 34. Nr. 19. Jahrg. 1884. — [528] Hülsenberg, H. A., Ueber direkt wirkende Dampfpumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen.

Bd. 28, S. 867, 908. Jahrg. 1884. — [529] Rieh, Comparative merits of vertical and horizontal engines and on rotative beam engines for pumping. Proceed. of the Inst. Civ. Engin. Bd. 78, S. 1. Jahrg. 1884. — [530] Steam pumping engines. Iron. Bd. 24, S. 46 ff. Jahrg. 1884. — [531] Wagner, K., Das Pumpwerk mit Hydrantenrohrnetz im Opernhause zu Frankfurt a. M. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1885. S. 377. — [532] Blunt’s Deep well pump. Iron Age. Bd. 36. Nr. 26. Jahrg. 1885. — [533] Davidsons Artesian well pump. Americ. Machin. Bd. 8. Nr. 20. Jahrg. 1885. — [534] Die Maginot-Pumpe. Gen. civ. Bd. 7, S. 55. Jahrg. 1885. — [535] Roux-sche Wassersäulenpumpe. Oesterr. Zeitschr. für Berg- u. Hüttenw. Bd. 33, S. 12. Jahrg. 1885. -—

[536]    Durozoy, Pumpe mit hydraulischem Gestänge. Dinglers polyt. Journ. Bd. 257, S. 216. —

Iron

[537]    Stumpf, G., Ueber Pneumatik bei Wasserversorgungen. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 28, S. 328. Jahrg. 1885. — [538] English centrifugal pumps. Proceed. of the Enging. Club of Philadelphia. Bd. 4, S. 339. Jahrg. 1885. — [539] Whitacre, Pumpstation für die Wasserversorgung von Birmingham. Enging. Bd. 20, S. 6 ff. Jahrg. 1885. — [540] Pumping machinery for water works. Mechan. World. Bd. 19, S. 27. Jahrg. 1885. — [541] Compound pumping engine Northwich water works. Enging. Bd. 40, S. 304. Jahrg. 1885. — [542] Ernst, A., Die Meyer-sche Wassersäulenmaschine mit selbstthätiger Füllungsregulierung zum Betrieb von Personen-u. Lastenaufzügen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 24, S. 445. Jahrg. 1885. — [543] Thierry’s Schneckenpumpe. Dingl. polyt. Journl. Bd. 256, S. 298. Jahrg. 1885. — [544] Machines elevatoires americaines. Mem. de la soc. des Ing. civ. Bd. 38, 1, S. 689. Jahrg. 1885. — [545] Riedler, Ueber Pumpenventile. Wochenschr. d. österr. Ingen.- u. Arch.-Ver. Bd. 10, S. 10. Jahrg. 1885. — [546] Schreyer, Pumpenventile an den Maschinen des Halleschen Wasserwerks. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 29, S. 230. Jahrg. 1885. — [547] Buschmann, Die Rekonstruktion der Dampfmaschinen des Dresdener Wasserwerks und die damit erzielten ökonomischen Vorteile. Zivilingen. Jahrg. 1885. S. 161. — [548] Reubold, Praktische Erfahrungen über die Kolbenpumpen und ihre Leistungsfähigkeit, namentlich in Bezug auf die Saughöhe. Maschinenbauer. Bd. 20, S. 477. — [549] Iben, O., Versuche mit einem Körtingschen Wasserstrahlelevator. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 28, S. 252 u. 866. Jahrg. 1885. — [550] Machines elevatoires de Lille. Revue industr. Bd. 16, S. 333 ff. Jahrg. 1885. — [551] Compound-Pumpmaschine für die Wasserversorgung von Northwich (Clieshire, England). Engin. Jahrg. 1885. S. 304. — [552] Sheddens Direct acting steam pump, Mechan. World. Bd. 19, S. 438. Jahrg. 1885. — [553] Compound-Reeeiver-Pumpmaschine, Dortmund. Glasers Annalen. Bd. 16, S. 3. Jahrg. 1885. — [554] Bartl, J., Ueber Kraftversorgungsanlagen. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 28, S. 101. Jahrg. 1885. — [555] Bernays Steam pump. Engin. Bd. 39, S. 522. Jahrg. 1885. — [556] Kolbenpumpe mit parabolischen Rohren von Hanarte und Bulant. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 24, S. 486. Jahrg. 1885. — [557] Die Pumpe System Dubuc, ihre Konstruktion, Wirkungsweise und ihre Leistung im Vergleich mit anderen Pumpen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 14, S. 24. Jahrg. 1886. — [558] Knowles pumping engines, Brooklyn water works. Scient. Americ. Bd. 54, S. 223. Jahrg. 1886. — [559] Pompe ä vapeur, Tonkin. Revue industr. Bd. 17, S. 56. — [560] Wohlmuth, Balancier-Dampfpumpen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 14, S. 274. Jahrg. 1886. — [561] Compound pumping engine Middlesex water works. Enging. Bd. 62, S. 88. Jahrg. 1886. Pumping machinery, Amsterdam water works. Ibid. S. 387. Beam pumping engines, Middlesex water works. Ibid. S. 70. — [562] Pompe ä vapeur Carricaburu. Rev. industr. Bd. 17, S. 173. Jahrg. 1886. — [563] Bigge, L., Die Leistung und Konstruktion der Plunger- und Kolbenpumpen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1886. S. 389. — [564] The hydraulic ram.

Age. Bd. 37. Nr. 19. Jahrg. 1886. — [565] Hartmann, K., Pumpen. Verhandl. d. Vereins für Gewerbefleiß. Jahrg. 1886. S. 209. — [566] Pearsall’s hydraulic ram. Enging. Bd. 41, S. 345. Jahrg. 1886. — [567] Hajuis, L., Die Pumpen des Wasserwerks in Bradford. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1886. S. 396. — [568] Steam pumping engines Sydney water works. Enging. Bd. 42, S. 571. Jahrg. 1886. — [569] Pumping engines, Stockton on Tees water works. Enging. Bd. 62, S. 190. Jahrg. 1886. — [570] Durozoy, Pompe ä colonnes liquides. Gen. civ. Bd. 9, S. 24. Jahrg. 1886. — [571] Johnstons Hydraulic pump. Engin. Bd. 62, S. 463. Jahrg. 1886.

[ 72] Le Grand’s Deep-well pump. Industries. I. S. 6. Jahrg. 1886. — [573] Rose’s Hydraulic pumps. Engin. Bd. 41, S. 78. Jahrg. 1886. — [574] Tyler’s windmill pumps. Mech. World. Bd. 20, S. 266. Jahrg. 1886. — [575] Grahn, E., Die Pumpstation des städtischen Wasserwerks in Coblenz. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 29, S. 925. Jahrg. 1886. — [576] Micula, Direkt wirkende eincylindrige Wassersäulenmaschine mit Pumpe. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 14, S. 261. Jahrg. 1886. — [577] E. P. Allis & Co., Pumpmaschine zu Alleghany (U. St.). Enging. Jahrg. 1886. S. 33. — [578] Belier hydrauliques Douglas. Technologiste. Bd. 48, S. 91. Jahrg. 1886. — [579] Loesch, Die Wassersäulenmaschinen des Revaler Wasserwerks. Rigaer Industrieztg. Bd. 8, S. 93 ff. Jahrg. 1886. — [580] Müller, F. J., Ueber Zentrifugalpumpen. Zeitschr. des Ver. deutsch. Ingen. Bd. 30, S. 787. Jahrg. 1886. — [581] Dumontant, Elevation deau ä grande hauteur. Portefeuille econom. Bd. 31, S. 142. Jahrg. 1886. — [582] Biauzat, Pompe ä colonne

d’eau, mines du Creuzot. Bulletin de la soc. de l’industr. minerale. Bd. 15, S. 277. — [583] Ko-revaar, Prüfung von Schöpfmaschinen. Tijdschr. van het Koninkl. Inst. v. Ingen. Jahrg. 1886/87. S. 94. — [584] Stein, B., Die Pumpmaschinen des Wasserwerks der Stadt Hagen. Zeitschr. des. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 31, S. 554. Jahrg. 1887. — [585] Ueber Zentrifugalpumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen.    Bd.    31,    S. 1071. Jahrg. 1887.    — [586] Ebel, M„ Zur Theorie der Zentrifugalpumpen. Zeitschr.    d. Ver.    deutsch. Ingen. Bd.    31, S. 456. Jahrg. 1887. — [587] Tolle,

Dampfschöpfwerk für das St. Jürgensfeld im Kreise Osterholz. Zeitschr. d. hannov. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1887. S. 349. — [588] Windkessel für Pumpen. Zeitschr. des Ver. deutscher Ingen. Bd. 31, S. 259, 300. Jahrg. 1887. — [589] Pumping machinery, Manchester exhibition. Mechan. World. 2. 4034. Jahrg. 1887. — [590] Perfectionnements des pompes ä vapeur. Portef. econom. Bd. 32, S. 88. Jahrg. 1887. — [591] Pumpstation des städtischen Wasserwerks in Coblenz. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen.    Bd.    31,    S. 519. Jahrg. 1887.    — [592] Pumping engines Lincoln water

works. Enging. Bd. 43, S.    199.    Jahrg. 1887. — [593]    Pumping machinery, Widnes water works.

Enging. Bd. 64, S. 170, Jahrg. 1887. — [594] Die hydraulische Betriebsanlage des neuen Zentralbahnhofs Frankfurt a. M. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 30, S. 190. Jahrg. 1887. —

[595]    Wasserpumpen mit stoßfreiem Gang. Maschinenbauer. Bd. 22, S. 105. Jahrg. 1887. —

[596]    Compound pumping engines Southwark water works. Enging. Bd. 64, S. 65. Jahrg. 1887. —

[597]    Wasserhaltungsmaschine der Grube Zufällig Glück bei Herdorf. Zeitschr. des Ver. deutsch. Ingen. Bd. 31, S. 305. Jahrg. 1887. — [598] Lietzmann, Ueber die Entlüftung der Pumpen. Dampf. Bd. 4, S. 387. Jahrg. 1887. — [599] Reuleaux, Ueber Neuerungen an Dampfpumpen und Dampfpumpwerken. Glasers Annalen. Bd. 20, S. 7. Jahrg. 1887. — [600] Köster, Pumpmaschinenanlage für die Flußwasserleitung in Frankfurt a. M. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 31, S. 516. Jahrg. 1887. — [601] Goodbrand’s Steam pumps. Mech. World. 2. Nr. 48. Jahrg. 1887. — [602] Gould’s Double acting pump. Iron Age. Bd. 39. Nr. 18. Jahrg. 1887. — [603] Grendon’s Horizontal steam pump. Enging. Bd. 44, S. 453. Jahrg. 1887. — [604] Schnelllaufende Pumpen mit Sperrventilen und Sperrkolben. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 31, S. 518. Jahrg. 1887. — [605] Würgel-pumpen von Klein, Schanzlin & Becker, Frankenthal. Chem. Ztg. Bd. 11, S. 20 ff. Jahrg. 1887.—

[606]    Larini Nathan & Cie., Tiefbrunnenpumpe. Wiebes Skizzenbuch. Bd. 29. Heft. 7. Jahrg. 1887.—

[607]    Walther-Mennier, Reception des machines de la distribution d’eau de Mulhouse. Bull, de la soc. industr. de Mulhouse. Bd. 57, S. 101. Jahrg. 1887. — [608] Uebersicht über die im Bauwesen gebräuchlichsten Wasserhebmaschinen. Zeitschr. f. Bauhandw. Bd. 31, S. 52. Jahrg. 1887. — [609] Lubberger, Wassersäulenmaschinen von Kröber. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 30, S. 778. Jahrg. 1887. — [610] Teague & Thomas, Wassersäulenmaschine mit Pumpe. Dingl. polyt. Journ. Bd. 263, S. 67. Jahrg. 1887. — [611] Riedler, A., Pumpen mit gesteuerten Ventilen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 32, S. 481, 505, 529. Jahrg. 1888. — [612] The Bücket pump. Iron Age. Bd. 42, S. 257. Jahrg. 1888. — [613] Wasserdruckmotor mit veränderl. Hub und veränderl. Leistung. Enging. Bd. 75, S. 59. Jahrg. 1888. — [614] Direkt wirkende Pumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 32, S. 736. Jahrg. 1888. — [615] Kulimann, H., Die Pumpstation des Wasserwerks der Stadt Fürth i. B. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 32, S. 373. Jahrg. 1888. —

[616]    Farcot, Neue Zentrifugalpumpe. Annales des ponts et chauss. Jahrg. 1888. 8. 325. —

[617]    Maihack, H., Neuere Ausführungen Hülsenbergscher direkt wirkender Dampfpumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 32, S. 564, 592. Jahrg. 1888. — [618] Pumpwerk für die Weston-Waterworks. Engin. Bd. 65, S. 27, 33. Jahrg. 1888. — [619] Worthington Pumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 32, S. 218, 409. Jahrg. 1888. — [620] Guillaumin, Pompe de retour d’eau. Bullet, de la soc. d’encour. pour l’industr. nat. Bd. 87, S. 61. Jahrg. 1888. — [621] Machine d’epuisement du puits Leopoldine. Gen. civ. Bd. 13, S. 357. Jahrg. 1888. — [622] Pumping machinery, Glasgow exhibition. Industries. Bd. 5, S. 515. Jahrg. 1888. — [623] Roux, Wassersäulenmaschine für grosse Hubzahlen. Portef. econom. d. mach. Jahrg. 1888. H. 12. — [624] Allen’s triple expansion engine with centrifugal pumps. Iron Age. Bd. 42, S. 308. Jahrg. 1888. — [625] Fielding’s Duplex pumping engines. Mech. World. Bd. 3, S. 177. Jahrg. 1888. — [626] Hartung & Schulze, Städtisches Wasserhebewerk für den Südwesten von Berlin. Erbkams Zeitschr. f. Bauwesen. Bd. 38, S. 285. Jahrg. 1888. — [627] Hinkelmann, H., Die Wasserversorgung des Artillerielagers bei Oldebrock und die Berechnung der Windmotoren. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 32, S. 637. Jahrg. 1888. — [628] Perfectionnements dans les pompes. Revue industr. Bd. 19, S. 468. Perfectionnements des pulsometres. Ibid. S. 489. — [629] Frerichs, E., Ueber Schachtpumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 33, S. 649. Jahrg. 1889. — [630] Bern-liofer, F., Ueber die Leistungsfähigkeit hydraul. Widder. Zeitschr. d. österr. Ingen.-u. Arch.-Ver. Jahrg. 1889. S. 380. — [631] Riedler, Ueber die Fortschritte im Bau von Wasserwerksmaschinen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 32, S. 789. Jahrg. 1889. — [632] Neuere Pumpenkonstruktionen. Dingl. polyt. Journal. Bd. 272, S. 541. Jahrg. 1889. — [633] Pumpensystem Hauarte. Enging. Bd. 48, S. 104. Jahrg. 1889. — [634] Pearsall’s Hydraulic engine (Widder). Mech. World. Bd. 6,

S. 146, Jahrg. 1889. — [635] Rationelle Ausnützung von Wasserkräften mit spezieller Berück-

sichtigung von Wassersäulenmaschinen. Stahl und Eisen. Bd. 9, S. 939. Jahrg. 1889. — [636] Tobell, J., Ueber die Bedingungen, welchen die Steigerung der Kolbengeschwindigkeit bei Pumpen, insbesondere bei Wasserhaltungen mit grossen Teufen, unterliegt. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 33, S. 1150, 1170. Jahrg. 1889. — [637] Belier hjdraulique Bonard. Revue industr. Bd. 20, S. 346. Jahrg. 1889. — [638] Brüll, Wassersäulenmaschine nach der Bauweise von Roux. Dingl. polyt. Journ. Bd. 272, S. 548. Jahrg. 1889. — [639] Dreifach wirkende Pumpen. System Thirion.    Armengaud publ. industr.    Bd.    32, S. 279. Jahrg. 1889. — [640] Louisville

pumping engine.    Iron Age. Bd.    44, S. 359.    Jahrg. 1889. — [641] Strahlapparate. Zeitschr. d.

Ver. deutsch. Ingen. Bd. 33, S. 327. Jahrg. 1889. — [642] Kapselpumpen von Selwig & Lange. Dampf. Bd. 6, S. 626. Jahrg. 1889. — [643] Simon, Wasserhebung mittels Strahlapparates. Oesterr. Zeitschr. f. Berg- u. Hüttenw. Bd. 37, S. 451. Jahrg. 1889. — [644] Kraftverteilung von Zentralstationen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 32, S. 833. Jahrg. 1889. — [645] de Montrichard, Pompes ä piston captant et mouvement elliptique. Armengaud publ. industr. Bd. 32, S. 361. Jahrg. 1889. — [646] Prunier, Pompe ä courant illimite. Revue industr. Bd. 20, S. 421. Jahrg. 1889. — [647] Rousseau, Pompe ä debit variable. Ibid. S. 181. — [648] Unterirdische Wasserhaltungsmaschine für die Radzionkan-Grube bei Beuthen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 33, S. 180. Jahrg. 1889. — [649] Isher-Wood, Experiments made at the New York Navy yard to determine the relative efficiency, in proportion of weight of steam used to weight of water lifted, of a reciprocating pump, a rotary pump and a steam syphon pump. Journ. of the Frankl. Inst. Bd. 128, S. 276.    Jahrg. 1889. —    [650] Knoke, J.    O., Versuche mit einer Worthington-Pumpe.

Zeitschr. d. Ver.    deutsch. Ingen.    Bd. 33, S.    54.    Jahrg. 1889. — [651] Allis Triple expansion

pumping engine Milwaukee water works. Iron. Bd. 33, S. 95. Jahrg. 1889. — [652] Griot, Balancier d’equilibre de la pompe du puits de l’Ondaine. Bullet, de la soc. de Pindustr. miner. Bd. 3, S. 349. Jahrg. 1889. — [653] Ruoff, Die neue Pumpwerksanlage der Stadt Regensburg. Journ. f. Gasbel. und Wasservers. Bd. 32, S. 545. Jahrg. 1889. — [654] Elektrische Pumpanlage für häusliche Zwecke, bestehend in der Verbindung einer Zentrifugalpumpe mit einem Elektromotor. Dingl. polyt. Journ. Bd. 274, S. 411. Jahrg. 1889. — [655] Pumping Station Wakefield water works. San. Engin. Bd. 20, S. 255. Jahrg. 1889. — [656] Smreker, O., Die Bestimmung der finanziell günstigsten Geschwindigkeit des Wassers in Druckleitungen unter Voraussetzung künstlicher Hebung. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 33, S. 95. Jahrg. 1889. — [657] Willner, Die wirtschaftlich zweckmäßigste Geschwindigkeit des Wassers in Druckröhren bei künstlicher Hebung. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 34, S. 103. Jahrg. 1890. — [658] Mehmke, Die wirtschaftlich zweckmässigste Rohrweite von Druckrohren bei künstlicher Hebung. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. S. 1008. Jahrg. 1890. — [659] Willner, Bemerkungen dazu. Ibid. S. 1242. —

[660]    Addington pumping Station, Croydon water works. Enging. Bd. 70, S. 66. Jahrg. 1890. —

[661]    Davidson, M. T., Triple expansion direct acting pumping engine at the Jamaica Station of

the Brooklyn water works. Americ. Machin. Bd. 13. Nr.. 11. Jahrg. 1890. — [662J Hathorn Davy & Cie., Differential-Pumpwerk für die Weston-Wasserversorg. Skizzenb. d. Ingen. Jahrg. 1890. Nr. 4. — [663] Langensiepen, R., Parabel- und Rotationspumpen. Dampf. Jahrg. 1890. S. 260. — [664] J. Evans & Sons, Wolverhampton, Pumping engines at Loch Lomond for Vale of Leven water supply. Enging. Bd. 49, S. 647. Jahrg. 1890. — [665] Ivnight & Cie, Direct acting hy-draulic pumping engine, driven by water pressure. Enging. a. Min. Journ. Bd. 49, S. 584. Jahrg. 1890. — [666] de Caligny, Appareil automatique ä eie ver l’eau, dit machine elevatoire ä tube oscillant. Genie civil. Bd. 17, S. 86. Jahrg. 1890. — [667] Tangye’s centrifugal pumping engines. Enging. Bd. 50, S. 44. Jahrg. 1890. — [668] Gentilini, R., Moulin’s ä vent Raymond et turbines atmospheriques    A. Dumont.    Genie civil. Bd. 17, S. 199, 246.    Jahrg. 1890. —

[669] T. Richardson & Sons,    Hartlepool,    Triple expansion pumping engines at    Waltham    Abbey,

East London water works. Enging. Bd. 70, S. 167. Jahrg. 1890. — [670] Ritz & Schweitzer, Langsam rotierende Saug- und Druckpumpe. Uhlands techn. Rundschau. Jahrg. 1890. S. 335. —

[671]    Schabaver, Pompe centrifuge ä orifice en mince paroi. Revue industr. Jahrg. 1890. S. 317. —

[672]    Harvey & Cie., Hayle. Compound horizontal condensing pumping engine. Enging. Bd. 70,

S. 230. Jahrg. 1890. — [673] Oddies positive activ rotary pump made by the Pat. Pump et Blower Syndicate, London. Industr. Bd. 9, S. 577. Jahrg. 1890. — [674] Hayward Tyler & Cie., London, Horizontal compound direct    acting seif    governing pumping engine. Enging.    Bd. 50,    S. 528.

Jahrg. 1890. — [675] J. &    H. Gwynne’s    invincible centrifugal pumps (16' 6“    in diam.)    driven

direct by vertical compound tandem condensing engines for the Mersey-Dock and Harbom-Board. Enging. Bd. 50, S. 755. Jahrg. 1890. — [676] Die Worthington-Pumpen. Zeitschr. des Ver. deutsch. Ingen. Bd. 34, S. 827. Jahrg. 1890. — [677] Komarek, F. X., Dampfmotor und Pumpenanlage für die Trinkwasserversorgung der beiden Kasernen in Klosterneuburg. Wochenschr. des österr. Ingen.- und Arch.-Ver. Jahrg. 1890. S. 390. — [678] Ruoff, E., Ueber das Verhalten der Luft zum Wasser beim Betriebe von Wasserpumpen. Journ. f. Gasbel. und Wasservers. Jahrg. 1890. S. 424. — [679] Kröber, C., Betriebs- und Versuchsergebnisse an Kröberschen Wassersäulenpumpen.

38

Lueger, Wasserversorgung.

Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1890. S. 634. — [680] Tobell, J., Die freie Eröffnung der Pumpenventile und die Bedeutung der darauf bezüglichen Indikatoranzeigen. Zeitschr. d. Yer. deutsch. Ingen. Bd. 34, S. 325 ff. Jahrg. 1890. — [681] H. Watson & Sons, Newcastle, „Triumph“ Downton pump arranged with mitre gearing and Westminster“ water bailast pump with steam engine. lndustr. Bd. 9, S. 380. Jahrg. 1890. — [682] Riedler, A., Neuere Wasserwerksmaschinen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 34, S. 537, 567, 595, 627. Jahrg. 1890. — [683] de Montrichard, Pompes ä piston captant ä mouvement elliptique et moteur ä piston distributeur. Portefeuille economique des machines etc. S. 13. Jahrg. 1890. — [684] Rousseau, Ph., Pumpe für veränderliche Leistung mit zwei Kolben in einem Gehäuse. Uhlands techn. Rundschau. S. 93. Jahrg. 1890. — [685] Usine elevatoire de Bercy ä Paris. Genie civil. Bd. 16, S. 353. Jahrg. 1890. — [686] Möller, M., Stösse in Wasserwerkspumpen bedingt durch starke Beschleunigung oder Verzögerung des Wassers. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 33, S. 124. Jahrg. 1890. — [687] Klein, Schanzlin & Becker, Frankenthal. Freistehende Compound-Dampfpumpe mit einem Dampfschieber. Prakt. Maschinenkonstrukteur. S. 204. Jahrg. 1890. — [688] Wadas, Neuere Dampfpumpen. Prakt. Maschinenkonstrukteur. S. 195. Jahrg. 1890. — [689] Escher, Wyss & Cie., Hydraulischer Motor. Maschinenbauer. 1890. S. 375. — [690] Wasserschnecken und Zentrifugalpumpen (neue Schöpfwerke). Zentralbl. d. Bauverw. Jahrg. 1890. S. 167. Jahrg. 1891. S. 326. — [691] Schöpfwerke der Alten. Scientif. Americ. Bd. 64, S. 153. Jahrg. 1891. — [692] Decoeur, P., Belier hy-draulique ä pulsations rapides. Ann. d. ponts et chauss. Dezbr. Jahrg. 1891. S. 646. —

[693]    Elektrisch angetriebene Pumpe für Grubenzwecke. Berg- u. Hüttenm.-Ztg. S. 415. Jahrg. 1891. —

[694]    Dechamps, Die Pumpen- und Fördermaschinen der Bergwerke auf der Pariser Weltausstellung. Revue univ. des mines. Bd. 15, S. 113. Jahrg. 1891. — [695] Rigg, M. A., Schnelllaufender hydraul. Motor. Annales industr. I. Ser. S. 353. Jahrg. 1891. — [696] Hughes, A. J., Ground plan of pumping Station of the Agra water works. Engin. Bd. 61, S. 55. Jahrg. 1891. — [697] Lindner, G., Theorie der Schleuderpumpen. Zeitschr. d. Yer. deutsch. Ingen. Bd. 35, S. 576. Jahrg. 1891. — [698] Barte, J., Die Auswahl der zweckmässigsten Schaufelform für Kreiselpumpen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen, Bd. 35, S. 1046. Jahrg. 1891. — [699] Nezeraux, P., Pompes centrifuges. Revue industr. Jahrg. 1891. S. 61. — [700] J. Simpson & Cie., London. Trials of compound Warthington high-duty pumping engine for the Oxford water works and the West-Middlesex water works. Enging. Bd. 71, S. 169, 190, 214, 244. Jahrg. 1891. — [701] Lentz, C., Pompe d’alimentation ä deux jeux de clapets. Revue gener. mecan. appliq. Jahrg. 1891. S. 45. — [702] Sanderson, E., Moulin ä vent. Revue industr. Jahrg. 1891. S. 182. — [703] Helfenberg, F., Wassersäulenmotoren. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 24, S. 139, 147. Jahrg. 1891. — [704] Tresca, A., Pompes ä piston captant. Bullet. d’Encouragem. Jahrg. 1891. S. 93. — [705] Goulds Mfg. Cie. Geared triplex exhaust pump, returning condensation from heating coils etc. to boilers. Iron Age. Bd. 47,

[710] Schnelllaufende Tauchkolbenpumpen. Prakt

Bd. 72, S. 13. Jahrg. 1891.

S. 535. Jahrg. 1891. — [706] Dumont, L., Pompes centrifuges pour liquides ej^ais et boueux. Revue industr. Jahrg. 1891. S. 241. — [707] Richards, J., The balancing of centrifugal pumps. Industr. Bd. 10, S. 508, 530. Jahrg. 1891. — [708] Fielding & Platt, Gloucester. Horizontal compound condensing duplex pumping engines. Enging. Bd. 71, S. 461. Jahrg. 1891. — [709] Johnson, J., Drum rotary pump with a revolving piston dipping into an abutment or cylindrical drum. Engin.

Maschinenkonstrukteur. Bd. 24, S. 165. Jahrg. 1891. — [711] Water pressure pumping engines driver from Ennerdale Lake for the Whitehaven town and district water works. Engin. Bd. 72,

S. 52. Jthrg. 1891. — [712] Leopold, H. G., Theory of the centrifugal pump. Americ. Society of naval engin. Bd. 3, S. 335. Jahrg. 1891. — [713] Lavergne, Note sur la pompe centrifugal ä ejecteur circulaire Systeme Decoeur et sur une formule nouvelle pour en calculer le rendement. Genie civil. Bd. 19, S. 349. Jahrg. 1891. — [714] Durozoi, Belier pompe universel prenant l’eau par aspiration. Genie civil. Bd. 19, S. 315. Jahrg. 1891. — [715] Pompes de compression de la gare SaintrLazare. Portefeuille econom. Jahrg. 1891. S. 138, 153, 167. — [716] Eine neue Flügelpumpe (Abrahamson). Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 35, S. 607. Jahrg. 1892. — [717] Bewegliche Pumpenanlage für die Wasserwerke von St. Louis. Enging. Record. Jahrg. 1892. Febr. 27. — [718] Spängler, L., Die Dampfmaschinen auf der Prager Landesausstellung. 1891. II. Pumpen und Wasserhaltungsmaschinen. Zeitschr. d. österr. Ingen.- und Arch.-Ver. Jahrg. 1892.

S. 397. — [719] Fritz, W., Wasserhebungen mit Fernbetrieb. Deutsche Bauztg. Bd. 26, S. 129. Jahrg. 1892. — [720] Direkt wirkende Dampfpumpen ohne Schwungrad des Wasserwerks der Stadt Schwerin in Mecklenburg (Syst. Worthington). Deutsche Bauztg. Bd. 26, S. 177. Jahrg. 1892. — [721] System Carre zur Hebung und Verteilung des Wassers in Städten. Genie civil. Bd. 20,

S. 305. Jahrg. 1892. —- [722] Pumping engines for Hydraulic Mining. Enging. Jahrg. 1892. II.

S. 479. — [723] Twin-Screw suction pump Dredger. Enging. Jahrg. 1892. II. S. 414. — [724] Dampfpumpwerk in Navolato in Mexico. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1892. S. 316. — [725] Neue Schöpfwerke in Preussen aus den Jahren 1890 und 1891. Zentralbl. d. Bauverw. Bd. 12, S. 181. Jahrg. 1892. — [726] Compound condensing duplex pumping engines for the water supply of

Managua, Nicaragua. Enging. Jahrg. 1892. II. S. 308. — [727] Latour, Pompe de puits pour un debit de 18 mcub. par heure de 37 m. de profondeur. Annales industr. Bd. 2, S. 77. Jahrg. 1892. — [728] Schabaver, F., Belier liydraulique ä clapets multiples ä grand perimetre et ä levee faible et rapide. Revue industr. Jahrg. 1892. S. 314. — [729] Unterirdische Wasserhaltungsmaschine der Kohlenzechen von Arsemont bei Anvelais. Revue univ. des mines. Bd. 15, S. 13. Jahrg. 1891. — [730] Dechamps, Die Pumpen und Fördermaschinen der Bergwerke auf der Pariser Weltausstellung. Ibid. S. 113. — [731] Heber-Wasserpumpe von Lemochel & Cie. Gesundheits-Ingen. Jahrg. 1892. S. 682. — [732] Mid, Sussex water works, Balcombe. Engin. Bd. 74, S. 551. Jahrg. 1892. — [733] Pumpmaschine der Eaton water works. Enging. Bd. 74, S. 587. Jahrg. 1892.

3. Aquädukte und Rohrleitungen. Wassertemperatur in denselben.

Aquädukte sind vielfach in den in Abschnitt I, S. 24 ff. mit fettem Druck hervorgehobenen Abhandlungen beschrieben, so in [3], [18], [20], [32] u. a. Das in [3] genannte, wohl bekannteste Werk ist mehr allgemeiner Natur und enthält keine Zeichnungen.

In dem Werke Abschnitt I [48] von Belidor, Bd. 2, S. 354 (Paris, 2. Auf!., 1819) sind die Aquädukte von Arcueil, Rocquancourt (nach Versailles), Maintenon, la Plaine de Buc (bei Versailles) durch Beschreibung und Zeichnung erläutert.

Wiebeking (Abschnitt I, S. 26 [106], 2. Aufl., Jahrg. 1811—19) beschreibt folgende Aquädukte und giebt Abbildungen derselben: Bd. 3 (München, 1814)

S. 549 ff.: Metz (römisch), Arles (1558), Maintenon (1684), Buc bei Versailles, Marly, Arcueil (1624), Montpellier, Carpentras, Lissabon (römisch), Segovia (römisch), Spoleto (gotisch), Civita-Castellana (römisch), Gard (römisch), Caserta (1753), Claudia (römisch) in Rom. — Bd. 4 (München 1819) S. 179 ff., Aquädukte in Spanien: Chelves (römisch), Merida, Tarragona (römisch).

Zu vergleichen sind ferner: Guhl und Koner, Das Leben der Griechen und Römer. 2. Aufl. Berlin 1864; sodann die in Abschnitt III, S. 288 angegebene Litteratur, insbesondere 1, 7, 26, 46, 47, 58, 60, 102, 105, 106, 115, 176, 203, 222, 253, 263.

Auch viele Reisewerke heben diese merkwürdigen Bauten durch Beschreibung und Abbildung hervor, z. B. die Description de la France (11 Bände); Taylor, Voyages pittoresques en France; Laborde, Voyages pittoresques de l’Espagne etc. bis auf die neuesten Handbücher von Baedecker etc. etc. Die verschiedenen Konver-sations-Lexica und Encyklopädien enthalten ebenfalls teils Beschreibungen, teils Abbildungen der älteren — besonders der römischen — Aquädukte. Hierauf können wir nur allgemein verweisen.

Spezielle Orientierungen über Aquädukte und Rohrleitungen finden sich in den nachstehend genannten Abhandlungen, wobei ein Unterschied zwischen selbstständigen Werken und Journallitteratur nicht gemacht wurde und wobei wir zufügen, daß in Abschnitt V hinsichtlich der zu den Leitungen verwendeten Röhren und der Rohrverbindungen etc. ausführliche Angaben folgen werden:

[734] Bonamy, Memoire sur les aqueducs de Paris, compares ä ceux de l’ancienne Rome. Paris, Academie des inscriptions et heiles lettres. Bd. 30. Juli. Jahrg. 1754. — [735] Rondelet, Giovanni, Descrizione dei principali acquidotti costrutti sino ai giorni nostri corredata delle leggi o costitazioni imperiali su gli acquidotti e d’un sunto idraulico, Memoria. Mantua 1841. Beschreibt : Die Aquädukte von Rom, von Nimes, den Pont du Gard, die alten Aquädukte von Lyon, von Metz, von Konstantinopel (Burgas), von Caserta, Castellana, Montpellier, Spoleto, Biscari (Sizilien), Arcueil, Maintenon. Viele Abbildungen. Die Gesetze und Verordnungen der römischen Kaiser bezügl. der römischen Aquädukte und die diesbezügl. Dekrete des römischen Senates. —

[736]    Trautwein, Hölzerner Aquädukt in Nord-Amerika. Allgem. Bauztg. Jahrg. 1843. S. 78. —

[737]    Fontenay, T., Construction des Viaducs, Ponts, Aqueducs etc. Paris 1852. (Uebersetzt von A. W. Hertel, Weimar 1854.) Beschreibt: Von neueren Aquädukten: Lucca, S. 241 (1833—1835), Pisa (1606—1613), Lissabon, Rocquefavour bei Marseille, Saint-Clement bei Montpellier (1753), Caserta bei Neapel (1753), Marly, Carpentras, Tarragona (Spanien). Von älteren Aquädukten:

Spoleto (741, unter Theodorich); Segovia in Spanien (Trajan); Pont du Gard. — [738] Beobachtungen der Bodentemperatur unweit Freising. Poggend. Annalen. Bd. 104, S. 335. Jahrg. 1858. —

[739]    Roebling, Hängender Aquädukt in Pensylvanien. Nouv. Ann. d. constr. Jahrg. 1865. S. 38. —

[751] Harrison, Protection against fire. Iron. Bd. 3, S. 233. Jahrg. 1874. —

[740]    Rohrleitungen unter der Spree in Spandau. Erbkams Zeitschr. f. Bauwesen. Jahrg. 1869. S. 357. — [741] Die Aquädukte der Wasserleitung für Wien. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1870. S. 422. — [742] Pariser Aquädukte. Ibid. S. 673 (Ceinture), S. 674 (Arcueil), S. 677 (Dhuis), S. 679 (Vanne). — [743] Verfahren der Legung von Wasserleitungsröhren über den Schuilkyll zu Philadelphia. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1871. S. 886. — [744] Siehr, Zementdurchlässe unter Eisenbahn-Niveau-Uebergängen. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1871. S. 284. — [745] Ueber beobachtete Temperaturen des Wassers in den Leitungen. Journ. für Gasbel. und Wasservers. Bd. 14, S. 490, 605. Jahrg. 1871. — [746] Ueber das Einfrieren von Wasserrohren. Journ. für Gasbel. und Wasservers. Bd. 14, S. 726. Jahrg. 1871. -— [747] Beigrand, Essai sur les aqueducs romains. Bullet, de la societe d’encour. Jahrg. 1871. S. 347. — [748] Petrlik, Aquädukt der Dux-Bodenbacher Eisenbahn in Graupen. Mitteil, des böhm. Arch.- und Ingen.-Ver. Bd. 7, S. 29. Jahrg. 1872. — [749] Boeck, Durchpressung eines Rohres unter der Sohle des Wien-Neustädter Schifffahrtskanales. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Jahrg. 1872. S. 77. — [750] Modell eines Aquäduktes in Japan auf der Wiener Weltausstellung. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1873. S. 246.

[752] Janssen, H., Gas- und Wasserleitungen unter Wasser. Journ. für Gasbel. und Wasservers. Jahrg. 1874. S. 495. — [753] Schmidt, Ueber Wasserdurchlässe aus Gusseisen. Zeitschr. d. österr. Ingen.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1875. S. 282. — [754] Förster, Düker zur Unterführung eines Baches unter einer Kanal-Anlage. Zeitschr. f. Bauhandwerker. Jahrg. 1876. S. 5. — [755] Temperatur des Wassers in der Regensburger Wasserleitung. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 19, S. 596. Jahrg. 1876. —- [756] Sechhi, T., Sur divers travaux d’Hydraulique, executes par les anciens aux environs de Rome. Comptes rend. Bd. 83, S. 1008. Jahrg. 1876. — [757] Se syphon du canal du Verdon ä St.-Paul (Distribution d’eau de la ville d’Aix). Nouv. Ann. de la constr. Jahrg. 1876. S. 6 ff. (vgl. Annales des ponts et chauss. Bd. 13, S. 370. Jahrg. 1877). — [758] Hartmann, Rohr-legung unter Wasser. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 19, S. 304. Jahrg. 1876. — [759] Genth, Anlage eines Rohrtunnels für die Berliner Wasserwerke. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1877. S. 157. — [760] Thiem, A., Die Rohrunterführung des Regensburger Wasserwerks durch die Donau und den Regen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 20, S. 168. Jahrg. 1877. — [761] Renette, H., Aqueducs et egouts en beton comprimee. Moniteur industr. Jahrg. 1878. S. 363. — [762] Martin, Verlegung der eisernen Dücker für die Kanalisation der Stadt Breslau durch die Schifffahrts-Oder. Wochenschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Jahrg. 1878. S. 86. — [763] Eberbach, Ueber die Proben mit Löschgerätschaften auf dem Feuerwehrtage zu Stuttgart am 12. u. 13. August 1877. Wochenschr. d. Ver. deutscher Ingen. Jahrg. 1878. S. 287 ff. — [764] Water jets for extinguishing fires. Enging. Bd. 45, S. 328 ff. Jahrg. 1878. — [765] Kerner, Temperaturbeobachtungen an der Frankfurter Quellwasserleitung. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1878. S. 515. — [766] Beigrand, Les travaux souterrains de Paris. Bd. 3. Teil 1. Les anciennes eaux. Paris 1878. (Enthält Beschreibung und Zeichnungen der noch vorhandenen Reste der Aquädukte von Arcueil, Belleville und Pre-Saint-Ger-vais in der Nähe von Paris; ferner Situationsplan der 13 Aquädukte Roms: Appia, Anio Vetus, Marcia, Tepula, Julia, Alsietina, Claudia, Anio-Novus, Hadriana, Vergine, Felice, Paolo und Pia, nebst Abbildungen noch vorhandener Reste.) — [767] Alley, St., Constant water supply. Enging. Jahrg. 1879. II. S. 119. — [768] Grahn, E., Veränderungen von Wassertemperaturen in Leitungen und Reservoiren. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 22, S. 43. Jahrg. 1879. — Ueber die Wassertemperaturen bei städtischen Versorgungen (nach Latham). Ibid. S. 755. — [769] Automatischer Ueberlauflieber. Maschinenbauer. Bd. 14, S. 319. Jahrg. 1879. — [770] Fields seif acting intermittent syphons. Enging. Bd. 48, S. 224. Jahrg. 1879. — [771] Senkung eines Wasserleitungshauptrohrs ohne Betriebsunterbrechung. Rohrleger. Bd. 2, S. 248. Jahrg. 1879. — [772] Latham, B., The temperature of town water supplies. Journ. of. Gaslight. Jahrg. 1880. S. 502. — [773] Eitner, Ueber die Einwirkung des Frostes auf Wasser- und Gasleitung im verflossenen Winter (1879 auf 1880). Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1880. S. 503. — [774] Grüner, H., Resultate von Taucherarbeiten bei Herstellung grösserer Leitungen unter Wasser. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 23, S. 19. Jahrg. 1880. — [775] Perissini, G., Ueber die Bestimmung der Temperatur des Wassers in den Leitungen. Journ. für Gasbel. und Wasservers. Bd. 23, S. 608, 644. Jahrg. 1880. — [776] Bloch, Depense d’eau par infiltrations dans un canal. Ann. des ponts et chauss. Bd. 20, S. 66. Jahrg. 1880. — [777] Siebold, Kanalbau aus Bruchstein - Zementmörtelmauerwerk. Baugew. Ztg. Bd. 12, S. 295. Jahrg. 1880. — [778] Oppenheim, Du choix des materiaux ä employer pour les canalisations. Revue industr. Bd. 12, S. 383. Jahrg. 1880. — [779] Grüner, Resultate von Taucherarbeiten bei Herstellung grösserer Leitungen unter Wasser. Zivilingen. Bd. 26, S. 1. Jahrg. 1880. — [780] Schneedecke und Rasendecke in ihren Leistungen als thermische Isoliermittel. Deutsche Bauzeitung. Jahrg. 1881. S. 56. —

[781] Bolton, F., London water works and the frost. Eng. Jahrg. 1881. I. S. 230. — [782] Fleischer, Aqueduct of bad pipe. Enging. News. Bd. 7, S. 411. Jahrg. 1880. — [783] Der Aquädukt von Spoleto. Zentralblatt der Bauverwaltung. Bd. 1, S. 109. Jahrg. 1881. — [784] Stauffer, Brick-work under water-pressure. Scient. Am. Supplem. S. 5583. Jahrg. 1882. — [785] Aquädukt von Bologna. Wochenschrift des Vereins deutscher Ingenieure. Jahrg. 1882. S. 143. — [786] Rohrleitungen und Strassengrund in New-York. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 26, S. 115. Jahrg. 1883. — [787] Der Versorgungsdruck städtischer Wasserleitungen. Journ. f. Gasbel u. Wasservers. Jahrg. 1883. S. 689 ff. — [788] Aqueduc d’alimentation. Semaine de constr Bd. 7, S. 437. Jahrg. 1883. — [789] The Washington aqueduct-tunnel. Scient. Americ. Suppl. Bd. 17, S. 6813. Jahrg. 1884. — [790] Flexible pipe across the Thames, Southwark Water Cie Engin. Bd. 58, S. 289. Jahrg. 1884. — [791] Greathead, Water supply for fire extinction. Mech World. Bd. 17, S. 303. Jahrg. 1884. — [792] Thiem, A., Erwärmung des Wassers in Rohr leitungen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 27, S. 8. Jahrg. 1884. — [793] Perissini, G., Ueber die Bestimmung der Temperatur des Wassers in Rohrleitungen. Journ. für Gasbel. und Wasservers. Bd. 27, S. 301. Jahrg. 1884. — [794] Clericetti, Ponte acquedotto, Spoleto. II Politecnico. Bd. 32, S. 28. Jahrg. 1884. — [795] Baumann, Kompensationsvorrichtungen an Rohrleitungen. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. Bd. 28, S. 960. Jahrg. 1884. — [796] Grahn, E. & Thiem, A., Ueber den in Wasserleitungen nötigen Druck mit Rücksicht auf Feuerlöschzwecke. Journ. für Gasbel. und Wasservers. Bd. 28, S. 942. Jahrg. 1885. — [797] Stude, Ueber den in Wasserleitungen nötigen Druck mit Rücksicht auf Feuerlöschzwecke. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 34, S. 924. Jahrg. 1885. — [798] Perissini, G., Bestimmung der Temperatur des Wassers in den Leitungen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 28, S. 191, 273, 292. Jahrg. 1885. — [799] Aqueduct tunnel for New-York. Scient. Americ. Bd. 53, S. 287. Jahrg. 1885. — [800] Aqueduct under the Harlem river. Scient. Americ. Bd. 54, S. 367. Jahrg. 1886. — [801] Grahn, Ueber den nötigen Druck in Wasserleitungen mit Rücksicht auf das Feuerlöschwesen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. (Wasserverbrauch in Brandfällen). Jahrg. 1886. S. 20 ff. — [802] Das Verteilungssystem der Bostoner Wasserwerke. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 25,. S. 724. Jahrg. 1886. — [803] Griebel, Wasserleitungen, deren Einrichtung und Benützung zu Feuerlöschzwecken. Deutsches ßaugewerksblatt. Bd. 15, S. 229. Jahrg. 1886. — [804] Eger, Anwendung des Hebers für Entwässerungen und selbstthätige Entlüftung desselben. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 29, S. 866. Jahrg. 1886. — [805] Hall’s Subaqeous tunneling System. The Manfactures et Builder. Bd. 18, S. 49. Jahrg. 1886. — [806] Execution des longs tunnels par l’air compririie. Monit. in-dustr. Bd. 13, S. 193. Jahrg. 1886. — [807] Ruoff, E., Reparaturen an undichten Flantschrohr-leitungen, die unter Wasser liegen (Regensburg). Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1886. S. 203. — [808] Zur Frage der Rohrlegung in unsicherem Boden. Ibid. S. 24. — [809] Spiess, Graphische Lösung von hydraulischen Aufgaben. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 30, S. 563. Jahrg. 1887 (Abschn. I. [547]). — [810] Soyka, Der Boden (Temperaturverhältnisse). Leipzig.

[825] Freemann, Hydraulics of fire streams. Transact.

versorg.

1887. — [811] Perissini, G., Ueber die Bestimmung der Temperatur des Wassers in den Leitungen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 31, S. 669. Jahrg. 1888. — [812] Temperaturveränderungen des Wassers in Leitungen. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 32, S. 675. Jahrg. 1888. — [813] Forchheimer, Ueber die Erwärmung des Wassers in Leitungen. Zeitschr. des Archit.- und Ingen.-Ver. zu Hannover. Bd. 34. Heft 2. Jahrg. 1888. — [814] Gremand, Passerelle suspendue sur la Freme pour la conduite d’eau de la ville de Bulle (Ct. Freiburg). Schweiz. Bauztg. Bd. 11, S. 69. Jahrg. 1888. — [815] Samuelson, S. A., Das Dükerrohr von 224 m Länge und 2 m Durchmesser zwischen Rothenburgsort und Insel Kaltehofe (Hamburg). Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. Bd. 32, S. 229. Jahrg. 1888. — [816] Forchheimer, Ph., Ueber Rohrnetze. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. Bd. 33, S. 365. Jahrg. 1889. — [817] Verlegen einer gusseisernen Rohrleitung unter Wasser. The Enging. a. Build. Record. Jahrg. 1889. S. 249. — [818] Aquädukt mittels armierten Rohres. The Enging. a. Build. Record. Bd. 21, S. 57. Jahrg. 1889. — [819] Der Kali-Nadi-Aquä-duct. Engin. and Build. Record. Jahrg. 1889. S. 262. — [820] Thelwall, Failure of the Kali-Nadi-Aqueduct. Proceeding of the Inst, of Civ.-Engin. Bd. 95, S. 283. Jahrg. 1889. — [821] Sy-phons en bois, bief de partage du canal de l’Est. Revue industr. Bd. 20, S. 508. Jahrg. 1889. — [822] Les lignes de tuyaux sous-marins de la baie de S. Francisco. Ibid. S. 233. — [823] Die Unterfahrung des Harlemflusses durch den Aquädukt der New-Yorker Wasserleitung. Wochenschr. d. österr. Ingen.- u. Arch.-Ver. Bd. 14, S. 351. Jahrg. 1889. — [824] West-Burn acjueduct. Engin. Bd. 47, S. 241. Jahrg. 1889. of the Americ. soc. of Civ. Enging. Bd. 21, S. 303. Jahrg. 1890. — [826] Water required to extinguishing of fires. Scient Americ. Suppl.-Bd. 30, S. 12355. Jahrg. 1890. — [827] Dasselbe. Enging. Bd. 50, S. 762. Jahrg. 1890. — [828] Ueber Druckverluste in Spritzenschläuchen. Enging. and Build. Rec. Bd. 21, S. 20. Jahrg. 1890. — [829] Untersuchungen über die Wasserbewegung in Feuerwehrschläuchen und aus Strahlrohren von J. R. Freemann. Journ. f. Gasbel. u. Wasser-Bd. 33, S. 619 ff. Jahrg. 1890. — [830] Zirkulationssystem bei Rohrnetzen, siehe Lindley,

[833] Hobrecht, J., Die modernen Aufgaben des großstädtischen Strassenbaues mit Rücksicht auf die Unterbringung der Straßennetze. Berlin 1890. (Separatabdruck eines Vortrages.) — [834] Blyde river aqueduct, Transvaal. Enging. Bd. 69, S. 256. Jahrg. 1890. — [835] Godfrey, Way-leaves and casements. Proceed. of the ass. of muncip. and count. enging. Bd. 17, S. 176. Jahrg. 1891. Wasserzunge. — [836] Good, The Nadrai aqueduct. Proceed. of the Inst. Civ. Enging. Bd. 105, S. 14 f. Jahrg. 1891. — [837] Wie verfährt man am einfachsten und billigsten bei der Durchführung von Gas- und Wasserleitungen durch Flüsse? Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg. Bd. 34, S. 191. Jahrg. 1891. — [838] Pollack, V., LTeber den Schnee im Gebirge, Temperatur in und Bodentemperaturen unter demselben etc. Wochenschr. des österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1891. S. 66 ff. — [839] Schutz der Wasserleitungen gegen Frost. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 34, S. 152. Jahrg. 1891. — [840] Die Abdichtung der Aquädukte der Kaiser-Franz-Joseph-Hochquellenwasserleitung. Wochenschr. des österr. Ingen.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1891. S. 217. — [841] Stahlrohrwasserleitung von 1,5 Meter innerem Durchmesser. Genie civil. Bd. 19, S. 122. Jahrg. 1891. — [842] Ueberführung von Wasserleitungen über Ströme. Enging. Record and Sanit. Enging. S. 7. Juny. Jahrg. 1891. — [843] Der Nadrai-Aquädukt in Indien. Enging. II. S. 465. Jahrg. 1891. — [844] Brückenaquädukt zu Baltimore. Gen. civ. Bd. 19, S. 51. Jahrg.

1891. — [845] Verlegung von Rohrleitungen unter Wasser. Enging. News. Bd. 2, S. 127. Jahrg. 1891. — [846] Verlegung von Dükerrohren durch die Seine bei Paris. Engin. Jahrg. 1891. S. 166 ff. — [847] Erahn zum Rohrverlegen am Brooklyn-Aquädukt. Scientif. Americ. Bd. 64, S. 1. Jahrg. 1891. — [848] Abflußmengen des Wassers durch Rohr- und Wölbdurchlässe. Mit Tabellen. Zivilingen. Jahrg. 1891. S. 620. — [849] Legung eines Wasserrohrs durch einen Fluß bei Ascaloosa. Enging. News. Jahrg. 1892. I. S. 78. — [850] Oesten, G., Eindringen von Unreinigkeiten in Druckwasserleitungen. Gesundheitsingen. Jahrg. 1892. S. 345. — [851] Rohrüberführung als armierter Träger. Enging. Rec. Bd. 25, S. 111. Jahrg. 1892. — [852] Verlegung von Dükerleitungen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 35, S. 314. Jahrg. 1892. — [853] Verlegung von Rohrleitungen unter Wasser. Enging. News. Jahrg. 1892. Bd. I, S. 279 u. 424. —

Die Nutzbarmachung des Flußwassers bei Wasserleitungen. Journ. für Gasbel. u. Wasserversorg. Jahrg. 1890. S. 544. — [831] Leonhardt, 0., Die Anordnung von Gas, Wasser und elektrischen Leitungen in den Bürgersteigen der Großstädte. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 33, S. 4 ff. Jahrg. 1890. — [832] Fischer, J., Verfahren und Vorrichtungen zum Legen von Röhren im wasserhaltigen Boden (D. R. P. Nr. 48563). Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 33, S. 108. Jahrg. 1890.

[854]    Der Barton-Aquädukt des Manchester Schiffskanals. Engin. Jahrg. 1892. II. S. 155. —

[855]    Shield Tunneling in Loose Ground under water pressure witli special referenee to the Virnwy-Aqueduct Tunnel under the Mersey. Engin. Jahrg. 1892. S. 158. — [856] Manners,

C. R., A short history of Bridge-Building. Engin. Jahrg. 1892. I. S. 96.

4. Reservoire und deren Aequivalente.

Nahezu alle in Abschnitt I, S. 24 ff. mit fettem Druck hervorgehobenen Werke über Wasserversorgung behandeln auch die Reservoire. Wir möchten besonders auf das unter [229] aufgeführte Werk von Dupuit, welches über diesen Gegenstand mustergültige Studien enthält, aufmerksam machen. Zu den Reservoiren gehören selbstverständlich auch die Zisternen und Sammelteiche, die wir in Abschnitt III besprochen und deren Litteratur wir ebendaselbst S. 293 ff. angegeben haben.

Ferner sind hierüber nachzusehen:

[859] Druckturm der Wasserleitung in Hamburg. Journ. für Gasbel. u.

[857] Dupuit, J., Die Ausführung und Unterhaltung der Wasserleitungen mit besonderer Berücksichtigung der Pariser Wasserwerke. Försters Bauztg. Jahrg. 1862. S. 207. — [858] Ziurek, Ueber die gesundheitsschädliche Aufbewahrung von Wasser in Behältern von Zinn. Polyt. Zentralbl. Jahrg. 1869. S. 1033.

Wasservers. Bd. 13, S. 827. Jahrg. 1870. — [860] Die jüngsten Fortschritte in der Verwendung der Brahmaschen hydraulischen Pressen und der Armstrongschen Akkumulatoren zu technischen Arbeiten und im Verkehrswesen. Schweiz, polyt. Zeitg. Jahrg. 1870. S. 73. — [861] Krieg, Das Hochreservoir der Stadtwasserkunst zu Lübeck. Erbkams Zeitschr. für Bauwesen. Jahrg. 1870. S. 297. — [862] Die Hochbassins des Wasserwerks der Stadt Halle. Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg. Jahrg. 1870. S. 58. — [863] Ueber die Hochbassins der Wasserleitung in Altenburg. Ibid. S. 117. — [864] Bassinanlage der Wasserleitung in Kiel. Ibid. S. 191. — [865] Bassinanlage des Wasserwerks in Altona. Ibid. S. 342. — [866] Reservoirs der Wasserleitung für Wien. Ibid. S. 424. — [867] Reservoir für die Wasserleitung in Schweidnitz. Ibid. S. 428 ff. — [868] Reservoir der Wasserversorgung der Stadt Bern. Ibid. S. 617. — [869] Reservoir für die Wasserversorgung in Würzburg. Ibid. S. 721. — [870] Reservoir für die Wasserleitung in Cassel. Ibid. S. 785. — [871] Hochbassin der Wasseranlage in Posen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1871. S. 98. — [872] Reservoir der Wasserwerksanlage in Staßfurt. Ibid. S. 141. — [873] Hochreservoir des Wasserwerks Düsseldorf. Ibid. S. 455. — [874] Bassinanlage des Wasserwerks Witten a. d. R. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1872. S. 511. — [875] Bassinanlage des neuen Wasserwerks zu Leicester. Ibid. S. 515. — [876] Reservoir der Wasserleitung zu Wiesbaden. Ibid. S. 679. — [877] Water tower used on the Orleans railway. Enging. Bd. 14, S. 306. Jahrg. 1872. — [878] Les eaux de la Dhuis ä Paris: grand reservoir a deux etages de Menil-montant. Nouv. Ann. de la constr. Jahrg. 1873. S. 129. — [879] Reservoir des Wasserwerks Freiburg i. Schweiz. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1873. S. 212. — [880] Water tower at the Yienna exhibition. Enging. Jahrg. 1873. S. 162. — [881] Ziebarth, R., Wasserturm in der Wiener Ausstellung. Zeitschr. des Ver. deutscher Ingen. Bd. 18, S. 295. Jahrg. 1874. — [882] Birkinbine, H. M. P., Standpipe for Blomington (Ulin. U. St.). Journ. of the Frankl. Inst. Jahrg. 1875. S. 284. — [883] Gottgetreu, Das Kreuzgewölbe, eine Baukonstruktionsstudie. Erbkams Zeitschr. für Bauwesen Jahrg. 1875. S. 399. — [884] Daelen-Burg, Hydraulischer Akkumulator. Maschinenbauer. Jahrg. 1876. S. 385. — [885] Haerle, A., Selbstthätiger Füllapparat für Reservoire. Dingl. polyt. Journ. Bd. 221, S. 105. Jahrg. 1876. — [886] Schmiedeeisernes Reservoir der Stadt Bernburg. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 19, S. 21. Jahrg. 1876. — [887] Intze, Ueber schmiedeeiserne Wasserreservoirs im Vergleich zu gemauerten. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Jahrg. 1877. S. 413. — [888] Hasler, Elektrischer Wasserstandszeiger. Dingl. polyt. Journ. Bd. 226, S. 280. Jahrg. 1877. — [889] Undeutsch, Untersuchungen über die Stabilität u. Festigkeit von cylindrischen Bassinwänden. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Jahrg. 1877. S. 691 ff. — [890] Szystowski, Theorie nouvelle du trace de la courbe de pression dans les vöütes en ma9on-nerie. Ann. industr. Bd. 2, S. 108 ff. Jahrg. 1877. — [891] Cook, Water tower at the Sandusky water works, Ohio. Enging. Bd. 24, S. 361. Jahrg. 1877. — [892] Vigreux, Etüde sur la stabilite des voütes. Ann. du Gen. civ. Jahrg. 1878. S. 1 ff. — [893] Meydenbauer, Einzeichnung der Stützlinien in Gewölbebauprojekte. Erbkams Zeitschr. für Bauwesen. Jahrg. 1878. S. 393. — [894] Reymann, Graphische Berechnung von gegliederten Bögen. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1878. S. 200. — [895] Housselle, Ueber die Ausführung von Gewölben. Ibid. S. 509. — [896] Tolckmitt, Die Berechnung der Gewölbestärke und Bogenform massiver Brücken. Hannov. Bauztg. Jahrg. 1878. S. 451. — [897] Terrier, Sur la theorie des voütes. Annales industr. Bd. 1, S. 816. Jahrg.

1878.    — [898] Das Reservoir Montrouge in Paris. Enging. Bd. 2, S. 29. Jahrg. 1878. —

[899] Baileys Wasserstandszeiger für Reservoire. Enging. Bd. 45, S. 30. Jahrg. 1878. — [900] Neue Konstruktionsarten der Kreuzgewölbe. Baugew.-Ztg. Bd. 11, S. 223. Jahrg. 1879. — [901] Die Entwicklung der Gewölbe. Die Theorie der Gewölbe. Erbkams Zeitschr. für Bauwesen. Bd. 29, S. 62 ff Jahrg. 1879. — [902] Welcher Korbbogen ist der beste für Gewölbe und Mauerbögen? Zeitschr. f. Bauhandw. Bd. 23, S. 122. Jahrg. 1879.    —    [903] Die Nachteile    der Hohlsteine für

Wölbungen. Deutsche Töpfer- u. Ziegler-Ztg.    Bd.    10,    S.    248.    Jahrg.    1879. —    [904] Hilfsapparat

zur Herstellung senkrechter Mauern aus Zementbeton. Deutsche Bauztg. Bd. 13, S. 34. Jahrg.

1879.    — [905] Oppermann, Emploi de voütes en töle redoublees de ciment pour remplacer les

voütes en briques. Nouv. Ann. de la constr.    Bd.    25,    S.    113.    Jahrg.    1879. —    [906] Das Wölben

von Kappen auf Rutschbogen. Baugew.-Ztg.    Bd.    11,    S.    642.    Jahrg.    1879. — [907] The outlet

from storage reservoirs. Enging. Bd. 28, S. 414. Jahrg. 1879. — [908] Ueber Blitzableiter für Hochreservoire und Pumpstationen. Verhandlungen. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 23, S. 400, 478—515. Jahrg. 1880. — [909] Gewölbte Decken mit Eisenkonstruktionen. Rombergs Zeitschr. für prakt. Baukunst. Bd. 40, S. 135. Jahrg. 1880. — [910] Les voütes en ma9onnerie. Ann. des ponts et chauss. Bd. 10, S. 132- Jahrg. 1880. — [911] Moritz, Die hohen Kappengewölbe. Der Sprechsaal. Bd. 13, S. 100. Jahrg. 1880. — [912] Voütes, piles et culees. La Semaine des constr. Bd. 4, S. 421. Jahrg. 1880. — [913] Plan of Service reservoir. The Builder. Bd. 38, S. 231. Jahrg. 1880. — [914] The water tower, Semaphore-Adelaide water works. Engin. Bd. 50, S. 328. Jahrg. 1880. — [915] The Jersey city reservoir. Enging. News. Bd. 7, S. 401. Jahrg.

1880.    — [916] Water tank at Ince. Engin. Bd. 49, S. 53. Jahrg. 1880. — [917] Selbstthätige Wasserableitung an Zisternen u. Reservoiren. Ztg. f. Blechindustr. Bd. 9, S. 240. Jahrg. 1880. —

[918]    Feins elektrischer Wasserstandszeiger. Elektrotechn. Zeitschr. Bd.T, S. 424. Jahrg. 1880. —

[919]    Zinkreservoire. Semaine des constr. Bd. 1, S. 28. Jahrg. 1881. — [920] Sicherheitsvorkehrungen an dem hydraulischen Akkumulator zu Marseille. Dingl. polyt. Journ. Bd. 246, S. 121. Jahrg. 1882. — [921] Planat, Epaisseur d’une voüte en briques. Semaine des constr. Bd. 7, S. 411. Jahrg. 1882. — [922] Konstruktion gedrückter und steigender Bögen als Korbbögen. Deutsches Baugewerksblatt. Bd. 1, S. 584. Jahrg. 1882. — [923] Cuntz, F., Betoneinwölbung von Wasserbehältern. Wochenschr. des österr. Ingen.- u. Arch.-Ver. Jahrg. 1882. S. 20. — [924] Bruch des Wasserreservoirs in Calais. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 25, S. 408. Jahrg. 1882. —

[925]    Lohausen, Das neue Hochreservoir der Stadt Halle. Deutsche Bauztg. Jahrg. 1882. S. 413. —

[987] Le Chatelier, La decomposition des ciments

[926]    Morris, Covered service reservoirs. Enging. Bd. 55, S. 231. Jahrg. 1883. — [927] Reservoir-anlage des Wasserwerks der Stadt Halle. Wiebes Skizzenbuch. Jahrg. 83. Heft 9. — [928] Donath, Zexnentbetongewölbe. Baugew.-Ztg. Bd. 15, S. 504. Jahrg. 1883. — [929] Reservoir Villejuif. Revue industr. Jahrg. 1883. S. 293. — [930] Winter, E., Erfahrungen bei Erbauung eines Wasser-sammelbehälters aus Beton (Wiesbaden). Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 26, S. 567, 611. Jahrg. 1883. — Ueber dasselbe, Dyckerhoff, ibid. S. 650. — [931] Forchheimer, Ueber eiserne Wasser- etc. Bassins. Journ. für Gasbel. u. Wasserversorg. Bd. 27, S. 705. Jahrg. 1884. — [932] v. Pichler, Einsturz des Hochreservoirs der Wasserleitung im Haag, Holland. Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. Bd. 9, S. 20. Jahrg. 1884. — [933] Lead for conveying and storing water. Mech. World. Bd. 16, S. 173. Jahrg. 1884. — [934] House tank construction. The Plumber. Bd. 9, S. 162. Jahrg. 1884. — [935] Lavoinne, Traces des courbes de pression dans les voütes. Annales des ponts et chauss. VI, 8. S. 315. Jahrg. 1884. — [936] Water tower Colchester water works. Enging. Bd. 57, S. 130. Jahrg. 1884. par l’eau. Bullet, de la soc. chim. de Paris. Bd. 41, S. 377. Jahrg. 1884. — [938] Covered reservoir, Nottingham water works. Engin. Bd. 60, S. 27. Jahrg. 1885. — [939] Form und Stärke umgekehrter Fundamentbögen. Zentralbl. d. Bauverw. Bd. 5, S. 11. Jahrg. 1885. — [940] Melan, Beitrag zur Gewölbetheorie. Wochenschr. des österr. Ingen.- u. Arch.-Ver. Bd. 10, S. 262 ff. Jahrg. 1885. — [941] Zampis, Gewölbe zwischen eisernen Trägern. Wochenschr. d. österr. Ingen.-u. Arch.-Ver. Bd. 10, S. 151. Jahrg. 1885. — [942] Anordnung von Kräfteplänen für die Berechnung von Gewölben und Pfeilern. Zentralblatt der Bauverwalt. Bd. 5, S. 385. Jahrg. 1885. — [943] Darmstädter, Herstellung der Wellblechfässer. Deutsche Schlosserztg. Bd. 3, S. 27. Jahrg.

1885. — [944] Pierron, Les reservoirs en töle. Gen. civ. Bd. 9, S. 98. Jahrg. 1886. — [945] Ritter, Der Einsturz des Züricher Niederdruckreservoirs. Schweiz. Bauztg. Bd. 18, S. 114. Jahrg. 1886.—-[946] Frangenheim, Vereinfachungen beim Einrüsten von Gewölben. Deutsche Bauztg. Bd. 20, S. 597. Jahrg. 1886. — [947] Booth, Mathematical curves as the intradoo of arches. Mechan. World. Bd. 20, S. 288. Jahrg. 1886. — [948] Tourtay, Stabilite des voütes en ma^nnerie. Ann. des ponts et chauss. VI, Bd. 11, S. 857. Jahrg. 1886. — [949] Cutler, Stability of voussoir arches. Proceed. of the Inst, of Civ. Eng. Bd. 86, S. 217. Jahrg. 1886. — [950] Plancher pour reservoir. Semaine des constr. Bd. 10, S. 353. Jahrg. 1886. — [951] Reparing of tanks and reservoirs. Scient. Americ. Bd. 55, S. 344. Jahrg. 1886. — [952] Iron plate reservoirs. Scient. Americ. Suppl.-Bd. 22, S. 8874. Jahrg. 1886. — [953] Water tower, Asbury park. The Plumber. Bd. 14, S. 321. Jahrg. 1886. — [954] Rupture of the water tower at Sheepshead bay. Scient. Americ. Bd. 55, S. 399. Jahrg. 1886. —- [955] Ueber die Ausführung gemauerter Wasserbehälter von kreisförmiger Grundfläche. Baugewerksblatt. Bd. 1, S. 5. Jahrg. 1886. — [956] Band, Standard pipes. Americ. Machin.. Bd. 9. Nr. 1. Jahrg. 1886. — [957] Elektrischer Wasserstandszeiger von Siemens & Halske. Maschinenbauer. Bd. 22, S. 388. Jahrg. 1887. — [958] Ausbesserung von Wasserbehältern ohne Entleeren derselben. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 30, S. 866. Jahrg. 1887. — [959] Salomon, D., Kompletes Handbuch über die Behandlung der Akkumulatoren. Aus dem Englischen von J. L. Huber. Rostock 1887. — [960] Pinkenburg, Das Hochreservoir der Charlottenburger Wasserwerke auf dem Fastenberge bei Steglitz. Deutsche Bauztg. Bd. 21,

S. 169. Jahrg. 1887.

Jahrg. 1887. — [962] Destruetion of a water tower, Franklin. Ibid. S. 643. — [963] Cisterns a necessity with constant water supply. Journ. of Gas light. Bd. 50, S. 1090. Jahrg. 1887. — [964] Rupture de la tour d’eau de Coney-Island. Cosmos. IV, 6. S. 260. Jahrg. 1887. — [965] Papierfässer. Papierzeitung. Bd. 12, S. 750. Jahrg. 1887. — [966] Wittmann, Sind Gewölbe möglich ohne Seitenschub auf die Widerlager? Zeitschr. für Bauhandw. Bd. 31, S. 111. Jahrg. 1887. — [967] Die Verwendung der Eisengerippe mit Zementumhüllung (System Monnier) im Bauwesen. Glasers Annal. Bd. 20, S. 172 ff“. Jahrg. 1887. — [968] Das Patent Monnier in seiner Anwendung auf das Bauwesen. Deutsch. Baugewerksbl. Bd. 47, S. 293 ff. Jahrg. 1887. — [969] Barre, voüte de cave. Semaine des constr. Bd. 11, S. 534. Jahrg. 1887. — [970] Wasserturm Haus Clee und Haus Cahn. Haarmanns Zeitschr. für Bauhandw. Bd. 32, S. 80. Jahrg. 1888. — [971] Swan, Covered reservoirs. Scient. Americ. Suppl.-Bd. 26, S. 10683. Jahrg. 1888. — [972] Windeck, Mitteilungen über eiserne Bassins mit zugänglichen Böden. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 31, S. 74. Jahrg. 1888. — [973] Dyckerhoff & Widmann, Ueber Betonbauten (Hochreservoire). Karlsruhe 1888. Vgl. auch Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 31, S. 760. Jahrg. 1888. — [974] Zerstörung eiserner Wasserbehälter in Amerika. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 31, S. 544. Jahrg. 1888. — [975] Wasserreservoir von 3 Kubikmeter. Prakt. Maschinenkonstrukteur. Bd. 33, S. 4. Jahrg. 1889. — [976] Special roof tank. San. Engin. Bd. 20, S. 370. Jahrg. 1889. — [977] Cast-iron water tank. Mechan. World. Bd. 5, S. 72. Jahrg. 1889. — [978] Belleville liill water tower. San. Engin. Bd. 20, S. 147. Jahrg. 1889. — [979] Hacker, Praktische Konstruktion von Drucklinien und Kreuz- und Sterngewölben. Zeitschr. des hannov. Ing.- u. Arch.-Ver. Bd. 25,

[961] Open or closed reservoirs? Sanitary Enging. Bd. 16, S. 210.

S. 160. Jahrg. 1889. — [980] Stabilite cles voütes en mafonnerie. Semaine des constr. Bd. 18, S. 532. Jahrg. 1889. — [981] Chaudy, Stabilite des voütes en berceau et des coupoles en inaijon-nerie. Gen. civ. Bd. 18, S. 117. Jahrg. 1889. -— [982] Audra, Les nouveaux reservoirs de Montmartre. Gen. civ. Bd. 16, S. 233. Jahrg. 1889. — [983] Les nouveaux reservoirs de Montmartre ä Paris. Nouv. Ann. de Constr. Jahrg. 1890. S. 17. — [984] Crocker, H. S., The relative economy of stand pipe and trestle tower for water works. Enging. Build. Record. Bd. 22, S. 106. Jahrg.

1890.    — [985] Reservoir metallique de 200 mcubes ä l’usine de Montmartre Paris. Nouv. annales de la constr. Jahrg. 1890. S. 129. — [986] Melan, Rechnungsmäßige Ermittelung der Biegungsspannungen in Beton u. Monnier-Konstruktionen. Wochenschr. d. öst. Ing.- u. Arch.-Ver. Bd. 15, S. 223. Jahrg. 1890. — [987] Neumann, Berechnungen der Monnier-Konstruktionen. Ibid. S. 209. — [988] Schober, Horizontale Deckenkonstruktion aus Beton in Eisennetz zwischen Traversen. Maschinenbauer. Bd. 25, S. 241. Jahrg. 1890. — [989] Seipp, Räumliche Mitteldrucklinie und Druckverteilung in Gewölbefugen. Zivilingen. Bd. 36, S. 565. Jahrg. 1890. — [990] Ziegelsteingewölbe aus verzahnten Ringen. Zentralblatt der Bauverwaltung. Bd. 10, S. 263. Jahrg. 1890. — [991] van Muyden, Appareil de sürete pour reservoirs deau, Systeme Picard. Bullet, de la soc. vaud. des ing. Bd. 15, S. 181. Jahrg. 1890. — [992] Bechmann, Usines elevatoires et reservoirs executes de 1880 ä 1889 pour ameliorer l’alimentation d’eau ä Paris. Ann. des ponts et chauss. Jahrg. 1891. Sm. 1. S. 233. — [993] Norton tower, Virnwy aqueduct. Enging. Bd. 72, S. 96 ff. Jahrg. 1891. — [994] High Service stand pipe, Jersey City. Scient. Americ. Bd. 65, S. 102. Jahrg. 1891. — [995] Ueberwölbter Wasserbehälter in Newton (Mass.). Enging. record and sanit Engin. Jahrg. 1891. Nov. S. 418 u. Dez. S. 28. — [996] Das neue Reservoir zu Ashland Ky. Engin. News. Bd. 25, S. 351. Jahrg. 1891. — [997] Verbesserung des Wassers in Reservoiren. Scient. Americ. Bd. 64, S. 116. Jahrg. 1891. — [998] Wasserwerk in Richmond (U. St. A.), insbesondere die Maschine und die Sammelbehälter. Enging. Rec. and Sanit. Enging. S. 424. Jahrg.

1891.    — [999] Gußeisernes Standrohr der Wasserleitung von Aurora. Enging. Rec. and Sanit. Enging. Jahrg. 1891. Dez. S. 400. — [1000] Hofmann, C., Der neue Wasserturm in Worms. Zentralbl. der Bauverw. S. 1. Jahrg. 1892. — [1001] Neumann, E. A., Eiserne Gas- und Wasserbehälter. 3. Aufl. Aachen 1892. — [1002] Ruoff, E., Reparatur einer gerissenen Wand an einem Wasserreservoir. Journ. für Gasbel. u. Wasservers. Bd. 35, S. 495. Jahrg. 1892. — [1003] Abbott, A. V., Stand pipe at Roland-Park at Baltimore. Enging. Rec. Bd. 26, S. 232. Jahrg. 1892. — [1004] Hochreservoir bei Avron. Nouv. annales de la constr. Jahrg. 1892. S. 1. — [1005] Schmiedeeisernes Standrohr von 30 Meter Höhe und 9 Meter Durchmesser in Newark N. J. Engin. News. Jahrg. 1892. I. S. 346. — [1006] Eisernes Reservoir zu Jonkers, N. J. Ibid. I. S. 494. — [1007] Bedecktes Reservoir zu Franklin, N. H. Engin. News. Jahrg. 1892. I. S. 487.

Sa

§ 44. Feststellung des Wasserverbrauchs.

Allgemeines. Der Wasserbedarf für städtische und ähnliche Gemeinwesen hängt hinsichtlich des gewöhnlichen Verbrauches in den Häusern ab von der Einwohnerzahl, hinsichtlich des Verbrauches für besondere und gewerbliche Zwecke von der Art dieser letzteren, hinsichtlich des öffentlichen Verbrauches von der Ausdehnung und Beschaffenheit der städtischen Gebäude, Straßen, Gärten und Plätze. Er ist unter sonst gleichen Umständen größer im warmen Klima, als im gemäßigten und kalten und wächst ebenso auch proportional der Wohlhabenheit der Bevölkerung. Im übrigen wird der Verbrauch abhängig vom Preise bezw. der mehr oder weniger großen Kapitalanlage für Beschaffung des Wassers: je schwieriger man das letztere gewinnen kann, um so sparsamer wird man im allgemeinen damit umgehen und umgekehrt. Endlich übt auf den Gesamtverbrauch die Art der Wasserabgabe einen großen — wir möchten sagen den größten — Einfluß aus. Es wird unter sonst gleichen Umständen bei der konstanten Versorgung, d. h. bei jederzeit möglicher Abzapfung ein wesentlich kleineres Quantum genügen, wenn die Abgabe auf Grund von Wassermessungen erfolgt, als wenn die Entnahme gegen Entrichtung einer Pauschalsumme ohne weitere Kontrolle im Belieben des Abonnenten steht (Abgabe ä discretion). Wird das Wasser intermittierend, d. h. nur zu gewissen Tageszeiten den Abonnenten in ein Hausreservoir geliefert, so ist der Konsum geringer als bei der konstanten Versorgung ä discretion; denn zwischen zwei Füllungszeiten kann höchstens ein Reservoir Inhalt verbraucht werden. Auch schützt bei diesem Verteilungsmodus die in der Regel wenig gute Beschaffenheit des Wassers, veranlasst durch das Abstehen in den Hausreservoiren, vor zu reichlicher Verwendung.

Im Uebrigen ist die intermittierende Versorgung hygienisch unvorteilhaft, unbequem und teuer, da im ganzen Versorgungsgebiete die Wasserverteilung innerhalb weniger Stunden erfolgt, alle Rohrleitungen also wesentlich grössere Weiten haben müssen, als bei der konstanten Versorgung. Infolgedessen wird sie auch in neuerer Zeit selten mehr angewendet.

Bei Wasserversorgungen für Private, Fabriken, Genossenschaften etc. können selbstverständlich irgendwelche besondere Bedingungen hinsichtlich des Wasserverbrauches zu erfüllen sein, die hier der Reihe nach aufzuzählen ganz unmöglich ist.

Es ist selten, daß der Auftraggeber, der eine Wasserversorgung einrichten will, auch genau weiß, wie viel Wasser er notwendig hat. Meistens verläßt man sich hier auf den projektierenden bezw. ausführenden Ingenieur. Indessen empfiehlt es sich auch dann, wenn der Auftraggeber bestimmte Zahlenangaben gemacht hat, die Grundlage einer Wasserversorgung, den Wasserbedarf, genau zu prüfen. Würden sich die Zahlenangaben des Auftraggebers als irrig erweisen, so wird mit der Zeit dem Ingenieur, der sie seinen Ausführungen zu Grunde legt, mit Recht vorgeworfen werden, daß er durch unzeitiges Schweigen den Irrtum unterstützt habe.

In Städten z. B., welche einen besonderen Wert auf sogen. Quellwasserleitungen unter natürlichem Drucke legen, auch wenn die Quellen schwer zu finden sind, wird zumeist angegeben, daß man mit einem kleinen Einheitssatz für den Wasserverbrauch auskommen könne. Die Behörden leisten zum vornherein Verzicht auf alle wasserverzehrenden Objekte: Springbrunnen, Motoren etc. etc. Ist sodann die Leitung ausgeführt und gestattet die — wie gewöhnlich — anfänglich geringe Beteiligung Ueberlaufwasser, so beginnt man alsbald das Sparen zu vergessen. Oeffentliche Brunnen, Springbrunnen u. dergl. werden nach und nach eingerichtet. Tritt nach Umlauf von wenigen Jahren der normale Verbrauch ein, dann ist es schwer, die zugelassenen Objekte wieder zu entfernen und wenn es geschehen kann, wird man stets Urteile der Art hören: die Wassermenge hat nachgelassen, die Leitung war unrichtig bemessen, der Druck reicht nicht u. dergl. Es wird sich deshalb stets empfehlen, wenn die Ausführung einer derartigen Anlage nicht zu umgehen ist, die besonderen Umstände, unter welchen sie zum vornherein steht, und die Sparsamkeit, mit welcher gewirtschaftet werden muß, schriftlich festzulegen. Noch besser ist es für den Ingenieur, sich auf Ausführungen, bei welchen man zum vornherein weiß, daß die zu G-runde gelegte Wassermenge nicht reicht, überhaupt nicht einzulassen.

Bevölkerungszuwachs. Bei Städteversorgungen liat man in den meisten Fällen anzunehmen, dass die Bevölkerungsziffer sich mit derZeit über das bestehende Maß hinaus erhöhen wird und zwar um so mehr, je größer dieses Maß und die Verhältnis mäßige Wohlhabenheit der Bevölkerung ist, während bei Wasserversorgungen auf dem Lande meistens auf eine rasche Zunahme der Einwohnerzahl nicht gerechnet werden kann. Die Lösung der Frage, auf welcher Ziffer nach Verlauf eines gewissen Zeitraums die Einwohnerzahl einer Gemeinde angekommen sein wird, versucht man in der Regel mit Hilfe der Statistik, indem aus der nächst-liegenden Vergangenheit Schlüsse auf die wahrscheinliche Entwickelung der Zukunft gezogen werden. Dies ist jedoch nicht immer zutreffend. Man wird sich vor allen Dingen klar zu machen haben, ob nicht besondere und vorübergehende Ereignisse die Zunahme der Bevölkerung in einer gewissen Zeitepoche ausnahmsweise begünstigt oder verhindert haben; ist dies der Fall, so ist hierauf Rücksicht zu nehmen.

Wir erwähnen in dieser Beziehung beispielsweise den Einfluß des Eisenbahnverkehrs, der Industrie und der Gesetzgebung. Eine große Zahl der Speditionsplätze an bedeutenden Landstraßen, auf welchen sich früher der Handelsverkehr bewegte, sind sowohl an Bevölkerungsziffer als an Wohlhabenheit zurückgegangen, während andere, vorher unbedeutende Orte dadurch wesentlich emporstiegen, daß sie an frequente Bahnlinien zu liegen kamen oder jetzt den Uebergangsverkehr zwischen Eisenbahn und Frachtfuhrwerk vermitteln. Die Fortschritte der Industrie und der Umstand, daß sowohl der Kapitalist als der Arbeiter das Bestreben haben, sich in großen verkehrsreichen Städten anzusiedeln, brachten eine vollständige Umwälzung in den Gewerbebetrieb, die zur Zeit noch nicht zum Abschlüsse gelangt ist und durch die Gesetzgebung noch allerlei unvor-herzusehende Gestalten annehmen kann. Eine stetige Entwickelung wird man deshalb nur an wenigen Orten wahrzunehmen in der Lage sein. Wo dieselbe vorhanden ist, wird sie selbstverständlich in geometrischer Progression vor sich gehen. Nennen wir:

Z die gegenwärtige Einwohnerzahl einer Stadt,

Zn jene Einwohnerzahl, welche nach n Jahren vorhanden sein wird, soferne die jährliche Zunahme p Prozent beträgt,

so bestehen, wie ohne weitere Ableitung klar sein dürfte, die folgenden Beziehungen:

(1) Zyi = Z (1 4- 0,01 . vT ;

(2) p = 100

(]/#-■>

(3) n =

log Zn —- log Z

log (1 + 0,01 . p) ‘

Einen stetigen Bevölkerungszuwachs vorausgesetzt, kann man sodann mittels dieser Formeln die entsprechenden Verhältnisse berechnen.

Diese Stetigkeit im Bevölkerungszuwachse ist indessen in allen Fällen nur während eines

kürzeren Zeitraumes vorhanden. Es ist klar, daß dies so sein muß, denn wenn es anders wäre, müßten die Städtebevölkerungen nach längeren Perioden auf undenkbare Ziffern ansteigen, bezw. bei etwaigem Rückgang, nach einer Reihe von Jahren ganz verschwinden; deshalb sind die Formeln mit Vorsicht zu benutzen.

Betrachtet man den Bevölkerungszuwachs der größten deutschen Städte in den letztvergangenen Jahren, so ergeben sich die nachfolgenden Vermehrungen:

Städte

Ein

wohner

zahl

1875

Pro

zentsatz

1875/80

Ein

wohner

zahl

1880

Pro

zentsatz

1880/85

Ein

wohner

zahl

1885

Pro

zentsatz

1885/90

Ein

wohner

zahl

1890

Nürnberg Stuttgart . . Chemnitz . . Elberfeld . . Bremen . Strassburg .    .

Danzig .    .    .

Barmen .    .    .

Halle a. S. . .

966 858 193 024 239 050 264 675 127 387 135 371 197 295 87 925 103 136

106    677 122 636

80 695 84 097 91 018

107    273 78 209 80 589

102 535 94 306 97 931 86 504 60 503

2,85

4,05

2,65

1,83

3,24

1,32

2,28

2,70

1,17

2,86

2,54

3,42

1,58

1,80

1,80

4,00

3,02

1,86

2,07

2,11

2,12

3,39

1 126 330 230 023 272 390 289 859 149 081 144 536 220 818 100 354 137 601 122 860 139 029 95 459 90 932 99 519 117 303 95 123 93 530-112 453 104 471 108 702 95 951 ■ 71 484

3,42

2,47

1,87

1,09

2,67

2,17

2,34

2,59

2,25

2,55

1,63

3,70

2,81

3,15

1,36

3,10

2,60

1,81

1,42

1,08

1,44

2,75

1 316 382 259 931 298 893 306 000 170 076 160 926 245 515 114 052 153 765 139 330 150 691 114 451 104 457 116 193 125 510 110 808 106 363 122 987 112 091 114 711 103 042 81869

3,70

6,07

2,32

1,15

11,65

11,85

2,41

11,88

3,23

3,26

1,42

4,79

6,52

4,18

2,19

4,63

3,43

0,43

1,96

0,97

2,42

4,37

1 578 794 349 024 335 186 323 923 295 052 281 681 217 522 202 243 179 985 163 593 161 666 144 642 143 249 142 590 139 817 138 954 125 899 125 648 123 500 120 338 116 144 101401

Man ersieht, daß der prozentuale Zuwachs in den einzelnen Perioden wechselt. Die Ursachen hiervon liegen in den verschiedensten Verhältnissen. Manche Städte dehnen sich hauptsächlich dadurch rasch aus, daß sie seitherige getrennt bestandene Gemeinden aufnehmen (Vororte annexieren); in anderen besteht der Zuwachs mehr in Fabrikbevölkerung und ist dann stets bedeutender als dort, wo sich mehr Rentner und Pensionäre oder Kaufleute neu ansiedeln etc. Auch äußere Faktoren, z. B. ein unglücklicher Krieg, industrielle und Handelskrisen etc. können störend eingreifen und diese sind bekanntlich unberechenbar.

In den kleinen Städten des Deutschen Reiches ist vielerorts Stillstand, sogar Rückgang der Bevölkerung zu verzeichnen, wie die Statistik ausweist.

Ob und in welchem Maße bei Einrichtung einer Wasserversorgung auf erheblichen Bevölkerungszuwachs Rücksicht genommen wird, ist von großer finanzieller Bedeutung. Wenn eine spätere, mit dem Anwachsen der Einwohnerzahl Schritt haltende Vergrößerung der Anlage möglich ist, welche nicht ganz erheblich höhere Kosten veranlaßt, als die sofortige Berücksichtigung der zukünftigen Einwohnerzahl, so ist es stets rationeller, den Ausbau des Werkes allmählich — nach Bedürfnis — eintreten zu lassen.

Nimmt man einen Zinsfuß von 4 °/o, so ist bekanntlich die Summe S, zu welcher ein Kapital Ä mit Zinsen und Zinseszinsen in n Jahren anwächst S = A . 1,04”, also nach Umlauf von

16 Jahren z. B. = 2A, nach Umlauf von 27 Jahren = 3 A, nach Umlauf von 36 Jahren = 4A u. s. w. Gibt man zu Anfang für eine Rücksicht, die zu nehmen erst nach 16 Jahren notwendig wäre, Geld aus, so ist die Ausgabe gerade so groß, als wenn man nach Umlauf von 16 Jahren für denselben Zweck den doppelten Betrag verwendet hätte u. s. w. Es darf also mit anderen Worten eine später vorzunehmende Vergrößerung erheblich mehr kosten, als die sofortige Ausführung, ohne daß die Unterlassung der letzteren ein finanzieller Mißgriff ist.

Ganz rationelle Erwägungen dieser Art haben vielfach mit der auf der gegnerischen Seite beliebten Devise zu rechnen: „Wir wollen kein provisorisches Wasserwerk, sondern ein definitives“. Wer auch nur einige Erfahrung im städtischen Wasserversorgungswesen hat, weiß, daß solche „Definitiva“ einfach undenkbar sind. Wir glauben deshalb, daß man nur dann auf eine entferntere Zukunft a priori Rücksicht nehmen sollte, wenn dies mit relativ sehr geringem Aufwande thunlich ist; in allen anderen Fällen dürfte es vollständig genügen, etwa für die nächsten 10 Jahre, vom Bau des Werkes ab gerechnet, vorzusorgen.

Bevölkerungsdichtigkeit. Es darf nicht aus dem Auge verloren werden, daß sich in allen Städten Aenderungen bereits bestehender Zustände durch den allmählichen Wechsel der Bevölkerungsdichtigkeit ergeben. Bei Stadterweiterungen bleiben die älteren Teile der Städte, das sogenannte Zentrum, mehr und mehr für Handel und Gewerbebetrieb (nicht Fabrikbetrieb unter den letzteren verstanden) reserviert, während die wohlhabende Bevölkerung die Tendenz hat, sich in neu errichteten Stadtteilen anzusiedeln. Die Dichtigkeit der Bevölkerung ist also naturgemäß zunächst in den älteren Stadtteilen eine intensivere, die Einwohner sind enger zusammengedrängt, als in den neuen Quartieren; aber nur so lange, als die letzteren nicht wiederum von der neu zugezogenen Einwohnerschaft verlassen und ebenfalls dem zunehmenden Verkehr abgetreten werden u. s. w.

Die Zahl der auf einer bestimmten überbauten Stadtfläche, z. B. auf einem Are wohnenden Menschen, läßt sich leicht direkt ermitteln. Stellt man sich die Frage, wie die so gewonnene Einheitsziffer sich im Laufe der Zeit erhöhen und welcher Maximalgrenze sie sich nähern wird, so sind zwei Dinge für die Antwort entscheidend:

1.    Die Zahl der Stockwerke, welche auf die vorhandenen Gebäude der in Betracht kommenden überbauten Flächen nachträglich noch aufgesetzt werden können oder dürfen.

2.    Die Ansprüche an Bequemlichkeit, welche die in Betracht kommende Bevölkerung an ihre Wohnungsverhältnisse zu stellen in der Lage ist.

In letzterer Hinsicht darf man wohl mit einigem Rechte sagen: auf je höherer Kulturstufe ein Volk steht, je mehr also seitens der Gesamtheit die öffentliche Gesundheitspflege und die Fürsorge für die arbeitende Bevölkerung gehandhabt wird, um so kleiner wird sich die Zahl der pro Wohnung zulässigen Insassen stellen und umgekehrt. Im besonderen Falle ist sodann zuzufügen, daß mit der Größe der Stadt unter sonst gleichen Umständen die Ansprüche bescheidener werden müssen.

Was die Zahl der Stockwerke eines Hauses anbelangt, so ist sie in den verschiedenen Ländern sehr verschieden. Während in England, Deutschland und ähnlichen Staaten 3 bis 4 Stockwerke das Maximum des Ueblichen bedeuten, werden in anderen Ländern 5 bis 7 Stockwerke und mehr zulässig erachtet; wir erinnern nur an einige italienische Städte, besonders aber an die amerikanischen Wohnungstürme. Indessen pflegt auch in dieser Hinsicht in gut regierten Staaten allmählich durch Bauordnungen eine wohlthätige Einschränkung Platz zu greifen. Wo dies der Fall ist, läßt sich die Maximalzahl der etwa zu den vorhandenen hinzukommenden Wohnungen in neu errichteten Stockwerken berechnen und hieraus auch die maximale zukünftige Bevölkerungsdichtigkeit erkennen.

Es ist (insbesondere für die Wasserverteilung in den städtischen Rohrnetzen) von größter Wichtigkeit, die entsprechenden Zahlen zu kennen, da mittels derselben die pro Längemeter einer Straße abzugebende Wassermenge bestimmt wird.

Wie verschieden im allgemeinen die Menge der auf einem Ar überbauter Stadtfläche im Mittel wohnenden Menschen ist, zeigt eine von Spataro¹) aufgenommene Tabelle. Nach derselben kommen in Palermo 143, Genua 131, Venedig 105, Neapel 86, Rom 73, Wien 65, Turin 57, Mailand 52, Brüssel 47, Paris 41, Florenz 39, Bologna 32 und Edin-burg 28 Einwohner auf je 10 Ar (1000 Quadratmeter) überbaute Stadt fläche. In Deutschland kommen auf dieselbe Fläche: Berlin 74, Breslau 44, Dresden 32, Köln 31, Magdeburg und Hamburg 29, München 25, Frankfurt a. M. 19 Einwohner.

Im übrigen wollen wir hervorheben, daß die in einem besonderen Falle vorhandene bezw. zu erwartende Bevölkerungsdichtigkeit nur durch lokale Studien ermittelt werden kann. Die Uebertragung von anderwärts gefundenen diesbezüglichen Zahlen ohne eigene, rigorose Untersuchungen im Versorgungsobjekte selbst ist ein großer, leider häufig vorkommender Fehler.

Erforderliche Wassermenge für die häusliche Versorgung. Der Bedarf an Wasser für den häuslichen Gebrauch wird in der Regel einfach proportional der Bevölkerungsziffer angenommen und ist im allgemeinen ansteigend mit der Wohlhabenheit der Bevölkerung, sowie innerhalb gewisser Grenzen um so größer, je billiger das Wasser verkauft wird und umgekehrt. Der auf den Kopf der Bevölkerung treffende Einheitssatz ist groß, wenn konstante Versorgung besteht und die Entnahme des Wassers in beliebiger Quantität gegen pauschalen Wasserzins (ä discretion) gestattet ist, wie wir bereits erwähnt haben. Dies zeigt sich insbesondere in der heißen Jahreszeit und bei der Verteilung von Quellwasser, Grundwasser oder Seewasser von niedriger Temperatur. Um in dieser Zeit stets Wasser von erfrischender Kühle aus den Leitungen in den Häusern entnehmen zu können, wird von der größten Zahl aller Abnehmer entweder ein ständiger Auslauf hergestellt oder es wird jeweils das in den Hausröhren stehende Wasser entleert, also der Ablauf so lange offen gehalten, bis frisches Wasser aus der Straßenleitung nachfließt. Bei Flußwasserversorgungen etc. ist in solchen Fällen die Gefahr weniger groß, weil diese Wasser im Sommer 'warm und deshalb weder zum Abkühlen noch zum Trinken gesucht sind. Wesentlich kleiner wird der Einheitssatz pro Kopf, wenn, wie bei der intermittierenden Versorgung jedem Abnehmer nur ein bestimmtes Quantum zur Verfügung steht, oder wenn bei konstanter Versorgung jeder Wasserabnehmer das abgezapfte Quantum bezahlen muß bezw. die Wasserabgabe auf Grund von Wassermessungen stattfindet. Die Zahl derjenigen, welche Wasser verschwenden, reduziert sich im letzteren Falle auf ein Minimum, weil die Verschwendung Geld kostet.

Angesichts dieser Thatsachen könnte man sich fragen, weshalb bei konstanter Versorgung nicht allgemein das System der Abgabe nach Wassermessern eingeführt wird, da ja noch ein weiterer Vorzug damit verbunden ist: die Erkenntnis etwaiger Defekte an den Leitungen dadurch, daß man die Differenz zwischen dem abgegebenen und zugeführten Wasser bilden kann. Wir glauben, daß in den meisten Fällen zum vornherein Wassermesser zur Anwendung gekommen wären, wenn man früher diese Instrumente so billig und ebenso exakt wie heutzutage hergestellt hätte. Nachdem dies aber nicht der Fall und die schlimmen Erfahrungen in Bezug auf Wasservergeudung bei Abgabe ä discretion noch nicht so allgemein bekannt waren, hat man in vielen Städten Tarife eingeführt, welchen die Zahl oder der Mietwert der Wohnungsräume zu Grunde liegt. Nebenbei setzte man dann einen Verkaufspreis pro Kubikmeter für größere Entnahmen nach Wassermessern fest, der aber in der Regel niedrig gegriffen wurde gegenüber der sonstigen Einschätzung, so daß, wenn heute die letztere aufgehoben und allgemein nach Wassermessern zu dem bestehenden Verkaufspreis abgegeben würde, die Gesamteinnahmen aus dem Betriebe eine erhebliche Schmälerung erlitten. Viele Städte bi-ingen deshalb lieber große Opfer, um den vermehrten Konsum bei Abgabe ä discretion zu ermöglichen, als daß sie Wassermesser einführen. Andererseits hat man auch da und dort den Grundsatz vertreten: es liege gewissermaßen in der Billigkeit gegen die weniger bemittelte Klasse der Bevölkerung, wenn der Wasserzins entsprechend dem Mietwerte oder der Anzahl der Wohnräume bemessen werde, damit diese Klasse nicht darauf angewiesen sei, mit dem Wasser zu sparen.

Das Minimum an Wasser, welches in einem Hause zum Trinken, Kochen und Spülen, sowie zum Reinigen der Hände, des Gesichts etc. (abgesehen vom Baden) erforderlich ist, kann man ermessen an dem für Seeschiffe zu diesen Zwecken festgesetzten Quantum, welches nach Bechmann (Abschn. I, S. 31 [371]) auf 4 bis 6 Liter für die Matrosen, auf 7 Liter für die Emigranten (in den englischen und deutschen Paketbooten) pro Kopf und Tag bemessen wird. Im deutschen Klima genügen zum Trinken 2 Liter pro Kopf und Tag; im heißen Klima sind für den gleichen Zweck mindestens 3 Liter anzunehmen. Zwischen diesem Minimum und dem thatsächlichen Verbrauche in modernen Hauswirtschaften gibt es natürlich ganz außerordentliche Verschiedenheiten.

Der deutsche Verein für Gas- und Wasserfachmänner setzt als Gebrauchswasser in Wohnstätten für den Kopf der Bevölkerung pro Tag an [21]:

20 bis 30 Liter, 10 bis 15 Liter,

Zum Trinken, Kochen, Reinigen etc.

Zur Wäsche ........

also im ganzen 30 bis 45 Liter. In Paris werden pro Tag und Hausbewohner 45 Lite*, pro Arbeiter 5 Liter, in Kasernen und ähnlichen Anstalten 20 Liter angenommen. In London schwankt der Verbrauch zwischen 15 und 55 Liter pro Kopf und Tag. In Wien ist ein Verbrauch von 34 Liter pro Kopf und Tag für die gleichen Zwecke maßgebend.

Spataro a. a. O. giebt an, daß in Perugia der Trinkwasserverbrauch zu 3 Liter, jener für die Küche zu 10 Liter, für das Waschen und Reinigen zu 20 Liter, für das Fortspülen der Abgänge zu 12 Liter, im ganzen zu 45 Liter pro Kopf und Tag festgestellt wurde.

Alle diese Zahlen enthalten im ganzen mehr oder weniger bloß Mutmaßungen; thatsächlich konstatiert ist der Verbrauch für die gedachten Zwecke nur in Ausnahmefällen, da in der Regel die für Abortspülung, Pissoirspülung, Bäder, Gartenbesprengung, Hof- und Trottoirbegießung, Haustiere, Wagenreinigung etc. konsumierten Wassermengen nicht abgetrennt ermittelt werden und auch schwer abzutrennen sind.

Bezieht man den Verbrauch, den wir soeben weiter benannt haben, in die erforderliche Wassermenge für häusliche Versorgung ein, sieht man also nur ab von dem später zu erörternden Verbrauche für Gewerbe, für öffentliche Anstalten und für Gemeindezwecke, so wären nach [21] folgende Einheiten für den Hausbedarf als maßgebend zu betrachten:

1. Für Trinken, Kochen, Reinigen u. s. w., sowie zur Wäsche (wie oben) 30 bis 45 Liter

5 „    6    „

2. Für einmalige Abortspülung.............

8. Für Pissoirspülung:

a)    Intermittierend, für den Stand und die Stunde .    .    .    .

b)    Ständig, für 1 Längenmeter Spülröhre und 1 Stunde .    .

4. Für Bäder:

30

. . 200

a)    Ein Wannenbad.......

b)    Ein Sitzbad.........

c)    Einmalige Brause oder Strahldouehe

5.    Gartenbesprengung an einem trockenen Tage, für einmaliges Besprengen

eines Quadratmeters Fläche ................

6.    Hofbegießung, einmaliges Besprengen eines Quadratmeters.....

7.    Trottoirbegießung, desgl...................

8.    Tränken und Reinigen eines Pferdes ohne Stallreinigung, für 1 Tag.,. .

9.    Tränken und Reinigen eines Stücks Yieh ohne Stallreinigung:

a)    Großvieh (Hornvieh) pro Tag..............

b)    Kleinvieh (Rinder, Ziegen etc.) pro Tag..........

c)    Ein Kalb pro Tag..................

d)    Ein Schaf pro Tag.................

e)    Ein Schwein pro Tag.................

10. Reinigung eines Wagens zur Personenbeförderung, einmalige ....

350

30

. . 20 bis 30

Ol Ol Ol

50

50

10

OO OO

13

Für Hunde, Katzen und ähnliche Haustiere ist ein besonderer Verbrauch nur ganz nahmsweise anzusetzen.

aus-

In Paris sind nach Bechmann (Abschn. I, S. 31 [371]) festgesetzt:

Pro    Tag    und    Hausbewohner..............

„    „    „    Arbeiter................

„    „    „ Soldat .................

„    „    „    Pferd.................

v    „    v    Kuh .................

„    „    „    zweirädriger Wagen...........

„    „    „    vierrädrige Droschke...........

„    „    „ vierrädriger Luxuswagen..........

„    „    „ Quadratmeter Hof oder Straße........

„    „    „ Arbeitsraum. . . . ..........

„    „ für Begießung von Gärten, Anlagen, Blumenbeeten etc.:

pro Quadratmeter (1000 bis 2000 Quadratmeter) . (2000 „ 5000 (5000 „ 10000

45 Liter

20 „ 100 „ 100 „ 40    „

75    „

150    „

150    „

pro Bad

o H to co

Bei der bekannten württembergischen Albwasserversorgung wird für Gewerbebetrieb, öffentliche und Gemeindezwecke im allgemeinen wenig Wasser verbraucht; in der Hauptsache handelt es sich um den Privatverbrauch für Menschen und Haustiere etc. etwa entsprechend den seither angeführten Rubriken. Nach den Aufzeichnungen des Staatstechnikers für das öffentliche Wasserversorgungswesen sind pro Kopf und Tag in den Jahren 1885 bis 1890 nachstehende Ziffern²) erhoben worden:

Mittel

1885

1886

1887

1888

1889

1890

Gruppe

II I

II I

II

II

II I

II

I II

Eyb-Gruppe . . . Obere Fils-Gruppe . Blau-Gruppe . . . Blaubeurer Lauter-Gr. Untere Filsgruppe . Münsinger Lauter-Gr. Zwiefalter Gruppe . UntereSchmiech-Gruppe Obere Schmiech-Gruppe

CO CO CD C£) cd ^ OO <1 05

^H^üiCOCJiOOCO

)—A

COHGOCOCDCD<10)<1 ⁽X)i—i-ao

rH

rHOLO^O-OOrHOq

I>0000^000005c00i

T-H

OOWHtOOtO-JOOOl

OJOMOiKJKOl-JtO

lOCOCDCOCOOO^CQ

t-I>0005001>QH05

i-H

COOC5<1<1CD<1<1<1

COHCDOiÜlHGOPQt

rH

So gg    S    £    S    33    g-gä    S5

_    r-⁽    rH

~5o £    8    S    S    $    Slslg

T-H    r—|

£:225t“io°(:oco,^co

Ol>QI>OOt>I>HOO

T—I

OOmCOCO^OOOOD<1<i ^ CO ² d Or Oi ^ m co

Auf den mit Trinkwasser versorgten Ortschaften der rauhen Alb besteht Wasserentnahme ä discretion; bei dem Interesse, welches die Bewohner an einem sparsamen Betriebe haben, ist indessen wegen gegenseitiger Ueberwachung die Wasserverschwendung sehr gering. Der öffentliche Verbrauch für Straßenspritzen, Feuerlöschen etc. ist sehr unbedeutend, ebenso der gewerbliche, da fast ausschließlich der landwirtschaftliche Betrieb vorherrscht. Man darf also die vorstehenden Zahlen für ähnliche Verhältnisse unbedenklich anwenden bezw. als maßgebend für den Wasserverbrauch an Orten mit relativ großem Viehstande betrachten. Sie verdienen besonders als Maximalziffern unter sonst gleichen Umständen Vertrauen, weil die Albbewohner außer dem Leitungswasser keinerlei andere Bezugsquellen haben. Die Versorgung darf heute als reichlich angesehen werden; ursprünglich betrug der Verbrauch nur zwischen 50 und 60 Liter pro Kopf und Tag.

In Städten ist der häusliche Verbrauch dort, wo das Wasser nach Messern abgegeben wird, ein relativ geringerer. Es ist aber unmöglich, in der Statistik denselben von jenem für Gewerbebetrieb zu trennen, da die in Gewerben notwendigen Wassermengen gemeinsam mit den im Hause gebrauchten festgestellt werden. Wir sind deshalb außer stände, hierüber zuverlässige Beobachtungen mitzuteilen. Im allgemeinen dürfte ein Quantum von 30 bis 60 Liter pro Kopf und Tag für die Seite 589 sub 1 bis 10 genannten Zwecke ausreichend sein.

vor-

In allen Fällen ist es wünschenswert, unter Berücksichtigung der besonderen örtlichen Verhältnisse und unter Zugrundelegung der ziemlich zuverlässigen, von dem Verein der Gas- und Wasserfachmänner [21] angegebenen Ziffern eine Berechnung des häuslichen Verbrauches zunehmen. Besonders für kleine Verhältnisse, z. B. auf dem Lande, sollte man nie ganz allgemeine Annahmen machen; hier ist es besonders der Viehstand, der spezielle Rücksichtnahme erfordert, die je nach dem Charakter des landwirtschaftlichen Betriebes zu sehr verschiedenen Ergebnissen führt.

Wird in einer größeren Stadt das Wasser ä discretion verkauft, so lassen sich einigermaßen zu verlässige Zahlenangab en über den häuslichen Verbrauch gar nicht machen.

Alle, auf den Kopf und Tag bezogenen, im vorstehenden angeführten Zahlen sind, wo nicht ausdrücklich anders bemerkt, Mittelwerte entsprechend dem Verkaufe des Wassers nach Messung, welche sich ergeben, wenn der gesamte bezügliche Jahresverbrauch durch 365mal der Zahl der Einwohner eines versorgten Objektes dividiert wird.

Erforderliche Wassermenge für den gewerblichen Verbrauch. Sowie sich die zu einem gewissen Zeitpunkte vorhandene Einwohnerzahl bezw. der Wasserverbrauch für häusliche Zwecke entsprechend der Einwohnerzahl annähernd bestimmen läßt, so ist in gleicher Weise der mutmaßliche Wasserkonsum des Gewerbebetriebes für gegebene Verhältnisse ebenfalls annähernd zu ermitteln. Rücksichten auf die Zukunft zu nehmen, ist aber mit größeren Schwierigkeiten verknüpft, da nur teilweise sich die Entwickelung der Gewerbe parallel mit jener der Einwohner-ziffer hält. Man darf im allgemeinen annehmen, daß Schlächtereien, Bäckereien, Brauereien Gasthöfe, Gärtnereien, Wasch- und Badeanstalten etc. sich gleichmäßig mit der Bevölkerungsziffer vermehren werden. Besondere Etablissements dagegen, wie Färbereien, Gerbereien, chemische Fabriken, Spinnereien und Webereien, mechanische Werkstätten etc., die für einen weiter liegenden Abnehmerkreis arbeiten und deren Entstehung und Ausdehnung lediglich auf lokale oder zufällige Umstände und Bedürfnisse zurückgeführt werden muß, hängen mit der Vermehrung der Be-völkerungsziffer direkt nicht zusammen. In solchen Fällen wird zu erforschen sein, ob irgend ein Vorzug der Gegend (günstige Arbeiterverhältnisse in der Umgebung u. s. w.) oder Verhältnisse des Marktes, vorhandenes Kapital etc. der Entwickelung besonderer Industriezweige günstig sind, um hiernach einen Maßstab für die mutmaßliche Vermehrung solcher gewerblichen Anlagen zu erhalten.

Gewerbe mit sehr großem Wasserverbrauche, wie Papierfabriken, Cellulosefabriken, Zuckerfabriken und ähnliche Etablissements machen sich in der Regel von den städtischen Versorgungen unabhängig. Man hat in solchen Fällen meistens nur den Trinkwasserkonsum für die Arbeiter und den häuslichen Verbrauch der in den Fabriken wohnenden Beamten etc. zu berücksichtigen. Auch die grösseren Bahnhöfe, Flußhäfen, Seehäfen etc. haben in der Regel eigene Versorgungen.

Sind öffentliche Schlachthäuser eingeführt, so reduziert sich der eigentliche Verbi-auch in den Verkaufslokalitäten der Metzger auf ein relativ geringes Quantum; man darf in solchem Falle sich mit der einfachen Schätzung pro Kopf des beschäftigten Personals nebst 10 °/° Zuschlag begnügen. In Bäckereien ist die Verbrauchsberechnung auf gleicher Grundlage mit etwa 10 bis 20°/o Zuschlag zulässig. Bei Brauereien genügt nach [21] pro Liter gebrauten Bieres ein Wasserquantum von 5 Liter. In Gasthöfen rechnet man pro Person und Verpflegungstag ca. 100 Liter. Gärtnereien bedürfen etwa 2 bis 10 Liter pro Quadratmeter Gartenfläche in trockenen Zeiten Lueger, Wasserversorgung.

OO 00

I—*

C7T co

und es ist zulässig, in unserem Klima etwa ein Vierteljahr im ganzen als in die Rechnung einzuführende trockene Zeit pro Betriebsjahr anzunehmen. In den Waschanstalten rechnet man pro 100 Kilogramm Wäsche ein Wasserquantum von 400 Liter für deutsche Verhältnisse [21]; ist Bleicherei damit verknüpft, so muß das doppelte Quantum angenommen werden. In Badeanstalten verbraucht man, insoferne nur Wannen- und Douchebäder abgegeben werden, pro Bad im Mittel 500 Liter. Für stark benutzte Schwimmbäder genügt pro Quadratmeter Bassinfläche ein stündlicher Zufluß von 60 bis 100 Liter während der Benutzungszeit; dazu ist noch das Wasser zu rechnen, was durch die regelmäßig (im Sommer täglich, im Winter zweimal wöchentlich) erfolgende Entleerung bezw. Neufüllung des Bassins verbraucht wird. Für den Wasserbedarf in Gerbereien, Färbereien und chemischen Fabriken hat man keinen allgemein anwendbaren Maßstab; der Verbrauch ist aber meist ein sehr großer und deshalb stets unter Wassermesserkontrole zu stellen. Kennt man das Rohprodukt und das fertige Erzeugnis bezw. den Gang der Fabrikation, so dürfte im speziellen Falle ein Anhaltspunkt wohl zu gewinnen sein.

Der Wasserverbrauch zur Speisung der Kessel von Dampfmaschinen ist pro indicierte Pferdestärke und Stunde etwa folgender:

1.    Bei kleinen Auspuffmaschinen mit 5 bis 6 Atmosphären Anfangsspannung .....................

2.    Bei mittleren eincylindrigen Dampfmaschinen mit Auspuff und

7 Atmosphären Anfangsspannung............

3.    Bei Verbunddampfmaschinen mit Auspuff und 6 bis 8 Atmosphären

Anfangsspannung..................

4.    Bei mittleren eincylindrigen Dampfmaschinen mit Kondensation

und 7 Atmosphären Anfangsspannung..........

5.    Bei Verbunddampfmaschinen mit Kondensation und 7 bis 8 Atmosphären Anfangsspannung .    ..............

6.    Bei Triplex-Expansionsdampfmaschinen mit Kondensation und 10

bis 11 Atmosphären Anfangsspannung...........

Der spezifische Wasserverbrauch sinkt im allgemeinen mit der Größe der Maschine und der Höhe der Anfangsspannung des Dampfes.

Die Kondensation erfordert bei kühlem Brunnenwasser etwa das 25- bis 30fache der Wassermenge, welche zur Kesselspeisung nötig ist.

Der Wasserverbrauch Q von Motoren [25] richtet sich nach dem Betriebsdrucke H (in Meter) und der Art des Motors bezw. dem Wirkungsgrade f] des letzteren.

Ist A die geleistete Arbeit in einer bestimmten Zeit, so besteht die Beziehung:

25 bis 35 Liter

14 „ 17 „

12 * 14    „

7 » 10 ,

Hri '

Bei Kolbenmotoren (Wassersäulenmaschinen) ist •/] in der Regel = 0,80; bei Turbinen 0,55 bis 0,60. Die kleinen Motoren werden gewöhnlich in J/s, */■*, V²> ³/4 und 1 Pferdestärke hergestellt. Der Wasserverbrauch von Kolbenmotoren pro Stunde ist demgemäß in Liter:

Pferde

Wasserverbrauch pro Stunde in Liter

stärke — des Motors H — 30

H- 40

H = 50 H = 60 H = 70 H = 80 H = 90 H = 100

1407

1055

6 750

5 063

3 375

1688

844

5 625

4220

2813

1407

704

4821 3 617 2411

1206

603

4219

3165

2110

1055

528

3 750

OOS

4<;9

3375

2532

1688

844

422

Bei Anwendung von Turbinen ist unter sonst gleichen Umständen die 1,3 bis 1,5fache Wassermenge erforderlich.

Im allgemeinen dienen die Motoren dem Kleingewerbe, werden jedoch in der Regel vom Gasmotor verdrängt, sobald der Wasserpreis mehr als 3 bis 4 Pfennige bei etwa 4 Atmosphären oder 5 Pfennige bei 3 Atmosphären Betriebsdruck beträgt, was in den meisten Städten der Fall ist.

Ein weiterer, hierher gehöriger, in manchen Städten bedeutender Wassserver-brauch wird durch die in Gasthöfen und Geschäftshäusern etc. angebrachten, von der Wasserleitung aus betriebenen hydraulischen Aufzüge (vgl. Abschn. V) hervorgerufen. Die hierzu verwendete Wassermenge ist proportional der geleisteten Hebungsarbeit und umgekehrt proportional dem Betriebsdrucke im Rohrnetze; sie lässt sich nur durch spezielle Ermittelungen feststellen.

Humb er (Abschn. I, S. 30 [298]) schätzt den gesamten gewerblichen Verbrauch in englischen Städten zwischen 6 und 45 Liter pro Kopf; Rankine (Abschn. I, S. 31 [361]) auf 40 Liter. Fanning (Abschn. I, S. 30 [307]) bemißt den gleichen Verbrauch in amerikanischen Städten auf 20 bis 30 Liter. Es ist jedoch nicht ratsam, sich dieser allgemeinen Ziffern zu bedienen.

Verbrauch für öffentliche Anstalten und Gemeindezwecke. Der Wasserverbrauch für öffentliche Zwecke, zum Begießen der Straßen, öffentlichen Anlagen, zu Straßenbrunnen und Zierbrunnen, zum Feuerlöschen etc. hängt wiederum nicht lediglich von der Einwohnerzahl ab. Eine eng gebaute Stadt mit schmalen Straßen und hohen Häusern wird verhältnismäßig sehr wenig Wasser für das Begießen der Straßen aufzuwenden haben, da diese nur kurze Zeit von der Sonne beschienen werden; eine Stadt dagegen mit sehr breiten und chaussierten Straßen, vielen Promenaden etc. verhältnismäßig sehr viel. In beiden Fällen jedoch nimmt der Wasserverbrauch zu mit der mittleren Lufttemperatur und ist deshalb der Bedarf für die genannten Zwecke in einem nördlichen Klima weit geringer als in einem südlichen. Die Wohlhabenheit der Städte und der Umstand, ob dieselben Fremde anziehen und ihnen möglichst viele Annehmlichkeiten bieten wollen, ist endlich entscheidend für den Wasserbedarf zu Zierbrunnen etc. Bei Berücksichtigung dieser Verhältnisse darf auch nicht aus dem Auge verloren werden, daß bei den Stadterweiterungen sich totale Aenderungen bereits bestehender Zustände ergeben können. Für Feuerlöschzwecke ist im allgemeinen nicht viel Wasser erforderlich; dagegen muß für diesen Fall auf die Möglichkeit, für kürzere Dauer große Quantitäten abgeben zu können, Bedacht genommen werden.

Die Kommission des Vereins deutscher Gas- und Wasserfachmänner giebt [21] folgende Bedarfszahlen für öffentliche Anstalten und kommunale Zwecke:

1.    Für Schulen pro Schüler und Schultag ohne Zerstäubung für Luftbefeuchtung und ohne die etwa eingerichteten Bäder........

2.    Für Kasernen pro Mann und Verpflegungstag..........

„    „    „ Pferd..................

3.    Für Krankenhäuser und Versorgungshäuser pro Person und Verpflegungstag

4.    Für Schlachthäuser, Gesamtverbrauch im Jahre pro Stück geschlachteten Viehs

5.    Für Markthallen, pro Quadratmeter bebaute Fläche und pro Markttag .

6.    Für ein Eichamt, Gesamtverbrauch per Jahr pro Kubikmeter geeichten

Holzgefäßes ......................

7.    Für Straßenbegießung pro Quadratmeter einmal besprengte Fläche:

a)    in gepflasterten Straßen........... •

b)    in chaussierten Straßen

8.    Für öffentliche Gartenanlagen an einem trockenen Tage pro Quadratmeter einmal begossene Fläche...............

9.    Für öffentliche Ventilbrunnen (ohne ständigen Ausfluß) pro Auslauf und Tag

10. Für die intermittierende Spülung öffentlicher Pissoirs pro Stand und

Stunde ........................

Für ständige Spülung pro Längenmeter Spülrohr und pro Stunde .    . 200

2 Liter.

20

40

100 bis 150

300 bis 400

1100

.    1,5

1,5

. 3000

60

Im allgemeinen liefern die obengenannten Ziffern für deutsche Verhältnisse brauchbare Anhaltspunkte. Es können jedoch in besonderen Fällen die Ansätze, je nach dem Klima und den Gewohnheiten, zu gering erscheinen. Nicht aufgenommen

¹

Spataro, D., Igiene delle abitazioni. Bd. 3. Abt. 1. S. 408. Milano. 1892.

²

I bedeutet in der Tabelle den Zeitraum vom 1. Januar bis 30. Juni, II jenen vom 1. Juli bis 31. Dezember. Die Zahlen sind auf ganze Liter abgerundet. Die Angaben verdanken wir Herrn Baurat Ehmann in Stuttgart.

ist der selir bedeutende Verbrauch in Städten für Zierbrunnen aller Art, für Spülung der Abzugskanäle und für Feuerlöschzwecke.

Der Verbrauch in Schlachthäusern in heißem Klima z. B. dürfte auf das Doppelte bis Vierfache des oben angegebenen ansteigen; ebenso jener in Markthallen.

Für Straßenbegießung ist bei Bemessung der Ziffer von 1 bis 1,5 Liter angenommen, daß die Begießung einmal pro Tag mittels Schlauchwagens oder Wasserfässer erfolgt. In Paris, woselbst die Straßen in der heißen Jahreszeit förmlich abgewaschen bezw. unter Zufluß von Wasser gekehrt werden, sind pro Quadratmeter Straßenfläche 6 bis 7 Liter, in Rom 4 Liter erforderlich. In Kiel dagegen besprengt man mit 500 Liter eine Straßenfläche von 1900 Quadratmeter in ausreichenderWeise, so daß also dort nur 0,8 Liter pro Quadratmeter verwendet werden.

In gleicher Weise steigert sich der Wasserverbrauch für das Begießen öffentlicher Gartenanlagen im südlichen Klima und sinkt im nördlichen unter das sub 8 angegebene Maß. Wesentlich von Einfluß ist hierbei auch die in solchen Anlagen gepflegte Kultur.

Die sub 9 und 10 angegebenen Ziffern dürften ziemlich allgemein gültig sein.

Der Verbrauch für Zierbrunnen ist außerordentlich verschieden, soferne man in diese Kategorie alle ständig laufenden öffentlichen Brunnen und die Springbrunnen einreiht. Die ersteren trifft man in flachen Gegenden selten; um so mehr treten sie in den Gebirgsgegenden und Hügelländern Deutschlands, Oesterreichs, der Schweiz, Frankreichs etc. auf. Diese mit Standbildern vielfach bekrönten und meist in großen Schalen stehenden Laufbrunnen sind mit 1, 2 und 4 Röhren versehen; die Schalen dienen teils zum Viehtränken, teils zu Feuerlöschzwecken.

Die hierher gehörigen Wallace-Brunnen in Paris (vgl. Abschn. V) liefern pro 24 Stunden 4 Kubikmeter; die ständigen Ausläufe der alten römischen Wasserleitungen ergeben 4,32 bis

64,80 Kubikmeter, in der Mehrzahl 10,80 Kubikmeter pro 24 Stunden. Die in Stuttgart bestehenden ständig laufenden öffentlichen Trinkwasserbrunnen liefern in 24 Stunden pro Röhre 11 Kubikmeter, jene in Freiburg i. B. die Hälfte. Stellt man die Bedingung, daß aus einer Brunnenröhre im ständigen Auslauf ein gewöhnlicher Wasserkübel in 4 bis 5 Minuten gefüllt werden soll, so sind in 24 Stunden 7,5 Kubikmeter Wasser erforderlich. Nach unserem Dafürhalten dürfte dies das richtige Maß bei Anlage ständig laufender Brunnen abgeben.

Der Verbrauch der Springbrunnen, einschließlich der damit verknüpften Nebenanlagen — Wasserkünste genannt — ist in der Regel ein relativ sehr großer, wenn einigermaßen eine Wirkung erzielt werden soll. Allgemein läßt sich darüber nichts angeben; wir möchten jedoch hervorheben, dass diese wasserverzehrenden Objekte vielfach der nützlichen Verwertung von Wasserversorgungsanlagen erheblichen Eintrag thun und, wo nicht viel Geld für Luxusausgaben disponibel ist, möglichst vermieden werden sollten.

In der nachfolgenden Tabelle stellen wir den sekundlichen Verbrauch einiger der bekannteren Springbrunnen in Liter zusammen, wobei wir bemerken, daß diese Werke stets nur zeitweise — einige Stunden im Tage oder alle Woche einmal — im Gange sind. Weitere Angaben finden sich in [261.

1.    Springbrunnen auf der „Piazza S. Pietro in Montorio“ in Rom

2.    Garbe auf der „Place du Trocadero“ in Paris........

8. Springbrunnen auf der „Piazza di Trevi“ in Rom ......

4.    Schwarzenberg-Brunnen in Wien.............

5.    Garbe auf der „Place de la Nation“ in Paris........

6.    Vollstrahl in dem großen Becken des Stuttgarter Schloßgartens

7.    Kaskaden der „Buttes-Chaumont“ in Paris.........

8.    Springbrunnen auf der „Piazza Termini“ in Rom......

9.

„ „Piazza del Mose“ in Rom......

10.    Hochstrahl im Zwingerteich in Dresden...........

11.    Springbrunnen auf der „Place de la Concorde“ in Paris (jeder). .    .

12.    „Fontaine St. Michel“ in Paris..............

13.    „Fontaine des Innocents“ in Paris........... .    .

14.    Springbrunnen auf dem Schloßplatz in Stuttgart (jeder).....

15.    „Fontane dei 4 Fiumi, Piazza Navona“ in Rom........

16.    Springbrunnen auf der „Piazza del Quirinale“ in Rom......

17.

„    „ „Piazza del Campidoglio“ in Rom.....

18.    „Jet d’eau du grand bassin des Tuileries“ in Paris.......

19.    Springbrunnen vor dem „Theätre Fran^ais“ in Paris (jeder) .    .    .    .

20.

auf dem Albertsplatz in Dresden (jeder).....

21. Kaskaden des „Parc de Montsouris“ in Paris.........

11 Liter

22. Fontane di Roma auf der „Piazza del Popolo“ in Rom.....

del Nettuno „    „    „    „    „    .....

24.    Springbrunnen auf dem Striesener Platz in Dresden ......

25.    Wasserfall im Schloßgarten in Karlsruhe i. Baden.......

26.    Springbrunnen im vorderen Schloßhofe in Karlsruhe (jeder) .... vor dem Hebel-Denkmal des Schloßgartens in Karlsruhe

Für Spülung der Abzugskanäle (worunter wir die sogenannte zusätzliche Spülung verstehen) sind die verwendeten Wassermengen ebenfalls sehr verschieden. Nimmt man das zur Rinnsteinspülung verwendete Wasser zusammen mit jenem, welches direkt in die Kanäle eingelassen wird, so ergiebt sich, entsprechend der „III. statistischen Zusammenstellung der Betriebsergebnisse von 88 dem Verein der deutschen Gas- und Wasserfachmänner angehörigen Wasserwerken“ folgende Tabelle:

23.

27.

Name der Jahr-Stadt

gang

Einwohnerzahl des Versorg Geb.

Gesamt

jahres

verbrauch

Spülwasserverbrauch B m Kubikmeter

in Kubikmeter

Kanal

spülung

Rinn

stein

spülung

zu

sammen

100 B : A (in Prozenten)

Mittlerer Gesamtverbrauch pro Kopf und Tag in Liter

Mittlerer Spülwasserverbrauch pro Kopf und Tag in Liter

Berlin Breslau .    .

Nürnberg . Elberfeld . Braunschweig Wiesbaden.

1890 1 427 148    35    411    022 1 177 390

62 000 1 764 770    130 000

1890

3,66

1,47

2,48

5,91

11,29

7,68

X CO I> OO 05 IO CO l> CO 05 CD t>

IO H l> 00 OO °0

oi rH rH IO l>' io'

In Berlin, in welcher Stadt alles Schmutzwasser aus den Kanälen (soweit es nicht durch Notauslässe fortgeht, was auf unsere Betrachtungen keinen Einfluß hat) aufgepumpt werden muß, dürfte wohl das Minimum an zusätzlicher Spülung zur Anwendung gelangen, da dort keine Laufbrunnen wie in Breslau und Nürnberg existieren und Flußwasserspülung nicht möglich ist. Wiesbaden, in welcher Stadt viel Thermalwasser, Wasser von Springbrunnen etc. in die Kanäle gelangt, im übrigen aber haushälterisch mit dem Quellwasser der Leitung verfahren wird, dürfte diejenige Ziffer bieten, welche man bei freiem Ablaufe des Kanalwassers noch als klein betrachten kann. Wo große Wassermengen billig zur Verfügung stehen, empfiehlt es sich, auf 8 bis 10 Liter pro Kopf und Tag für zusätzliche Kanalspülung anzusteigen. Sehr in die Wagschale fällt bei Bemessung dieses Quantums, ob Schwemmkanalisation mit Abspülung der Fäkalstoffe eingeführt ist oder ob es sich nur um Fortspülung der Haus- und Küchenabwasser handelt; im letzteren Falle ist weniger zusätzliches Spülwasser nötig als im ersten. Auch die Anlage des Kanalnetzes, d. h. der Umstand, ob viele weite oder meist nur enge Kanäle angeordnet sind, fällt ins Gewicht; je enger die Kanäle, um so leichter sind sie rein zu halten und umgekehrt [23], [24]. Ferner kommt in Betracht, ob Wasser aus anderen Bezugsorten als der Wasserleitung für die Spülung verfügbar ist. Endlich ist zu beachten, daß in Städten mit vielen öffentlichen Zierbrunnen etc. das Abwasser dieser schon zur Kanalspülung dient, also weniger zusätzliche Spülung erforderlich macht. Am stärksten wird unter sonst gleichen Umständen zur Spülung der Kanäle die Wasserleitung dort in Anspruch genommen, wo die Stadt viele an Gehängen aufsteigende Straßen zeigt, aus welchen im Kanalnetze zahlreiche hochgelegene tote Enden der Stränge entstehen, an welchen die Spüleinlässe ausschließlich aus der Wasserleitung versorgt werden.

Sehr große Wassermengen zur Kanalspülung verwendet die Stadt Paris. Nach den im „Journal des Debats“ 1883 erschienenen statistischen Angaben bestanden daselbst folgende Verhältnisse zwischen Zulauf und Verbrauch an Wasser:

Von der Vanne .    .

Zulauf pro Tag

100 000 Kub.-Met.

Verbrauch pro Tag

139 000 Kub.-Met,

Von der Dhuis .    .    .

Von Arcueil .    .    .    .

Von dem Ourccjkanal . Von der Seine . . . . Von der Marne . . . Aus den artes. Brunnen

21 000 2 000 125 000 60 000 54 000 7 000

zusammen 369 000 Kub.-Met.

Füf Kanalspülung.....

Für Begießen von Straßen und Plätzen

Für Versorgung der Häuser .    . 95 000

Für Speisung öffentlicher Werke 23 000 Für Speisung von Brunnen .    .

Für Abgang und Verlust ■ 38 000    „

zusammen 369 000 Kub.-Met.

. 65 000

9 000

Für Spülung der Kanäle sind also in diesem Falle 38% des Gesamtwasserquantums zur Verwendung gekommen.

Der Verbrauch für Feuerlöschzwecke ist allgemein nicht angebbar, und, wie wir bereits erwähnt haben, gering. Thiem [20] fand, daß die relative Größe des Feuerlöschbedarfs mit wenig Ausnahmen unter 0,1 % der gesamten Verbrauchsmenge bleibt.

Zu dem Verbrauch für Gemeindezwecke sind endlich noch jene Wassermengen zu rechnen, welche zur etwaigen Kesselspeisung der Wasserhebemaschinen (eventuell Kühlung etwa benutzter Gasmotoren), zur Kondensation, zum Spülen des Rohrnetzes, für dieWassermesserprobier Stationen, für Druck proben an neu eingelegten Rohrsträngen, bei Entleerung von Rohrleitungen behufs neuer Anschlüsse, für Benetzen der Einfüllungen in Rohrgräben, bei Reinigung der Reservoire etc. als „sogenannter eigener Verbrauch des Wasserwerks“ verwendet werden. Die zur Kesselspeisung eventuell zur Kondensation etc. nötigen Mengen lassen sich mittels der S. 592 gemachten Angaben bestimmen. Bei Verwendung von Gasmotoren ist das Kühlwasser in etwa gleicher Menge erforderlich, wie zur Speisung eines Kessels für dieselbe Betriebskraft. Für das Spülen des Rohrnetzes ist der Verbrauch meistens nicht größer, als ca. 0,5% des Gesamtverbrauches. Die Wassermesserprobierstationen erfordern rund 150 bis 200 Liter für jeden im Rohrnetze sitzenden Messer pro Jahr. Der Verbrauch für Druckproben etc. ist bei größeren, längere Zeit betriebenen Wasserwerken relativ so unbedeutend, daß er füglich außer acht gelassen werden kann; bei neuen Anlagen lassen sich die dazu verwendeten Wassermengen nicht schätzen.

Bei manchen Schriftstellern ist der tägliche Durchschnittsverbrauch für öffentliche und kommunale Zwecke zusammengefaßt und pro Kopf der Einwohnerschaft umgerechnet worden. H umber (Abschn. I. S. 30 [298]) hält in diesem Sinne 5 Liter, Rankine (Abschn. I. S. 31 [361]) 15 Liter pro Kopf und Tag für Kanalspülung und Straßenbesprengung sowie für Brandfälle als (in englischen Städten) genügend. Fanning (Abschn. I. S. 30 [307]) rechnet für die Städte der Vereinigten Staaten von Nordamerika einen Verbrauch von im Mittel 15 bis 20 Liter für öffentliche Brunnen, 45 Liter während eines Drittels vom Jahre für Straßenbegießung und Spülung, also, auf das ganze Jahr verteilt, für diese Zwecke 30 bis 35 Liter. In Paris kann man nach Bechmann (Abschn. I- S. 31 [371]) den öffentlichen Verbrauch auf 80 bis 100 Liter pro Kopf und Tag bemessen. Wir haben keinen Grund, an der Richtigkeit der Grundlagen, welche diese Herren zur Aufstellung der ebengenannten Zahlen benutzt haben, zu zweifeln; doch können wir eine derartige summarische Behandlung nicht empfehlen. Es wird stets zweckmäßiger und sicherer sein, den Wasserbedarf für diese Zwecke durch eingehendes Studium der besonderen Verhältnisse und Ansetzen der speziellen Bedarfsziffern festzustellen.

Wasserverluste. Abgesehen von der bei den Abnehmern vorkommenden nutzlosen Wasserverschwendung giebt es bei jeder Wasserversorgungsanlage unvermeidliche Verluste, welchen man zum vornherein Rechnung tragen muß, wenn man keine Täuschungen hinsichtlich der Zulänglichkeit des vorgesehenen Wasserquantums erleben will.

Vor allem kommt hier das unvermeidliche Ueberlaufwasser in Betracht. Bei dem im allgemeinen schwankenden Konsum im Versorgungsobjekte und dem mehr oder weniger regelmäßigen Zuflusse zu demselben liefert der letztere häufig auch dann Wasser, wenn die Reservoire gefüllt sind und der Verbrauch geringer ist als das zufließende Quantum. Dann entsteht ein Ueberlaufen der Reservoire.

Dieser Ueberlauf ist relativ klein bei künstlicher Wasserhebung, weil sich hier im geordneten Betriebe die Wasserlieferung nach dem Verbrauche richtet. Ist ein Reservoir vorhanden, welches mindestens die während der täglichen Betriebszeit entstehenden Schwankungen ausgleicht, so kann bei aufmerksamer Bedienung der Ueberlauf sogar auf Null reduziert werden. Bei Leitungen dagegen, welche einen bestimmten, wohl mit den Jahreszeiten, nicht aber parallel mit dem Verbrauche wechselnden Zufluß haben, wird meist ein sehr bedeutender Teil der beigeführten Wassermenge nicht verbraucht, sondern fließt als sogen. Ueberwasser unbenutzt ab. Die Quantität dieses Ueberlaufes nimmt im umgekehrten Verhältnisse zur Größe der vorhandenen Reservoire zu. Wir werden in § 49 auf diesen Gegenstand zurückkommen, bemerken aber zum vornherein, daß bei der gewöhnlichen üblichen Einrichtung der Reservoire auf Ausgleichung während eines Betriebstages bei Wasserversorgungen mit konstantem Zulauf der aus Ueberlaufen entstehende Wasserverlust auf etwa ein Drittel des gesamten jährlichen Zuflußquantums ansteigen kann.

Weitere Verluste entstehen durch Undichtigkeit der Verteilungsleitungen. Es giebt keine Wasserversorgungsanlage, bei welcher solche Undichtigkeiten nicht a priori vorhanden sind oder sich im Laufe der Zeit einstellen, man mag bei der Herstellung des Rohrnetzes so sorgfältig verfahren als man will. Das fortwährende Unterwühlen der Straßen in den Städten behufs Herstellung von unterirdischen Anlagen aller Art, besonders die nach Einrichtung einer Wasserversorgung erbauten Kanalisationen etc. lassen den Boden bezw. das darin untergebrachte Wasserrohrnetz nicht zur Ruhe gelangen. Aber nicht allein an den öffentlichen Rohrsträngen entstehen Undichtigkeiten, sondern hauptsächlich auch an den Privatleitungen in den Häusern. Auch die strengsten Vorschriften und die aufmerksamste Ueber-wachung können diese Undichtigkeiten nur vermindern; nirgends aber ist es möglich gewesen, sie ganz zu verhüten.

Wir werden in Abscbn. V auf die Methoden zurückkommen, welche dazu dienen, die ebengedachten Wasserverluste rechtzeitig zu erkennen und thunlichst zu verhindern. Hier möchten wir vorläufig erwähnen, daß infolge scharfer Kontrolle mittels des D e a c o n sehen Distriktwassermessers (vergl. Abschn. V) in Liverpool 1875 der Verbrauch von 146 Liter pro Kopf und Tag auf 72 Liter reduziert werden konnte. In Glasgow betrug 1881 der Gesamtverbrauch 222 Liter pro Kopf und Tag, der Verlust 171 Liter pro Kopf und Tag; der letztere wurde mittels des Distriktwassermessers in kurzer Zeit auf 80 Liter reduziert. Bei den Lambeth-Wasserwerken in London gelang 1881 eine Reduktion des Verbrauches von 214 Liter auf 50 Liter pro Kopf und Tag. In Gloucester reduzierte man 1884 den Tagesverbrauch von 4 300 000 Kubikmeter auf 2 700000 Kubikmeter; in Lancaster 1884 von 273 Liter pro Kopf und Tag auf 115 Liter pro Kopf und Tag; in Hertford 1886 von 95 400000 Kubikmeter Vierteljahresverbrauch auf 45 400 000 Kubikmeter Vierteljahresverbrauch u. s. w. Man ersieht daraus, auf welche Höhe bei lässiger Kontrolle die Wasserverluste ansteigen können.

Bei sehr sorgfältig unterhaltenen Röhrennetzen und genauer Ueberwachung der Privatableitungen dürften die Verluste aus Undichtigkeiten auf 10 bis 15 °/o des Gesamtverbrauches zu reduzieren sein. In normalen Fällen und bei älteren Rohrnetzen betragen sie in der Regel bis zu 20% und es kann selbst dann ein Rohrnetz noch nicht als schlecht bezeichnet werden, wenn die Verluste durch Undichtigkeiten auf 25 bis 30% ansteigen.

Die durch Wasservergeudung seitens der Abonnenten eines Wasserwerkes’ entstehenden Verluste entziehen sich jeder Schätzung. Sie entstehen nur dort, wo das Wasser ä discretion abgegeben wird und verschwinden mit Einführung von Wassermessern nahezu ganz.

In gewissem Sinne, besonders bei Rentabilitätsberechnungen etc., sind auch die Wassermengen als Verluste zu berücksichtigen, welche durch unrichtiges Anzeigen der Wassermesser außer Betracht bleiben müssen; sie werden gewöhnlich in die Verluste aus Undichtigkeiten des Rohrnetzes einbegriffen. Da und dort kommt es auch vor, daß unentdeckt aus Versorgungsleitungen Wasser abgezapft wird. Für derartige Verluste hat man natürlich keinen Maßstab.

Gesamtverbrauch. Wir haben gesehen, daß das Wasser städtischer Versorgungen vielfach zu Zwecken gebraucht wird, welche unabhängig von der Höhe der Bevölkerungsziffer bezw. der Zunahme oder Abnahme der letzteren bestehen. Sogar der gewöhnliche Hausverbrauch wird nicht ausschließlich von der Zahl der zu versorgenden Personen bestimmt. Bei geringer Pressung in der Leitung z. B. oder dort, wo intermittierende Versorgung besteht oder die Hausbewohner alles Wasser von ständig laufenden Brunnen auf Straßen oder Höfen holen müssen, ist der relative Verbrauch wesentlich geringer, als bei konstanter Lieferung des Wassers unter hohem Druck in alle Stockwerke. Es übt also nicht bloß die Verschiedenheit der Gebrauchszwecke, sondern ebenso die Beschaffenheit der Versorgung einen wesentlichen Einfluß auf den Gesamtverbrauch aus und ist deshalb streng genommen der letztere durchaus nicht immer proportional der Einwohnerziffer. Auch der Umstand, daß in zwei Städten ähnliche, von den allgemeinen abweichende Verbrauchsarten bestehen, begründet für diese letzteren noch keine Proportionalität bezw. im allgemeinen noch keine Gleichheit der pro Kopf reduzierten Bedarfsziffer. Eine weitere Ungleichheit wird, wie bereits mehrfach erwähnt, durch die mehr oder weniger grosse Wohlhabenheit der Bevölkerung bedingt.

So ist z. B. bekannt, daß die Städte Rom und Paris wohl die meisten Springbrunnen und Wasserkünste im Vergleich mit anderen Städten aufweisen; in Rom werden ca. 64000 Kubikmeter pro Tag für diesen Zweck verwendet, in Paris etwa 23000 Kubikmeter. Verteilt man die gesamte hierfür verbrauchte Wassermenge auf etwa 400 000 Einwohner in Rom bezw. auf 2 500000 Einwohner in Paris, so kommen in Rom 160 Liter, in Paris 9 Liter pro Kopf und Tag für diesen Zweck in Betracht. Man würde also sehr irren, wenn man daraus, daß in beiden Städten reichlich Wasserkünste im Betrieb sind, folgern wollte, es müsse ppo Kopf und Tag für diese Verbrauchsart dieselbe Ziffer sich herausstellen.

In den ärmeren Stadtteilen Londons werden pro Kopf und Tag von der Bevölkerung für häusliche Zwecke etwa 4,5 Liter Wasser verbraucht, während in den Palästen der Stadt Rom¹) für den gleichen Zweck 500 Liter pro Kopf und Tag zur Verwendung gelangen. — In ganz ähnlicher Weise verhält es sich mit dem Verbrauch für Gewerbe und für öffentliche Anstalten und Gemeindezwecke, wie aus unseren bereits gemachten diesbezüglichen Angaben deutlich hervorgeht.

Es lassen sich aber trotzdem durch zahlreiche Vergleichungen mit anderwärts erhobenen, bestimmten Verhältnissen entsprechenden Verbrauchsziffern, wenigstens annähernd die Grenzen festlegen, innerhalb welcher die dem besonderen Falle entsprechende Zahl liegen muß; man erhält dadurch zum vorherein einen mehr oder weniger klaren Ueberblick über die anzunehmenden Dispositionen.

Auch wird es mehr und mehr dahin kommen, daß abnormale Verhältnisse, hinsichtlich der Verwendung des Wassers (wie z. B. in Rom und Paris) bei der immer schwieriger werdenden Beschaffung dieses Lebensmittels, für große Städte verschwinden und zwar um so mehr, je allgemeiner die Berechnung des verbrauchten Quantums nach Wassermessern eingeführt wird. Dann müssen auch die Verbrauchsziffern unter ähnlichen äußeren Bedingungen nahezu konstant werden und es hat deshalb die Feststellung derselben großes Interesse.

Eine der am häufigsten angewendeten diesbezüglichen Ziffern hat bereits Darcy (Abschn. I. S. 29 [236]) angegeben; er nimmt einen mittleren Verbrauch von 150 Liter pro Kopf und Tag als genügend an.

Für deutsche Verhältnisse (wenn der Verbrauch durch Wassermesser ermittelt wird) werden als mittlerer Verbrauch pro Kopf und Tag der summarischen Abschätzung in der Regel zu Grunde gelegt:

. . 50—100 Liter,

1.    In Landgemeinden und kleinen Städten .    .

2.    In Städten von mehr als 5000 Einwohnern . . . 60—120    „

Wir haben bereits S. 595 die faktischen Verbrauchsziffern pro Kopf und Tag von mehreren deutschen Städten mitgeteilt. Nach uns überlassenen Betriebsberichten können wir noch die folgenden Ziffern für einige weitere große Städte beifügen:

Name

Einwohnerzahl im Jahre

Mittlerer Wasserverbrauch pro Kopf und Tag in Liter

der Stadt

1875

Zu-

Zu-

wachs

o/o

1880

wachs

°/o

1885

Zu-

wachs

o/o

1890

1875

1880

1885

1890

Köln .    .

Dresden . Düsseldorf Stuttgart . Halle a. d. S Dortmund. Lübeck Duisburg .

144537

220818

95459

117303

71484

66546

51014

41242

2,17

2,34

3,70

1,36

2,75

3,30

1,70

2,87

160926

245515

114451

125510

81869

78289

55498

47501

11,85

2,41

4,79

2,19

4,37

2,75

2,76

3,29

281681 276522 144642 139817 101401 89663 63590 55 853

73,3

23,9

43,9

82,2

89,1

142,8

60,8

78,9

62,6

72,8

65,7

98,4

176,0

117,6

56,9

122,6

130,0

72,0

85,4

95,8

114,7

268,1

197,1

126,5

80,7

96,4

98,0

87,9

297,3

200,0

174,5

Bei dem Dortmunder Wasserwerk ist zu berücksichtigen, daß seit 1878 die benachbarten Kohlenzechen bezw. die Gemeinden Marten, Huckarde, Klei, Oespel und Kirchlinde angeschlossen sind, deren Einwohnerzahl in der Tabelle nicht berücksichtigt ist. In Köln wird das Wasser größtenteils nach Einschätzung (ä discretion) und nur zum kleinen Teile nach Wassermessern verabreicht. In Halle a. d. S. wurden erst in neuerer Zeit allgemein Wassermesser eingeführt, was einen sofortigen Rückgang des Konsums zur Folge hatte. In Duisburg verhält sich das nach Wassermessern verkaufte Quantum zum Ganzen wie 3:7; in Düsseldorf wie 1 : 3. Dresden verkauft an Private nur nach Wassermessern. In Stuttgart und Lübeck sind relativ wenige Wassermesser.

Nach Spataro²) war der mittlere Verbrauch in italienischen Städten pro Kopf und Tag

in Liter:

P a> a> o ft ö P g

OO

DO W M 05 OO it. ^ (Ol ¹    O

OO

00

o' •»

»V    rH    N    c8

q    q    ?h

’rl    ^    cd    cä

ft    cö    ,5    o

Ul pL| ftq

. 157 . 96,50

86

70

Turin, 1890 .... Venedig, 1890 ...    66

Bologna, 1891 . .

Catania, 1891 . .

70

53

45

Die französischen Städte verbrauchen nach Bechmann (Abschn. I, S. 38 [371]) nachfolgende Wassermengen pro Kopf und Tag in Liter:

Marseille . Carcassonne Aurillac . Besan^on . Agen .    .

Bayonne . Limoges .

450

400

280

260

250

250

240

Dijon.....

Paris.....

Melun.....

Orleans .    .    .    .

Tours.....

Boulogne s. M. Semur.....

240

215

210

200

O IO

. 160

Ot

o o o o

I—²■ H-A h-4

H H to CO ^ O Ox

Nach den statistischen Tabellen von Hastings (Titel in Abschn. III. S. 289 [61]) war im Jahre 1892 der Verbrauch in Liter pro Kopf und Tag in nachstehenden Städten Groisbrittanniens folgender:

Aberdeen Ayr .    .

Bath .    .

Belfast Boston Bradford .

Carlisle .

Cardiff Cheltenham Derby .    .

Glasgow .

Gloucester Godalming Halifax

227

318

93

159

64

o o

rH r-H

CO 00

100

68

91

227

68

91

104

182

136

204

77

■ 82

DOC© t>G

54

. . 304

45

Wellingborough Whitehaven Wolverhampton

227

495

109

91

91

136

48

71

136

136

36

159

86

von

Nimmt man das Mittel aus dieser Zusammenstellung, so ergiebt sich ein Verbrauch 133 Liter pro Kopf und Tag. Das Verbrauchsmaximum fand in Pickering mit 495, das Minimum in Wellingborough mit 36 Liter pro Kopf und Tag statt.

Belgische und holländische Städte haben einen relativ sehr geringen Wasserverbrauch; derselbe schwankt zwischen 5 und 80 Liter pro Kopf und Tag im Durchschnitt. Die Abgabe erfolgt fast ausschliesslich nach Messung.

Den verhältnismäßig größten Durchschnittsverbrauch zeigen die grolsen amerikanischen

Städte, wie aus nachstehender, der neuesten Publikation von für das Betriebsjahr 1890/91 hervorgehen dürfte:

Baker [27] entnommenen Tabelle

Namen der Stadt

Bevölkerung

Zahl der Entnahmehahnen

Einwohner pro Entnahmehahn

Zahl der Wassermesser

Verbrauch

pro

Kopf und Tag in Liter

New York . Chicago .    .

Philadelphia Brooklyn St. Louis Boston .    .

Baltimore . Cincinnati .

' San Francisco Cleveland . Buffalo .    .

Pittsburg Washington Detroit . . Milwaukee .

1 515 301 1 099 850 1 046 964 806 343 451 770 448 477 434 439 302 581 298 997 270 055 255 664 238 617 230 392 205 876 204 468

108 884

170 911 93 225 38183 80 288 74 728 35 439 30 200 30 938 40 331

7 851

35 404 40 351 18 422

13,9

6,1

8,4

11,8

6,6

5,8

8,5

9,9

8,7

6,3

8,2

6,5

5,1

11,1

22 072 3 924

522

913

1451

12 505 1 794

94

wenige

98

856

5 876

299

530

500

273

273

303

356

424

231

390

704

479

598

609

416

Das Mittel aus den Verbrauchsziffern ist in diesem Falle = 426 Liter pro Kopf und Tag. Im übrigen ist auch hier bemerkenswert, daß die Maximalziffern in Städten erreicht werden, in welchen wenig Wassermesser sind, und umgekehrt.

Weitere statistische Angaben liefern die von uns citierten Werke und Abhandlungen in großer Zahl, worauf wir verweisen (Literaturverzeichnis S. 562 1. Wasserverbrauch).

Jährliche Verbrauchsschwankungen. Der gesamte Jahresverbrauch ist unter sonst gleichen Umständen, also bei unveränderlicher Einwohnerziffer, unverändertem Gewerbebetrieb etc. durchaus nicht derselbe, sondern wechselt innerhalb bestimmter Grenzen mit den klimatischen Schwankungen. Er erreicht in nassen Jahrgängen, in welchen die Bezugsquellen das meiste Wasser zu liefern vermöchten, sein Minimum und in warmen, trockenen Jahrgängen, wo möglich, sein Maximum. Je gleichmäßiger also das Klima eines Ortes ist, um so konstanter wird die jährliche Verbrauchsziffer sein und umgekehrt.

Wesentlich von Einfluß auf die Amplitude der Schwankungen ist die Art der Wasserabgabe: ob sie ä discretion oder auf Grund von Messungen erfolgt. In sehr strengen Wintern z. B. wird in Städten, welche das Wasser ä discretion abgeben, eine enorme Wassermenge dadurch vergeudet, daß die Abonnenten ihre Ausläufe offen halten, um das Einfrieren der Leitungen zu verhindern. Wo das Wasser nach Messern abgegeben wird, findet ein Offenstehenlassen der Ausläufe in derartigen Fällen weniger statt. Auch der Verbrauch in der heißen Jahreszeit ist — wie wir bereits erwähnt haben — relativ viel größer bei Abgabe ä discretion als bei solcher nach Messern.

Im allgemeinen kann sodann konstatiert werden, daß der spezifische Jahresverbrauch sich allmählich bis zu einer gewissen Grenze steigert, d. h. in ungleich größerem Maße anwächst, als die Zunahme der Bevölkerung. Dies hängt damit zusammen, daß die Einwohnerschaft im Laufe der Zeit darauf verzichtet, für Befriedigung ihrer Wasserbedürfnisse seither gebrauchte Hilfsmittel, wie Pumpbrunnen, Regenwasser etc., zu benutzen und daß bei der Leichtigkeit der

Wasserentnahme aus modernen Versorgungen das Wasser für allerlei Gebrauchszwecke dienstbar gemacht wird, welche früher unbekannt waren.

Den Maßstab für die jährlichen Verbrauchsschwankungen liefern die Zahlen, welche man erhält, wenn der Gesamtjahresverbrauch durch 365mal der Einwohnerzahl dividiert wird; sie stellen den seither mehrfach schon erwähnten sogenannten mittleren Tagesverbrauch pro Kopf dar.

Für einige deutsche Städte ist die allmähliche Zunahme des mittleren Tagesverbrauchs

12000m³

11000

10000

0000

8000

7000

1884

i a ui iv

_Z

Ih

1885

1886

1887

1888

1889

1890

! H m IV

d in iv

i n in iv

i n in iv

i n in rv

I_ |o.r:;

—-*hI

12000m

N\

iv

’JSR

■vru

......

fr

ei:

ll[

üt

Er

din

Ir

\\

6000

\?

5000

4000

3000

2000

1000

jy

1884

J_L

1885

1886

1887

J_L

1888

1889

1890

Fig. 242. Graphische Darstellung des Wasserverbrauchs in Basel.

schon aus der Seite 598 gegebenen Tabelle zu ersehen. Es ist natürlich, daß in den ersten Jahren nach Einrichtung einer Versorgung das Anwachsen dieser Zahlen viel rascher erfolgt, als nach Verlauf einer längeren Periode, weil der Anschluß der Häuser sich ganz allmählich vollzieht, man also nicht zum vornherein alle Einwohner als thatsächlich von einer neuen Anlage mit Wasser versorgt annehmen darf. Eine Ermittelung der wirklich versorgten Einwohner ist schwierig und in den statistischen Veröffentlichungen selten durchgeführt.

Thiem [20] kommt durch Vergleichungen zu dem Resultate, daß in deutschen Verhältnissen die „fluktuierende“ Jahresmenge, d. h. die positive oder negative Abweichung von dem Mittelwerte des Verbrauches (veranlaßt durch klimatische Schwankungen etc.) zwischen 2,56 unf

17,27 % dieses Mittelwertes wechselt.

Die allmähliche Steigerung der mittleren Verbrauchsmenge pro Kopf

SS

pa

Tag muß bei normalem Verlaufe stets in der Weise erfolgen, daß sich die betreffende Zahl einer Grenze nähert, ohne dieselbe jemals zu erreichen. In der schon sehr lange in moderner Weise mit Wasser versorgten Stadt Paris konstatiert Bechmann (Abschn. I, S. 31 [371]) ein Anwachsen des spezifischen Verbrauches pro Kopf und Tag von 67 Liter im Jahre 1861 auf 103 im Jahre 1866, auf 122 im Jahre 1872, 140 im Jahre 1876 und 165 im Jahre 1881. Unter normalen Verhältnissen, d. h. dann, wenn für Springbrunnen und ähnliche Objekte nicht viel Wasser verwendet wird und keine Gewerbe angeschlossen sind, die besonders große Wassermengen konsumieren, darf man in Deutschland 120 Liter pro Kopf und Tag als die obere Grenze des mittleren Verbrauchs ansehen, soferne man durch Einführung von Wassermessern die Wasserverschwendung verhütet. Im anderen Falle — bei Abgabe ä discretion — ist jede Zahlenangabe unmöglich.

Monatliche Verbrauchsschwankungen. Vergleicht man die während der einzelnen Monate eines Jahres verbrauchten Wassermengen unter sich, so zeigen sich, wie selbstverständlich, große Verschiedenheiten. In den Wintermonaten und im Frühjahr, sowie im Spätherbst wird im allgemeinen weniger Wasser konsumiert als im Sommer; doch können strenge Winter und Abgabe ä discretion das Verhältnis auch umkehren.

Als Durchschnitt treffen von dem Gesamtverbrauch im Jahre auf den Monat -777- = 8,33 °/o.

1 u

Rechnet man den Verbrauch in verschiedenen Monaten auf Prozente des gesamten Jahresverbrauchs um, so ergeben sich für verschiedene deutsche Städte die in nachstehender Tabelle zusammengestellten Werte:

Stadt

Art

Verbrauch in Prozenten des Jahresverbrauchs

der Abgabe April

Mai    Juni    Juli    Aug.    Sept. Oktbr. Novbr. Dez.    Jan. Febr. März

1888    1888    1888    1888    1888    1888    1888    1888    1888    1889    1889 1889

Aachen .    .    Wassermesser

Duisburg . Gemischt Elberfeld . Wassermesser Hannover . Gemischt Straßburg . Wassermesser

00 00 IO Xfi t>

co co co co

O O 00 00 -u oi o m u ffl

00 03 CO CO

05 Oi 05 Ci o

(M CO O 05 05 05 00 Ol 00 00

cu 00 t—i co i> cT cd aT oT oT

O r. 05 CO

os oo 05 oo otT

CT ffl 00    <0

Os oo oo od tJ'

a 05 05 h w t> i> t— oo r—

IO 05 00 00 io

c— i — i — i> [ ~r

© N I> (M

oo oo 05 e-T co

cn    lo    oo    ei    oo

G    oo    G    t>    G

cu    oo    co    o    co

c—    c—•    ir—    c—    i—

Im Mittel .

6,8    8,8    9,7    8,9    9,2    8,8    8,5    7,8

7,7

8,4    7,3 8,0

Nach Maßgabe dieser Ziffern verhielt sich in den ebengenannten Städten das Monatsmaximum zum Monatsdurchschnitte (8,33%) wie 116 : 100. Thiem [20] fand dieses Verhältnis zwischen 205 : 100 und 105 : 100 schwankend; das Mittel aus den Thiem sehen Beobachtungen ergiebt die Beziehung zwischen Maximum und Durchschnitt von 129 : 100.

Bezeichnet man den monatlichen Durchschnittsverbrauch mit M, so dürften für Süddeutschland und Gegenden mit ähnlichem Klima in einem nicht gerade anhaltend regnerischen Jahre folgende Mittelwerte des Verbrauchs in den einzelnen Monaten zutreffen:

f-l cö

1 J | t!

g £ § %

^ ^ ^ ^

O O o o

I> I> OO 05

o o o o

Mai

Juni

Juli

1,10 M 1,25 M 1,30 M August .... 1,30 M

! s!|

% ’o § §

g s

m O p

^ ^ ^ N

*0 10*0 0 CQ h 00 l> rH r—I O O

Es ist selbstverständlich, daß in verschiedenen Jahrgängen die Zahlen verschieden aus-fallen müssen, je nachdem sich die Witterung im Laufe eines Jahres gestaltet.

In dem auf S. 601 stehenden Diagramm geben wir zur Veranschaulichung dessen eine Ueber-sicht der Monatsmitte], des täglichen Wasserverbrauchs, sowie der Maxima und Minima, wie sie in der Stadt Basel (nach Abzug des Verbrauchs der zwei großen öffentlichen Springbrunnen) in den Betriebsjahren 1884 bis 1890 beobachtet und in dem Wasserwerksberichte pro 1890 zusammengestellt sind. Die Monatsmittel sind durch die ausgezogenen Linien, die Maxima und Minima durch punktierte bezw. gestrichelte Linien, die Jahresmittel durch strichpunktierte Linien hervorgehoben.

Der Maßstab ist so gewählt, daß 9,4 Millimeter Ordinatenhöhe 1000 Kubikmeter Wassermenge pro Tag, 1,4 Millimeter Abscissenlänge die Zeit eines Monats entsprechen.

Wöchentliche und tägliche Verbrauchsschwankungen. In der Regel ist der Verbrauch während der einzelnen Tage eines Betriebsjahres verschieden. Man bemerkt bei allen städtischen Versorgungen, daß unter sonst gleichen Umständen an Samstagen der größte, an Sonntagen und den verschiedenen Konfessionen gemeinsamen Feiertagen der geringste Tagesverbrauch stattfindet, daß derselbe im übrigen vom Anfänge gegen das Ende einer Woche ansteigt.

Die Schwankungen desVerbrauchsim Laufeein er Woc he sind von großem Interesse, wenn man in der Lage ist, das Reservoir einer Versorgung zur Ausgleichung dieser Schwankungen auszubilden. Mit dieser Frage werden wir uns in §49 beschäftigen; einstweilen mag auf die hierfür maßgebende Betrachtung in Abschn. III, S. 307 verwiesen werden. Nach Beobachtungen in Zürich [9] war, wenn der durchschnittliche tägliche Verbrauch in einer Woche = 1 gesetzt wird, der relative Verbrauch an den einzelnen Wochentagen:

Donnerstag 1,08

Gute Anhaltspunkte für die Beurteilung des örtlichen Verbrauchs bieten die bei fast allen Wasserwerken üblichen graphischen Darstellungen (vergl. S. 608, Fig. 244) des Verbrauchs jedem Tage eines Betriebsjahres.

Montag Dienstag

1,11

1,04

Mittwoch

1,08

Freitag

1,05

Samstag

1,07

Sonntag

0,57

an

Unter den 365 Tagen des Jahres ist einer, an welchem mehr Wasser verbraucht wird, als an jedem der übrigen Tage; dieses Tagesmaximum hat für alle Wasserwerke die größte Bedeutung, weil hierdurch die Hauptdisposition der Wasserverteilung bestimmt wird. Unter den 24 Stunden, welche der Tag des Maximal Verbrauches hat, ist sodann wieder eine, in welcher mehr verbraucht wird, als in jeder der übrigen 23 Stunden; den Verbrauch zu dieser Stunde bezeichnet man mit dem Namen: Stundenmaximum.

Strenge genommen ist auch während der Stunde des Maximalverbrauchs keine gleichmäßige Entnahme vorhanden; es ist aber üblich und auch für die Zwecke von Projektierungen etc. ausreichend, hier mit der Staffelteilung aufzuhören bezw. während des Stundenmaximums eine gleichmäßige Wasserabgabe vorauszusetzen.

Das Verhältnis des Tagesmaximums oder Maximaltages Verbrauchs zu dem sogen, mittleren Tagesverbrauch (Durchschnittsverbrauch), welch letzterer — wie bereits erwähnt — aus der Division des gesamten Jahresverbrauchs durch 365 mal der Einwohnerzahl erhalten wird, ist zwar auch ein wechselndes, je nach den besonderen Verhältnissen des Versorgungsobjektes; doch zeigt sich hier und da schon mehr oder weniger Annäherung an einen Mittelwert. Gewöhnlich tritt das Tagesmaximum in einem der Sommermonate ein und nur ausnahmsweise — z. B. bei strenger Kälte und Abgabe ä discretion — im Winter. Auch in Bezug auf das Stundenmaximum bezw. den Verlauf der Entnahme von Wasser zu verschiedenen Stunden zeigt sich bei den Wasserwerken an solchen Orten, an welchen ähnliche Lebensgewohnheiten bestehen, annähernd ein Parallelismus.

Das Verhältnis des Maximaltagesverbrauchs zum Durchschnittsverbrauch gestaltete sich im Betriebsjahre 1890/91 bei nachstehenden deutschen Wasserwerken³) wie folgt:

Stadt

Maximum

Durch

schnitt

Yerhältn.

Stadt

Maximum

Durch

schnitt

Verhältn.

Königsberg . Braunschweig Köln . . . Essen (Stadt) Bochum .    .

Elberfeld Hannover Düsseldorf .

•<1

OS

H-A

302

107

98

180

OT o

123

161

132

171

127

Duisburg .    .

Halle a. S. . Mülheim a. R. Karlsruhe i. B. Witten .    .

Crefeld . . Straßburg . Regensburg . Kiel . . . Bonn .    .    .

Dessau .    .

Bamberg .    .

Cannstatt Cleve . . . Basel . . . Freiburg i. B. Wiesbaden . Eisenach .    .

05^0iasOO?i2rH05£ocoCq30i:OOCg’"H

T-H    i—I T—( t-H    rH

l ►—A

Ot o c£>

oo -a

DO Ot

M l H-A H-A A t—AI—Al—L    1 I—AI—!■—. f—. |_j    ■

^■Ü!*O^OTOiOOOT<l OS UO ^<1 ^ 'tsO OO lo OS OS

oootoooiosow^ooo^EooocoSo

Unter den hier angeführten Städten wird das Wasser an Private ausschließlich oder zum größten Teile nach Wassermes s e r n abgegeben in :Berlin,Breslau,Magdeburg, Alt ona, Braunschweig, Bochum, Dresden, Leipzig, Elberfeld, Halle a. S., Mülheim a.R., Witten, Wiesbaden. In diesen Städten schwankt das Yerhältnis von Höchstverbrauch zu Durchschnittsverbrauch zwischen 1,54 (Dresden) und 1,23 (Mülheim a. R.), also innerhalb ziemlich enger Grenzen. Unter den übrigen Städten, bei welchen hauptsächlich ä discretion verkauft wird, finden wir die höchste Yerhältniszahl mit 1,89 (Karlsruhe i. B.), die niederste mit 1,14 (Stettin). Man wird also keinen großen Fehler begehen, wenn man im Mittel das Yerhältnis zwischenHöchstverbrauch und Durchschnitts verbrauch, wie üblich, zu 1,50 an nimmt.

Nach der Aufstellung von T h i e m [20] S. 495, welche sich auf Mitteilungen von 53 Städten stützt, schwankte das eben gedachte Yerhältnis zwischen 2,92 (Dessau) und 1,02 (Rostock). Nimmt man das Mittel aus allen dort angegebenen Zahlen, so erhält man die Ziffer 1,66. In der folgenden Tabelle stellen wir die Städte zusammen, in welchen nach Thiem [20] die Verhältniszahl größer war als 2,00 und fügen die Ziffer bei, die dem Betriebsjahre 1890/91 entspricht:

Yerhältniszahl in nach Thiem

der Stadt

1890/91

Yerhältniszahl in j nach Thiem

der Stadt

1890/91

Dessau.....

DO DO CO K) ^ V CO OS OO OO DO

1,53

1,89

1,41

2,45

2,10

2,08

2,06

2,01

1,50

1,55

1,74

1,47

Mit Ausnahme von Charlottenburg, wo besondere Umstände einwirken, hat sich demnach das Yerhältnis dem Mittel von 1,50 angenähert; überall ist die Ziffer kleiner geworden.

Die Verbrauchsmengen während einzelner Stunden des Tages sind an einigen Orten der Gegenstand von Beobachtungen gewesen. Im allgemeinen ergeben dieselben, daß je nach der Temperatur und Tageslänge große Verschiedenheit hinsichtlich der Verteilung herrscht; doch sind ziemlich übereinstimmend die relativen Schwankungen während der eigentlichen Verbrauchszeit im Winter stets bedeutender als im Sommer.

Man pflegt den Stundenverbrauch in Prozenten des Tagesverbrauchs den relativen Stundenverbrauch zu nennen. An den Sonntagen ist dieser relative Verbrauch (in Städten mit deutschen Lebensgewohnheiten) von mittags 2 Uhr bis abends 8 Uhr wesentlich geringer, von da ab bis morgens dagegen etwas stärker, als an Wochentagen.

Eine graphische Darstellung, in welcher das Verhältnis des mittleren stündlichen Verbrauchs zum Tagesverbrauch in Prozenten des letzteren, für Wochentage und Feiertage besonders gerechnet ist, geben wir nach einer Publikation des Züricher Wasserwerkes in untenstehendem Diagramm (Fig. 243) wieder.

Der Verbrauch während der Nacht in den Stunden von 1 Uhr bis etwa 3 oder 4 Uhr früh hängt in seiner absoluten Größe wesentlich von der Beschaffenheit des Rohrnetzes ab bezw. er

6    7    8    9    10    11    12-    1

7%

34-    56789    10    11    12    123456

7%

6%

III

m

■VN

Tjj

6%

....

v-

•:

j.

5%:

5%

JJardist /mit, -luJt v-

tgFtnuitel.—ittä-

4%

..

3%

-iN

-y

2%

2%

1%

1°/Q

6 Morgen

w 12 Mittag

Abend Fig. 243.

12

Mitternacht

Morgen 6

besteht — besonders im Winter — in der Hauptsache in Wasserverlusten. Die Beobachtungen führen also auch zur Entdeckung solcher Verluste und sind schon deshalb sehr wertvoll. Je mehr in einer Stadt sich der niedrigste Stundenverbrauch der Nulllinie nähert, um so besser ist das Verteilungsnetz und umgekehrt.

Ist der Tagesverbrauch = T, so würde der Prozentsatz p für einen gleichmäßigen Verbrauch S pro Stunde aus der Beziehung:

S =    = 0,041 667.1 zu: p = 4,1667 °/o

24

hervorgehen. In der nachfolgenden Tabelle ist der Wasserverbrauch zu verschiedenen Tagesstunden , ausgedrückt in Prozenten des entsprechenden Tagesverbrauchs, auf Grund einiger älterer, aber zuverlässiger Beobachtungen für verschiedene Jahreszeiten und weit auseinander gelegener Städte zusammengestellt.

Braunschweig

Stettin

Kopenhagen

Berlin

durclischnitt-

1. Jan.

23. Juli 10. Sept.

1863

1863

1868

12. Jan. 23.Febr. 16. Juli 30. Sept 1868 1868 1868 1868

lieh

1864

im Juli (Mittel)

1864

Zürich

A.    Im Durchschnitt

B.    Am Tage des Maximalverbrauchs

A. 1875 B. 1875

Morgens

6- 7

7— 8

8—9

^ OD co co o CO co o

Or C5 Or 60 m OO

co co to

l> CO I> CG CO r-H

id cd ld

4,55

4,55 5,52 5,44 6,33

H M 00 CD O ID ID CO

5,45

5,45

5,45

CO D- t>

OG OG t-h

IO CO io

4,66

6,09

6,39

^ o o

v—I T^l

io CD CO

9—10

10-11

11—12

Mittags

12—1

5,44

6,14

7,24

7,24

6,59    6,79

1—2

2—3

5,76

5,44

6,79

5,79

4,55

5,52

5,48

4,77

4,07

3—4

4- 5

5— 6

6,02

5,23

4,07

5,95

6,82

4,55

3,64

4,07

4,07

Or Or Or    Dt Or Or

CO 05 So    8§ g

5,72

5,45

5,72

5,72

5,72

5,72

co co co

io ID Dl CO CO CD

^ U- xjH CD ^ IC CO CO

o cd c—

IC^ r-H

ic' co co'

Cu Oi Ci

5,45

4,90

4,90

Ot Ot Ot

co

ot

^ Ot Cn 00 i—* di

3,53

5,50

6,97

CO CO CO CO CO IO T|i IO CO

6,84

5,82

6,62

oo o o

D ff) Tf CD CD CD

6—7

4,75    5,07

6,12

3,64

3,62

7—8

3,94

4,12

4,46

3,64

3,62

8—9

4,05

3,36

2,55

3,64

3,17

9-10

10-11

11-12

Mittern.

12—1

3,10

3,82

2,69

2,84

2,60

2,12

3,18

3,17

T-H    T-H    IO    IO

IO    IO    r—l    H

-d    cd    cd

4,63

3,82

3,54

3,27

Dt Ot O) M CO

5,39

3,46

2,94

2,45

1,78

2,00

1,78

h-¹ tO tO

^ °o

CO OG r-H

2,59

2,04

1,91

Ol T—I 1-1

1,54

1,71

1—2

3,24

1,40

1,58

2—3    3,13

1,27

1,57

25,00 20,81

17,57

19,08

O OG CO

T“H r-H r-H

1,13

1,40

1,75

07) 07) U-

^ °q o o oi ot

3—4    2,87

4—5

3,33

5—6    3,36

hH t-H OG

Or 05 Ot

1,67

1,88

2,83

1,54

1,81

2,80

I 99,72 | 99,88 99,98 | 99,99 1100,17 |l00,00 | 99,99

100,00

100,00 || 100,06 1100,02

Man ersieht aus der Tabelle sehr deutlich, daß im Winter (Januar, Februar) der relative Verbrauch in der Nacht wesentlich größer ist, als im Sommer und Herbst.

Da aber im Winter der entsprechende Tagesverbrauch kleiner ist, kann sich die absolute Größe des Nachtverbrauchs immerhin annähernd konstant gestalten, und dies wird stets in der Zeit von morgens 1 Uhr bis 4 Uhr der Fall sein, während welcher in der Hauptsache Undichtigkeiten der Verteilungsleitungen die Ursache des Verbrauchs sind.

Neuere Beobachtungen über den relativen Verbrauch in den verschiedenen Stunden eines Tages hat Thiem [20] mitgeteilt; sie erstrecken sich leider nur auf Tage des größten Verbrauchs, die in allen angeführten Städten im Sommer liegen. Wir reproduzieren in nachstehender Tabelle die Berlin, Breslau, Leipzig und Dresden betreffenden Angaben und bemerken, daß unter der Bezeichnung „fluktuierende Tagesmenge“ jener Rest verstanden wird, welcher nach Subtraktion des mittleren Prozentsatzes (4,1667) von den Entnahmeprozentsätzen pro Stunde, die größer als 4,1667 sind, übrig bleibt. Sie ist also z. B. für Berlin am 22. August 1879 = 5,28 + 5,25 + 6,00 + 6,31 + 5,95 + 6,04 + 5,83 + 5,77 + 5,48 + 5,55 + 5,16 + 5,18 + 5,04 + 4,69 — 14.4,1667 = 19,20.

Namen der Städte . .

Berlin

Breslau

Leipzig

Dresden

Datum

22. August

15. Juli

1879

1882

6. Juli

1883

16. Juli 20. Juli 20. Juli

1880

1881

1882

7. Juni

1883

Tageskonsum (maximal)

0 = 66071

0 = 82010

0 = 28502

0=16143 0 = 27112 0 = 26700 0 = 29300

Nachts 12— 1 Uhr 1— 2 „ 2- 3 „

33

33

33

33

io Cl O    00 CO HO

00 i> 00    O OD I>

CM    00    00    1—I    00

CO    ^    CO    I>    CO    00

rH    r—i    r—I    H    (M    cq

O 00 l>    CM CD CD

^ l> CD    HO rH GO

rH <M CO

O H-¹

07 I—i CD CD CO CO Lj DO ^    h-r I—c

IO l> I>    O" T—I HO

O CO CO    CO t> o

r—l H (M

Früh

00 HO O

cm <m o ho io co

O O 40    00

^ IO HO

9—10 „ 10-11 „ 11-12 ,

6,31 — 6,13

5,95

6,04

6,28

6,19

Ot    Ot    Ot    Ot    Ot    Ot

<1    Ot    ^    Ot    O    h

—1    CO    DO    Ot    o

tD O O O CO -rH ui io" io

5,17

4,43

5,17

07 07

-xH <M HO

00 00 CD HO

6,25 — 5,17

5,04

5,01

5,54

5,90

l> C7 I> 00 CO 00 ^ HO ^

Ot Ot Ot

i—*

co 05 co

Mittags 12— 1    „

„    1— 2 „

,,    2    3 „

5,83

5,77

5,48

5,53

5,50

5,22

5,53

5,48

5,81

4,86

5,69

5,37

6,27

5,90

5,17

^ ^ ^ <M CM HO HO CO

^ M CD

r—I

HO HO

33

3-

33

^ HO CD

Ot Ot Ot H-¹ H-a OT 00 07 Ot

rH H U'-H0 HO HO HO HO HÖ'

5,50

5,19

5,35

3,59

Zrr

I 05 O ¹ CO 0X

Ot

L 03 m —r i—* rfx

4,10

oo oo , ’V 05^ I

CO -Sh

^    5”    ot    ot    ot

^ Öt    o,    Ot    O    Ot

CO 05    i—'I    i—I    —J    i—I

5,90

6,37

6,14

5,90

5,99

5,46

6,64

7,12

6,14

6,64

5,54

5,17

^ CR 00 07) ►—1 •vl DO CO

6,83

5,46

4,78

33

31

33

9—10 „ 10—11 „ 11-12 „

CO 00 CD 07 CO t> <M CM rH

CD 00 CO CO I> CO M h

07

rH CO r-1

CO <M <M

M CO CO CD 'cD CD CO 07 O

h-¹ DO CO CO Ci 00 »—¹ CD

HO HO O l> CM HO CO CM tH

07 CO CO O t>

rf cJ 03

Nachts 12— 1    „

1- 2 „ 2- 3 „

33

33

00 CD CM D I> I>

rH rH rH

33

4-

33

5-

HO CD

60 JO DO ot oo o Ol DO ^

Fluktuierende Tages-menge in Prozenten der Tagesmenge

19,20

18,79

17,47

16,35

22,01

21,76

18,03

Maximalprozentsatz di- \

vidiert durch 4,1667 /

Auch nach dieser Tabelle darf man das Verhältnis des gröbsten Stundenverbrauchs zum mittleren Stundenverbrauche ungefähr = 1,50 annehmen.

Lueger, Wasserversorgung.

1,51

1,50

1,40

1,50

1,57

1,71

1,64

Damit wollen wir die Reihe der statistischen Angaben beschließen. Wer weitere sucht, kann dieselben in der von uns Seite 562 angegebenen Litteratur finden bezw. sich durch Anfragen bei den verschiedenen Wasserwerksverwaltungen beschaffen. Zufügen möchten wir noch, daß die betreffenden Uebersichten durch graphische Darstellungen wesentlich erleichtert werden.

Gewöhnlich sind die letzteren so angeordnet, daß die Verbrauchsmenge an jedem Tage des Betriebsjahres als Ordinate aufgetragen wird, daß also zwischen den einzelnen Abscissen 365 Intervalle sind. Man kann aus einer solchen Darstellung die mittlere jährliche, monatliche, wöchentliche und tägliche Wasserabgabe, die Maximalabgabe etc. herauslesen. Die untenstehende Fig. 244 verdeutlicht die Betriebsresultate des Dresdener Wasserwerkes pro 1889.

ijOCQQ ein.

......

12

y-

: : l

fgjj

00000

s!

liii

1EISI

I______________

_nzö

........■ _ '• •

««ffilliMi!

■Ezr

ii-

mmtv"

»ri    ■•v-a

sh» f.    -jgxxwii 1 im»rs

ss,-Vf-CJ ⁵!tfL:FiM    H"lr V i%". ^■; Ji ,/1-, > ,■, y <kTrv

■ ?

■nl

1UOOO

_____

SSI

m.....as

■nm

6900. |

2000 |

Fig. 244.

Vielfach wird auch in derartigen Diagrammen über Kohlenverbrauch, Regenmengen etc. Aufschluß gegeben.

Resultate. Je größer eine Stadt ist und je allgemeiner man sich in derselben der Wasserversorgung bedient, um so sicherer läßt sich der durchschnittliche Verbrauch während des ganzen Jahres ermessen. Betriebsresultate aus Städten, in welchen eine allgemeine Wasserversorgung nicht schon längere Zeit besteht (nicht das einzige Versorgungsmittel bildet, sondern durch ältere fortbestehende Nebenanlagen, Pumpbrunnen etc. ergänzt wird), müssen mit Vorsicht bei Bestimmung des Wasserbedarfes benutzt werden, insbesondere bei abnormalen Daten. Bei allen Gravitationswasserversorgungen sind die Angaben über den eigentlichen Verbrauch im allgemeinen weniger zuverlässig, als bei künstlicher Wasserhebung; die relative Unzuverlässigkeit erreicht ihr Maximum an Orten mit Abgabe ä discretion und ist geringer dort, wo der Verkauf des Wassers nach Wassermessern vollzogen wird.

Uns sind sogenannte Quellwasserleitungen bekannt, bei welchen zeitweise so wenig Zufluß da ist, daß das Druckrohr unvollständig gefüllt wird und infolgedessen die Pressung im Rohrnetze nicht mehr hinreicht, um die oberen Stockwerke der

Häuser mit Wasser zu versehen. Dann holen eben die Bewohner dieser Stockwerke ihren Bedarf im Erdgeschoß oder in den Kellern und das reduziert selbstverständlich die Ziffer für den durchschnittlichen Verbrauch außerordentlich. Angaben aus solchen unvollkommen versorgten Wohnplätzen sind natürlich unmaßgebend. In Städten mit verdächtigem Wasser ist ebenfalls zeitweise der Verbrauch äußerst gering, in solchen mit sehr gutem, frischem und ausreichend vorhandenem Quellwasser (Grundwasser) erreicht er unter sonst gleichen Umständen eine außergewöhnliche Höhe. Auch hierauf ist Rücksicht zu nehmen.

Endlich ist die Größe des faktischen Verbrauches auch abhängig davon, ob das Wasserwerk Eigentum einer Stadt oder einer konzessionierten Gesellschaft ist. Im letzteren Falle reduziert sich in der Regel der sogenannte öffentliche Verbrauch ganz bedeutend, während er im ersten Fall vielfach groß, häufig sogar excessiv wird.

Besondere Umstände bedingen also besondere Rücksichten, welchen mit allgemeinen Zahlenangaben Rechnung zu tragen ganz unmöglich ist.

Indessen scheint uns doch aus der Erfahrung hervorzugehen, daß, wenn es sich um keinen großen Luxus verbrauch, sondern nur um genügende Befriedigung des Wasserbedarfs für eine in mittleren Vermögeilsverhältnissen befindliche Bevölkerung handelt, fast allerwärts gewisse Normalzahlen sich auffinden lassen, welche wenigstens den annähernd richtigen Weg zeigen. Für ausländische, von. den unserigen wesentlich verschiedene Verhältnisse wagen wir nicht, diesbezügliche Angaben zu machen; dagegen halten wir uns für berechtigt zu den folgenden Schlüssen.

In unserem oder einem, dem deutschen ähnlichenKlimaund dann, wenn die Städtebevölkerungen ungefähr dieselben Lebensgewohnheiten haben, wie die deutschen, kann man eine konstante Versorgung, bei welcher das Wasser nach Wassermessern abgegeben wird, und welche keine abnormalen gewerblichen Bedürfnisse zu befriedigen hat, als wohl ausgestattet ansehen mit einer durchschnittlichen Leistungsfähigkeit von 100 bis 120 Liter pro Kopf und Tag. Die Maximallieferung pro Kopf und Tag kann unter solchen Umständen gleich der anderthalbfachen durchschnittlichen Lieferung gesetzt und es darf angenommen werden, daß am Tage des Maximalkonsums das Stundenmaximum wiederum etwa das Anderthalbfache des Stundenmittels beträgt.

Bezeichnet man bei diesen Unterstellungen mit

Z die Zahl der Einwohner des versorgten Bezirks,

V die gesamte, in einem Jahre verbrauchte Wassermenge in Liter,

Tm die mittlere, während eines Tages pro Kopf der Einwohner verbrauchte Wassermenge in Liter,

Tmax die größte, während eines Tages pro Kopf der Einwohner verbrauchte Wassermenge in Liter,

so bestehen folgende Beziehungen:

5) Tmax = 1,50 . Tm .

4) V = 365 . Z . Tm ,

Es ergibt sich also mit Tm — 100:

5 a) T„,ax — 150,

4 a) V = 36500 . Z,

und mit Tm =120:

4 b) V = 43800 . Z,

5 b) Tmax — 180.

Reduziert man die Yerbrauchsziffei’n pro Sekunde und beachtet dabei, daß der maximale Stundenkonsum am Tage des Maximaltagesverbrauchs gleich dem 1,5 fachen mittlei’en Stundenkonsum ist, so berechnet sich die größte, dem Versorgungsobjekte zuzuführende Wassermenge Q in Sekundenliter:

und mit Tmax — 180:

= 0,0034 . Z.

Mit Tmux = 150 :

6 a) Qmax —

1,5 .150.Z 24 . 60 . 60

0,0026 . Z

6 b) Qmax —

1,5 .180 .

24.60 . 60

Diese maximale sekundliche Wassermenge ist dort, wo ein Reservoir besteht, welches die Verbrauchsschwankungen während eines Tages ausgleicht (vergl. §49), hälftig von dem Reservoir, hälftig von der Bezugsquelle aufzubringen. Besteht kein Reservoir, so muß das Zuflußrohr Q„ allein beiführen. Ist das Reservoir kleiner, als zur Ausgleichung der täglichen Verbrauchsschwankungen erforderlich wäre (vgl. Abschn. III, S. 307 und § 49), so ist von der Bezugsquelle ein Quantum zu liefern, welches mehr als die Hälfte und weniger als das Ganze des aus der Formel 6 a) und 6 b) Berechneten beträgt. Wir werden noch mehrfach auf diesen Gegenstand zurückkommen.

Für den Fall, in welchem der Wasserverkauf nicht auf Grund der Angabe von Wassermessern geschieht, sind allgemein empfehlenswerte Verbrauchsziffern nicht denkbar. Handelt es sich um Versorgungen kleinerer Orte (Landgemeinden) bei gegenseitiger Ueberwachung der Wasserabnehmer, so dürften die S. 590 gegebenen Verbrauchsziffern auf der rauhen Alb anwendbar sein. In größeren Städten aber hört die gegenseitige Ueberwachung auf und es ist stets gewagt, sich auf das Gerechtigkeitsgefühl der Abnehmer zu verlassen; hier erreicht bei Abgabe ä discretion der Verbrauch eine ganz ungeahnte Größe. Umgekehrt ist sofort ein Zurückgehen des Verbrauchs zu konstatieren, wenn von der Abgabe ä discretion zum Verkaufe nach Wassermessern übergegangen wird, wie verschiedene deutsche Städte, z. B. Magdeburg, Halle etc. erfahren haben und wie ganz besonders aus den amerikanischen Beobachtungen (S. 600, [27]) auf das deutlichste zu erkennen ist. Daß an diesem Zurückgehen hauptsächlich der Minderverbrauch in den weniger bemittelten Klassen der Bevölkerung Schuld trägt, lehrt die Erfahrung. Vom hygienischen Standpunkte aus wird deshalb der Abgabe ä discretion — wo sie möglich ist — vielfach noch der Vorzug gegeben.

Litteratur.

Seite 562. 1. Wasserverbrauch.

¹

Diesbezügliche interessante Angaben finden sich bei Spataro, a. a. O. S. 377.

²

a. a. O. S. 404.

³

Wir entnehmen die Zahlen der III. statistischen Zusammenstellung der Betriebsergebnisse von 88 Wasserwerken, München 1892.

§ 45. Erzielung der nötigen Druckhöhe im Versorgungsgebiete.

Versorgungsdruck. Je nach dem Zwecke, den eine Wasserversorgung zu erfüllen hat, ist die Druckhöhe zu bemessen, welche innerhalb der Verteilungsleitungen und am Hauptteilpunkte vorhanden sein muss. Es lassen sich keine Zahlen feststellen, ohne auf die speziellen Bedürfnisse und Verhältnisse des Versorgungsobjektes näher einzugehen und ist es deshalb auch nicht korrekt, ohne weiteres irgend eine der landesüblich gewordenen Ziffern anzunehmen.

Die größten Druckhöhen erfordert ein Verteilungsnetz, dessen Aufgabe es ist, das Wasser zum Betriebe von Motoren, Hebezungen, Pressen, überhaupt für industrielle Zwecke abzugeben. Derartige Anlagen sind (besonders in wasserreichen Gegenden) vielfach verbreitet und arbeiten meistens mit einer Wasserqualität, welche minderwertiger ist, als die zur häuslichen Versorgung dienliche. Die Pressungen steigen manchmal auf 50 bis 60 Atmosphären Ueberdruck. Beispiele finden sich in allen Ländern, besonders in England und in Amerika. Frankfurt am Main besitzt

für den dortigen Zentralbahnhof eine solche Druckleitung, Zürich und Genf liefern hochgepreßtes Wasser für die dortige Industrie etc.

Für die Städteversorgung, bei welcher in der Regel Hauswasser und Nutzwasser für Gewerbe etc. aus gemeinsamen Verteilungsleitungen abgegeben werden, hat man vor allen Dingen das Minimum der erforderlichen disponiblen Druckhöhe zu bestimmen.

Bei Bestimmung des Minimums der Druckhöhe für gewöhnliche städtische Wasserversorgungen ist zunächst die Bedingung zu erfüllen, daß alle innerhalb des Versorgungsgebietes liegenden Häuser bis in die obersten Stockwerke hinauf mit frei ausfließendem Wasser versehen werden können. Zur Erfüllung dieser Bedingung genügt nach Thiem eine Druckhöhe von 18 bis 20 Meter vom Pflaster ab gerechnet. Diese Druckhöhe nennt er den bürgerlichen Versorgungsdruck.

Wird die Anforderung gestellt, daß aus dem Verteilungsnetze durch die Hydranten mit direktem Strahle Wasser zum Feuerlöschen abgegeben werde, so ermittelt derselbe Autor (vgl. Abschn. III, S. 288, sub [31] S. 19) die hierfür erforderliche Druckhöhe (den Feuer löschdruck) wie folgt:

„Die dui'chschnittliche Entfernung zweier Feuerhähne nimmt man höchstens mit ca. 100 Meter an. Eine Stadtspritze giebt 300 bis 400 Liter per Minute, ein Hydrant soll ebensoviel geben; nehmen wir 6 Liter per Sekunde an. Die Höhe des Hauptgesimses eines Hauses beträgt vom Pflaster ab ca. 15 Meter. Liegt das Haus in der Mitte zweier Hydranten, so ist eine Schlauchlänge von 50 + 15 = 65 Meter erforderlich, um bis zum Sims zu gelangen. Gummischläuche mit Drahtspiralen von 60 Millimeter Lichtweite transportieren den Erguß eines Hydranten von 6 Sekundenlitern mit einem Reibungsverluste von 0,1 Meter per laufenden Meter; mithin Reibungswiderstände im Schlauch 6,5 Meter bis 7 Meter Druckhöhe. Nimmt man ferner an, daß am Ende des Schlauches, kurz vor dem Mundstück, das Wasser mit einer Geschwindigkeitshöhe von 8 Meter ankommt, so kann bei gut gewählter Form des Mundstücks damit ein freispringender Strahl von 7 Meter vom Hauptgesimse an erzeugt werden. Hieraus ergiebt sich:

. .    15,0 Meter

Haushöhe bis zum Sims .    .

7,0

Reibung im Schlauch . .    .

8,0

Druckhöhe am Sims ....

Notwendige Druckhöhe im Ganzen .    .    30,0 Meter.“

Es ist ohne weiteres begreiflich, daß die hier angewandten Zahlen nicht für alle Fälle passen. Auf dem Lande gehören bei uns in Deutschland Häuser mit 15 Meter Höhe von der Straße bis zum Sims zu den Seltenheiten: in verschiedenen Städten gestatten die Bauordnungen Höhen bis zu 25 Meter und mehr. In amerikanischen Städten wird auch diese Höhe noch ganz erheblich überschritten; deshalb wird dort nur ausnahmsweise eine geringere Druckhöhe als 50 Meter für die Wasserwerke vorgesehen.

Wir werden in § 52 die Methoden, welche bei Berechnung der minimalen Druckhöhe einzuhalten sind, eingehender erörtern.

Hier sei nur nochmals darauf hingewiesen, daß die Annahme allgemeiner Ziffern ohne genaue Erwägung der Verhältnisse des speziellen Falles zu schweren Mißgriffen führen können.

die Minimalgrenze überschreitende Druckhöhe einzuführen. Ihre Einführung verursacht bei korrektem Bau der Rohrnetze keinerlei Gefahren und es ist der Nutzen beim Feuerlöschen — das direkte

Entscheidung über die Anordnung der Wasserzuleitungen. Man wird sich mit der allgemeinen Disposition auf der durch das Minimum gezogenen Grenze für die Druckhöhe halten, wenn es — wie bei Pumpwerken — mit besonderen Kosten verknüpft ist, höhere Pressungen zu erzielen. Dagegen erscheint es bei Gravitationsleitungen mit genügender Wassermenge und günstigen Höhenverhältnissen des Wasserbezugsortes stets vorteilhaft, eine mit geringem Mehraufwände oder ohne solchen Mehraufwand erreichbare

Eingreifen mit Hydranten — und für den Gewerbebetrieb sowie die erzielbare kleinere Dimensionierung aller Lichtweiten im Yerteilungsnetze (vgl. § 51) fast ohne Ausnahme ein genügendes Aequivalent für die durch etwa erforderliche grössere Wandstärken etc. entstehenden Mehrkosten. Selbstverständlich müssen die Verhältnisse so

liegen, daß sich durch Rechnung und Vergleichung der ökonomische bezw. administrative Vorzug stichhaltig begründen läßt.

Da und dort findet man bei Wasserversorgungen aus verschiedenen Gründen das Gegenteil von dem eben Erwähnten: sogen. Reduktionen der Pressung in Rohrleitungen ausgeführt (Druckregulatoren). Es kann ausnahmsweise eine solche Maßregel gerechtfertigt sein: wenn z. B. ein bestehendes Rohrnetz von geringer Widerstandsfähigkeit an eine unter hohem Druck stehende Zuleitung anzuschließen ist oder wenn man für die, aus dem höheren Drucke resultierende Kraft eine anderweitige ökonomisch vorteilhafte Verwendung hat, ohne im übrigen dadurch die Leistungsfähigkeit der Wasserversorgung zu schädigen. Im allgemeinen möchten wir entschieden vor den Druckreduktionen warnen.

Ist (Fig. 245) A der Ausgangspunkt einer Zuleitung mit der Meereshöhe fi₀, B der Hauptteilpunkt der Versorgung, und muß an dem letzteren das Wasser mindestens auf die Meereshöhe h\ ansteigen, so kann die Beiführung des Wassers auf zwei Arten T erfolgen: in offener und in geschlossener Leitung.

Im ersteren Falle darf unter Beibehaltung der früheren Bezeich-

nungen:

F = dem Wasserquerschnitte, r — dem mittleren Profilradius, a = dem Gefälle pro Längeneinheit, L — der Länge der Leitung,

Q — der zu fördernden Wassermenge

mit Vernachlässigung nebensächlicher Widerstände gesetzt werden:

Fig. 245.

H.

H= L a

Q — Fh \/~:r a

(Abschn. I, S. 50), woraus folgt:

1) 11 =

Q² L

F*k*r ‘

In geschlossener Leitung gilt bekanntlich unter gleicher Voraussetzung die Formel:

2) H =

X Q² L

Db

(Abschn. I, S. 105).

Man ersieht leicht aus der Formel 2), daß bei geschlossener Rohrleitung der relative Einfluss des Durchmessers viel bedeutender ist, als jener der Länge L oder der Druckhöhe II. Es ist daher wirtschaftlich ohne Ausnahme ein Fehler, bei gegebener Druckhöhe und langer Leitung viel Geld aufzuwenden, um die Druckhöhe zu vermehren oder an Länge zu sparen; der Durchmesser der Leitung spielt die Hauptrolle. Aus den gleichen Gründen darf man sich von einer sehr grossen Ueberdruckhöhe keine besonderen Erwartungen in Bezug auf geringere Auslagen für die Leitung machen. Da diese Kosten dem Durchmesser der Leitung proportional sind, also gesetzt werden können:

3) K=Da

= «17

X Q² L

so ist ersichtlich, dass sie für die doppelte Druckhöhe 2 H:

R‘ = a

mV

= 0,87 . K,

und erst für die 32fache Druckhöhe = 0,50 K werden würden.

Dasselbe aber, was für die geschlossene L eitung gilt, gilt in dieser Hinsicht auch für die offene Leitung, ja in noch viel höherem Maße, weil dort die Kosten bei zunehmendem Wasser quer schnitte viel langsamer wachsen.

In der Regel ergiebt sich in B eine grössere disponible Druckhöhe als 7q schon aus dem Umstande, daß bei Berechnung der Lichtweite der Zuleitung auf die künftige Inkrustation und größere Rauhigkeit des benetzten Umfanges Rücksicht genommen und das durch Rechnung gewonnene Maß auf ein handelsübliches (bei Röhren) oder ein für die Ausführung passendes (bei offenen Leitungen) aufgerundet werden muß.

Eine gewisse Einschränkung erleiden diese Betrachtungen allerdings durch die Rücksicht auf zulässige Maximal- und Minimalgeschwindigkeiten des Wassers in den Leitungen, auf welche wir in § 47 zurückkommen werden. Vorläufig mag in dieser Hinsicht bemerkt werden, daß in geschlossenen gußeisernen Rohrleitungen Geschwindigkeiten von mehr als 2 Meter und weniger als 0,4 Meter vermieden werden sollten; hei offenen Leitungen ist die Beschaffenheit des benetzten Umfanges bezw. das Baumaterial der Rinne ausschlaggebend für die zulässige MaximalgeschWinzigkeit, während die Minimalgeschwindigkeit unter Umständen bis auf 0,30 Meter reduziert werden kann.

zu-

ver-

Ist H—Jiq — /q so groß, daß die damit berechnete Geschwindigkeit das obengedachte lässige Maß übersteigt, so sollte man unbedingt /q, d. h. die disponible Druckhöhe im Verteilungsnetze erhöhen, sofern keine besonderen Gründe — wie oben erwähnt — dagegen sprechen. Will man nicht im ganzen Verteilungsnetze die disponible Druckhöhe

h,

Fig. 246.

.1

iT-

_L

)u

Fig. 247.

grossem, sondern nur m einem Teile desselben — etwa in der höher gelegenen Zone — so wird bei großem L mit Vorteil die Zuleitung am Hauptteilpunkte oder vorher in zwei Teile getrennt. Man kann dann entweder, wie in Eig. 247 angedeutet, das für die untere Druckzone überschüssige Gefälle s durch den Widerstand eines bei B angebrachten Schiebers verbrauchen oder, wie aus Fig. 246 ersichtlich, durch einen bei B eingeschalteten, mit dem Gefälle s betriebenen Motor einen Teil des zugeleiteten Wassers in das Hochdruckreservoir heben, wobei im letzteren Falle A‘2    ^1 se^n darf. Das Betriebswasser des Motors dient dann zur Speisung des Niederdruck

reservoirs. Welcher der beiden Wege ökonomisch richtiger ist, hängt von der speziellen Sachlage ab; es dürfte aber in den meisten Fällen sich als besser herausstellen, das überschüssige Gefälle s irgend einem Betriebe zu verwenden, anstatt dasselbe mittels eines sogen. „Druckregulators“ durch Reibungswiderstände aufzubrauchen.

Unmöglich oder wenigstens unpraktisch wird die Anlage eines Motors, wenn das Reservoir vor der Zuleitung zum Verteilungsrohrnetz liegt, bezw. die Geschwindigkeit im Zuleitungsrohre wechselt und zeitweise zu Null wird. In diesem Falle soll die vond mach D (Fig. 248) führende Leitung kein konstantes, sondern ein variables Wasserquantuni beibringen und deshalb kann in D zur etwa nötigen Druckreduktion kein Motor, sondern nur ein „Druckregulator“ eingeschaltet werden. Dieser muß den Zweck erfüllen, jederzeit genau so viel Wasser aus dem Reservoir A durch die obere Leitung AI) zufließen zu lassen, als dem Verbrauch durch die untere Leitung DB entspricht. Zu dem Behufe ist bei D ein kleines Reservoir mit Schwimmerhahn anzulegen. Die betreffende Einrichtung werden wir in § 49 an einem Beispiel erläutern.

zu

Fig. 248.

Wenn am Ursprünge A (Fig. 249) des einer Versorgung dienenden Wassers nicht schon die Höhenlage A' vorhanden ist, welche eine direkte Zuführung unter

natürlichem Drucke gestattet, so muss das —    ¹    t Wasser zunächst künstlich auf diese Höhe ge

fördert werden. Dies geschieht durch die sogen. Wasserhebungsanlagen.

In solchem Falle entstehen für die Hebung des Wassers Betriebskosten, die sich um so mehr steigern, je grösser H wird bezw. je höher der Punkt A' über der Entnahmestelle A liegt (Fig. 249). Man nennt in der Regel h₀ —h die theoretische Förderhöhe*) und mißt

*) Die Widerstände bei der Bewegung des Wassers durch die Saugleitung und die Pumpe selbst, also alle von der Saugstelle bis zum Windkessel eintretenden Druckverluste sind hierbei

AV'.J

Mi

4s,

Fig. 249.

dieselbe dadurch, daß man den Abstand s des Wasserspiegels im Druckwindkessel des Hebewerkes (oder des an sonstiger, unmittelbar hinter der Pumpe gelegener Stelle angebrachten Manometers) vom abgesenkten Saugwasserspiegel ermittelt, die vom

V

Manometer angegebene Pressung p (Ueberdruck) in die Wassersäulenhöhe verwandelt (Absclm. I. S. 37) und zu s addiert, so daß die Gleichung besteht:

= -ff + hj — A.

4) hQ — h — s -j- —

Es entwickeln sich sodann (bei kontinuierlicher Förderung) an der Stelle B ganz dieselben Verhältnisse, wie bei einer von Ä ausgehenden Gravitationsleitung.

V

In Bezug auf den Wert von — bezw. von H besteht eine gewisse Willkür-

lichkeit. Jedenfalls muß die wirksame Druckhöhe H so groß sein, daß sie mindestens eine Geschwindigkeit von 0,4 Meter in der Druckleitung erzeugt (vgl. § 47). Steigert

V

man die Druckhöhe -—, so wächst auch H und es kann ein bestimmtes Wasser-T

quantum Q in einem Rohre von geringerer Lichtweite nach B transportiert werden; setzt man sie herab, so ist für die Durchleitung von Q ein weites Zuleitungsrohr nötig. Es muß also, je nach Art des Motores und der Triebkraft etc. ein gewisses günstigstes Verhältnis geben, derart, daß die Summe der Kosten, welche jährlich aus dem Betriebe des Motores, der Wartung und Unterhaltung desselben, sowie der Verzinsung und Amortisation des im Wasserhebewerk und in der Zuleitung steckenden Kapitals erwachsen, ein Minimum werden. Dieses Verhältnis ist zu ermitteln und hiernach H bezw. h₀ zu bestimmen.

Wir schicken voraus, daß die Leistungsfähigkeit der Maschinenanlage notwendig dem größten täglichen, in n Stunden zu liefernden Verbrauche angepaßt werden muß. An den übrigen Tagen des Jahres wird gewöhnlich das im Folgenden zu ermittelnde günstigste Verhältnis dadurch gewahrt, daß die Maschinen kürzere Zeit, aber mit derselben Sekundenleistling arbeiten. In diesem Falle ist die Rechnung exakt; andernfalls kann nur ein annähernd richtiges Resultat, etwa durch Annahme eines den besonderen Verhältnissen angepaßten mittleren Verbrauchs, erreicht werden.

Bezeichnet man (§ 45, S. 609) mit Z die Einwohnerzahl, mit Tmnx den Maximaltagesverbrauch pro Einwohner in Liter (Kilogrammen), so ist der größte tägliche Wasserverbrauch bei Versorgung von Wohnorten W — Z . T;nax. Arbeitet das Wasserhebewerk n Stunden an diesem Tage und ist im Sinne von Gleichung 4) die theoretische Förderhöhe = H -J- Äj — h, so nennt man:

5) N

W (H -\- A( — h)

~    3600 . 75 . n

den reinen Nutzeffekt in Pferdestärken, welchen die Hebungsmaschine bei gleichmäßiger Förderung leisten muss. Der Arbeitsverlust im Motore, der Saugleitung und den Pumpen etc. ist dabei als Nebeneffekt angesehen, bezw. als unabhängig von der Weite der Druckleitung vorausgesetzt, was, wenn auch nicht ganz, so doch annähernd zutrifft.

Bezeichnet man mit a die jährlichen Kosten einer Nutzpferdestärke, den besonderen Verhältnissen entsprechend, so wird bei Wasserkraft auf die Anschaffungs- und Unterhaltungskosten bezw. auf Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitals, bei Dampfkraft neben diesen noch auf den Brennmaterialverbrauch etc. Rücksicht zu nehmen sein. (Vgl. die unter 158, 177, 187, 221, 240, 246, 253, 304, 318, 332, 336, 344, 352, 392, 405, 410, 411, 416, 459, 475, 547, 548, 549, 583, 607, 649, 650, 676, 679 und 700, sowie besonders bezüglich Dampfkrafthebung die sub 656, 657, 658 und 659 des Litteraturverzeichnisses S. 563 ff. citierten Abhandlungen.) Dann ist der jährliche Aufwand K[, der bei andauernder Lieferung des Maximaltagesverbrauchs entstehen würde, abgesehen von dem, von der Größe der Maschinenanlage innerhalb gewisser Grenzen als unabhängig zu betrachtenden Personalaufwand:

außer Rechnung gelassen. Auf die Ermittlung derselben durch Ablesen am Vacuummeter, Pumpendiagramme etc. werden wir in Abschn. VII zurückkommen.

oder, wenn man das sekundlich durch die Druckrohrleitung fließende Wasserquantum mit:

3600 . n

bezeichnet:

75

K{ = -nS- (II -f In —h).

Hat die Druckrohrleitung eine Lichtweite D, so können die Kosten ihrer Herstellung, wie früher, annähernd proportional einer festen Ziffer m, multipliziert mit dieser Lichtweite und der Länge L der Leitung gesetzt werden. Rechnet man für Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitals und für Unterhaltung der Rohrleitung p Prozent, so sind die jährlichen Kosten der Rohrleitung K^\

= cDL.

aW (H-\- hy — h)

Kx —aN —

3600 . 75 . n

pmDL

100

Es ist somit der Gesamtaufwand K für Wassei'hebung und Druckleitung während eines Jahres, abgesehen von den Personalkosten:

6) K=K₁ + K₂ = ^L(rll-h) + ^-H-\-cDL,

wobei das erste Glied auf der rechten Seite konstant, die zwei folgenden in Anbetracht des Umstandes, daß nach 2) II —

XQ²L

Db

, mit D veränderlich sind. Man erhält mit Rücksicht hierauf:

aQ

7)

Xa Q³L

75 Dh

+ cDL.

Sollen diese Kosten möglichst gering (ein Minimum) werden, so muss sein :

dK

= 0;

5 XnQ³ L

woraus folgt:

75 Ds

f cL = 0,

8) D

XnQ³

15 . c

= ¹[/<?,

wenn der konstante Wert

15 . c

= s gesetzt wird.

« = -4

Ist u die mittlere Geschwindigkeit des Wassers in der Druckleitung, so wird, da dann stets kD²

u sein muß:

U)    w - -9- .

K

Innerhalb der Anwendungen ergiebt sich der Wert von £ gewöhnlich zwischen 1,40 und 1,80, was einer Schwankung der Geschwindigkeit zwischen 0,4 und 0,7 Meter pro Sekunde entspricht. Die Werte von D bezw. u werden unabhängig von der geodätischen Hebungshöhe h^ — h und von der Länge L¹). Man kann diese Formeln dadurch, daß man die Kosten pro Meter Druckleitung nicht einfach proportional der Lichtweite setzt [657], [658], [659], auch mit Formulierung der Thatsache, daß der Preis des Druckrohrs unter sonst gleichen Umständen um so billiger wird, je grösser seine Länge ist etc., etwas komplizierter gestalten. Diesbezügliche Rechnungen sind ja sehr leicht. Wir wollen uns jedoch darauf nicht einlassen; mit dem Mittelwerte u = 0,55 Meter dürfte in den meisten Fällen das praktisch Richtige getroffen sein.

Allgemeine Anordnung der Wasserhebewerke. Sobald feststeht, welche Lichtweite die Zuleitung zum Versorgungsobjekte erhält und mit welcher disponiblen Druckhöhe das Wasser daselbst ankommen muß, ist die Aufgabe für die künstliche Wasserhebung präzisiert. Die Lösung gestattet in der Regel viele Varianten und es ist nicht immer leicht, alle diese Varianten gebührend zu würdigen und die beste herauszufinden. Ja wir glauben , daß man fast an jeder vollzogenen Lösung auf Grund der im Betriebe gemachten Erfahrungen die Möglichkeit weiterer Vervollkommnungen anzuerkennen gezwungen wird.

Man unterscheidet im allgemeinen bei Wasserhebewerken kleine Anlagen bis zu ca. 25, mittlere von 25 bis 100 und große von über 100 Pferdestärken reiner Nutzleistung; die letztere berechnet aus dem Produkte der gehobenen Wassermenge in die auf S. 613 definierte theoretische Förderhöhe. In gleicher Weise versteht

V

auch unter einer kleinen Druckhöhe (wobei der Windkesseldruck ~ gemeint ist)

man

eine solche von 1 bis 25 Meter; mittlere Druckhöhen nennt man die zwischen 25 und 75 Meter liegenden, große Druckhöhen jene, welche mehr als 75 Meter betragen.

Die handelsüblichen gußeisernen Wasserleitungsröhren sind fast alle von den Gießereien auf 15 Atmosphären Ueberdruck geprüft. Man wird also, da der zulässige Betriebsdruck einer Leitung, der Stöße wegen, nur etwa die Hälfte des Probedruckes betragen soll, bei einer 75 Meter übersteigenden Druckhöhe stärkere als die Normalröhren zur Druckleitung verwenden müssen.

Das Wasserhebewerk liegt am zweckmäßigsten unmittelbar an dem Ursprünge des Wassers, weil in diesem Falle die geringste Saughöhe und die kürzeste Saugleitung zulässig ist. Ist die Erfüllung dieser Bedingung durch lokale Verhältnisse (Hochwassergefahr, T-errainschwierigkeiten, schlechten Baugrund u. dgl.) erschwert, so suche man wenigstens so nahe als möglich an diesen Ursprung heranzukommen oder durch eine für sich bestehende Zuleitung (event. Heberleitung) das zu hebende Wasser einem besonderen Pumpenschachte zuzuführen. Die letztere Disposition ist einer langen Saugleitung entschieden vorzuziehen.

Bei ganz kleinen Anlagen ist vielfach üblich, in dem Druckrohre selbst die Triebstange für den Pumpenkolben aufzunehmen und auf diese Weise eine passende Situation für das Hebewerk zu erreichen, wenn sich eine solche am Ursprünge des Wassers nicht bietet. Wir haben in Fig. 251 eine solche Disposition dargestellt. Das Prinzip ist, die Triebstange zwischen Rollen zu führen und in gebogenen Kapseln die Bewegung mittels einer steifen Kette zu ermöglichen. In Fig. 250 ist die Konstruktion der Kapseln für die Kette und die letztere selbst aus den links gezeichneten zwei Abbildungen zu er- H sehen; rechts unten sieht man auch die Führung der Trieb-stange in der geraden Strecke. An den beiden Enden der w-?

Bogenstücke bezw. in der Kapsel muß eine dem Kolbenhub entsprechende gerade Strecke reserviert werden, damit kein Einzwängen der Triebstange stattfindet. Man kann mit dieser Führung (Patent Schrankei) das Triebwerk der Pumpe

seitlich des Saugschachtes anordnen, während man sonst zu diesem Zwecke Einrichtungen treffen müßte, welche für kleine Pumpwerke zu AvigSjSc kostspielig werden. Umge- Sgli§ kehrt wird man für größere Anlagen kaum zu der eben be-schriebenen Disposition greifen. Sie eignet sich besonders für Wasserentnahmen längs steiler, felsiger Uferstrecken von Flüssen oder für Entnahmen, bei welchen der Motor nicht über den Saugschacht gestellt werden kann, z. B. bei Windmotoren, die besser auf Höhen stehen, während das Wasser meist in der Tiefe und in der Situation abseits der Höhen abgesaugt wird etc. etc.

Bei grossen Pumpwerken wendet man besser die Heberleitungen an. In dem Falle, den

Maschinell l^aus

mm

W

Koctyv&SSCP

Fig. 250.

Fig. 251.

die Fig. 252 darstellt, würde es sieh z. B. um Entnahme von natürlich filtriertem Flusswasser handeln, wobei der tiefste Saugwasserspiegel im Brunnen ca. 1,5 bis 2 Meter niedriger stehen wird, als das Niederwasser des Flusses. Noch tiefer muss der Wasserspiegel im Saugbrunnen des Maschinenhauses sein und zwar muß die Differenz 7^ zwischen beiden genügen, um alle Reibungswider-stände im Saugkorb, Fußventil und Heberrohr zu überwinden. Ist Jiq die Höhe des Heberscheitels über dem tiefsten Saugwasserspiegel, so sollte, da eine vollkommene Luftleere nie möglich ist, stets die Bedingung gewahrt werden:

hn -{- h\ <Z 7 Meter (äußerstenfalls 8 Meter).

Auch ist der Scheitel des Hebers durch eine besondere Luftpumpe stetig zu entlüften und die Vorrichtung zu treffen, daß das Heberrohr bis zum Scheitel mit Wasser gefüllt, also an beiden Enden verschlossen und im Scheitel gespeist werden kann.

Werden alle Vorsichtsmaßregeln eingehalten, so ist die Heberleitung zuverlässig und gewährt, weil zugänglich, gegenüber der stetig zum Pumpenschachte ansteigenden direkten Saugleitung größere Sicherheit, und meist eine sehr bedeutende Kostenersparnis infolge des Wegfalles der äusserst schwierigen Rohrlegung unter Wasser, bei welch letzterer überdies stets später eintretende Undichtigkeiten zu befürchten sind, die man nur sehr schwer finden und beseitigen kann.

fei

Brunnen

fiu;.

•■'•'v'.-.i l^fFh. V.’d_______Lc '¹ fU ’ • . • ?. .

,,...«55^ rr

V•• ••••

/    • ••••.*■    , i , i

fiodpasssr

m *****

Niedewasser

WmM

i.—

Fig. 252.

Ist an den Stellen, welche sich zur Wassergewinnung eignen, zu wenig Platz, um eine größere Pumpstation zu errichten, so wird in der Regel eine geringen Raum beanspruchende Hebepumpe aufgestellt und das Wasser nach einer zweiten, für die Pumpstation geeigneteren Stelle aufgeliefert. Das gleiche geschieht manchmal in jenen Fällen, in welchen — z. B. bei Flußwasserentnahmen oder bei der sogen, natürlichen Filtration — das Maschinenhaus gegen Hochwasser durch wasserdichte Sohle und Wände geschützt werden bezw. als wasserdichtes Becken in das Grundwasser eingelassen werden müßte und man die hieraus entstehenden, meist sehr großen Kosten und sonstigen Nachteile (feuchtes Maschinenbaus etc.) umgehen will. Doch wird hier ebenso häufig durch Balanciermaschinen oder senkrechte Lage der Pumpenachse mit Antrieb von oben eine wenig Raum beanspruchende Maschinenhausanlage ermöglicht und der Maschinenhausboden über Hochwasser gelegt. Als vorteilhafteste Einrichtungen für Zwischenförderung auf geringe Höhen, besonders wenn es sich z. B. um die Hebung von Flußwasser, Seewasser etc. auf nahe am Ufer gelegene Filter etc. handelt, gelten mit Recht die Zentrifugalpumpen.

In Bezug auf die allgemeine Einrichtung der Hebewerke selbst kann man unterscheiden zwischen Einzelbetrieb und Gruppenbetrieb. Den ersteren trifft man heutzutage noch fast allerwärts. Für große Wasserwerke dagegen, welche das Wasser in weit auseinandergelegenen Grundwasserströmungen, Quellen etc., zusammensuchen müssen, wird die Konzentrierung des Hebewerkes auf eine einzelne Stelle immer schwieriger und es dürfte deshalb künftighin viel häufiger, als dies bis jetzt geschieht, eine Verteilung der Pumpstationen über große Erstreckungen angeordnet werden, nachdem in der elektrischen Kraftübertragung ein so bequemes Mittel für die Direktion des Betriebes von zentraler Stelle aus geboten ist (vgl. S. 639).

Die spezielle Einrichtung der Hebewerke, die richtige Auswahl unter den diesbezüglichen Maschinen und Wasserlieferungsanlagen, die Berechnung derselben und das Anpassen an die bei allen Bauten des Ingenieurs maßgebende Tendenz, mit dem Minimum an Aufwand eine gute Herstellung und sicheren Betrieb zu erreichen, stellt große Anforderungen an die Fähigkeiten und das Können des leitenden Technikers.

Hauptsächlich in Betracht kommen:

1.    Die Saugleitungen und Druckleitungen bezw. der Einfluss von Saughöhe und Förderhöhe.

2.    Die Betriebskräfte bezw. die Motoren zur Hebung.

3.    Die Hebemaschinen und ihre Betriebsweise bezw. die Betriebszeit.

4.    Die Gebäude und sonstigen wirtschaftlichen Einrichtungen.

5.    Die Instandhaltung der Gesamtaulagen zur Wasserhebung.

G. Die Kosten der Wasserhebung.

Soweit es die, diesem Buche gezogenen Grenzen gestatten,* soll im folgenden davon die Rede sein. Auf die Berechnung der Details können wir uns nicht einlassen, sondern nur auf die einschlägigen, dem Maschinenbau angehörigen Werke verweisen. Doch wollen wir noch Nachstehendes als allgemeine Richtschnur vorausschicken.

Definitive Lösungen eines Problemes, d. h. solche, welche für alle Zukunft ausreichen, giebt es nicht, weil sich die Grundlage, das Ansteigen des Wasserbedarfes, nicht voraussehen läßt und weil alle Maschinen nur eine beschränkte Dauer haben. In Rücksicht hierauf muß es also vor allem empfohlen werden, die spätere Erweiterungsfähigkeit und Abänderungsfähigkeit schon beim ersten Projekte im Auge zu behalten und auf das „Monumentale“ bei allen zugehörigen Bauten als einen überflüssigen Luxus zu verzichten.

Nachdem fast ohne Ausnahme die Betriebskosten eines Wasserhebewerkes bei dem gesamten Jahresaufwand (der aus Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitales zuzüglich der Betriebskosten entsteht) ausschlaggebend sind, sollte jeder Arbeitsverlust möglichst vermieden werden und deshalb der Grundsatz unmittelbarer Kraftübertragung vom Motor auf die Hebemaschine vor allem Berücksichtigung finden. Sodann soll die Dauer der Gesamtanlage eine möglichst große sein. Diese wird aber beeinträchtigt, wenn die einzelnen Teile derselben nicht in gleichmäßiger Weise beansprucht werden und dies kann nur bei sehr präziser Ausführung unter Ausschluß jeder nicht vorausberechneten Inanspruchnahme geschehen. Man mache also keine Experimente, sondern halte sich an bewährte Konstruktionen, zu welchen in der Regel die billigsten, auf dem Wege der Submission angebotenen, nicht gehören. Endlich kann die beste Maschinenanlage durch fahrlässigen Betrieb in kurzer Zeit zu Grunde gehen. Man sehe also auf gute Wartung und Instandhaltung. Die Einfachheit und Ueber-sichtlichkeit der Disposition und die richtige Wahl des Betriebspersonales sind hierbei Faktoren von der höchsten Bedeutung.

Saugleitungen und Druckleitungen. Einflufs von Saughöhe und Förderhöhe.

Saugleitungen sollen womöglich stets gegen die Wasser liebem aschinen an-steigen; wo dies nicht möglich ist, muß die Luft durch besondere Vorrichtungen an den höchsten Punkten künstlich abgesaugt werden. Unter allen Umständen ist darauf zu achten, daß die Saugleitung zuverlässig dicht sei. Erfahrungsgemäß läßt sich dies mit Anwendung von Muffenröhren leichter erreichen, als mit Flantschenröhren. Scharfe Krümmungen sind zu vermeiden. Man wird in allen Fällen versuchen müssen, die Länge der Saugleitung auf das denkbarste Minimum zu beschränken und zwar um so mehr, je kleiner die Lichtweite einer solchen Leitung wird. Beträgt die Gesamtlänge der Saugleitung 5 Meter und darüber, so ist auch dann ,-> wenn das Wasser der Hebemaschine unter natürlichem Gefälle zuläuft, zur Erzielung eines stoßfreien Ganges ein Saugwindkessel mit einem Inhalte von mindestens dem 3bis4fachen Pumpenvolumen anzulegen²). Der Saugwindkessel wirkt schlecht oder gar nicht, wenn er nicht unmittelbar hinter der Pumpe bezw. den Säugventilen angebracht wird und auf bestimmte Höhe mit Luft gefüllt ist. Die Armatur, um das letztere jederzeit leicht erkennen und auch den Wirkungsgrad ablesen zu können (Wasserstandsglas, Probiervorrichtung, Lufteinlaßventil, Vacuummeter), darf also nicht vergessen werden. Die zulässige Saughöhe ist äußersten Falls, von Unterkante Druckventil gemessen, 7 bis 8 Meter; Reibungsverluste des Wassers beim Durchströmen der Saugleitung, beim Eintritt in dieselbe (am Fußventil, Saugkorb) sind mit einzurechnen, so daß, wenn diese z Meter betragen und die geodätische Höhendifferenz zwischen Unterkante Druckventil und tiefstem Saugvvasserspiegel s Meter beträgt, stets die Ungleichung erfüllt ist:

10) z -f- s 7 bis 8 Meter.

Ein Saugkorb (Seiher) ist unter allen Umständen (zur Verhütung des Eindringens schwimmender Körper in die Pumpe) erforderlich; die Abschlußklappe (das Fußventil) kann in den Fällen, in welchen z -j- h 2 Meter ist, wegbleiben. Die in 10) definierte Grenze der Saughöhe gestattet eine Steigerung der Geschwindigkeit der Wasserhebemaschine nicht mehr; soll die letztere für Ausnahmefälle noch möglich sein, so muß die normale Saughöhe geringer gegriffen werden.

Es ist stets zweckmäßig, den Durchmesser der im übrigen mit den normalen Wandstärken auszuführenden Saugröhren in gleicher Größe, wie den nach Gleichung 8) berechneten Durchmesser des Druckrohres zu wählen. Ist dies nicht durchführbar, was manchmal vorkommt, z. B. hei der Entnahme aus engen Bohrlöchern etc., so bemühe man sich wenigstens, mit der mittleren Geschwindigkeit im Saugrohre unter der Grenze von 1,2 Meter pro Sekunde zu bleiben (vgl. Anmerkung S. 620).

so regel-

Die Druckleitungen sind in den üblichen normalen Wandstärken auszuführen, solange die Pressung 75 Meter (7 Va Atmosphären) nicht übersteigt; andernfalls sind sie entsprechend stärker zu wählen (vgl. Abschn. V). Unmittelbar hinter oder über den Pumpen ist in normalen Verhältnissen ein Druckwindkessel anzubringen, welcher stets auf ²/3 seines Volumens mit Luft gefüllt sein und einen Gesamtinhalt von mindestens dem 3fachen Pumpenvolumen, bei langen Leitungen erheblich mehr erhalten soll³). Auch hier darf die nötige Armatur (Wasserstandsglas, Probiervorrichtung, Lufteinlaß, Manometer) nicht vergessen werden; manchmal bringt man auch noch Sicherheitsventile an, welche bei Ueber-schreitung einer gewissen Druckgrenze abblasen.

um

um so

erhalten und umgekehrt. Nachdem das pro Zeiteinheit feststeht, kann das pro Umdrehung (Doppelhub) sich ergebende auf zwei Wegen verringert werden: durch Verteilung auf eine größere Zahl von Pumpen

Unter sonst gleichen Umständen arbeiten die Wasserhebewerke mäßiger und stoßfreier, je geringer die Saughöhen sind. Die Druckhöhen haben einen wesentlichen Einfluß auf die Stärke der — im übrigen durch das pro Umdrehung (Doppelhub) zu fördernde Wasserquantum in ihrem Umfange bestimmten Hebemaschinen. Je größer dieses Quantum ist, um so größere Kräfte treten auf, größere Stärken und Abmessungen müssen also die Pumpen, Ventilkästen etc.

zu

fördernde Gesamtquantum

und durch Vergrößerung der Umdrehungszahl. Das eine oder das andere muß geschehen, wenn die Pumpen bei sehr hohem Drucke arbeiten, denn in diesem Falle würden ohne die erwähnte Maßregel Wandstärken der Ventilkasten etc. erforderlich, deren Herstellung nicht mehr genügende Sicherheit bietet. Wir werden hierauf gelegentlich jeweils zurückkommen.

Eine eigentliche Grenze der Druckhöhe kann nicht festgestellt werden. Es bestehen Druckleitungen für Wasserversorgung mit mehr als 50 Atmosphären

Anmerkung. Nimmt man 1,2 Meter als zulässiges Maximum der Geschwindigkeit, so ist für verschiedene Geschwindigkeiten u von 0,5 bis 1,2 Meter das durch kontinuierlich saugende (doppelt wirkende ZAveicylinder-, Dreicylinder-, Zentrifugal-, rotierende etc.) Pumpen den Saugröhren abgenommene bezw. durch Druckröhren gleicher Weite geförderte Wasserquantum aus der nachfolgenden Tabelle für handelsübliche Dimensionen zu entnehmen.

Wassermenge in Liter pro Sekunde bei einer Geschwindigkeit

u— 0,5 t« = 0,6 u— 0,7 « = 0,8 « = 0,9 u —1,0 «=1,1 «=1,2

Lichtweite des Rohres in Meter

Querschnitt des Rohres in Quadratmeter

popp

! g g §    g £ g g g g g g

04    04^ CO CO    CO CO Tfl    ^    ^ IO O    CD C£) D

o    o o o    o o o    ©    ©    o © ©    © © ©    ©

-    p    p    p    p

o    CO    CO    00    oo

o    Ot    o    Ot    o

o    o    o    o    o

0,001964

0,004418

0,007854

0,012272

0,017671

0,024053

0,031416

0,039761

0,049087

0,059396

0,070686

0,082958

0,096211

0,110447

0,125664

0,141863

0,159043

0,177205

0,196350

0,237583

0,282743 0,331831 0,384845 0,441786

0,502655

0,567450

0,636173

0,708822

0,785398

O (M

vH

i-l c4 ot co

H IO co th CO io GO

1,6

3,5

6,3

9,8

SfflOO HgSfe £ g g g oSJSoo

o ho

°    ^    g g ^ g

rH rH rH H vH 04 04

co

14,1

19,2

25

32

39

48

57

66

77

88

101

113

251

302

284 340 318 382 354 425

393    471

aäss Sill H31 1

127

142

157

190

226

266

308

353

402

454

509

567

628

00 O vH O

££££

rH ^ H vH rH 04

254

299

346

298

452

511

573

638

707

O ^ C5, CO C4

V h N CO ?    5 ® [7 Q§ O 2 N ”

rH H vH

g 3SS8    8S"5

OT ® 03 <1 CO M Ol Kl 03    00 CS -J CO

CI 05 CO io 04 GO CO

19,4

26,5

34

44

l—I i—i i—l rH

553

624

700

780

864

g    Sfegg gg Eg *2 s

CO O CO H-i CO o DO 00 CO 07 CO DO t—t

CO to

Pressung (Monts-Chauves bei Nizza mit 513 Meter Druckhöhe und 1350 Meter Druckrohrlänge); für Akkumulatoren, hydraulische Pressen etc. steigt man auf 400 bis 500 Atmosphären Pressung in der Druckleitung. Bei guter Anlage — angemessenen Wandstärken und Verbindungen der Rohre, Schutz gegen Ausbiegungen und Streckungen, sicherem Baugrunde ¹— sind die vielfach bei Ingenieuren gegen Einführung hohen Druckes eingebürgerten Bedenken nicht angemessen.

Immerhin kann eine sehr große Druckhöhe nach Erwägung der damit verbundenen Mehrkosten bei einheitlicher Anlage auch vom Standpunkte des Kostenminimums zu einer Teilung der Förderung in Abschnitte (Anlage von zwei Pumpstationen) führen, wie dies z. B. bei dem Elberfelder Wasserwerk geschehen ist und überall dort, wo die Druckleitungen eine große Wassermenge bei sehr großer Druckhöhe transportieren, einer näheren Prüfung wert gehalten werden sollte*).

gi

LI jjjL ^

pt

TT

V :•]

ü_

■ritt?)

W4

•TsJl

■-V

Mm

ÄS*?

T¹ -W

Fig. 253.

Die Betriebskräfte bezw. die Motoren zur Wasserhebung. Unter den zur Verfügung stehenden Betriebskräften heben wir hervor die Benützung von Menschenkraft und tierischer Kraft, Wasserkraft, Dampf kraft, Gaskraft und Kraft des Windes. Elektrische Motoren, Luftdruckmotoren u. s. w. sind von diesen Kräften abgeleitet, denn die Erzeugung des elektrischen Stromes durch chemische Manipulationen kommt für den Zweck der Wasserhebung wohl kaum in Betracht.

Menschenkraft und tierische Kraft betreiben wohl die größte Zahl aller vorhandenen Wasserhebewerke, aber vorzugsweise nur ganz kleine Anlagen. Die verschiedensten Mittel werden zur Wasserhebung verwendet, von den gewöhnlichen Brunneneimern an bis zu den umfangreicheren, mit Pferden, Ochsen etc. betriebenen Göpelpumpen und Schöpfmaschinen. Das einfachste Wasserschöpfen geschieht mittels

*) Die nach den deutschen Normalien hergestellten Muffenröhren von 500 Millimeter Weite aufwärts ertragen schon Pressungen von 6 bis 8 Atmosphären im fertigen Strange nur bei besonderen Vorsichtsmaßregeln hinsichtlich des Bleivergusses in den Muffen, der Unterbettung etc.

können unbedenklich bei

Engere Röhren dagegen — etwa von 200 Millimeter abwärts 15 Atmosphären Betriebsdruck verwendet werden, ohne daß größere Muffenlängen erforderlich wären; allerdings erhalten sie dann größere Wandstärken. Wir werden in § 47 und in Abschn. V darauf zurückkommen.

Handeimers von ca. 10 Liter Inhalt, mit welchem ein kräftiger Mann in der Minute 10mal schöpfen und das Wasser dabei 1 Meter hoch heben kann. Die gestielten Eimer (Wasserschapfen) dienen dem gleichen Zweck mit gleichem Erfolg. Häufiger sind schon die Ketteneimer an Winden in Verwendung. Man bedient sieb entweder einer einfachen Leitrolle (Fig. 253, S. 621) oder einer Radwelle, um den Eimer in das Wasser abzulassen und nach geschehener Füllung wieder aufzuziehen. In der Regel befinden sich an der über die Welle oder Leitrolle gehenden Kette zwei Eimer, so daß einer derselben niedergeht, während der andere aufsteigt. Um sie leichter eintauchen und aufziehen zu können, hängt man die Eimer auch an ausbalancierte Hebel. Bei größeren Förderungen benutzt man zur Kraftübertragung Schwungräder. Wasserwippen, Wasserschnecken und Wasserschrauben, Pumpräder, Wurfräder, Trommelräder, Schneckenräder, Schöpfräder, Paternosterwerke und ähnliche Maschinen werden mit Menschenkraft oder Göpel betrieben, wenn es sich um vorübergehende Hebung größerer Wassermengen auf geringe Höhen handelt. In zivilisierten Ländern sind jedoch die einfachen Pumpbrunnen, von welchen wir in Abschnitt III. S. 494 u. 503 Abbildungen gegeben haben, am meisten verbreitet. Für etwas größeren Bedarf dient die in Fig. 254, S. 621 dargestellte, entweder mit Schwungrad von Menschen oder mit Riementrieb zu bewegende, viel verbreitete Doppelpumpe. Die Leistung beträgt bei ca. 45 Umdrehungen pro Minute rund 60 Liter, wenn die Brunnentiefe 18 Meter nicht übersteigt. Ganz gleich ist die Einrichtung für noch bedeutendere Leistungen und den Betrieb durch Pferdegöpel, wobei jedoch die gekröpfte Triebwelle in der Regel etwas unter Terrainhöhe gelegt und die Arbeit des Pferdes durch Zahnräder übertragen wird. Die konischen Räder liegen dann meist unter einer, das Terrain überragenden Holzpritsche, auf welcher das Pferd (oder andere Zugtier) läuft.

von

Es scheint uns nicht angezeigt, Beschreibung und Zeichnung der hierher gehörigen, meist uralten, für die moderne Wasserversorgung wenig mehr benutzten Einrichtungen zu geben; wir verweisen auf alle im Litteraturverzeichnis Abschn. I, S. 24 ff. mit fettgedruckter Schrift hervorgehobenen Werke, besonders auf [141], Bd. 5 (auch historisch interessant) und auf [201], sowie auf die allgemeine Litteratur über Pumpen, die S. 568 ff. geboten ist. Als hierher gehörig möge ferner [691] und hinsichtlich der Pumpräder [32], [347], hinsichtlich der viel verwendeten Wasserschnecken [296], [543], [690] angeführt werden. Im übrigen kann jeder Techniker die üblichen, Menschen betriebenen Pumpbrunnen, die Handelsartikel sind, aus den Katalogen der Installationsgeschäfte für Wasserleitungen, die unentgeltlich abgegeben werden, kennen lernen.

Was die Ausbeutung menschlicher und tierischer Kräfte anbelangt, so ist anzunehmen, daß in 8ständiger ununterbrochener Arbeitszeit, welche einer Tagesarbeit entspricht, ein Mensch an der Kurbel ca. 170000, ein im Schritt am Göpel laufendes Pferd 1160000, ein Ochse 1000000, ein Maultier 800000, ein Esel 300000 Kilogramm-Meter Arbeit leisten. Für ständigen Betrieb sind diese Kräfte zu teuer, wovon man sich durch Rechnung und Vergleichung leicht überzeugt.

Wasserkräfte. Die in der Natur vorkommenden Wasserkräfte sind in der großen Mehrzahl derart, daß mit kleineren Wassermengen beträchtliche Gefälle, mit großen dagegen kleine Gefälle verbunden sind. Auch sind — wie wir dies früher (Abschn. II. u. III.) gesehen haben — konstante Wassermengen selbst dann undenkbar, wenn die sie liefernden Bäche ausschließlich von Quellen oder künstlichen Aufschlüssen gespeist werden. Von einer konstanten Wasserkraft kann man also nur reden, wenn das denkbarste Minimalergebnis des betreffenden Bezugsortes an Wasser größer ist, als die für den beabsichtigten Maschinenbetrieb erforderliche größte Wassermenge. Konstant bedeutet dann so viel als jederzeit groß genug. Solche Kräfte gehören um so mehr zu den Seltenheiten,

als in der Regel die Ansprüche an Wasserhebewerke dann ihr Maximum erreichen, wenn große Trockenheit herrscht und alle Gewässer ihren Minimalstand haben.

Besteht daher die Absicht, für künstliche Wasserhebung ausschließlich eine Wasserkraft zu benutzen, so ist es die erste und unerläßliche Aufgabe des projektierenden Ingenieurs, sich ein genaues Bild von der damit möglichen Wirtschaft zu verschaffen. Es müssen Beobachtungen über das zu verschiedenen Jahreszeiten lieferbare Betriebswasser unter Rücksicht auf alle lokalen Nebenumstände (bestehende Berechtigungen, Wässerungseinrichtungen etc.) Hand in Hand gehen mit genauen Ermittelungen der, in den verschiedenen Perioden sich einstellenden Wasserhöhen. Und nicht nur hierauf haben sich, diese Beobachtungen auszudehnen, sondern auch auf die Wasserbeschaffenheit. Es muß in Erfahrung gebracht werden, ob und in welchen Zeiten bezw. wie lange das Wasser zugefriert, Grundeis führt etc.; ferner ob dasselbe bei Hochwassern oder auch in anderen Zeiten getrübt ist und welcher Art — ob sandig oder schlammig — die mitgeführten Suspensionen sind; auch ob zeitweise und wie lange Blattfall oder Gras, Holzstücke u. dgl. m. in das Wasser gelangen. Endlich ist genau zu studieren, wie sich an der Stelle, an welcher der Motor aufgestellt werden soll, Oberwasserspiegel und Unterwasserspiegel bei allen möglichen Flußwasserständen, eventuell auch bei Eingriffen anderer Wasserberechtigter verhalten.

Wenn möglich sollten sich diese Aufzeichnungen auf eine längere Reihe von Jahren erstrecken.

Bezeichnet man mit:

y] den auf der Welle gebremsten Nutzeffekt des Wassermotors,

W die zur Verfügung stehende kleinste Betriebswassermenge pro Sekunde in Liter,

G das Betriebsgefälle, d. h. die Differenz zwischen Oberwasserspiegel und Unterwasserspiegel,

Q das mit dem Hebewerk zu fördernde Wasserquantum pro Sekunde in Liter, f = H -f-    — h [vgl. Gleichung 4)] die theoretische Förderhöhe,

s die Zahl mit welcher die auf der Welle des Motors gebremste Arbeit multipliziert werden muss, um die reine Nutzarbeit Qf der betriebenen Wasserhebemaschine zu erhalten,

so ist die analytische Bedingung für die Möglichkeit eines konstanten Betriebes:

11) B^WG^Qf.

In dieser Gleichung sind die Koeffizienten e und yj bekannt, sobald man die Art des Motors und die Transmission seiner Arbeit auf die damit verbundene Wasserhebungsmaschine kennt. Die präzise Ermittlung dieser Koeffizienten muß in jedem einzelnen Falle nach Lage der Verhältnisse und möglichst unter Garantie des Unternehmers, der die Anlage erbaut (der betreffenden Maschinenfabrik) erfolgen. Allgemein läßt sich folgendes sagen:

Jeder der Koeffizienten s und y] ist kleiner als 1.

wird, transmissionen.

Der Koeffizient e nimmt den größten Wert an, wenn die Arbeitsübertragung direkt erfolgt, wie hei Wassersäulenmaschinen. Demnächst steht der Fall, in welchem ohne Vorgelege (Zahnräder, Riemenscheiben etc.) die Wasserhebemaschiene von der Welle des Motors aus betrieben Der niedrigste Wert von s resultiert bei mehr oder weniger komplizierten Zwischen

Der Wert von y] ist abhängig von der Wahl des Motors.

wenn

Der Anwendung der sehr günstig wirkenden Kolbenmaschinen (Wassersäulenmaschinen) steht im allgemeinen bei großen Anlagen der hohe Preis und der Umstand entgegen, daß sie nur mit reinem Wasser ohne zu starke Abnutzung betrieben werden können. Für dieselben wird y] = 0,70 bis 0,85, eventuell darf, sie dasselbe Wasser, was die Maschine treibt, auch aufpumpen, sogar stj = 0,70

gesetzt werden.

Lueger, Wasserversorgung.

Die bekannteste dieser Maschinen ist der Schmidsche Wassermotor, welchen wir in Fig. 255 dargestellt haben. Er eignet sich vorzüglich dazu, Wasserkräfte mit hohem Gefälle

Fig. 255.

bei verhältnismäßig kleiner Wassermenge in günstigster Weise auszunutzen. Das Wasser wirkt nur durch seinen Druck gegen den in einem oscillierenden Cylinder befindlichen Kolben und zwar, gesteuert durch die Oscillation, abwechselnd von der einen und dann von der andern Seite, wodurch etwa 80% Nutzeffekt (auf der Schwungradwelle gebremst) erzielt werden. Die Kanäle, durch welche das Wasser ein- und ausströmen muß, werden im Verhältnis zum Kolbenquerschnitte groß hergestellt, damit die Kolbengeschwindigkeit sich bedeutend verändern kann, ohne den Nutzeffekt wesentlichen Schwankungen auszusetzen. Die in der Figur eingezeichneten Pfeile geben die Richtung der Wasserbewegung beim Betriebe als Motor; in umgekehrter Weise benutzt wirkt der

Motor als Pumpe, worauf wir später zurückkommen werden.

Die übrigen Wassermotoren sind in der Regel Turbinen oder Wasserräder. Ob eine Turbine oder ein Wasserrad im speziellen Falle der richtige Motor ist, kann ohne weiteres nicht gesagt werden.

Umfassende Beobachtungen über den Wert von y) bei verschiedenen Motoren ergaben folgende Maximalwerte:

y] — 0,30 bis 0,35 y] — 0,50 bis 0,60 y] = 0,65 bis 0,75 y] = 0,60 bis 0,65 y] = 0,65 bis 0,75 yj = 0,60 bis 0,70

Unterschlächtige Räder mit Schußgerinne .    .

Unterschlächtige Räder im Kropfgerinne .    .

Sagebienräder .    ...........

Ponceleträder............

Zuppingerräder ...........

Rückschlächtiges Zellenrad mit Spannschütze .

y] = 0,70 bis 0,75 y] = 0,70 bis 0,75

Rückschiächtiges Zellenrad mit Ueberfallschütze oder Coulisseneinlauf y] =: 0,65 bis 0,75 Oberschlächtiges Rad (für G > 5,5 Meter) .

Gute, zweckmäßig angeordnete Turbinen

Turbinen sind nicht in allen Fällen teurer, als gut ausgeführte Wasserräder⁴), und mindestens ebenso dauerhaft, meistens dauerhafter, wie diese. Auch kann eine einzige Turbine für sehr große Arbeitsleistungen erbaut werden, während die Wasserräder nur bis zu der Grenze von 50 bis 60 Pferdestärken und bei Gefällen von weniger als 10 Meter empfehlenswert sind. Größere Räder werden zu schwer, was ihre Dauerhaftigkeit beeinträchtigt und ihre Kosten unverhältnismäßig erhöht.

Wrasser paralysiert werden; dies geschieht aber — auch wenn die Einrichtungen

Turbinenanlagen werden jedoch manchmal unbrauchbar, wenn das Betriebswasser sehr schmutzig, besonders wenn es häufig mit Laub, Gras etc. vermischt ist und während längerer Zeit Eis (Grundeis etc.) führt. Allerdings kann durch zweckentsprechend bediente oder selbstthätige Rechen der Einfluß dieser Beimengungen zum

da sind — vielfach nicht und die entstehenden Störungen sind dann stets sehr unliebsam.

Nachdem die oberschlächtigen Räder denselben Nutzeffekt geben, wie

die Turbinen, soferne das Rad einen größeren Durchmesser als 5,5 Meter erhält, werden diese wo möglich den Turbinen vorgezogen. Ganz besonders angezeigt ist ihre Verwendung, wenn kleine wechselnde Wassermengen (50 bis 1000 Sekundenliter) und größere Gefälle (von 5,5 bis zu 10 Meter) vorliegen; ihre Arbeitsleistung wird durch den Laubgang und auch durch Eisgang nur unerheblich beeinträchtigt. Dagegen wird ihr Nutzeffekt durch Stauwasser im Unterwasserkanal ganz wesentlich herabgezogen.

Gewöhnliche unters chlächtige Wasserräder sind bei sehr großen Betriebswassermengen und kleineren Gefällen (0,5 bis 1 Meter) trotz ihres geringeren Wirkungsgrades wegen ihrer Unempfindlichkeit gegen trübes, mit Suspensionen beladenes Wasser vielfach angewendet.

Besonders Sage bienräder, bei Gefällen von 1 bis 5 Meter auch Poncelet-räder, Kropfräder und Zuppingerräder, die noch einen annehmbaren Nutzeffekt abgeben, werden in Fällen, in welchen man die von den Turbinen verlangte aufmerksame Behandlung und Wartung nicht voraussetzen darf oder durch Unregel mäßigkeiten oberhalb und unterhalb gelegener Wasserkraftanlagen (wechselnde Zuflußmengen und Spiegelhöhen) in der richtigen Ausbeutung des Nutzeffekts einer Turbine empfindlich gestört wird, den Turbinen da und dort vorgezogen.

wenn

Zwischen den oberschlächtigen, im Scheitel beaufschlagten und den unter-schlächtigen Wasserrädern, bei welchen der Wassereinlauf unter der Radmitte erfolgt, liegen die rückenschlächtigen Räder (mit Wassereinlauf zwischen Radmitte und Scheitel). Sie geben einen relativ guten Nutzeffekt, sind aber teurer als ober-schlächtige bezw. unterschlächtige und werden deshalb nur unter besonderen Umständen, z. B. dort, wo Turbinen aus den früher angegebenen Gründen unzweckmäßig sind und für ein oberschlächtiges Rad ein zu geringes Gefälle vorliegt oder dann, nur ein schmaler Raum für das Wasserrad zur Verfügung steht etc., angewendet.

Es ist nicht möglich, hier alle Verhältnisse zu berühren, welche die Bevorzugung des einen oder anderen Motors im speziellen Falle angemessen erscheinen lassen; auch sind die Ansichten hierüber in Fachkreisen keineswegs übereinstimmend. Die Tabelle, bezw. das Diagramm, welches Redtenbacher [88], S. 169, seinerzeit aufgestellt hat behufs kategorischer Entscheidung, gilt bei dem heutigen Zustande der Maschinentechnik nicht mehr als unbedingt richtig"). Andererseits können wir auch die Ansicht jener Fachgenossen, welche nur Turbinen oder daneben höchstens noch oberschlächtige Wasserräder gelten lassen und die von uns mehrfach berührten Störungen im Betrieb der ersteren durch Schmutz, Laub und Eis als „überwunden“ bezeichnen, nicht als feststehendes Dogma unterstützen. Da bei allen Entscheidungen unter sonst gleichen Umständen, also insbesondere bei gleicher Solidität der Ausführung, das Kostenminimum den Ausschlag giebt, so wird man nur durch eine sachverständig prüfende eingehende Würdigung der Spezialverhältnisse bezw. die Aufstellung zu vergleichender Entwürfe das Richtige finden können.

Nicht unerwähnt wollen wir schließlich lassen, daß auch bei Turbinen unter

senkrecht um-

nur

Umständen (vgl. S. 629) ganz gleich, wie bei Wasserrädern, ein laufendes Wasserrad mit wagerechter Welle hergestellt werden kann (Fig. 260, S. 628), daß sich also dann hinsichtlich der Arbeitsübertragung auf Pumpen beide Fälle durch die Anzahl der Umdrehungen pro Minute unterscheiden.

In Bezug auf letztere möchten wir folgendes bemerken:

Ist u

die Umfangsgeschwindigkeit des Rades, R sein Halbmesser und n die Anzahl Im-drehungen, so besteht für Wasserräder allgemein die Beziehung:

— 9,55 .    >

30 . u

t-R

und es wird bei dem Gefälle 6r in der Regel als günstigstes Verhältnis augenommen:

*) Vgl. die im Kalender für Straßen-, Wasserbau- und Kulturingenieure von Rheinhard (Wiesbaden, Bergmann) bezw. Abegg gegebenen Tabelle für die Wahl der Wassermotoren.

a)    bei unterschlächtigen Wasserrädern mit Schussgerinnen (Gefälle bis zu 1 Meter): u — 1,77 .\/ G , R = 2 bis 4 Meter: also n = 8,45 . l/G bezw. 4,23 . [/"G .

b)    Bei unterschlächtigen Rädern im Kropfgerinne (Gefälle bis zu 1,5 Meter):

9,55

u = 1,50 bis 2,0 Meter: R = 1,5 . G bis 2,5 . G; n =

bezw.

7,64

c) Bei Sagebien-Rädern (Gefälle bis zu 2 Meter): u — 0,7 Meter;

R = 3,0 . G;

2,23

d) Rei Poncelet-Rädern (Gefälle bis zu 2 Meter):

m = 2,44.1/<T; R — 2 . G;

11,65

n - •-    .

1/ G

e) Bei Zuppinger-Rädern (Gefälle bis zu 2,5 Meter):

u = 1,2 Meter; R = G bis 1,25 . G; n —

11,46

bezw.

9,16

f)Bei rückenschlächtigenZellenrädern mit Spannschütze, Ueberfallschütze oderCoulisseneinlauf (Gefälle bis zu 8 Meter):

u = 1,25 bis 1,5 Meter; R = 0,65 . G bis 0,7 . G\ n —

18,37

bis

20,46

g) Bei oberschlächtigen Rädern (Gefälle bis zu 10 Meter): u = 0,65 . I/G)

R (je nach Art des Einlaufs) = 0,45 . G bis 0,49 . G; 12,67

13,80

l/ö

bezw.

l/G ‘

Die Geschwindigkeit der Turbinenräder ist je nach ihrer Größe und der wirksamen Druckhöhe außerordentlich verschieden ⁵).

Die Anzahl der Umdrehungen der Wassermotoren spielt überhaupt eine große Rolle bei Uebertragung der Kraft von der Welle auf die Hebemaschine (Pumpe). Man giebt neuerdings den in den meisten Fällen angewendeten hin und her gebenden Kolbenpumpen 40 bis 60 Doppelhübe (entsprechend 40 bis 60 Umdrehungen) in der Minute, während früher eine kleinere Anzahl üblich war. Es wird sogar mit 100 und mehr Doppelhüben (Umdrehungen) gearbeitet. Im allgemeinen ist die größere Umdrehungszahl bei stoßfreiem Gang der Ventile ein unbestrittener Vorteil, denn größere, langsam laufende Pumpen für hohen Druck bedingen große Abmessungen und große Kräfte, mithin sehr starke Pumpenkasten, die man unter Umständen nicht mehr mit der für einen geordneten Betrieb nötigen unbedingten Sicherheit herstellen kann — wie wir bereits S. 620 erwähnten. Deshalb wird in vielen Fällen die Kurbel für den Pumpenbetrieb nicht ohne Zwischentransmission an einer langsam gedrehten Wasserradwelle angebracht. Bei Turbinen liegen die Verhältnisse schon wesentlich günstiger. Andererseits sind langsam laufende Pumpen auch weniger abhängig von der Anordnung der Ventile und arbeiten leichter stoßfrei; es ist ferner unzweifelhaft, daß mit der geringeren Geschwindigkeit auch eine größere Dauerhaftigkeit der betriebssicher gebauten Anlage Hand in Hand geht. Man wird also

bei kleinen Druck höhen des Hebewerkes die direkte Kraftübertragung eventuell auch bei langsam drehenden Wellen bevorzugen können.

Wir bringen im folgenden einige der Praxis entnommene Dispositionen für mittelbaren und unmittelbaren Anschluß von Wasserhebemaschinen an Wassertriebkräfte; auf Widder- und Wassersäulenmaschinen werden wir S. 643 u. 648 zurückkommen.

Querschnitt

ex7 —

zz~~l

---8,23----

_ JM -A

II

ij

k Hydrant

n:

Mühl-Kanal.

____" _r

rzz-m^rr

ggg

mm

liil

pF

In/;.

•y*.'

Qrunclriss

1L

... l"! J\

> ><

ii

tff-s

ii'

tji

fÜLJ

im

00-

i: SU

HF

IIII

i4!l

iin

Im

Fig. 256.

Fig. 256 stellt das Wassertriebwerk für die in Berg befindlichen Pumpen des Stuttgarter Wasserwerks dar. Bei einem nutzbaren Gefälle von 1,8 Meter stehen 8,50 Kubikmeter Triebwasser pro Sekunde zur Verfügung. Die hiermit mögliche Arbeitsleistung ist auf vier gleiche untersehlächtige Schaufelräder verteilt, welche 5 Meter Durchmesser haben und das Wasser aus 4 Meter breiten Ueberfalleinläufen empfangen. Sie bewegen sich in aus Quadermauerwerk hergestellten Kropfgerinnen und geben an 65 % Nutzeffekt. Die hölzernen Radschaufeln sind auf beiden Seiten durch Blechtafeln begrenzt, auf welchen Zahnkränze von 4,2 Meter Durchmesser angenietet sind, die in ein kleines Zahnrad eingreifen. Das letztere macht 22 Umdrehungen pro Minute, die Wasserräder haben normal 5,5 Umdrehungen; also ist das Übersetzungsverhältnis 1 : 4 welches auch dem Durchmesserverhältnis der Zahnräder auf beiden Seiten entspricht.

1 Hü

Fig. 258.

Die kleinen Zahnräder übertragen die Kräfte unmittelbar auf die beiderseitigen, doppelt wirkenden Pumpwerke von 800 Millimeter Cylinderweite, 660 Millimeter Hublänge und 83 Meter Förderhöhe. Wasserräder und Pumpwerke befinden sich in einer geräumigen schön ausgestatteten Halle von 36,4 Meter Länge und 12,5 Meter Breite. Alles Uebrige dürfte die auf Darstellung eines einzigen Pumpwerks beschränkte Fig. 256 klarstellen.

Eine am 8. September 1882 vorgenommene Messung ergab, daß sämtliche acht Pumpwei’ke in der Stunde 343,4 Kubikmeter Wasser in das Reservoir lieferten, also eine reine Nutzarbeit bei 83 Meter Förderhöhe von 28 502 200 Kilogramm pro Stunde oder pro Sekunde 7917 Kilogramm gleich ca. 106 Pferdestärken leisteten. Ob dabei die Betriebswassermenge 8,5 Kubikmeter pro Sekunde betragen hat, ist nicht festgestellt; nehmen wir aber dies an, ebenso yj, wie oben angegeben, zu 0,65, so wäre:

das theoretische Arbeitsvermögen der Wasserkraft:

die an der Welle gebremste Arbeitsleistung:

= 0,80, also s 7] (im Sinne unserer Formeln) = 0,58.

und demnach £ =

106

133

5k

Fig. 257.

8500 . 1,8

75

=: 204 Pferdestärken,

0,65 . 204 = 133

M.

Fig. 259.

rttti

Fig. 260.

Eine direkt von der Wasserradwelle mittels Kurbel auf die Pumpen übertragene Arbeit vollziehen die in Marly (Paris) aufgestellten Kropfräder. In Fig. 257 ist die Anordnung nach Bechmann (Abschn. I, [371], S. 260) verdeutlicht. Jedes der großen Räder treibt vier einfach wirkende Plungerpumpen mittels vier an der Radwelle befestigten Kurbeln mit entsprechenden Triebstangen. Ganz ähnliche Dispositionen zeigen die Pumpwerke von St. Maur und Isles les Meldeuses, von welchen ausführliche Beschreibungen in Beigrand, Les traveaux souterrains de Paris, Abteilung IV, Les eaux S. 79 ff. (Paris 1882) zu finden sind.

In ebenso einfacher Weise findet man die direkte Kraftübertragung von stehenden Turbinenwellen aus hergestellt. In diesem Falle, den wir in Fig. 258 verdeutlicht haben, werden zwei, drei oder vier Pumpen von der Welle aus mittels Kurbeln betrieben. Eine der großartigsten Anwendungen mit je zwei Pumpen findet man in Genf (vgl. Abschn. III [100]). Eine solche mit vier Pumpen dient zur Wasserversorgung des Schlosses „Friedenstein“ bei Gotha; die Zeichnungen der letzteren finden sich im Kataloge der bekannten Turbinenfabrik Briegleb-Hansen u. Cie. in Gotha, 1893, S. 39.

Kraftübertragungen von Turbinen aus mittels Vorgelege findet man häufiger, besonders bei älteren Anlagen, bei welchen man nur eine langsame Bewegung der Pumpen als zulässig erachtete. In der Fig. 259, S. 628 ist eine solche Disposition dargestellt, wie sie in dem Wasserhebewerk St. Maur (Paris) Verwendung gefunden hat. Je eine Turbine treibt mittels konischer Räder eine horizontale Welle, von welcher aus die Arbeitsübersetzung mittels Kurbeltrieb auf zwei horizontale Girardpumpen stattfindet. Die Städte Augsburg [418], Regensburg [658] u. a. haben für ihre Wasserversorgung ähnliche Einrichtungen, worauf wir verweisen. Ueber die bei allen solchen Anlagen eintretenden ArbeitsVerluste erfährt man selten etwas Zuverlässiges, weil die Messung der Betriebswassermenge in der Regel Resultate giebt, die innnerhalb weiter Grenzen schwanken.

Wo größere Gefälle vorhanden sind, welche die in Fig. 260 dargestellte Anordnung einer horizontalen Turbinenwelle gestatten, ist natürlich die Arbeitsübertragung wesentlich erleichtert. Solche geschlossenen Zwillings-Axial-Turbinen mit Sauggefälle liefert die Turbinenfabrik Queva u. Cie. in Erfurt (vgl. [132] S. 15). Sie sind ganz besonders geeignet zum Betriebe von rotierenden oder Zentrifugalpumpen; ebensowohl kann aber auch bequem ein Riemenbetrieb bezw. die Uebersetzung mittels Kurbel auf liegende oder stehende Kolbenpumpen angeordnet und so das lästige Geräusch des Zahnradtriebes mit seinen sonstigen Mißlichkeiten vermieden werden.

Es ist selbstverständlich, daß vor Errichtung einer Wasserkraftanlage es auch notwendig werden kann, sich zu vergewissern, ob diese Betriebskraft nach Erwägung aller Nebenumstände thatsächlich die rationellste ist. Keine kleine Rolle spielt dabei in dem Falle, in welchem der für den Wassermotor in Aussicht genommene Zufluß oberhalb und unterhalb noch andere gewerbliche Motoren betreibt, die Würdigung der hierdurch veranlaßten Unregelmäßigkeiten. Fast ohne Ausnahme müssen große Pumpwerke, deren Motoren mit Flußwasser betrieben werden, zu Zeiten von Hochwassern und bei starkem Frost Reservedampfmaschinen (oder andere Reservemotoren) erhalten, wenn jede Unterbrechung der Wasserlieferung ausgeschlossen sein soll. Auch können Wasserkraft und Dampfkraft das ganze Jahr über nebeneinander arbeiten müssen, wenn schon a priori oder im Laufe der Zeit die Wasserkraft nicht zureicht. In solchen und ähnlichen Fällen ist gründlich zu überlegen, ob es nicht billiger wäre — natürlich mit Rücksicht auf Erwerbung der Wasserkraft, die Herstellung der Gesamtanlage und die Betriebskosten — einheitlichen Betrieb, d. h. reinen Dampfbetrieb etc. einzuführen.

Dampfkraft. Die richtig ausgenützte Heizkraft der Brennmaterialien zur Bildung von hochgespanntem Wasserdampf und die Verwendung des letzteren zu motorischen Zwecken gestattet in vielen Fällen eine billige, bequeme und beliebig ausdehnbare Arbeitsleistung. Zur Vollbringung der letzteren für die Wasserhebewerke werden deshalb in der großen Mehrzahl aller vorkommenden Fälle Dampfmaschinenanlagen erbaut. Wir wollen jedoch zum vornherein anfügen, daß der Vorzug der Billigkeit nur jenen Anlagen zukommt, deren Disposition einen geringen Brennmaterialverbrauch für die Arbeitseinheit erfordert und daß eine sehr große Zahl vorhandener Betriebe den Grundbedingungen hierfür nicht Rechnung trägt.

ist.

Es ist bei Benutzung von Dampf kraft für den Wasserwerksbetrieb üblich geworden, die ganze Anlage: also Herstellung der Kessel, der Dampfmaschinen und der Pumpen in die Hand eines einzigen Unternehmers zu legen und hat diese Methode den großen Vorteil, daß der Unternehmer für die gesamte Leistungsfähigkeit des Werkes innerhalb bestimmter Grenzen Garantie leisten kann, soferne er nicht durch allerlei unnötige oder gar verderbliche Vorschriften eingeengt worden Die Arbeitsleistung, welche mit 1 Kilogramm bestimmter Handelskohle vollbracht werden kann, wird in Kilogramm-Meter oder Pferdestärken ausgedrückt und gemessen nach dem Produkt der gehobenen Wassermenge in die auf S. 613 definierte theoretische Förderhöhe. Als in diesem Sinne jederzeit erreichbare mittlere Leistung mit 1 Kilogramm guter Steinkohle kann bei einer dem heutigen Stande der Maschinentechnik entsprechenden gut durchdachten WTasserhebungsanlage bezeichnet werden:

1.    Bei großen Anlagen (100 Pferdestärken und darüber) 225 000 bis 270000 Kilogr.

108000 „ 225000 67 500 „ 108 000

2.    Mittlere Anlagen (25 bis 100 Pferdestärken)

3.    Kleine Anlagen (bis zu 25 Pferdestärken)

d. h. man braucht pro Stunde und Pferdestärke Nutzleistung, in der vorhin gedachten Weise gemessen, bei großen Anlagen 1,0 bis 1,2, bei mittleren 1,2 bis 2,5 und bei kleinen Anlagen 2,5 bis 4 Kilogramm gute Steinkohle (die ausnahmsweise Leistung bei Maschinenproben ist stets etwas günstiger).

Hinsichtlich Ausnutzung der Heizkraft der Brennmaterialien bemerken wir, daß dieselbe bei dem heutigen Stande der Technik immer noch sehr unvollkommen erfolgt. So ist z. B. die Wärmemenge, welche 1 Kilogramm Steinkohle bei der Verbrennung entwickelt (die Heizkraft bei vollkommener Verbrennung in atmosphärischer Luft) = 8000 Kalorien. Nachdem jede Kalorie gleichwertig ist einer Arbeit von 424 Kilogramm-Meter (Abschn. I, S. 18), so rechnet sich die absolute Arbeitsfähigkeit auf 8000.424 = 3392000 Kilogramm-Meter. Nun leistet aber die beste Wasserhebungsmaschine bei Anwendung von Dampfkraft zur Hebung pro Kilogramm Kohle, wie wir soeben gesehen haben, nur eine Arbeit von 270000 Kilogramm-Meter. Der Effekt ist demgemäß günstigstenfalls 270 : 3392 = 0,08. Ganz ähnlich verhalten sich die übrigen Brennmaterialien.

Die Heizkraft derselben an sich und im Vergleich zu guter Steinkohle, ihr spezifisches Gewicht, die Rückstände nach der Verbrennung etc. mögen aus nachstehender Tabelle entnommen werden.

Art des Brennmaterials

Petroleum ....

Leuchtgas.....

Gute Steinkohle .    .

Anthracit.....

Holzkohle.....

Coaks ......

Trockene Steinkohle .

Torfkohle.....

Getrocknetes Holz.    .

Torf.......

Braunkohle .... Lufttrockenes Holz .    .

Gewicht

pro

Heizkraft

1 Kubikmeter

in Kilogramm

700-750

0,696

800—880

900

230—250

400—450

750

200—350

350

250-400

800—850

450

pro

1 Kilogramm

Rückstände (Asche etc.) pro 1 Kilogramm

Verhältnis der Heizkraft zu jener guter Steinkohle

11400

10600

8000

8000

7500

7100

7000

6500

3750

3600—5000

3600

2900

Ruß

Ruß

0,040

0,040

0,070

0,120

0,050

0,200

0,050

0,060—0,080

0,050

0,040

1,43

1,33

1,00

1,00

0,94

0,89

0,88

0,81

0,47

0,45—0,63

0,45

0,41

Sollen indessen die vorhin gedachten Leistungen an Dampfpumpwerken eingehalten werden, so sind verschiedene Nebenbedingungen zu erfüllen, z. B. weitgehende Expansion, hohe Admissionsspannung etc., und vor allem gute Bedienung der Anlage, also sorgfältige Heizung der Kessel, gute Instandhaltung der Maschine, richtige Schmierung, Vermeidung von Dampfverlusten ohne Erzeugung unzulässiger Widerstände in den Stopfbüchsen etc. etc. Auf alle diese Dinge werden wir in Abschnitt VII noch eingehender zurückkommen.

Im allgemeinen muß unterschieden werden zwischen den gewöhnlichen, handelsüblichen Dampfpumpwerken für kleine Anlagen und den mittleren und großen Pumpstationen. Während die ersteren aus den bestehenden Mustern ausgewählt bezw. dem speziellen Falle meist ohne weiteres angepaßt werden können, erfordern die größeren Wasserhebewerke auch besondere Konstruktionen. Diese Konstruktionen selbst anzufertigen oder vorzuschreiben ist nicht empfehlenswert; sie werden am zweckmäßigsten von großen Maschinenfabriken auf dem Wege der beschränkten

oder allgemeinen Submission erhoben auf Grund eines Programmes, welches die aus der speziellen Sachlage hervorgehenden unerläßlichen Bedingungen — aber auch nur diese, nicht mehr — enthält. Unerläßlich ist vor allem, sich darüber zu entscheiden, auf wie viele Einzelmaschinen oder Maschinengruppen die gesamte Wasserhebungsarbeit (Normalleistung) verteilt, in welcher Zeit sie geleistet und welche Steigerung der Leistung (Maximalleistung) für spätere Zeit möglich werden soll. Es ist ferner nötig, zu bestimmen, welches Brennmaterial zur Kesselheizung in Aussicht genommen wird. Holz, Torf, Braunkohlen etc. verlangen ganz andere Kessel und Feuerungsanlagen als Steinkohlen. Die Steinkohlen sind unter sich wieder sehr verschieden; Ruhrkohlen z. B. backen leicht zusammen, Saarkohlen nicht u. s. w. Hierauf hat die Kesselkonstruktion und die Disposition der Feuerungsanlage Rücksicht zu nehmen. Ferner ist die Dampfspannung im Kessel oder die Admissionsspannung in der Maschine festzusetzen.

Der verfügbare Raum und die Beschaffenheit des Kesselspeisewassers üben natürlich auf die Wahl des Kesselsystems ebenfalls großen Einfluß aus. Abgesehen von hierdurch bedingten allgemein nicht diskutierbaren Forderungen, welchen man in verschiedenster Weise gerecht werden kann, scheint es nach unserer Meinung zweckmäßig, für Kesselspannungen von nicht mehr als 6 bis 7 Atmosphären Ueberdruck und niedrigere, bei dem ziemlich konstanten Betriebe eines Wasserwerks thunlichst einfache Kessel mit Siederöhren, event. mit einem oder zwei Flammrohren (Cornwallkessel) zu verwenden. Diese bieten grosse Wasser- und Dampfreserven, erzeugen also bei Nachlässigkeit in der Bedienung (die besonders beim Tag- und Nachtbetrieb da und dort vorkommt) keine so großen Gefahren, wie die empfindlicheren Röhrenkessel. Auch ist ihre Unterhaltung und Reinigung leichter. Vollzieht sich der Betrieb im Tagesdienst (12 bis 14 Stunden), so ist es auch vorteilhaft, eine starke Einmauerung der Kessel anzuwenden, weil damit die Wärme besser zurückgehalten werden kann. Wo höhere Dampfspannungen und insbesondere die Fähigkeit für rasche Dampflieferung bei plötzlichen Betriebssteigerungen verlangt sind, werden kombinierte oder Röhrenkessel zu wählen sein. Die Anzahl der Kessel-und Feuerungssysteme ist so groß, daß wir sie hier nicht einmal nennen, geschweige denn näher darauf eingehen können; man vergleiche die Patentschriften.

In allen Fällen, in welchen Wert auf geringen Kohlenverbrauch gelegt wird, sollte man

1,5 bis 2 Quadratmeter Kesselheizfläche pro Pferdekraft Nutzleistung der Dampfmaschine, bezw. 2,0 bis 3,0 Quadratmeter Heizfläche pro Pferdekraft Nutzleistung, nach Gleichung 5), in gehobenem Wasser gemessen (vgl. S. 614), rechnen.

bestimmen, welche Höhenlage der Saugwasserspiegel

In den meisten Fällen ist es auch angezeigt, die Lage des Maschinenhausbodens und den Spielraum anzugeben, innerhalb dessen sich die dreidimensionalen Abmessungen von Maschinenhaus und Kesselhaus bewegen dürfen. Selbstverständlich ist auf das genaueste zu bei verschiedenen Entnahmen annimmt, ob Kondensation eingeführt — und wenn — ob sie mittels des gleichen Wassers, welches die Versorgung speist, oder mit anderem, oder durch Gradierwerke etc. bewirkt werden soll, wobei auch Temperaturbeobachtungen des zur Benützung bereitgestellten Wassers zugefügt werden müssen.

Hoher Dampfdruck im Kessel und Kondensation gestatten günstigere Auswertung der Heizkraft des Brennmaterials⁶) gegenüber der Verwendung von Auspuffmaschinen mit niederem Kessel-Man wendet deshalb bei Verbundmaschinen mit 2 oder 3 Cylindern stets Kondensation

darüber an. Im übrigen ist die Kon-

druck.

und Kesselspannungen von 6 bis 8 Atmosphären, sogar densation bei kleinen Maschinenanlagen finanziell erfahrungsgemäß selten vorteilhaft und es empfiehlt sich in solchen Fällen — wenn es die Umstände gestatten gewöhnliche Auspuffmaschinen mit niederem Kesseldruck zu verwenden.

Gewöhnlich wird auch die Lichtweite der Druckleitung festgesetzt. Endlich

erteilenden Vorschriften: die Kraftübertragung vom

giebt es ein Grenzgebiet der zu Dampfmotor auf die Pumpe. Die Bestimmung hierüber hat einen großen Einfluß

auf den Preis der Anlage; überläßt man sie also bei Submissionen den Maschinenfabriken, so werden viele deswegen nicht die beste Konstruktion wählen, weil sie befürchten, mit dieser eine zu teure Anlage zu offerieren. Deshalb muß man entweder in die Bedingungen aufnehmen, daß man nur auf vorzügliche Dispositionen sieht und sich durch den gestellten Preis nicht in erster Linie beeinflussen läßt oder man muß hier Vorschriften geben, welche für den speziellen Fall sich besonders eignen.

Nachdem Dampfstrahlpumpen, Pulsometer, Membranpumpen etc. wegen der bei ihrem Betriebe veranlagten Wassererwärmung mit Vorteil nur bei Eisenbahnwasserstationen, Badereservoiren, Waschanstalten oder zu vorübergehender Wasserhebung benutzt werden, niemals aber als Wasserhebemaschinen für städtische Versorgung, wird es sich dabei prinzipiell zunächst um die Entscheidung handeln: Schwungradmaschine oder Hubmaschine.

Die Hubmaschinen (besonders Worthington-Maschinen) werden ja zweifellos in guten Exemplaren gebaut und vielfach verwendet; doch lehrt die Erfahrung, daß sie im gleichmäßigen oder nur innerhalb kleiner Grenzen mit der Arbeitsleistung schwankendem Betriebe vor guten Schwungradmaschinen keine wesentlichen Vorzüge besitzen, in den meisten Fällen durchaus nicht billiger sind und einen erheblich größeren Dampfverbrauch (größere Betriebskosten) veranlassen. Nach uns gewordenen Aufschlüssen ist die Schätzung von Riedl er ([681] S. 797) auf ein Viertel bis die Hälfte mehr Dampfverb rauch als bei Schwungradmaschinen in diesem Falle noch mäßig gegriffen. Andererseits gestatten aber — besonders die Zwei-cylinder- — Hubmaschinen nach Bedürfnis und dann mit einer relativ geringeren Dampfmenge außer ihrer zulässig größten und normalen eine beliebig langsamere Gangart unter günstigeren Arbeitsbedingungen als die Schwungradmaschinen, welch letztere nur in engeren Grenzen wechselnde Leistungen noch korrekt vollziehen. Auch besitzen sie den Vorzug, auf ganz leichte Fundamente gesetzt und — da bei ihrem Betriebe ein sogen, toter Punkt nicht vorkommt — auch von entferntem Standpunkte aus reguliert werden zu können. Da sie überdies sehr kompendiös sind, ist ihre Verwendung in besonderen Fällen (z. B. als Brunnenpumpen, bei beschränktem Raum für das Maschinenhaus, schlechtem Baugrunde etc.) gewiß am Platze.

Schwungradmaschinen (Maschinen mit Kurbeltrieb, mit drehender Bewegung) gestatten eine genaue Hubbegrenzung und sichere Steuerung, sowie bei konstanter Arbeitsleistung eine viel weiter gehende (wirksamere) Expansion, also bessere Ausnutzung der Dampf kraft. Die dem Kurbelbetriebe entsprechenden Geschwindigkeitsänderungen, von Null auf ein Maximum steigend und wieder auf Null zurückgehend, ergeben günstige Besch!eunigungsVerhältnisse; richtig gebaute (auch bei den Hubpumpen unentbehrliche) Windkessel vermindern die abwechselnd zu bewegenden Wassermassen auf ein beliebig geringes Maß. Als Nachteile werden aufgeführt: das große Gewicht der Schwungmassen nebst Zubehör, der größere Raumbedarf der Maschinenanlage und die teureren Fundamente, die Arbeitsverluste, welche das Gewicht des Schwungrades sowie die kraftausgleichende Wirkung desselben veranlaßt, und die höheren Anlagekosten. Das letztere ' Moment wäre unter Umständen das entscheidende, da sich in demselben die anderen summieren. Wenn aber diese Maschinen mit größeren Geschwindigkeiten betrieben werden und gleichmäßige Arbeit zu verrichten haben, sind sie fast ohne Ausnahme ebenso billig, als Hubmaschinen, und es besteht dabei der überwiegend in die Wagschale fallende Vorzug des geringeren Dampfverbrauchs: der Vorzug kleinerer Betriebskosten, wie bereits erwähnt.

Im übrigen wollen wir nicht unerwähnt lassen, daß das Bedürfnis nach Massenausgleichung auch bei den Hubmaschinen (Duplex-, Triplex-, Quadruplexpumpen) vorhanden ist und sich in der Anlage von Kraftausgleichcylindern etc. bemerkt.

Es ist ein 'ganz natürliches Verfahren, bei Schwungradmaschinen die Dampfkraft unmittelbar auf die Hebemaschine (also ohne Zwischentransmission, Rädervorgelege etc.) zu übertragen: die Achsen von Dampfkolben und Pumpenkolben in eine Linie zu bringen und beide Kolben gleiche Wege zurücklegen zu lassen. Ungünstig in dieser Hinsicht ist bis jetzt der Umstand, daß die vorteilhafteste Geschwindigkeit für den Dampfkolben viel größer sich gestaltet, als die nach dem heutigen Stande der Pumpentechnik in Rücksicht auf stoßfreien Gang der Ventile und zur Verhinderung allzugroßer Druckschwankungen zulässige Geschwindigkeit des Pumpenkolbens. Aus diesem Umstande erklärt sich das Widerstreben hervorragender Ingenieure [317], S. 658 gegen die unmittelbare Kraftübertragung. Man rückt aber dem Ziele: die Pumpengeschwindigkeit und Umdrehungszahl mit Sicherheit und ohne große Druckschwankungen zu erhöhen und mit der Zeit auf das Maß der günstigsten Dampfkolbengeschwindigkeit zu bringen, näher, und sind besonders Riedler in diesem Bestreben wichtige Fortschritte zu verdanken. Dieser Autor bezeichnet es übrigens [631] auch dann, wenn eine geringere Dampf kolbengeschwindigkeit, bezw. eine kleinere

Antriebsgeschwindigkeit, als sie die vorteilhafteste wäre, in Rücksicht auf die Pumpen zur Anwendung gelangen muß, als ganz selbstverständlich, wo es die übrigen Umstände gestatten, den Dampf kolben und Pumpenkolben unmittelbar zu kuppeln.

Ganz besondere Vorteile bietet die unmittelbare Kraftübertragung, wenn die gemeinsamen Achsen von Dampfmaschinenkolben und Pumpenkolben in einer Horizontalen liegen, weil sich damit eine von allen Seiten leicht zugängliche, ausbalancierte und übersichtliche Gesamtanlage hersteilen läßt; diese Disposition wird denn auch vorzugsweise angestrebt. Sie ist jedoch nur dann möglich, wenn der Vertikalabstand des tiefsten Saugwasserspiegels von Unterkante Druckventil der Pumpe plus den Reibungswiderstandshöhen in Saugleitung zusammen unter 7 bis 8 Meter bleiben (vgl. S. 619).

Bei kleinen Anlagen verwendet man in der Regel Eincylinderdampfmaschinen mit Expansion und 5 bis 6 Atmosphären Kesselüberdruck. Nachdem die Einfachheit einer Anlage an sich ein Faktor ist, welcher stets die größte Rücksicht verdient, überwiegt bei kleinen Maschinen der hieraus hervorgehende Vorzug fast ohne Ausnahme die Nachteile der Dampfverluste, die allerdings bei geringen Dampfkolbengeschwindigkeiten, bezw. langsam gehenden Pumpen ziemlich groß werden und daher rühren, daß verhältnismäßig sehr viel Kraft (Dampf) für die Wasserbeschleunigung verbraucht wird. Im übrigen gestatten kleine Pumpen auch die relativ größte Pumpengeschwindigkeit und Umdrehungszahl.

¹

Diese für die Praxis ausi’eichenden Formeln sind nach ähnlichen Untersuchungen von Br esse (vgl. Abschn. I, S. 24 ff. [273], 2. Aufl. S. 258) durch Dupuit (vgl. Abschn. I, S. 24 ff. [229], S. 329) erstmals veröffentlicht worden. Man findet sie seit 1854 vielfach mit und ohne Quellenangabe in anderen Publikationen wiederholt. ♦

²

Bei langen Saugleitungen geht man bis zum 15 fachen Pumpenvolumen.

³

Selbstverständlich müssen die angemessenen Dimensionen der Saug- und Druckwindkessel gerechnet werden (vgl. die Litteraturangaben S. 563). Bei mehreren zusammen arbeitenden Pumpen wird noch ein sogen. Hauptdruckwindkessel angeordnet.

⁴

Kostenvergleickungen ohne Rücksicht auf den speziellen Fall sind undurchführbar. Pro Pferdestärke Nutzleistung, auf der Welle gebremst, kosten Turbinen etwa 100 bis 800 Mark, Wasserräder etwa 100 bis 400 Mark, selbstverständlich ohne Rücksicht auf die Wasserzuleitung und Ableitung, Wehrbauten etc.

⁵

Näheres über Wasserräder und Turbinen findet sich in den im Litteraturverzeichnis S. 563 ff. sub 31, 35, 36, 38, 39, 40, 45, 48, 49, 55, 57, 59, 84, 88, 93, 103, 108, 109, 119, 121, 131, 132, 166 angeführten Werken. Ferner in: Meissner, G., Wasserräder und Turbinen. Jena 1878/82; Bach, C., Die Wasserräder. Stuttgart 1886, worauf wir verweisen. Hinsichtlich der zur Ausnutzung von Wasserkräften nötigen Nebenanlagen sei auf die Monographie von Zuppinger: Wasserkraft und Wasserkraftanlagen, Berlin 1885 (Separatabdruck aus der Zeitschr. d. Yer. deutscher Ingen. Bd. 29, S. 65, Jahrg. 1885) aufmerksam gemacht.

⁶

Bekanntlich ist die Quantität Kohle zur Verwandlung eines bestimmten Quantums Wasser in Dampf von der Pressung des letzteren nahezu unabhängig.

Von einer bestimmten Grenze ab (bei mittleren Anlagen) werden gewöhnlich die Zweicylindermaschinen (Woolfsche, Verbundmaschine) mit 6 bis 8 Atmosphären Kesseldruck vorgezogen. Die Woolfsche Disposition (zwei Cylinder hinter einander) wird nicht mehr so häufig wie früher angewendet; viel mehr verbreitet ist die Anordnung von zwei nebeneinander liegenden Dampfpumpen mit Hochdruckcylinder und Niederdruckcylinder, verbunden durch eine Kurbelwelle, an welcher die Kurbeln um 90° (manchmal auch um 180°) gegeneinander verstellt sind. Die Dampfwirkung ist hierbei gut ausgenutzt: der Dampf expandiert successive in den zwei Cylindern. Die Beanspruchung der Maschinenteile ist eine geringere und es kann mit leichterem Schwungrade derselbe Gleichförmigkeitsgrad erreicht werden, der bei Eincylindermaschinen und gleichem Expansionsgrade erzielt wird. Die Maschinenanlage selbst ist aber unter sonst gleichen Umständen stets kostspieliger.

Die noch viel teureren Dreicyl inder-Expansio ns maschinen sollten nur für große Anlagen (über 100 Pferdestärken) bei gleichzeitig bestehenden hohen Dampfspannungen (mehr als 8 Atmosphären Ueberdruck), verwendet werden. Sie gestatten ja selbstverständlich eine noch bessere Ausnutzung der Dampfkraft als Zweicylindermaschinen, aber so bedeutend, wie man sich den daher rührenden Gewinn nach den Anpreisungen der Fabriken gewöhnlich vorstellt, ist er in der Regel nicht. Insbesondere bei kleineren und mittleren Anlagen lehrt die Erfahrung vielfach, daß selbst bei hohen Dampfspannungen die aus den Mehrkosten der Anschaffung und Unterhaltung resultierenden Nachteile die Vorteile überwiegen.

In England und in Amerika werden in neuester Zeit für tiefsitzende oder unreines Wasser liefernde Pumpen viele große Maschinen mit Schwungrad gebaut, bei welchen die gemeinsame Achse von Dampfcylinder und Pumpencylinder vertikal steht. Kleinere Maschinen dieser Art sind auch bei uns sehr verbreitet. Für alle diese Maschinen gelten die seitherigen Betrachtungen in Bezug auf Eincylinder, Zweicylinder etc. sowie Hubmaschinen ebenfalls; nur ist zu bemerken, daß die Gesamtanlage zwar kompendiöser in der eingenommenen Grundfläche, aber teurer und nicht so leicht zugänglich in allen ihren Teilen ist, wie die horizontale Disposition. Auch ist wegen der schwebenden Gewichte eine andere Kraftausgleichung erforderlich. Wir werden darauf später noch zurückkommen.

bemerkt, dass es unberechtigt wäre, die eine oder die Nicht einmal in dem Falle, in

Neben der unmittelbaren Kraftübertragung in horizontaler oder vertikaler gemeinschaftlicher Achsenlinie bestehen sodann eine große Zahl aller möglichen mittelbaren Uebertragungs-methoden: durch Balanciers, Rädervorgelege, Riementrieb, Kunstkreuze und Kniehebel u. s. w. Es ist nicht durchführbar, an dieser Stelle alle diese Anordnungen zu besprechen; einzelne derselben werden wir später vorführen. Hier sei nur andere dieser Uebertragungsmethoden a priori zu verwerfen, welchem alle Vorbedingungen für eine horizontale unmittelbar gekuppelte Disposition erfüllt sind, wird diese Lösung unter allen Umständen passen. Bei tiefer Lage des Saugwassei'spiegels, starkem Schwanken desselben, bei beschränkter Baufläche, schwierigem Terrain etc., unter Umständen auch durch zu nehmende Rücksichten anderer Art, wie geringes Baukapital, Verwendung vorhandener Maschinenteile u. dergl. mehr, ist sie sehr häufig unmöglich.

Daß die hin und her gehende Bewegung der Dampfmaschine auch auf rotierende Pumpen übertragen werden kann, ist selbstverständlich.

In der Regel pflegt man bei jedem Dampfpumpwerke auch auf die spätere Steigerung der Arbeitsleistung Rücksicht zu nehmen, sei es, daß man (bei Schwungradmaschinen) die Möglichkeit einer Erhöhung der Umdrehungszahl vorsieht oder (bei Hubmaschinen) die Maschine zum vornherein für die höhere Leistung baut. In beiden Fällen muß die günstigste Arbeitsleistung beim Normalbetrieb erfolgen. Es ist üblich, das Verhältnis zwischen normaler und maximaler Leistungsfähigkeit wie 2 : 3 anzunehmen, ohne daß für diese Zahlen gerade ein besonderer Grund anzuführen wäre.

Voreingenommenheiten gegen bestimmte Maschinensysteme, z. B. gegen Ein-cylindermaschinen, mittelbare Kraftübertragungen, Balanciermaschinen etc. sind ebenso wenig gerechtfertigt, als die unbedingte Verehrung der direkten Kuppelung von Dampfkolben und Pumpenkolben, der zweimaligen oder dreimaligen Expansion für alle Fälle oder gar das Aufstellen eines allgemeinen Typus für Wasserwerksmaschinen. Den letzteren giebt es nicht; jeder einzelne Fall will besonders behandelt sein. Dem Bauingenieur wird es manchmal schwer, unter vielen Vorschlägen den richtigen herauszufinden; die Beratung eines guten Konstrukteurs, der aber nicht gleichzeitig Vertreter einer Fabrik sein darf, dürfte deshalb da und dort empfehlenswert sein, ehe die Entscheidung getroffen wird.

Was die Kosten der Dampfpumpwerke anbelaugt, so sind sie, abgesehen von der gewählten Konstruktion, abhängig von zufälligen Konjunkturen des Marktes. Auf die Einheit der Leistung bezogen wird im übrigen auch hier mit zunehmender Größe der Anlage der Preis billiger. Wenn es sich um allgemeine Schätzungen handelt, so können im Mittel die Kosten K eines Dampfpumpwerkes liegender Anordnung in Mark, also Kessel, Motor und Pumpe nebst Rohrleitungen im Maschinenhaus und Garnituren, jedoch ohne Gebäude und Fundation zu:

K=N

(450 -f

30 000

N -j- 20

angenommen werden, wobei N die nach Gleichung 5) berechnete Nutzleistung in gehobenem Wasser gemessen, bedeutet. Balanciermaschinen und stehende Anordnungen kosten stets wesentlich mehr. Die Kosten ermäßigen sich bei rasch gehenden Maschinen und steigen etwas höher bei sehr langsamem Gange der letzteren. Bei Berechnung der Betriebskosten ist die eventuelle Speisewasserreinigung nicht außer Acht zu lassen. Verzinsung und Amortisation erfordern für Pumpe und Dampfmaschine ca. 7 bis 8 °/o , für die Kessel 10 bis 11 °/o des Anlagekapitals einschließlich Instandhaltung, Ersatzstücke, Erneuerung der Roste etc.

Das sogen, billigste Angebot verdient stets einiges Mißtrauen. Von großer Bedeutung auf die Gesamtkosten ist der Aufwand für die erforderlichen Gebäude, Maschinen und Kesselfundationen etc. Im übrigen liegt in der Regel die Entscheidung nicht in den Baukosten, sondern im Betriebsaufwande, hauptsächlich in der zugesagten Kohlengarantie. Offertsbedingungen und Verträge für Maschinenlieferungen werden wir in Abschnitt VII mitteilen.

Abgesehen von den allgemeinen Regeln für die Konstruktion von Pumpwerken und der Beschreibung größerer ausgeführter Wasserwerksanlagen, welche Einschlägiges enthalten und worüber S. 656 ff. u. 674 nachgesehen werden wolle, sind Dampfpumpensysteme beschrieben und verglichen in den Nummern: 42, 60, 95, 99, 100,    129,    135,    141,    143,    144,    149,    152,    157,    162,    175,

180,    197,    211,    112,    218,    225,    229,    232, 233, 238,    243,    250,    260,    263,    264,    269,    275,    276,    279,    282,

284,    288,    319,    328,    331,    339,    342,    361, 419, 454,    469,    471,    474,    476,    477,    481,    495,    496,    527,    528,

552,    555,    601,    602,    603,    612,    617,    625, 687, 688    des    Litteraturverzeichnisses, worauf    wir    ver

weisen.

Gasmotoren. (Petroleummotoren.) Eine Mischung von 1 Volumen Leuchtgas und 4 Volumen Luft beginnt mit Druckentwickelung zu brennen und hört — normale atmosphärische Spannung vorausgesetzt — in dem Verhältnis von 1:12 auf,

entzündbar zu sein. Zwischen diesen Grenzen liegt das Gemisch, dessen das Leuchtgas zur vollkommenen Verbrennung bedarf — das sogen, stärkste Gemisch — das im allgemeinen für verschiedene Leuchtgasarten verschieden, im Durchschnitte 1 Volumen Gas auf 5^2 Volumen Luft ist. Durch Zusammendrückung der Leuchtgasgemische vor der Entzündung läßt sich die Druckäußerung während der Verbrennung verstärken.

Auf diesen Eigenschaften beruht die Verwendung des Gases zu motorischen Zwecken. Durch praktische Erfahrungen hat sich herausgestellt, daß ein Mischungsverhältnis von 1 : 6 bis 1 : 7 die besten ökonomischen Resultate liefert. Die aus

Benutzung der Explosivkraft des Gasgemisches hervorgehende Einrichtung der Gaskraftmaschine müssen wir hier als bekannt voraussetzen*).

In der neueren Zeit werden die sogen. Viertaktmaschinen mit Schieberflammenzündung oder Glührohrzündung vorzugsweise angewendet und in beliebigen Größen iß bis zu 200 Pferdestärken hergestellt. Als Gasverbrauch wird pro Stunde und Pferdestärke Nutzleistung (an der Schwungradwelle gebremst) bei kleinen Motoren 1,2 Kubikmeter, bei mittleren 1 Kubikmeter und bei großen 0,8 Kubikmeter ziemlich allgemein angenommen. Doch bestehen Maschinen, welche wesentlich weniger verbrauchen (z. B. jene der Deutzer Gasmotorenfabrik, angewendet bei dem S. 672 beschriebenen Meissener Wasserwerk, mit 0,627 Kubikmeter u. a.). Bei der Neuheit des Fabrikates bezw. der großen Abhängigkeit seiner Qualität von weiteren Erfahrungen, ist für den Bezug von Gasmotoren zu empfehlen, sich

hervorragende Firmen zu halten und durch niedrigen Ankaufspreis sich nicht zu sehr beeinflussen zu lassen. Mit der Aufstellung von Gasmotoren ist die Zuleitung Kühlwasser verknüpft und darf im Mittel pro Stunde und Pferdestärke ein

wenn

von

nur

an

von

Wasserverbrauch für die Abkühlung von 35 bis 40 Liter angenommen werden, das zugeleitete Wasser mit etwa 12° C. ein- und mit 60° C. austritt. Es sind also bei Vergleichungen der Anlagekosten außer dem Kaufpreise für den Motor auch die Kosten der Wasserzuleitung und Wasserableitung, jene der Luftzuleitung in die Mischkammer und selbstverständlich der Gaszuleitung mit Gasuhr und Regulator, der Auspuffleitung, Fundamentierung, Montage etc. zu berücksichtigen.

Der Betrieb ist im allgemeinen sehr einfach und dies ist ein Hauptvorzug der mit Gasmotoren vollzogenen Wasserhebung. Gute Motoren erfordern überdies höchstens 1 bis 2 Stunden Arbeit pro Tag für das Reinigen; die unerläßliche Stillstandsperiode ist deshalb nicht größer als jene bei Verwendung von Wasserkraft oder Dampfkraft. Der Abnutzung wird bei guter Bedienung eine Amortisationsquote von 10°/o, bei mangelhafter eine solche von 15 °/o Der Verbrauch von Schmier- und Putzmaterial ist bei den verschie-

entsprechen.

denen Systemen so außerordentlich verschieden, daß wir außer Stande sind, hier genauere Angaben zu machen; kleinere Motoren veranlassen für Schmierung und Wartung pro Tag und pro Pferdestärke etwa einen Aufwand von Mark 0,50 bis Mark 1.

Bei guten Dispositionen und bei Vermeidung von Zahnradvorgelegen etc. arbeiten die mit Gas betriebenen Hebewerke nahezu geräuschlos, gefahrlos und zuverlässig. Ein Versagen des Dienstes kann allerdings eintreten bei starkem Wechsel des Gasdruckes, Störungen in der Gasuhr, undichten Kolben und verschmutzten Schiebern, undichten Einlaß- und Auslaßventilen, Wasseransammlungen im Auslaßtopfe, ausbleibender Zündung etc. Ebenso treten Arbeitsverluste ein bei mangelhafter Bewegin der Misch-

lichkeit des Regulators, verspäteter Zündung, Rückschlägen, Störungen kammer u. s. w. Aehnliches kommt indessen aus ähnlichen Ursachen auch bei

*) Ygl. G. Lieckfeld, Der Gasmotor und seine Verwendung in der Praxis. Hannover 1891.

anderen Motoren vor und es kann hier wie dort nur eine sorgfältige Bedienung vor den sich ergebenden Nachteilen schützen.

Es werden liegende und stehende Gasmotoren erbaut; bei den letzteren ist größte Raumbeschränkung der Hebungsanlage möglich. In der Regel machen die Motoren 140 bis 200 Umdrehungen pro Minute. Bei der Wasserhebemaschine wird man deshalb nur in Ausnahmefällen (wenn es sich um große Quanta bei geringen Hubhöhen, also Zulässigkeit rotierender oder Zentrifugalpumpen, oder um Hubpumpen handelt, die kleine Wassermengen auf sehr große Höhen heben müssen) eine direkte Kraftübertragung anordnen können. In der Regel wird, weil der Gasmotor die gleiche hin und her gehende Bewegung macht, wie die Dampfmaschine, auch in ganz ähnlicher Weise die Arbeitsübertragung (durch Riementrieb, Seiltrieb etc.) auf die Wasserhebemaschine vermittelt. Die Preise der Gasmotoren sind selbstverständlich, nach Qualität der letzteren, sehr verschieden. Wir vermeiden es absichtlich, hier eine Zusammenstellung zu geben, die ja ohnehin sich jedermann selbst und leicht durch Anfragen bei einer oder bei mehreren Fabriken einholen kann, nochmals vor niederen Angeboten warnend. Rationell dürfte es sein — und die besseren Fabriken sind alle hierauf eingerichtet — die Lieferung des Motors und der Wasserhebeanlage sowie ihre Aufstellung unter der Bedingung präziser Garantien für den Gasverbrauch in eine Hand zu legen.

Ob die mit Gasmotoren betriebenen Wasserwerke ebenso ökonomisch arbeiten, wie jene mit Dampfkraft etc., ist natürlich im speziellen Falle eingehend zu prüfen. Besondere Umstände, unter welchen wir die Möglichkeit eines raschen Anlassens der stillstehenden Maschinen (rasche Hilfe in Brandfällen), die Unterbringung derselben in engen Räumen, das Wegfallen der Rauchbelästigung u. s. w. hervorheben wollen, begünstigen manchmal den Gasmotorenbetrieb auch dann, wenn eine andere Betriebsart billiger wäre. Sehr am Platze sind die Gasmotoren für Wasserhebewerke, wenn es sich — zur Unterstützung bestehender unzureichender Quellwasserleitungen oder zur zeitweisen Ergänzung von Wassertriebkräften — nur um kurze Betriebsperioden (einige Wochen oder Monate im Jahre) handelt, weil ihre Instandhaltung außer Betrieb sich sehr leicht bewerkstelligen läßt, was man von Hilfsdampfmaschinen nebst Zubehör nicht behaupten kann, und weil sie wenig Platz wegnehmen, also in bestehenden Maschinenhäusern leicht unterzubringen sind.

Erscheint die Einrichtung einer Gaskraftmaschine zum Betriebe von Wasserhebewerken zweckmäßig, ist jedoch — wie auf dem Lande — kein Gas zu haben, so können Petroleummotoren verwendet werden.

Die Petroleummotoren (Benzinmotoren etc.) sind im wesentlichen den Gasmotoren ähnlich. Die Brennflüssigkeiten (Petroleum, Benzin etc.) werden entweder vergast und dann die Dämpfe mit Luft gemischt (wobei ein Gaserzeugungsapparat notwendig ist), oder man zerstäubt die Brennflüssigkeit (eventuell mit Durchtreiben von Luft), in welch letzterem Falle die Vergasung erst bei Entzündung des Gemenges eintritt. Auch hier ist, wie bei den Gasmotoren, eine Kühlung des Arbeitscylinders erforderlich. Man rechnet bei großen Motoren pro Stunde und Pferdestärke durchschnittlich x/2 bis ³/4 Liter, bei kleineren Motoren von 1,5 bis 6 Pferdestärken 0,80 bis 1 Liter Brennflüssigkeit und im übrigen den Kühlwasserverbrauch, die Ausgaben für Schmier- und Putzmaterial, Amortisation etc. genau so wie bei Gasmotoren. Die Anschaffungskosten für Petroleummotoren sind etwas höher, als jene für Gasmotoren; doch fällt dabei Gaszuleitung, Gasuhr, Regulator etc. weg, so daß die Gesamtanlage meistens nicht teurer wird.

Pulverkraftmaschinen, Ammoniakkraftmotoren,

Heifäluftmotoren, Kohlensäuremotoren,

Schwefelkohlenstoffkraftmaschinen etc. können wir hier übergehen unter V erweisung auf die Patentschriften von Klasse 46. Ihre Anwendung für Zwecke der Wasserversorgung ist bis jetzt nicht üblich.

Windmotoren. Als sehr zweckmäßige Maschinen zur künstlichen Wasserförderung empfehlen sich in geeigneten Gegenden Windmotoren; dieselben sollen jedoch sowohl in Betreff der Richtung, als auch der Stärke des Windes selbstregulierend arbeiten. Der beste derartige Motor von Halladay sitzt auf einem, mit Hilfe von Rollen beweglichen Drehtische, welch letzterer entweder durch ein starkes Gerüst oder einen Mast gestützt, sich in 8 bis 10 Meter Erhebung über der Bodenfläche befinden muß, so daß der Wind von allen Seiten ungehindert zu dem Motor gelangen kann. Das Windrad besteht aus einer kreisförmigen Scheibe, aus welcher um die Achse ein innerer Kreis wie etwa */³ Durchmesser des Scheibenkreises ausgeschnitten ist; mit Ausnahme dieses Ausschnittes ist die ganze, gewöhnlich mit 8 Armen an der Welle befestigte Scheibe mit dicht neben einander nach Art der Jalousien gestellten hölzernen Brettchen bekleidet und diese sind sodann dem Winddruck ausgesetzt. Die Einstellung des Rades in die Windrichtung geschieht wie bei den holländischen Windmühlen selbstthätig durch eine hinter dem Rade angebrachte kräftige Windfahne; will man den Betrieb abstellen, so wird die Achse des Rades so gedreht, daß dieselbe rechtwinklig auf die wirksame Windrichtung zu stehen kommt oder es werden durch eine Hebelvorrichtung die einzelnen Sektoren des Rades nach Art eines Tambours um die Radachse gruppiert. Die Reguliervorrichtung an den Windrädern ist dazu bestimmt, bei starkem Winde die Geschwindigkeit des Rades stets innerhalb der nach Konstruktion desselben und seines Unterbaues

zulässigen Grenzen zu halten.

Der unvermeidliche Uebelstand der Windräder, bei zu geringer oder zu starker Windgeschwindigkeit nicht arbeiten zu können, beschränkt ihre Anwendung auf Wasserversorgungen mit größeren Reservoiren, deren Inhalt nach der bekannten größten Windstille zu bemessen ist, wenn nicht für Ersatz in solchen Perioden gesorgt zu werden vermag. Die Größe der Raddurchmesser schwankt in der Regel zwischen 2,50 und 18,00 Meter und die Leistungsfähigkeit je nach der Stärke des Windes.

In letzterer Hinsicht wird man gut thun, für mitteldeutsche Verhältnisse keine größere Windgeschwindigkeit als 4,5 Meter pro Sekunde zu unterstellen. Legt man für den Nutzeffekt des Windrades die bewährte empirische Formel:

12) L = <pFv³

zugrunde, in welcher L den in gehobenem Wasser gemessenen Nutzeffekt des Rades in Kilogramm-Meter und Sekunde, F die windfangende Fläche in Quadratmeter, v die Windgeschwindigkeit in Meter und <p einen Zahlenkoeffizient bedeutet, so wird mit den Mittelwerten:

v = 4,5,

F= 0,7 . F>\

<p = 0,011,

der Durchmesser D für Windräder, welche eine Arbeit von L Kilogramm-Meter pro Sekunde oder N Pferdestärken leisten sollen:

13) D = 1,2 . 1/L = 10,4 . ]/N.

Diese Formel ergiebt einen ausreichenden Raddurchmesser und es ist bei der Bestimmung von L bezw. N nur die reine Nutzleistung, welche der Windmotor vollbringen soll (nach Abzug aller Reibungsverluste etc.), in Rücksicht gezogen.

Ein Motor von 4,5 Meter Raddurchmesser wird z. B. bei 4,5 Meter Windgeschwindigkeit eine Arbeit von ca. Vs Pferdestärke leisten, also 1 Liter Wasser pro Sekunde 15 Meter hoch heben etc. etc.

Die Leistung erhöht sich selbstverständlich wesentlich bei stärkerem Winde, wird aber im allgemeinen stets eine relativ geringe bleiben. Dieser Umstand beschränkt die Anwendung der Motoren auf kleinere Arbeitsleistungen; im Binnenlande dürfte das Maximum der in gehobenem Wasser gemessenen Leistung bei größtem Raddurchmesser (18 Meter) und kleinem Winde (v — 4,5 Meter) ca. 4 Pferdestärken betragen. Dagegen werden diese Motoren bei der Versorgung einzelner Wohngebäude und kleinerer Komplexe, von Bahnhöfen (vgl. § 49) etc., besonders in Gegenden mit regelmäßigen Winden, sehr willkommen sein.

#L

/;

jl 1Hlkl

|| r.....i

fl m

Fig. 261.

Die Windmotorenanlage des Wasserwerks der Stadt Greifswald soll nach Mitteilungen der ausführenden Maschinenfabrik Filler u. Hinsch, Eimsbüttel-Hamburg, bei dem Jahresdurchschnittswinde von v = 4,3 Meter ein Wasserquantum von 162 Kubikmeter pro Stunde auf 6 Meter Höhe

6 . 162000

= 270 Sek.-Kilogr.-Meter gleich

fördern. Dies würde also einer Nutzleistung L =

kommen. Der Durchmesser des Windrades ist dabei = 12,20 Meter und es wäre der entsprechende Nutzeffekt größer als die gewöhnlich angenommene Ziffer. Wir haben in Fig. 261 eine Abbildung dieser Anlage gegeben. Der Motor treibt nach uns gewordenen Mitteilungen in völlig zufriedenstellender Weise vier eiserne, doppeltwirkende Saug- und Druckpumpen von 250 Millimeter Cylinderdurchmesser und 500 Millimeter Hublänge, die unter Terrain gestellt worden sind.

Zur Beurteilung der normalen Kraftleistung der verschiedenen Motoren giebt übrigens obengenannte Maschinenfabrik (im Sinne unserer früheren Definition, L in Kilogramm-Meter pro Sekunde ausgedrückt und in gehobenem Wasser gemessen bei mittlerer Windgeschwindigkeit) folgende zusammengehörige Werte von D und JL, woraus wir D : j/'L berechnet und das Ergebnis beigefügt haben:

3600

8,5

3,65

4,00

4,30

5,00

5,50

6,10

6,70

7,60

8,50

9,15

11,0

12,2

13,75

15,25

8,3

10,8

15,0

20,8

25,0

35,0

45,0

50,0

62,5

70,0

83,3

125,0

166,7

208,3

266,7

1,1

1,1

1,0

0,9

1,0

0,9

0,9

0,9

1,0

1,0

1,0

1,0

0,9

0,9

0,9

Während wir nach der empirischen Formel 11) I) = 1,2 . [/~L erhielten, zeigt diese Tabelle im Mittel ungefähr die Bezeichnung D — [/"L , d. h. L ist bei gegebenem Durchmesser des Windrades etwas größer als bei Berechnung nach 11).

Selbstverständlich sind lokale Verhältnisse und Betriebsschwierigkeiten von erheblichem

Einflüsse.

Eine möglichst hohe und freie Aufstellung der Windräder wirkt sehr wesentlich zur Erhöhung ihrer Leistungsfähigkeit mit; ungeeignete Aufstellung und ungenügend bemessene Raddurchmesser haben schon häufig zu Mißerfolgen geführt, welche der allgemeineren Anwendung der Windmotoren geschadet haben. Wir bemerken noch, daß ein etwa zu groß gewählter Durchmesser niemals von Nachteil sein kann, sondern nur bewirkt, daß der Motor schon vor der rechnungsmäßig vorausgesetzten Windgeschwindigkeit arbeitet, empfehlen also die Berechnung nach 13).

Im übrigen verweisen wir auf die Nummern 47, 68, 91, 380, 490, 494, 574, 627, 668 und 702 des Litteraturverzeichnisses.

Verschiedene andere Betriebskräfte. Außer den bereits abgehandelten Betriebskräften stehen an manchen Orten komprimierte Luft, Elektromotoren, Ebbe und Flut etc. für die Hebung des Wassers zur Verfügung; auch die Eigenschaften der atmosphärischen Luft werden zur Wasserförderung benutzt, sei es, daß man Wasser mittels eines Rohres (Saugheber) von höher gelegenem Niveau über einen Rücken nach tiefer gelegenem Niveau leitet oder daß man durch künstliche Erzeugung von Luftverdünnung im Rezipienten das Aufsteigen des Wassers in diesen von tiefer gelegenem Niveau aus bewirkt [148], [348], [731],

Ist eine Stadt mit Preßluft oder Elektrizität zum Betriebe von Kraftmaschinen ausgerüstet, so mag man immerhin erwägen, ob die Verwendung zur Wasserförderung [208], [224], [258], [298], [537], [719] in großem Maßstabe gegenüber anderen Kräften finanzielle Vorteile bietet. Es kann dies dann zutreffen, wenn z. B. — wie bereits S. 617 erwähnt — zur Wassergewinnung aus einem Grundwasserbecken eine große Zahl Einzelanlagen (Brunnengruppen etc.) erforderlich werden, besonders bei tiefer Spiegellage unter Terrain — mit dem gewöhnlichen Mittel einer gemeinsamen Saugleitung unter sich ohne abnormalen Aufwand nicht in Zusammenhang zu bringen sind. Hier wird eventuell der Betrieb von einer Zentralstation C (Fig. 262) aus bezw. die (pneumatische oder elektrische) Kraftübertragung von C zum Betriebe der Wasserförderung in den Gruppen sein, besonders wenn sich diese Förderung auf den Transport bis schachte in C beschränkt und in C dann die Wasser aus diesem Sammler durch nochmalige Hebung mit einem einzigen Druckrohr nach dem Versorgungsobjekte geleitet werden. In solchen Fällen erreicht man durch den zentralen Betrieb — obschon die Kraftübertragung bedeutende Arbeitsverluste im Gefolge hat — sehr erhebliche Ersparnisse an Personalaufwand, welche die aus der teureren Betriebskraft entstehenden Nachteile eventuell aufwiegen, und den Vorteil leichterer Uebersicht über das Ganze sowie einheitlicher Direktion.

Lueger, Wasserversorgung.

die

ff

;D

Fig. 262.

A, B, B, E die beste Lösung zu einem Sammel-

Ebbe und Flut sind Kraftäußerungen, die unter Umständen vorteilhaft ausgenutzt werden könnten; doch fehlt für ein Urteil darüber bis jetzt noch die experimentelle Grundlage. Uns wenigstens sind diesbezügliche Ausführungen unbekannt.

Hebemaschinen. Wird Wasser geschöpft und samt dem Schöpfgefäße auf eine bestimmte Höhe gehoben, so ist selbstverständlich die geleistete Gesamtarbeit eine größere, als bei einfachem Fortdrücken des Wassers bezw. der Förderung in geschlossenen unbeweglichen Leitungen. Auf die von Menschen und Tieren betriebenen Schöpfwerke, die seit unvordenklichen Zeiten in fast unveränderter Form bis heute bestehen, haben wir bereits S. 622 hingewiesen; sie kommen mehr beim landwirtschaftlichen Betriebe, weniger bei der modernen Wasserversorgung für Städte zur Anwendung. Hier leisten Pumpen bessere Dienste. Wir werden deshalb hier nur die Pumpen einer näheren Betrachtung unterziehen und verweisen hinsichtlich der Schöpfwerke auf [39] Bd. 4, [61], [79], [83], [97], [112], [113], [122], [207], [234], [583], [587], [691].

Bei den Pumpen unterscheidet man solche mit hin und her gehender, mit stetig drehender und mit schwingender Bewegung; ferner stoßweise arbeitende Pumpen (Widder), Strahlpumpen, Luft-, Gas- und Dampfdruckpumpen.

Die Ortsveränderung des von den Pumpen gehobenen Wassers geschieht entweder durch Ansaugen, Abschluß und Fortdrücken oder durch Ansaugen und stetige oder stoßweise Weiterbeförderung mittels einer der zu hebenden Flüssigkeit künstlich und ständig oder in Intervallen erteilten Energie. Alle Pumpen saugen dadurch an, daß sie im sogen. Saugrohre einen luftverdünnten Raum hersteilen, gegenüber welchem sodann die atmosphärische Pressung die gleiche Kraftwirkung hat wie eine auf dem Saugwasserspiegel stehende Wassersäule von 7 bis 8 Meter Höhe (die Luftleere, die aber unerreichbar ist, entspricht bekanntlich 10,33 Meter).

Die heutzutage am häufigsten bei der Wasserversorgung angewendeten Pumpen haben eine hin und her gehende Bewegung, also eine veränderliche Geschwindigkeit, die bei jedem Hingang oder Hergang am Ende des Weges zu Null wird. Die Pumpen mit stetig drehender Bewegung (rotierende Pumpen, Zentrifugalpumpen) erteilen dem in Hebung befindlichen Wasser eine kontinuierliche, immer gleichsinnig gerichtete Bewegung; sie werden — mit Ausnahme der Zentrifugalpumpen — bei Wasserhebungsanlagen aus später zu erörternden Gründen wenig verwendet. Pumpen mit schwingendem Kolben [188], [423], [666] (sogen, oszillirende Pumpen) kommen bis jetzt bei der Wasserversorgung fast gar nicht in Betracht; wir werden sie also hier übergehen unter Verweisung auf die unten angegebenen Spezialhandbücher und auf die Patentschriften D.R. P. Nr. 1318, 1965, 2702, 2707, 3114, 3998, 5998, 11646, 16778, 19475, 24205, 17432, 28908, 58863, 58865, 59027.

Stoßweise arbeitende Pumpen (Widder) sind sehr beliebte und zweckmäßige Hebemaschinen; Strahlpumpen sowie Luft-, Gas- und Dampfdruckpumpen eignen sich für besondere Fälle ebenfalls vortrefflich.

Die Litteratur über Dampfpumpensysteme haben wir bereits S. 634 angegeben. Die Konstruktion von Pumpen im allgemeinen ist erörtert in folgenden im Litteraturverzeichnis S. 503 ff. angegebenen Lehrbüchern: 29, 33, 34, 36, 37a, 38, 39, 41, 44, 49, 51, 52, 54, 59, 61, 62, 63, 66, 67, 69, 70, 71, 72, 73, 77, 79, 82, 83, 85, 86, 87, 88, 90, 92, 93, 96, 97, 98, 102, 104, 107, 108, 110, 111, 112, 113, 114, 116, 118, 120, 122, 125, 126, 127, 128, 133, 134. Ferner sind an diesbezüglichen Abhandlungen der Zeitschriftenlitteratur hervorzuheben: 138, 153, 160, 178, 179, 185, 195, 196,    201,    204,    207,    209,    213,    214,    215,    220,    221,    226,    228,    230,    234,    235,    242,    244,    247,    249,

Allgemeine Erörterungen über Pumpen, Uebersichten und Kritiken ausgeführter Systeme etc. enthalten: 137, 146, 150, 193, 248, 251, 281, 291, 297, 317, 322, 329, 335, 353, 388, 389, 397, 399, 407, 447, 461, 492, 498, 503, 515, 529, 557, 563, 599, 628, 631, 632, 730.

Pumpen mit hin und her gehender Be wegung. Man unterscheidetim wesentlichen bei dieser Kategorie einfach wirkende, einfach saugende und doppelt drückende (mit Differentialkolben) und doppelt wirkende Pumpen. Hinsichtlich der für das Saugen und Drücken verwendeten Kolben wird sodann der Unterschied zwischen Scheibenkolben und Taucherkolben (Plunger) gemacht, soferne die vor und hinter dem Kolben bewegten Wasser stets durch den Kolben getrennt sind; Ventilkolben lassen bei der Druckwirkung auch Wasser durch den Kolben strömen.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht in der Anordnung der Pumpen mit Ventilen und jener ohne Ventile (Wassersäulenmaschinen).

Bei den ganz kleinen Anlagen werden fast ohne Ausnahme Ventilkolbenpumpen in Arbeitscylindern nach Fig. 263 angeordnet. Ein Ventilkolben P saugt bei der Aufwärtsbewegung das Wasser mittels des Ventiles V an und drückt das oberhalb befindliche durch das Rohr D fort; hört diese Bewegung auf, so schließt sich das Ventil V. Bei der Abwärtsbewegung steigt das in dem Raume zwischen P und V befindliche

mm

Fig. 263.

w

ffpssB

: '1^1

^caa,-^-------^ -mL/1

|ijff

m

ssiikJ

Fig. 264.

r/

■Nf

f^Ti

'/

ML

«Milli

: |i

hp^

KF f

, ,-p» .

g (E==^«.—i &

<U

.atiwwl

L---r~

feil

MKM

Fig. 265.

Wasser durch den Ventilkolben P über diesen auf. Der Raum R zwischen Pumpengehäuse und Druckrohr dient als Windkessel. Von dieser Konstruktion sind die in den Figuren 216, 225 und 254 dargestellten, von Hand betriebenen Pumpbrunnen, und man nennt sie einfachwirkend, d. h. nur beim Aufgange saugend und drückend. Das Ventil V soll dabei stets so tief gelegt werden, daß dessen Abstand von dem denkbar tiefsten Saugwasserspiegel nicht mehr als

6 bis 7 Meter beträgt.

Eine einfachwirkende Plungerpumpe mit Ventilen (Konstruktion von Klein, Schanzlin u. Becker in Frankenthal) ist in Fig. 264 gezeigt. Bei der Vorwärtsbewegung schließt sich das Säugventil und der Taucherkolben verdrängt durch sein Vordringen das in den Pumpenkörper eingedrungene Wasser durch die beim Heben des Druckventils entstehende OefFnung in das Druckrohr (bezw. den Druckwindkessel). Die Rückwärtsbewegung des Plungers schließt das Druckventil und öffnet das Säugventil. Durch die Luftschraube s kann nach Bedarf Luft zur Füllung des Windkessels mit angesaugt werden.

Eine von der gleichen Fabrik ausgeführte Konstruktion für doppeltwirkende Scheibenkolbenpumpen in horizontaler Anordnung zeigt Fig. 265. Die Pumpe ist mit sogen. Klappenventilen b, d, g, f versehen; angesaugt wird das Wasser durch die Oeffnung a und fortgedrückt nach dem Windkessel e bezw. nach dem durch einen Pfeil angedeuteten Druckrohr. Die für Riementrieb bestimmte Pumpe führt zur Zeit die Bewegung von rechts nach links aus. Dabei sind die Saugklappe d und die Druckklappe g gleichzeitig offen; wechselt die Bewegung

durch Null, so schließen sich beide Klappen. Geht sodann der Kolben c von links nach rechts, so öffnet sich die Saugklappe b und die Druckklappe f u. s. f. Es wird also beim Hingange und Hergange gleichzeitig Wasser gesaugt und fortgedrückt und daher rührt die Bezeichnung der Pumpe als doppeltwirkende.

Eine stehende doppeltwirkende Plungerpumpe derselben Fabrik zeigt Fig. 266. Jede Bewegung des Plungers bewirkt gleichzeitiges Saugen und Drücken. Eigentümlich an dieser Anordnung ist das Verlegen der Stopfbüchse in den Pumpenraum, womit das Eindringen von Luft in den letzteren verhütet ist. Als Vorteil wird angegeben, daß die Reibung an dem Plunger viel geringer ist, weil die durch zwei seitliche Deckel zugängliche Stopfbüchse nur gegen Wasser abzudichten hat, also nur leicht angezogen wird. Eine andere Anordnung doppeltwirkender horizontaler Plungerpumpen zeigt Fig. 289, S. 661.

mm

fp

Fig. 268.

Fig. 266.

Eine stehende doppeltwirkende Scheibenkolbenpumpe zeigt die in Fig. 267 dargestellte Konstruktion von A. L. G. Dehne in Halle a. S. Die Pumpe arbeitet in gleicher Weise, wie soeben beschrieben, und ist so angeordnet, daß die Säugventile sowohl als die Druckventile vollkommen gleich sind und durch einfaches Lösen des Flantschenverbandes ausgewechselt werden können. Die Kolbenbewegung erfolgt durch ein Kurbelgetriebe von liegender Welle aus. Leichte Zugänglichkeit zu den Ventilen, einfache Auswechslung derselben und übersichtliche Disposition sind Hauptvorzüge dieser in jeder Beziehung bewährten Konstruktion.

----jTH

ln der Regel haben die einfachwirkenden Pumpen beim Ansaugen einen viel geringeren Widerstand, als beim Fortdrücken, und gehen dann in der Saugperiode zu rasch. Durch Kombination von mehreren Pumpen (Verbundpumpen) kann man gegen die hieraus sich ergebenden Uebelstände in zweckmäßigster Weise Vorkehrung treffen; unter Umständen schon durch ein genügend großes Schwungrad etc. Denselben Zweck erreicht man auch durch sogen. Differentialkolben, wie ihn die durch Fig. 268 dargestellte Konstruktion von Klein, Schanzlin u. Becker in Frankenthal zeigt. Der Scheibenkolben in der Pumpe hat hierbei doppelt so viel Querschnitt, als der daran befindliche Plungerkolben. Drückt der Kolben, so sammelt sich die Hälfte des fortgedrückten Wassers in dem ringförmigen Raume zwischen Plunger und Cylinderwand. Beim darauf folgenden Ansaugen wird sodann gleichzeitig das so angesammelte Wasser fortgeschoben. Die Pumpen wirken also einfachsaugend und doppeltdrückend. Man verwendet sie hauptsächlich für Anlagen mit wechselndem Dampfdruck und bei vorhandenen Röhrenkesseln mit hohem Dampfdruck [183], [210].

Unter sonst gleichen Umständen benutzt man Pumpen mitScheibenkolben nurzur

Förderung von klarem Wasser auf kleinere und mittlere Druckhöhen. Auf die Klarheit des W assers istbe-sonders bei horizontale rAnordnung derScheibenkolben-z u sehen.

;!

fjr *

hrsri

23 u m p e n Pumpen mitPlun-gerkolben werden auch für mittlere,

vorzugsweise aber für große Drucksind jedoch unbedingt in allen Fällen angeze igt, in

Fig. 269.

Fig. 267.

höhen verwendet: sie welchen das zu fördernde Wasser sandige und erdige Suspensionen enthält.

Die Anschaffungskosten der Plungerpumpen sind stets größer als jene der Scheibenkolbenpumpen.

Die seither betrachteten Kolbenpumpen waren sämtlich mit Ventilen versehen. Kolbenpumpen ohne Ventile arbeiten vorteilhafter, weil der Ventilwiderstand wegfällt. Solche Pumpen werden verschiedentlich, meistens aber mit Wasser betrieben und heißen in letzterem Falle Wassersäulenmaschinen. Wir haben in Fig. 255, S. 624 den Schmid’schen Motor, der gewissermaßen typisch ist für Wassersäulenmaschinen und vorzüglich arbeitet, erläutert und angedeutet, daß er bei umgekehrtem Gange als Pumpe wirkt. Ein einfacher Schmid’scher Motor, in dieser Weise als Pumpe benutzt, kann aber nur von seinem Triebwasser aufpumpen. Häufig werden deshalb gekuppelte Motoren angeordnet, wobei dann der eine mit Dampf oder beliebigem Triebwasser betrieben werden kann, um mittels des zweiten vom .Triebwasser verschiedenes Wasser zu pumpen. In Fig. 269, S. 642 stellen wir eine derartige Anordnung in der Ansicht dar.

Der in Fig. 270 dargestellte Kröber’sche Motor pumpt sowohl von seinem Triebwasser als auch — nach Abänderung auf die rechts stehende Konstruktion — beliebiges anderes Wasser. Im ersten Falle (links stehende Figur) tritt das Triebwassser bei A ein, gelangt hinter den Differentialkolben und schiebt diesen im Sinne des Pfeiles vor, das hinter demselben befindliche Wasser durch die Röhre B verdrängend. Der Pumpencylinder ist um die Achse C drehbar und die

\j

ITT , Tn

SV

LC

\D

■TT

V~i

Fig. 270.

Drehbewegung öffnet den Abfluß zum Druckrohre bezw. Windkessel W, sobald der Hingang beendigt ist. Beim Hergang wird sodann das zwischen dem Taucherkolben und dem Cylinder enthaltene Wasser dem Windkessel zugedrückt. Im zweiten Falle (rechts stehende Figur) sind A und B die Zuflußkanäle und Abflußkanäle für das Triebwasser, E die Saugleitung und F die Druckleitung für das zu pumpende Wasser. Die übrige Anordnung ist ähnlich der soeben beschriebenen und der Vorgang des Ansaugens und Fortdrückens aus der Figur ersichtlich.

Die Kröber’schen Wassersäulenmaschinen sind einfachwirkend und als Pumpen gut brauchbar, wenn starkes Gefälle, reines Wasser und eine Triebwassermenge bis zu 10 Sekundenliter zur Verfügung stehen, von welcher der zehnte bis dritte Teil gepumpt werden kann [609], [679].

Eine große Zahl von Konstruktionen ähnlicher Art sind teils unter dem Namen von Wassersäulenmaschinen, teils unter jenem von Wassermotoren für das Kleingewerbe verbreitet und verweisen wir hinsichtlich der ersteren auf die    Nummern: 78, 81,    163,    223, 301,    302, 306, 307, 311,

312,    358,    359,    360,    400, 404, 411, 420, 421,    427, 463, 485, 535,    542,    570, 576,    579, 582, 609, 610,

623,    638,    665,    679,    703; hinsichtlich der letzteren auf die Nummern: 46, 50,    56, 58, 64, 65, 74,

101,    123,    159,    164,    174, 202, 231, 368, 401,    402, 403, 408, 426,    441,    446, 457,    458, 512, 522, 613,

689, 695 des S. 563 ff. befindlichen Litteraturverzeichnisses.

Zu vergleichen sind auch die Patentschriften D. R. P. Nr. 6006, 6999, 9775, 9570, 10335, 13355, 13742, 14520, 16968, 17983, 18490, 19363, 28135, 29075, 37269, 39082, 39897, 41286, 43352, 46190, 46336, 48723, 51 192, 51406, 53657, 53686, 54530, 54945, 56249, 60114, 68867, 71234.

Bei trübem, insbesondere sandigem Wasser ist die Verwendung von Wassersäulenmaschinen ausgeschlossen.

Pumpen mit stetig drehender Bewegung (rotierende Pumpen, Kapselwerke, Schleuderpumpen). Diese Pumpen lassen sich in zwei Hauptabteilungen bringen, von welchen die erste jene Konstruktionen einbegreift, welche einen in geschlossenem Gehäuse sich mehr oder weniger rasch drehenden Kolben bezw. Schöpfapparat besitzen, der aus dem Saugrohre in bestimmten Portionen Wasser wegnimmt und in das Druckrohr treibt bezw. einschöpft (rotierende Pumpen), während die andere Hauptabteilung die sogen. Zentrifugalpumpen (Schleuderpumpen, Kreiselpumpen) umfaßt, welche ein Ansaugen und eine Fortschleuderung des Wassers durch das Druckrohr mittels eines in feststehendem Gehäuse sich sehr rasch drehenden Wasserrades (Turbine) bewirken.

Theoretisch betrachtet müßte eine Pumpe mit stetig sich drehendem Kolben unbedingt den Vorzug vor jener mit hin und her gehendem Kolben erhalten. Aber die Unmöglichkeit, in diesem Falle den sich drehenden Kolben oder Schöpfapparat dicht zu lidern, bildet ein praktisches Hindernis für die Anwendung der hierauf basierten rotierenden Pumpen: sie besitzen nie einen vollkommenen Abschluß zwischen Druckrohr und Saugrohr und dürfen einen solchen nicht besitzen. Wendet man nämlich Mittel an, um diesen Abschluß so vollkommen als möglich zu gestalten, so hat dies unzulässige Reibungswiderstände und rasche Zerstörung der Pumpe im Gefolge. Ein kleiner Spielraum ist unerläßlich. Rotierende Pumpen können infolgedessen nur für kleinere Förderhöhen einigermaßen zufriedenstellend arbeiten; liegen die letzteren zwischen 5 und 15 Meter, so geben solche Pumpen sogar einen recht guten Nutzeffekt. Sobald aber die Förderhöhen 25 Meter erreichen oder übersteigen, machen sich die Nachteile des fehlenden dichten Abschlusses zwischen Saugrohr und Druckrohr geltend: der Nutzeffekt sinkt herab, bis er schließlich bei einer — je von der speziellen Konstruktion abhängigen — Grenze der Förderhöhe zu Null wird. Die Pumpe dreht sich dann, aber sie schöpft nicht mehr.

Die rotierenden Pumpen (erste Hauptabteilung) werden getrennt in solche mit einer oder mit zwei bezw. drei Triebwellen. Weitere Unterscheidungsmerkmale bilden die Einrichtungen zur Absperrung des Saugrohres vom Druckrohre und der Umstand, ob bei einer Triebwelle dieselbe zentrisch oder exzentrisch zum Gehäuse liegt und ob bei zwei Trieb wellen die beiden eine gemeinsame, zwei parallele oder zwei sich schneidende Achsen haben.

Rotierende Pumpen mit einer Triebwelle gehen gewöhnlich ziemlich ruhig. Jene mit zwei Triebwellen müssen, um in jeder Stellung die vorgeschriebene gegenseitige Lage der sich drehenden Schöpfapparate erhalten zu können, mit Zahnrädern versehen werden, deren Geräusch sich sehr unangenehm fühlbar macht. Noch schlimmer ist dies bei Pumpen mit drei Triebwellen (NoeIsche Pumpe).

Sandige oder erdig getrübte Flüssigkeiten beeinträchtigen die Wirksamkeit der rotierenden Pumpen sehr. Alle diese Umstände, besonders aber die häufig beklagten Reparaturen und die damit verknüpften Unterbrechungen im Betriebe haben bis jetzt die meisten Ingenieure von der Anwendung rotierender Pumpen für größere Wasserhebungswerke abgehalten; doch sind gewisse Vorzüge guter Konstruktionen unbestritten. Dahin gehört vor allem die Gleichmäßigkeit der Wasserförderung, die leichte Aufstellung wegen des relativ kleinen Gewichtes, geringer Raumbedarf, geringe Anschaffungskosten und leichte Zugänglichkeit. Wir möchten deshalb stets zuraten, derartige Pumpen nicht ohne weiteres abzulehnen, wo besonders günstige Umstände, z. B. direkte Ankupplung an eine horizontale Turbinenwelle, stets reines Wasser, geringe Förderhöhe etc. für ihre Anwendung sprechen.

Eine der bekanntesten rotierenden Pumpen ist die Würgelpumpe [605], welche wir im Querschnitte in Fig. 271 nach einer Konstruktion von Klein, Schanzlin u. Becker in Frankenthal vorführen. Es liegen zwei halbmondförmige Flügel nebeneinander, von welchen jeder einen

Fig. 274.

Fig. 273.

großen und einen kleinen Cylindermantel zur Begrenzung hat. Der große Mantel des einen Flügels gleitet auf dem kleinen des anderen so, daß sich die beiden Flügel bei der Drehung stets berühren und gegeneinander abschließen. Ebenso liegen die beiden Flügel stets außen am Gehäuse an und dichten auf die Gehäusewandung ab, so weit dies eben bei rotierenden Pumpen zulässig ist. Die Achsendrehung jedes Flügels bezw. die gegenseitige Achsenstellung wird durch die zwei aus Fig. 272 ersichtlichen Zahnräder reguliert und es muß stets ein Flügel gegen den anderen laufen, wie die Pfeile andeuten. Dabei werden die Volumina der Hohlräume zwischen Flügel und Gehäuse verändert: sie werden am Saugrohr größer zum Ansaugen und verengen sich vor dem Druckrohre zum Weiterbefördern des Wassers. Die Förderung ist eine nahezu kontinuierliche und die Pumpen haben nur ausnahmsweise den im Querschnitte Fig. 271 gezeichneten Windkessel nötig.

Ein Einlauftrichter zur Füllung vor Beginn des Betriebes ist unentbehrlich; ebenso je ein Rückschlagventil im Druckrohre und im Saugrohre.

Diese Pumpen sind sehr einfach und im Verhältnis zur Leistung billig — wesentlich billiger als gewöhnliche Dampfpumpen. Die normalen Abmessungen und Leistungen sind bei 10 Meter Förderhöhe folgende:

rfTT

J.

11

Fig. 271.

Fig. 272.

Weite der Saug-und

Druckröhren

Umdrehungen pro Minute (Maximalzahl)

Geförderte Wassermenge pro Sekunde in Liter

auf 10 Meter Höhe (Maximalzahl)

Kraftbedarf bei 10 Meter Förderhöhe in Pferdestärken

Dimension der Riemenscheibe

Durchmesser in Meter

Breite in Meter

100

210

8,3

1,25

125

190

12,5

2,50

150

165

16,7

3,50

175

135

25,0

5,00

200

135

33,3

6,25

225

110

41,7

8,50

250

100

58,3

300

90

83,3

12,00

17,00

lOiOOMN^iflS os io m tq oo O) o

OOO. OOOOt-h

oooo oooo

05 » to to M H L M OOtOOOO~4C"CO

oooooooo

Ein zweites Beispiel sei die rotierende Pumpe von Selwig (Selwig u. Lange, Maschinenfabrik in Braunschweig). Wir haben dieselbe in Fig. 274 im Querschnitte und in Fig. 273 in der Ansicht dargestellt. Sie besitzt einen mit der Betriebsachse verbundenen Arbeitskörper mit sechs zahnartigen Flügeln, welche sich in PF! dem ringförmigen Zwischenräume zwischen dem cylindri-schen Gehäuse und einem Vorsprunge des einen Deckels von sichelförmigem Querschnitte drehen und einen innerhalb des Arbeitskörpers liegenden, durch denselben direkt in Umdrehung versetzten Verschlußkörper in Form eines Zahnrades mit drei Zähnen, welcher außer der Innenseite des erwähnten Vorsprunges stets auch die gegenüberliegende Gehäusewandung berührt und in Verbindung mit den Flügeln des Arbeitskörpers einen dauernden und ausreichend dichten Verschluß zwischen der Saug- und Druckseite der Pumpe herstellt.

Bei der Drehung beider Körper treten auf der Saugseite die Zähne. des einen aus den Zahnlücken des anderen heraus. Indem letztere sich wieder mit Flüssigkeit, welche aus dem Saugrohre zuströmt, anfüllen, tritt Saugwirkung ein. Umgekehrt treten auf der Druckseite die

Zähne des einen Körpers wieder in die Zahnlücken des anderen hinein; die darin befindliche Flüssigkeit wird daher heraus- und in das Druckrohr hineingedrückt.

zu

Bei 10 Meter Förderhöhe gelten die in nachstehender Tabelle für normale Umdrehungszahl und Wassermenge dieser Pumpe enthaltenen Angaben. Ist das Wasser auf 15 Meter Höhe heben, so ist die Zahl der Umdrehungen bis auf die Hälfte, bei grösserer Förderhöhe auf ein noch geringeres Maß — bis zu J/⁵ der normalen — zu reduzieren.

Weite der Saug-und

Druckröhren

Umdrehungen pro Minute

Geförderte Wasser-menge pro Sekunde in Liter

auf 10 Meter Höhe

Kraftbedarf bei 10 Meter Förderhöhe in Pferdestärken

Dimension der Eiemenscheibe

Durchmesser in Meter

Breite in Meter

o    O    O    io    O    io

*0    00    O    C<1    lO

O    o    t-H    rH    T-H    T-H

H-* CO © l-n © ©

© © 03 © © 00 H ©

rH i—! ,-H

© © © i—l r—I <M co

P ’~i P ® co i> co ©

© N W5 O © ©

co t-h © oa oo © © t-h ca co nF t>

r*    p    p    p    p    p

©    OO    OO    ©    Cu    co

-j    ©    co    ©    ©

o    ©    ©    ©    ©

§ 8 §

O t-H t-H

© © © © ©' ©~

co co co

Cu Ot t—.

o © ©

Es ist uns unmöglich, auf die große Zahl aller vorhandenen Konstruktionen für rotierende Pumpen einzugehen; doch wollen wir die Gr ein dl-Pumpe [189], [217], [261], mit welcher in Brest sehr zufriedenstellende Versuche gemacht wurden [97], [134a], ebenso die bekannten Walzenpumpen und Zahnradpumpen, die Pumpen von Enke D. R. P. Nr. 33161 und Naeher D. R. P. Nr. 42189 noch besonders erwähnen.

wie schon

Im allgemeinen würden wir Pumpen mit einer Triebwelle jenen vorziehen, bei welchen zwei und drei Triebwellen mit Zahnradübersetzungen angewendet sind, weil diese nicht nur ein widerwärtiges Geräusch verursachen, sondern auch Arbeitsverluste und rasche Abnutzung im Gefolge haben. Die letztere tritt erwähnt — auch ein, wenn die Schöpfapparate sich an den Wänden der Kapsel reiben oder eine zu hohe Umdrehungszahl nötig fällt. Die Umdrehungszahl muß um so kleiner werden, je größer die Förderhöhe ist. Für Förderhöhen von mehr als 50 Meter eignen sich rotierende Pumpen nicht; wir würden sie schon bei 30 Meter Förderhöhe ausschließen.

Im übrigen vergleiche man die Patentschriften D. R. P. Nr. 1123, 1549, 2253, 2297, 3138, 3860, 5168, 5314, 6431, 7478, 8344, 8620, 9808, 10382, 10909 11649, 12137, 12207, 12804, 13478, 13534, 14817, 14963, 14991, 15991, 16042, 16881, 16914, 18185, 19090, 19147, 19158, 19447, 19603, 20288,    20293,    20372,    21720,    21998,    22220,    22356,    22500,    22833,    22896,    22910,    23201,

23243, 23336,    23340,    23427,    23453,    23855,    25618,    25844,    26243,    26812,    27474,    27655,    27762,

28209, 28237,    28459,    28541,    29093,    29635,    29650,    29681,    29687,    29950,    37856,    38894,    39516,

41187, 41257,    41438,    41526,    44217,    45237,    45551,    46577,    46768,    47089,    50757,    58535,    64826.

Ferner verweisen wir auf die allgemeinen Werke über Pumpen, welche Einschlägiges enthalten, und auf die Nummern des Litteraturverzeichnisses S. 563 lf.: 124, *136, 172, 184, 189, 190, 217, 252, 257, 259, *261, 285, 305, 321, 337, 338, 362, 365, 382, 393, 450, 466, 473, 500, 663, 670, 673, 709. (Vorgedruckte Sterne bezeichnen allgemeine Abhandlungen und Uebersichten.)

Zentrifugalpumpen. Diese stetig drehenden Pumpen werden bei Wasserversorgungen vielfach verwendet, wenn es sich um Wasserhebungen bis zu 10 Meter Druckhöhe bei 4 bis 6 Meter Saughöhe handelt. Sie sind billig, nehmen wenig Platz ein, bedingen keine schwierige Fundation und eignen sich bei exakter Konstruktion recht wohl für ständigen Betrieb; sie gestatten ferner eine beliebige Regulierung der zu hebenden Wassermenge (durch Drosselung), wobei allerdings der Nutzeffekt in dem Maße abnimmt, als sich der durch den geschaffenen Durchfluß-

widerstand veranlagte Nebeneffekt vergrößert. Gegenüber den übrigen rotierenden Pumpen haben sie den Vorzug geringer Empfindlichkeit gegen trübes, schlammiges oder sandführendes Wasser, bei leicht möglicher Reinigung und Instandhaltung.

Wir haben in Fig. 275 eine Zentrifugalpumpe für 200 Millimeter weite Röhren dargestellt, wie sie von Möller u. Blum in Berlin gebaut wird und in [112] angegeben ist. Wie aus dem Grundrisse zu ersehen, tritt das Wasser seitlich in das Rad ein, welch letzteres fliegend auf der Welle sitzt und rückwärts gekrümmte Schaufeln hat.

Das Gehäuse ist spiralförmig mit allmählich zunehmendem Querschnitte gebaut und an der engsten Stelle dicht an das Rad anschließend. An dem Gehäuse ist der Deckel einseitig angeschraubt und kann man nach dessen Entfernung das Rad leicht herausnehmen, reinigen, reparieren oder durch ein Reservestück: ersetzen etc. etc.

Prinzipiell sind alle Konstruktionen von Zentrifugalpumpen der soeben vorgeführten ähnlich.

Nach Art der Aufstellung lassen sie sich in solche mit wagrechter und lotrechter Welle, nach Art des Einlaufs in solche mit einseitigem und zweiseitigem Einlaufe einteilen. Die Anordnung des Rades ist wesentlich unterscheidend und verweisen wir in dieser Hinsicht auf die S. 563 ff. angegebenen Nummern des Litteraturverzeichnisses: 75, 76, 94, 103, 139,

140,    165,    166,    168,    169,    170,    181,    191,    203,    216, 219,

245,    254,    255,    256,    292,    315,    366,    393,    398,    415, 434,

437,    439,    453,    464,    499,    523,    524,    538,    580,    585, 586,

616,    624,    667,    671,    675,    697,    698,    699,    706,    707, 712,

713, und auf die Patentschriften D. R. P. Nr. 2392,

4750, 5949, 6546, 6552, 7219, 12153, 13132, 20314,

20338, 20551, 22082, 22883, 23070, 24421, 25178,

29 654, 51106, 52231, 53298, 56050, 57646, 67 781.

Im Handel kommen die Zentrifugalpumpen mit der Röhren von 50 bis 300 Millimeter Durchmesser vor. einige zweckmäßige Daten bezüglich Leistung und Anordnung solcher Pumpen, wenn sie 10 Meter hoch fördern sollen (unter der Förderhöhe die Höhendifferenz zwischen Ausguß und Saugwasserspiegel verstanden), enthalten:

-1.300_.

290

670

2toL

30

H

o\

\11 v\- ⁵⁷⁵---.

.Wr II \\ V......ö-'x I

1C0

\p

■'-V.

600

fl

I I,3J

Fig. 275.

f\q_____

den üblichen Abstufungen nach Lichtweiten In der nachstehenden Tabelle sind

Weite der Saug-und

Druckröhren

Umdrehungen pro Minute

Geförderte Wassermenge pro Sekunde auf 10 Meter Höhe in Liter ca.

Kraftbedarf bei 10 Meter Förderhöhe in Pferdestärken

Dimension der Riemenscheibe

Durchmesser in Meter

Breite in Meter

0,050

0,080

0,100

0,125

0,150

0,175

0,200

0,225

0,250

0,275

0,300

1600

1400

1200

1000

850

750

700

675

650

625

600

O <1 Ci CO tO h OCJTOOlOOOCn

1—1 h-1 H-1    *

-J Ol ro O

Ol O Ol

1,00

2,25

4,50

7,00

10,00

14,00

17,00

22.50

27.50

33.50 40,00

00000000000

O    O    iO    o    o

O    Ol    CO    10    o

T-H    T-H    r-H    r-H

CO CO K) to Ol O Ot

000

0,100

0,100

0,120

0,120

0,135

0,200

0,200

0,210

0,220

0,235

0,250

Größere Pumpen werden in der Regel besonders bestellt und nach Maßgabe der besonderen Verwendung speziell konstruiert. Alle Ziffern der vorstehenden Tabelle können natürlich nur annähernde sein. Jede Pumpe muß ihrer speziellen Leistung angepaßt werden. Allgemein läßt sich nur sagen, daß mit zunehmender Förderhöhe unter sonst gleichen Umständen die Zahl der Um-

drehungen ebenfalls zunimmt und umgekehrt; daß man mit der Geschwindigkeit im Druckrohre zwischen den Grenzen 2,5 Meter und 1,5 Meter (mit Annäherung an letztere bei mehr als 10 Meter, an erstere bei weniger als 10 Meter Förderhöhe) bleiben muß; daß der Nutzeffekt bei großen Förderhöhen und — wie bereits erwähnt — bei Drosselung des Zuflusses auf weniger als 60°/o herabsinkt und nur bei der normalen Leistung f für welche die Pumpe berechnet ist, und bei Förderhöhen bis zu 10 Meter auf höchstens 65 bis 70% angenommen werden darf¹).

Bei allen Zentrifugalpumpen sind Fußventile erforderlich, sofern das Wasser nicht von selbst der Turbine zufließt. Beträgt die Förderhöhe 10 Meter und darüber, so ist auch ein Rückschlagventil im Druckrohr erforderlich.

In diesem Falle wird durch ein Umlaufrohr mit Hahn die Füllung des Saugrohres vor Beginn des Pumpens wesentlich erleichtert. Diese unerläßliche Füllung geschieht auch durch eine oben an der Pumpe vorgesehene Oeffnung mittels Fülltrichter, wenn der ebengedachte Umlauf fehlt; bei längeren Saugleitungen mit großem Durchmesser wird das Füllen besser mittels Dampfstrahlsauger besorgt, wenn Dampf kraft zum Betriebe benutzt wird.

¹

Ausnahmsweise hat man bei Zentrifugalpumpen auch schon 79 % Nutzeffekt gemessen [134a],

C.

-==HD

Al

T⁷1/1

Fig. 276.

Ausnahmsweise werden Zentrifugalpumpen auch für Förderhöhen von 15 Meter und mehr (bis 30 Meter) benutzt; dann empfiehlt es sich stets, ein Sicherheitsventil auf die Pumpe zu setzen. Bei kleineren Pumpen wird übrigens in diesem Falle die Umdrehungszahl eine so große (2- bis 3000), daß es vorgezogen werden sollte, mit anderen Wasserhebevorrichtungen oder in zwei Höhenabstufungen mit Zwischenbehälter und zwei Zentrifugalpumpen zu operieren. In Bezug auf Leistungsfähigkeit sind die Zentrifugalpumpen innerhalb der günstigen Grenzen für die Förderhöhe nicht beschränkt.

Die größten derartigen Pumpen mit senkrechter Triebwelle wurden unseres Wissens von Farcot bei Khatatbeh in Aegypten angewendet [616]. Es sind dort fünf Zentrifugalpumpen aufgestellt, von welchen jede mit ca. 65 % Nutzeffekt innerhalb 23 Stunden ein Quantum von 500000 Kubikmeter Wasser auf eine zwischen 0,5 und 3 Meter wechselnde Höhe hebt. Bei diesen beträgt der Raddurchmesser 3,8 Meter.

Stoßweise arbeitende Pumpen (Stoßheber, Widder). Der, angeblich von Montgolfier 1796 (vgl. auch [155]) eingeführte Stoßheber bezeichnet den Beginn der Ingebrauchnahme stoßweise arbeitender Pumpen, welche überall — besonders bei kleineren Wasserhebungen — mit Vorteil benutzt werden, soferne reines Triebwasser vorhanden ist, von welchem ein Teil auf Höhen gehoben werden soll, die

größer sind, als das für das Triebwasser verfügbare Gefälle. Die Stoßheber können aber auch dann verwendet werden, wenn das zu hebende Wasser von dem Triebwasser verschieden ist, so daß also bei verfügbarer Wasserkraft ihre unbeschränkte Anwendung nur durch die spezielle Konstruktion begrenzt wird. Wir wollen zunächst an zwei Beispielen die Wirkungsweise dieser Hebemaschinen auseinandersetzen.

Die in Fig. 276 dargestellte Wasserhebemaschine stellt den hydraulischen Widder von Durozoi dar, der in folgender Weise wirkt. Das Triebwasser fließt unter dem Einflüsse eines bestimmten Gefälles durch das Rohr A zu und gelangt durch dasselbe unter die Klappe B und gegen das Sperrventil C. Das letztere ist auf seiner konischen Sitzfläche durchlocht und das zuströmende Wasser findet bei dem Durchströmen der Löcher (in der Figur durch Pfeile angedeutet) einen Widerstand, dessen Reaktion eine Hebung des Ventiles veranlaßt. Diese Hebung ist begrenzt durch das Ventilgehäuse. In dem Augenblick, in welchem das Ventil an dem Sitze im Gehäuse anschlägt, wird der Wasserdurchfluß unmöglich und die in Bewegung befindliche Wassersäule entledigt sich ihrer bei der Bewegung gewonnenen Energie durch einen Stoß auf die Klappe B, diese hebend und Wasser in den Windkessel F eindrängend. Nachdem die Energie auf diese Weise zum größten Teil in Hebungsarbeit umgewandelt ist, hört im Rohre A demnächst die Bewegung auf und das durch eine Feder E belastete Sperrventil, sowie die von der Druckleitung aus belastete Klappe B sinken herab. Nun wiederholt sich das Spiel und es vollzieht sich damit eine successive Wasserförderung durch B nach dem Windkessel F, aus welchem das Wasser durch das Druckrohr L seinem Bestimmungsorte zufließt. Der Abfluß des Triebwassers erfolgt durch das Rohr D und die über dem Ventilgehäuse gebrachte Glocke wird durch das Rohr JK stets mit Luft versehen, so daß eine Luftverdünnung bezw. Hemmung des Abflusses vermieden wird. Vermittelst der Luftentnahme in H und der nachfolgenden, anläßlich des Stoßes vom Wasser hervorgebrachten Verdrängung dieser Luft vollzieht sich durch die mit einem Luftventile ausgerüstete Röhre IIG auch eine kontinuierliche Speisung des Windkessels F mit Luft.

Diese Apparate unterscheiden sich vorteilhaft von den vielfach bei uns ausgeführten, bei welchen das Triebwasser in C ausspritzt, wodurch im Maschinenhause eine — besonders im Winter sehr unbequeme — Durchnässung erfolgt.

Eine der besten Widderkonstruktionen ist von Decoeur im Journal de l’Agriculture pratique vom 11. August 1892 beschrieben.

Wir verdeutlichen dieselbe in nebenstehendem Schnitte (Fig. 277) mit dem Anfügen, daß hier vorzugsweise die Anordnung von Sperrventil und Stoßklappe über einander einen sehr guten Wirkungsgrad ermöglicht. Die Beweglichkeit der Ventile wird hier durch Federn reguliert, welche gestatten, auch während des Betriebes die Zahl der Spiele zu verändern. Der Widder wurde bei dem Conservatoire des Arts et Metiers geprüft und zeigte bei Triebwassergefällen von mehr als 2 Meter einen Nutzeffekt von 80 °/o; der letztere war noch 66 % bei einem Triebwassergefälle von 0,30 Meter und einer Förderhöhe von 9 Meter.

an-

■S*«l

Fig. 277.

Theoretische Betrachtungen über die Wirkungsweise der Widder etc. finden sich in [692] und in den allgemeinen Werken über Pumpenkonstruktion, die wir S. 640 angegeben haben. Zur Berechnung der Leistungsfähigkeit gewöhnlicher Widder (mit den auf S. 651 angegebenen Rohrweiten und Triebwassermengen) gebraucht man stets noch die Eytelwein’schen Formeln. Bezeichnet:

H die Differenz zwischen dem Spiegel des Speisewasserbehälters der Triebwasserleitung und dem Auslaufe des Druckrohres (Spiegel des Hochreservoirs), in Meter, h die Differenz zwischen dem Spiegel des Speisewasserbehälters der Triebwasserleitung und dem Auslaufe des Sperrventils im Widder, in Meter. q die durch das Druckrohr von dem Widder aufgepumpte Wassermenge in Litern pro Sekunde,

Q die Triebwassermenge in Litern pro Sekunde,

L die Länge der Trieb Wasserleitung in Meter,

7] den maschinellen Wirkungsgrad des Widders,

so ist:

Y] =

Hq

(<? - 7) ä

= 1,12 — 0,2

Vh

L = II -f 0,3 . —.

yj wird hiernach meist etwas zu groß. Man findet aus der ersten Formel mit dem Mittelwerte y] = 0,5 und dem Maximalwerte yj = 0,75:

(yj = 0,5) . . .

Qh

(y) = 0,75) . . .

3Qh

2 H + h ’

Ist es nicht zulässig, Triebwasser zu fördern, so können die Stoßheber auch so angeordnet werden, daß sie mittels einer besonderen Saugleitung Wasser aus Brunnen oder Quellen entnehmen. Den diesbezüglichen Apparat von Durozoi zeigt Fig. 278. Eine elastische Membrane B trennt das Rohr für Triebwasser von der Saug- und Druckleitung des Hebers. Die elastische Membrane empfängt und überträgt die Stöße, welche bei Schluß des Ventiles in J erfolgen, auf die Klappe D, wobei das Säugventil M geschlossen bleibt, während im Druckrohr E Wasser gehoben wird. Findet demnächst Ausfluß in J statt, so federt die Membrane in die in der Figur festgehaltene Lage zurück und saugt durch das Rohr C Wasser an u. s. f. Ein Lufthahn L gestattet das Zutreten von Luft nach beliebiger Regelung, mit welcher der Saugwindkessel F

C_3¹

nr

I¹

HF

jUp-

Xi

3t

cC

Ri

mm

mm

Fig. 278.

gespeist zu werden vermag. Die präzise Einstellung des Sperrventiles geschieht durch Federn und das Gegengewicht HG.

In ganz ähnlicher Weise arbeiten die Apparate, bei welchen die Membrane B durch Differentialkolben ersetzt sind [714] u. a. Selbstverständlich ist bei allen diesen Widdern der Nutzeffekt ¹) wegen der zu verrichtenden Nebenarbeiten wesentlich geringer als in dem einfachen Falle der qualitativen Gleichheit von Triebwasser und Förderwasser.

Hinsichtlich Beschreibung und Zeichnung anderweitiger Konstruktionen verweisen wir auf folgende Nummern des S. 562 beginnenden Litteraturverzeichnisses: 28, 117, 155, 294, 299, 330, 343, 354, 355, 386, 387, 394, 412, 424, 564, 566, 578, ¹630, 634, 637, 692, 714, 728 und auf die vorhin citierten allgemeinen Werke über Pumpenkonstruktionen.

Der hydraulische Widder ist eine für kleine Verhältnisse vielfach gebrauchte Wasserhebemaschine; man wendet ihn an bei Triebwassermengen von 0,05 bis zu 10 Sekundenliter (ausnahmsweise sogar darüber). Die Erfahrung lehrt, daß gut konstruierte große Apparate mehr Nutzeffekt geben, als die kleinen. Bei Dimensionierung der Leitungen für das Triebwasser und das Förderwasser werden in der Regel folgende Maße eingehalten:

In den gewöhnlich vorkommenden praktischen Fällen, die in obiger Tabelle enthalten sind, nimmt man die Länge L der Triebwasserrohrleitung auch bei geringem H nicht unter 15 Meter. Da im übrigen die Anzahl der Widderstöße (Spiele) pro Zeiteinheit annähernd proportional der Höhe des Betriebsdrucks und umgekehrt proportional dem Produkte aus der Geschwindigkeit des Wassers in die Länge der Leitung*) ist [692], kann Ziffer halten, wenn die Geschwindigkeit entsprechend verringert, d. h. die Lichtweite des Triebrohres vergrößert wird. Bei sehr langen Wasserzuleitungen kann kurz vor dem Aufstellungsorte des Widders ein Zwischenbehälter angebracht werden. Wechselt die Betriebswassermenge Q, so wechseln auch die Arbeitsbedingungen des Widders und es wird notwendig, durch Aenderungen am Hube oder Gewichte des Sperr-ventiles diesen Wechsel auszugleichen. Ist der Wechsel der Betriebswassermenge ein relativ bedeutender, so ist es vorzuziehen, zwei Widder oder mehr von verschiedenem Wasser verbrauche aufzustellen.

bei längerer Leitung dieses Produkt auf derselben

man

Fig. 279.

Triebrohrweite in Millimeter

20

25

30

50

75

100

150

Förderrohrweite in Millimeter

10

13

16

25

40

50

60

Triebwassermenge Q pro Sekunde in Liter .

10,00

0,05

bis

0,1

0,10

bis

0,25

0,25

bis

0,50

0,50

bis

1,00

1,00

bis

2,00

2,00

bis

5,00

5,00

bis

Strahlpump en (Strahlapparate, Wasserstrahlpumpen, Luftstrahlpumpen, Dampfstrahlpumpen). Ist bei einer Wasserversorgung Wasser unter überschüssig hohem Drucke aber in ungenügender Menge vorhanden, während geeignetes tief liegendes Wasser in genügendem Maße zu haben wäre und die Hebung desselben nur auf geringe Höhe nötig ist, so können unter Umständen — bei zulässigem geringem Nutzeffekt für die von der Betriebsleitung aus zur Verfügung stehende Wasserkraft — auch die sogen. Wasserstrahlpumpen verwendet werden. Sei z. B. D eine Quellenfassung bezw. das Reservoir der Hochdruckleitung, so kann mittels eines in B gelegenen Strahlapparates das Wasser aus D zuzüglich eines mehr oder weniger großen Quantums aus dem Brunnen B nach einem tiefer gelegenen Reservoir R gefördert werden.

Je höher der Druck in der Zuleitung DB ist, ein um so größeres Quantum wird aus B zugesaugt werden und umgekehrt.

Die Druck-

Der Strahlapparat S ist in nebenstehender Fig. 280 schematisch verdeutlicht, wassermenge q treibt durch ein konisches Rohr, welches in das mit entgegengesetztem Konus

gestellte Ablaufrohr einmündet, mit großer Geschwindigkeit ein H und reißt dabei eine Wassermenge Q aus dem Brunnen nach, welche mit q vereinigt nach R fließt. Ist II die manometrische Druckhöhe dem Einlaufe im Rohre des Hochdruckwassers, li jene im Zuleitungsrohre nach R hinter dem Strahlapparat, tj <C 1 ein von der Konstruktion des pparates abhängiger empirischer Koefficient, so

1L

Fig. 280.

vor

wird annähernd:

*) Ist u die mittlere Geschwindigkeit des Triebwassers [(0 -f- umax): 2] und das Betriebsgefälle h

wesentlich kleiner als die Förderhöhe, so ist annähernd die Zahl Spiele pro Minute n —

147 . h

wenn

L die Länge der Triebwasserleitung bedeutet.

Der Wert von 7} schwankt nach Versuchen von Iben [405] zwischen 0,08 und 0,23 und kann aus theoretischen Gründen nie größer werden, als 0,5. Nähere Angaben über praktische Werthe von 7], um welche die für Lieferung solcher Apparate bekannte Firma Koerting in Hannover angegangen wurde, waren nicht zu erhalten.

Die von guten Fabriken bezogenen Strahlpumpen sind billig und einfach, kontinuierlich und ohne Reparaturbedürfnis für lange Zeit arbeitend; wir können sie also dort, wo ein geringer Nutzeffekt genügt, nur bestens empfehlen.

In gleicher Weise, wie das aus dem Hochdruckreservoir kommende Wasser, kann zum Betriebe der Strahlpumpen auch komprimierte Luft oder Dampf verwendet werden. Bei Verwendung von Dampf wird das gehobene Wasser erwärmt; diese kann also nur in Ausnahmefällen in Betracht kommen. Komprimierte Luft kommt dagegen da und dort mit Strahlapparaten zur Verwendung, obschon der Nutzeffekt ein sehr geringer ist, was selbstverständlich auch für Dampfstrahlpumpen zutrifft.

Für die Wasserhebung aus engen Bohrlöchern wird in Nordamerika vielfach das sog. Pohle-System, ein einfacher Luftstrahlapparat, verwendet. Die Luft wird an Ort und Stelle maschinell komprimiert, nach einem Windkessel gedrückt und mittels Rohr der unter dem Pumpensteigrohr angebrachten Strahldüse zugeführt. Die hierzu gehörigen zwei Röhren etc. nehmen sehr wenig Raum ein. Die Vorrichtung wird also praktisch, wenn es sich um große Entnahmen aus engen Bohrlöchern bei hoher Spiegelsenkung handelt (Versuchsbohrungen, Ausspülung von Bohrlöchern); es kann von der tiefsten Stelle des Bohrloches aus gesaugt werden und zwar angeblich aus Bohrlöchern von 150 Millimeter Weite bis zu 9, aus solchen von 200 Millimeter bis zu 19, von 250 Millimeter bis zu 31 und von 300 Millimeter bis zu 44 Sekundenliter. Wegen des Näheren verweisen wir auf die Broschüre: The Pohle Lift-Pump bei A. E. Schnee, 48 Exchange Place, New-York.

Auf die Theorie der Strahlpumpen, die vielfach, besonders in neuerer Zeit von Grashof [116] behandelt wurde, können wir uns hier nicht einlassen. Wegen der verschiedenen Spezialkonstruktionen verweisen wir auf die Publikationen der Maschinenfabrik Körting in Hannover, Dreyer, Rosenkranz & Droop daselbst, Schäffer & Walcker in Berlin, A. L. Gr. Dehne in Halle, überhaupt die bekannten Wasserleitungsarmaturenfabriken. Ferner seien aus dem Litteraturverzeichnisse S. 563 ff. hervorgehoben: 278, 345, 350, 428, 641, 643 und die neuesten allgemeinen Werke über Pumpenkonstruktionen.

Luft-, Gas- und Dampfdruckpumpen. Preßluft, Gas und Dampf werden in verschiedenster Weise, jedoch im allgemeinen selten direkt zur Wasserhebung bei Wasserversorgungsanlagen benutzt. Der erzielbare Nutzeffekt von Luftdruck-, Gasdruck- und Dampfdruckpumpen ist ein geringer, und deswegen erscheint die Anwendung dieser Apparate nicht immer ökonomisch. Außer der Verwendung des Kohlensäuregases zu den sogen. Gasspritzen (Extincteurs) und der Luft zu den Heronsbrunnen, Bierpressionen, zur Hebung von Spüljauche (Shone-System), zur Verstärkung des Druckes für Feuerlöscheinrichtungen in Theatern [537] etc., sind aus dem Gebiete der Gasdruckpumpen wenige andere zu verzeichnen. In Bezug auf die Einrichtungen möge man die im Literaturverzeichnis S. 563 ff. unter den Nummern 206, 208, 224, 258, 298 (welche die in Wilhelmshaven mit Luftdruck erfolgende Wasserhebung bespricht), 537 gemachten Angaben nachsehen, sowie die

D.R.P. Nr. 453, 1043, 1830, 6790, 7885, 8656, 10125, 14476, 14974, 17524, 21307, 27027, 28048, 58536.

Daß Preßluft aus allgemeinen Anlagen eventuell als motorische Kraft bezogen und zur Wasserhebung verwendet werden kann, haben wir S. 639 erwähnt.

Eine Ausnahme von der Regel machen die Pulsometer oder Dampfwasserheber, welche vielfach im Gebrauche sind, obschon sie für eine bestimmte Hebungs-

arbeit (von der Erwärmung des Wassers abgesehen) mehr Dampf verbrauchen, als eine gute Dampfpumpe. Es sind dies außerordentlich kompen-diöse und sicher wirkende Pumpen, einfach aufzustellen oder aufzuhängen und besonders zu Pumpversuchen und ähnlichen vorübergehenden Betrieben, sodann aber auch, weil das gepumpte Wasser erwärmt wird, bei Eisenbahnwasserstationen und zur Wasserversorgung von Badeanstalten sowie in allerlei gewerblichen Etablissements geeignet. Die zu hebende Flüssigkeit kann auf eine, der Pressung des Kesseldampfes entsprechende Höhe verbracht werden; der Dampfdruck muß aber bei kleinen Förderhöhen die Pressung der zu überwindenden Wassersäule um etwa das Doppelte übersteigen, bei großen Förderhöhen um mindestens 1,5 Atmosphären, und reduziert sich in Rücksicht hierauf (und auf die üblichen Kesselspannungen, die Druckverminderung in der Dampfzuleitung etc.) die Förderhöhe auf das Maximum von etwa 30 Meter. Die Saughöhe soll 3 bis 4 Meter nicht übersteigen, wenn möglich, geringer sein.

Die von C. H. Hall in New-York im Jahre 1871 zuerst angegebene Konstruktion des Pulsometers [200] hat im Laufe der Zeit wesentliche Vervollkommnungen erfahren und dürfen noch weitere erwartet werden. Man unterscheidet heute einfachwirkende Pulsometer, d. h. solche, bei welchen in demselben Gefäße einmal der Dampf drückend und sodann, nach seiner Kondensation, saugend wirkt, und doppeltwirkende, hei welchen zwei Dampfgefäße mit abwechselnder Saug-und Druckwirkung, sowie gemeinsamer Dampfzuleitung angeordnet sind. Eine weitere Kategorie sind die kolbenlosen Membran-Dampfpumpen, bei welchen abwechselnd, durch Kondensation von Dampfdruck, von Dampf saugende und drückende Bewegungen einer Membrane veranlaßt werden.

Wir können natürlich hier alle diese Einrichtungen einer eingehenden Besprechung nicht unterziehen. Es möge aber doch ein Beispiel gegeben werden, welches wir den Publikationen der Firma

ü (Sag

WM

1D

(1

Eil v

HÜ

MH

ui

El

Koerting in Hannover entnehmen: ein doppeltwirkender Patent-Pulsometer wie ihn Fig. 281 darstellt. Derselbe unterscheidet sich von den übrigen ähnlichen Apparaten durch ein eigentümliches Verteilungsorgan für das Einspritzwasser, das erlaubt, zeitlich und quantitativ nach Belieben zu regulieren. Der Wirkungsgrad ist infolgedessen ein guter und es kann mit diesem Pulsometer noch auf 6 Meter Höhe angesaugt werden.

Die Eigenartigkeit besteht darin, daß jedesmal beim Entleeren (Ausdrücken) einer Kammer der Einspritzwindkessel W aus dieser Kammer mit Wasser von neuem gefüllt wird, das seinen Weg durch das Einspritzrohr E und an dem Verteilungsorgan U vorbei nimmt, so daß in dem Windkessel der Druck entsteht, welcher der Förderhöhe gleichkommt. Sofort nach Entleerung der Kammer strömt nun das Wasser auf dem gleichen Wege aus dem Windkessel in die Kammer zurück; durch die kräftige, in viele Strahlen zerlegte Erzeugung wird der Dampf verdichtet

durch den Druckwechsel in

Hll!^

Rf

Fig. 281.

und die Dampfzunge Z steuert durch die entstandene Luftleere um; den Kammern wird aber das Verteilungsorgan zur Umsteuerung gezwungen und die Einspritzung, von der entleerten Kammer abgestellt; während nun durch die schnelle Einspritzung der Luftleere die Kammer sich vollsaugt, wiederholt sich in der anderen Kammer das oben beschriebene Spiel des Ausdrückens. Durch die Luftventile L wird verhindert, daß Stöße durch das nachströmende Wasser in den Kammern entstehen können, da sich stets eine Schicht Luft über dem

WcissGr erhält.

Hinsichtlich der Dampfwasserheber im allgemeinen, speziell der Einkammer-Dampfpumpen,

der kolbenlosen Membran-Dampfpumpen verweisen wir auf die S. 640 angegebenen Werke über Pumpenkonstruktionen, auf die Nummern: 43, 53, 106, 200, 300, 344, 346, 378, 384, 416, 468, 501, 518 des Litteraturverzeichnisses S. 563 ff. und auf die Patentschriften: D. B. P. Nr. 110, 897, 926, 1045, 1191, 2967, 3117, 3131, 3320, 5054, 5622 (Hall), 5985, 6379, 7061, 7558, 8247, 10473, 11052, 11978, 12195, 12224 (Syphonoid, vgl. [348]), 13438, 13440, 13842, 14973, 15620, 16009, 16248,    18244,    20294,    20473,    20568,    24507,    24806,    25158,    25188,    25561,    25818,    26059,    26127,

26735,    27578,    29202,    28810,    32518,    33106,    36332,    38939,    40183,    41188,    41484,    42040,    42111,

42222,    42597,    43295,    43385,    43754,    44759,    45113,    46194,    47085,    47507,    47536,    47787,    48037,

50464,    50478,    56049,    57 204,    57934,    58661,    64438,    64776,    67560,    68185.

Im allgemeinen darf man als Kohlenverbrauch bei guten Pulsometern 6 bis 7 Kilogramm pro Stunde und Pferdestärke Nutzleistung in gehobenem Wasser gemessen, rechnen; doch hängt dies natürlich mit der Art des verwendeten Dampfkessels und der Konstruktion und Größe des Pulsometers zusammen.

Hinsichtlich Erwärmung des mit Pulsometern zu hebenden Wassers bemerken wir, daß bei den gewöhnlichen Admissionsspannungen von 2,5 bis 4,5 Atmosphären die im Mittel von 1 Kilogramm Dampf bei seiner Kondensation abgegebene Wärmemenge 640 Calorien beträgt. Werden also in der Minute m Kilogramm Dampf (am Kessel gemessen) verbraucht und n Kilogramm (Liter) Wasser gehoben, so ist die Erhöhung der Temperatur nach [112] = 640 . m : n. Im übrigen empfiehlt es sich, die Angaben der liefernden Fabrik einzuholen.

Hebemaschinenzubehör und Details. Bei allen Pumpen beginnt der ordentliche Betrieb erst in dem Momente, in welchem die Saugleitung gut angefüllt ist; es ist deshalb für zweckmäßige Einrichtungen zum Füllen der Saugleitung zu sorgen. Die Saugwindkessel und die Druckwindkessel der Pumpen erfordern eine Regulierung der in beiden enthaltenen Luftmengen; es müssen also für diese Luftzuführungen angeordnet und durch Wasserstandsgläser die Erkenntnis der richtigen Füllung von Außen ermöglicht werden. Nachdem die Druckleitung von der Pumpe aus für jene Zeit, in welcher nicht gepumpt wird, abzusperren ist, muß verhütet werden, daß der Pumpenbetrieb vor der Lösung dieser Sperre beginne. Wir halten es ferner für notwendig, daß Manometer und Vacuummeter für die Druckwindkessel und Saugwindkessel in allen Fällen angebracht werden, eventuell auch Quecksilbermanometer zur Prüfung der richtigen Anzeige dieser Instrumente. Umdrehungszähler, welche die Arbeit der Hebemaschinen im allgemeinen und Indikatoren, welche spezielle Arbeitsdiagramme der Motoren und Pumpen abzunehmen gestatten, sind bei vollkommenem Betriebe ebenfalls unentbehrlich. Von Nutzen ist es auch, an der Druckleitung einen Alarmapparat zur Anzeige von Rohrbrüchen anzuordnen.

Arbeitet die Pumpe mit Ventilen, so muß der Raum zwischen Saug- und Druckventil luftfrei gehalten werden, zu welchem Zwecke Auffüllvorrichtungen und Luftauslässe anzubringen sind [598],

Speziell bei Dampfpumpen ist noch folgendes zu beachten. An allen Stellen der Dampfleitungen, der Steuerorgane und Dampfcylinder, an welchen Gelegenheit zur Ansammlung von Kondensationswasser geboten ist, sollen, insofern diese Wasser nicht von selbst beim Gange der Maschine freien Auslaß erhalten (Pulsometer etc.), Ablaßhähne angebracht werden, die leicht zu erreichen und zu bedienen sind. Auch liegt es im Interesse eines vorteilhaften Betriebes, alle durch Dampf erwärmten Teile der Wasserhebemaschinen, soweit angängig, durch Ummantelung bezw. Umhüllung mit schlechten Wärmeleitern vor Wärmeausstrahlung zu schützen bezw. die Bildung von Kondensationswasser auf ein Minimum zu beschränken. Arbeitet die Dampfmaschine nicht mit Kondensation (Auspuffmaschinen), so empfiehlt sich ein Wasserabscheider für den Auspuffdampf, damit das in letzterem enthaltene Wasser nicht in die Maschine zurücklaufe. Vor dem Anlassen der Wasserhebemaschine ist alles Kondensationswasser, insbesondere aber jenes in den Dampfcylindern, durch die Auslaßhahnen zu entfernen; geschieht das letztere nicht, so entstehen leicht Brüche. Jeder Dampfcylinder ist

mit zwei Schmiervorrichtungen zu versehen, von welchen die eine kontinuierlich wirkt, die andere für momentan erforderliche Schmierung gebraucht werden kann. Ebenso sind alle Führungen, Gelenke, Zapfen und Achslager mit sicherwirkenden Schmiervorrichtungen auszustatten und Tropfschalen bezw. Auffangeschalen zur Sammlung der ablaufenden Schmiere vorzukehren. Hinsichtlich Anordnung der Kessel und der zugehörigen Garnituren bestehen gesetzliche Vorschriften in allen Kulturstaaten, worauf wir verweisen²). Zu weiterer Orientierung citieren wir: Grundsätze und Anleitung zur Untersuchung von Dampfkesseln und Dampfmaschinen behufs Ermittelung ihrer Leistungen, Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. Bd. 28, S. 298, Jahrg. 1885, und: Grundsätze für die Prüfung der Materialien zum Bau von Dampfkesseln (Würzburger Normen, 1890), sowie: Berechnung der Materialstärken neuer Dampfkessel (Hamburger Normen, 1891), welche in den verschiedenen Ingenieurkalendern abgedruckt sind.

Auch die Konstruktion der Details übt einen wesentlichen Einfluß auf Bestand und Betrieb der Wasserhebungsanlagen aus. Hierher gehören die Pumpengestelle, die Pumpenkörper, die Kolben, die Ventile und die Windkessel. Wir werden deshalb im folgenden neben der eingangs erwähnten Zubehör auch diese Details noch einer kurzen Besprechung unterziehen.

Das Füllen der Saugleitung mit Wasser erfolgt in sehr verschiedener Weise, teils durch Ansaugen mit der Pumpe selbst oder mittels besonderer Saugapparate (vgl. Zentrifugalpumpen S. 648), teils von der Druckrohrleitung aus, teils durch Fülltrichter von Hand. Das Absaugen mit der Pumpe selbst ist bei geringer Saughöhe stets zulässig und gewiß die einfachste Methode; zugleich ist es die einzige, bei weLcher die Anordnung eines Fußventiles unterbleiben kann, was angesichts der Schwierigkeit, zu diesem Ventil zu gelangen, und in Betracht des durch ein solches Ventil verursachten Widerstandes unbedingt als ein Vorteil anzusehen ist³). Sobald aber die Saughöhe größer als 2 Meter wird, kann das Absaugen der Luft mit der Pumpe Schwierigkeiten im Gefolge haben. Deshalb ordnet man vielfach in solchen Fällen direkt über dem Saugkorb ein Fußventil [517] an, welches die Füllung des

Saugrohres von oben gestattet bezw. das Absinken des eingefüllten Wassers _

Fig. 282.

in das Unterwasser verhindert. Wird das Füllwasser der Druckrohrleitung entnommen, so wendet man eine der in nebenstehender Fig. 282 verdeutlichten ähnliche Einrichtung an, d. h. ein Verbindungsrohr vom Druckraum zum Saugraum mit eingeschaltetem Hahn. Diese Anordnung, sowie jene mit Fülltrichter ist ohne weiteres verständlich.

Die Lu ft Zuführung zu den Windkesseln erfolgt durch eine unterhalb des Saugventiles bezw. Saugwindkessels angebrachte Lufteinlaßschraube, die wir in Fig. 283 dar-gestellt haben. Ihre Position ist in Fig. 264, S. 641 durch den Buchstaben s bezeichnet. Da im Saugraume während des Pumpens stets eine geringere als die atmosphärische Pressung herrscht, kann durch Oeffnen der Schraube die Luft genau in dem Maße zutreten, welches man erreichen will.

Die Absperrung der Druckleitung erfolgt entweder durch Schieber bezw. Ventile oder aber durch sogen. Rückschlagklappen, wie wir sie in Fig. 284 zeigen. Die letzteren öffnen sich bei Beginn des Pumpenbetriebes von selbst und bleiben geöffnet, ohne bei jedem Pumpenhube mitzuspielen. Durch einen Handhebel ist die Klappe auch von außen verstellbar und es kann aus der Stellung dieses Hebels die Lage der Klappe von außen erkannt werden. Die Zugänglichkeit ist durch den aufgeschraubten Verschlußdeckel gewahrt.

Hinsichtlich der Umdrehungszähler, Manometer, Vacuum-meter, Quecksilber-Manometer, Indikatoren etc. verweisen wir auf die Kataloge der Armaturfabriken für Wasserleitung.

Fig. 284.

Fig. 283.

Pumpengestelle (Rahmen) und Pumpenkörper sind vor allem mit geringen spezifischen Materialbeanspruchungen zu bauen, da sie beständigen mehr oder weniger großen Erschütterungen, Wärmeausdehnungen etc. ausgesetzt, also zeitlich abwechselnd in ungleicher

Weise gezogen und gedrückt sind; es ist dies um so mehr zu beachten, wenn beide (wie in der Regel) aus Gußeisen hergestellt werden. Man sehe also auf reichliche Wandstärken und richtige Massenverteilung. Wird die Pumpe auf Trägern montiert, so müssen diese stets so schwer genommen werden, daß Schwankungen beim Betriebe (besonders beim Riemenbetrieb) unbedingt ausgeschlossen sind. Ein weiteres Erfordernis ist, dass der Pumpenkörper gestatte; von außen leicht zu allen inneren Bestandteilen der Pumpe gelangen und diese leicht auswechseln zu können.

Bei den hin und her gehenden Pumpen spielen die Kolben eine wichtige Rolle. Die Taucherkolben (Plunger) sind einfacher zu unterhalten und lassen etwaige Undichtigkeiten leichter erkennen, als die Scheibenkolben, die im gebohrten Cylinder verdeckt laufen, bei zu lose eingepaßten Kolbenringen oder Liderungen einen geringen Wirkungsgrad haben, und im umgekehrten Falle (bei stramm eingepreßten Ringen oder Liderungen) starke Reibung, also neben dem bedeutenden Arbeitsmehraufwande eine starke Abnutzung hervorrufen. Man wird also besonders bei Scheibenkolben die Konstruktion auf ihre gute Beschaffenheit zu prüfen haben.

Die Ventile, soweit sie bei Pumpen zur

Anwendung gelangen, sind die wichtigsten und empfindlichsten Teile dieser Anlagen. Es handelt sich bei den selbstthätigen Ventilen im wesentlichen darum, den Durchgangsquerschnitt und den Eröffnungswiderstand in ein bestimmtes Verhältnis zu der Menge und dem Andrange des gepumpten Wassers zu bringen. Bei langsam gehenden Pumpen gelingt dies leicht. Bei schnell gehenden Pumpen — welche anzustreben sind — ist die Erfüllung der Bedingung in der Periode abnehmender Geschwindigkeit sehr schwer; man hat allerdings verschiedene Mittel zu diesem Zwecke: schwere Ventile (große Ventilbelastung), sehr große Durchgangsquerschnitte bei geringer Hebung des Ventiles etc. zur Anwendung gebracht, auch allerlei Versuche und Vorschläge gemacht, jedoch ohne völlig befriedigende Resultate. Einfache Klappen- (Fig. 265, S. 641) oder Ringventile (Fig. 264, S. 641), bei größeren Durchgangsquerschnitten sogen. Etagenventile (Fig. 289, S. 261) werden im allgemeinen bevorzugt. Die Nachteile der selbstthätigen Ventile sind behoben bei den gesteuerten Ventilen von Ri edler (D. R. P. Nr. 24849, 41580, 42346, 42374), welche sich selbstthätig öffnen und in ihrem rechnungsmäßigen Hube nicht eingeschränkt, aber durch eine Steuerung vor Beendigung des Hubes zu geräuschlosem Schlüsse gezwungen werden. Bei Zuhülfenahme dieser Ventile sind hohe Umdrehungszahlen ohne Pumpenschläge durchführbar; bei selbstthätigen Ventilen ist zur Verhütung solcher Schläge eine Einschränkung der Umdrehungszahl um so mehr geboten, je größer das zu fördernde Wasserquantum und die Druckhöhe sind. Im übrigen verweisen wir auf die verschiedenen Bemerkungen in den Nummern 89, 105, 227, 283, 341, 376, 377, 440, 449, 451, 545, 546 und 611 des Litteraturverzeichnisses S. 563 ff.

Die Windkessel sind ebenfalls eine Einrichtung bei Wasserhebemaschinen von größter Wichtigkeit. Wir haben hinsichtlich des Ortes, an welchem sie anzubringen sind, und in Bezug auf ihre Größe bereits S. 619 Mitteilungen gemacht. Selbstverständlich kann man ihre Dimensionen berechnen, sobald der zulässige Ungleichförmigkeitsgrad festgesetzt ist bezw. wenn man die zulässigen Grenzen für die Schwankungen der Wasserbewegung im Windkessel oder der Pressung seines Luftinhaltes annimmt. (Vgl. die S. 640 angegebenen allgemeinen Werke über Pumpenkonstruktionen.) Die stehende Form der Windkessel ist stets die zweckmäßigere, weil sie kleinere Berührungsflächen zwischen Wasser und Luft ergiebt und weil bei liegendem Windkessel, also langgestreckter Form der Berührungsfläche zwischen Wasser und Luft, ein starkes Wogen des Spiegels sich einstellt, was unerwünschten Luftzutritt aus dem Saugwindkessel in die Pumpen bezw. aus dem Druckwindkessel in die Druckleitung verursacht. Hinsichtlich spezieller Anordnungen, Luftfüllapparate etc. vgl. man die Nummern 236, 268, 293, 314, 395, 502 und 588 des Litteraturverzeichnisses S. 563 ff.

Ausgeführte Wasserhebemaschinen. In jenen Ländern, in welchen freie Konkurrenz bei gut entwickelter Industrie und nicht zu hohen Arbeitslöhnen Platz greifen kann, werden bestimmte Typen für Wasserhebungsmaschinen selten allgemein angewendet. Die Fabrikation trägt vielmehr hier bei allen größeren Anlagen den Bedürfnissen des speziellen Falles Rechnung und erzeugt auf diesem Wege die verschiedenartigsten Konstruktionen, welche, mehr oder weniger den Intentionen des Auftraggebers bezw. dessen technischen Beraters entsprechend, dem Prinzipe des Kostenminimums, d. h. dem geringsten, aus Verzinsung und Amortisation plus Betriebskosten entstehenden .Jahresaufwande zustreben. Dadurch kommt die bessere, wenn auch in der Anschaffung vielleicht teure, aber solide Konstruktion zu ihrem Rechte und erfolgt gleichzeitig eine Anpassung an die verschiedenen zur Verfügung

stehenden Betriebsmittel und ihre Preise. Man fügt damit der allgemeinen Aufgabe, ein bestimmtes Wasserquantum in gewisser Zeit maschinell auf bestimmte Höhe zu heben, Nebenbedingungen zu, deren Ursprung in lokalen Verhältnissen liegt und die, wenn auch bei einer anderen Aufgabe einige Faktoren gleich sein sollten, doch die identische Lösung beider vielfach ausschließen.

Trotzdem besteht daneben eina berechtigte Massenfabrikation, d. h. es giebt bestimmte Typen für Wasserhebemaschinen. Der Grund für die Verwendung der letzteren liegt in dem geringen Anschaffungspreise und der Möglichkeit, jeden Teil einer Maschine leicht auswechseln und die ganze Anlage rasch (vom Lager) beschaffen zu können. Besondere Vorteile bietet dies Verfahren in Gegenden, in welchen die Arbeitslöhne bezw. die Kosten der Reparaturen etc. sehr hoch werden und die letzteren nicht jederzeit und rasch zum Vollzüge gelangen. Es ist ganz gerechtfertigt, wenn man in solchen Fällen die beste Ausnutzung der Betriebsmittel nicht in den Vordergrund stellt, sondern mehr den ununterbrochenen Betrieb — die Möglichkeit, von allen Teilen einer Maschine sofort Reservestücke bei der Hand zu haben und eventuell rasch eine neue Maschine gleicher Art kaufen zu können — im Auge behält. Im übrigen hat die freie Konkurrenz auch bei der Massenfabrikation dahin gewirkt, gute Konstruktionen zu zeitigen und es dürfte in vielen Fällen, besonders bei kleinen Anlagen, die Verwendung solcher auch in Rücksicht auf das obenerwähnte Kostenminimum eher angezeigt sein, als das Vorschreiben selbsterfundener neuer Dispositionen.

Wir schicken dies voraus, um bei der nun folgenden Erwähnung einiger ausgewählter Ausführungen nicht mißverstanden zu werden. Es ist ja ganz unmöglich, hier die Wahl so zu treffen, daß alles vorhandene Gute zur Erscheinung gelangt; wir können nur wenige Lösungen von Aufgaben auf diesem Gebiete vorführen, um ein kleines Bild der üblichen Sachbehandlung zu geben.

Horizontal angeordnete Pumpwerke mit unmittelbarer Kraftübertragung. Diese Anlagen empfehlen sich in allen Fällen, in welchen der Saugwasserspiegel bei größter Absenkung in geringer Tiefe unter dem Druckventil der Pumpe liegt (vgl.

S. 619); doch gilt ziemlich allgemein bei Dampfpumpwerken dieser Art ein Durchmesser der Dampfcylinder von 1200 Millimeter und ein Hub von 1800 Millimeter als Grenze für die praktisch zweckmäßige Größe.

im

HaH

Kleinere Dampfpumpen, bei welchen Dampf kolben und Pumpenkolben in einer Horizontalen liegen, werden von allen Pumpenfabriken nach bestimmten Normen gebaut und in den Handel gebracht.

Fig. 285. Horizontale Dampfpumpe.

Am häufigsten werden bei uns auch für kleine Anlagen die sogen. Schwungradmaschinen (vgl. S. 632) verwendet und ist deren Herstellung auf einen hohen Grad von V ollkommenheit gediehen. Fig. 285 stellt den Typus solcher von der Maschinenfabrik Gritzner in Durlach (Baden) für Leistungen von 0,17 bis 4,67 Sekundenliter berechneter Pumpen dar. Sie können auf möglichst kleiner Grundfläche untergebracht werden und sind leicht zugänglich. Das Schwungrad sitzt in der Mitte der Pumpe und zur Uebertragung der Bewegung vom Dampfkolben zum Pumpenkolben ist ein Umführungsstück angeordnet, welches weder dem leichten Demontiren der Achse noch der bequemen Zugänglichkeit des Kurbelzapfens hinderlich ist. Die Flügelstange hat dabei die bei modernen Dampfmaschinen übliche fünffache Kurbellänge. Doppelsitzige Pumpenventile mit großen Dichtungsflächen gewähren dauerndes Dichthalten und guten Nutzeffekt der Pumpen; die Ventile haben einen großen Querschnitt und geringen Hub, wodurch es möglich wird, bei sanftem ruhigem Gang die in nachstehender Tabelle angegebenen großen Tourenzahlen bei im übrigen kleinen Abmessungen zu erreichen.

Nummer der Pumpe:

Durchmesser des Plungers in mm .    .

Durchmesser des Dampfcylinders in mm

Kolbenhub in mm........

Tourenzahl pro Minute......

Leistung in Litern pro Minute ca. .    .

Durchmesser der Saug- und Druckrohre

in mm...........

Durchmesser des Dampfeinströmrohres

in mm...........

Durchmesser des Abdampfrohres in mm

o iß o S o    io

^ CO © 2 rH    CO

DO H-A

O OT

O    O Cd

^    T-H Od

O iß

oa oa

s Sggis

o    o    o    o    o

O    iß    <X>    O    T-H

T—I    r-H    T-h    ,-H    rH

125

175

200

85

185

CO DO Ot O

O    O iß

oo    co co

100

35

40

o o

Iß

Die Halle’sche Maschinenfabrik m Halle a. S. liefert kleinere und mittlere horizontale, doppeltwirkende Dampfpumpen mit Scheiben- bezw. Manschettenkolben von 2 bis 80 Sekundenliter Leistungsfähigkeit für die bei städtischen Wasserversorgungen üblichen Förderhöhen bis zu 80 Meter in nachfolgenden Nummern:

Nummer der Pumpe

Leistung

per

Minute

Liter

Durchmesser des Pumpen- Dampfcylinders cylinders mm

Kolben-

Touren

mm

liub

mm

per

Minute

H O) co i¹

167

233

267

400

«O 00 -O os Cu

Oh CJT

CO o

750

1000

1338

O    t-h    Cd    CO njH    iO    «O

1—1    t⁻¹    t—i    t-h T-H    t-h    t—i

1833

2333

2667

3083

3333

4333

5000

SS38S Sggg §§gg §§§§

120

120

150

150

180

180

220

220

260

300

300

300

350

350

400

420

III| ||i8 gg£5

WOOO oooo oooo

Oh Oh

oooo

oooo

Aß CO

Durchmesser der Röhren Dampfzuleitung mm

Saugrohr Druckrohr

mm

mm

5 § § © OO © O O

T-H vH

Dampf

ableitung

mm

Ungefähres

Gewicht

kg

Aß iß o o <M (M IO o (M 03 (M CO

III! 1111 1111 1 !§i

Direktwirkende horizontale kleine und mittlere Plunger-Dampfpumpen mit zwei Cylindern (Duplex-Plunger) mit angeschraubten, leicht zugänglichen Ventilgehäusen und außen freiliegenden Stopfbüchsen von 1,3 bis 100 Sekundenliter Leistungsfähigkeit liefert A. L. G. Dehne in Halle a. d. S. für die bei städtischen Wasserversorgungen üblichen Förderhöhen bis zu 80 Meter in nachfolgenden Nummern⁴):

Nummer

Durchmesser der

der

Kolbenhub

Pumpen

Pumpenkolben Dampfcylinder mm

mm

mm

Maximal- Durchmesser leistung pro der Saug- und Druckrohre

Minute

Liter

mm

50

80

130

50

100

130

o o 00 00

50

50

65

100

160

65

125

160

80

125

200

to H M M Üi OT

o o

60

60

80

80

150

200

217

80

100

150

250

417

100

100

200

250

417

100

125

175

300

667

125

125

250

300

667

125

150

200

350

1000

150

150

300

350

1000

150

175

250

ij

400

1333

175

175

350

400

1333

175

10 a

200

300

2000

200

10 b

200

400

2000

200

11

250

350

600

3333

225

12

300

400

800

6000

250

Hauptsächliche Vorzüge der Dehne’schen Pumpen sind: einfache Montage, die Möglichkeit, sämtliche Teile leicht auswechseln zu können und die leichte Zugänglichkeit zu den Ventilen und allen bewegten Maschinenteilen.

LängenscljnÜl

Querschnitt durch die Pumps

Querschnitt durd) die Steurung

4.

ra

Hü

*IE3-

IC

?v

-®-

jo

I

um

jjjj

Qrundrtjs

/\nsidjt der Steurung

iC

F-KM-g^P

FV7

t+i

03

iüü-ül

Fig. 286. Hillebrand’scher Motor.

Selbstverständlich können auch Pumpwerke mit direkter Kraftübertragung bei Betrieb mit Gas, Druckkraft, Druckwasser etc. horizontal angeordnet werden, wobei unter sonst gleichen Umständen dieselben Vorteile zu erzielen sind, wie bei Dampfmaschinen.

Für den Betrieb mit Druckwasser bei kleineren zu hebenden Wassermengen erwähnen wir als Hubpumpe mit Arbeitskolben und Pumpenkolben in horizontaler Achse den Hillebrand’schen Motor, welcher von der Maschinenfabrik Klein, Schanzlin und Becker in Frankenthal (Rheinpfalz) nach dem in Fig. 286, S. 659 dargestellten Muster gebaut wird. Diese Pumpe arbeitet selbstthätig, d. h. sie läuft an, sobald dem von der Pumpe ausgehenden Druckrohre B Wasser entnommen wird. Die Umsteuerung wird durch einen überfallenden Balancier ruckweise bewirkt mittels des Steuerungshebels D, wie aus der Figur ersichtlich. Das Druckwasser läuft bei A ein und gelangt mittels der Umsteuerung bald rechts, bald links vor den Triebkolben (Arbeitskolben), der mit horizontaler Kolbenstange auf den Plungerkolben der Pumpe wirkt. Das verbrauchte Wasser wird bei C abgeleitet. Der Figur entsprechend wird durch die Maschine von dem gleichen Wasser, welches den Arbeitskolben treibt, gehoben; selbstverständlich kann auch bei Weglassung des Verbindungsrohres zwischen Arbeitsmaschine und Pumpe von der letzteren aus einem besonderen Brunnen angesaugt werden. Die einzige Wartung dieser Maschine besteht in einer wöchentlich einmal vorzunehmenden Schmierung. Voraussetzung ist reines, sand-freies Wasser und empfiehlt sich deshalb die Anwendung hauptsächlich bei dem Betriebe mittels Wassers aus einer unter geringem Drucke befindlichen städtischen Leitung zur Versorgung von einzelnen Gebäuden, für welche der Leitungsdruck nicht ausreicht. Die üblichen Fördermengen schwanken etwa zwischen 0,2 und 2 Sekundenliter; die Förderhöhe geht bis zu 200 Meter und der Nutzeffekt beträgt etwa 75 bis 80 °/o. Eine derartige Maschine arbeitet seit etwa 10 Jahren

fi

in zufriedenstellender Weise in Neustadt a. d. Haardt für die Versorgung der Villa Dacque mit Wasser aus der städtischen Wasserleitung.

lljt

K*

fu

dß

II

Unter den Dampfhub pump en (Pumpen ohne Schwungrad), bei welchen Pumpenkolben und Dampfkolben an gemeinsamer horizontaler Kolbenstange liegen, ist die weitaus verbreitetste, die Worthington-Pumpe, wie wir sie in Fig. 287 u. 288 in Ansicht und Längenschnitt dargestellt haben [211], [221], [288], [650], [676], [720]. Bei dieser Pumpe jp"    sind zwei Dampfcylinder und zwei

;;

---

r    Pumpencylinder so verbunden, daß

"Säg?

Fig. 287. Ansicht der Worthington-Pumpe.

Ei

—IS

I'--«

Fig. 288. Längenschnitt der Worthington-Pumpe.

die Schiebersteurung des einen Dampf-§gg cylinders von der Kolbenstange des 3 anderen aus bewirkt wird und umgekehrt. Der Pumpenkolben hat eine sehr lange Führung und kann leicht herausgenommen bezw. nachgearbeitet oder ausgewechselt werden. Der Ventilkasten ist durch eine starke Scheidewand in zwei Teile geteilt, die Pumpe doppeltwirkend, der Pumpenkolben über den Säugventilen liegend, so daß eine nachteilige Abnutzung durch Sand etc. vermieden wird. Die einzelnen Ventile sind klein, aus kreisrunden, mit einer Metallplatte bedeckten Scheiben von Gummi oder Kautschuk bestehend, über welchen eine Spiralfeder sitzt; ihre Anzahl ist groß, die Auswechslung derselben sehr leicht. Von allen Einzelteilen dieser Pumpen liefert die Worthington-Pumpen-Compagnie (Vertretung in Deutschland: Berlin C 2, Kaiser Wilhelmstr. 48) genau passende Ersatzstücke vom Lager, so daß in kürzester Zeit jede Unterbrechung des Betriebes behoben werden kann, was natürlich ein großer Vorzug ist. Die Pumpen werden in ca. 30 bis 40 verschiedenen Nummern ausgeführt. Die

kleinsten haben einen Durchmesser des Dampfcylinders von 76 Millimeter, des Pumpenkolbens von 38 Millimeter bei 76 Millimeter Hublänge und einer Tourenzahl von 50 bis 125, wobei 0,3 bis 0,7 Sekundenliter Wasser gefördert werden. Die größten haben einen Dampfcylinderdurch-messer von 635 Millimeter, einen Pumpenkolbendurchmesser von 387 Millimeter bei 381 Millimeter Hublänge und einer Tourenzahl von 25 bis 50, wobei etwa 75 bis 150 Sekundenliter Wasser gehoben werden können. Für größere Leistungen werden die Worthington-Pumpen auch nach dem Verbundsystem (als Tandem verbundpumpen) gebaut. Die Pumpen sind sehr kompendiös, exakt gearbeitet und können bis zu 120 Meter Druckhöhe ohne weiteres verwendet werden.

Aehnliche Dampfpumpen, wie diejenigen von Worthington, werden auch in deutschen Etablissements gebaut (unter dem Namen Duplexpumpen). Klein, Schanzlin u. Becker in Frankenthal liefern solche für die bei Wasserversorgungen üblichen Pressungen. Weise u. Monski

Länqenscl]niU

1998

Ert

'Am

_ 2550__i

IrS^i

rgfcj

"    »C.P.

^,f®n /ÄW:-

filA

!*

:%flj

? ■, O 4-

"7

I !77Mk

,liii

nrr. m - m < nl%fea5fai

77:

V,

■! 1471

jgao

Querschnitt eure}] die Verbund Dampfmaschinen,

Querschnitt durcl] die Pumpen

!goo

2i

3200.

1300

rate

-iü

2000

4^21200

■

__

f§ppi| »rtier“i aal

//

//g

ü?3

dl 50

,3450.

ßmM X

mmmm, t

tM

i»

Fig. 289. Wasserhebungsanlage in Mülhausen i. Eis.

in Halle a. S. führen dieselben für Pressungen bis zu 1000 Atmosphären und für Leistungen bis zu 167 Sekundenliter aus. Die Weise’schen vierfachwirkenden Duplexmaschinen bestehen aus zwei kombinierten, direktwirkenden Dampfpumpen, deren Kolben so eingestellt sind, daß stets der eine sich in Bewegung befindet, wenn der andere im todten Punkt steht; sie gehen deshalb bei jeder Kolbenstellung ohne Hilfe an. Die zwei Dampfcylinder sind mit einfachen Muschelschiehern versehen, die wechselweise durch die Kolbenstange des benachbarten Cylinders zwangläufig umgesteuert werden. Diese Steuerung gestattet hohe Kolbengeschwindigkeit. Jeder Kolben muß bei Beendigung seines Hubes warten, bis der zugehörige Schieber geöffnet ist und die dadurch veranlaßte Hubpause gestattet den Pumpenventilen ruhig und ohne Stoß auf ihre Sitze zu fallen. Damit die Dampfkolben nicht an die Cylinderdeckel anstoßen können, ist eine unter allen Umständen sicherwirkende Dampfkompression angeordnet. Dieser komprimierte Dampf wird Bilden nächsten Hub aufgespart. Für Aus- und Einströmung des Dampfes sind getrennte Kanäle

angeordnet und werden die inneren Ausgangskanäle vom Kolben überlaufen und abgeschlossen, wenn er in die Nähe des Deckels kommt.

In der Anschaffung, Aufstellung und Unterhaltung sind die Worthington- und anderen Duplex-Dampfpumpen billig; sie nehmen wenig Platz weg, arbeiten zuverlässig und sind sehr dauerhaft, brauchen aber — wie früher erwähnt — zu ihrem Betriebe mehr Dampf als gut gebaute Schwungradmaschinen, bei welchen man die Expansion des Dampfes richtig ausnutzt [115], S. 539.

Bei größeren Wasserhebungsanlagen werden vielfach Dispositionen von Schwungradmaschinen gewählt, wie sie aus der das Wasserhebewerk in Mülhausen i. Eis. (Abschn. III, [214]) darstellenden Fig. 289, S. 661, zu entnehmen sind. Hier befinden sich an gemeinsamer horizontaler Kolbenstange der Dampfkolben und der Pumpenkolben. Die Maschinen — vier Paare — sind nach dem Verbundsystem gebaut mit Expansion und den in der Figur eingeschriebenen Dampf-cylinderdurchmessern, 235 Millimeter Plungerdurchmesser und 1 Meter Hublänge; normal werden 27 Umdrehungen pro Minute gemacht. Das Schwungrad hat ein Gewicht von 7000 Kilogramm bei 4,8 Meter äußerem Durchmesser. Der aus dem kleinen (Hochdruck-) Cylinder abtretende Dampf durchströmt einen zwischen den Maschinenfundamenten gelegenen, durch direkten Kesseldampf mittels eines doppelten Dampfmantels erwärmten Behälter (Receiver), bevor er in den grossen Cylinder Übertritt. Nachdem der Abdampf im großen Cylinder seine Arbeit gethan, gelangt er in den Kondensator; die Dimensionen der Luftpumpe des letzteren sind in der Figur eingeschrieben. Die Saugwindkessel entsprechen inhaltlich dem 7 fachen, die Druckwindkessel dem 48 fachen Pumpenvolumen. Die 250 Millimeter weiten Saugröhren jedes Pumpenpaares einer Maschine gehen nach einem 350 Millimeter weiten, zum Saugbrunnen führenden Rohre. In allen Leitungen beträgt die Wassergeschwindigkeit 0,670 Meter pro Sekunde. Jedes Pumpenpaar liefert bei 27 Umdrehungen ca. 70 Sekundenliter Wasser; die Umdrehungszahl läßt sich auf 36 steigern, ohne daß Stöße eintreten. Die Maschinen gehen sehr ruhig und sind schön ausgeführt. Im Jahre 1893 war indessen der Grundwasserspiegel so tief abgesenkt, daß man dem Gedanken näher getreten ist, Zwischenförderung .einzurichten.

Die Zahl der in Deutschland horizontal angeordneten Pumpwerke mit Schwungradmaschinen und unmittelbarer Kraftübertragung ist groß. Man findet sie in Altenburg, Augsburg, Barmen, Berlin, Bernburg, Bochum, Bonn, Braunschweig, Bremen, Breslau, Brieg, Cleve, Colmar, Darmstadt [456], Dessau, Deutz-Mülheim, Dortmund, Dresden [462], Düsseldorf [445], Duisburg, Essen, Eßlingen, Hagen [584], Halle a. d. S., Heilbronn, Karlsruhe, Königsberg, Leipzig, Lübeck, Mannheim, Minden, Mülheim a. d. Ruhr, München-Gladbach, Neuenkirchen, Neustadt-Magdeburg, Nürnberg, Oberhausen, Posen, Potsdam, Rostock, Rudolstadt, Schalke, Sorau, Stade, Staßfurt, Steele, Stettin, Straßburg, Stuttgart [491], Trier, Troppau, Weimar, Witten, Worms u. a. O.⁵).

Im allgemeinen ist, wie wir bereits früher (S. 633) erwähnt haben, die Maschinendisposition mit Dampfmaschinenkolben und Pumpenkolben in gleicher horizontaler Achse hauptsächlich der direkten Kraftübertragung und bequemen Zugänglichkeit zu den einzelnen Teilen der Maschinenanlage wegen vorteilhaft. Der letztgenannte Vorteil ist um so höher anzuschlagen, je größer die Maschinen, d. h. je schwerer die Einzelteile derselben ausfallen, je mehr man sich also des Krahnes zum Aufziehen und Versetzen bedienen muß.

Ein Nachteil der horizontal angeordneten Pumpwerke ist, daß die aus dem Eigengewichte der bewegten Maschinenteile entspringenden Reibungen als gleitende überwunden werden müssen.

Fig. 290. Gaskill-Pumpe.

Dadurch laufen sich bei schweren Kolben die 4-, Dampfcylinder leicht oval. Werden Pumpen mit Kj Scheibenkolben verwendet, so findet dasselbe \ in den Pumpencylindern statt und die letzteren i \ werden rasch unbrauchbar, wenn das gepumpte W—A— Wasser nicht ganz rein ist. Bei Plungerpumpen entstehen große Widerstände an den Stopfbüchsen-Ty dichtungen, weil die Stopfbüchsen stark ange-y' zogen werden müssen, damit sie in der oberen Hälfte dicht schließen, während in der unteren Hälfte das auf die Verpackung drückende Gewicht des Plungers die Reibung einseitig vermehrt. Da sich infolge ihrer verschiedenen Gewichte die an der horizontalen Achse angebrachten Kolben, Plunger etc. ungleich abnutzen und die Kolbenstange, der einseitigen Wirkung der Gewichte entsprechend, angespannt sein muß, bereitet die Instandhaltung der Anlage im .Laufe der Zeit

Maschinenfabriken üblich ist. Saug- und Druckwindkessel sind in dem mit ansprechenden Linien gezeichneten Gestell untergebracht.

Sehr kompendiös und von eleganter Ausstattung sind die von der Firma Klein, Schanzlin und Becker in Frankenthal (Rheinpfalz) gebauten stehenden doppeltwirkenden Verbunddampfpumpen mit zwei Plungern und nur einem Dampfschieber. Durch die Verlegung des letzteren nach der Seite, wie aus Fig. 293, S. 663, ersichtlich, gestaltet sich die Anordnung einfach und leicht zugänglich; auch sind die Pumpen dauerhaft und verhältnismässig billig. Die Kurbeln sind um 180° gegeneinander verstellt; die beiden Dampf kolben wechseln deshalb den Hub zu gleicher Zeit und dadurch wird es möglich, die Steuerung von einem Excenter aus zu besorgen. In untenstehender Tabelle sind die für Druckhöhen bis 80 Meter und Wassermengen bis zu 18 Sekundenliter ausreichenden Dimensionen etc. derselben angegeben:

Nummer der Pumpen

Durchmesser der Hochdruck- Niederdruck-kolben kolben mm

mm

Kolben-

Touren

Leistung

Plunger

hub

per

pro

Minute

mm

mm

Minute

Liter

Durchmesser der ßöhren

Dampfzuleitung mm

Saugrohr Druckrohr

Ungefähres

Gewicht

mm

mm

kg

100

150

CO

120

170

e3

CM

130

200

05 Ol ^ 05

140

150

170

200

220

230

250

300

c3

© l>* OO

240

380

250

425

300

425

WWtOtOtOMMHMM

^©ooooooo©

65

45

117

145

177

277

367

459

683

733

1060

65

75

80

90

100

125

150

175

200

t-H i“H t-H t-H

525

960

1060

1285

1400

1815

2340

3020

3870

5000

Für kleine und mittlere Anlagen von 0,7 bis 33 Sekundenliter empfehlen sich auch die von Weise u. Monski in Halle a. d. S. in den Handel gebrachten freistehenden Verbund-Zwillings-Dampfpumpen nachfolgender Nummern und Dimensionen bei Druckhöhen bis zu 80 Meter:

ts ummer der Pumpen

Plunger

mm

Durchmesser der Hochdruckkolben mm

Niederdruck

kolben

mm

Kolben-

hub

mm

Leistung

pro

Minute

Liter

Saugrohr

mm

Durchmesser der Köhren

Dampf- Dampfzuleitung ableitung mm

Druckrohr

Ungefähres

Gewicht

mm

mm

kg

20

52

90

135

80

40

33

33

20a

60

90

135

80

50

33

33

20b

80

115

170

100

100

45

45

21

90

130

190

150

160

60

60

21a

100

140

200

150

200

60

60

22

110

150

220

180

240

80

80

22a

130

150

220

180

350

80

80

23

140

170

240

220

400

100

80

24

150

25 || 180

IO lO

275

240

500

120

100

275

240

650

12ii

100

25b

200

240

340

260

850

120

25a

230

265

375

310

1200

150

25 c

250

300

424

310

1600

180

25d

280

424

310

1850

230

200

25f 320

:!"0

424

310

2000

230

200

Ebenso werden von den meisten der übrigen bestehenden Pumpenfabriken vertikal angeordnete Pumpen gebaut und verweisen wir auf deren Kataloge.

Für größere Pumpenanlagen ist die vertikale Anordnung hauptsächlich in England und Amerika viel verbreitet; in Deutschland trifft man sie wenig. Die Maschinen werden dort

meistens für dreifache Expansion konstruirt und von jedem Dampfcylinder aus eine Pumpe betrieben (Drillingspumpen)⁶). Wir haben in Fig. 293 eine solche Wasserhebungsmaschine dargestellt, wie sie in verschiedenen Nummern von der Firma Richard Moreland u. Son in London E. C. 3, Old Street, gebaut wird. Die dargestellte Maschine hebt in 24 Stunden 5 Millionen Gallonen (22718 Kubikmeter), d. h. 263 Sekundenliter Wasser auf eine Höhe von 250 engl. Fuß (76,2 Meter) und kann innerhalb eines Raumes von ca. 54 Quadratmeter bequem untergebracht werden. Die Anordnung ist einfach, übersichtlich und gefällig. Die Pumpendiagramme zeigen , daß während einer Umdrehung die Wasserbewegung im Saugrohr und Druckrohr praktisch als gleichförmig

¹

Eine eigentümliche Konstruktion zur angeblichen Erhöhung des Nutzeffektes von Widdern zeigt das D. R. P. Nr. 57226, worauf wir verweisen.

²

Für Deutschland Erlaß des Reichskanzler-Amtes dd. 29. Mai 1871; Preußisches Gesetz dd. 24. Juni 1872.

³

Bei den Pariser Wasserwerken sind Fußventile grundsätzlich vermieden; bei allen erfolgt das Absaugen der Luft im Saugrohr durch die Pumpe.

Lueger, Wasserversorgung.

⁴

Ganz ähnliche Normalien, wie die vorgeführten, haben alle bedeutenderen Pumpenfabriken; wir können sie natürlich hier nicht alle vorführen, sondern verweisen auf die Kataloge diesei Etablissements. Bei kleineren Anlagen wird — wie bereits erwähnt — der direkte Bezug solcher Dampfpumpen fast ohne Ausnahme nicht zu unterschätzende ökonomische Vorteile gewähren.

⁵

Zu vergleichen ist die in Abschn. III, S. 288 ff. angegebene Litteratur: Projekte und Beschreibung von Wasserwerken.

⁶

Stehende Wasserwerks-Dampfpumpen befinden sich in Beuthen, Essen (Krupp), Frankfurt a. M. [600], Frankfurt a. 0., Köln, Leipzig, Lübeck, Neuwied, Rostock und Würzburg.

Ha!

fi

IO

-7)9°

r,„,‘

m

§1

. '•‘N .¹•

,'JM

i

r’tL,

erji-

-O-iai

iß®

Mi

Hi

hisste

t--.

2 Treter¹.

Fig. 293. Stehende Moreland-Pumpe.

betrachtet werden darf. Die Maschine ist in jeder Lage ausbalanciert. Sie wird nach den m nachstehender Tabelle angegebenen Mafien für eine Förderhöhe von 76,2 Meter und Fördermengen von 25 bis 527 Sekundenliter gebaut:

Nummer

der

Maschine

Hochdruck-

cylinders

mm

Durchmesser des Mitteldruck-cylinders mm

Länge des

Niederdruck- gemeinsamen cylinders mm

Hubes

mm

Plunger

durchmesser

mm

Anzahl Wassermenge pro Minute Umdrehungen in Liter

der

l-A b-1 H-A

tOMOCOOOslOiOTjACOtOM

152

171

229

254

279

811

CO co

O CO

222

267

292

356

394

445

483

596

610

673

749

838

381

610

457

508

610

686

762

838

940

1067

1168

1295

1448

-O Ci 07) H-a DO O

762

914

H rH

07) C7>

««tt

1219

1219

1219

1524

1524

OO

►—i CO

CO CO i—1 Ci ^ CD

295

324

365

406

445

508

572

50

50

45

45

42

42

42

33

33

33

27

27

1577

2866

3155

4733

6310

7888

9466

12621

15775

18931

25242

31552

Eine Anzahl großer amerikanischer Maschinen ähnlicher Anordnung beschreiben Riedler²) und y. Jhering³), auf welche wir verweisen.

Bei allen diesen Dispositionen wird durch die senkrechte Lage der Pumpen unter den Dampfcylindern die Zugänglichkeit zu den einzelnen Teilen erschwert, was als ein Uebelstand zu bezeichnen ist, besonders wenn es sich um eine große Maschine handelt. Die Maschinen sind außerdem an sich meist sehr teuer in der Anschaffung und erfordern kostspielige Fundamente. Sie gewähren aber, abgesehen von den bereits erwähnten Vorzügen der Inanspruchnahme einer geringeren Grundfläche und der Möglichkeit, sie jeder Lage des Saugwasserspiegels anzupassen, den weiteren großen Vorteil, daß bei etwas getrübtem oder sandigem Wasser auch die mit

MI

JF7

Pumpwerksanlage für die Stadt Leipzig

bei Naunhof.

Mi

• M

•••.

M-

öo-o

,‘c

’o²-.

-v-.Wo

.... g

ms

§P

it

| ^nsiclji u.Sc}jniU

Lü

45M

Hü

111

i-l

ft²»

Qrur.drijs vom Masel, in sr/jaus ^lle in die Figuren »ingesdjrisbenen Majss bezeichnen Mitlimsler.³

Saugte . :»a

Förderhsqt .3

Umitrsr^r.Qer.,

Majsshb d. Grund?.

o e 4 s s io i2 <4 Meier.

H-t-i i iM i I H I i H

m

3M3 I ■

Inj

Cjem. rj-a ₌

IjoeJldrUcKcljl.« 433

NiiderdrucKqU Sii

ST

WpM |303

MTj Tß i

.....'S/////ZM;

V//////////A'///////////yV//////////X'//////////////.

MaJssUb dar Sdpiilie o    i    :    3    ² Meier,

1-i-1-1-1

SpsÄ'li

Fig. 294.

Scheibenkolben gehenden Pumpen nur wenig notleiden und daß selbst bei sehr schweren Maschinen eine Formveränderung (Ovallaufen) der Dampfcylinder und Pumpencylinder infolge der Kolbengewichte nicht stattfindet, weil die Bewegungsrichtung mit der Richtung der Schwere parallel ist.

ver-

d. h.

Pumpwerke mit Zwischengliedern zur Kraftübertragung. Wo es nicht angängig ist, liegende oder stehende Pumpmaschinen mit unmittelbarer Kraftübertragung zu wenden, wird durch Einschaltung von Zwischengliedern zwischen Motor und Pumpe der Betrieb der letzteren ermöglicht.

In solchen Fällen werden häufig die sogen. Balanciermaschinen angewendet, Maschinen mit einem drehbeweglichen Hebel (Balancier), mittels dessen man von einer gradlinigen Bewegung in eine andere von gleichem oder entgegengesetztem Sinne mit Verlängerung oder Verkürzung des zurückzulegenden Weges etc. überzugehen vermag. Auch die Rotationsbewegung

läßt sich mit einer Lenkstange auf den Balancier übertragen und in eine hin und her gehende verwandeln.

Werden an Dampfpumpen Balanciers horizontal angeordnet [872], [560], so gewährt dies den großen Vorzug, daß man (in gleicher Weise wie bei den stehenden Pumpwerken mit unmittelbarer Kraftübertragung) die Pumpe dem tiefsten Saugwasserspiegel beliebig nähern kann, daß die Richtungen der zu übertragenden Kräfte mit jener der Schwerkraft entweder nahezu zusammenfallend oder nahezu entgegengesetzt sind und daß es möglich ist, die Geschwindigkeit des Dampfkolbens größer zu wählen als jene des Pumpenkolbens, wodurch

///

I,

[o Tc|

3)Sö -----J*.--2775*

ft--

P§4

//

•/

4-; - * 4;!

\ \ Yrv'

1'/

/n.

•» /

"V

T7"7\

Fig. 295. Pumpwerksanlage in Boston (U. S. M.).

am

(vgl. S. 682) ein besserer Nutzeffekt erzielt wird. Bei guten Dispositionen sind alle beweglichen Teile auf den Wellzapfen des Balanciers äquilibriert und die Arbeit der passiven Widerstände ist geringer, als bei liegenden Maschinen, während gleichzeitig die Gefahr des Bruches reibender Teile den letzteren gegenüber vermindert ist. Die Reibung in den Stopfbüchsen und die Kolbenreibung sind in ihrer Größe von dem Gewichte der bewegten Teile unabhängig; im übrigen treten fast nur Zapfenreibungen auf. Balancierpumpmaschinen sind ferner in Größe des Cylinderdurchmessers und Länge des Hubes unbeschränkt und es lassen sich Balancier selbst sehr bequem die Speisepumpen, Luftpumpen etc. anbringen, welche die Dampfmaschine erfordert; auch kann man auf einfache Weise besondere Zubring- und Filter-

pumpen etc. durch den Balancier betreiben.

Extrahebelschwingen, Gelenkstangen, Schleppkurbeln etc. kommen hier in Wegfall [399].

Andererseits sind die Pumpen weniger leicht zugänglich, als bei liegenden Maschinen; die im Schwungrad- und Balancierlager abwechselnd hebend und senkend wirkenden Kräfte suchen

Alle die bei anderen Systemen hierfür nötigen

die Lager zu rütteln, welch letztere deshalb sorgfältig konstruiert und zweckmäßig abgestützt (fundiert) sein müssen; endlich sind die Anlagekosten erheblich höher, als jene für liegende Maschinen.

Wir haben in Fig. 294, S. 666, eine der neueren Anlagen mit Balancier dargestellt, welche für die Stadt Leipzig bei Naunhof von Thiem erbaut wurde [682]. Es waren dort wegen der 7 Meter betragenden Spiegelabsenkung die Pumpen tief zu stellen und die Bodenbeschaffenheit erforderte gleichzeitig thunlichste Reduktion der Dimensionen für Maschinen- und Kesselhaus, womit die Wahl des Maschinensystems begründet worden ist. Das Pumpwerk ist nach dem Verbundsystem hergestellt und beträgt der Durchmesser des Hochdruckcylinders der Dampfmaschine 430 Millimeter, jener des Niederdruckcylinders 660 Millimeter; der gemeinsame Hub ist 1000 Millimeter, der Plungerdurchmesser an der Pumpe 310 Millimeter und die Zahl der Umdrehungen in der Minute 40 bis 50. Die Maschinen haben Ventilsteuerung mit Auslösung und von Hand stellbarer Expansion; die Admissionsspannung im Hochdruckcylinder beträgt 6 Atmosphären. Die Kessel sind Flammrohrkessel mit Tenbrinkapparat; sie haben je 80 Quadratmeter Heizfläche. Die Pampenventile sind nach Riedler’s Patent gesteuert. Je eine Pumpmaschine (bezw. zwei Verbundpumpen) vermag normal in 22,8 Arbeitsstunden 15000 Kubikmeter Wasser zu liefern; eine Vergrößerung der Umdrehungszahl gestattet eine noch höhere Leistung. Im übrigen ist die Anordnung aus Fig. 294, S. 666 ersichtlich.

Unter den deutschen Wasserwerken, welche mit Balanciermaschinen arbeiten, nennen wir: Altona, Berlin, Bremen, Breslau, Chemnitz, Crefeld, Ems, Essen (Krupp), Görlitz, Hamburg, Köln, Lübeck, Magdeburg, Osnabrück, Regensburg [653], Stettin, Stuttgart (Staat), Ulm⁴).

Amerikanische Balanciermaschinen beschreibt Ri edler⁵), worauf wir verweisen. Derselbe Autor giebt (a. a. O. S. 648) eine eigentümlich gebaute Dreifach-Verbundwasserhebemaschine an, welche gewissermaßen zwischen der liegenden zur stehenden Anordnung vermittelt und in Boston (U. S. A.) betrieben wird. Wir haben einen Schnitt derselben in Fig. 295, S. 667 wiedergegeben. Die Pumpe ist in diesem Falle mit schrägliegendem Kolben angeordnet und die Disposition selbst durch Mangel an Raum auf der Baustelle veranlaßt worden. Die sehr kostspielige Anordnung vermindert die Saughöhe gegenüber der liegenden Maschine und die Einzelteile der Anlage sind leichter zugänglich, als sie es bei Pumpen, die senkrecht unter stehenden Dampfcylindern liegen, wären; auch kann durch Vermittelung des Balanciere die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens (welche im vorliegenden Falle bei 50 Umdrehungen pro Minute 121,9 Meter beträgt) vermindert werden unter Beibehaltung der vorteilhaftesten Geschwindigkeit für den Dampfkolben. Im übrigen erscheint uns eine Nachahmung dieser Anlage nicht empfehlenswert.

Will man liegende Dampfmaschinen und liegende Pumpen so kombinieren, dass die letzteren in tieferer Lage ansaugen, so ist ein vertikaler Balancier am Platze, wie ihn Fig. 296 darstellt.

11

Solche Disposition zeigen z. B. die für die Wasserversorgung von Paris verwendeten Pumpen bei Port-ä-1’Anglais, welche nach Beigrand⁶) pro Stunde und Pferdestärke Nutzleistung (im Sinne von Gleich. 5) 2,22 Kilogramm Kohlen verbrauchen und das Wasser aus der Seine in 26,5 Meter Meereshöhe ansaugen und auf das Reservoir von Gentilly (82,10 Meter Meereshöhe) fördern.

Fig. 296. Pumpwerk bei Port-ä-P Anglais (Paris).

Eine Kombination von liegenden und stehenden Maschinen findet auch in der Weise statt, wie sie Fig. 297 darstellt, wenn das zu fördernde Wasser zuerst in ein kleines Zwischenreservoir gehoben und von dort aus durch ein liegendes, mit unmittelbarer Kraftübertragung wirkendes Pumpwerk abgesaugt und fortgedrückt wird. Man pflegt in diesem Falle die senkrecht angeordnete Pumpe mit dem Namen „Hebepumpe“ zu bezeichnen. Die Ausführung erfolgt entweder a priori aus den früher angegebenen Gründen (vgl. S. 619, 683) oder nachträglich, wenn die Saughöhe auf ein zu großes Maß angewachsen ist. Man hat besonders darauf zu achten, daß die Hebepumpen bequem zu bedienen sind. Zu dem Zwecke liegen sie bei Maschinenpaaren am besten nebeneinander in geräumigem Schachte zwischen den Paaren,

zunehmende Schwierigkeiten. Auch ist nicht zu verkennen, daß die gewöhnlichen Anordnungen der liegenden Schwungradmaschinenpumpen sehr viel Raum wegnehmen gegenüber der Anordnung mit vertikaler Achse.

Um dem letztgenannten Uebelstande zu begegnen, hat man in Amerika die sogen. Gaskill-Pumpen ⁷) gebaut, welche wir in Fig. 290 schematisch dargestellt haben. Es sind dies Schwungrad-Verbundmaschinen, bei welchen der Hochdruckcylinder über dem Niederdruckcylinder angeordnet ist; die Kolbenstangen beider greifen an einer zwischen Pumpe und Dampfcylinder angeordneten Schwinge an.

Während die Niederdruckkolbenstange den Pumpenkolben unmittelbar antreibt, greift die Hochdruckkolbenstange an dem oberen Ende der Schwinge an, von welchem aus auch der Kurbeltrieb durch eine Schubstange auf die über der Pumpe liegende Kurbelwelle übertragen wird. Durch diese Anordnung wird allerdings der Raumbedarf wesentlich eingeschränkt; allein diese Einschränkung vollzieht sich leider auf Kosten der leichten Zugänglichkeit zu den einzelnen Teilen.

Ty.-Vr-.¹7

mm

iS

'm

Schließlich wollen wir noch hervorheben, daß — besonders bei Grundwasserentnahmen — im Laufe der Zeit der Spiegel bei bestimmter Entnahme da und dort unter das den ersten Versuchen entsprechende Maß hinabsinkt, sei es, daß im Laufe der Zeit in Nachbarschaft des Wasserwerkes anderweitige Entnahmen eingerichtet werden oder daß überhaupt später ein anderer Gleichgewichtszustand als der bei denVersuchen herausgefundene sich einstellt. Soferne man also zum vornherein bei der tiefsten Spiegelsenkung sich dem äußersten zulässigen Maße für die Saughöhe annähert, ist es stets sehr bedenklich, mit horizontaler Anordnung vorzugehen. Man wird dann leicht im Laufe der Zeit genötigt, eine Zwischenförderung einzuschalten, die keineswegs billig ist.

Es ist nach unserer Ansicht in den meisten Fällen auch nicht rationell, die Maschinenanlage aus dem Grunde in wasserdicht hergestellte Maschinenhäuser zu legen, um eine horizontale Anordnung des Hebewerkes mit unmittelbarer Kraftübertragung durchführen zu können; unter einer solchen Disposition leiden die Maschinen und die Bedienungsmannschaft, ohne daß im übrigen ökonomisch etwas gewonnen wird

konstruierten

Fig. 291. Schachtpiunpe.

Ji

Fig. 292.

Stellende Dampfpumpe, gegenüber einem stehend

Pumpwerke oder Balanciermaschinen.

Stehend (vertikal) angeordnete Pumpwerke mit unmittelbarer Kraftübertragung. Der Preis stehend angeordneter Pumpmaschinen ist im allgemeinen ein höherer als der liegend angeordneter⁸). Man verwendet dieselben hauptsächlich dort, wo der tiefste Saugwasserspiegel erheblich unter Terrain bezw. Maschinenhausboden gelegen ist und wo es sich darum handelt, mit einer kleinen Grundrißfläche bei der Aufstellung auszureichen. Dies ist z. B. bei den sogen. Schachtpumpen der Fall (Fig. 291), wie sie sehr häufig bei provisorischen Wasserhebungen verwendet werden. Die Pumpe wird im Schacht selbst montiert, während der Motor über Terrain aufgestellt und durch ein Gestänge mit der Pumpe verbunden ist. Bei definitiven Anlagen pflegt man einen besonderen Pumpenschacht neben dem Saugbrunnen zu erbauen und nur das Saugrohr in den Brunnen einzuhängen, um ein Zudringen von Schmieröl etc. in den letzteren zu verhindern. Auch in diesem Falle kommt es

11

dplij

darauf an, mit möglichst kleiner Grundfläche für die Pumpen auszureichen. Dementsprechend sind denn auch die im Handel vorkommenden stehenden Dampfpumpen gebaut.

Kleinere Dampfpumpen von der in Fig. 292 dargestellten Form liefert die Maschinenfabrik Gritzner in Durlach (Baden), und zwar mit ganz gleichen Umdrehungszahlen, Plunger- und Cylinderdurchmesser, Kolbenhub, Wassermengen, wie wir sie S. normierten liegenden Pumpen angegeben haben. Um diesen Pumpen eine große Standfestigkeit

Boden angeordnet, wie dies auch bei vielen anderen

i.

Fig. 293.

657 für die von derselben Firma

zu geben, wurde die Kurbelwelle nahe am

betrieben von Kurbeln, die an den entgegengesetzten Enden der Schwungradwellen angebracht werden. In der Regel wird die Leistungsfähigkeit der Hebepumpen höher bemessen als jene der Druckpumpen; jedenfalls ist auf das Kesselspeisewasser und das event. für Kondensation erforderliche Wasserquantum Rücksicht zu nehmen, da für diese beiden Zwecke ebenfalls am zweckmäßigsten aus dem Zwischenreservoir abgesaugt wird.

.. ■

ff

Pumpwerk mit Hebepumpen. Schematische Darstellung.

«fei

il

m

Fig. 297.

Es ist ohne weiteres klar, daß man die Hebepumpen auch zur direkten Förderung (ohne Zwischenreservoir) konstruieren kann, wodurch die Maschinenanlage den Typus der Saigon-Pumpen [489] erhält, wenn die Anordnung im Sinne der Fig. 297 erfolgt.

Eine Disposition, bei welcher die horizontale Maschinenbewegung auf vertikale Pumpen mittels eines Winkelhebels umgesetzt worden ist, zeigt das von Gerstner (Abschn. III, [19]) erbaute Hochwasserwerk in Karlsruhe in Baden (Fig. 298). Der Pumpenschacht liegt hier unmittelbar neben dem Saugbrunnen.

Wenig empfehlenswert ist die Anordnung, wie sie bei dem Wasserhebewerk der Stadt Hannover getroffen wurde und in Fig. 299, S. 670 schematisch dargestellt ist.

Pumpenkolben beträgt hier die Hälfte des Hubes der Dampf kolben, wodurch man dem letzteren größere Geschwindigkeit und kleinere Durchmesser zu geben in der Lage war. Grahn [317] sagt über diese Anlage mit Recht: „Niemand wird die Ueherzeugung haben, daß hier eine größere Stabilität als bei Balanciermaschinen erreicht ist und nicht ohne Bedenken wird mancher die Winkelhehel betrachten und die Schwierigkeit einer festen Fundierung ihrer Drehzapfen erkennen.“

Verhältnismäßig häufig findet man die Uebersetzung der horizontalen Bewegung in die vertikale durch ein sogen. Kunstkreuz bewirkt; wir halten diese Disposition für wesentlich besser, als die eben erwähnten. Neuere Ausführungen dieser Art zeigen die Berliner Wasserwerke am Tegeler-See (Abschn. III, [82]); diesen ähnlich ist das Belgrader Wasserwerk*) u. a. Wir haben in Fig. 300, S. 670 die Berliner Anordnung schematisch wiedergegeben. Zwei Dampfkolben von 400 bezw. 800 Millimeter Durchmesser sind hintereinander angeordnet und arbeiten an gemeinsamer horizontaler Kolbenstange, welche die Bewegung auf das schmiedeeiserne gleichschenklige Kunstkreuz übersetzt. Von dem letzteren aus werden die vertikalen Pumpen mit 1300 Millimeter Hub und 710 Millimeter Durchmesser der Plunger betrieben. Sie sind einfachwirkend, liefern pro Doppelhub genau 1 Kubikmeter Wasser auf 5,2 Meter mittlere Förderhöhe und machen pro Minute ca. 14 Umdrehungen. Selbstverständlich erhalten derartige Maschinenanlagen große Längenausdehnung.

Der Hub der

ip

Pumpe des

Hofwasserwerks

Karlsruhe.

Fig. 298.

*) Vgl. Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 37, S. 577, Jahrg. 189b.

.1

li

IIP

WM

m

Außer den seither erwähnten Anordnungen giebt es eine große Zahl anderer, welche im wesentlichen dahin streben, mit allerlei Hebelübersetzungen, Kurbeltrieben etc. auf tiefliegende Pumpen einen Ersatz der stehenden bez-w. Balanciermaschinen zu geben; es ist uns aber keine

\T7

IP²

\    Condensalions- Luftpumpe.

—► Kessel-Kaltwasserpumpe

1®

Fig. 299. Schematische Darstellung- ües Pumpwerkes für Hannover.

diesbezügliche Konstruktion bekannt geworden, die man allgemein als billig, zugänglich und einfach zu bezeichnen in der Lage wäre, die also stehende bezw. Balanciermaschinen in allen Fällen verdrängen könnte.

Wenn die Geschwindigkeit des Motors und die Pumpengeschwindigkeit sehr bedeutende

__ 3250

2400___>^_I450_>IV_‘140Q_^_ 2500

5i50.

ii

rt

T,

-H—.

u-'''

»4_i£CiJ

4600

Wasserhebewerk für Berlin am Tegeler-See.

I----

!.

MJ

iwt

Fig. 300.

Verschiedenheiten zeigen, so erfolgt die Uebertragung der Arbeit vom Motor auf die Pumpe durch Zahnradvorgelege, Riemenscheibenvorgelege, Seiltransmission etc. Während bei Dampfbetrieb nur in Ausnahmsfällen (bei Pumpversuchen etc.) auf diesen Modus der Kraftübertragung gegriffen wird, ist derselbe bei Verwendung von Wassermotoren, Gasmotoren, Petroleummotoren und Elektromotoren unentbehrlich. Hinsichtlich der Kraftübertragung von den Wassermotoren aus haben wir bereits S. 627 ff. einige Beispiele vorgeführt.

iS

mm

Bei Pumpversuchen (vgl. Abschn. III, S. 486) ist in der Regel die Förderhöhe eine geringe und es werden deshalb gewöhnlich rotierende Pumpen zu diesen Versuchen verwendet. Liegt der Saugwasserspiegel tief, so ist die Pumpe im Schachte zu montieren, und es empfiehlt sich dann die in Fig. 801 dargestellte Einrichtung. Liegt der Saugwasserspiegel flacher, so werden in der Regel Zentrifugalpumpen zu den Pumpversuchen genommen. Nur selten kommen Kolbenpumpen (vgl. S. 668, Fig. 291) in Anwendung.

Fig. 301.

Die Gasmotoren machen in der Regel etwa 140 bis 200 Umdrehungen pro Minute, ebenso die Petroleummotoren. Will man also ohne Uebersetzung Pumpen mit denselben betreiben, so hat man nur die Wahl zwischen rotierenden Pumpen bei beschränkter Förderhöhe oder zwischen einer entsprechenden Anzahl kleiner, geringe Wassermengen fördernder, aber rasch gehender Kolbenpumpen bei großer Förderhöhe. In der Regel gestatten es

der Gasmotorenfabrik Deutz.

Konstruktion der Pumpen

Horizontal doppeltwirkende Kolbenpumpe Horizontal doppeltwirkende Plungerpumpe Je 1 vert. einfachwirk. Zwillingsplungerpumpe

Horizontal doppeltwirkende Kolbenpumpe

Je 1 vert. einfachwirk. Zwillingsplungerpumpe Horizontal doppeltwirkende Plungerpumpe

do.

Vertikal einfachwirk. Zwillingsplungerpumpe

do.

Horizontal doppeltwirkende Plungerpumpe Horizontal doppeltwirkende Plungerpumpe mit gesteuerten Ventilen

Horizontal doppeltwirkende Kolbenpumpe

do.

Vertik. einfach wirkende Zwillingsplungerpumpe Je 1 vert. einfachwirk. Zwillingsplungerpumpe Je 1 vert. einfachwirk. Drillingsplungerpumpe Je 1 vert. einfachwirk. Drillingsplungerpumpe Horiz. einfachwirkende Zwillingsplungerpumpe Horiz. doppeltwirkende Zwillingsplungerpumpe Horiz. doppeltwirkende Zwillingskolbenpumpe Horizontal doppeltwirkende Kolbenpumpe Vert. einfachwirkende Zwillingsplungerpumpe Vert. einfachwirkende Drillingsplungerpumpe Je 1 horiz. einfachwirk. Zwillingsplungerpumpe Vert. einfachwirkende Drillingsplungerpumpe Horiz. einfachwirkende Drillingsplungerpumpe Horiz. einfachwirkende Zwillingsplungerpumpe Horiz. einfachwirkende Zwillingsplungerpumpe Vert. einfachwirkende Drillingsplungerpumpe Horiz. einfachwirkende Zwillingsplungerpumpe

Touren    Geförderte | Förder-

der    Wassern enge

Pumpe    pro Pumpe .

pro    in Liter pro m

Minute Minute    Meter

höbe

00 io ^    CO ® N t» IO IO io H

co io ®    co -ec    ^ m oo

OOO    o    ooooooo

ooo    o    ooooooo

rHrHO    lO    rHrHlOOOOOO

rH Cd Cd    Cd rH CO T—I rH    H

GOOiO Hf ooooooooo

Od CO Cd rH CO LO Cd CO CO CO iO

*0 JlO

ooocoococ<icoi^-iO'^<a20io<x>(r~T-4'iO'T-H

tOtDiOfiOOSiOiOCOCO^^fflCC^OOW^®

900

420

500

520

500

1700

420

1700

1800

o o o o

CM 10 CM O t- CM ^ CO

2400

940

400

500

1590

360

HfOOiOCOiOiOiO^OOnfOOiOlOiOlOlOO

CdCdNCdI>^l>(NCOCO^iO^I>I>^^l>^

Hub

mm

500

Pumpendur cbmesser

mm

220    600

260    760

260    800

/ ISt. 168 \

\ ISt. 160/

260    760

180    500

335    800

250    700

250    700

205    425

185    600

210    600

170    400

170    500

170    500

100    300

160    400

125    300

205    600

190    600

150    400

150    180

150    180

110    300

220    300

140    300

115    300

125    300

180    300

110    300

Pumpwerksanlagen mit Gas- bezAv.

Touren

Anzahl der Motoren und Stärke in effektiven | Motors Pferdestärken

des

pro

Minute

Jahr der Inbetriebsetzung

Wasserwerk

in

ooo o ooooooo

Hfl    Tfl IO ^ ^ ^ O ^

rH rH rH H    rH rH rH H rH rH H

ooooooooooooooooooo

^O^^OOIOO^JCOOHOOOCOCOOOGOC-O

tH tH tH rH H rH Ol rH rH rH Cd Cd rH tH rH rH H rH Cd

2 Stück ä 16 HP eincyl.

1885

Zwill.

eincyl.

Zwill.

eincyl.

Zwill.

eincyl.

Zwill.

„ eincyl.

55

„ Zwill.

„ Petrol. ,, eincyl.

„ Petrol.

55

55

„ Benzin „ eincyl.

55

cc

55

51

55

55

^ g    ^ S §    M    M    2    ®-

/cö    *c3    *c3 "CÖ 'CÖ    /c3    'C3    <cö    /öS

CO tc GO

CD 03 O 00 cd cd

H H t-H    H

CM CO

1885

1886

1886

(M TH Cd TH

CM H

1887

1887

1888

1888

1890

1889

1889

COCOOCMOOcOOlO tH rH    iH    t-h    io CO    CM

'CÖ    *c8 'Cö    '<ä    -cö    'CÖ    *cä -cS    *<S    /eS <c3 <c3 »c3 *eä <c3 <cä 'ö 'Cä 'Cä

rH rH rH Cvl t-H 03 rH rH rH

1890

1890

1890

1891

1892

1893

1893

1893

1893

1893

1893

1893

1893

1893

1893

1893

1893

1893

1893

t-

CD

t'

| Quedlinburg . . § Düren .    .    .

I Coblenz .    .    .

g Rottweil . .

crq

Fürth . . . Peine . . . Karlsruhe . . Munster i. W.

Einbeck.    .    .

Bamberg .    .

Kettwig

Oberlahnstein . .

Bingen.....

Göttingen . .    .    .

Meißen.....

Hohenstein i. S. .    .

Cannstatt .    .    .    .

Reutlingen.... Nürtingen .... Nierstein .    .    .    .

Oberkassel.... Rothenburg (Tauber) Konstanz .... ^ Göttingen (II. Syst.) ^ Treuen i. S. . Völklingen a. d. Saar Wolfenbüttel .    .    .

Eschwege . . . .

die äußeren Umstände nicht, das eine oder andere dieser Mittel anzuwenden; dann ist eine Transmission unumgänglich.

Die Deutzer Gasmotorenfabrik in Köln-Deutz hat in einer großen Zahl deutscher Städte Wasserhebewerke mit Gasmotorenbetrieb eingerichtet und bewerkstelligte früher die Transmission vom Motor auf die Pumpe vermittelst Zahnrädern (z. E. bei den Wasserwerken Düren, Coblenz [575], [591], Karlsruhe, Fürth, Quedlinburg u. s. w.). Da aber mit Zahnradbetrieb selbst bei peinlichster Ausführung der Verzahnung stets Geräusch verbunden ist, welches sich bei Abnutzung der Räder vermehrt, geht diese Fabrik in neuerer Zeit mehr auf Riemen- bezw. Seiltransmission über. Diese letztere Transmission ist bekanntlich nur unt^r der Bedingung zulässig, daß Pumpen mit verhältnismäßig hohen Umdrehungszahlen und einem gleichmäßigen Drehkraftdiagramme zur Verwendung kommen, um zweckmäßige Uebersetzungsverhältnisse und gleichmäßige Beanspruchung der Riemen oder Seile zu erhalten. Deshalb verwendet die Fabrik jetzt bei allen größeren Pumpwerken mit Gasbetrieb Drillingspumpen, bei welchen drei einfachwirkende Plunger von drei um je 120° gegeneinander versetzten Kurbeln bewegt werden. Bei zweckmäßigen Ventilkonstruktionen und vorteilhaft angeordneten Saug- und Druckwindkesseln kann mit dieser Anordnung auch bei hohen Umlaufzahlen (event. 75 bis 100) ein ruhiger stoßfreier Gang erzielt werden.

Eine der neuesten größeren Wasserhebungsanlagen mit Gasmotorenbetrieb ist die von der genannten Fabrik hergestellte Pumpstation für die Stadt Meißen. Meißen benutzt Grundwasser, welches neben der Elbe in unmittelbarer Nähe des Parkes Siebeneichen gewonnen wird. Entsprechend den Anforderungen des Besitzers dieses Parkes war bedingt, daß weder eine Verunzierung der romantischen Gegend durch einen Schornstein, noch Rauch- oder Rußbelästigung, Auspuff- oder Zahnradgeräusch stattfinde und die Größe der in Anspruch genommenen Baustelle auf ein Minimum beschränkt werde. Diese Forderungen konnten mit der Ausführung, wie sie Fig. 302, S. 673 darstellt, erfüllt werden. In dem Pumpwerke sind drei Maschinen Jfj, M₂, i>/3 mit drei Pumpensystemen P₂, P3 von je ca. 30 Sekundenliter Leistungsfähigkeit für 96 Meter Hebungshöhe vorgesehen. Vorläufig sind zwei Systeme mit zusammen 60 Sekundenliter Leistungsfähigkeit ausgeführt, von welchen das eine zur Zeit genügt, während das andere in Reserve steht. Da die Gasmotorenanlage hochwasserfrei sein muß, kam die Maschinenhaussohle etwa 14 Meter über dem niedrigsten Saugwasserspiegel zu liegen und sind deshalb stehende Pumpen angeordnet worden. Jedes Pumpensystem wird von einem 50pferdigen Gasmotor (Zwillingsmotor, bei welchem die Kurbelwelle auf jede Umdrehung einen Antrieb erhält, mit patentierter Porzellanrohrzündung und Ventilsteuerung) angetrieben. Zur Arbeitsübertragung dienen fünf Baumwollseile 45 Millimeter Durchmesser, welche von der Seilscheibe auf der Kurbelwellenverlängerung direkt auf die Seilscheibe der Pumpenkurbelwelle laufen. Diese direkte Uebertragung wurde wiederum möglich durch Anordnung von drei einfach wirkenden Pumpencylindern, deren Plunger von drei unter 120° gegeneinander verstellten Kurbeln bewegt werden. Die Motoren machen 150 Umdrehungen pro Minute, die Plunger 75. Die Wellen Verlängerung an der Motorenachse ist mittelst einer

von

ver-

des

von Hand aus- und einrückbaren Friktionskuppelung angeschlossen, welche ausgerückt wird, wenn der Motor angelassen werden soll. Die Pumpen haben einen gemeinschaftlichen Hauptsaugwindkessel und schmiedeisernen Hauptdruckwindkessel E. Aus dem Sammelbrunnen führt ein gemeinschaftliches Saugrohr F von 400 Millimeter Lichtweite mit Fußventil nach dem Hauptsaugwindkessel. Die nach dem zweikammerigen Hochreservoir führende Druckleitung G hat 350 Millimeter Lichtweite. Der Sammelbrunnen wird von den außerhalb liegenden Brunnen mittels eines sich verzweigenden Heberrohres H gespeist, zu dessen Entlüftung und gleichzeitiger Luftzuführung in den Hauptdruckwindkessel eine von dem 2pferdigen stehenden Antriebsmotor A bediente Luftpumpe benutzt wird. Von dem Maschinenhausboden gelangt man durch eine eiserne Ireppe in den Pumpenschacht. In der Höhe der Pumpenkurbellager zweigt von der Treppe eine Laufbühne ab, welche die Pumpenkurbelwelle, die Luftpumpe und die an der Schachtwand mit Wandkonsolen befestigte Transmission zugänglich macht. — Zur Bedienung der ganzen Anlage ist ein Mann vollständig ausreichend. Mit Hilfe des leicht anzudrehenden Gasmotors wird die Luftpumpe in Thätigkeit gebracht, der Heber gefüllt, sodann bei ausgerückter Friktionskuppelung der große Motor und endlich durch langsames Einrücken der Kuppelung die Pumpe in Bewegung gesetzt, Wenn einer der großen Motoren läuft, kann der Antriebsmotor abgestellt und auch die Luftpumpe mit dem großen Motor getrieben werden. Die gänzliche Vermeidung Auspuffgeräusches ist durch Anwendung von drei Töpfen vollständig gelungen. Nach angestellten Beobachtungen wird mit einem Kubikmeter Meissener Leuchtgas eine reine Nutzarbeit (vgl. Gleichung 5) von 340000 Kilogramm-Meter geleistet.

Wir geben in der Tabelle Seite 671 einige uns von der Gasmotorenfabrik Deutz zur Verfügung gestellte Mitteilungen über Pumpwerksanlagen mit Gasmotoren- bezw. Petroleummotorenbetrieb in Deutschland.

Größere, elektrisch betriebene Pumpwerke für Städteversorgung sind uns nicht bekannt.

Einfach wirkende Drsictflinder-Pumpen mit Cjasmotorenbelrieb. .Qnlrieb ohne Vorgelege vermittelst jSeilen, EfJectivG Maximalleistung eines hfotcres:

60 Pferdestärken bei 150 Utndr.

D grosse .Seilsch^b.

Plungerdurchmesser 160mm.

JQ Jfniriebsmotor.

B jBcbwungrad.

C Kleine Seilscheibe. F Baugleitung,

E Windkessel,

piungerlgub 400 mm.

Umdrehungszahl: 75-

//

//

G[ DrucKleitung.

Leistung eines ,Systems

LJ

Fj hfeberl eitum^.

L Einsteigeschachl-

100 Kbm. pro Stunde.

Querschnitt.

Totale Förderhohj,® sinschji..

•10,50

der Fjeibung = 96 m.

P,,P„Pj, Pumpensysteme. C.,C₂,d₃, jBeilscheibengetrieb.

l'^aschinenhausöoden

JL

in

'S

Ifev'FdG.

Fip

tfll

fJSt

■ me

“■ :'4

s§

Ejgpr- nr

‘.’L

Anordnung der DrilUngspump

{,_a._

9-SH*

Hl

Qrundnjs

Ljublanas. a= 4oomm

•A4?

HE

Kuli

‘W

ia

i -M,

¹ Mä

i M,

4-' zr.

e:

C:

C,

r’fr" T

duV:\THv.

li

I

y r    llf—i

Ti:

iil

l'^aj’s stab

jur G^uersc^niU u. Crur.dri.jS i ■ 230,

jPf:

k.E

UE

40,50

*5 TOf

MSa

,DUm

Hl

Kurtelzapfen -TangenlialdrucK - Diagramm

4SBO.

4&09

Diagramm der Wasserg escfyw’indigKeit

=:

t<+oo

«2ÖC

(000 EDO ,. 500 . ^00 , 200 , 000 .

F%\

■■■

b ist die abgewickeite Länge des KurbelKreiss,s.

Fig. 302. Pumpwerk mit G-asmotorenbetrieb der Stadt Meißen.

in der Rohrleitung fynjer beow. vor der Pumpe-

Mit der Verweisung auf die Beschreibung von ausgeführten Wasserhebewerken in den Nummern: 80, 31, 115, 145, 147, 151, 154, 156, 161, 173, 182, 186, 192, 205, 237, 239, 274, 277, 287, 289, 295,    303,    310,    323,    324,    325,    334,    340,    351,    358,    373,    375,    379,    381,    385,    390,    396,    406,

732, 733 des S. 563 ff. enthaltenen Litteraturverzeichnisses wollen wir von Angabe der Ausführungen beschließen.

Im allgemeinen möchten wir nochmals hervorheben, daß es nicht möglich ist, einen für alle Verhältnisse passenden Typus von Wasserhebemaschinen aufzustellen. Betriebssicherheit — man vergesse bei diesbezüglichen Erwägungen neben der ausreichenden Stärke, Genauigkeit der Ausführung und Steigerungsfähigkeit der Leistung nie die Folgen etwaiger abnormaler Senkungen des Saugwasserspiegels — bequeme Instandhaltung und günstige Ausnutzung der motorischen Kraft (geringer Dampfverbrauch) sind die entscheidenden Momente für die Wahl einer Konstruktion; können damit in zweiter Reihe geringe Herstellungskosten kombiniert werden, so ist die Aufgabe gut gelöst. Wir wollen endlich nicht unterlassen, darauf hinzuweisen, daß in den meisten Fällen, insbesondere aber bei schwankenden und großen Förderhöhen (wenn z. B. direkt in ein Rohrnetz gepumpt wird), rasch laufende Pumpen vor den langsam gehenden den Vorzug verdienen, auch wenn die Gesamtanlage — meistens ist das umgekehrte der Fall — etwas teurer werden sollte.

Betriebszeit, Anpassung der Wasserhebemaschinen an die Verbrauchsschwankungen und Anzahl der Maschinen. Mit einer einzigen Wasserhebemaschine ist ein kontinuierlicher Betrieb unmöglich. Gewöhnlich muß im Laufe der 24 Stunden eines Tages (ausnahmsweise auch, erst nach längerer Betriebsperiode*) jede Maschine, welcher Art sie auch sei, eine gewisse Zeit t ruhen, damit man sie genau nachsehen, reinigen, ölen, und überhaupt im Stand halten kann; nicht eingerechnet ist hierbei die Zeit für Unterbrechungen durch allerlei mögliche Zufälle. Wird also die Forderung gestellt, daß kontinuierlich ein gleichmäßiges Wasserquantum geliefert werden soll, wie es z. B. durch Gravitationsleitungen geschieht, so ist notwendige Vorbedingung, daß mindestens zwei Hebemaschinen da sind, von welchen jede für sich die Förderung des bestimmten Quantums zu vollbringen vermag, also eine die andere ablösen kann.

Unter Umständen kann aber von dem Verlangen der kontinuierlichen Wasserlieferung abgesehen werden; es ist sogar die Regel, wenn für die Versorgung ein Hochreservoir von genügendem Inhalte zur Verfügung steht. In diesem Falle wird von der Hebemaschine nur in 24 — t Stunden Wasser gefördert und zu Zeiten des Rühens der Förderung die Versorgung vom Hochreservoir allein übernommen.

Die Größe von t ist dann abhängig vom Wasserfassungsvermögen des genannten Reservoirs und umgekehrt. Der aus diesem Abhängigkeitsverhältnisse hervorgehende Wirtschaftsplan wird in § 49 zur Besprechung gelangen. In der Regel wird t a priori angenommen und hiernach der Wirtschaftsplan bestimmt.

Nach ziemlich allgemeinem Gebrauche setzt man t im Minimum = 2 Stunden; der Betrieb dauert dann an jedem Tage 22 Stunden und man nennt ihn — obschon nicht strenge richtig — einen kontinuierlichen Betrieb, weil das Maschinenpersonal

*) Solche Ausnahmen findet man selten; verhältnismäßig am häufigsten bei Wassersäulenmaschinen. Die am Rheinfall bei Schaffhausen für die Wasserversorgung von Neuhausen gebaute doppeltwirkende Rauschenbach’sche Wassersäulenmaschine z. B. arbeitet ohne Unterbrechung und ohne daß sie geschmiert oder nachgesehen zu werden braucht ca. 14 Tage.

Tag und Nacht in Thätigkeit sein, also abwechseln muß. Läßt man eine Größe von t = 10 bis 12 Stunden zu, so kann der Betrieb in den verbleibenden 12 bis 14 Stunden ohne Personalwechsel besorgt werden und dann nennt man denselben einschichtigen oder Tagesbetrieb. Hierüber wird also zuerst zu entscheiden sein. Die Entscheidung ist in den meisten Fällen das Ergebnis einer vergleichenden Kostenberechnung, wobei die Art der Betriebskraft eine große Rolle spielt.

Wird der Betrieb mit Preßluft, Elektromotoren, Gas etc. besorgt und sind die Kräfte nach bestimmten Einheiten jederzeit käuflich zu haben, so werden die Kosten pro Arbeitseinheit von der Betriebszeit — von den Personalkosten vorerst abgesehen — unabhängig. Unter gleichen Verhältnissen, d. h. bei einer unbeschränkten Wassermenge, gilt dies auch von der Wasserkraft. Deckt dagegen im letzteren Falle die Wassermenge nur knapp den Bedarf, so kann eine kurze Betriebszeit die Verhütung nutzlosen Wasserablaufes durch ein Kompensationsreservoir bedingen. Bei Verwendung von Dampf kraft ist zu berücksichtigen, daß der 22stündige Betrieb gegenüber dem 12stündigen oder 14stündigen unter sonst gleichen Umständen pro Einheit der Arbeitsleistung deshalb billiger werden kann, weil der im letzteren Falle jeden Tag für das frische Anheizen oder die Unterhaltung eines gedeckten Feuers unter den Kesseln erforderliche Brennmaterialverbrauch wegfällt. Indessen ist dies nicht unbedingt anzunehmen. Wenn — was in der Natur der Sache liegt — beim kürzeren Betrieb größere Maschinen arbeiten, die an sich pro Arbeitseinheit weniger Brennmaterial verbrauchen, so wird event. der für das tägliche Neuanheizen der Kessel bezw. die Unterhaltung des gedeckten Feuers verwendete Brennmaterialverbrauch durch diesbezügliche Ersparnisse ausgeglichen.

Unbedingt sicher sind beim kürzeren Betrieb die Folgen, daß entsprechend dem Verhältnisse 22 : 12 bezw. 22 : 14 größere Maschinen, Kessel etc. angeschafft werden müssen, weil ein in diesem Verhältnis größeres Wasserquantum in der Zeiteinheit zu heben ist; auch wird (§ 49) ein größeres Hochreservoir erforderlich. Ebenso erhalten die Saugleitungen und Druckleitungen größere Lichtweiten und in der Regel auch Maschinenhaus und Kesselhaus größere Dimensionen. Hinsichtlich der Wasserhebemaschinen, des Hochreservoirs, der Saug- und Druckleitungen und des Maschinenhauses gilt dies auch bei Verwendung anderer Betriebskräfte als der Dampf kraft.

Ist die Arbeitsleistung der Wasserhebeanlage eine das ganze Jahr hindurch gleichmäßige (unveränderliche), so fällt es nicht schwer, unter Berücksichtigung der eben geschilderten Einflüsse die Disposition herauszufinden, welche bei gleicher Betriebssicherheit dem Minimum der Kosten entspricht, das ja in erster Linie entscheiden wird.

Bei dem weitaus größten Teil aller Wasserversorgungen liegen jedoch die Verhältnisse so, daß die Arbeitsleistung innerhalb der verschiedenen Perioden eines Jahres wechselt (periodischer Arbeitswechsel) und daß die Jahresarbeit im ganzen allmählich zunimmt (Steigerung der jährlichen Gesamtarbeit), wie wir dies in § 44 ausführlich auseinandergesetzt haben. Zur Erfüllung dieser Ansprüche giebt es nur zwei Mittel:

1.    Die Steigerung der täglichen Betriebszeit.

2.    Die Vergrößerung der Maschinenanlage.

Das letztere Mittel kann stets angewendet werden; das erstere versagt, wenn a priori eine 22stündige Betriebszeit angenommen wurde.

Nimmt man also Tag- und Nachtbetrieb an, so muß, wenn auf eine Tauglichkeit der Wasserversorgung auf m Jahre hinaus gerechnet wird, die Maschinenanlage so bemessen werden, daß sie dem im mten Jahre eintretenden Tagesmaximum entspricht. Damit ist natürlich

nicht gesagt, daß sie schon im ersten Betriebsjahre jene Ausdehnung haben muß, welche der Arbeitsleistung Am im mten Jahre entspricht. Man wird vielmehr, wenn A₂, Aa . . . Am die voraussichtlich im Laufe der Jahre 1 bis m eintretenden Arbeitsleistungen sind, so disponieren, daß die Vergrößerung der Maschinenanlage stufenweise vorschreitet: z. B. im ersten Jahre den Anforderungen des fünften entspricht, im fünften auf die Anforderungen des zehnten gesteigert wird u. s. f. Definitiv, d. h. in den m Jahren unveränderlich, muß nur derjenige Teil der Anlage sein, dessen Abänderung im Laufe der Zeit Betriebsstörungen verursachen würde, oder dessen erstmalige Einrichtung keine bezw. nur unerhebliche Mehrkosten veranlaßt, wenn sie zum vornherein dem nach m Jahren eintretenden Bedürfnisse angepaßt wird. Vorzugsweise kommt in dieser Hinsicht der Grunderwerb, das Maschinenhaus, das Wohnhaus für die Bediensteten, event. das Kesselhaus, der Kohlenschuppen, das Kohlengeleise, bei Wasserbetrieben der Zuflußkanal, der Wehrbau u. s. w. in Betracht. Für große Wasserversorgungen wird in der Regel und besonders dort Tag- und Nachtarbeit eingeführt werden müssen, wo die Anlage eines Hochreservoirs von bedeutendem Wasserinhalte mit unverhältnismäßig großen Kosten verknüpft wäre, z. B. in ganz flachen Gegenden, in welchen die Wasserbehälter auf Substruktion zu stellen sind.

i’

Wird der Tag- und Nachtbetrieb nicht eingeführt, sondern zum vornherein eine kurze Betriebszeit angenommen, so ist sowohl der periodische Arbeitswechsel als auch die Steigerung der jährlichen Gesamtarbeit innerhalb gewisser Grenzen nicht nur durch eine Vergrößerung der Maschinenanlage, sondern auch durch eine Steigerung der Betriebszeit ohne diese Vergrößerung erreichbar. Hat die bestehende Maschinenanlage eine stündliche Arbeitsleistung As und ist die zulässige Maximalzeit der Betriebsstunden = 14, so muß im letzteren Falle unter Beibehaltung der früheren Bezeichnungen sein: 14:.As = Am. Dann ermittelt sich für das erste Betriebsjahr die eingeschränkte Arbeitszeit n in Stunden aus der Gleichung nl . As = Ax, für das zweite n₂ . As = A₂ u. s. f.

Wird es möglich, im Laufe der Jahre die Betriebszeit auf 22 Stunden zu erhöhen, also vom Tagesbetriebe auf den Tag- und Nachtbetrieb überzugehen, so ist es natürlich noch leichter, ohne Vergrößerung der Maschinenanlage den allmählich ansteigenden Forderungen in Bezug auf Leistungsfähigkeit zu entsprechen.

Bei Wasserversorgungen, die eine geringe Steigerung der jährlichen Gesamtarbeit erwarten lassen (z. B. für kleinere Städte mit geringem Bevölkerungszuwachs), wird es fast ohne Ausnahme dem Kostenminimum entsprechen, dem periodischen ArbeitsWechsel und dem später erhöhten Verbrauche durch allmähliche Vergrößerung der Betriebszeit Rechnung zu tragen.

Wir haben eingangs erwähnt, daß die Forderung kontinuierlichen Betriebes zwei Wasserhebemaschinen bedingt, von welchen jede für sich den Maximalbedarf zu decken vermag. Selbstverständlich ist, daß event. drei Maschinen dieser Forderung auch entsprechen, wenn je zwei zusammen die Maximalarbeit verrichten, während die dritte in Reparatur steht; ebenso vier Maschinen, wenn drei diese Leistung vollbringen u. s. w.

Im allgemeinen wird eine konstante Arbeitsleistung am besten (bezw. mit dem Minimum an Bau- und Betriebskosten) von einer einzigen Maschine vollbracht; sobald man statt einer mehrere Maschinen anwendet, wächst nämlich nicht bloß die Summe der unvermeidlichen Arbeitsverluste (Nebeneffekte), sondern auch angesichts der größeren Zahl von Einzelteilen und der damit verknüpften kostspieligeren Unterhaltung und Wartung etc. der Anschaffungs-und Betriebsaufwand. Wechselt dagegen die Arbeitsleistung, so kann man mit einer einzigen Maschine diesem Wechsel nur dadurch folgen, daß man sie langsamer oder rascher gehen läßt. Da jede

Maschine bei ihrer normalen Geschwindigkeit den größten Nutzeffekt giebt, so ist mit Steigerung oder Verringerung der Geschwindigkeit (beide sind überdies nur innerhalb bestimmter Grenzen zulässig) ein mehr oder weniger bedeutender Effektverlust verknüpft. In solchen Fällen kann es also ökonomisch rationeller sein, trotz der höheren Anlagekosten zwei oder mehr Maschinen zu verwenden. Dies trifft besonders dort zu, wo die Wasserhebemaschinen dem Stundenverbrauche innerhalb eines Tages zu folgen haben, d. h. wo kein die Verbrauchsschwankungen auf mindestens 24 Stunden ausgleichendes Hochreservoir vorhanden ist.

Im übrigen hat die Größe der Wasserhebemaschinen gewisse Grenzen, die durch Betriebsrücksichten oder bauliche Schwierigkeiten (vgl. S. 657 u. 667) gezogen sind. Ueber 200 Pferdestärken reine Nutzleistung wird man — wenigstens bei liegenden Maschinen — nur selten gehen, wenn es sich um normale Förderhöhen, also große Fördermengen handelt, so hoch im übrigen auch der ökonomische Vorteil großer Maschinen gewertet werden mag. Geht man über dieses Maß hinaus, so riskiert man bei den überaus schweren und umfangreichen Einzelteilen der Maschinenanlage nicht nur Herstellungsmängel, die von außen nicht erkennbar sind, sondern auch große Betriebsschwierigkeiten. Das Nachsehen an den kolossalen Metallstücken ist mühsam und besteht deshalb Gefahr, daß es unterbleibt; erforderliche Reparaturen werden ungemein zeitraubend und lästig.

Wir wollen zum Schlüsse noch an zwei Beispielen das im allgemeinen geschilderte Vorgehen speziell erläutern.

I. Beispiel. Für eine Stadt von 10000 Einwohnern soll eine Wasserversorgung ein-gerichtetwe r den, wobeivorzusehenist, daß das Werk bis nach Ablauf von 14 Jahren, innerhalb welcher Zeit sich die Einwohnerschaft um 1 °/o stetig vermehrt, dienstfähig bleibe. Es ist ein größeres Reservoir, welches die Verbrauchsschwankungen innerhalb 24 Stunden vollständig ausgleicht, leicht ohne große Kosten zu erstellen; der Verbrauch kann normal zu 100 Liter und in der heißen Sommerszeit auf 150 Liter pro Kopf und Tag steigend angenommen werden. Wie ist die allgemeine Disposition für künstliche Wasserhebung auf rund 80 Meter theoretische Förderhöhe und für Tagesbetrieb (14 Stunden maximal) zu treffen?

Hinsichtlich des Wasserverbrauches und der Nutzarbeit ergeben sich in diesem Falle folgende Ziffern:

Im

Mittlerer Verbrauch

Höchster Verbrauch

Nutzarbeit

Einwohner-Betriebsjahr zahl

pro Tag pro Sekunde bei 14st. Betr. j Kubikmeter in Liter

in

pro Tag pro Sekunde bei 14st. Betr. Kubikmeter in Liter

Mittel

in

in

Maximum

in

Kilogr.-Meter Kilogr.-Meter

►—* 1—*

OCDCO^OiÜT^CODOM

t-h OQ

CO LO

r-H rH

10000 10100 10201 10303 10406 10510 10615 10721 10829 i 10937 11046 11157 11268 11381 11495

1000

1010

1020

1030

1041

1051

1062

1072

1083

1094

1105

1116

1127

1138

1150

19,8

20,0

20,2

20,4

20,7

20,9

21,1

io ÜT CO

22,1

22,4

22,6

22,8

II

1500

1515

1530

1545

1562

1577

1593

1608

1625

1641

1658

1674

1691

1707

1725

29,7

30,0

30,3

30,6

31,0

31,4

31,7

32,0

32,3

32,6

32,9

33,2

33,6

33,9

34,2

II

1587

1603

1619

1635

1652

1668

1685

1702

1719

1737

1754

1771

1789

1807

1825

2381

2405

2429

2453

2478

2502

2528

2553

2579

2605

2631

2657

2683

2710

2738

Setzt man eine Hebemaschine von 2700 Kilogramm-Meter Nutzleistung in Thätigkeit, so hätte dieselbe im ersten Betriebsjahre etwa 8,2 bis 12,4 Stunden zu arbeiten; im letzten 9,5 bis 14,2 Stunden. Es ist also eine sehr langsame Steigerung des Betriebes vorhanden und eine vollkommene Ausnutzung der Maschine und Kessel, sowie des Personals ermöglicht, indem von Anfang an durchschnittlich mehr als 8 Stunden gearbeitet wird und am Ende der Periode die Betriebszeit 14,2 Stunden nicht übersteigt.

Wollte man nun in der That den Betrieb mit einer einzigen Maschine führen, so hätte man für den Fall einer etwa eintretenden Hauptreparatur, die unter Umständen ganz wohl 48 Stunden Zeit beanspruchen kann, einen Reservoirinhalt von ca. 3500 Kubikmeter vorzusehen. Wird eine zweite Maschine gleicher Größe angeschafft, so bedarf das Reservoir nur eines Inhaltes von etwa 1000 Kubikmeter, weil in diesem Falle der maschinelle Betrieb nie ganz unterbrochen wird und mit dem ebengenannten Inhalte alle Verbrauchsschwankungen während eines Tages ausgeglichen, sowie die nötigen Vorräte für Brandfälle gegeben sind.

Die Sicherheit ist im letzteren Falle nach allgemein üblichen Annahmen größer. Wenn also der Mehrinhalt des Reservoirs ebensoviel oder mehr kostet, als die Anschaffung einer zweiten Maschine mit Kessel und sonstigem Zubehör, so wird die Disposition mit dem kleineren Reservoir und zwei Maschinen vorteilhafter. Dies dürfte im vorliegenden Falle sicher zutreffen, denn die Mehrausgaben für ein Reservoir von 2500 Kubikmeter Mehrinhalt sind auf ca. 60 bis 70000 Mark

2738

= 36,ö)

zu schätzen, während eine ca. 36

bietende Kraftmaschine

Nutzpferdestärken U ^

samt allen Nebeneinrichtungen etwa die Hälfte kostet.

Ohne weiteres ist klar, daß im vorliegenden Falle drei Maschinen, von welchen je zwei zusammen die Maximalleistung vollbringen, in der Anschaffung nicht oder doch nur unwesentlich billiger werden, als zwei, von welchen jede das Tagesmaximum in 14 Stunden hebt; ihr Betrieb ist ohne Zweifel kostspieliger.

Man wird also zwei Maschinen von je 2738 Kilogramm-Meter reiner Nutzleistung und ein Reservoir von 1000 Kubikmeter Inhalt als die vorzuziehende Lösung betrachten müssen.

2. Beispiel. Eine Stadt von 400000 Einwohnern, im flachen Lande gelegen, soll eine durch künstliche Hebung Tag und Nacht betriebene Wasserversorgung erhalten. Dem Reservoir kann ein Inhalt von ca. 2000 Kubikmeter gegeben werden. Die Einwohnerzahl vermehrt sich um ca. 2¹/² °/° und ist für die nächsten 10 Jahre dieses Verhältnis als fortbestehend anzunehmen. Der Wasserverbrauch wird 100 Liter pro Kopf und Tag im Durchschnitt und 130 im Maximum betragen. Die theoretische Förderhöhe des mit liegenden Maschinen auszustattenden Pumpwerkes beträgt 50 Meter. Welche allgemeine Disposition ist zu empfehlen, wenn als verlangte äußerste Leistu ngsfähigkeit jene nach 10 Jahren unterstellt wird?

Wie vorhin berechnen sich die Ziffern des Wasserverbrauches und der Nutzarbeit:

Im

Betriebsjahr j

TT

Mittlerer Verbrauch

Höchster Verbrauch

Nutzarbeit

Einwohner

zahl

pro Tag pro Sekunde bei 22st. Betr. Kubikmeter ip Liter

pro Tag

Mittel

in

in

Kubikmeter

pro Sekunde bei 22st. Betr.

in Liter Küogr.-Meter Kilogr.-Meter

in

Maximum

in

400000 410000 420250 430756 441525 452563 463877 475474 487361 S 499545

40000

41000

42025

43076

44153

45256

46388

47547

48736

49955

505

518

531

544

557

571

586

600

615

631

60000

61500

63038

64614

66229

72884

69582

71321

73104

74933

758

777

797

816

836

857

879

900

923

947

“^1 OO -<J Ct> I—* (4^. Qjt 1—1    po

Es müssen also bei ganz gleichmäßigem Betriebe am Tage des Maxim alverbrauches mindestens vorhanden sein:

Im ersten Betriebsjahre: 87879 : 75 = 505 Pferdestärken 41811:75 = 558 47306 : 75 == 683

„ fünften „ zehnten

Nachdem aber nur ein Reservoir von 2000 Kubikmeter Inhalt zur Verfügung steht, von welchem ein Teil für Brandfälle stets reserviert bleiben muß, kann am Tage des Maximalverbrauches entsprechend dem größten Stundenkonsum (§ 44, S. 609) die notwendige Arbeitsleistung im ersten Betriebsjahre auf 505 . 1,5 = 758, im fünften auf 558 . 1,5 = 837 und im zehnten auf 633 . 1,5 = 950 Pferdestärken ansteigen. Der Minimalverbrauch in einer der Nachtstunden ist etwa die Hälfte des mittleren Verbrauches; um diesem gerecht zu werden, hätte man im ersten Betriebsjahre zeitweise nur eine Arbeit von 25252.0,5 = 12626 Kilogramm-Meter = 168 Pferdestärken zu verrichten.

Der Arbeitswechsel für die Maschinen liegt also zwischen 168 und 950 Pferdestärken. Geht man auf das Maximum der praktischen Maschinengröße, also auf 200 Pferdestärken, so wird zeitweise eine derselben genügen, zeitweise werden fünf in Thätigkeit sein müssen. Schon im fünften Betriebsjahre würden vier Maschinen den Maximaistundenkonsum nicht mehr bewältigen können; die Notwendigkeit 800 Pferdestärken bereit zu haben, tritt zwischen dem dritten und vierten Jahre ein.

Eine Reservemaschine muß mindestens eingestellt werden. Man hat also die Disposition a priori für sechs Maschinen ä 200 Pferdestärken reiner Nutzleistung zu treffen; die Anschaffung der sechsten kann bis zum dritten Betriebsjahre verschoben werden. Dann wird man sich den Schwankungen des Wasserbedarfes an jedem Betriebstage anpassen können, je nachdem man eine Maschine allein, oder zwei, drei, vier bezw. fünf Maschinen zusammen gehen läßt. Durch die Verteilung der Arbeitsleistung auf die größere Zahl von Maschinen wird auch der ungünstige Betrieb der Dampfkessel (die notwendige Dampfdrosselung im anderen Falle), die Regulierung der Turbinen etc. etc. vermieden, weil jede einzelne Maschine stets mit der ihr zukommenden normalen Umdrehungszahl zu arbeiten vermag.

Gebäude und wirtschaftliche Einrichtungen. Wir hatten schon mehrfach Gelegenheit, daran zu erinnern, daß bei der Wahl der Wasserhebemaschinen und der zu diesen gehörigen Gebäuden auf ein gewisses Gegenseitigkeitsverhältnis zu achten ist: man kann bei teurem Bauplatze, schwieriger Fundation oder beliebigen anderen bestehenden Erschwernissen, welche auf eine möglichste Reduktion der Baufläche drängen, kostspielige Maschinen wählen, aber die Herstellung, auf engem Raume ermöglichen und wird umgekehrt, bei reichlich zugemessenem Bauplatz und gutem Baugrunde lieber größere Gebäude errichten und der billigeren, event. auch im Betriebe mehr Sicherheit und in der Unterhaltung weniger Schwierigkeit bietenden Maschinenanlage sich zuwenden.

In allen Fällen ist unerläßlich, daß die Räumlichkeiten, in welchen die Wasserhebemaschinen nebst Zubehör untergebracht werden, gut beleuchtet, gut gelüftet, heizbar und trocken seien. Ferner müssen in denselben alle Vorkehrungen getroffen sein, damit das Bedienungspersonal die einzelnen Teile der Maschinenanlagen bequem erreichen, gut übersehen und leicht warten kann. Hierauf verwendete Ausgaben werden reichlich ersetzt durch die Ersparnisse im Betrieb, die bei guter Wartung ermöglicht werden, und durch die erhöhte Betriebssicherheit, diesem überaus wichtigen Faktor bei der Wasserversorgung. Endlich müssen die Gebäude auch stets derart disponiert werden, daß man nicht nur die darin unterzubringenden Maschinen etc. hineinstellen kann, sondern dieselben event. nach Zerlegung in Teile behufs etwaiger Reparaturen etc. auch wieder ohne besondere Schwierigkeit herauszuschaffen vermag.

Schmiergefäße, die nicht bequem zu erreichen sind, werden schlecht bedient trotz aller Kontrolle; dasselbe gilt von den Glitschern, von der Stopfbüchsenverpackung etc. Der Abnutzung ausgesetzte Maschinenteile gelangen nicht rechtzeitig zur Reparatur, wenn man sie schwer demontieren kann. Man muß also jeden Teil einer Maschine leicht zugänglich machen, entweder vom Maschinenhausboden oder durch bequeme Treppen von Podesten aus; insbesondere aber muß man auch zu jedem Teile gut sehen können und dazu gehört vor allem ein helles Lokal. Fehlen diese Vorkehrungen, so wird die Unterhaltung vernachlässigt, und aus kleinen Schäden, die mit geringem Aufwande und leichter Mühe zu heben gewesen wären, entstehen betriebsstörende Gebrechen. Enthält die Maschinenanlage größtenteils schwere Einzelteile — und dies ist bei allen großen, auch schon bei den mittleren Wasserhebemaschinen, besonders bei den langsam gehenden, der Fall — so sind Kranen im Maschinenhause zum Aufziehen und Verstellen dieser Teile unerläßlich.

Werden einzelne Teile der Maschinen unter den Maschinenhausboden verlegt, so ist für das Souterrain eine solche Höhe vorzusehen, daß man aufrecht darin gehen kann; ist dafür nicht gesorgt, so darf man sicher sein, daß ein regelmäßiges und genaues Nachsehen daselbst nicht stattfindet.

Die Bäume, in welchen die Dampfkessel stehen, müssen jene Dimensionen haben, welche ein bequemes Handhaben der Schüreisen gestatten und dem Auswechseln der Roste, bei Röhrenkesseln dem Ausziehen der Röhrensysteme etc. angepaßt sind. Andernfalls wird eben das, was unbequem ist, zum Schaden der Anlage unterlassen.

In den Maschinenhäusern soll die größte Reinlichkeit herrschen. Bei mittleren und großen Anlagen mit Dampfbetrieb sollten deshalb niemals Maschinen und Kessel in gemeinsamem Raume untergebracht sein, weil der beim Heizen etc. sich ergebende Kohlenstaub und Rauch die Pumpmaschinen sowohl als auch Boden, Wände, Fenster etc. beschmutzt und angreift. Bei kleinen Anlagen, bei welchen die Besorgung von Maschine und Kessel durch einen einzigen Arbeiter zu erfolgen hat, giebt es jedoch Fälle, in welchen die Durchführung einer Trennung von Maschinenhaus und Kesselhaus ökonomisch unvorteilhaft wird bezw. die entstehenden Mißstände aus der Vereinigung beider durch Ersparnis an Personal aufgewogen werden. In solchen Fällen muß eben strenge Aufsicht geübt und auf möglichste Sauberkeit geachtet bezw. es muß diese durch Anbringung von durchweg glatten Flächen begünstigt werden. Das letztere ist überhaupt allgemein empfehlenswert: mit Oel-farbe gestrichene, waschbare, glatte Wände ohne alle Unterbrechungen, mit Vermeidung aller Hohlkehlen und sonstigen zur Ansammlung von Staub etc. geeigneten dekorativen Anordnungen und glatte Steinfliesen als Böden sind die einzig richtige Innenarchitektur für Maschinen- und Kesselhäuser. Auch äußerlich hat das sogen. „Monumentale“ bei diesen Bauten, wie bereits S. 618 erwähnt, keinen Sinn. Derartige Anlagen haben, weil sie sich veränderlichen Bedürfnissen anpassen müssen, niemals den Charakter eines sogen. Definitivums, sondern stets jenen eines mehr oder weniger lange dauernden Provisoriums und sollten denselben auch nach außen hin repräsentieren. Stellt man monumentale Bauten her, so wird sehr häufig bei notwendigen Erweiterungen oder Veränderungen der Disposition die Erhaltung des Schönen ein Hindernis für die richtige Gestaltung des Nützlichen, und das ist ein Fehler.

Während beim Maschinenhause — wie schon erwähnt — eine sehr reichliche Beleuchtung angestrebt werden soll, um die Uebersicht zu erleichtern, ist die Anbringung vieler Fenster im Kesselhause weniger zweckmäßig; hier genügt es, an der Seite der Feuerthüren bezw. vor der Kesselfront gut zu beleuchten. Je mehr Fenster hier vorhanden sind, um so größer werden natürlich die Wärmeverluste durch Ausstrahlung im Winter. Im Maschinenhause ist für gute Heizung Sorge zu tragen, da die Erhaltung einer gleichmäßigen Temperatur der Bedienungsmannschaft und den Maschinen selbst ein unabweisbares Bedürfnis ist.

Kesselhaus und Maschinenhaus sind stets nebeneinander anzulegen. In unserem Klima muß auch ein Holz- und Kohlenschuppen vorgesehen und für bequeme und leichte Beifuhr der Brennmaterialien gesorgt werden. Wenn ohne großen Aufwand durchführbar, ist für die letztere direkte Bahnverbindung, jedenfalls eine bequeme Zufahrtstraße, anzustreben.

Berücksichtigt man zunächst bloß die allgemeine Disposition bei größeren Anlagen mit Dampfbetrieb, so wird sich je nach Lage der Pumpstation und Baustelle eine der beiden in Fig. 303 und 304 dargestellten Anordnungen empfehlen;

die erstere, wenn die anzulegende Dienstbahn oder Straße für die Kohlenbeifuhr senkrecht zur Hauptachse der Gebäude steht, die letztere bei Parallelität zwischen Dienstbahn (Straße) und Gebäudeachse. Vor dem Eingang zum Maschinenhause wird in der Regel noch ein Bureau und eine kleine Werkstätte angebracht. Dienstwohnungen mit dem Maschinenhause zu vereinigen ist nicht empfehlenswert, da sich in diesem Falle der Ausschluß der Nichtbeteiligten von den Betriebslokalen, welcher nötig ist, schwer durchführen läßt. Sind Dienstwohnungen unerläßlich, was an abgelegenen Orten wohl zutrifft, so empfiehlt es sich, sie von der Pumpstation so streng als möglich abzusondern.

Größere Werkstätten zur Reparatur mit den großen Pumpstationen zu vereinigen ist nur dort angezeigt, wo sich in Nähe der letzteren keine Maschinenfabriken befinden; dann sollte aber auch dafür gesorgt werden, daß besonderes Personal für die Werkstätten da ist. Die mit Bedienung und Beaufsichtigung der Wasserhebungsanlage beauftragten Maschinisten, Heizer etc. haben in der Regel keine Zeit, Reparaturarbeiten zu besorgen; sie dürfen höchstens mit ganz kleinen Ausbesserungen, Einsetzen von Reservestücken etc. belastet werden. Ein Zimmer mit Werkzeugkasten, Schraubstock event. Bohrmaschine versehen, genügt vollständig für diese letztgenannten Arbeiten.

Für Aufbewahrung von Putzwolle, Maschinenöl, Schmiermaterialien etc. ist ein besonderer Raum vorzusehen; in den meisten Fällen wird hierfür eine Abteilung im Kesselhause oder Maschinenhause genügen. Ebenso ist zur Aufbewahrung der not-

¹

Stehende Wasserwerks-Dampfpumpen befinden sich in Beuthen, Essen (Krupp), Frankfurt a. M. [600], Frankfurt a. 0., Köln, Leipzig, Lübeck, Neuwied, Rostock und Würzburg.

²

Riedler, Amerikan. Pumpwerk, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 37, S. 605 ff.

Jahrg. 1893.

³

v. Jhering, Amerikan. Wasserhebemaschinen, Berlin 1894.

⁴

Zu vergleichen ist die in Abschn. III, S. 288 angegebene Litteratur in den Nummern: 6, 27, 34, 36, 41, 57, 82, 84.

⁵

Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 37, S. 606, Jahrg. 1898.

⁶

Beigrand, Les travaux Souterrains de Paris, IV, S. 66 ff., Paris 1882.

⁷

Vgl. Riedler, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ingen. Bd. 37, S. 611, Jahrgang 1893.

⁸

Eine Ausnahme machen kleine stehende, ohne Windkessel arbeitende Pumpen.

r--

Kesselhaus

Maschinenhaus I Kesselhaus Kohlen

L_ Maschinenbaus

F i

Schornsfein j©j KoMengeleise

Kohlen |

Kohiengeleise

Fig. 303.

Fig. 304.

wendigsten Reservestücke ein Gelaß bereit zu stellen; dasselbe kann ganz gut als Abteilung in der Werkstätte hergerichtet werden, wenn im übrigen daselbst nur ganz kleine Ausbesserungen zu besorgen sind.

Alle Vorrichtungen, welche zur Erleichterung des Verkehres dienen und den Maschinisten in die Lage bringen, den Wasserstand in den Reservoiren, den Brunnen etc. leicht zu erkennen, müssen in dem Maschinenhaus möglichst übersichtlich angebracht sein; telephonische Verbindung mit der Reparaturwerkstätte (Maschinenfabrik) darf nicht fehlen. Auch die übrige wirtschaftliche Ausstattung (Kohlenkarren, Schippen, Wagen, Aufzüge, Beleuchtungsapparate für den etwaigen Nachtdienst, Spülvorrichtungen etc. etc.) ist so vollkommen als möglich zu bieten, damit nie aus dem Fehlen oder der Untauglichkeit solcher Gegenstände eine Entschuldigung für nachlässige Unterhaltung der Anlage abgeleitet werden kann.

Eine gute Verbindung zwischen den einzelnen Gelassen der gesamten Wasserhebungsanlage ist selbstverständlich nötig; sie erfolgt in der in den Fig. 303 und 304 dargestellten Weise.

Was die Rücksichten auf spätere Erweiterung (vgl. S. 586) anbelangt, so sind sie bei der Einrichtung von Maschinenhaus und Kesselhaus ebensowenig auf eine große Reihe von Jahren zu nehmen, wie bei den übrigen Einrichtungen eines Wasserwerkes. Gewöhnlich genügt es, wenn außer den momentan erforderlichen Maschinen (die unerläßliche Reserve eingeschlossen) noch Platz für eine große Maschine und einen ihr entsprechenden Kessel gelassen wird.

Die Kosten der Maschinen- und Kesselhäuser kann man für oberflächliche Schätzungen bei günstigem Untergrund, jedoch ohne die besonders zu verrechnenden Fundamente, der Maschinen und Kessel in Deutschland pro Quadratmeter Grundfläche zu 100 bis 120 Mark Bauaufwand ansetzen, sofern solid, allein mit Weglassung alles Ueberflüssigen gebaut wird. Zugehörige zweistöckige Wohnhäuser können mit 150 bis 200 Mark pro Quadratmeter Grundfläche eingeschätzt werden. Für zuverlässige Veranschlagungen können selbstverständlich nur die speziellen Verhältnisse an der Baustelle bezw. die Pläne und ortsüblichen Baupreise maßgebend sein.

Handelt es sich um Wasserhebungsanlagen, die von Wassermotoren betrieben werden, so läßt sich allgemein nur sagen, daß das Maschinenhaus hochwasserfrei und von der Motorenkammer getrennt angelegt werden muß; im übrigen hat dasselbe ganz den seither entwickelten Bedingungen zu entsprechen. Die mit Leerlauf und Ueberlauf zu versehende Motorenkammer muß sich natürlich der Zahl und Art der angewendeten Motoren anpassen; in der Regel schreiben die besonderen Umstände genau vor, an welche Stelle die Motoren gesetzt und wie die zwischen ihnen und dem Maschinenhaus anzulegenden Verbindungsgetriebe angeordnet werden müssen. Durch diese Anordnung wird sodann auch ein Zwang auf die Gestaltung des Maschinenhauses ausgeübt. Ist Aussicht vorhanden, daß in späterer Zeit eine größere Wassermenge ausgenutzt werden kann, so muß in der Motorenkammer Platz für einen weiteren Motor freigehalten werden. Im übrigen ist große Sorgfalt auf die Fundation der Lager für die in der Kammer eingestellten Motoren, auf leichte Zugänglichkeit und absolute Wasserdichtigkeit der Mauern zwischen Motorenkammer und Maschinenhaus zu verwenden.

Bei Wasserwerksbetrieb mittels Gasmotoren oder elektrischer Motoren handelt es sich in der Regel nur um relativ kleine Dimensionen für das zur Unterbringung derselben bestimmte Lokal; Pumpen und Motoren sind in diesem Falle — fast ohne Ausnahme — im gleichen Raume beisammen und der letztere ist den an ein Maschinenhaus zu stellenden Anforderungen anzupassen.

Die Instandhaltung der Gesamtanlagen zur Wasserhebung. Zweifellos hängt von dem richtigen Arbeiten der Wasserhebemaschinen die ganze auf künstliche Hebung basierte Wasserversorgung ab; die Betriebsfähigkeit der Maschinen und die Erhaltung derselben ist daher sehr wichtig. In erster Linie ist die Betriebsfälligkeit von der Konstruktion der Motoren und Pumpen abhängig, mit welcher wir uns bereits eingehend beschäftigt haben. Die Dauerhaftigkeit ist ebenfalls damit im Zusammenhang: je geringer im allgemeinen die Inanspruchnahme des zu den einzelnen Maschinenteilen verwendeten Materials ist und je genauer sich alle Bewegungen den vorausberechneten anpassen, um so länger wird die Dauer der Hebemaschinen sein, um so sicherer also auch der Betrieb. Mit der Forderung, daß der Maschine nur das zugemutet werden darf, wofür sie berechnet ist, tritt aber ein zweites Moment von Bedeutung auf: die richtige Führung der Maschine. Wir erkennen sofort die große Verantwortlichkeit des Maschinisten bezw. des Ingenieurs bei der Auswahl des für dieses Amt bestimmten Mannes. Der Maschinist muß nicht nur den ganzen konstruktiven Aufbau der Gesamtanlage gründlich verstehen, sondern auch intelligent genug und mit dem nötigen Können ausgerüstet sein, um bei besonderen unvorherzusehenden Vorkommnissen selbständig mit Geschick und Geistesgegenwart einzugreifen. Heben dieser Intelligenz und dem Können bedarf er sodann noch zweier weiterer Charaktereigenschaften: Gewissenhaftigkeit in der Geschäftsführung und Selbstbeherrschung.

Es ist selbst für den Laien nicht schwer, zu übersehen, wo der Betrieb einer an sich guten Disposition richtig gehandhabt wird und wo nicht. Im ersteren Falle zeigt sich bei der Gesamtanlage sofort bis zum kleinsten Detail die größte Sauberkeit: ihre Handhabung ruft auch nach

jahrelangem Gebrauche noch den Eindruck hervor, als ob die Maschinenanlage neu sei. Eine solche Sauberkeit ist durchaus notwendig, keineswegs luxuriös, wie manche meinen und unbrauchbare Maschinisten angeben. Sie ist der Beweis dafür, daß der Beamte mit gleicher Sorgfalt und häufig jeden einzelnen Bestandteil der Gesamtanlage beobachtet, wobei ihm nicht entgehen kann, wenn irgend eine Vorrichtung in anderer als der ihr zukommenden Weise funktioniert oder sich in einem Zustande der Abnutzung befindet, welcher Abhilfe erheischt.

Es muß vor allem ein leichter, thunlichst geräuschloser Gang der Maschine, ohne Stöße und Vibrationen, stattfinden; alle sich reibenden Flächen müssen sicher geschmiert und dadurch vor dem Schwinden und Erhitzen behütet werden; das Spiel der beweglichen Teile muß jederzeit genau reguliert sein, angepaßt den allmählichen unvermeidlichen Aenderungen in ihren geometrischen Maßen zufolge Verschleißes; es dürfen weder Wasserverluste an den Pumpen, noch ein unerwünschtes Eindringen von Luft in dieselben Vorkommen.

Bei Anwendung von Dampfmaschinen dürfen auch keine Dampfverluste an Stopfbüchsen etc. bemerkbar sein. Ruhe, Ordnung und Sauberkeit im Maschinenhause werden bei Dampfbetrieb auf jedermann den Eindruck machen, daß man es mit einer gut bedienten Anlage zu thun hat.

Werden zum Betriebe der Pumpen Gasmotoren oder Petroleummotoren benutzt, so müssen Schieber, Kolben und Cylinderwandungen, Auspuffventile etc. häufig gereinigt werden, weil zufolge der durch die Explosionen hinter dem Kolben erzeugten hohen Temperatur vorhandenes Schmieröl verbrannt wird. Das Verbrennungsprodukt darf sich nie in größeren Mengen ansammeln, wenn es sich nicht in störender Weise an den arbeitenden Flächen bemerklich machen soll.

Elektrische Motoren sind verhältnismäßig leicht im Stande zu halten; sie bedürfen der hohen Umdrehungszahl wegen hauptsächlich einer guten Schmierung bezw. der hierzu erforderlichen richtigen Vorkehrungen.

Der Betrieb mit Turbinen stellt dagegen ganz besondere Anforderungen an die Aufmerksamkeit und Leistungsfähigkeit des Maschinisten. Der Wechsel der Zuflußwassermenge zum Motor erfordert häufige Regulierung; die rasche Beseitigung von Störungen durch Gegenstände, welche den Rechen passieren und in den Schaufeln stecken bleiben, verlangt bei jenen Turbinen, bei welchen man dem Laufrade nur von der Austrittsseite beikommen kann, eine aufopfernde Thätigkeit im Wasser; die allgemeine Revision der Radkanäle bedingt teilweise Demontierung etc. etc. Fast alle diese Arbeiten sind schwierig und unangenehm und werden deshalb leider nur zu häufig unterlassen; hieraus erklärt sich in vielen Fällen die Abnahme der Leistung. Wasserräder sind leichter zu bedienen.

Geräuschlos können selbstverständlich die mit Wassermotoren betriebenen Maschinen nicht arbeiten; auch Gasmotoren, elektrische Motoren etc. vermögen dies bei Zahnradübersetzungen nicht.

Technisch ist von größter Bedeutung, daß nicht nur alle jene Vorrichtungen an den Maschinen vorhanden sind, welche eine leichte und sichere (soweit möglich selbstthätige) Schmierung, sowie das Erkennen des Vollzuges der Vorgänge im Innern der Motoren, Pumpen, Windkessel etc. gestatten, sondern auch eine angemessene Zahl von Reservestücken zu Gebote steht, so daß unverzüglich ein Ersatz fehlerhaft gewordener Teile erfolgen kann. Selbstverständlich rechnen wir zu den Bestandteilen der Maschinenanlage auch alle Armaturen, sowie alle für den Betrieb unentbehrlichen Werkzeuge. Sofort, wenn irgend ein Fehler sich zeigt, muß er behoben werden; das ist wohl die wichtigste Regel bei jedem Maschinenbetriebe.

Wir haben uns bereits S. 674 dahin ausgesprochen, daß die Notwendigkeit, von Zeit zu Zeit Motoren und Pumpen (besonders auch die event. verwendeten Dampfkessel) abzustellen, um sie besichtigen, ölen, reinigen und reparieren zu können, Reserveanlagen bedingt, wo ständiger Betrieb eingeführt ist. Man hat aber auch darauf zu achten, daß allmählich jede Maschine sich der Grenze nähert, von welcher ab ihre weitere Brauchbarkeit überhaupt in Frage steht. Die richtige Erkenntnis dieser Grenze .ist nicht schwierig; es erfordert aber sehr häufig energisches Eingreifen, um den Ersatz rechtzeitig zu erzielen, und möchten wir dieses Eingreifen als eine besonders beachtenswerte Pflicht der Betriebsführung hervorheben. Andernfalls kann man in die Lage kommen, daß die Maschine gerade in einer Zeit den Dienst versagt, in welcher man ihrer am notwendigsten bedürfte.

Spezielle technische Vorschriften für die Betriebsführung, die notwendigen Aufzeichnungen der Maschinenwärter etc. und Mitteilungen über die Kontrolle des

Betriebes und ihre Ergebnisse hinsichtlich Kraftverbrauch, Materialienverbrauch etc. bringen wir in Abschn. VII.

Was die Instandhaltung der Gebäude, Fundationen etc. anbelangt, so gilt selbstverständlich auch hier die Regel, daß man mit keiner notwendigen Reparatur säumen soll. Hinsichtlich der Fundationen ist ganz besondere Aufmerksamkeit erforderlich. Die Instandhaltung der Zuleitungen zu Wassermotoren beschränkt sich auf Wehrunterhaltung, rechtzeitiges Reinigen und Ausbessern des Kanales, Reinigen der Rechen u. s. w. bei otfenen Kanälen. In der Regel sind diese Arbeiten leicht zu vollziehen und unterliegen an den meisten Orten zum Teil besonderen ortspolizeilichen Bestimmungen. Bei geschlossenen Rohrleitungen ist hauptsächlich darauf zu achten, daß das Wasser in denselben im Winter nie still steht, also nicht gefrieren und die Leitung zerstören kann. Liegen die Leitungen nicht im Boden, sondern frei (wobei meist genietete schmiedeiserne Röhren verwendet werden), so sind sie mit einer Wärmeschutzmasse (Stroh, Strohbänder etc.) zu umgeben, da sich andernfalls an der Innenwandung eine Eiskruste bildet, welche den Querschnitt verengt und sich bei Tauwetter ablöst, wodurch bei Turbinen leicht Betriebsstörungen hervorgerufen werden.

Die Kosten der Wasserhebung.

Wir haben schon mehrfach Gelegenheit gehabt, darauf hinzuweisen, daß bei Würdigung der Kosten für die Wasserhebung die Gesamtanlage ins Auge gefaßt werden muß und zwar im weiteren Sinne: Hocli-reservoir, Zuleitung und Hebungsanlage einschließlich der Gebäude. Wie die drei letzteren Faktoren Zusammenhängen, haben wir auf S. 614 und S. 679 auseinandergesetzt. Das Hochreservoir hat insoferne einen bedeutenden Einfluß, als von seiner Größe die Betriebszeit abhängig ist (vgl. S. 674).

Bezieht man die Kosten auf eine Arbeitseinheit (z. B. die Hebung von 1000 Kubikmeter Wasser auf 1 Meter Höhe), so sind dieselben im allgemeinen bei großen und kontinuierlich betriebenen Wasserwerken unter sonst gleichen Umständen geringer als bei mittleren und kleinen. Dies rührt daher, weil, auf die Arbeitseinheit verteilt, der Personalaufwand bei kleinen und mittleren Werken eine größere Summe ergiebt und weil die Nutzarbeit N (Gleichung 5), welche große Motoren leisten, jene der kleinen überwiegt. Die indizierte Leistung der ersteren in Verbindung mit Pumpwerken, also Nutzeffekt und Nebeneffekt zusammen, muß in der Regel etwa 1,25 iV, jene der letzteren etwa 1,5 N betragen, wenn keine erschwerenden Zwischentransmissionen angewendet werden.

Die Kosten sind sodann sehr verschieden, je nach der Art des benutzten Motors bezw. der motorischen Kraft. In der Regel — aber durchaus nicht in allen Fällen — sind sie klein bei Benutzung von Wasserkräften (S. 622), größer bei Benutzung von Dampfkraft (S. 629), noch größer bei Gasmaschinen (S. 634). Werden Elektromotoren (S. 639) verwendet, so liegt es auf der Hand, daß bei Gewinnung des elektrischen Stromes aus Dampf kraft, Zuleitung bezw. Transformierung auf einen Elektromotor und Uebersetzung von diesem auf die Pumpen jede größere Leistung relativ teurer werden muß, als bei direktem Dampfbetriebe.

besonders bei kleinen

Gegenüber Dampfkraft kommen — wie früher erwähnt — Gasmotoren und elektrische Motoren hauptsächlich dort in Betracht, wo es sich um vorübergehende Wasserhebungen handelt und Wert auf jederzeit sofort ausführbaren Betrieb ohne größeres Personal (gewöhnlich genügt ein Mann) gelegt wird. Vielfach ist auch die Thatsache entscheidend Betrieben — daß bereits Einrichtungen für Gas und Elektricität bestehen und daß man sich ihrer bedienen will, sei es der Bequemlichkeit wegen oder um solche Anlagen zu unterstützen. Manchmal wird auch aus Unkenntnis und auf Grund unrichtiger Kostenberechnungen auf diese Betriebe gegriffen, in der Meinung, sie seien billiger als Wasserkraft oder Dampfkraft.

Weitaus die meisten größeren Wasserhebungsanlagen arbeiten mit Dampf kraft. Ist:

F die Grundfläche des Maschinen- und Kesselhauses, und ax der Herstellungsaufwand pro Quadratmeter Grundfläche, p\ der Faktor, welcher der richtig bemessenen Verzinsung, Unterhaltung und Amortisation entspricht;

f die Grundfläche der Wohngebäude, a₂ der Pr0 Quadratmeter entstehende Herstellungsaufwand, und p₂ der entsprechende Faktor für Verzinsung, Amortisation und Unterhaltung ;

A der einmalige Aufwand für die Kohlenbahn und sonstige Nebeneinrichtungen aller Art, für Einfriedung, Anlagen etc., p% die entsprechende Verzinsungs-, Unterhaltungs- und Amortisationsquote;

D die Lichtweite und L die Länge der Druckleitung in Meter, also (S. 615) cDL der Jahresaufwand für dieselbe (e ist in der Regel 4 bis 5);

M der jährliche Aufwand für den maschinellen Betrieb, entstehend aus Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitals, dem Brennmaterialaufwand und dem Aufwand für Schmier- und Putzmaterial, eventuelle Speisewasserreinigung, Ersatzstücke und Reparaturen (vgl. die S. 614 unten angegebene Litteratur);

der jährliche Aufwand aus Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitals bezw. aus der Unterhaltung für die Maschinenfundamente, die Kesseleimnauerung und Kesselfundamente, das Kamin etc. (etwa 5 bis 6%);

P der jährliche Aufwand für die Besoldung des Betriebspersonales, so berechnet sich — abgesehen von der Wassergewinnungsanlage und der Saugleitung — der Jahresaufwand J:

J — Faxp{ -f- fa₂p₂ +    + cDL -f- M -J- My -f- P.

Bei einer absoluten Förderhöhe — h (Gleichung 4) kosten mithin, sofern V Kubikmeter Wasser im Jahre gehoben werden, 1000 Kubikmeter Wasser auf 1 Meter Höhe zu heben und in das Hochreservoir zu fördern:

1000 J

V(h₀-h) ■

Man wählt bei uns gewöhnlich, wenn alles in Mark ausgedrückt wird,    = 100 bis 120

(S. 681), Pi = 0,05 bis 0,06, a₂ = 150 bis 200, p₂ = 0,05 bis 0,06, ps = 0,06 bis 0,08. Bei der Maschinenanlage rechnet man — wie schon S. 634 erwähnt — für Verzinsung, Amortisation, Reparaturen etc. 7 bis 8%, bei der Kesselanlage einschließlich Ersatzstücken etc. 10 bis 11 %. Für Schmier- und Putzmaterialien an Maschinen und Kesseln darf man im Mittel 30 bis 50 Mark pro Jahr und Pferdestärke Nutzarbeit rechnen, und zwar um so weniger, je einfacher die Maschine ist und umgekehrt. — Was den Personalaufwand anbelangt, so ist bei Tagbetrieb (äußerstenfalls ca. 14 Stunden) und für mittlere Anlagen ein Maschinist, ein Heizer und zeitweise ein Hilfsarbeiter nötig; bei großen Anlagen nimmt man in der Regel einen Maschinenmeister, einen Maschinisten und zwei Kesselheizer an. Bei kontinuierlichem Betriebe (24 Stunden) muß das Personal verdoppelt werden. Bei kleinen Anlagen reicht in der Regel ein Maschinist und ein Hilfsarbeiter aus. Der Wert von K schwankt bei Dampfbetrieb zwischen 20 bis 75 Pfennigen.

Berechnet man in ähnlicher Weise die Kosten bei anderem Betriebe und vergleicht sie mit jenen für Dampfbetrieb, so werden die hieraus entstehenden Ziffern für die Entschließung entscheidend sein.

Manchmal entscheiden übrigens den Wasserwerksbetrieb auch Nebenbedingungen, welchen man Rechnung zu tragen gezwungen ist; die Kosten richten sich dann wesentlich nach diesen. Je nach der Lage der Pumpstation kann verlangt sein, daß ohne Geräusch, ohne Rauch etc. gearbeitet werde (Vermeidung von Auspuffmaschinen, Feuerungsanlagen, Rädervorgelegen etc. etc.); es können auch aus irgend einem Grunde zum vornherein bestimmte Motoren bevorzugt sein, z. B. Wassermotoren, Gasmotoren etc., je nach dem zufälligen Besitze des Auftraggebers. Derartige Fälle sind gar nicht selten und wir weisen darauf hin, weil manchmal ohne Rücksicht auf solche Nebenbedingungen mit Unrecht harte Urteile über ausgeführte Anlagen, besonders über angeblich zu hohe Anlagekosten, ausgesprochen werden.

§ 46. Zusammenleitung aus verschiedenen Wasserfassungen.

Erfolgt die Wasserbeschaffung aus verschiedenen Bezugsquellen (/, I/), Eig. 305, deren Ergebnis nach einem bestimmten Punkte P hinzuleiten ist, so wird nur in den wenigsten Fällen je eine besondere Leitung PP, IIP nach diesem Punkte angeordnet werden. Ist insbesondere der Punkt P in größerer Entfernung von den verschiedenen Wassergewinnungsorten, so wird von ihm aus bis zu

......."r..........'? '■$ einer gewissen, den letzteren nahegelegenen Stelle Z ein einziges

/'/; \ Rohr oder ein einziger offener Kanal geführt werden und die j Verzweigung erst von der eben gedachten Stelle aus beginnen.

Nehmen wir zunächst zwei Wasserfassungen I und II \ (Fig. 305), die in verschiedenen Höhen gelegen sind, an, so handelt es sich im allgemeinen darum, die Dimensionen dieser i Leitungen entsprechend der vorhandenen Wassermenge und i den wirksamen Druckhöhen festzustellen. Werden alle Höhen | auf den Meeresspiegel bezogen, so muß notwendigerweise die J disponible Druckhöhe z (Abschn. I, S. 95) an der Stelle Z eine kleinere Meereshöhe zeigen, als die dem niedersten Wasserspiegel in den Fassungen 1 und II entsprechende Höhe oder h₂. Ist die Stelle Z (L₁, L₂ und L) zum vornherein bekannt, ebenso die disponible Druckhöhe £ daselbst, so lassen sich die Lichtweiten aller Leitungen leicht feststellen. Es muß sein (Abschn. I, S. 105):

wenn D₁₁ D₂ und D die auf den Strecken Lt, L₂ und L anzuwendenden Lichtweiten, li die erforderliche disponible Druckhöhe in P und Qx, Q₂, Q die entsprechenden Wassermengen bedeuten, X der in Abschn. I, S. 103 erläuterte Koeffizient ist.

Kennt man aber zum vornherein weder die Stelle Z noch die disponible Druckhöhe 0, so sind verschiedene Lösungen für die Wasserzuleitung nach P möglich. Unter diesen muß jene bevorzugt werden, welche dem Minimum der Gesamtkosten entspricht, was wir zunächst feststellen wollen.

/t.

im:

Fig. 305.

i* D _ f/AÄÜ

2) D‘~V K

⁵ /\Q*L

Die Gesamtkosten der drei Leitungen sind :

K = m (L{ Di -f- L₂D₂ + L D).

Man erhält aus 1), 2) und 3):

Li Di

-r

XQpLj

Wih = ]X

h₂-z ’

LD

Nach der Figur ist:

Li = \Zx² -\-y* ;

^2 = 1/ (c — xY + y²

L — \/'' (a — x)² -f (b

Soll nun K ein Minimum werden, so hat man die partiellen Diffei’entialquotienten zu bilden und das jeweilige Ergebnis — Null zu setzen. Hieraus entstehen

7> x * y ’ 'dz

die drei Gleichungen:

4)    0

-V

Qi²x

(hi — z)(x² + y²)

r~V

QP (c — x)

Q²(a — x)

(h₂-z)[(c — x)² + y²Y

(* - h) [(«■~ x)²+(b -y)²j²

5)    0 =

Q\²y

Q‘i²n

Q²{b — y)

(hy — z)(x²+tj²)²

(h₂ — z) [(c — x)²-\-yY

(0 — h) [(« — x)²-Jr(b — y)²Y ’

6) 0 =

(hy - 0)⁶

+r

QC [(C - H² + V²]⁶

0² [(« - C² + (b - y)T

(h2 —

(0 - hy

Durch Auflösung dieser Gleichungen können die Werte von x, y, 0 gefunden, also die Leitungen dem Kostenminimum entsprechend dimensioniert werden. Die Auflösung ist jedoch schwer.

Einfacher wird die Aufgabe, wenn — und so liegt in der Praxis fast ohne Ausnahme der Fall — die Lage der Vereinigungsstelle Z bekannt ist, bezw. für die Führung der Zusammenleitung bestimmte Wege Ly, L₂, L yorgeschrieben sind. Dann folgt aus 6):

7) 0 = G

(hi — z)

7 g,⁸v

(K — ZY

und aus dieser Gleichung ist z durch Probieren leicht zu ermitteln.

Es ist klar, wie man bei ausgedehnteren Verzweigungen zu verfahren hätte. So wären im Falle von Fig. 306 neben den Gleichungen 1), 2) und 3) noch gegeben:

8) Z>₃

9) Dm —

"x "x

1-

Zm %

und man erhält für das Kostenminimum, indem man

K = m (Ly Dy -f- Ly 7>2 + Z₃ D₃ -f- Lm Dm + L D)

setzt und partiell nach zm bezw. 0 differenziert, durch Anullierung der entsprechenden Werte:

Q..L.D,

QLD

h,

h₂

Fig. 306.

10) 0

Q\ ² Ly

(hy — Zm)⁶

(h 2 — «»)⁶

Qm²Lma

(zm — z)⁶

11) 0

— zf

08° V

(l,₃ - z)°

Q²L'"

(z-hf •

Diese Gleichungen gestatten die Ermittelung von 0 und zm und damit die Lösung des Problems u. s. f.

Hat man die Dimensionen ermittelt und wählt man eine offene Leitung für die Wasserzufuhr, so muß der Wasserspiegel im Leitungskanale — Längenprofile — den Linien IC, 1IC, CE IIIE, EP folgen; bei der geschlossenen Leitung bestimmen diese Linien die disponible Druckhöhe, d. h. sie geben die Grenze an, auf welche das Wasser bei Anbohrung der im übrigen beliebig unterhalb dieser Linien zu legenden Druckleitung in einem Aufsatzrohre ansteigen würde (Abschn. I, S. 95).

Bei der analytischen Behandlung haben wir konstante Wassermengen Q Q₂, Q₃ etc. vorausgesetzt; in der Praxis trifft dies selten zu. Die Wassermengen der Quellen sind in der Regel sehr wechselnd (vgl. Abschn. II, S. 224) und ist dieser Wechsel zeitlich und örtlich bei jeder Quelle je nach äußeren Umständen verschieden. Die aus den theoretischen Betrachtungen resultierenden Lichtweiten sind andrerseits meistens nicht handelsüblich; man muß also die nächst größeren

Lueger, Wasserversorgung.

Zuleitung ZP, welches nur minimum

handelsüblichen wählen. In Rücksicht hierauf kann man bei der Ausführung von Rohrleitungen und Kanälen besondere Betrachtungen anstellen, welche in der Regel die Berechnungen zum vornherein sehr vereinfachen und rasch zum Ziele führen. Das Verfahren wollen wir jetzt zeigen.

Zieht man von dem Wasserspiegel der am tiefsten gelegenen Quellenfassung (IIin Fig. 306 u. 307) eine Gerade nach P, so bezeichnet diese das Gefälle für die Hauptausnahmsweise bei der Rechnung nach dem Kostenüberschritten wird. Mit Anwendung dieses Gefälles und Einführung der mit der Hauptleitung zu transportierenden Wasser menge würde man also annähernd das kleinste zulässige Profil bezw. die kleinste Lichtweite erhalten. Nimmt man die nächst höhere handelsübliche Weite, so ergiebt sich ein neues, relativ

nun

geringeres Gefälle EP (Fig. 306), bezw. mit diesem der Punkt E. Von E ist sodann rückwärts dieselbe Prozedur zu wiederholen, wodurch auch der Punkt C bestimmt wird. Nun kennt man 0 und zm, D und Dm, kann also Dx, Z>₂ und Ds leicht ermitteln; ebenso die Gesamtkosten K.

Geht man nun nochmals von P aus mit einer der nächsten Stufe entsprechenden Lichtweite und führt die Rechnung in gleicher Weise rückwärts durch, so wird sich sofort ergeben, ob die Kosten zunehmen oder abnehmen. Ist das erstere der Fall, so war die vorhergehende Lösung die bessere; trifft das letztere zu, so wäre das Verfahren fortzusetzen, bis die Kosten vom Abnehmen in das Anwachsen übergehen. Am Wendepunkte liegt sodann die richtige Lösung.

Hinsichtlich der bei diesen Rechnungen einzuführenden Wassermengen ist zu beachten, daß man nicht in allen Fällen die Maxima des Quellenergebnisses zuleiten wird; man wird vielmehr die Leitungen so berechnen, wie sie dem Wasserbedarfe in P entsprechen, wobei die kleinsten oder mittleren Quellenergebnisse ausreichen müssen. Dann ist eventuell noch zu untersuchen, ob nicht bei reichlichem Ergebnisse von I und III und bei den nach oben abgerundeten Maßen der Leitungen IZm und IIIZ ein unerwünschter Aufstau oder gar ein Ueberlauf in II stattfindet und wie dem vorzubeugen ist. Man ersieht ohne weiteres, daß dies bei Leitungen mit luftberührtem Spiegel durch einfache, in C und E angebrachte seitliche Ueberläufe geschehen kann; bei geschlossenen Leitungen können diese Ueberläufe nur an Standröhren oder seitlich an Bergrücken aufgeführten Röhren angeordnet sein.

Ein Beispiel wird zunächst das Rechnungsverfahren klar machen.

Es ist von den Brunnenstuben / und II, Fig. 307, eine Wasserzuleitung nach dem Reservoir P durchzuführen. Die Wasserspiegel in den Brunnenstuben haben die in der Figur eingeschriebenen Meereshöhen und die Entfernungen, welche mit Lx, L2 und L bezeichnet sind. Welche Lichtweiten sind bei den eingeschriebenen Wasser mengen , Q^, Q anzuwenden?

Benutzt man zunächst Gleichung 7), so ergiebt sich:

•-v

0.02². 1000“

(200 — z)⁶

l⁵/ 0,01²

V (180

. 500⁶

- z)⁶

0,03² . 4000⁶

{z — 150)⁶

und man findet daraus 0 = 177,17.

Mit diesem Werte von 0 und mit X = 0,0025 folgen die Lichtweiten der Leitungen aus 1),

2) und 3):

-V

0,0025 . 0,02² . 1000

200 — 177,17

= 0,134;

d₂ = |/

0,0025.0,Ol².500

180 — 177,17

= 0,135;

*-v-

0,0025 . 0,03².4000

177,17 — 150

= 0,201.

Qi² = 0,00061 + 1,24416 . Q₂\

aus welchen sich die drei Unbekannten z, Qi und Q<i ermitteln lassen. Subtrahiert man 2) von 1), so folgt:

In 3) eingesetzt liefert die Umwandlung, sofeme man noch den aus 2) hervorgehenden Wert von z benützt:

30 = 40960 . Q₂² + 17342 (<?₂ + l/0,00061 + 1,24416 (?₂² )²-Die Auflösung ergiebt Q₂ ⁼ 0,011 Kubikmeter. Weiter ergiebt sich sodann aus 2):

* = 180 — 40960.0,011² = 175,04 Meter

und aus 1):

Qy = 0,027 Kubikmeter.

Rundet man die gefundenen Lichtweiten auf handelsübliche auf, so wird: J)\ = 150 Millimeter;

Z>2 = 150 Millimeter;

D = 225 Millimeter.

Mit dem Annäherungsverfahren hätte die Verbindungslinie von II mit P auf die Länge von 4500 Meter ein Gefälle von 30 Meter, also ein spezifisches Gefälle a = 1 : 150 = 0,0067 ergeben. Bei einer Wassermenge von 80 Sekundenliter findet man nach Abschn. I, Tabelle II, S. 74 den Wert von D = 207 Millimeter. Der nächste handelsübliche Durchmesser ist also D = 225 Millimeter. Ein Rohr dieser Weite trans-

'—IL.

0=0,020 = 1000

QXvoio

Q=0,030

L = 4ooo

portiert 30 Sekundenliter bei einem Gefälle a = 1 : 225 = 0,0044, woraus * = 150 + 4000.0,0044 = 167,78 Meter.

200

ISO

<50

Fig. 307.

Dementsprechend würden die spezifischen Gefälle der Seitenleitungen:

«i =

200 — 167,78

1000

0,0322;

«2

180 — 167,78

500

0,0244,

und die Lichtweiten nach der Tabelle II, Abschn. I, S. 73: Dy — 150 Millimeter, Z>₂ = 125 Millimeter.

Hätte man für D den nächsthöheren Wert: D = 250 Millimeter genommen, so würde

180 — 160

a = 0,0025, 0 = 150 + 4000.0,0025 = 160, also a{ =

200 — 160

= 0,0400 , a₂ ⁼

500

1000

= 0,0400 und dementsprechend Dy — 150 Millimeter, D₂ = 125 Millimeter in nach oben abgerundeten Maßen.

Man wird deshalb D — 225 Millimeter, Dy = 150 Millimeter, D₂ = 125 Millimeter wählen und mit 0 = 167,78 Meter, a — 0,0044, uy = 0,0322, a₂ = 0,0244 rechnen müssen. Werden diese Lichtweiten und Gefälle realisiert, so ersieht man leicht, daß dann , wenn die Quellen I und II anschweifen, d. h. mehr als 20 bezw. 10 Sekundenliter liefern, auch ein anderes Ergebnis nach P gelangt. Man hat mit Q = Q\ Ql und ^ = 0,0025 die drei Gleichungen:

]) 200 — 0 =

0,0025 . Qy² . 1000

0,150⁵

2) 180 —

0,0025 . Qo² . 500 21 _    0,125⁵

3) z — 150 =

0,0025 . (Qj + Q2)² • 4000

0,225⁵

200 — 175,04 = 24,96 = 32922 Q{²,

Bei hohem Quellenstande wird also eine Wassermenge -f- Q₂ = 0,038 Kubikmeter in das Reservoir P einlaufen, wenn nicht das Ansteigen des Wassers in C durch eine Ueberlaufvorrichtung auf 167,78 Meter beschränkt worden ist. Ein Ueberlauf aus I nach der Brunnenstube II ist in diesem Falle ausgeschlossen.

Wenn im Sinne der vorstehend angegebenen Berechnungsweise — eventuell mit Rücksicht auf die in Abschn. I, § 17 erläuterten Schwankungen des Wasserstandes in den Reservoiren — die Linien der Gefälle bezw. die wirksamen Druckhöhen für die einzelnen Strecken der Zusammenleitung feststehen, so können entsprechend den in Abschn. I, § 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15 und 16 gegebenen Formeln auch die Dimensionen beliebig gestalteter nicht kreisförmiger Leitungen ermittelt werden.

Es sind zwar die Seite 686 und 687 angestellten Betrachtungen nur in der Unterstellung kreisrunder Röhren zu stände gekommen; sie gelten aber auch annähernd für Kanäle, wenn man annimmt, daß die letzteren ähnliche wie die in Abschn. I, § 9 erörterten Profile erhalten. Im letzteren Falle haben wir gesehen (Abschn. I, S. 63, Gleichung 3), daß, wenn b die größte Breite des Wasserquerprofiles, a das spezifische Spiegelgefälle und p eine Konstante ist, allgemein gesetzt werden kann:

>-v

Q²

Q²L

pW ’

wobei p = 2600 . c²q, H die wirksame Druckhöhe und L die Leitungslänge bedeuten. Nun sind aber andererseits die Kosten des Meters Leitung um so größer, je bedeutender der benetzte Umfang des Kanales ist und dieser letztere kann wiederum als eine Funktion von b (Abschn. I, § 9) betrachtet werden. Wir können also schreiben:

K= n bi + L₂b₂ + ....)

und kommen damit auf dieselben Formeln als Bedingung des Kostenminimums wie früher.

Zum vornherein handelt es sich darum, zu wissen, ob eine Druckleitung oder eine offene Leitung das zweckmäßigere sei. Für Druckleitungen werden in der Regel gußeiserne Rohrleitungen, überhaupt Metallröhren, selten Thon- oder Zementröhren bestimmt (vgl. Abschn. V); die Kosten hierfür sind leicht anzugeben. Bei offenen Leitungen ist dies nicht so einfach. Yor allem muß entschieden werden, ob die Leitungen gegen die Atmosphäre frei angelegt werden können (offene Gräben, Kanäle etc.) oder zur Abhaltung von Unreinigkeiten aller Art, Regen, Schnee, Eis etc., bezw. zur Erhaltung möglichst gleichmäßiger Temperatur überdeckt werden müssen, so daß nur ein luftberührter Spiegel gewahrt bleibt. Die Entscheidung läßt sich nur den Anforderungen des speziellen Falles entsprechend durch Vergleichung der verschiedenen möglichen Lösungen und ihrer ökonomischen Folgen 'treffen und ist dabei dem konstruktiven Geschick des Ingenieurs ein weiter Spielraum Vorbehalten. Ist der Aufwand für eine Druckleitung und jener für eine offene Leitung unter sonst gleichen Umständen annähernd derselbe, so dürfte aus praktischen Rücksichten die letztere bei Zusammenleitungen aus verschiedenen Wasserfassungen stets vorzuziehen sein (vgl. S. 708).

Als besondere Vorteile der offenen Leitungen, besonders der schlupfbaren und in Galerien geführten, seien unter andern folgende genannt:

1.    Die offene Leitung läßt sich in Materialien ausführen, welche der chemischen Umwandlung weniger unterliegen, als die Metallröhren; die letzteren sind stets mehr oder weniger rasch oxydierbar, besonders rasch in moorigem oder salzhaltigem Boden, wie wir in Abschn. V eingehender ersehen werden. Infolgedessen bleibt auch das durch eine offene Leitung fließende Wasser stets reiner.

2.    Die offene Leitung ist ohne Ausnahme zugänglicher und demnach leichter zu reinigen und zu überwachen, als eine Druckleitung aus Metallröhren.

3.    Ist das fortzuleitende Wasser sandführend, so können bei der offenen Leitung durch Anordnung von Sandfängen diese Suspensionen gefällt werden, während sie in der Druckleitung entweder bis an die Ausmündung mitgeführt werden müssen oder an den tiefsten Punkten sich absetzen und — wenn kein Grundablaß da ist oder ein vorhandener schlecht bedient wird — Bewegungshindernisse bilden.

4.    In vielen Fällen können die offenen Leitungen als eine Art Wasserreservoir ausgebildet und so für die regelmäßige Wasserverteilung ohne besonderen Aufwand nützlich gemacht werden.

5.    Eine offene Leitung bietet für den Betrieb sowohl ihrer leichteren Zugänglichkeit als auch des geringen Wasserdruckes auf die Wände des Leitungskanales wegen größere Sicherheit, als eine Druckleitung.

6.    In einer offenen Leitung kann man ohne Nachteil noch Gefälle von 1 : 10000 anwenden, ohne daß die Qualität des Wassers Not leidet¹), während es bei gußeisernen und Metallröhren zur Verhütung rascher Oxydation nicht ratsam ist, eine kleinere Geschwindigkeit als 0,4 Meter pro Sekunde zuzulassen (vgl. S. 613).

7. Für offene Leitungen lehrt die Erfahrung an den teilweise noch heute bestehenden römischen Aquädukten, daß sie bei einiger Instandhaltung Tausende von Jahren dauern, während man über die Dauer von Druckleitungen aus Gußeisen, Schmiedeisen, Stahl etc. noch keine ausreichenden Anhaltspunkte besitzt, aus verschiedenen Gründen aber an-nehmen muß, daß diese Dauer eine beschränkte sei.

Ueber die, bei Anlage von Druckleitungen zu verfolgenden Grundsätze haben wir in Abschn. I, § 13 ausführlich abgehandelt (vgl. auch S. 612). Im wesentlichen ist darauf zu achten, daß ein Herabsinken der Pressung unter die atmosphärische vermieden und daß bei vorkommenden Gegengefällen im Längenprofile für die Entlüftung der Scheitelpunkte gesorgt werde. Im übrigen erleidet die Wahl von Alignement und Nivellement keinerlei Beschränkung, wenn die in Abschn. Y näher zu erörternden Sicherheitsvorkehrungen gegen die Einflüsse der inneren Pressung und der Temperaturveränderungen im Röhrenbett bezw. an den Rohranschlüssen getroffen sind.

Eine offene Leitung kann am vorteilhaftesten dort erbaut werden, wo die Gefällslinie auf der ganzen Erstreckung im Abtrage liegt. Besonders dort, wo die Gefällslinie auf sehr erhebliche Tiefen in den Einschnitt zu liegen kommt, ist die offene Leitung der Druckleitung überlegen, weil eine in große Tiefe verlegte Röhrenfahrt undicht werden kann, ohne daß sich die Lage der undichten Stelle oder das Eintreten der Undichtigkeit überhaupt an der Oberfläche kund giebt. Die schlupfbare oder noch besser die begehbare offene Leitung (Galerie) bietet nach dieser Richtung hin größere Sicherheit; entstandene Schäden sind leicht aufzufinden und ohne großen Aufwand zu reparieren, während das Suchen nach der defekten Stelle einer sehr tief liegenden Druckleitung zeitraubend und kostspielig ist. Befindet sich dagegen die verglichene Gefällslinie im Aufträge, so führt die Anlage einer offenen Leitung notwendig zur Erbauung einer Substruktion. Diese muß gewöhnlich aus Mauerwerk errichtet und für etwa unter ihr wegführende Wege, Wasserläufe etc. durchbrochen werden; ein Erddamm kann sie nicht ersetzen, weil dabei Senkungen unvermeidlich sind. Auf diese Weise entstehen ähnliche Thalübersetzungen, wie sie die alten Römer in so großartiger Weise überall erbaut haben um mittels derselben die das W'asser leitenden Gerinne zum Yerbrauchsorte zu führen. Es bedarf wohl keines Nachweises, daß derartige Bauten, wenn sie nur einigermaßen bemerkenswerte Höhen erreichen, schon deswegen äußerst kostspielig sind; sie erfordern überdies des anständigen Aussehens wegen eine saubere Bearbeitung an den sichtbaren Flächen und die letzteren sind im Yerhältnisse zum gesamten kubischen Inhalte des Mauerwerkes sehr groß. Wir werden in § 47 darauf zurückkommen.

Entscheidend sind selbstverständlich bei der Wahl des Leitungssystems die Kosten; doch ist je nach der Lage des besonderen Falles noch zu erwägen, ob die mit dem Kostenminimum mögliche Leitung auch technisch vollkommen genug sei bezw. den beabsichtigten Zwecken einer Wasserversorgung in jeder Hinsicht entspreche. Dazu möchten wir bemerken, daß offene Leitungen, in welchen der Spiegel frei mit der Atmosphäre kommuniziert, selbstverständlich für Zuführungen von reinem Wasser nicht oder nur sehr selten geeignet sind. Ihre Anwendung wird sich auf jene Fälle beschränken müssen, in welchen das zugeleitete Wasser vor der Abgabe in das Rohrnetz einer künstlichen Filtration unterzogen wird oder die Yerbrauchszwecke reines Wasser überhaupt nicht erfordern.

zur

Zur technisch richtigen Beurteilung der Leistungsfähigkeit einer Leitung ist überdies erforderlich, Rücksicht auf die allmählich sich heranbildende Inkrustation der Leitungswände, eventuell (bei unreinem Wasser) auf die innerhalb gewisser Grenzen (bis erfolgenden Reinigung) zulässigen Yerlagerun'gen der Sohle, die Bewegungshindernisse durch den Anwuchs auf den Böschungen etc. zu nehmen. So wie bei Rohrleitungen

die Inkrustation in um so höherem Maße Einfluß nimmt, je kleiner die Lichtweite ist (vgl. Abschn. I, S. 100), so ist auch bei Kanälen dieser Einfluß relativ um so erheblicher, je kleiner das sich aus der Rechnung ergebende Querprofil herausstellt.

Unter den gegen die Atmosphäre nicht abgedeckten offenen Gerinnen unterscheiden wir: einfach in die Erde eingeschnittene Gräben, Gräben mit gepflasterter Sohle und gepflasterten Böschungen und gemauerte Kanäle; ausnahmsweise kommen auch Kanäle mit Holzverkleidung, aus Eisen, Moni er-Net z en etc. zur Verwendung.

In Erde eingeschnittene Gräben ohne Verkleidung von Sohle und Böschungen empfehlen sich nur dann, wenn große Wassermengen mit geringen Geschwindigkeiten zu transportieren sind, Wasser Verluste während des Transportes als zulässig erachtet werden, und kein großer Wert auf Temperaturveränderungen des Wassers und Trübung durch Regenfälle etc. zu legen ist. Es ist in solchen Gräben, soferne die Böschungen nicht verkleidet werden, zulässig, bis

0,50

fiiliiSiifc

w-i m tr.V.;

^ jJU •    •    ■:. • L-b 72_ih^ Ai^ryfirmSt?;

19

1.00

U24«^ ; | • o*' «*vVl \

*m9.

mmSS:

^ ■ ■-

-affi>y.ag«\//o. 1 *) -• • i utlIUl^.11 i"M,ii^llnin'n-i

¹    , II v> VI> , 'lim >'»"' ■ - " Trt-l t .

tmvmsmmtfo\v-;7//. v, i > v-^zn^imiiijiüiü

vs

Fig. 308. Querschnitt durch den oberen Teil des Oureq-Kanales (Paris).

zu 0,70 Meter mittlerer Geschwindigkeit des Wassers pro Sekunde anzusteigen. Ferner empfiehlt es sich, damit der Wasserlauf weder durch das an den Böschungen anwachsende Gras noch durch zufällige Ablagerungen, Rutschungen etc. gestört werde, das Wasserquerprofil etwas größer zu nehmen, als es die Rechnung ergiebt. Häufige Räumungen sind unumgänglich. Die Größe der versickernden Wassermenge richtet sich wesentlich nach der Beschaffenheit des Eodens; die Verluste durch Verdunstung sind besonders im heißen Klima bedeutend und um so größer, je geringer die Wassertiefe ist [31]. Handelt es sich um große Wassermengen, bezw. sind diese an der Entnahmestelle jederzeit erhältlich und ist das Wasser auf große Entfernungen abzuleiten, so verschwinden alle diese Uebelstände gegenüber der Billigkeit eines Erdkanales im Vergleiche zu gemauerten oder mit gepflasterter Sohle und Böschung versehenen Kanälen.

Der in Fig. 308 dargestellte Querschnitt entspricht dem Profile des für die Wasserversorgung Paris verwendeten Oureq-Kanales und dürfen die dabei angewendeten Verhältnisse als typisch

2,00

2,00

üiii

----

SMI

Fig. 309. (Profil Abschn. I, S. 53.)

Fig. 310. (Profil Abschn. I, S. 61.)

gelten. Eine ähnliche Ausführung ist in London für die Zuleitung des New-River zu stände gekommen. Alle diese Kanäle zeichnen sich durch außerordentlich geringes Spiegelgefälle aus. Das letztere ist z. B. beim Ourcq-Kanale teilweise = 0,0000625, beim New-River 0,0000474; beim Leitungsgraben für die Königsberger Wasserversorgung 0,00014, bei den Speisegräben für Schiffahrtskanäle in der Regel 0,0001 bis 0,0005 pro Längeneinheit.

Uebersteigt die mittlere Geschwindigkeit des Wassers in den Kanälen das Maß von 0,70 Meter pro Sekunde, so werden Böschungen und Sohle, soferne sie aus Erde bestehen, angegriffen. Um dies zu verhindern, ist eine Verkleidung derselben am Platze. In den meisten Fällen wird man, wie in Fig. 309 dargestellt, sich mit einer Schüttung von faustgroßen bis kopfgroßen Wacken auf die Sohle und der Herstellung einer Pflasterung an den Böschungen begnügen. Es dürfte dies besonders bei sehr breiten Gräben angezeigt sein. Besser ist es natürlich, wie in Fig. 310, die Pflasterung auf Böschung und Sohle auszudehnen. Man kann bei solcher Disposition steilere Böschungen und rationellere Profile — bei geringer Spiegelbreite größere Wassertiefe — anwenden. In den gepflasterten Gerinnen sind Geschwindigkeiten bis zu 1,20 Meter zulässig.

Handelt es sich darum, möglichst geringe Grundflächen für die Kanalherstellung zu erwerben (z. B. in teurem Gelände, in Nähe von größeren Städten etc.), so pflegt man die Seitenwandungen der Kanäle senkrecht und aus Mauerwerk herzustellen. Die Sohle muß sodann ebenfalls Kiesschüttung erhalten oder gepflastert werden. Geschieht das letztere, so kann die mittlere Geschwindigkeit unbedenklich auf 1,5 bis 2 Meter gesteigert werden, wodurch man ein

2,00

Ta

2,00_

jpgsMWBiaig

im

mii

IUI

relativ kleines Profil erhält — natürlich unter der Bedingung, daß die Gefälls-verhältnisse für den Kanal die erwähnten Geschwindigkeiten zulassen.

psari..........,

Fig. 311.

Fig. 312. (Profil Abschn. I, S. 52.)

Bei Anlagen, welche nur eine beschränkte Zeit in Thätigkeit zu sein haben (provisorischen Wasserzuleitungen), verkleidet man die Böschungen auch mit Holz. Besonders empfehlenswert ist in solchen Fällen das in Fig. 312 dargestellte Profil, wobei die 45 Grad gegen den Horizont geneigten Böschungen sich an der Sohle unter rechtem Winkel schneiden. Dieses Profil hat den Vorteil, daß man die Schalung sehr leicht zu hinterfüllen und das Holzgerippe sehr billig herzustellen vermag.

Es ist klar, daß in den seither erwähnten Gerinnen auch dann, wenn sie gepflastert sind, die Versickerung des Wassers nicht verhütet werden kann. Dies wird besonders empfindlich, wenn die Gerinne in sehr porösen Boden eingebaut sind, in welchem die Grundwasserwelle tief unter Kanalsohle liegt. In diesem Falle 'kann für provisorische Anlagen die in Fig. 312 gezeichnete Disposition durch Dichtung der Wandbohlen mit Nut und Feder wasserundurchlässig gemacht werden.

1,00

HbI

Fig. 313. Betonkanal.

Für Kanäle, die eine lange Dauer haben sollen, verwendet man durchaus in Beton und Mauerwerk hergestellte Gerinne. Selbstverständlich fallen bei diesen verschiedene der früher genannten Mißstände weg: sie sind dicht, verhindern das Ansetzen von Gras und gestatten große Geschwindigkeiten, also die Vermeidung von Ablagerungen und ein im Verhältnis zur durchgeleiteten Wassermenge kleines Profil. Bequem und noch in 1 Meter lichter Breite gut herstellbar sind für diesen Zweck Betonkanäle, wie in Fig. 313 gezeichnet: sie werden in der Fabrik in Stücken vorbereitet, auf der Baustelle in Kies eingebettet und in gewöhnlicher Weise an den Stoßfugen mit Zementmörtel gedichtet. Die Herstellung solcher Kanäle kann sehr rasch erfolgen und ist bei sicherem Untergründe und kleineren Geschwindigkeiten (S. 697) empfehlenswert. Für größere Anlagen und Geschwindigkeiten bis zu

2,5 Meter eignet sich das in Fig. 314 dargestellte halbkreisförmige Profil, welches eine in Betonverkleidung eingespannte Backsteinverschalung enthält. In England werden ähnliche Profile vielfach angewendet.

Selbstverständlich ist bei der fehlenden Ueberdeckung aller dieser versicherten Gerinne das

Hü

6,00

mmSM1

■.ViUnääffsjil iwm

Jij|

Wasser äußeren Verum’ei-nigungen durch Staub, Re-gen, Insekten, Menschen etc. ebenso ausgesetzt, wie jenes der Erdkanäle; auch wer-^en    Temperatur-

3.00

niiUmmii/13

ui

■ o -'I ¹

' .‘AAa. * Al» ,‘rtM/l t il

u*• w\^» V,\'.°i• W    ~ j muv.h j -JUldlllllii|l|

\'\

O IUI; -il .

Fig. 314.

rinmmT(i)i einflüsse unliebsam geltend |§! o-a-q>^| machen. Die letzteren wer-i\\v\G^: den im kalten Klima in - - der Höhe des Wasserstandes Beschädigungen am Mauerwerk durch Eisbildung veranlassen. Im übrigen sind die Ausgaben für gemauerte Anlagen nicht wesentlich verschieden von jenen für überwölbte Kanäle, die denn doch so große Vorzüge besitzen, daß ihre Verwendung eher angezeigt erscheint.

Bei allen nach der Atmosphäre offenen Gerinnen ist es nötig, um Reinigungen, Abstoßen

von Eis, Reparaturen etc. vornehmen zu können, daß längs derselben ein Gehweg angeordnet sei; ebenso müssen in bestimmten Entfernungen Ueberbrückungen vorhanden sein. Zur Abhaltung unerwünschter Regenzuflüsse sind im Einschnitte Abzugsgräben für das Regenwasser vorzusehen und seitlich abzuführen.

Offene Gerinne in begehbaren Galerien oder unter Deckplatten, bezw. Gewölben sind zwar teurere, aber dann, wenn es sich um die Leitung reinen Wassers handelt, unbedingt bei der Wasserversorgung den seither beschriebenen vorzuziehende Anlagen. Sie gewähren vor allem vollständigen Schutz gegen äußere Verunreinigungen und gestatten eine nahezu konstante Temperatur des in denselben sich bewegenden Wassers; beides aber ist beim Transporte von reinem Quellwasser (Grundwasser) unerläßlich. Man findet deshalb diese Art Wasserzuleitungen in den meisten Fällen angewendet und unterscheiden wir im folgenden Kanäle in Galerien, große und mittlere schlupfbare und kleine Zuleitungskanäle.

Kanäle in begehbaren Galerien. Es ist ganz zweifellos ein Vorteil, wenn der wasserführende Kanal durch eine begehbare Galerie so zugänglich gemacht wird, daß man ihn jederzeit leicht an jeder Stelle nachsehen und eventuell räumen und reparieren kann. Solche Galerien sind besonders bei Kanälen von kleinem Querschnitte, die sehr tief unter der Bodenoberfläche liegen (Stollen unter Gebirgsrücken) am Platze; sie erhöhen aber den Aufwand für die Wasserführung bedeutend, so daß man sie nur in dem ebengedachten Falle oder dort, wo es aus anderen Gründen unzulässig ist, durch Aufgrabung zu einer eventuell reparaturbedürftigen Stelle des Kanales zu gelangen — z. B. bei Unterführung unter Häusern, bebauten Plätzen, unter Flüssen etc. — verwenden sollte.

im WM

Fig. 315. Aquädukt von Arcueil.

ISSÄ13 .....in *1*1

mm

Wir haben bereits in Abschn. III, S. 389, Fig. 153, und S. 401, Fig. 164 solche Galerien vorgeführt; als Minimum des erforderlichen Querschnittes dürfte die bei dem Badener Stollen angewandte lichte Weite von 0,7 Meter bei einer lichten Höhe von 1,6 Meter anzusehen sein. In Frankreich hat man — besonders in früherer Zeit — solche Galerien sehr häufig angewendet; Fig. 315 stellt z. B. jene des Aquäduktes von Arcueil vor, von 1 Meter lichter Breite und 2 Meter Höhe mit einseitigem Bankette. Der ähnlich konstruierte, aber mit zwei Banketten versehene Aquädukt von Montpellier hat 1,62 Meter lichte Breite und 2,65 Meter lichte Höhe. Manchmal werden derartige Galerien noch dazu bestimmt, geschlossene Leitungen, Kabel etc. aufzunehmen; dann muß der freie Querschnitt noch größere Dimensionen erhalten. Wir geben in Fig. 316 einen derartigen Querschnitt mit zwei Banketten, wie er in Paris unter der Rue des ecoles liegt und von Dupuit (Abschn. I, [229]) beschrieben wurde. Derselbe ist bestimmt, neben dem in der Cunette fließenden Wasser auch Druckleitungen und Gasleitungen aufzunehmen und wurde mit einer Eisenbahn versehen, um die Sedimente aus der Cunette in Wagen aufladen und unterirdisch abführen zu können. Das in der Cunette fließende Wasser ist zwar Schmutzwasser; das Profil würde sich aber ebensowohl zum Transporte von Wasser für Versorgungszwecke eignen.

1,40 /

1,80

WM-

im

mm

•V \

Große und mittlere schlupfbare Zuleitungskanäle. Erhält das zur Durchleitung einer bestimmten Wassermenge erforderliche Querprofil an und für sich schon einen solchen Umfang, daß derselbe nach Entleerung begehbar oder leicht schlupf bar ist, und ist zeitweise (zur Vornahme von Reinigungen und Reparaturen) diese Entleerung zulässig, so wird es billiger, bezw. rationeller, das System der Galerien zu verlassen und den vollen Querschnitt für den Transport des Wassers auszunutzen. In diesem Sinne werden denn auch in neuerer Zeit die meisten Zuleitungskanäle angeordnet. Die Gestalt des Profiles wird dabei wesentlich von dein zu verwendenden Baumateriale und dem Terrain, in welches der Kanal eingebettet wird, beeinflußt.

Bei sogen, ordinärem, in hydraulischem Mörtel ge- Fig. 316. Galerie in der Rue des ecoles, Paris, setztem, billigem Bruchsteinmauerwerk eignet sich das

rechteckige Profil auch für die Ausführung in gewöhnlichen Baugruben sehr gut. Wir haben in den Fig. 317 und 318 zwei derartige Profile dargestellt. In beiden erfolgt die Abdeckung durch Steinplatten; in Fig. 317 liegt die Deckplatte frei, in Fig. 318 ist sie durch Auskragungen noch besonders gestützt. Die Mauerstärken müssen sowohl in Rücksicht auf den Seitendruck der Erde

als auch wegen der immerhin großen Porosität gewöhnlichen Bruchsteinmauerwerkes ziemlich groß gewählt werden. Nach innen und außen wird das Mauerwerk rauh hergestellt; außen erhält dasselbe einen Mörtelbestrich, innen einen Zementputz (S. 714), nachdem die Fugen auf ca. 6 Centimeter Tiefe ausgekratzt und die Sichtflächen mit Wasser und Bürste gründlich gereinigt worden sind. Die einfache, leichte Herstellungsweise, der sehr billige Preis von ordinärem

ras

GTT'

--VST

S4f-

Fig. 317.

Fig. 318.

Bruchsteinmauerwerk (derselbe schwankt z. B. in vielen Orten in Süddeutschland zwischen 8 und 12 Mark pro Kubikmeter) sichern diesem Profile dem moderner gewordenen runden und eiförmigen gegenüber in manchen Fällen stets noch den gebührenden Vorzug. Bei den älteren Aquädukten sind rechteckige Profile fast ausschließlich angewendet.

Sind Steinplatten zur Abdeckung schwer zu beschaffen oder zu teuer, so wird das rechteckige Profil, wie in Fig. 319 dargestellt, überwölbt. Derartige Querschnitte sind z. B. im ersten Baulose der Wiener Hochquellenleitung (vom Kaiserbrunnen bis Ternitz) zur Anwendung gekommen.

Gewölbe und Leitungen sind aus Bruchsteinmauerwerk in hydraulischem Mörtel versetzt hergestellt; die ersteren erhielten eine Stärke von 0,32 Meter und einen Zementüberzug, berührten Flächen des Kanales sind mit Zementputz versehen (Fig. 319).

Die Verwendung des rechteckigen Profiles ist ganz besonders dort am Platze, wo die Kanäle bergmännisch vorgetrieben werden müssen: bei den sogen. Wasserstollen. Dabei darf aber das Gebirge nicht druckhaft sein; dasselbe muß vielmehr aus festem Felsen bestehen. In solchem Falle werden dann entweder die Sohle und Wände oder nur die Sohle mit einem Mörtelputz versehen oder zunächst mit Mauerwerk verkleidet -und auf dieses der Verputz

Die wasser-

mMw

Wmm

Fig. 319. Stollen der Wiener Hochquellenleitung.

aufgebracht. So hat man z. B. das recht-eckige Profil bei der Wiener Hochquellen-leitung an allen Stellen verwendet, an welchen

der Wasserstollen im haltbaren festen Felsen    —1 ~[- f

durchgeschlagen wurde. Hierbei wurden zu-    Wss | 0,95’

■§•--4-1T0 —*    nächst die Unebenheiten an der Wandung    '

(vgl. Fig. 320) mit Mörtel aus gröbstem Sande und hydraulischem Kalke in der Mischung von 1:2 ausgefüllt und dann auf die so herge- MR»»

Fig. 320. Stollen der Wiener stellten ebenen Flächen ein ca. 6 Centimeter pjg. 321. Stollen der Wiener Hochquellenleitung.

0.90 906₍

r<

mmm

mss

Hochquellenleitung.

dicker Portland Zementverputz aufgetragen.

Kamen ursächlich der Gebirgsformation oder

infolge Sprengung Klüfte und Spalten in größerer Ausdehnung zum Vorschein, so wurde statt der vorhin gedachten Ausgleichung mit Mörtel eine Ausmauerung vorgenommen.

Zeigte sich das Gebirge so, daß ein Seitenschub zwar nicht zu besorgen war, wohl aber die Decke versichert werden mußte, so wurde der Stollen im Sinne von Fig. 321 mit bearbeiteten Steinen vermauert und die Sohle betoniert.

Der neue Wasserzuleitungskanal für Manchester wurde ebenfalls mit rechteckigem Profile erbaut. Wir haben in den Figuren 322, 323 und 324 einige Querschnitte desselben dargestellt.

Der Raum für den Kanal ist teilweise durch Stollenvortrieb in festem Felsen geschaffen worden; je nach der petrographischen Konstitution des durchfahrenen Gebirges wurden bloß die Sohle, oder Wände und Sohle, oder Wände, Sohle und Decke verkleidet und mit einem Zementverputze versehen. Fig. 322 stellt das gewählte Profil für Einschnitte im undurchlässigen festen Gebirge dar; hier wurde kein Wandputz angebracht. Fig. 323 repräsentiert das normale Stollenprofil mit Verkleidung von Decke, Sohle und Wänden. Die Verkleidung erfolgte teils mit Beton, teils mit gewöhnlichem Bruchsteinmauerwerk. War das auszuhebende Gebirge in der Baugrube für den Stollen mürbe oder batte man es mit gewöhnlichem Boden zu thun, so wurde das in Fig. 324 dargestellte Profil angewendet mit ca. 60 Centimeter Stärke der Widerlager. Die Größe des Wasserquerscbnittes wechselt selbstverständlich entsprechend den verschiedenen Streckengefällen; im Mittel betragen die letzteren ca.

1 : 3125 und es fließen ca. 2 V² bis 3 Kubikmeter Wasser pro Sekunde durch den Kanal.

Im druckhaften Gebirge eignet sich das rechteckige Profil es angezeigt, die Kanäle mit gewölbten Decken, Seitenwänden und Sohlen anzulegen, und geschieht dies in der mannigfaltigsten Weise mit den verschiedenartigsten Baumaterialien. Das Bestreben muß dahin gerichtet werden, jenes Profil zu finden, welches mit dem Minimum an

Sv?

ifll

mm

.Y:

Wä

iSR

jpt

m

sä*

J__2,4

.1,30.

ias»Btssf

Fig. 322.

Neuer Manchester-Kanal (Felseinschnitt).

zur

Ausführung nicht. Hier ist

(Vgl. Engng. Jahrg. 1891.)

ü!

'S

mßm.

wm

\v

\\

Pf

W

2,07

1,70

—1,67

j||

0,38 I

.1,30_,

Wm

iSfflf Ä:jfp

wBKkjmmr

im

Ä

.1,20-,

^sssssss®

Fig. 323.

Neuer Manchester-Kanal (Stollen).

r, ’

iS

Fig. 324.

Neuer Manchester-Kanal (Erdeinschnitt).

Bauaufwand die im besonderen Falle sich ergebende Wassermenge transportiert und dabei die erforderliche Gewähr für Dauerhaftigkeit bietet. Zum vornherein, bezw. auf rein theoretischem Wege läßt sich dies nicht entscheiden; sehr viel hängt mit der Bodenbeschaffenheit, mit den Verfügung stehenden Baumaterialien, den Arbeitskräften und anderen Nebenumständen aller Art zusammen. Indem wir auf die in Abschn. I, § 9 enthaltenen theoretischen Erwägungen verweisen, werden wir im folgenden einige der in der Praxis häufiger verwendeten Querschnitte vorführen und dabei Vor- und Nachteile einzelner Profilformen wahrnehmen.

Eine mit Recht sehr große Verbreitung hat in neuerer Zeit der kreisförmige Querschnitt gefunden, bei welchem bekanntlich (§ 9, S. 59) ein Füllungswinkel von 257 */2 Grad dem Maximum der Geschwindigkeit und ein solcher von 308 Grad dem Maximum der Wassermenge entspricht. Das mit diesem Querschnitte hergestellte Profil hat zugleich eine große Widerstandsfähigkeit gegen äußere Pressung und erfordert bei derselben Inanspruchnahme des Baumateriales die geringste Abmessung für den Mantel. Bei dem Zuführungskanal der Croton-Wasserleitung für New-York wurde ein derartiges Profil mit den aus Fig. 325 ersichtlichen Dimensionen verwendet. Mit geringerem Durchmesser (2,74 Meter), aber gleicher Mantelstärke ist die Potomac-Wasser-

zur

Zuleitung nach Washington (Abschn. III, [112]) ausgeführt. Auch der Zuleitungskanal für die neue Wasserversorgung von Neapel (Abschn. III, [233], [252]) erhielt auf der Strecke im Stollen Rumarano kreisförmigen Querschnitt (2 Meter Durchmesser), ln allen den ebengenannten Fällen ist der Mantel aus Mauerwerk hergestellt und im Innern mit Portland-Zement verputzt.

Ebenfalls kreisförmigen Querschnitt mit 2 bis 2,10 Meter innerem Durchmesser zeigt die für die Wasserversorgung von Paris dienende, 136 Kilometer lange Zuleitung von derVanne; wir haben das Profil in Fig. 326 dargestellt. Dabei sind die Wandstärken der Widerlager größer

\\

sw

:;vJ

«iS

Beispiele von grösseren kreisförmigen Leitungsprofilen.

mm

;7

4,03

3,73

Mg

Ü

\/*

0,20

8t

m

m

sN

m n\\\^\\\u\\ i

MmD

jjlp^

1,07 j WS

l|§

>«ll

Fig. 325.

Croton-Wass erleitun g für New-York.

Fig. 326.

Zuleitungskanal von der Yanne (Paris).

angenommen, als die Stärke der Sohle und des Scheitels; je nach dem zufällig sich vorfindendem Materiale ist die Herstellung aus Bruchsteinmauerwerk mit Zementmörtel oder aus Beton erfolgt. Ein bis über den höchsten Wasserstand reichender Innenverputz aus Portland-Zement ist mit 2 Centimeter Stärke überall angewendet.

Die seither betrachteten kreisförmigen Profile hatten alle eine Höhe von 2 Meter und darüber, sind also nach erfolgter Entleerung leicht auszubessern und zu begehen; auch bei 1,8 Meter Durchmesser ist das letztere noch zutreffend. Werden aber die Lichtweiten kleiner als 1,8 Meter, so ist das Begehen der Profile erschwert und dies ist manchmal ein Grund, von dem kreisrunden Profile auf das ovale überzugehen. Im übrigen ist die Begehbarkeit nicht immer notwendiges Erfordernis; man begnügt p sich vielfach mit schlupfbaren Profilen (etwa von 0,50 Meter aufwärts). Für Ausführungen dieser Art werden dann gewöhnlich Zementröhren verwendet, welche in Frankreich und anderwärts in der aus Fig. 327 ersichtlichen Querschnittsform erstellt werden, während man in Deutschland fast ohne Ausnahme die durch Fig. 328 dargestellte Profilform verwendet. Die Wandstärken richten sich dabei

mzm,

mam

mmmm

:a

o,so

Fig. 327.

Franzos. Zementröhren (Nizza).

nach der inneren bezw. äußeren Pressung und werden vielfach sehr gering angenommen. Nach unseren Erfahrungen leiden jedoch bei ständigem Wasserdurchflusse auch die bestenZementröhrenNot, sobald die mittlere Wassergeschwindigkeit 1 Meter pro Sekunde übersteigt; es ist also große Vorsicht geboten.

Ein in der neueren Zeit vielfach empfohlenes Röhrensystem haben wir in Fig. 329 dargestellt: das System Monier. Die Monier-Röhren bestehen aus Drahtgeflecht, welches mit Zementmörtel überzogen ist und sind zweifellos schon bei ganz geringen Wandstärken sehr widerstandsfähig. Ueber ihre Dauerhaftigkeit bei ständiger Berührung mit Wasser besitzt man aber noch keine hinreichenden Erfahrungen. Jedenfalls empfiehlt es sich, bei Verwendung derselben sich vom Fabrikanten bündige Garantien geben zu lassen.

TTT.yg?¹¹¹11 i-gl~ '~UTTT7 i üs

t&lr----1---

||%R=j¹.5oJgä

üHü!ii3SS§

Fig. 329. Monier-Röhren.

Uv

Fig. 328.

Geht man von der Kreisform des Profites ab und auf die ovale Form über, so ergiebt sich fast ohne Ausnahme die Notwendigkeit, die Seitenwände des Profites stärker zu dimensionieren. Verschiedene Umstände können die Wahl solcher Profile geeignet erscheinen lassen. Wir haben schon erwähnt, daß eine Vergrößerung der lichten Höhe erwünscht sein kann, wenn man den Kanal begehbar hersteilen will. Häufig, besonders bei Stollenbauten und bei sehr tiefen Gräben, sucht man auch zur Kostenersparnis an der Stollenbreite oder Grabenbreite thunlichst zu reduzieren, während man in der Höhe ohne besonderen Aufwand weiter gehen kann etc. Manchmal ist man auch gezwungen, statt der Kreisform die gedrückte Eiform (vgl. Fig. 333) zu verwenden, wenn eine bestimmte Sohlen- und Scheitelhöhe eingehalten werden muß, z. B. bei

¹

Vgl. Beigrand, Les travaux Souterrains de Paris, II, S. 7. Paris 1875.

|V

iä

mm

im

fei

1,20

■; 0.80'

l«EÄ= ,

,00^0^.1,00

Fig. 331.

Profil des Hauptkanales vom Wasserwerk Nizza.

ffi:

büE

(,LI

wm

O-'

WM

-I -JdiHuuÜ

Fig. 330. Profil des Franco-Stollens der Wasserversorgung von Neapel.

Elliptische, eiförmige und gedrückte Kanalprofile.

f tUU*

I___.Tjj

i •. LU.

t n * I    1•

-i|

Fig. 332.

Profil beim Wasserwerk Lille.

tßmßäi

1Ä7S1»

•/¥nirr

Pi

4«

mm

x0,2 0

g>;

jl

•jjj

luwi

/|\s

sv 'v Li

iU

%**••*$/-£ ’fj

Fig. 333. Gedrücktes Profil bei beschränkter Bauhöhe (Bahnunterfahrungen).

Fig. 334. Monier-Profil.

Fig. 335. Profil der Zuleitungskanäle von der Dhuis (Paris).

Unterfahrung von Kanälen, Straßen, Eisenbahnen etc. In diesem Falle sind dann verstärkte Widerlager unentbehrlich und haben wir dies auch in Fig. 333 verdeutlicht.

In der Regel stellt man bei Wasserleitungskanälen die Eiform so, daß der größere Kreis des Profiles unten, der kleinere oben sich befindet. Man erhält dadurch bei gleicher Füllungshöhe einen größeren Wasserquerschnitt, ohne daß für die Begehung ein Hindernis entstehen würde. Aus den Figuren 330 bis 335 können im übrigen die verschiedenen üblichen Formen ersehen werden. Wir möchten hier nur zufügen, daß — wovon man sich durch Rechnung leicht überzeugt — die Eiform fast ohne Ausnahme bei gleichem Wasserquerschnitte und Gefälle keine größere Wassermenge durchläßt, als die Kreisform; man sollte deshalb ohne besondere Gründe — es besteht da und dort eine moderne Liebhaberei für die eiförmigen Querschnitte — nicht darauf greifen, wenn man kreisförmige oder anders gestaltete Kanäle billiger herzustellen vermag.

Werden die Wasserzuleitungskanäle durch Stollen in druckhaftem Gebi rge gezogen, so ist es ganz naturgemäß, ihre Form nach den in solchem Gebirge bewährten Tunnelprofilen zu wählen. In diesem Sinne sind offenbar die in Fig. 336 bis 338 dargestellten Querschnitte entstanden. Neben dem günstigen Ausbruchprofile für den Stollen wird auch ein großer Wasserquerschnitt bei relativ günstigem mittlerem Profilradius und eine gute, sichere Verspannung der Mauerung erreicht. Derartige Profile verdienen in vielen Fällen den Vorzug vor den kreisrunden und eiförmigen. Müssen die Kanäle eine im Verhältnis zur Breite größere Höhe haben, was

erforderlich wird, wenn man sie bei relativ kleiner durchzuleitender Wassermenge noch begehbar gestalten will, so erhalten dieselben die in den Figuren 339, 340 und 341 dargestellte Form. Fig. 339 zeigt den bei der Wiener Hochquellen-Zuleitung angewendeten Querschnitt, nach welchem der Kanal in Quadermauerwerk ausgeführt wurde, wenn er in lockeres Terrain zu liegen kam.

MS

iw\M

IPfe

in-?*;

rrO,

ATi

FL 2,CS

Pu 5,55

!$

1,70

pga

ssti

'I-

yü|

fi

4,13 j

R=6.4c'

— - mimßMm

üjffi

y\'i

äjziiat:

fsplgplf

>\\1

Pli

Vf§b,

tfp

2.30

:"r

fW

£o«

Profile in Tunnelstrecken.

Fig. 337. Ableitungskanal von Loch Katrine (Glasgow).

Fig. 336. Croton-Kanal für die Wasserversorgung von New-York. Stollen.

1P

■Si

ppp,.....,,,

Fig. 338. Ableitungskanal der Vanne (Paris). Stollen in dem Sandsteingebirge von Fontainebleau.

Fig. 340 zeigt den bei der Wasserversorgung von Grenoble aus Zementbeton hergestellten Leitungskanal. In Fig. 341 stellen wilden in Stuttgart zur Wasserableitung von den Seen im Wildpark bei der Solitude verwendeten Kanal dar. Derselbe wurde aus hartgebrannten Backsteinen in Zementmörtel hergestellt und sind die Zwischenräume zwischen Ausbruchprofil und Stollenmauer mit Beton ausgefüllt worden.

In neuerer Zeit verwendet man zur Durchleitung sehr großer Wassermengen auch die in Fig. 342, S. 700, dargestellte Profilform mit breiter Basis und führt solche Kanäle sowohl in Beton als auch nach Monier-System aus, wie aus Fig. 343 ersichtlich. Die Wasserquerschnitte sind bei beiden Figuren annähernd gleich groß. Wir halten die Form dieses Profiles für ganz besonders

mmxvM mmM llill

«imiwm lillllilililli llillllil

IUI

mm

rr-

.T---

Fig. 339. Leitungskanal der Fig. 340. Leitungskanal der Wasserversorgung

von Grenoble.

Wiener Hochquellenversorgung.

Fig. 341. Leitungskanal der Stuttgart. Seewasserversorgung.

geeignet bei Unterführungen von Wasserkanälen unter Eisenbahnen und Wegen oder unter Gebäuden etc., sofern es möglich wird, die Höhe im lichten Profile größer zu wählen, als die halbe Sohlenbreite. Das Profil ist auch ökonomisch vorteilhaft, insbesondere leicht herstellbar und

nrm».;." ?iTirnTTT^₁v.T.ti k^w^-ofiTiaxowifll wegen der breiten Basis

iSS*p!

-rT\    Auf Grund praktischer Er-

fahrungen mochten wir aber llllXiX'    raten, bei der Anwendung

des Profiles nicht von der HÜA\i iXXX horizontalen Basis abzu-weichen, da sich gekrümmte Sohlen nicht bewähren.

MtXXllE¹    In den Wegen der

Wiekau - Warger Teichan-öXuil lagen der Wasserversorgung von Königsberg i. Pr. sind Durchlässe System Monier, wie sie in Fig. 344 dargestellt sind, mehrfach zur Verwendung gekommen mit Belastungen von 9000 Kilogramm pro Quadratmeter, welcher sie gut widerstehen. Weitere Erfahrungen müssen abgewartet werden.

KleineZuleitungs-kanäle. Die kleinen Zuleitungskanäle werden in der Regel aus Röhren, seltener aus rechteckigen Rinnen her-gestellt. Von ca. 450 Millimeter abwärts sind die Röhren nicht mehr schlupfbar. Will man die Möglichkeit gründlicher Reinigung Vorbehalten und sich jederzeit über etwaige defekte Stellen genau verlässigen, so sind in angemessenen Entfernungen (vgl. S. 702) Revisionsschachte anzubringen, um Rohrbürsten einziehen und bei innerer Beleuchtung der Röhren deren Beschaffenheit untersuchen zu können. Verwendet man kleine Zementröhren oder Thonröhren, so vermeide man Geschwindigkeiten von mehr als 1 Meter pro Sekunde; bei letzteren nehme man nur gußeiserne Röhren. Kleine eiförmige Querschnitte sind entschieden abzuraten, weil man in diesen die Rohrbürste

mm

’S

k.

>gX

7" '

Vf--

>,

e—

Pi

.......

Fig. 342. Betonkanal (Durchlafs).

vi

mm

0,03

li

u>ii

üü

mTTi 1T miiiiuiii¹1

jHmmmrm

• »Ui u Munujibir

Fig. 313. Monier-Durchlafs-Kanal bei Königsberg i. Pr.

3,50

‘0,15

2,50

Rj 5.32X1^,72

0,15

2,50 A

0,15'

Ai

tih*r

schlecht durchzuziehen vermag und sie auch in Bezug auf Wasser-bewegung durchaus keinen irgendwie erheblichen Vorzug vor

.........

Bezüglich der technischen Anordnung der be-    -

deckten Kanäle im allgemeinen, der denselben zu gebenden Wandstärken etc. ist nur bedingungsweise Aufschluß MJasafc-ass-möglich (vgl. S. 701). Das Hauptaugenmerk ist hierbei darauf zu richten, daß der Grund unter der Sohle nicht nachgebe bezw. ein sicheres Fundament geschaffen werde; geschieht dies nicht, so werden auch reichlich dimensionierte Bauwerke Risse und Sprünge erhalten. Hinsichtlich der Tragfähigkeit des Bodens kann man annehmen, daß lockere humose Erdarten etwa 0,4 Kilogramm pro Quadratcentimeter, lehmige Erdarten ca. 0,8 Kilo, Sand, Schotter und steiniger Lehm ca. 1 bis 2 Kilo, Fels bis zu 10 Kilo Last ertragen. Wird die Pressung auf die Sohle eine größere, als nach diesen Zahlen zulässig, so muß zur künstlichen Fundation geschritten werden. Als Maximum der auf den Kanal kommenden Erdpressung ist dann, wenn

kreisförmigen Röbren besitzen.

RII 2,60 -

0,23 EiÄMMIiiw

äjm

‘.'Ul

i±üü5

Fig. 344. Monier-Durchlafs in den Wiekau-Warger Teichanlagen.

die Verlegung im Einschnitt erfolgt, das Gewicht der Auffüllung über dem Kanäle (Gewicht der Erde zwischen lotrechten, den Grundrißlinien des Kanals folgenden Erzeugenden) zu betrachten, d. h. jene Pressung, welche eintreten würde, wenn man sich den Erdkörper flüssig denkt. Auf die Sohle kommt sodann außer dieser Pressung noch das Gewicht des Kanalgemäuers und des im Kanäle laufenden Wassers. In den meisten Fällen wird in Rücksicht auf die Kohäsion der Erde die erstgenannte Pressung wesentlich geringer; im festen Felsen bei Stollenvortrieb reduziert sie sich auf Null wie überhaupt in diesem Falle das Kanalgemäuer lediglich eine Verkleidung (Schale) vorstellt. Zwischen diesen beiden Grenzen — der größten Inanspruchnahme bei flüssig gedachter Ueberdeckung und der Einbettung des Kanals im Stollen in festem Felsen — liegen die Belastungen, welchen das Kanalgemäuer zu widerstehen hat; sie sind nach der Erddrucktheorie eventuell festzustellen (vgl. § 49).

Entsprechend den festgestellten äußeren Kräften und der Widerstandsfähigkeit des Materiales kann sodann die Dimensionierung nach den üblichen Regeln erfolgen. In der Praxis wird überdies noch folgendes zu berücksichtigen sein. Die Widerlager oder die Seitenmauern der Kanäle haben den von oben empfangenen Druck auf die Sohle zu verpflanzen, müssen also gegen unten nach Maßgabe der durch ihr Eigengewicht hervorgebrachten Last an Stärke zunehmen. Außerdem haben die Widerlager dem seitlichen Erddruck zu widerstehen. Diese Forderung werden sie beinahe immer erfüllen, wenn ihre Stärke dem lotrechten Drucke entsprechend gewählt, der Kanal ringsum fertig und das Gewölbe schon belastet ist; anders ist dies aber während des Baues. Die Seitendrucke der Erde machen sich sofort nach vollzogener Maurung geltend, wenn an das Erdreich angemauert wurde, und sofort nach der Hinterfüllung, wenn nicht angemauert wurde. Blieb das Erdreich vertikal oder mit einer geringen Böschung frei stehen, so daß man ohne Hindernis an dasselbe anmauern konnte, so wird der Erddruck wenigstens in der ersten Zeit nicht groß sein; anders wenn man das Erdreich absprießen mußte, nach Wegnahme der Sprießung, wo alsdann ein plötzlicher Einbruch nicht nur druck-, sondern auch stoßweise auf die Widerlagsmauern wirken kann. Wäre in diesem Falle das Gewölbe nicht schon geschlossen und belastet, so müßten die Widerlager als Futtermauern widerstehen, wobei sie viel mehr in Anspruch genommen würden, als für ihren späteren eigentlichen Zweck. Eine etwaige Einrüstung des Terrains, bezw. die Ausrüstung des Kanals, darf erst entfernt werden, wenn alles Mauerwerk genügend abgebunden hat, bezw. der betreffende Kanalteil fertig und schon einigermaßen belastet ist.

Die offenen Kanäle gehen ohne Unterschied von Sammelbehältern (Sammel-stuben) aus, und sind daselbst mit abstellbarem, eventuell automatisch den Zufluß regelndem Einlaufe versehen. In ihrer weiteren Erstreckung bedürfen sodann die unter Terrain liegenden gedeckten Kanäle, wenn sie nicht durchaus in begehbaren Galerien eingebaut sind, noch anderer besonderer Einrichtungen, um vollkommen den Anforderungen eines geordneten Betriebes entsprechen zu können. Vor allem ist klar, daß in bestimmten Abständen Zugänge vorhanden sein müssen, um von diesen aus regulieren, reinigen, entleeren, reparieren und nachsehen zu können, sogenannte Zugangskammern (auch Einsteigeschachte, Einsteigebrunnen etc. genannt). Nur durch Zerlegung des Kanals in kürzere Teilstrecken sichert man die Möglichkeit rascher Abhilfe bei vorkommenden Defekten: leichter Reparatur, Reinigung und Instandhaltung; wenn das Bedienungspersonal kilometerlange Wege zurücklegen muß, ehe es seine Arbeit beginnen kann, ist eine richtige Besorgung in hohem Grade unwahrscheinlich. Sodann ist es unumgänglich, dort, wo Aenderungen der Gefälls-linie stattfinden, die Dimensionen des Wasserquerschnittes im Leitungskanale zu wechseln; dies geschieht in der Regel durch Einschiebung eines kleinen, von außen leicht zugänglichen Behälters mit Ueberlauf- und Leerlaufvorrichtung, der Quer-    . A

Schnittsänderung wegen Reduktionskammer genannt. Endlich werden an dem Ueber-gange der offenen Leitung in eine Druckleitung sogenannte Uebergangskammern bezw. Uebergangsreservoire mit den zugehörigen Stellvorrichtungen erforderlich*. .

Jeder einzelnen dieser Kammern muß eine Ventilationsvorrichtung zugefügt werden

'qA /

.s /

(vgl. § 48), welche beim Füllen der Leitung ein Entweichen, beim Entleeren ein Zutreten der Luft in reichlichem Maße gestattet und während des Betriebes die angemessene Ventilation des Leitungskanales sichert. Ebenso pflegt man in jeder derartigen Kammer eine sogenannte Ueberlaufvorrichtung anzubringen, welche das Ansteigen des Wassers im Kanäle über eine bestimmte Höhe hinaus verhindert und Absperrvorrichtungen, um im Falle eines Wasserausbruches, einer Reparatur etc. nicht auf der ganzen Länge des Leitungskanales, sondern nur auf einer Teilstrecke desselben entleeren zu müssen.

Die gegenseitige Entfernung dieser Kammern kann um so größer sein, je leichter ein Kanalprofil die Besorgung des Kanales gestattet und umgekehrt; im übrigen hängt dieselbe auch von der zulässigen Unterbrechungszeit und die letztere von dem Inhalte der Hochreservoire etc. ab.

Bei den nicht schlupfbaren Kanälen (Röhren von 450 Millimeter Lichtweite abwärts etc.) ist es ratsam, keine größeren Distanzen als etwa 100 Meter zwischen zwei Revisionsschachten anzunehmen; nur dann wird es möglich, das Innere des Kanals so zu beleuchten, daß auch in der Mitte der Strecke noch alles deutlich wahrnehmbar bleibt. Selbstverständlich ist bei derartigen engen Kanälen unbedingtes Erfordernis, daß die Rohrachse zwischen zwei Revisionsschachten eine gerade Linie sei; das Alignement zeigt also polygonale Form. In scharfen Krümmungen rücken manchmal die Polygonpunkte so nahe aneinander, daß die Ausführung von Schachten an jedem einzelnen zu kostspielig würde; dann ist es auch zulässig, statt der Schachte einfache Lampenlöcher anzuordnen, d. h. vertikale Röhren, durch welche eine für die Beleuchtung der Innenstrecke passende Lampe abgelassen werden kann, sofern man es nicht überhaupt vorzieht, auf solchen Strecken Druckleitungen zu verwenden.

Bei begehbaren Kanälen pflegt man — wie dies z. B. bei den Leitungen der Dhuis und der Vanne (Paris) geschehen ist — die Revisionsschachte in Entfernungen bis zu 500 Meter anzuordnen. Liegt der Kanal im Stollen unter hohen Bergrücken, so wird man, der hohen Kosten der Zugangsschachte wegen, eventuell noch weiter gehen; dies ist im speziellen Falle besonders zu studieren.

Als Zugangskammer gilt selbstverständlich auch jede Reduktionskammer, bezw. überhaupt jeder in die Kanaltrace eingeschaltete Zwischenbehälter. Einrichtungen zum Messen der durch den Kanal abgeleiteten Wassermengen, Wasserstandszeiger, Alarmsignale, welche das Sinken des Wasserstandes unter ein bestimmtes Niveau anzeigen, selbstthätige Regulierungen für Zufluß und Abfluß etc. sind neben den bereits erwähnten Vorrichtungen für Ueberlauf und Leerlauf, unter Umständen unentbehrliche Zubehörden. Ebenso ist in den Kammern Platz für die zur Reinigung und Instandhaltung erforderlichen Werkzeuge bereit zu halten. Im übrigen sollte man die Bauwerke so einfach als möglich gestalten und möchten wir insbesondere empfehlen, architektonischen Schmuck wie sogen. Eich türm chen etc. etc. wegzulassen; man muß vor allem den eigentlichen Zweck: bequeme Zugänglichkeit, leichtes Einbringen von Materialien zur Reparatur und leichte Entfernung des sich ergebenden Abraumes etc. im Auge behalten und dieser wird durch solche überflüssige Zuthaten nicht gefördert. Einige Beispiele sollen die Details vor Augen führen.

Sammelstuben. Die wirtschaftliche Oekonomie erfordert, daß keine Wasserzuleitung an der Entnahmestelle mehr Wasser wegnehme, als für den Zweck der Wasserversorgung erforderlich ist, einesteils, um bei etwa vorhandenen oberirdischen oder unterirdischen (Grundwasser-) Reservoiren der unzeitigen Entleerung dieser vorzubeugen, andernteils, um die wirksamen Druckhöhen genau auszunützen (an den Kanalquerschnitten, Rohrquerschnitten etc. zu sparen) und eine unnötige Belastung der Ueberlaufvorrichtungen zu verhüten. Nachdem der Wasserbedarf zu verschiedenen Zeiten in der Quantität wechselt, sind zum Zwecke einer solchen Regulierung des Zuflusses besondere Einlaßvorrichtungen an den Sammelstuben unentbehrlich. Die Regulierung kann selbstwirkend oder von Hand stellbar angeordnet werden; auch lassen sich beide Arten der Regulierung miteinander kombinieren. Am häufigsten findet man die von Hand stellbaren Einrichtungen vertreten. Es sind dies bei Einlässen aus Flüssen, Seen etc. in der Regel einfache

Stellfallen (Schützen); bei Einlässen aus Quellen verwendet man mehr die Schieber. Wir werden in Abschn. V auf diese Einrichtungen zurückkommen. Die selbstwirkenden Einlaßvorrichtungen sind ähnlich den in Abschn. III, S. 434, Fig. 186 dargestellten, soferne b e-deutendeSpiegelschwankungen nicht Vorkommen. Handelt es sich um große Wassermengen, so tritt an die Stelle des Ablaufrohres von Fig. 186 ein Ueberfallwehr mit beweglicher Ueberfallkante, wie in Fig. 345 dargestellt. Der Ueberfall V U ist mit zwei Schwimmern S S verbunden, welche die Kante desselben stets in bestimmtem Abstande unter Wasserspiegel erhalten, so daß immer die gleiche Wassermenge in den Ablaufkanal abgegeben wird. Will man die Wassermenge vermehren, so kann dies durch Beschwerung der Schwimmer nach Belieben erreicht und umgekehrt durch Wegnahme der Beschwerung wieder auf die ursprüngliche Wassermenge zurückgegangen werden. Bei bedeutenden Spiegelschwankungen in der Sammelstube empfiehlt sich mehr die in Fig. 346 dargestellte Einlaßvorrichtung, welche ebenso wie die seither erwähnten mittels Schwimmern in Thätig-keit erhalten wird. Durch eine hohle Stange s wird ein Verschlußteller P so bewegt, daß derselbe in der äußersten Lage, bei tiefstem Wasserstande, einen größten, bei der in Fig. 346 gestrichelten Lage, entsprechend dem höchsten Wasserstande, einen kleinsten Durchflußquerschnitt für das Wasser von der Sammelstube nach dem Kanal C frei läßt. Beide Durchflußquerschnitte können (am besten durch Probieren) so adjustiert werden, daß sie annähernd das

.AS

WM.

f&l

Fig. 345.

~ot—

31

gleiche Wasserquantum durchlassen. Will man zeitweise mehr, zeitweise weniger Wasser in den Kanal ausströmen lassen, so kann durch Veränderung der Größe des Tellers P bezw. durch Auswechslung und Ersatz desselben beliebigen Wünschen entsprochen werden. Die Bewegung des Tellers P bezw. der Stange s wird durch den Kugelschwimmer S geregelt, indem dieser eine im Schlitten AB geführte Schere, deren Ende A. fest, B dagegen horizontal beweglich ist, verlängert oder verkürzt, wie aus der Figur ersichtlich.

IC

fr

Fig. 346.

Im übrigen sind die Sammelstuben als Bauten voneinander sehr verschieden; je nach dem von denselben gelieferten Wasser können es Brunnenstuben, Brunnenschächte oder erweiterte Sammelkanäle oder (bei Flußwasser) gedeckte Kanäle sein. Auch kann die Entnahme direkt aus künstlichen (wie bei Thalsperren) oder natürlichen Wasseransammlungen (Seen) erfolgen. Allgemein läßt sich in Bezug auf die Konstruktion dieser Bauwerke nur sagen, daß sie am billigsten und zweckmäßigsten durch Einsteigschachte zugänglich gemacht werden, wo sie unter dem natürlichen Gelände liegen; befinden sie sich über dem letzteren, so wird man einen seitlichen Eingang in Terrainhöhe vorziehen. Jedenfalls sollte das Einfrieren des Wassers in den Sammelstuben verhindert werden.

'mm- mm

Ami:_H

mm A.i'A

—w wSsA

Sind Einsteigeschachte angewendet, so erfolgt die Ventilation der Kammer durch den Schachtdeckel, der durchbrochen (vgl. Heft III, S. 404, Fig. 167) oder überfalzt wird; bei Seiteneingängen entweder durch über den Thüren angebrachte Rosetten (Heft III, S. 401, Fig. 164) oder durch Ventilationskamine (Heft III, S. 397, Fig. 161), bezw. Fig. 348,

S. 704.

AK"

1-

I; wr

•j

‘■öl

Ai:

SP

\\y

Fig. 347.

Zwischenbehälter (Zugangskammern, Reduktionskammern). Entsprechend dem früher angegebenen Zwecke der Zwischenbehälter erhalten dieselben Ueberlauf, Grundablaß und Leerlauf; manchmal wird auch eine Erweiterung des Leitungskanales zu einem Becken angeordnet, das als Sandfang dient. Wir haben in Abschn. III, S. 401 in Fig. 164 einen derartigen Zwischenbehälter, wie er bei den Sammelgalerien der Badener Wasserversorgung angewendet wurde, vorgeführt. Derselbe hat Seiteneingang mit Fa9ade und paßt ebensogut für Zuleitungen Lueger, Wasserversorgung.

wie für Quellenfassungen. Einfacher sind derartige Kammern, wenn sie ganz eingedeckt und von Einsteigeschachten aus zugänglich gemacht werden, wie in Fig. 847 gezeigt. Z ist der Zugangsschacht. Man gelangt mittels Steigeisen in den Vorraum F, welcher durch ein Sturzgitter mit der Leerlaufleitung L in Verbindung steht. In dem Leitungskanal C ist eine Seitenöffnung E ausgespart (durch Doppel-T-Schienen-Abschluß des Gewölbes), welche je nach der zu berücksichtigenden Ueberlaufwassermenge der Länge nach beliebige Maße erhalten kann. Man erweitert die Vorkammer V durch seitliche Ueberwölbung nach Bedarf. Mittels des am äußeren Ende des Grundablasses G angeordneten Schiebers kann die Entleerung des Leitungskanales ebenfalls

''WM

:>A * v4 ^

|1

11

1,90

2,,50

3,00

2,(3

j^Mp

Iflii

su±

71

300

-“moä~

x,-.

wr

ISraX

1.50

wzsxiWMm

-jKVr I

z.

¹ 0.90 1.93

msmsz

syA

1®

ÜÜ

jkizTzz.

Vetoriauf und “u Leerlau/leiiang

Ü!___

Fig. 348. Längenschnitt, des Reservoirs am Oeserstein (Baden).

£ tiilauj

sämmzz

2.5

HP

i?

tmmmM

rjofc—=

H§f§§

Steg

-&S&-

:/:X

—i-o, 80

Eingang

"Xoc

3,25

2 «0

an

0.3 0_

tlayfleito;

IfvBriiläeitung n.Eadeiix^V. —>

Fig. 319. Grundriß des Reservoirs am Oeserstein (Baden).

'ü

unter Zuhilfenahme des Vorraumes, bezw. Leerlaufes L erfolgen. Derartige Anordnungen sind jenen, bei welchen der Zugangsschacht direkt über dem Leitungskanale liegt, entschieden vorzuziehen: es kann weder beim Einsteigen noch durch Zufall Schmutz in den letzteren gelangen, während dort, wo die Einsteigeöffnung über dem Reinwasserspiegel liegt, eine Beschmutzung des letzteren sehr leicht möglich wird. Die Größe der Seitenöffnung B wird bei großen Leitungskanälen manchmal so bemessen, daß durch dieselbe ein Schiff oder Floß zur Besichtigung des Kanalinnern eingebracht werden kann; in solchem Falle ist selbstverständlich auch der Zugang Z dem entsprechend zu erweitern. Die Ventilation der Zwischenbehälter erfolgt in ähnlicher Weise, wie jene der Brunnenstuben und Sammelstuben (vgl. § 48).

Uebergangskammern. Hört die offene Kanalleitung an einer bestimmten Stelle auf und wird von dieser ab das Wasser mittels einer Druckleitung weitergeführt, so dient als Vermittlung eine sogen. Uebergangskammer. Sie bildet ein Reservoir, in welches sich das von der Kanalleitung beigeführte Wasser ergießt, das eventuell noch von mitgeführtem Sande etc. befreit werden kann, sofern das Reservoir groß, bezw. lang genug ist, um die Ablagerung zu ermöglichen (Abschn. III, S. 416 ff.). Um ohne Betriebsunterbrechung das Reservoir reinigen und reparieren zu können, ordnet man in der Regel noch eine Umlaufleitung an.

Wir haben in den Fig, 848 und 349 eine derartige Uebergangskaramer, wie sie von dem Verfasser bei der Wasserversorgung für die Stadt Baden erbaut wurde, wiedergegeben. Der Einlauf in den großen Behälter findet an der östlichen Wand der Kammern statt, kann aber durch Vorsetzen eines Staubrettes abgeschlossen werden. Im letzten Falle bildet sich ein kleiner Behälter in der an der östlichen Wand ausgesparten Nische, von welchem aus die direkt mit der Druckleitung in Verbindung gebrachte Umlaufleitung abzweigt. An der westlichen Stirnseite ist eine besondere Schieberkammer angebracht, durch einen Einsteigeschacht zugänglich, jedoch direkt vom Eingang aus zu bedienen. Entlüftung, Einlauf, Ueberlauf und Grundablaß sind aus der Figur zu entnehmen; ebenso der Zugang zu der Nische an der östlichen Mauer, welcher durch eine auf Trägern liegende Plattenbrücke ermöglicht wird. Bei derartigen Behältern aus Beton wird man die Brücke besser in ähnlicher Weise, wie in Abschn. III, S. 404, Fig. 107 gezeigt, als Sprengbogen herstellen. Der Behälter selbst ist erfahrungsgemäß groß und lang genug, um die Ablagerung von etwa noch vom Wasser mitgeführtem Sand zu verhindern. An der Druckleitung befindet sich ein Schieber, durch dessen Regulierung ein annähernd konstanter Wasserstand im Reservoir hergestellt werden kann.

Statt der Schieber in der Druckleitung findet man bei größeren Anlagen, auch Einlaßventile angewendet, z. B. bei den sogen. „Tetes de syphons“ der Pariser Wasserleitung (vgl. den Atlas von Beigrand, Les travaux Souterrains de Paris, IV. Plan 35, Derivation des sources de la Vanne). Auch läßt sich der Einlauf in ähnlicher Weise regulieren, wie wir dies in den Fig. 345 und 346, S. 703 gezeigt haben.

Bei dem Anlassen der Druckleitungen muß stets mit großer Vorsicht verfahren werden, weil sich bei rascher Füllung schädliche Stoßwirkungen entwickeln können (vgl. Abschn. I, S. 118). Man findet deshalb auch (z. B. bei der Wasserversorgung von Neapel) die Einrichtung vorgesehen, den Druckrohrstrang mittels besonderer, von der Uebergangskammer ausgehender Nebenleitung vom tiefsten Punkte aus zu füllen, wodurch ganz allmählich die Luft verdrängt wird. Solche Einrichtungen sind selbstverständlich zweckmäßig, aber auch sehr kostspielig.

Schließlich möchten wir noch darauf hinweisen, daß für alle offenen Leitungen ein gleichmäßiges Gefälle auf den Einzelstrecken strenge eingehalten und darauf gesehen werden muß, daß sich der Wasserstand nie über die vorgesehene Füllungs-höhe erhebe. Ganz besonders nötig wird dies dann sein, wenn man, wie z. B. bei kreisförmigen oder eiförmigen Profilen die Dimensionen unter Zugrundelegung des günstigsten Füllungswinkeis (Abschn. I, § 9, S. 57 ff.) angeordnet hat. Der Spielraum zwischen dem Wasserspiegel, der diesem günstigsten Winkel entspricht, und dem Scheitel des Kanales ist in der Regel sehr klein und der vollständig gefüllte Kanal transportiert weniger Wasser. Es kann also ein »ganz geringer Wellenschlag eine vollständig gefüllte Leitung ergeben, einen Rückstau erzeugen und möglicherweise Beanspruchungen der Kanalwände veranlassen, für welche sie nicht berechnet und welchen sie demnach auch nicht gewachsen sind. Abgesehen davon entsteht dann auch ein unregelmäßiger, stoßweiser Erguß mit in regelmäßigen Intervallen sich wiederholendem Spiel.

Die besten Vorkehrungen zur Verhinderung des Ansteigens vom Wasser im Kanäle über bestimmte Höhen sind neben der exakten Rohrlegung noch recht breite Wasserüberfälle in den Reduktionskammern, die eventuell durch automatische Ueber-laufheber [769], [804] ersetzt werden können. Im übrigen können Kanäle aus Beton [744], [761], aus Thonröhren, Quader- und Backsteinmauerwerk [784] recht wohl noch einer inneren Pressung von 1 bis 3 Metern Widerstand leisten; bei Kanälen aus Bruchsteinmauerwerk [777] ist dies aber unzulässig. Bei Gußeisenröhren ist selbstverständlich die innere Pressung nur durch die Wandstärke beschränkt.

Ueber das bei Kanälen anzuwendende Material [778] entscheiden, wie bereits erwähnt, lokale Nebenumstände. Bei großen Wassergeschwindigkeiten raten wir aus dem S. 697 angegebenen Grunde entschieden zu Gußeisen. Bei normalen Verhältnissen und großen Dimensionen kann die günstigste Kanalform am leichtesten mit Formsteinen oder Quadern gegeben werden; der gleiche Zweck wird aber manchmal

erheblich billiger mit Bruchsteinmauerwerk erreicht und dann ist das letztere vorzuziehen. Sind die Dimensionen für das durchzuleitende Wasserquantum nicht sehr bedeutend, so wendet man zumeist Rohrkänale aus Thon oder Beton an; die letzteren sind entweder in der Baugrube gegossen oder werden als fertige Röhren in der Baugrube nur verlegt und verdichtet. Bei kleinen Querschnitten und mäßiger Wassergeschwindigkeit können im Innern der Röhren kaum große Beschädigungen Vorkommen außer dadurch, daß sich der Boden des Rohrgrabens senkt [808]; man muß es deshalb vermeiden, solche Leitungen im Auftrag zu legen und, wo dies nicht umgangen werden kann, muß man sie untermauern. Auch darf, wie schon erwähnt, dem Wasser keine größere Geschwindigkeit als 1 Meter pro Sekunde gegeben werden. Sind die Kanäle unter Wasser und eventuell in großer Tiefe zu verlegen (als Stollen vorzutreiben) so empfehlen sich die in [805], [806], [855] angegebenen Verfahren.

Die früher erwähnten Spezialeinrichtungen wie Wassermeßapparate, Wasserstandszeiger, Alarmsignale, Rohrbürsten und andere Reinigungswerkzeuge, Vorkehrungen zum Aufziehen des Abraums etc. werden wir in Abschnitt V näher besprechen.

Litteratur: 741, 742, 744, 758, 761, 766, 769, 776, 777, 778, 784, 789, 799, 804, 805, 806, 834, 848, 854. Ferner ist nachzuselien die auf S. 577 angegebene allgemeine Litteratur für Aquädukte und Rohrleitungen, soweit sie aus früheren Abschnitten dieses Buches etc. zu entnehmen ist; besonders geben auch bezüglich der an verschiedenen Orten angewendeten Einrichtungen die in Abschn. III, S. 288 ff. angeführten Beschreibungen Auskunft.

§ 47. Hauptzuleitung.

Einige allgemeine Mitteilungen über Anordnung von Wasserzuleitungen haben wir bereits in § 45, S. 611 ff. gemacht und daselbst speziell die von der Pumpstation ausgehende Hauptzuleitung besprochen.

Ist bei Gravitationsleitungen ein einziger Entnahmeort (Ursprung) vorhanden oder ist das Wasser von mehreren Bezugsorten aus nach einem einzigen Punkte (Vereinigungsstelle, Uebergangskammer) geführt, so beginnt von hier aus die Hauptzuleitung nach dem Versorgungsobjekte, die entweder in ein Hochreservoir ausmündet oder beim Rohrnetzanschlusse an bestimmter Stelle eine vorgeschriebene Druckhöhe haben muß. Verbindet man den Endpunkt mit dem Ursprünge durch eine gerade Linie, so würde diese zweifellos der kürzeste Weg für das Alignement der Hauptzuleitung sein. Es ist deshalb vor allen Dingen zu untersuchen, ob man nicht in der Lage ist, diese kürzeste Linie zu verfolgen.

In den meisten Fällen wird dies nicht möglich sein; dann muß der richtige Weg entweder rechts oder links dieser geraden Linie liegen. Die Untersuchung hat sich deshalb in zweiter Linie mit Beantwortung der Frage zu befassen, ob die Trace der Leitung rechts oder links der genannten Geraden zu wählen sei. Für diese Wahl können außer dem Kostenpunkte besondere Rücksichten entscheidend sein, die sich einer allgemeinen Behandlung entziehen. Hierher gehört z. ß. das Verbot der Benützung fremder Grundstücke, die Schwierigkeit einer korrekten Rohrlegung in sumpfigem oder felsigem Boden, die Umgehung von Ueberbrückungen oder Unterfahrungen von Flüssen etc. etc. Bei Druckleitungen werden in der Regel Verkehrsstraßen benützt. Im übrigen ist, wenn einmal die Trace feststeht, eine einzige Leitung zur Transportierung des ganzen Wasserquantums das billigste, einerlei ob dies eine Druckleitung oder eine offene Leitung sei.

Man sieht dies leicht ein, wenn man sich vergegenwärtigt, daß die Kosten der Leitung nach der bekannten Beziehung:

1 VlQ¹L⁶

m V H

K= mDL

führt, so würden die

sich berechnen, sofern wir die seither üblichen Bezeichnungen beibehalten. Wollte man zwei Leitungen, je mit der Lichtweite D', herstellen, von welchen jede bloß ~

Kosten

K‘ = 2 m D' L = 2 m

5/ xg²Le

= 1,52 . K

werden; bei drei Leitungen: 1,89 KT, bei vier Leitungen: 2,30 K u. s. f.

Es ist ferner rationell, der Zuleitung wenn möglich auf ihrer ganzen Erstreckung die gleiche Lichtweite zu geben, nicht allein deswegen, weil Röhrenfahrten bestimmter Länge und Lichtweite unter sonst gleichen Umständen pro Längeneinheit um so billiger werden, je größer ihre Gesamtlänge ist, sondern auch aus dem Grunde, weil bei gleicher Lichtweite auf längerer Strecke der Betrieb übersichtlicher und die Unterhaltung, Reparatur etc. erleichtert ist.

Sucht man die einheitliche Lichtweite D einer Leitung, welche in den verschiedenen Längen h ~b h -f" • • • -f¹ L = L die bezüglichen verschiedenen Lichtweiten d^, d₂ ... dn besitzt, wobei die einzelnen Druckverluste, bezw. jener auf der Gesamtstrecke, entsprechend den Zeigern, Ai —f- Ä-2 —|— . ■ • —f- hn = H sein mögen, so dient hierfür die in Abschn. I, S. 105, § 16 gegebene Gleichung 2). Man findet, wenn Q die zu transportierende Wassermenge:

= R —    -f- h₂ -f- . . . hn — k Q²

\Q²L

Db

<h⁶

und hieraus die Beziehung:

ln

Dh

di

d₂⁵

Abgesehen ist in der Formel, wie üblich und bei längeren Leitungen zulässig, von jenen Druckverlusten , welche anläßlich der Geschwindigkeitsänderungen bei dem aus verschiedenen Lichtweiten zusammengesetzten Strange entstehen etc.

Was den Transportpreis des Wassers anbelangt, so ist derselbe für die Kubikeinh eit umsogeringer, je größer die zu trän sportierende Menge ist.

Bedeuten 1c die kapitalisierten Kosten des Transportes pro Volumeneinheit, so muß sein:

= a .Q

lLe

HQZ

3

Der Preis ist also umgekehrt proportional der Potenz — der Wassermenge; ist er z. B. für den

o

Transport von 0,050 Kubikmeter = A, so wird er für Q — 0,060 :1,08 A, für Q = 0,100 :1,82 A u. s. f.

Welche gegenseitigen Beziehungen zwischen Druckhöhe, Länge der Leitung und Lichtweite (Wasserquerschnitt) bestehen, haben wir schon S. 612 auseinandergesetzt; ebenso haben wir dort die Verwendung etwaigen „überschüssigen Gefälles“ besprochen.

Berücksichtigt man das hinsichtlich der offenen Leitungen auf S. 690 Erwähnte, so ist klar, daß die gefundenen Resultate¹) auch auf diese anzuwenden sind, wenn sie als Hauptzuleitungen in Betracht kommen.

Was nun die Wahl des Systems für die Hauptzuleitung anbelangt, so ist unter sonst gleichen Umständen das Kostenminimum ausschlaggebend. In den meisten Fällen läßt sich von diesem Gesichtspunkt ohne weiteres entscheiden, ob eine Druckleitung oder eine offene Leitung geführt werden soll: steht für die erstere eine öffentliche oder Gemeindestraße oder ein Feldweg etc. zur Verfügung, deren Benützung ohne erheblichen Aufwand zulässig ist, so wird man im bergigen oder hügeligen Gelände bei kleineren Wassermengen und ausreichendem natürlichem Gefälle stets die Druckleitung wählen. Man erkennt nämlich in der Regel sehr leicht, daß im coupierten Terrain die Entscheidung für eine offene — bei kleinen Wassermengen pro Längeneinheit nicht viel billigere — Leitung (die dem Gelände mit bestimmtem Gefälle folgen muß wie eine Straße oder Eisenbahn) kostspielige Expropriationen im Gefolge hat, Aquädukte und Flußunterfahrungen in größerer Zahl bedingt etc., und es bedarf durchaus keiner zeitraubenden Studien, um zu sehen, daß die Lösung teurer würde, als mit der Druckleitung. Ist das Wasser künstlich zu heben, so muß unter allen Umständen bis zu der Höhe, von welcher aus eine Gravitationsleitung möglich wird, die Druckleitung zur Anwendung gelangen (vgl. S. 611 ff.).

den Verbindungsstellen leicht hervorgerufen. Bei Besprechung des

an

Anders verhält sich auch im Gebirgslande die Sache, wenn es sich um die Zuleitung großer Wasser mengen handelt. In diesem Falle vermag man in der Regel die Beförderung mit einem einzigen Druckrohre nicht zu vollziehen und es ist nebenbei zu berücksichtigen, daß die Gefahren bei Verwendung großer Lichtweiten und einigermaßen hohem Druck bedeutende sind (vgl. Anm. S. 621). Die besten Rohre — die gußeisernen — werden heutzutage mit größeren Lichtweiten als 1,2 Meter selten angefertigt. Will man größere Lichtweiten in Gebrauch nehmen, so ist man auf schmiedeiserne und Stahlrohren [841] angewiesen, deren Herstellung eine kostspielige und deren Dauerhaftigkeit eine jedenfalls geringere ist, als jene der gußeisernen Röhren. Holzröhren (mit aus Dauben hergestellten, durch Reife gebundenen Rohrwandungen aus Holz) widerstehen zwar eventuell Pressungen von 1 bis 2 Atmosphären, ohne erheblich zu schwitzen, sind aber selbstverständlich sehr vergänglich. Weite Thon- und Zementrohrleitungen ertragen überhaupt auf die Dauer keine großen Pressungen. Alle Druckleitungen großer Weite sind sehr empfindlich gegen Setzungen des Untergrundes und diese werden durch die geringste Undichtigkeit

für Rohrleitungen zur Anwendung kommenden Materiales in Abschn. V werden wir näher auf alle diese Verhältnisse eingehen.

Endlich kommt in Betracht, daß große Wassermengen fast ausnahmslos nur in den Thälern sich vorfinden, meist weit entfernt von den Versorgungsobjekten; man hat deshalb für Gravitationsleitungen in solchen Fällen in der Regel wenig wirksame Drucköhe. Unter sonst gleichen Umständen ist aber der Reibungsverlust (Druckverlust) in Druckleitungen bedeutender, als in offenen Leitungen (S. 715), besonders wenn man berücksichtigt, daß in den ausnahmslos verwendeten Eisenröhren wegen des Röstens die Geschwindigkeit nicht unter ein bestimmtes Maß (40 Centimeter pro Sekunde) herabsinken darf.

Offene Leitungen eignen sich dagegen ganz vorzüglich zum Transporte großer — besonders sehr großer — Wassermengen und können, soweit sie im gewachsenen Boden fundiert sind, ohne Ausnahme relativ billig hergestellt werden. Es kann also die vergleichende Kostenberechnung sogar in dem Falle, in welchem die Entwickelung der Gefällslinie auf dem Terrain der Druckleitung gegenüber sehr lang wird, ergeben, daß eine offene Leitung bei großen Transportmengen die billigere Lösung ist. Bei annähernd gleichem Kostenaufwande ist sie aber in Rücksicht auf das Obenerwähnte und auch nach Maßgabe der S. 690 entwickelten Gründe entschieden

vorzuziehen. Der Vorzug gebührt ihr insbesondere dann, wenn ist dies der Fall — das zugeleitete Wasserquantum zu verschiedenen Jahreszeiten wechselt: nachdem die Druckleitungen stets mit Wasser erfüllt sein sollen und im allgemeinen den Unebenheiten des Terrains folgen, muß den eintretenden Veränderungen entsprechend der Auslauf aus den Röhren reguliert werden; sonst tritt Luft in die Leitung. Diese Regulierung verursacht unter allen Umständen Betriebsschwierigkeiten ; unterbleibt sie oder wird sie unrichtig vollzogen, so treten vielfach Stöße und die Erscheinungen der milchweißen Trübung des Wassers durch Luft auf (vgl. Abschn. I, S. 97), durch welche die Qualität beeinträchtigt wird. Die Beeinträchtigung wird durch eine, beim kleinsten Zuflusse eventuell das Minimal-maß unterschreitende Wassergeschwindigkeit im Rohre infolge Rosterzeugung noch vermehrt.

und meistens

Besonders günstig gestalten sich die Verhältnisse für eine offene Zuleitung im Vergleiche mit einer Druckleitung, wenn dieselbe nur wenige Kreuzungen mit öffentlichen oder Privatwegen, Eisenbahnen, Kanälen etc. und nur kurze Thalübersetzungen erfordert, in der Hauptsache also durchaus

ggg

V-Oli [fe • ID

Mt

Wml

jm

fit

mm

' A\:

’l

v,r

Sk

Wmf

\V\

■Wj

Fig. 350. Aquädukt bei Weißenbach. (Mafsstab 1 : 475.)

in den gewachsenen Boden zu liegen kommt. Auch dort, wo sowohl mit der Druckleitung als auch mit der offenen Leitung in tiefen Einschnitten oder in Tunnels vorgefahren werden muß, ist es unvorteilhaft — und zwar nicht bloß bei großen, sondern auch bei mittleren und kleinen Wassermengen —, die Druckleitung zu wählen, wie schon S. 691 erwähnt. Bei sehr breiten und tief einge-schnittenen Thälern dagegen erfordern die Uebersetzungen mit offenen Leitungen Substruktionen (Aquädukte), und diese veranlassen manchmal so großen Aufwand, daß man unter Umständen besser zu einer Kombination zwischen Druckleitung (Siphon) und offener Leitung (Aquädukt) greift. Für die zu treffende Entscheidung dürfte die Vorführung einiger ausgeführter Anlagen von Nutzen sein, die wir deshalb hier einschalten.

Kurze Thalübersetzungen mittels Aquädukten sind in der Regel billiger, als thalüberquerende, unter Terrain gelegte Rohrleitungen (Siphons), besonders dann, wenn die Thäler Grundwasserströme führen oder von Wildbächen durchzogen sind, deren Unterfahrung mit Röhren kostspielige Versicherungen der Sohle, umständliche Wasserableitungen und Gefahren durch Hochwasser während des Baues verursacht. Felsige Ufer erleichtern die Ausführung in solchen Fällen. Unter ähnlichen Umständen ist z. B. der in Fig. 350 dargestellte Aquädukt bei Weißenbach im Murgthale (Baden) zu stände gekommen. Derselbe führt in einem etwa 60 Meter langen Beton-

ftrfpfSl

¹

Die Formeln rühren von D u p u i t (Abschn. I, S. 29 [229]) her.

;■

::mssm

Fig. 352. Ansicht des Pont du Gard bei Nimes.

aus Holz oder besser aus Eisenblech hergestellt, wie dies z. B. bei der Wasserleitung von der Vanne (Paris)¹) bei Ueberquerung des Chemin de fer Bourbonnais geschehen ist; bei kleineren Wassermengen werden Röhren als armierte Träger ausgebildet [818], [851],

[856]; da und dort kann auch die aus Eisenblech hergestellte Wasserrinne als freiaufliegender Träger, Bogenträger etc., ausgebildet und benützt werden.

Ist die freie Höhe zwischen Sohle des zu überführenden Kanales und dem überbrückten Objekte (Straße, Bahn, höchster Flußwasserspiegel etc.) gering, so werden Balkenbrücken die günstigste Lösung ergeben. Bei beträchtlicher freier Länge der Wasserrinne muß man die infolge der Temperaturänderungen eintretenden Verschiebungen ermöglichen, ohne daß die Wasserdichtigkeit notleidet; wir werden auf zugehörige Vorkehrungen in Abschn. V zurückkommen.

Uebersetzungen sehr breiter und tief eingeschnittener Thäler sind hauptsächlich von den Römern, welche Druckleitungen von |§1|I||||||Ä größerer Lichtweite nicht herzustellen vermochten, erbaut worden.

Fig. 353.

gerinne eine Maximalwassermenge von 8 Kubikmeter pro Sekunde über das felsige Bett eines Wildbaches aus dem Schwarzwalde — der Murg. Die ganze Ausführung des Baues ist in der kurzen Zeit vom 29. September bis 28. November 1885 durch die Firma Thorman & Schneller

von Augsburg bewirkt worden. Der Inhalt der Betonmasse beträgt ca. 900 Kubikmeter. Die gegen die Atmosphäre offene Wasserrinne haben wir im Querschnitte durch Fig. 851 wiedergegeben. Die Anlage hat sich bis heute recht gut gehalten, obschon sehr strenge Winter inzwischen eingetreten sind und überhaupt an dieser Stelle des Murgthaies schroffe Witterungswechsel stattfinden.

Zu den kurzen Uebersetzungen gehören auch die Ueber-führungen der Leitungskanäle über Straßen- oder Eisenbahneinschnitte, Schiffahrtskanäle, Werkkanäle aller Art etc. In solchen Fällen ist man nicht in der Lage, nach eigenem Ermessen vorzugehen; man muß sich vielmehr nach den Anforderungen der betreffenden Verwaltungen richten. Verwendet man Siphons (Düker), so wird in der Regel — besonders bei Eisenbahnkreuzungen — vorgeschrieben, daß Zugangsgalerien zu den Röhren erbaut werden, welche die Anlage verteuern. Werden keine Zwischenpfeiler für den Aquädukt gestattet, so können derartige Uebersetzungen unter Umständen auch billiger mittels eiserner Brücken [814], [842], [856] erfolgen. Die Leitungskanäle werden alsdann

i=!g

iE

2,75

2,50

Fig. 351. Querschnitt.

Sk«

Ijii!

Eines der bekanntesten, verhältnismäßig noch gut erhaltenen und in Rücksicht auf die große durchzuleitende Wassermenge wohl motivierten Bauwerke aus der Römerzeit²) ist der Pont du Gard bei Nimes in Frankreich, der nicht bloß als Aquädukt, sondern auch als Straßenbrücke diente und dessen Ansicht wir in Fig. 352 wiedergegeben haben. Er besteht aus drei Reihen übereinandergesetzter Bogenstellungen, von welchen die oberste Träger des Wasserleitungskanales war, dessen Spiegel

etwa 48 Meter über dem Niederwasserspiegel des Flusses Gardon lag. Der Querschnitt des Leitungskanales ist in Fig. 353 wiedergegeben.

Interessant ist die aus    ____

demselben ersichtliche Inkrusta-tion der Wände des Kanales,

die ässä z

die ursprüngliche lichte Breite von 1,22 Meter auf 0,64 Meter reduzierte. Der normale Wasser-stand erreichte eine Höhe von ca. 1 Meter und sind durch den

Kanal bei ca. 0,60 Meter mitt-    Sll

lerer Geschwindigkeit ursprüng-lieh ca. 732 Sekundenliter Wasser geliefert worden, welches Quantum infolge der Querschnittsreduktion durch die Kruste sich allmählich auf die Hälfte reduziert hat. Der Kanal ist mit Steinplatten abgedeckt.

Als ein — wegen der großen spezifischen Belastung der Pfeilerfundamente — konstruktiv merkwürdiges Bauwerk aus alten Zeiten erwähnen wir auch den Aquädukt von Spoleto, über dessen

äsä^ä

SÜSS’

il

ca.

wm

Fig. 354.

zmm

\r\n

%f

■ci

t

W,

.v\-

Vv:

\W ,

Viv- 4\

mm.

Querschnitt.

»»»1

a..........a

Fig. 355. Aquädukt von Montpellier.

Beschaffenheit und Aussehen in älteren Beschreibungen (Abschn. I, [106], [785], [737]) vielfach irrtümliche Darstellungen enthalten sind, die neuerdings [783], [794] richtig gestellt wurden. Die Ausführung ist eine musterhaft einfache und zweckentsprechende.

selten teure Aquädukte, sondern verlegten bei Thalübersetzungen starke Thonröhren bis zu 1 Meter Durchmesser mit mächtiger Ummauerung, wobei sie große Wassermengen beliebig bergab und bergauf führten.

InFig. 354 findet man ein Bild desselben nach einer von Spataro³) wiedergegebenen Photographie und bemerken, daß die spezifische Belastung am Fuße des höchsten Pfeilerschaftes (ca. 77 Meter) auf mehr als 44 Kilogramm pro Quadratcentimeter geschätzt wird. Er überbrückt das Thal des Tissino und hat eine Breite von etwa 280 Meter zwischen den Widerlagern; der Langobardenkönig Theodorich soll ihn im Jahre 741 erbaut haben [737].

ffe

Neueren Datums ist der in Fig. 355 dargestellte, im Jahre 1752 von Pitot vollendete Aquädukt von Montpellier. Dieses opulent ausgestattete Bauwerk stützt einen rechteckigen, durch Galerie zugänglichen Leitungskanal von nur 32 Gentimeter Breite und 27 Centimeter Höhe im Lichten; gewöhnlich erhebt sich der Wasserspiegel in demselben auf 15 Centimeter Höhe. Das Kanalgefälle beträgt 0,000 289 Meter pro Längeneinheit und die durchfließende Wassermenge ist ca. 11 Sekundenliter. Der Aquädukt kostete nahezu 1 Million Franken. Eine ähnliche Ausführung ist der Aquädukt von Arcueil, dessen Leitungskanal Fig. 356 im Querschnitte darstellt. Die lichte Breite der über der Wasserrinne befindlichen Galerien beträgt 1 Meter, die Höhe 2 Meter.

Fig. 356.

Aquädukt von Arcueil.

Die kleinen Wassermengen, welche man in diesen zwei Fällen über die großartigen Substruktionen wegleitet, hätte man sicherlich ebenso zweckmäßig und jedenfalls viel billiger mit Siphons übergeführt; das Kostenminimum war aber damals und ist heute noch nicht allerwärts für die Erbauer derartiger Anlagen ausschlaggebend.

Die Wiener Hochquellenleitung — von den Quellen bis zu dem Rosenhügelreservoir durchaus als offene Leitung erbaut — besitzt ebenfalls mehrere Aquädukte; die hervorragenderen sind: bei Leobersdorf (ca. 285 Meter lang mit 20 freistehenden Pfeilern und mit einer verglichenen Höhe ; von 3,8 Meter), bei Baden (ca. 675 Meter lang mit 41 freistehenden Pfeilern, von welchen der höchste 28 Meter), bei Mödling (190 Meter lang mit 7 freistehenden Pfeilern, ca. 23 Meter hoch),

7""

4,2 6

7.58

—7,60.

-7,60

-7&

7,60.

7,60

iö

's_7,ra—,

8,22 1.

Sa

nKilffiii

Fig. 357. Aquädukte der Wiener Hochquellenleitung.

bei Liesing (ca. 665 Meter lang mit 43 freistehenden Pfeilern, ca. 17 Meter hoch), bei Mauer (ca. 285 Meter lang mit 13 freistehenden Pfeilern, ca. 15 Meter hoch) und bei Speising (190 Meter lang mit 7 freistehenden Pfeilern, ca. 9,5 Meter hoch). Querschnitt und Ansicht dieser aus Stein mit Ziegelgewölben erbauten Aquädukte haben wir in Fig. 857 wiedergegeben. Die vor Ausführung dieser Bauwerke im Jahre 1865 befragte Expertenkommission hatte den Ersatz derselben durch Druckleitungen (Siphons) in Vergleich gezogen und sich mit folgender Begründung gegen einen Teil der Aquädukte entschieden:

„Die Möglichkeit bedeutender Kostenersparungen gebot uns, in Erwägung zu ziehen, ob nicht an Stelle der beantragten Uebersetzungen der Thäler heberförmige Rohrleitungen, wie solche unter dem Namen Siphons häufig angewendet werden, mit Vorteil eingeschaltet werden könnten. Wiewohl hierüber wesentlich verschiedene Ansichten ausgesprochen wurden, sind wir doch einstimmig zu dem Ausspruche gekommen, daß ohne Rücksicht auf ökonomische Vorteile einer Leitung in gemauerten Kanälen, auch bei Thalübersetzungen, sowohl in Bezug auf Sicherheit und Dauer des Systems als auf Qualität des Wassei's der Vorzug eingeräumt werden muß , und daß für die Thalübergänge bei Leobersdorf und Speising auch keine ökonomischen Vorteile für die Einschaltung von Siphons sprechen. Dagegen ermöglichen die Thalübersetzungen von Mauer, Liesing, Mödling und Baden (am letzteren Punkte jedoch nur in dem Falle, wenn keine Schwefelquellen längs der Trace auftauchen) durch die Anlage von Siphons derartige ökonomische Vorteile, daß dieselben, da auf so kurze Strecken der Einfluß gußeiserner Bohre auf die Qualität des Wassers kaum zur Wirkung kommt, mit den Vorzügen eines gemauerten Kanales in Konkurrenz treten können. Diese vier Thalübersetzungen erscheinen im Voranschläge mit 1608 000 Gulden aufgenommen. Eine von uns durchgeführte beiläufige Berechnung ergab , daß die Herstellung von Siphons an Stelle dieser Thalübersetzungen unter der Annahme, daß die betreffenden Flußgebiete in der Art und mit demselben Röhrensysteme, wie es für das Röhrennetz der Stadt bei dem Wienflusse und dem Donaukanale beantragt ist, unterfahren werden, eine Bausumme von 605 000 Gulden erfordern. Es würde sich daher gegenüber dem Voranschläge eine Ersparnis von 998000 oder nahezu einer Million Gulden ergeben. Sollte sich dagegen aus Rücksicht für die Sicherheit und künftige Erhaltung der Siphons als wünschenswert herausstellen, daß die Röhren auch in der Thalrinne immer zugänglich bleiben, so werden bei den Siphons Brücken nötig, wodurch sich die Kosten auf 785000 Gulden erhöhen, somit die Ersparnis gegenüber dem Projekte auf 818 000 Gulden beschränken würde.

Es läßt sich aber auch an dem zu reich ausgestatteten Aquädukte in Baden eine Ersparnis von beiläufig 278 000 Gulden erzielen, wenn derselbe in gleich einfacher Weise ausgeführt wird, wie dieses für die übrigen Aquädukte beantragt ist. Dann würden die Mehrkosten der Aquädukte gegenüber den Siphons nur 720000, bezw. 540 000 Gulden betragen.

/\

2,00

2,05

2,00'

Fig. 358.

Fig. 359.

Durch die Einschaltung von Siphons entsteht in der Leitungstrace ein Gefällsverlust von 8,3 Fuß (2,62 Meter), welcher sich am einfachsten dadurch gewinnen läßt, daß der unterhalb der Leobersdorfer Thalübersetzung projektierte Absturz von

8,6 Fuß (2,72 Meter) nicht hergestellt, die Trace von dort weg mit entsprechendem Gefällsverhältnisse fortgeführt, endlich auch das an der Ausmündung des Kanales in das Reservoir am Rosenhügel im Projekt angebrachte, von uns jedoch als entbehrlich erkannte Absturzgefälle von 4 Fuß (1,26 Meter) zur Siphonanlage verwendet wird. Es würde dadurch allerdings eine Verlegung der Trace von Leobersdorf weg und eine Modifizierung der veranschlagten Kosten erforderlich ;

indessen dürften sich letztere nicht so wesentlich ändern, daß dadurch die oben durchgeführte aproximative Berechnung der Ersparnisse bedeutend alteriert würde.“

Die Expertenkommission empfahl sodann, wie schon erwähnt, die betreffenden Aquädukte nicht zu bauen, sondern durch Siphons zu ersetzen.

Die Wasserversorgungskommission rechnete dagegen aus, daß bei Legung der Siphons unter dem Flußbette der Thäler den Aquädukten gegenüber eine Ersparnis von 410600 Gulden bei Anwendung von Siphons mit Brücken über die Flußbette der Thäler eine Ersparung gegenüber den Aquädukten von höchstens 230 600 Gulden sich erzielen lasse. Dieser Summe zuliebe wollte man von dem projektierten rationellsten Systeme nicht abweichen. In der That kamen denn auch die projektierten Aquädukte zur Ausführung.

Die großartigen Quellwasserleitungen von der Dhuis (vollendet 1865) und von der Vanne (vollendet 1874), welche für die Wasserversorgung Paris durch Beigrand erbaut wurden, zeigen sehr rationelle Kombinationen zwischen offenen Leitungen, Aquädukten und Druckleitungen (Siphons). Uebersichtlich zusammengestellt findet man sie in den Längenprofilen des Atlas von Bd. IV, Beigrand, Les travaux souterrains de Paris, Paris 1882, und zwar auf Plan 21 jenes der Dhuis, auf Plan 28 jenes der Vanne, worauf wir verweisen. Hier wurde bei jeder Thalübersetzung mit großer Sorgfalt ermittelt, ob ein Aquädukt oder eine Rohrleitung (Siphon) das Rationellere, d. h. unter sonst gleichen Umständen das Billigere sei. Lokale Rücksichten verlangten da und dort, daß man die Rohrleitungen durch besondere Bi'ücken stützte, worauf wir S. 720 zurückkommen. Die Substruktion und die auf derselben ruhende offene Leitung wurde durchweg in Betonbau hergestellt und haben wir in Fig. 358 einen Kanalquerschnitt im Brückenscheitel wiedergegeben. Das Bestreben, so billig als möglich zu bauen, hatte zu einer theoretisch ganz vollkommenen Konstruktion der Kanalhaube geführt, die von den kostspieligeren älteren

Ueberdeckungen vorteilhaft abzuweichen schien. Unter dem Einflüsse des Frostes und der Sonnenhitze zeigten aber diese Einwölbungen sehr bald zahlreiche Risse, die man durch verschiedene angewandte Mittel, wie Begießen der Gewölbe im Sommer, Weißen derselben mit Kalkmilch zur Verminderung der Aufnahme strahlender Wärme etc. nicht zu beseitigen vermochte. Es blieb schließlich nichts übrig, als sie entsprechend der in Fig. 359 dargestellten Weise abzuändern. Die wenig mächtige, von zwei Flügelmauern gehaltene Erdschichte über dem Gewölbe hat jetzt den Mißstand ziemlich behoben.

Im allgemeinen lehrt die Erfahrung an allen gemauerten Aquädukten, daß kleine und größere Risse im Mauerwerk in einem, dem unserigen ähnlichen Klima nahezu unvermeidlich sind. Man hat solche Defekte auch an der sonst musterhaft solid erbauten Wiener Hochquellenleitung zu beklagen. Zur Beseitigung der hieraus entstehenden Wasserausschwitzungen hat man in Wien ein neues Mittel, das Boschin [840], wie wir hören mit Erfolg, angewendet. Es ist dies eine Art Asphalt- und Kautschuklösung, mit welcher die Wände der Aquädukte bestrichen und wasserdicht gemacht werden.

Zahlreiche Notizen über Aquäduktbrücken aus Mauerwerk, Beton, Holz und Eisen sind aus den im Litteraturverzeichnisse Seite 577 eingangs und sub 734, 735, 736, 737, 739, 741, 742, 747, 748, 756, 766, 782, 783, 794, 814, 818, 844, 856, sowie aus den im Verzeichnisse in Abschn. III, S. 288 sub 1, 7, 26, 29, 47, 60, 67, 105, 106, 112, 125, 163, 176, 213, 222, 333, 243, 253, 263, erwähnten Abhandlungen zu entnehmen.

Technisch erheblich ist, daß Aquädukte nur dann ohne Nachteil angelegt werden können, wenn das in den Rinnen transportierte Wasser sich in ständiger Bewegung befindet. Wo zeitweise Ruhe eintritt, besteht die große Gefahr, daß im Winter das Wasser einfriert und im Sommer sich zu hoher Temperatur erwärmt. Die Folgen sind Zerstörungen an der wasserführenden Rinne bezw. Ungenießbarkeit des vorgewärmten Leitungswassers. Aquädukte halten sich am besten in einem feuchten, geringem Temperaturwechsel unterworfenen Klima. Ueber dem offenen Spiegel von Aquäduktrinnen muß die Luft gut zirkulieren können und sind deshalb von Zeit zu Zeit Luftöffnungen, eventuell besondere Vorkehrungen zur Aspiration und Pulsion anzubringen (vgl. Fig. 356 und § 48). Der Wasserquerschnitt der Aquädukte ist mit Rücksicht auf die unvermeidliche Inkrustation der Wände und Sohle festzusetzen. — Sehr häufig werden in der neuesten Zeit Tragkonstruktionen bestehender Brücken zum Aufhängen von Wasserrinnen benützt. Auch derartige Anordnungen fallen unter die Bezeichnung Aquädukte.

Die statische Berechnung der Aquädukte erfolgt in ganz gleicher Weise wie bei den Brücken; als zusätzliche Maximalbelastung ist das Gewicht des Wassers und der Leitung nebst jenem der eventuellen Schneelast und der Arbeiter zu rechnen, die bei Repai*aturen auf dem Aquädukte verkehren müssen. Die spezifische Belastung des Mauerwerks der Pfeiler ist dem Baumaterial anzupassen; wir würden raten, nicht unter 6 und nicht über 10 Kilogramm pro Quadratcentimeter zu gehen. Auf die spezielle Berechnung verschiedener Konstruktionen hier einzugehen ist uns nicht möglich; wir verweisen dieserhalb auf die Werke über Brückenbau.

Erfolgt die Bauausführung der Aquädukte in Bruchsteinen, so erfordert die Solidität des Bauwerkes, daß die Sichtflächen durchweg mit bearbeiteten Steinen im guten Fugenverband hergestellt werden; bei Backsteinbauten dürfen nur hartgebrannte Steine in die Sichtflächen kommen. Am besten wird sich das Mauerwerk halten, wenn die Außenflächen eben, ohne vorspringende Gesimse, Dekorationen etc. hergestellt werden; die Fugen sind mit Zementmörtel auszustreichen. Beton ist erst in neuester Zeit für Aquädukte in Verwendung genommen worden. Das erste Beispiel dieser Art ist der Aquädukt von Lima in Spanien (zwei Bogenstellungen mit ca. 26 Meter Höhe, 4 Meter Breite, 67 Meter Länge), dessen Kern aus Beton besteht und der nach außen eine Hausteinverblendung erhielt. In großartigster Weise kam sodann der Beton bei den Aquädukten der Vanne und der Dhuis (Paris) zur Anwendung; belangreiche Mängel (vgl. oben) sind bis jetzt an diesen Bauwerken nicht beobachtet worden. Die Abdeckung der Wasserrinnen erfolgt am besten mit erdüberdeckten Gewölben (S. 713, Fig. 359) oder — bei Rinnen geringer Breite — mit Steinplatten. Die Scheitelstärke der Gewölbe bemißt man auf etwa Vs bis V⁸ Lichtweite. Die Wasserrinne selbst erhält einen Zementverputz (Mischung 1 Zement, 2 bis 2 V² scharfer Sand und etwas Kalkmilch) von 2 bis 3 Centimeter Stärke.

Schließlich möchten wir noch erwähnen, daß es für manchen Wasserleitungserbauer einen gewissen Reiz haben mag, die sonst unsichtbar im Boden begrabenen, gewiß bedeutenden Ergebnisse seines Schaffens der Außenwelt durch so großartige Bauwerke, wie es die Aquädukte unbestritten sind, vor Augen zu führen; wir sind jedoch der Meinung, daß es ein Unrecht sei, dieser Empfindung nachzugeben, wenn sie eine unnötige Verteuerung der Gesamt an läge im Gefolge hat und die letztere aus öffentlichen Mitteln hergestellt wird.

Die allgemeinen Erwägungen, welche stets der Entscheidung: „ob offene Leitung oder Druckleitung“ vorhergehen müssen, haben wir schon S. 690 mit-

geteilt. Spezielle Studien von Konkurrenzprojekten werden in ebenem, flachem Gelände fast ohne Ausnahme Gräben und Kanäle als besonders geeignet erscheinen lassen. Die Aufsuchung der Trace für die offene Leitung ist leicht im ebenen Terrain; im Hügel- und Gebirgslande ist zu vergleichen, ob nicht durch Tunnels oder tiefe Einschnitte eine allzu lange Entwickelung an den Hängen abgekürzt werden kann, ob und an welchen Stellen die Gerinne Kunstbauten (Sicherungen gegen Angriffe von Wildbächen, Erdstürze, Bewegungen des Untergrundes etc.) erfordern; wichtig ist ferner, den zulässigen Minimalradius für die Bogen im Alignement festzustellen, der sich wesentlich nach der Größe der Kanaldimension richtet etc. Höhenschichtenpläne des Terrains müssen hergestellt, Expropriationsverhandlungen eingeleitet und Bodenuntersuchungen vorgenommen werden.

Zum vornherein ist die Entscheidung wesentlich vereinfacht, wenn der Quotient aus dem Gesamtgefälle H zwischen Entnahmestelle und Ablieferungsort und der direkten Entfernung L beider eine gewisse Grenze überschreitet. Man erhält in

diesem Falle das größtmögliche Spiegel- bezw. Druckliniengefälle a = -y-; ist u die

Wassergeschwindigkeit in einer kreisrunden Druckleitung von der Lichtweite D = 2 i?, so ergibt sich mit Benützung der in Abschn. I, S. 60 und 71 aufgestellten Gleichungen:

u²

2 u²

0,707². k²a. •

0,707². k²cf. ’

Wie wir nun früher gesehen haben, soll in gußeisernen (überhaupt eisernen) Röhren die Geschwindigkeit nicht geringer werden, als 0,4 Meter pro Stunde (S. 690, 6); wahrt man die Erfüllung dieser Bedingung, so muß sein:

3) iy ^

2.0,4²

0,64

0,707² . k² er. = k² o.

Man erhält einen ersten Näherungswert von D' mit k — 50; hiermit kann sodann k genauer bestimmt und unter Wiederholung der Rechnung ein beliebig genauer Wert von D' ermittelt werden.

Dieselbe Betrachtung ergibt auch eine Grenze für die durchzuleitende WTasser-menge; wenn nämlich u — 0,4 Meter eingehalten werden soll, muß sein:

71 D²

4) Q ;> 0,4 . -J- ;> 0,31416 . D².

Es gibt also für jedes a einen, äußerstenfalls zulässigen Grenzwert D' des Durchmessers eiserner Druckleitungen und der von ihnen geführten Wassermengen. Ueberschreitet der Grenzwert, d. h. der kleinste zulässige Durch-D\ die handelsüblichen Weiten, so bleibt nichts übrig, als von

messer

der Druckleitung bei solchen a abzusehen; ebenso kann man eine kleinere Wassermenge, als das nach Gleichung 4) mit bestimmtem a erhaltene Quantum Q' nicht mittels Druckleitung abführen, wenn die Bedingung u — 0,4 Meter gewahrt bleiben soll. Wohl aber ist es möglich mittels Leitung in Röhren von größerem Durchmesser als D' eine größere Wassermenge Q' mit größerer Geschwindigkeit als 0,4 Meter bei bestimmtem a zu transportieren.

In der nachfolgenden Tabelle haben wir die den Gleichungen 3) und 4) beim Gleichheitszeichen entsprechenden Grenzwerte von Durchmesser, Gefälle und Wassermenge übersichtlich zusammengestellt.

Aus der Tabelle ersieht man sofort, daß, sofern die Fabrikation von eisernen Röhren nur bis zu einer Lichtweite von 1200 Millimeter herangeht, eine offene Leitung hergestellt werden muß, sobald das Gefälle geringer als 0,000114 (ca. 1 : 8800) wird. Werden die Röhren nur bis 1000 Millimeter Weite gefertigt, so liegt die Grenze für das Minimalgefälle bei 0,000139 (ca. 1 : 7200) u. s. f.

Hat man ein Gefälle von beispielsweise 0,00100, so fördert eine Rohrleitung von 250 Millimeter Lichtweite genau 19 Sekundenliter Wasser. Läßt man weniger Wasser durch die Leitung fließen, so entsteht bei gleichbleibendem a eine geringere Geschwindigkeit als 0,4 Meter, auch dann, wenn entsprechend der geringeren Wassermenge ein kleinerRohr-durchmesser genommen wird. Dagegen kann mit entsprechend größerem Rohrdurchmesser mit. demselben a eine größere Wassermenge transportiert werden, z. B. mit 450 Millimeter Lichtweite eine solche von 97 Sekundenliter bei 0,61 Meter Geschwindigkeit u. s. f.

Es dürfte von Interesse sein, hier einige Werte von a nach bestehenden gemauerten Aquädukten ziffermäßig anzuführen. Es ist beim:

0,00322 pro Meter. 0,00300 „

0,00167    „

0,00100    y

0,000417 „

0,000400 „

0,000294 „

0,000289 „

0,000250 „

0,000208 „

0,000100 „

ÖSÖÖÖÖÖÖÖSÖ

Millimeter

Liter

Millimeter

Liter

Millimeter

Liter

0,00422 0,00222 0,00143 0,00100 0,00077 0,00062 0,00050

100

150

200

250

300

350

400

13

19

28

40

50

0,000433

0,000373

0,000326

0,000289

0,000259

0,000233

0,000212

450

500

550

600

650

700

750

64

79

95

113

133

154

177

0,000195 0,000184 0,000166 0,000153 0,000139 0,000125 0,000114

800

850

900

950

1000

1100

1200

201

227

254

283

314

380

453

Aquädukt von Wien (Mittel)......

„    Claudia (Rom) .......

„ Mont Pyla (Lyon)......

„    Montpellier.........

„    Marcia (Rom)........

„ Caserta (Neapel, alt).....

„    der Dhuis und    der Vanne (Paris).

Man ersieht ohne Schwierigkeit, daß z. JB. der Wiener Aquädukt, dessen mittlere Gefälls-linie (Drucklinie) mit a = 0,00322 verläuft, eine Wassermenge von 1800 Sekundenlitern (dem angenommenen Mittel) mit einem Rohre von 1000 Millimeter Weite hätte führen können; ebenso mit zwei Röhren von je 750 Millimeter Weite. Hier war also — wenn nicht andere Gründe dagegen gesprochen hätten — eine Druckleitung möglich. Völlig ausgeschlossen dagegen war sie bei den Aquädukten der Dhuis und der Vanne mit a = 0,000100, denn bei diesem Gefälle ist weder mit einem Rohre von 1200 Millimeter, noch mit mehreren Röhren kleinerer Lichtweite, sofern u 0,4 Meter bleiben soll, die Lösung möglich gewesen. Die Druckleitungen (Siphons) von 1000 bezw. 1100 Millimeter Weite, welche bei einzelnen Thalübergängen hier eingeschaltet wurden, zeigen deshalb auch stets ein stärkeres Gefälle (a = 0,0005 bis 0,0006).

Durch vorstehende Betrachtungen werden in vielen Fällen umständliche Vergleichungen abgeschnitten. Umgekehrt gibt es auch — wie schon S. 708 erwähnt — Fälle genug, bei welchen von vornherein die Anlage der Druckleitung als einzig geeignete Lösung erkannt wird. Immerhin wird es aber noch da und dort Vorkommen, daß das Richtige ohne eingehende Kostenvergleichungen zwischen offener und Druckleitung nicht zu finden ist.

Bei diesen Kostenvergleichungen ist eine gewisse Willkür nicht ganz auszuschließen, welche den Ingenieur manchmal in den Verdacht bringt, daß er, um eigenen oder fremden Absichten zum Siege zu verhelfen, die Schwierigkeiten nach

einer Seite übertrieben, nach der anderen unterschätzt habe. Es dürfte sich deshalb bei diesbezüglichen Studien größerer Anlagen die Teilung der Arbeit und die Entscheidung durch Experten zur Auffindung des Richtigen empfehlen.

Eine Hauptrolle spielt das zu den offenen Leitungen verwendete Baumaterial; je nach der Wahl desselben baut man teurer oder billiger. Für die Wahl können allerlei Gründe geltend gemacht werden. Bei offenen Gräben kann man über die des Ausräumens wegen nötige minimale Breite und die Böschungsanlage, die Notwendigkeit der Abpflasterung der Böschungen etc. im Zweifel sein; für die erstere wird in der Regel 0,5 Meter festgesetzt, für die letztere 1x/afache oder 2fache Anlage. Warum soll man aber nicht 0,4 Meter bezw. 1,6fache Anlage nehmen können, wenn sich dadurch bedeutende Ersparnisse erzielen lassen ? — Bei überdeckten Kanälen werden in Rücksicht auf die Dauerhaftigkeit ähnliche Bedenken aufkommen. Dem Verfasser sind verschiedene hervorragende Ingenieure bekannt, die weder Beton-noeh Monierbauten empfehlen; andere bauen sehr gerne mit diesem Material. Handelt es sich um die Verlegung von Betonröhren oder Thonröhren, so spielen Bedenken wegen des Einwachsens von Wurzelzöpfen (vgl. Abschn. III, S. 412) eine Rolle⁴). Tiefe Einschnitte und Tunnels sind manchmal erwünscht, um dem Wasser Erdwärme zuzuführen und es gegen Einfrieren zu schützen, wenn gegen die Atmosphäre offene Strecken mit bedeckten wechseln; gegen diese Maßnahmen sprechen anderseits die Kosten, wenn sie durch nicht zu lange Umgehungen bedeutend verringert werden können. Es steht alsdann zur Entscheidung, was absolut notwendig ist und was nur wünschenswert wäre, wenn es sich ohne große Kosten ausführen ließe; darüber aber sind die Ansichten vielfach geteilt und es bedarf autoritativen Eingriffes.

Was sich allgemein zur Sache — hinsichtlich der zu verwendenden Profilformen etc. — sagen läßt, haben wir in § 46 schon mitgeteilt; einzelnes soll in Abschn. V noch spezielle Erledigung finden. Zufügen möchten wir, daß sich auch hinsichtlich des in Rechnung zu nehmenden Rauhigkeitsgrades am benetzten Umfange der offenen Leitungen (vgl. Abschn. I, 8, S. 48 ff.) Meinungsdifferenzen ergeben können, welche die Kosten zu verringern oder zu erhöhen geeignet sind. Diese zu lösen sind wir natürlich außer stände. Immerhin wird es sich empfehlen, wenn gegründeter Anlaß zum fortschreitenden Rauherwerden von mit Zementputz versehenen Kanalwänden und Sohlen vorliegt, in der Formel für die Reibungswiderstandshöhe die Kategorie V oder VI oder wenigstens die Kategorie IV (vgl. Abschn. I, S. 49) einzuführen; für die letztere Kategorie sind die Tabellen in Abschn. I, S. 66 ff. berechnet. Auch die mehr oder weniger reiche Ausstattung der Kanäle mit Zwischenbehältern, Grundablässen etc. übt einen wesentlichen Einfluß auf die Kosten. Endlich darf nicht vergessen werden, daß bei Kostenvergleichen der kapitalisierte Unterhaltungsaufwand — der übrigens bei gut gebauten offenen Anlagen relativ klein ist — eine Rolle spielt; derselbe ist aber schw'er unanfechtbar zu veranschlagen. In der Regel setzt man x/2 °/o bis 1 °/o des Gesamtaufwandes ein; besser ist es schon, auf Grund einer Dienstinstruktion für das Wartepersonal statt dieser allgemeinen Annahme einen besonderen Voranschlag aufzustellen. Hierauf kommen wir in Abschn. VII zurück.

Bezüglich der Druckleitungen ist zunächst erheblich, ob man im Interesse der Sicherheit des Dienstes zwei Leitungen errichten will oder sich mit einer einzigen begnügen kann (vgl. S. 707). Ist der Wasserbezug im Versorgungsobjekte

durch ein hinlänglich großes Reservoir, ein Reservepumpwerk etc. für annähernd 24 Stunden gesichert, so darf eine einzige Zuleitung als ausreichend angesehen werden. Es muß schon ein ganz schwerer Unfall — der bei sorgfältiger Anlage der Leitungen äußerst selten zu verzeichnen ist, wie die Erfahrung lehrt — Vorkommen, wenn die Reparatur desselben mehr als 24 Stunden Zeit erfordert. Selbst wenn es nötig würde, während dieser 24 Stunden (bei kleineren Reservoiren etc.) den Verbrauch im Versorgungsobjekte einzuschränken, so dürfte dieser Mißstand viel weniger schwer empfunden werden, als die Folgen eines l¹/* so großen Kostenaufwandes für die doppelte Leitung. Ueberdies schützen auch zwei Leitungen, besonders wenn sie — wie das in der Regel bei den sogen. Siphons geschieht und ohne enorme Kosten Vermehrung kaum anders angeht — nebeneinander gelegt werden, keinesfalls gegen Unterbrechungsgefahren: sie können beide gleichzeitig undicht werden, sei es aus gemeinsamer Ursache (gleichzeitiger Beschädigung beider) oder dadurch, daß die Undichtigkeit der einen durch Unterwühlung der Unterlage für die andere dieses Vorkommnis herbeiführt.

Wir haben in Abschn. III, §§ 42 und 43 hinsichtlich der gewöhnlich vorkommenden Versorgungsmethoden ausführlichere Auseinandersetzungen gegeben, auf welche wir hier verweisen. Selten ist eine städtische Versorgung derart, daß beim Ausbleiben des Wassers auf nur kurze Zeit etwas anderes entsteht, als eine vorübergehende Unbequemlichkeit.

In den gewöhnlich vorliegenden Verhältnissen wird man also eine einzige Druckleitung erbauen. Ausnahmen bilden jene Fälle, in welchen sehr hohe Pressungen im Rohrstrange herrschen und gleichzeitig bedeutende Wassermengen zu transportieren sind. Wendet man gußeiserne, nach den deutschen Normalprofilen hergestellte Röhren an, so ergibt sich nämlich eine große Schwierigkeit, die Verbindungen einem hohen Betriebsdrucke entsprechend zu dichten (vgl. S. 621), sobald die Lichtweiten 500 Millimeter überschreiten. Wollte man nach besonderen Modellen ausnahmsweise starke Röhren mit anderen, als den normalen Verbindungen verlegen, so würden die besonderen Modellkosten, das höhere Gewicht etc. eine größere Bausumme erfordern, als die Ausführung von zwei Leitungen nach normalem Modelle; dann können rein praktische Rücksichten zu Gunsten der letzteren den Ausschlag geben.

Bei den Kostenvergleichungen zwischen dem Projekte einer offenen Hauptzuleitung und einer Druckleitung, bezw. bei den Kombinationen beider Leitungssysteme handelt es sich vielfach um die Frage, ob eine Thalübersetzung mit einer auf künstliche Stützen oder einer im Boden gelegten Druckleitung zu bewerkstelligen sei. Im letzteren Falle treten oft recht große Erschwernisse für das Legen der Rohrleitung ein. Ist z. B. der Thalgrund von Wildbächen, großen Flüssen mit bedeutendem Inundationsgebiete, mächtigen Grundwasserströmungen etc. durchzogen, so wird die Unterfahrung der Flüsse und das Legen der Leitung im Grundwasser unsicher und selten billiger als die Herstellung einer, das ganze Thal oder einen Teil desselben überquerenden Brücke zur Unterstützung bezw. Aufnahme der Röhren.

Das Legen im Grundwasser ist teurer, wenn die Sicherheit des Betriebes erfordert, die Röhren in zugänglichen Galerien unterzubringen; die Beseitigung des Wasser-zudranges während des Baues etc. veranlassen enorme Kosten. Das Verfahren ist dagegen billiger, wenn die Druckleitung ohne Galerie in den Boden, bezw. unter den Flußsohlen durchgelegt werden kann (Düker). Es ist nicht zu umgehen, wenn z. B. große schiffbare Flüsse im Thale sind, die eine bedeutende Durchgangshöhe verlangen, so daß die Rohrachse bei Anwendung der Ueberbrückung in eine, nach dem zur Verfügung stehenden Gefälle unzulässige Höhe gelegt werden müßte.

Ist die Herstellung einer Röhrenbrücke ohne große Pfeilerhöhen möglich oder ist es zulässig, die Druckleitung über eine bereits bestehende Brücke zu führen oder derselben anzuhängen, so wird man dieser Lösung meistens den Vorzug geben, selbst bei sonst gleichem oder unerheblich höherem Aufwande, weil die Zugänglichkeit zu der Röhrenfahrt erleichtert und damit die Betriebssicherheit — dieses sehr wichtige Moment — erhöht ist.

Gemauerte Brücken sind unter allen Umständen den Unterstützungen der Röhren durch Eisenkonstruktion vorzuziehen, weil bei den ersteren Schwankungen (Vibrationen), Streckungen und Verkürzungen der tragenden Teile durch Temperatureinflüsse etc. weniger Vorkommen. Sind die Brücken nicht zu lange, so bedarf es

—    soferne das Wasser in der Leitung ständig fließt — keines besonderen Schutzes gegen Frost und Wärme. Ist dagegen die Möglichkeit einer Stagnation des Wassers in der Rohrleitung gegeben, so muß schon eine ganz bedeutende Erdüberdeckung (mindestens 1,5 Meter) vorhanden sein, wenn Frostschäden abgehalten werden wollen. Wo diese nicht möglich ist, muß das ständige Fließen in der Frostzeit unbedingt

—    durch Aufziehen von Ablaßvorrichtungen etc. — bewirkt werden; fast alle anderen Maßregeln, wie das Umhüllen der Rohre mit schlechten Wärmeleitern etc. etc., sind unwirksam. Bei eisernen Brücken ist die Röhrenfahrt durch unterlegte Rollen zu stützen, über welchen sie die kleinen, durch Temperaturänderungen erfolgenden Verschiebungen vollziehen kann (vgl. Fig. 369, S. 729).

Uebersetzungen von Straßen, Eisenbahnen, Schiflahrtskanälen etc. sollte man auch, womöglich, mit Röl^renbrücken und nicht mit Unterfahrungen (Dükern) vornehmen, weil etwa vorkommende Rohrbrüche im ersteren Falle stets weniger Gefahren für das gekreuzte Objekt im Gefolge haben.

Beispiele von Röhrenbrücken (Siphonbrücken) und Unterfahrungen (Düker) sind allerwärts vielfach zu finden. Beschreibungen solcher Bauwerke und der bei ihrer Verlegung angewandten Methoden enthalten die Nummern 739, 740, 743, 744, 748, 749, 752, 753, 754, 757, 758, 759, 760, 762, 771, 774, 779, 782, 790, 800, 805, 806, 807, 814, 815, 817, 818, 822, 823, 837, 842, 844, 845, 846, 849, 851, 852, 853, 854, 855 des Litteraturverzeichnisses. Wir können hier hur wenige Notizen geben.

Die einfachen Dükerleitungen, welche nicht in Galerien liegen, werden entweder aus schmiedeisernen genieteten Röhren oder aus gußeisernen mit beweglichen Verbindungen [790] hergestellt; betreffende Konstruktionsdetails geben wir in Abschn. V. Bei Flußunterfahrungen bringt man die fertig hergestellten Rohrleitungen auf ein Holzgerüste und baggert im Flußbette eine Baugrube zur Aufnahme der Röhrenfahrt (Rille) aus, in weiche man die Röhren von Gerüsten (Prahmen) abläßt [752], [762], [815], [837], [846]. Eine teilweise Füllung der Dükerröhren mit Wasser, behufs leichteren Absinkens ist nicht ratsam, weil die Belastung bei nicht ganz horizontaler Lage der Röhren eine schwankende wird.

Die richtige Lage der Röhren kann durch Taucher [774], [779] geprüft werden. Bei kleinen Flüssen und Bächen ist es häufig möglich, durch Ableitung die Baugrube wasserfrei zu halten; dann verdient dies Verfahren den Vorzug. Wo es angeht, sollte man die Röhren mit an Pfählen befestigten Querhölzern unterstützen (vgl. S. 722, Freiburg). Sind Auskolkungen im Flußbette an der mit Röhren belegten Stelle zu befürchten, so müssen Sohlenbefestigungen (Pritschen) angebracht werden. Manchmal werden die verlegten Röhren zum Schutze gegen Beschädigungen auch mit Beton umhüllt, wie z. B. bei dem Seine-Düker an der Almabrücke in Paris. Selbstverständlich ist eine, nach menschlichem Ermessen hochwasser- und eisgangfreie Zeit für die Einlegung zu wählen; für Taucherarbeiten darf die Wassertemperatur nicht unter 9 bis 10 Grad C. herabsinken. Eine Reduktion der Lichtweite der Röhren ist nicht notwendig; in Schmiedeisen können genietete Leitungen von 2 Meter Durchmesser noch ganz gut zur Verlegung kommen [815].

Bei Kreuzungen mit Verkehrsstraßen (Eisenbahnen etc.), welche als Unterfahrungen durchgeführt werden, stellen die betreffenden Verwaltungen fast ohne Ausnahme die Bedingung, daß das wasserführende Rohr in eine zugängliche Galerie gelegt werde, welche entsprechend den S. 694 ff. gegebenen Profilen zu erbauen ist (vgl. besonders Fig. 316 und 333). Die gleichen Profile können auch für Unterfahrungen durch sonst offene Leitungen angewendet werden (Kanaldüker), wobei rechts und links des unterfahrenen Objektes Uebergangsschachte anzuordnen sind. Es ergeben sich dann allerdings Pressungen gegen die Innenwände des Dükers, welche aber von gut Lueger, Wasserversorgung.

ausgeführtem Backsteinmauerwerk [748] und Beton- oder Monierbauten noch ohne Nachteil aufgenommen werden. Eine Monierverkleidung kann sogar sehr erheblichem Wasserdrücke noch widerstehen und ist in diesem Falle gewiß empfehlenswert.

Will man der Sicherheit wegen auch die Flußunterfahrungen zugänglich machen, so entstehen meist sehr teure Rohrgalerien. Eine derartige Anlage ist der Düker unter dem Drac bei Grenoble (Abschn. I, [371], S. 214), welcher zwei Druckröhren von je 700 Millimeter Weite in einem elliptischen, auf die kleine Achse gestellten Kanäle von 3 Meter auf 1,8 Meter -Lichtweite und 400 Millimeter Mauerstärke aufnimmt. Neuerdings ist bei der Wasserversorgung für Liverpool ein großartiges Bauwesen dieser Art hergestellt worden, das wir in Fig. 360 dargestellt haben. In dem kreisrunden Tunnel von 3 Meter äußerem Durchmesser und 240 Meter Länge liegen zwei Röhren von ca. 800 Millimeter Weite auf Querschwellen; der Tunnel unterfährt den Fluß Mersey, besteht aus gußeisernen, mit Flantschen verbundenen, 18 Millimeter Wandstärke halten-'ff;. den Segmenten und wird durch zwei Pumpen mit automatisch ' •. y/- -... '..; eintretendem Druckwasserbetrieb von den Schachten aus trocken 1f'    gehalten. Die Ausführung war sehr schwierig und kostspielig

(vgl. [855] u. Deacon, G. F., Lake Virnwy and the Virnwy water-supply to Liverpool; Beil. z. Engin. d. d. 15. Juli 1892).

Von den speziell für Rohrüberführungen angewendeten Brücken haben wir in Fig. 361 eine Konstruktion gegeben, welche Beigrand bei der Vanne-Wasserleitung (Paris) im Thale der Yonne ausgeführt hat. Hier ruhen die Röhren auf einer das Thal in ca. 1,5 Kilometer Länge überquerenden Betonbrücke. Bei dieser großen Länge hat man es für angezeigt erachtet, eine Schutzdecke aus Erde über den Röhren anzubringen. Eine zweite ähnliche Röhrenbrücke (Loing) der gleichen Leitung, die nur 0,5 Kilometer Länge besitzt, ließ man unbedeckt; die Röhren erhielten hier nur einen weißen Anstrich, um sie thunlichst gegen den Einfluß der Besonnung zu schützen, bezw. die Temperaturerhöhung des Wassers auf ein kleinstes Maß zu beschränken. Eiserne Brücken für Rohrüberführungen findet man in [814] (Hängebrücke), [818], [851] (armierter Träger), sowie in Abschn. III, [47], [142], [243], [244] und in den in Abschn. I, S. 24 ff. mit fetter Schrift angeführten Sammelwerken erwähnt, worauf wir verweisen (vgl. auch Fig. 369, S. 729).

W-Af/ n.Liverpool

~jr-• * . -r ' -

‘ Tunnel f

dl

■y *

v.: •

Fig. 360. Tunnel unter dem Mersey.

Wir haben schon S. 611 uns über die allgemeine Anordnung der Wasserzuleitungen ausgesprochen, S. 612 die Formeln für die zur Erzeugung der Bewegung nötigen wirksamen Druckhöhen nach Abschn. I, S. 105 wiedergegeben und auch erwähnt, in welchem Verhältnisse Lichtweite, Länge und wirksame Druckhöhe die Kosten eines Stranges beeinflussen. Wir haben ferner S. 614 ermittelt, welche Lichtweiten der Druckleitung beim Pumpenbetrieb zu geben sind, damit ein möglichst kleiner Aufwand entstehe; endlich haben wir in Abschn. III, S. 554 durch ähnliche Berech-

nung gezeigt, von welcher Stelle aus die Hauptzuleitung bei freier Wahl des Entnahmeortes am zweckmäßigsten begonnen werde — sei es nun eine offene oder eine Druckleitung. Indem wir hierauf für die einschlägigen Fälle verweisen, wollen wir schließlich noch die praktischen Rücksichten besprechen, welche man im allgemeinen für die Anordnung der Hauptzuleitung bei beliebig gestaltetem Längenprofile des benützten Terrains zu nehmen hat.

Erste

schon mehrfach erwähnte — Regel ist, daß, während bei den offenen Kanälen stets der Wasser-

._ 5.00 _,

mwm

Fig. 361.

Spiegel mit der Linie für die disp oniblen Druckhöh en zusammen fällt, bei den Druckleitungen die letztere Linie stets über der Rohrachse liegen muß, wenn (vgl. Abschn. I, § 13, S. 94 ff.) sich im

Rohre selbstnicht eine niedriger e , als die a tmo sphärische Pressung herstellen soll.

Wie sich das Wasser im Rohre verhalten würde, wenn die Achse der Druckleitung die Linie der disponiblen Druckhöhe unterschneidet, haben wir in Abschn. I, § 13, S. 96 (Fig. 43) ausführlich erläutert.

Denken wir uns nun den Verlauf eines Längenprofiles durch die in Fig. 362 verdeutlichten Verhältnisse gegeben und stellen wir uns die Frage, wie hier die Hauptleitung anzuordnen sein wird, so ersieht man zunächst, daß es nicht rationell sein dürfte, eine zwischen dem Spiegel der Sammelstube in 0 und jenem des Reservoirs in E gezogene Gerade als Linie der disponiblen Druckhöhen zu wählen und entsprechend dem S. 706 Bemerkten der Hauptzuleitung einen einheitlichen Durchmesser zu geben. Diese Linie unterschneidet nämlich von 0 bis C das Gelände in dem Maße, daß auf dieser Strecke ein Einschnitt für den Rohrgraben unmöglich wäre; man müßte einen Tunnel erbauen, um das Rohr durchlegen zu können. Ferner schneidet die Druckhöhenlinie auch den Bergrücken III sehr tief an, so daß dort ebenfalls ein Tunnel, mindestens ein teurer Einschnitt erstellt werden müßte.

Ai

JF

iD

L_

'to/

rPi

■1

er*

V*i

H.

fl

tu

Fig. 362.

Daß dies nicht so rationell ist, als das Legen einer offenen oder geschlossenen Leitung von 0 nach C (I) und von dort nach (E) IV ist ohne weiteres einleuchtend, besonders auch in Rücksicht darauf, daß eventuell am tiefsten Punkte der Zuleitung die relativ große Pressung yjf entstehen würde, unter y das Gewicht der Kubik-einheit Wasser verstanden. Man wird also das Wasser jedenfalls von 0 nach C (I) führen und nach Maßgabe des früher Erörterten die Wahl zwischen offener und geschlossener Leitung treffen. In I muß ein Zwischenbehälter errichtet werden, von welchem aus eine Druckleitung (C) 7, i/, III IV iß) beginnt. Theoretisch wäre es nun sicherlich das Richtige, den Strahl von I nach E (IV) als Linie der disponiblen Druckhöhen anzusehen und eine einheitliche Leitung auf die ganze Länge durchzuführen; es ist dies auch praktisch richtig — sofern die Rohrleitung ohne erhebliche Gefahr und bei normalem Aufwande pro Längenmeter die beim Schließen des Zuflusses zum Reservoir entstehende Pressung y c erträgt. Ist die Lichtweite groß, so kann es aber unter Umständen (vgl. S. 621, 718) nicht ratsam sein, die Leitung dieser Pressung auszusetzen. Dann wird man eine sogen. Absturzleitung von I nach 11 erbauen oder in 11 einen Druckregulator einschalten, je nachdem man das starke Gefälle h₂ zu Zwecken der Verminderung des Leitungsdurchmessers oder eventuell (bei größerer Lichtweite) teilweise zum Betriebe eines Motors (vgl. S. 613) ausnützen will.

Zieht man jetzt den, Strahl IIE, so schneidet derselbe in den Gebirgsrücken

bei III schon ziemlich tief ein; eine einheitliche Leitung ist also hier nicht durchführbar, ohne daß unter III ein Tunnel angelegt wird. Deshalb wird man die Zuleitung in die Strecken IIIII und 111E teilen und für jede einen besonderen Durchmesser berechnen müssen. Läßt man das Wasser in III in einem Zwischenbehälter austreten, so reduziert sich die Pressung bei Schluß des Schiebers vor dem Reservoir E auf die Größe ya; bleibt die Leitung von II bis E geschlossen, so tritt eine maximale Pressung y b auf.

Man ersieht ohne weiteres, daß man durch stufenweise Einschaltung von seitlichen Zwischenreservoiren oder von Steigrohren mit Ueberläufen in D, 6r, K (vgl.

S. 688) auch bei der einheitlichen Leitung CE die maximale Pressung im Ver-sorgungsobjekte auf y a hätte reduzieren können. iD, F G, J K sind hier die an den Stellen 2), 6r, K zu den disponiblen Druckhöhen zutretenden Druckhöhensteigerungen, wenn die im übrigen unentbehrlichen Schieber in K, 6r, D geschlossen würden.

Die vergleichenden Kostenberechnungen sind in solchen Fällen sehr einfach anzustellen, weil die Lichtweiten ohne weiteres bestimmbar werden; es würde, wenn IIM eine Horizontale ist:

^ (4 + k + h)

h₂ —

*.=

>■ Q² k

D ⁵

KE

und es läßt sich nach Durchführung der Berechnungen leicht erkennen, welche Lösung die ökonomisch oder praktisch vorzuziehende sein wird.

Hinsichtlich des Verlaufs der Rohrachse unter der Linie der disponiblen Druckhöhen haben wir bereits S. 691 bemerkt, daß hier keine Beschränkungen geboten sind; kann man Gegengefälle vermeiden (Abschn. I, S. 96), so wird natürlich die Leitung einfacher in der Anordnung. Im übrigen müssen höchste Punkte entlüftet und tiefste mit Grundablässen versehen werden; es ist durchaus nicht unbedingt nötig, daß man diesen Einrichtungen ausweicbt, und läßt sich in der Praxis, wie wir an den folgenden Beispielen ersehen, auch nicht durchführen.

Fig. 363 stellt das Längenprofil der Hauptzuleitung für das vom Verfasser erbaute Wasserwerk der Stadt Freiburg i. B. dar. Die wirksame Druckhöbe, d. h. der Abstand zwischen Ueberlaufwasserspiegel im Hochreservoir und Rohrachse im Sammelbrunnen ⁵) (dem denkbar tiefsten Wasserstande im letzteren) beträgt 7,1 Meter, die Lichtweite des Zuleitungsrohres 450 Millimeter. Man war gezwungen, die ersten 400 Meter Leitung vom Sammelbrunnen abwärts im Grundwasser zu verlegen; jedes einzelne Rohr wurde an zwei Stellen auf eine Querleiste gelegt, die rechts und links durch eingerammte eichene Pfähle gehalten wird. Das Lager für die Unterkante des Rohres wurde zuerst mit der Schnur auf der Leiste bezeichnet, sämtliche Lager einer Strecke mit den Richtkreuzen einvisiert und durch eventuelles Nacharbeiten auf gleiche Höhe gebracht. Der Graben konnte sodann ohne Nachteil für die ruhige Auflage des Rohres so weit vertieft werden, dass das Grundwasser unterhalb der Querleisten abfloss und beim Vergiessen der Muffen nicht lästig wurde; selbstverständlich ist der ganze Rohrstrang thalaufwärts gelegt worden. Nach dem Eindecken des Stranges stellte sich das Grundwasser überall mindestens einen Meter höher, als die Holzunterlage, so dass dieselbe unvergänglich ist. Etwa 1000 Meter unterhalb des Sammelbrunnens kreuzt die Leitung den sogen. Eschbach, der mächtige Hochwasser führt, so dass eine Sicherung der Röhrenfahrt dort unumgänglich war. Zwei Reihen eichene Pfähle von 0,18 Meter auf 0,18 Meter Querschnitt, 4 bis 5 Meter lang, kantig bearbeitet und mit schweren eisernen Schuhen versehen, wurden eingerammt; sodann ist zwischen starken Zangen etwa auf die doppelte Breite des normalen Flussbettes flussaufwärts eine Spuntwand geschlagen worden. Endlich wurde die Rohrleitung auf ihrer ganzen Erstreckung mit den Pfählen fest verbunden

und in der Höhe der Flusssohle durch eine schwere eichene Bohlenlage gedeckt; die letztere ist mit den Zangenhölzern und den Pfählen verschraubt bezw. zusammengenagelt. Unweit dieses Bachdurchganges beginnt die zur Aufnahme der Hauptleitung bestimmte Straße, die durchaus in Felsen eingebettet ist. Man war zur Vermeidung teurer Einschnitte in diese Felsen gezwungen, ein Gegengefälle einzulegen, in dessen Scheitel ein selbstwirkendes Luftventil angebracht wurde, das (seit 1874) gut funktioniert. Im übrigen besitzt die Leitung ein kontinuierliches Gefälle bis zum tiefsten Punkte in der Karthäuserstraße, an welchem sich ein Grundablass befindet und von welchem aus ein ebenfalls kontinuierliches Ansteigen zum Hochreservoir beginnt.

Wie aus dem Profile ersichtlich, sind im ganzen von dem Sammelbrunnen bis zum Grund-ablasse an der Karthäuserstraße 21 Luftspunten und ein Grundablaß (in der Nähe der Eschbach-kreuzung) in die Leitung eingeschaltet, die sich sämtlich in Schachten befinden, so daß sie eben-soviele Zugänge zur Leitung darstellen. Nachdem die Gesamtlänge bis zum ebengedachten Punkte rund 4800 Meter beträgt, kommt im Mittel auf 200 Meter Länge ein Zugang. Im wesentlichen dienen die Luftspunten dazu, beim Anfüllen der Leitung die Luft entweichen zu lassen; während des Betriebes werden sie wenig gehandliabt. Die Grundablässe, an welchen sich Absperrschieber befinden, teilen den Hauptstrang in zwei Abteilungen, die für sich gefüllt und entleert werden

RehmaUf/b

ttnjtjci riebtnc MafeC sind Meltt

Jfp'/ien. ieüehen. sich, auf Meertsfläehe.

Horizontale durch die Achse des Einlaufrohres 321.10

Luftsp

(jnendaila/f.

ZuAspunt,

Horizontale durch den Ueberlauf im Hochreservoir

II

Kariimt.terbriuJcr.

Luftspimt

Zuf&qornt

|1«I'

Lufbspuni

Lrffsptmi,

ümfamunb

Luftspunt

haflspmmt

LafhrpunZ

Grundablass

Ifcujptthcilpu*iJU> für rirs StajcUrohrnefat

fr

St

IS

I kt

Horizon

te.lc dircTi

den Bqden

des Münsf|Crportales

2V.K15

/.POL

isoi oBieter

Fig. 363. Längenprofil der Freiburger Hauptzuleitung.

können. Durch Abschrauben der Deckel an den Luftspunten und den Teilkasten der Grundablässe wird die Leitungsröhre offen, und kann eventuell behufs Reinigung mit der Rohrbürste von den Einsteigeschachten aus vorgegangen werden.

Ein erheblich komplizierteres Längenprofil zeigt die von Schmick erbaute Hauptzuleitung für das Frankfurter Quellwasserwerk; wir haben dasselbe in Fig. 364 dargestellt. Hier sieht man einen regen Wechsel von höchsten und tiefsten Punkten, die bei dem vorgeschriebenen Wege für die Druckleitung nicht wohl zu umgehen gewesen sein werden. Beim Dorfe Birstein beginnt die Zuleitung von den Quellen im Vogelsberg zum Reservoir am Aspen-hainer Kopf in Gußröhren von 360 Millimeter Lichtweite und ca. 16860 Meter Länge; die Spessartquellen werden beim sogen. Gieserborn an eine, ebenfalls nach dem Aspenhainer Kopf ziehende gußeiserne Druckleitung, welche aus 528 Meter Röhren von 456 Millimeter und 6975 Meter von 533 Millimeter Weite besteht, übergeben. Beim Dorfe Wirtheim kreuzt die Zuleitung vom Spessart den Fluß Kinzig mittels eines schmiedeisernen Dükers. Vom Aspenhainer Kopf aus beginnt die Hauptzuleitung nach Frankfurt; sie ist bis zum Reservoir an der Friedberger Warte durchaus in Röhren von 533 Millimeter Weite ausgeführt und durch den Wasserturm auf der Abtshecke in zwei Abteilungen geschieden, indem in diesem Turme ein Steigrohr und Fallrohr an einer Stelle kommunizieren, durch welche die gerade Verbindungslinie zwischen dem Spiegel im Reservoir an der Friedberger Warte und jenem in dem Behälter am Aspenhainer Kopf durchgeht.

In diesem Falle ist durch den Turm die Möglichkeit erreicht worden, die Pressung auf die dem Reservoir an der Friedberger Warte zunächst gelegenen Druckrohrstränge, welche ohne die gedachte Vorrichtung nach Schluß des Schiebers vor der Brunnenkammer am genannten Reservoir eine sehr hohe geworden wäre, zu reduzieren. Die Verminderung der Pressung ist äquivalent dem Höhenunterschiede des Spiegels am Aspenhainer Kopf und der Verbindungsstelle zwischen Druck- und Fallrohr an der Abtshecke = 243,21 — 207,67 = 36,54 Meter, erreicht also immerhin das beträchtliche Maß von mehr als 3^2 Atmosphären. Bei Weglassung dieser Einrichtung wäre an der Mainkur — ohne Rücksicht auf Vermehrung durch den beim Absperren eintretenden Stoß infolge Schwingung der sehr langen Wassersäule — die Pressung auf mehr als 14 Atmosphären gestiegen.

Die in die Leitung eingeschalteten Luftventile sind nicht selbstwirkend; es scheinen sich aber dabei keinerlei Unzuträglichkeiten herausgestellt zu haben, was auf einen sehr geordneten Betrieb schließen läßt. Auf der ganzen Ausdehnung der Leitung sind regelmäßig beobachtete Manometer angeordnet, deren Angaben registriert und als Kontrolle für die Veränderungen in der Wasserführung benützt werden.

a 300

2SQ

gj 13D

£    10    15 ZU 25

HOEHEN IN METER ÜBER AMST'RDAMER P 'CEL ___VOlilLSBERGlIlTUlCQ

SPI SSARTLEF’UNQ

- DRUCKLEITUNG

-207-57 UEBERLAUFHOERE

rf = O.OOZ!7

30

gj,

o

gg

g-----

35

4s 50    55    60 KILOMETER,

SAM MEIS

243,21 ^A l

s=aoo2i7

ASPENHAINER c

tvj Kon ; t’i

RESERVOIR §

QELSBERQ 32 4,00 SRNDfq

ä =0,00451

i4&,oo_

HöCHRäsERvöiR wässerst lipi.

11

DORF MAjNVJR -t-ff

DORF DOSRNlqHEIM

nVuvit iaVis

DORF RUECRUNIREN

DORF LimqENSEL30li

ABTSHECXt

(-1

s

MJ

«SJ

VRCRTERS 3A.cn    uoiy CASSEL ,1 lYg

0,00115

fe

or

tn

DORF WIRTHEIM STRDT

DORF KESSELDORR

SPESSART! f

iS

kr-

DORF SCIILIERBROI DORF NE JENSCRMIDTEN

DORF B1RSTE1N

L*=>

Luftventil

Grundablafs

Schieber

Manometer

Fig. 364. Längenprofll der Frankfurter Quellwasserleitung.

Schließlich möchten wir darauf hinweisen, daß ein sicherer Betrieb bei Druckleitungen in ganz gleicher Weise, wie bei den offenen Leitungen (vgl. S. 701), eine Teilung in kürzere Abschnitte, die unabhängig voneinander entleert oder gefüllt werden können, verlangt. Es erleichtert eine solche Teilung nicht nur den raschen Abschluß der Leitung bei Unfällen, sondern sie vermindert auch den Zeitaufwand, der zwischen Fertigstellung etwaiger Reparaturen und voller Inbetriebsetzung vergeht. Bei sehr langen Zuleitungen sollte man mindestens in jeder Ortschaft, die von derselben berührt wird, die entsprechenden Absperrvorrichtungen: ein Teilkasten mit zwei Schiebern und Grundablaß anbringen; selbstverständlich ist es noch besser, wenn Alarmvorrichtungen zum Anzeigen etwaiger Rohrbrüche oder Unregelmäßigkeiten und Manometer zur Beobachtung der Durchflußverhältnisse die in den einzelnen Ortschaften beauftragten Wärter sicher orientieren.

Litteratur ist im Texte zitiert.

¹

Vgl. den Atlas zu Bd. IV von Beigrand, Les travaux souterrains de Paris, Plan 35.

Paris 1882.

²

Wir bemerken hier, daß auch die Römer bei kleineren Wassermengen, welche sie mit ihren aus Bleiplatten herzförmig zusammengelöteten Bleiröhren durchzuleiten vermochten, die gemauerten Aquädukte durch billigere Siphons rationell ersetzt haben. Die Araber erbauten

³

Igiene delle Abitazioni, Bd. III, Teil 2. Milano 1893.

⁴

Für Dichtung von Thonröhren verwendet Verfasser, um dieses Einwachsen zu verhüten, statt des gebräuchlichen Lehms eine Mischung von Lehm und Steinkohlenteer im Verhältnis 2 : 1 mit Erfolg.

⁵

Der Rohrabgang im Sammelbrunnen ist aus Fig. 237, S. 536, Abschn. III zu ersehen.

§ 48. Erhaltung der Temperatur und Ventilation.

Bezeichnet V den Wasserinhalt einer Rohrleitung (oder eines ganzen Röhrennetzes), Q die der Rohrleitung pro Sekunde entzogene Wassermenge, so gibt der Quotient V: Q die Anzahl Sekunden an, die bis zur vollständigen Entleerung der Rohrleitung vergehen würden, wenn keine weitere Wasserzufuhr bestände. Nimmt man aber eine Wasserzufuhr an, welche dem Verbrauche Q gleichkommt, so bezeichnet V: Q die Zeit in Sekunden, während welcher das Wasser durchschnittlich in einer Rohrleitung zu verweilen hat, bis es zur Verwendung gelangt.

Hieraus geht deutlich hervor, daß, je größer V, um so mehr Gelegenheit für das die Rohrleitung durchströmende Wasser sein wird, seine Temperatur mit jener des rohrumhüllenden Mediums (Erde, Luft, Wasser etc.) auszugleichen. In der That zeigen denn auch Beobachtungen an Röhrenleitungen großer Länge, daß die Temperatur des diesen Leitungen entnommenen Wassers vielfach der Temperatur des die Leitung umgebenden Bodens näher kommt, als der Wassertemperatur am Bezugsorte [768], [772], Nachdem die Temperaturausgleichung nur durch die Rohrwände erfolgt und diese zu dem Inhalte der Röhren im Verhältnisse von tz D : 0,25 . ;rZ)², also 1 : 0,25 . D stehen, so ist klar, daß bei bestimmter Wassergeschwindigkeit und engen Röhren der Vollzug der Ausgleichung rascher stattfindet, als unter denselben Umständen bei weiten Rohrleitungen.

Die Ausgleichung der Temperatur des Wassers mit jener des die Röhren umhüllenden Bodens ist — je nach der Lage der Verhältnisse — erwünscht oder unwillkommen. Erwünscht ist sie bei Flusswasserleitungen, deren Produkt im Winter am Ursprünge kalt, im Sommer warm ist. Hier interveniert die Bodenwärme stets in günstigem Sinne. Unwillkommen ist sie bei Quell Wasserversorgungen, wenn die gleichbleibende Temperatur der Quelle ein Hauptmotiv für den großen Kostenaufwand zur Hereinleitung derselben gewesen ist und dieser Vorzug durch die Erwärmung in der Zuleitung mehr oder weniger verloren geht (Abschn. III, S. 552).

Es ist nach dem eingangs Gesagten klar, daß die ursprüngliche Wassertemperatur unter sonst gleichen Umständen am besten erhalten sein wird bei dem Eintritte der Hauptzuleitung in das Röhrennetz oder Reservoir*). Das Wasser in den Verteilungsleitungen zweiter und dritter Ordnung wird sich um so mehr von der Ursprungstemperatur entfernen und der Bodentemperatur annähern, je entfernter die Entnahmestellen von der Hauptzuleitung liegen, je enger die Röhren sind, je geringer die Entnahme ist und je ausgebreiteter die Verteilung sich vollzieht. Die Erkenntnis dieser Thatsachen hat in vielen Versorgungsbezirken — besonders wenn bei Quellwasserleitungen das Wasser ä discretion abgegeben wird — die bereits an anderer Stelle erwähnte üble Folge, daß die Abnehmer durch Wasservergeudung einen starken Strom in den Verteilungsröhren erzeugen, also Q vergrößern, um durch Verringerung von V : Q den Einfluß der Bodentemperatur herabzusetzen.

Im allgemeinen wird man durch kein in großem Maßstabe praktisch anwendbares Mittel die Wärmeausgleichung zwischen Umhüllung und Rohr, bezw. Rohrinhalt verhindern können, und daher kommt es auch, daß bei sehr ausgedehnten Wasserversorgungen und sehr langen Zuleitungen auf die Herkunft des Wassers vielfach kein großer Wert gelegt wird: es kommt in den Hausleitungen das Wasser in solchen Fällen nahezu mit derselben Temperatur zum Ausfluß, gleichviel ob es aus Quellen (Grundwasser) oder aus Flüssen, bezw. Seen entnommen wurde. Auf der anderen Seite erkennt man aber auch die große Wichtigkeit der Tieflage der Röhren, bezw. der Temperatur des Bodens, welcher diese Röhren umhüllt und durch welche die Erwärmung oder Abkühlung des Wassers verursacht wird.

*) Die Temperaturveränderung des Wassers in Reservoiren ist meist unbedeutend (vgl. §49 u. [768]).

Mit theoretischen Untersuchungen über den Vorgang der Wärmeausgleichung haben sich verschiedene Autoren befaßt. Insbesondere Peressini [775], [793], [798], [811] und Forchheimer [813]*) haben diesbezügliche Arbeiten veröffentlicht.

In der Voraussetzung, es ströme durch jeden Querschnitt des überall gleich weiten Rohres pro Sekunde die Wassermenge Q Kubikmeter und es bleibe in jedem solchen Querschnitte die Temperatur des Wassers konstant (Beharrungszustand), bezw. die Röhrenwand gebe an das Medium Wärme ab oder empfange von demselben Wärme, ohne daß dabei die Temperatur T des Mediums erheblich verändert werde; in der weiteren Voraussetzung, daß die Temperatur t von Leitungswasser und Rohrumfang an bestimmter Stelle x dieselbe sei (am Anfänge Ogieich 4,), und unter Vernachlässigung der durch die Reibungsverluste im Rohre entstehenden Wärmeerhöhung des Wassers erhält man mit folgenden Bezeichnungen :

...... t'iTidx

h die Tiefe der Rohrachse unter Terrain,

I) der äußere Durchmesser der Leitung in Meter,

K ein Koeffizient, welcher angiebt, wieviel Wärmeeinheiten pro Quadratmeter und Sekunde durch eine 1 Meter dicke Schichte der Erdüberdeckung durchströmen, wenn die beiden Begrenzungsflächen auf 1 Grad C. Temperaturdifferenz erhalten werden,

die fundamentale Beziehung **):

— 1000 . Qdt — tc KDd xf (D, h) (T — t) = 1000 . n\T — t) dx,

welche besagt, daß die durch ein Rohrelement iiDdx nach außen abgegebene oder von dort empfangene Wärme gleich jener sein muß, die das durchströmende Wasser gewinnt oder verliert. Die Einfügung des konstanten Faktors f (D, h) bedeutet, daß die Wärmeabgabe nach außen außer von T — t auch abhängig ist von der Tiefe der Rohrachse unter Bodenoberfläche und dem Verhältnisse derselben zum Durchmesser des Rohres. Die konstanten Faktoren sind in 1000 . n vereinigt. Durch Integration erhält man mit Beachtung der Grenzen: x — 0 und l = /₀ die Formel:

1) t=T + (t₀-T)e

Der Koeffizient n kann nun im speziellen Falle praktisch — durch eine Beobachtung — oder durch theoretische Erwägungen allgemein bestimmt werden. Das letztere unternahm Forchheimer [812], [813]. Er findet durch hier nicht wiederzugebende sehr interessante Untersuchungen:

2 r,K

on

L-v.'-'C-.t-Uv

Fig. 365.

-nx

1000 Q log nat

(1L+ V—

\ 5    ' r D²

4 h'¹

‘)

Ueber die Leitungsfähigkeit Kverschiedener Bodenarten giebt die Bodenphj^sik Auskunft***). Ein Mittelwert von K, wie er etwa gewöhnlichem feuchten Erdreiche entspricht, ist K — 0,00056. Führt man diesen Wert ein, so wird:

2) n --

0,00000153

Qiog (4t+1/-dT wobei im Nenner dekadische Logarithmen gesetzt wurden f).

*) Der Aufsatz von Forchheimer datiert vom Jahre 1888.

Ganz ähnliche Resultate enthält die Schrift: Alibrandi, Sülle variazioni di temperatura dell’acqua nelle condotture. Roma 1889.

**) Vgl. Dien ge r, J., Differential- und Integralrechnung. Stuttgart 1857. S. 273 und Redtenbacher, F., Resultate. Heidelberg 1869. S. 537 (Anhang von Grashof).

***) Das grundlegende Werk ist in Abschn. II, [206], genannt. Weitere Werke und Abhandlungen sind zitiert in Abschn. II, § 29, S. 237 ff. Zu vergleichen ist ferner die Anmerkung Seite 727.

t) So lange D < ~

kann ohne merklichen Fehler gesetzt werden :

0,00000153

„    4 h

Q f°o -fj-

Auf einen ähnlichen Wert kam Peressini [811], auf anderem Wege als Forchheimer.

Beispiel. Eine 2250 Meter lange Druckleitung, deren Achse 2,2 Meter unter Terrain liegt, führt bei einem äußeren Durchmesser von 0,380 Meter eine Wassermenge von 0,069 Kubikmeter pro Sekunde. Anfänglich war die Wassertemperatur = 10,75 Grad C. und die Bodentemperatur T = 14,65 Grad C. Mit welcher Temperatur kam das Wasser am Ende der Leitung an?

Nach Formel 2) ist:

0,00000153

0,069 .

log

4,4

1/

4.2,2²

0,38²

J)

= 0,0000162.

0,38

Mit diesem Werte und Formel 1) ergiebt sich:

t = 14,65 — 3,9 .<?-0,0000162.2250 _ 14,65 — 3,76 Die Erwärmung betrug also 10,89 — 10,75 = 0,14 Grad C.

10,89 Grad C.

Wenn im allgemeinen bei Untersuchungen dieser Art vorausgesetzt wird, daß der Wärmezustand des Mediums, gegenüber welchem das durch eine Rohrleitung fließende Wasser Wärme überträgt oder von welchem es Wärme aufnimmt, von außen nicht erheblich beeinflußt werde, so ist dies in den normal in Betracht kommenden Fällen mehr oder weniger gerechtfertigt. Die täglichen Schwankungen der Bodentemperatur erstrecken sich auf ganz geringe Tiefen (selten auf mehr als 1 Meter) und sind innerhalb kürzerer Zeit selbstverständlich noch weniger fühlbar. Hat man mit den soeben abgeleiteten Formeln zu rechnen, so handelt es sich in der Regel um einen wenige Stunden dauernden Verlauf des Prozesses und meist um Rohrleitungen, die 2 Meter tief und darüber in die Erde versenkt sind. Die mit T in den Formeln bezeichnete Temperatur kann dann stets als jene angesehen werden, welche zu bestimmter Zeit in der Rohrachse herrschen würde, wenn kein Rohr vorhanden wäre.

Innerhalb der verschiedenen Jahreszeiten vollzieht jedoch die Temperatur T an der Stelle der Rohrachse, welch letztere in der Regel 1,5 bis 3 Meter unter Bodenoberfläche liegt, bedeutende Schwankungen. Wir haben im allgemeinen uns über die Bodentemperatur bereits in Abschn. II, § 29 ausgesprochen und jene Werke, bezw. Arbeiten angegeben, welche diesbezügliche Studien enthalten¹). Das Resultat war, daß an jedem einzelnen Orte die verschiedenartigsten Umstände auf den Verlauf derselben Einfluß nehmen. Allgemein ist nur die Thatsache, daß in

gewisser Tiefe unter Bodenoberfläche immer eine Stelle konstanter Temperatur liegt und daß in größerer Tiefe eine kontinuierliche Temperaturzunahme im trockenen Boden stattfindet. Das, was uns ganz besonders interessiert: der Verlauf der Temperaturschwankungen in den obersten Bodenschichten bis auf etwa 3 Meter Tiefe, ist an jedem Ort anders. Während in dem strengen Winter 1879/80 z. B. in Baden-Baden der Frost noch auf ca. 1,(3 Meter Tiefe eindrang und selbst an der Seeküste (Königsberg) noch Wasserleitungen in etwa 1,5 Meter Tiefe eingefroren sind, wird von Leadville, Col. U. St. A., berichtet [839], daß dort dieses Gefrieren weiter auf 2,10 und 3,05 Meter beobachtet wurde. Es scheint uns deshalb unbedingt geboten, für die Orte, an welchen Wasserleitungen eingelegt werden sollen, sich genau zu orientieren, wie die Temperaturverhältnisse innerhalb der verschiedenen Jahreszeiten verlaufen. Tabellarische Zusammenstellungen [738] oder graphische Darstellungen, wie in Fig. 366 verdeutlicht, müssen zu diesem Zwecke angefertigt oder erhoben werden und gehören ebenso zu

den notwendigen Wasserleitungsvorarbeiten, wie die Schürfversuche, Grundwasserbeobachtungen, Quellenmessungen etc. Solche Temperaturbeobachtungen haben einen um so höheren Wert, auf je längere Perioden sie sich erstrecken. Es ist sehr wichtig, daß gleichzeitige Beobachtungen der Lufttemperatur damit Hand in Hand gehen. Die Erfahrung lehrt, daß sich auch bei unmittelbar benachbarten Beobachtungsorten unter Umständen total verschiedene Messungsergebnisse herausstellen, daß es also entschieden verwerflich ist, Zahlen nach Gutfinden von einem Orte auf den anderen zu übertragen. Nach zuverlässig erhobenen Beobachtungen wird man in der Lage sein, zu beurteilen, ob man überhaupt innerhalb eines bestimmten Gebietes die Rohrleitungen in praktisch zulässiger Tiefe noch frostfrei verlegen kann oder nicht. Im letzteren Falle müssen Maßregeln studiert werden, um die Leitungen gegen die Wirkungen des Frostes zu schützen, eventuell, wenn auch unerwünschte Wärmegrade im Untergründe entstehen, das Wasser gegen ungeeignete Erwärmung zu verwahren.

Praktisch pflegt man — der hohen Kosten wegen — mit der Tiefe der Rohrachsen bei Zuleitungen und Rohrnetzen nicht über 3 Meter unter Bodenoberfläche zu gehen; man sucht, soweit es möglich ist, der Oberfläche näher zu bleiben, weil Bau und Betrieb von Leitungen geringerer Tieflage große Vorteile bieten. An verschiedenen Orten haben-sich deshalb gewisse Grenzwerte eingebürgert, wobei indessen nicht bloß auf Wärmeeinflüsse Rücksicht genommen wird, sondern auch auf die Notwendigkeit, die verlegten Rohrleitungen durch genügende Ueberdeckung gegen das Zusammendrücken anläßlich darüber gehender Straßenfuhrwerke zu bewahren. Erfahrungsgemäß schützt gegen das letztere eine gut eingestampfte Bedeckung mit Erde von 1,50 Meter Stärke, welche auch im warmen Klima in stark befahrenen Straßen das Minimum bilden sollte. Gegen das Gefrieren schützt im gemäßigten Klima Südeuropas in der Regel*) eine

Erdoberfläche.

sj

1,K

2,51

5,c?

7,“”'

\H

20 0 c.

Fig. 366.

*) In Karlsruhe i./B. z. B. sind in dem überaus harten Winter 1879/80 die Hauptleitungen, welche mit 1,8 Meter liegen, nirgends vom Frost beschädigt worden; wohl aber fand sich die Eiskruste im Boden noch bei 1,5 Meter Tiefe, so daß ein großer Teil der Hauszuführungen, die teilweise nur in 1,2 Meter Tiefe liegen, eingefroren war [773]. An den Hauszuführungen, die in 1,5 Meter Tiefe liegen, wurden keine Nachteile bemerkt.

Ueberdeckung von 1,5 bis 2 Meter, welche in Deutschland fast allgemein als die normale betrachtet wird; in Gegenden mit sehr strengem Winter ([839], Abschn. II,

S. 238) ist dagegen der Schutz bei weniger als 3 Meter Tiefenlage der Röhren nur durch besondere Maßregeln zu erreichen²).

Dieser Schutz wird auch im gemäßigten Klima in allen jenen Fällen erforderlich, in welchen man genötigt ist, mit den Rohrleitungen über Kanäle, Brücken etc. wegzufahren, was vorkommt, wenn die Unterfahrung solcher Objekte aus anderen Gründen unthunlich erscheint; ihn zu bieten ist meistens nicht schwer.

Bei Kreuzung mit Kanälen soll in der Regel der Wasserquerschnitt des Kanales nicht verengt, d. h. das Rohr über dem Scheitel weggeführt werden. In solchen Fällen erreicht man häufig nur eine geringe Deckung über dem Rohre, und dann ist es stets vorteilhaft, im Sinne von Fig. 367 zur Erzielung des Warmhaltens die meist warme Kanalluft an das Rohr von unten herantreten zu lassen, also den Scheitel des Kanales zu durchbrechen. Bei Benützung von steinernen Brücken, deren Gewölbe stellenweise der Fahrbahn sehr nahe liegen, pflegt man die Röhren, soweit sie frei in das Gewölbe hereinhängen, zu ummanteln (Fig. 368), um durch im Winter zutretende warme Grundluft (die im Sommer relativ kühl ist) die Wirkung äußerer Temperatureinflüsse zu mäßigen.

Manchmal werden auch bei Ueberbrückungen die Röhren in einen besonderen Blechkasten (Fig. 369) gelegt. Da und dort pflegt man dann eine künstliche Einhüllung der Röhren — ähn-

■■ y.

..V-

U

i__

Err

Fig. 367.

Fig. 368.

Fig. 369.

lieh wie bei Dampfleitungen durch Isolierschnüre etc. — anzubringen, die stets zweckmäßig ist und guten Schutz gewährt. Entschieden unzweckmäßig ist dagegen die Ausfüllung des Kastens mit Isoliermassen, die durch Schwitzwasser erweichen oder gar mit sogen, schlechten Wärmeleitern, wie Asche, Stroh, Mist etc., deren Zersetzungsprodukte die Rohrwände und den Kasten angreifen.

Ist — wie bei Hauptzuleitungen — das Wasser kontinuierlich in Bewegung, so wird ein Einfrieren schon durch die stetige Erneuerung des Rohrinhaltes verhindert, und man kann die Röhren ohne Gefahr auch mit der Atmosphäre in Berührung lassen (vgl. S. 719). Bei den Verteilungsleitungen in Rohrnetzen, in welchen zeitweise Stagnation eintritt, ist dies jedoch nicht mehr zulässig.

In kaltem Klima wird man bei ungenügender Tief läge der Röhren zeitweise nicht umhin können, durch künstliche Erwärmung (Ablöschen von Kalk über den Rohrgräben, Zublasen von Dampf etc.) abzuhelfen, wie dies in [773] und [839] beschrieben ist.

In Leadville z. B. werden die Wasserrohre in 1,83 Meter Tiefe verlegt, nach dem Verlegen mit Stalldünger (!) eingehüllt und beim Zuwerfen der Gräben die größeren Steine von dem Deckmaterial ausgeschieden. Hydranten werden am unteren Ende mit einem Holzkasten (rechteckiger lichter Querschnitt von 60 bis 75 Centimer und 60 Centimeter lichter Höhe) aus 5 Centimeter starken Bohlen ohne Boden umgeben, der mittels eines 37 Millimeter weiten, auf Straßenoberfläche geführten Rohres mit Dampf von der Straße aus versehen werden kann. Alle Haus-

Zuführungen sind mit doppelten Holzkasten versehen, die Lufträume zur Abhaltung des Frostes bilden; der äußere Kasten mißt 20 Centimeter, der innere 10 Centimeter im Lichten. Auch in diese Räume kann durch ein 13 Millimeter weites Zuführungsrohr Dampf eingeblasen werden. Die Wasserwerksverwaltung besitzt einen fahrbaren Dampfkessel von 4 Pferdekräften. Ist die Frostzeit eingetreten, so werden die Hydranten häufig geöffnet und die Schutzkasten mit Dampf gefüllt; durch Einführung von Dampf in die Hydrantenzuleitungen werden auch diese vom Eis befreit. Eventuell werden gefrorene Hauptleitungen angebohrt und durch die so geschaffene Oeffnung Dampf eingeführt [839].

Ist es möglich, in strenger Frostzeit das zur Verteilung gelangende Wasser vor dem Einlassen in die Hauptleitungen durch Dampf in den Reservoiren zu erwärmen, so bietet dies wohl eines der besten Auskunftsmittel (vgl. die auf S. 745 beschriebene Einrichtung). Daß eine sehr reichliche Durchspülung des ganzen Rohrnetzes und der Privatleitungen bei Quellenleitungen Schutz gewährt, ist ohne weiteres klar. Immerhin sind die Schwierigkeiten und Kosten in allen Fällen große.

Mit ähnlichen Schwierigkeiten, bezw. Kosten, ist der Schutz des Wassers in Rohrleitungen von allgemein ungenügender Tieflage gegen Erhöhungen seiner Temperatur verbunden; diese Erhöhung wird darum gewöhnlich als ein unvermeidlicher Uebelstand hingenommen. Solange die öffentliche Gesundheitspflege im wärmeren Wasser keine hygienischen Nachteile erblickt und die Temperatur nicht über 16 Grad C. ansteigt, dürfte auch schwerlich eine Aenderung in der seitherigen Gepflogenheit eintreten. Man kann übrigens in solchen Fällen durch künstliche Kältezufuhr die Temperatur beliebig erniedrigen. Benetzung der äußeren Röhrenwände an zugänglichen Stellen z. B. und energische Luftströmungen zur Erwirkung von Verdunstung daselbst ist ein sicher wirkendes Mittel, um die Temperatur des durch Rohrleitungen fließenden Wassers herabzusetzen. Auch kann man zur Erzielung der Temperaturherabsetzung die Röhren stellenweise mit einer vielfach gewundenen Leitung kleiner Weite umhüllen, durch welche eine Kältemischung (vgl. Abschn. III, S. 510) geführt wird, wie dies z. B. W'ood vorgeschlagen und im Scientific Americ., Jahrg. 1891, S. 99 beschrieben hat. Allein alle diese Einrichtungen sind — wie erwähnt — kostspielig und umständlich und man kann sie — wenigstens bei Neuanlagen — in den meisten Fällen entbehrlich machen. Der beste Schutz gegen Temperaturerhöhungen im Sommer liegt nämlich in einer angemessenen Tiefe der Rohrachse unter Bodenoberfläche und in einem reichlichen Wasserverbrauche im Versorgungsobjekte; 2 Meter Deckung dürften denselben in unserem Klima fast allerwärts in ausreichender Weise gewähren.

Verfasser gibt in den meisten Fällen den Röhren 2 bis 2,5 Meter Deckung, auch aus dem Grunde, weil er die von den Hauptleitungen abzweigenden Hauszuführungen im Scheitel der Röhren abnimmt, um eine konstante Entlüftung der Hauptröhrenfahrt zu erreichen (vgl. § 52).

Wir haben seither im wesentlichen gußeiserne Röhren oder Metallröhren als Träger des Leitungswassers im Auge gehabt. Alle unsere Ausführungen gelten übrigens auch für Röhren aus anderen Baustoffen, wie Zement, Asphalt, Holz etc. etc. Auch die S. 726 entwickelte Formel gilt für diese Stoffe, wenn in (2) statt des äußeren Durchmessers D die Lichtweite gesetzt, bezw. — was annähernd zulässig — die Leitungsfähigkeit der Rohrwand mit jener der Erdumhüllung identifiziert wird.

Erfolgt die Leitung des Wassers in Kanälen, so liegen die Verhältnisse wesentlich anders. Kanäle, welche gegen die Atmosphäre offen sind (Gräben), werden im Winter stets unter den Einwirkungen des Frostes zu leiden haben und im Sommer warmes Wasser liefern. Dagegen gibt es natürlich keine

Abhilfe: das einzige Mittel wäre, sie zu bedecken, und daß man dieses nicht anwenden will, ist eben durch den Bau des offenen Grabens gezeigt.

Sind die Kanäle nur mit offenem Spiegel, im übrigen bedeckt angelegt, so ist die in Bewegung befindliche Wassermenge von einem Mantel umhüllt, der die mittlere Bodentemperatur hat und mit welchem sie, soweit sie den Umfang benetzt, einen Wärmeaustausch in ähnlicher Weise unterhält, wie wir denselben bei Röhren betrachtet haben. Außerdem ist aber noch die von der Luft berührte Spiegelfläche des Wasserlaufs vorhanden, und bei dieser ist der Wärmeaustausch ein nicht bloß von dem Temperaturgrade der Luft, sondern auch ein von ihrer Bewegungsgröße und Bewegungsrichtung sowie ihrem Sättigungszustande abhängiger. Es muß also bei Betrachtung der Temperaturverhältnisse zwischen dem wasserberührten und dem luftberührten Umfange des Wasserquerschnittes unterschieden werden.

Die gegen die Luft abgegrenzte Wasserfläche kann bei jeder Lufttemperatur eine Abkühlung erfahren. Ist die Luft wärmer, wie das Wasser, so ist zur Abkühlung nur erforderlich, daß die relative Feuchtigkeit derselben eine geringe sei: dann wird sie selbstverständlich das Sättigungsdefizit (Abschn. II, S. 175) aus dem Wasser aufzunehmen suchen, und dies kann nur erreicht werden durch eine am Wasserspiegel stattfindende Verdunstung. Diese entzieht aber (Abschn. I, § 2, S. 12) dem Wasser Wärme. Ist die Luft kälter, wie das Wasser, so ist der Wärmeübergang selbstverständlich.

Tritt nur wenig Luft in den Kanal ein, so ist die über dem Wasser stehende, bezw. wenig bewegte Luft nahezu oder ganz gesättigt und der Anlaß zur Verdunstung verschwindet; im übrigen wird die Luft in diesem Falle auch nahezu die Temperatur der Erdumhüllung annehmen. Ist die Luft kühler als das Wasser, so werden pro Quadratmeter Wasserfläche bei 1 Grad C. Temperaturdifferenz ca. 5,3 Wärmeeinheiten pro Stunde durch Strahlung (0,0015 Cal. pro Quadratmeter und Sekunde) an die Luft abgegeben, d. h. etwas mehr als doppelt so viel dessen, was die Kanalwände fortzuleiten vermöchten. Hat die Luft eine höhere Temperatur, als das Wasser, so findet Wärmeeintritt in das Wasser statt, und man setzt die übergehende Wärmemenge in der Regel gleich jener, welche von den Wänden pro Flächeneinheit übertragen würde, wenn sie die Transmissionsfläche gleich jener des Wasserspiegels hätten.

Im letzteren Falle vollzieht sich also die Wärmeübertragung ähnlich wie im kreisrunden Rohre; statt des Rohrumfanges ist aber der Umfang des Wasserquerschnittes einzuführen. Nachdem bei vollständig gefülltem kreisförmigem Rohre der Flächeninhalt im Vergleich zum Umfange ein Maximum ist, wird mithin bei jedem nicht vollständig mit Wasser erfülltem Profile (also bei jeder offenen Leitung) eine größere Wärmemenge nach außen geleitet, bezw. wenn die Umhüllung wärmer ist, als das Wasser, von außen hereinkommen. Die Ausgleichung der Wassertemperatur mit der Temperatur der Erdumhüllung erfolgt hier für die gleiche durchfließende Wassermenge rascher, bezw. die Temperaturerhöhung oder Erniedrigung wird an und für sich unter sonst gleichen Umständen intensiver. Durch Vergrößerung des benetzten Umfanges und des Spiegels kann man hier nach Belieben eingreifen, was besonders dann von Vorteil ist, wenn es sich um die Zuleitung von Flußwasser handelt, das mittels der Erdtemperatur im Winter erwärmt und im Sommer abgekühlt werden soll. Anderseits muß natürlich der Kanal in jene Tiefe gelegt werden, in welcher bedeutende Schwankungen der Erdtemperatur nicht mehr Vorkommen.

Zur Sommerszeit kann durch Ventilation eine weitere Abkühlung des Wassers hervorgerufen werden. Wie bereits erwähnt, nimmt bei der Berührung

mit einer Wasserfläche jede nicht vollständig gesättigte Luft Wasserdampf auf und dieser kann sich nur auf Kosten der dem Wasser anhaftenden Wärme bilden. Die Verdampfung kühlt also das Wasser ab. Je mehr Luft mit dem Wasserspiegel in Berührung kommt und je weniger die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist, um so mehr Wärme wird dem Wasser entzogen. Das Einleiten und Ableiten von Luft nennt man Ventilation.

Erfahrungsgemäß bewirkt eine Geschwindigkeit des Wassers von mehr als 0,9 Meter pro Sekunde eine natürliche Aspiration von Luft; mit dem Anwachsen der Geschwindigkeit nimmt diese Aspiration zu. In solchen Fällen wird es also einerseits nötig, für Oeffnungen zu sorgen, durch welche die frische Luft zutreten kann. Anderseits muß aber auch die allmählich mit Wasserdampf gesättigte Luft wieder austreten können, wofür ebenfalls Sorge zu tragen ist (Pulsion). Dies geschieht in der Regel durch entsprechende Vorkehrungen an den Zugangsscbachten zu den Kanälen. — Nachdem aber diese Manipulation nur im Sommer einen Vorteil gewährt, im Winter dagegen das Eintreten der kalten Luft unerwünscht abkühlend wirken würde, sind diese Eintrittsöffnungen und Austrittsgelegenheiten im Winter zu sperren, d. h. regulierbar einzurichten. Die Einwirkung kalter Luft ist eine sehr intensive, weil sie im Kanal nicht nur auf Kosten der dort vorhandenen Wärme in ihrer Temperatur erhöht, sondern auch ausgedehnt werden muß, was einem weiteren Wärmeverbrauch gleichkommt (Abschn. I, §4, S. 17 ff.); allerdings tritt auch das Umgekehrte bei Zuführung warmer Luft im Sommer ein.

Fließt das Wasser mit geringerer Geschwindigkeit, als 0,9 Meter pro Sekunde, so sind deswegen noch nicht überall besondere Einrichtungen für Aspiration und Pulsion erforderlich, weil unter dem Einflüsse des Windes ebenfalls Luftströmungen in den Kanälen entstehen und weil regelmäßige Windströmungen fast allerwärts Vorkommen. Nur dort, wo dies nicht der Fall ist, erscheint künstliche Ventilation angezeigt, d. h. mechanische Vorrichtungen, welche durch Absaugen der Luft aus dem Kanäle und Forttreiben derselben ins Freie auf der entgegengesetzten Seite ein Eintreten frischer Luft hervorrufen. Wir werden auf diese auch Aerophore genannten Einrichtungen in Abschn. V zurückkommen.

Zu berücksichtigen ist, daß eine natürliche Ventilation nur dann in genügendem Maße zu stände kommt, wenn ein richtiges System von Einlässen und Auslässen an der Kanalanlage vorhanden ist. Es ist zwar unzweifelhaft, daß die Verschiedenheit der Pressungen zwischen Innenluft im Kanäle und äußerer Atmosphäre Lufterneuerung bewirkt; in diesem Sinne arbeiten auch einseitig angebrachte Ventilationen, z. B. die Entlüftungskamine bei den Quellenfassungen (vgl. Abschn. III,

S. 397, Fig. 161, die Rosetten S. 401, Fig. 164 und die durchbrochenen Schachtdeckel S. 404, Fig. 167). Für die Erzeugung kräftigerer Ströme sind aber Einströmungsöffnungen, deren freier Querschnitt in der Gesamtsumme jenen des Luftquerschnittes zwischen Spiegel und Kanalabdeckung erreicht oder überschreitet, nötig und ebenso entsprechende Austrittsöffnungen. Die Konstruktion ist dieselbe, wie jene der eben angegebenen Luftkamine; die Eintrittsöffnung ist aber dem herrschenden Winde zuzukehren und mit stellbaren Jalousien zu versehen; jene des Austritts ist umgekehrt anzuordnen.

Im folgenden geben wir schließlich einige Temperaturbeobachtungsresultate an längeren Zuleitungen (Rohrleitungen und Leitungskanälen).

Nach der Darstellung von Gr ahn [768] erleidet auf der Dhuis-Zuleitung (Paris) bei einer Gesamtlänge derselben von 131 Kilometer (17,13 Kilometer Druckleitung von 1 Meter Rohrweite, der Rest Kanal) das Wasser im Winter eine Maximaltemperaturabnahme von 2,50 Grad C., im Sommer eine Maximaltemperaturzunahme von 2,14 Grad C. Auf der Yanne-Zuleitung (Paris) bei 173 Kilometer Gesamtlänge (21,50 Kilometer Druckleitung von zwei Röhren ä 1,10 Meter Weite,

Mit diesen Ausführungen stehen die Aeußerungen von Bechmann (Abschn. I, [371]) nicht im Einklang; Bechmann giebt an, daß das Wasser in diesen Aquädukten etwa 1 Grad C. Temperaturänderung erleidet.

der Rest Kanal) beträgt die größte Temperaturabnahme nur 1,40 Grad C., die größte Zunahme 2,0 Grad C.

Die maximale Temperaturzunahme des Wassers auf der nahezu 90 Kilometer langen Zuleitung der Wiener Hochquellen beträgt Grad R. = 4,4 Grad C. (Abschn. III, [26]).

In der Frankfurter, ca. 82 Kilometer langen Quellwasserzuleitung, deren Röhren im Mittel 1,8 Meter Deckung haben, ist nach Lindley³) die größte Temperaturschwankung an den Quellen 0,3 Grad C., die Temperatur am Einlaufe der Zuleitung in das Reservoir 7,5 bis 13 Grad C., mithin die maximale Temperaturzunahme 4> 13 — 7,5 — 0,3;+: 5,2 Grad C.; vgl. auch [765].

In der 5140 Meter langen, 450 Millimeter weiten Zuleitung für die Stadt Freiburg i. B. beträgt die maximale Temperaturzunahme annähernd 1 Grad C.

Die Verhältnisse des Beispieles S. 727 entsprechen der Regensburger Wasserleitung. Die Wärmezunahme ist faktisch 0,15 bis 0,17 Grad C. gewesen.

Ueber die Erwärmung des Brauchwassers durch die Zuleitung und die Verteilungsleitungen in Zürich in den Sommermonaten giebt die Tabelle in Abschn. III, S. 375 Aufschluß.

Nachstehende Tabelle giebt Auskunft über die im Betriebsjahre 1890 in Dresden beobachteten Temperaturverhältnisse des Wassers an der Entnahmestelle, im Hochreservoir und im Rohrnetze:

Monat

Temperatur des Temperatur des Temperatur des Wassers x. Haupt- Wassers im sammelbrunnen Hochreservoir in der Leitung Grad Celsius

Grad Celsius

Wassers

Mittlere Temperatur der Luft am Hochi'eservoir

Grad Celsius

Grad Celsius

höchste

niedrigste

mittlere

höchste

mittlere

höchste

niedrigste

mittlere

morgens 6 Uhr

nachmittags 3 Uhr

abends 9 Uhr

Januar Februar März .

J-X 02 00 00 üt 00

Ir

O ® GO

p ül 05 LO O O

p Ci CO C5 CZT7 O

Cd ^ CO

vT¹ P O1 CO O Cj

V

Ol C to

cq © t³

iO iO iO

April .

Mai

Juni

Juli

August

September

Ol a p    MM O

ho 'qD 7p».    öo to oo

o o +

l> O Cd

t-H t-H

IO CI »o

O Cd"

t-H t-H

cq Cd co 00 Cd co

r-H r—I

6,6

7,6

9,0

^ 00 Cd CO ^

r³H t-H t—H

14,0

CO io

o ® co

hd C5 cd

*-» rH T-H

8,6

12,2

13,6

15,0

14,2

10,4

12,6

12,9

13,6

Ki © -U

co o

8,0

10,9

13,0

+ 1,9 + 9,8 + 10,7

+ 11,0 + 19,3 + 18,0

+ 4,0 + 10,9 +12,2

cq © IO ^ 1-0

15,2

11),6

17,6

13,8

15,2

14,6

14,5

17,4

16,1

+ 13,3 + 14,3 + 9,8

+ 21,0 + 22,3 + 16,5

+ 15,0 + 16,0 +11,3

Oktober . November Dezember

oo p +

5=- ln DO

iq o

r-H o CO

03 OO CO CO t-h c>

oi »o o

C4 O O

CG Cd CO ^ Cd 00

o © © cd h i>

CO O 00 ■rf CG l>

CG CO Cd

cg co

r—I rH t—I

'F o oo

++ i

© CG © 05 CO IO

+ 5,2 + 0>3 — 8,0

an

Ueber die Anordnung des Dresdener Wasserwerkes siebe Abschn. III, S. 288 [28]. Weiteres ist den Betriebsberichten der verschiedenen Wasserwerke zu entnehmen, worauf wir verweisen. Sehr interessant sind u. a. auch die Beobachtungen von Winter (Abschn. III, [88]) der Wasserversorgung Wiesbaden, bei welcher, wie in Baden-Baden, der Untergrund teilweise durch Wasserdampf von Thermalquellen und durch Thermalquellenleitungen geheizt ist.

Litteratur: 811, 812, 813, 838, 839.

738, 745, 746, 755, 765, 768, 772, 773, 775, 780, 781, 792, 793, 798, 810,

§ 49. Reservoire und Aequivalente für dieselben.

Liefert ein Wasserbezugsort durch eine Leitung stets genau so viel Wasser, als der Leitung am Verbrauchsorte entnommen wird, wie dies z. B. bei den in früheren Zeiten üblichen ständig laufenden Brunnen der Fall war, so ist ein Reservoir für die Verteilung dieses Wassers entbehrlich. Der Fall ist heute noch praktisch, wenn künstliche Wasserhebung stattfindet und die Leistung der Pumpwerke sich jederzeit genau dem thatsächlichen Verbrauche anpaßt, wobei Standröhren oder Windkesselanlagen die Pressung regulieren.

Sobald jedoch der Verbrauch an einer Wasserleitung veränderlich ist, während ein ebenfalls, aber in anderer Weise veränderlicher oder ein konstanter Zufluß stattfindet, muß entweder kontinuierlich das Maximum des Verbrauches zugeführt oder dafür gesorgt werden, daß bei Zuleitung des mittleren Verbrauchsquantums alles ankommende Wasser, welches nicht gleich nach der Ankunft zur Verteilung gelangt, für die Zeiten stärkeren Verbrauchs aufgespeichert werde. Im ersteren Falle wird nur in Zeiten des Maximalverbrauchs das zugeführte Wasser ausgenützt; in den übrigen Zeiten läuft dasselbe unbenutzt ab. Im zweiten Falle verhindert man das unbenutzte Wasser am Ablaufen durch Anlage eines Reservoirs. Letzteres ist das Ausgleichungsmittel zwischen den unregelmäßigen Wasserzuflüssen vom Wasserbezugsorte und dem stets wechselnden, einmal hoch über, das andere Mal tief unter dem Durchschnitte stehenden Ver

brauche im Versorgungsgebiete.

Der Mangel eines Reservoirs verursacht erheblich höhere Kosten für die Hauptzuleitung, wenn dem Maximalstundenverbrauche (S. 609) Rechnung getragen werden soll; auch kann durch diesen Mangel, soferne kein doppelter Zuleitungsstrang besteht, bei Unterbrechungen in der Zuleitung die Wasserversorgung ganz unmöglich gemacht werden. Bei Gravitationsleitungen müßte überdies die Bezugsquelle pro Sekunde im Stande sein, den Maximalstundenverbrauch, auf Sekundenleistung bezogen, zu liefern, was die Kosten der Fassungsanlagen mit wenig Ausnahmen — vielleicht Flußwasser oder Seewasser

ganz erheblich vergrößert.

Wir haben S. 610 das sekundliche Maximum des Wasserzuflusses entsprechend dem Stunden-maximum am Tage des Maximal Verbrauches bei bestimmter Einwohnerzahl angegeben. Nennt man dasselbe Qy, das mittlere konstante Zuflußquantum an diesem Tage Q₂, so bestehen die Beziehungen bei Anwendung der früheren Bezeichnungen:

HDp \L ’

wenn neuerdings Dy die dem Quantum Qy, D₂ die dem Quantum Q₂ entsprechende Lichtweite bedeuten (vgl. Abschn. I, S. 105, Gleich. 3). Man findet hieraus die Lichtweiten Dy und D₂ in dem Verhältnisse:

Qi = 1,50 Q₂;

Qi

= 1/

Q‘2 — "j/

^2⁵

IL

Dy

D₂

₌i '/w.

V <?2²

l/l,50² = 1,18,

welchem sodann die Kosten der Zuleitung entsprechen. Besteht also kein Reservoir, so kostet die Zuleitung 18% mehr, als im anderen Falle, woraus hervorgeht, daß das Reservoir um so vorteilhafter wird, je länger die Zuleitung, bezw. je größer ihre Lichtweite ist.

Wird der Sicherheit wegen statt eines einzigen Zuführungsrohres bei bestehendem Reservoir im Falle der Zuleitung ohne Reservoir ein doppelter Strang gelegt (vgl. S. 707), so berechnet sich das Kostenverhältnis zu 1,52 . 1,18 — 1,79.

Fassungsvermögen. Der im einzelnen Falle unbedingt erforderliche Inhalt zur Ausgleichung zwischen Zufluß und Entnahme, d. h. der minimale Reservoirinhalt, läßt sich berechnen; die Ansprüche, welche die

Wasserverteilung stellt, sind einfach zu kombinieren mit der Leistungsfähigkeit der Zuleitung, bezw. des Wasserbezugsortes.

Ist die letztere unregelmäßig (soll z. B. periodischen Schwankungen im Quellenergebnisse durch das Reservoir Rechnung getragen werden oder ist man auf Sammlung atmosphärischer Niederschläge angewiesen), so muß der Inhalt in der Regel sehr hoch gegriffen werden. Für die Berechnung des Inhaltes solcher Behälter sind schon in Abschn. III, § 34 und 35 einige Anhaltspunkte geboten worden. Mit Hilfe derselben vermögen wir die Inhalte von Zisternen und Sammelteichen, welche durch die atmosphärischen Niederschläge etc. gespeist werden, zu bestimmen, wenn sie bei gleichmäßiger oder bekannter ungleichmäßiger Abzapfung innerhalb gewisser Grenzen gefüllt bleiben sollen. Ganz ähnliche Berechnungen greifen Platz, wenn es sich um die Ermittelung des Inhaltes von kleineren Ausgleichungsbehältern handelt, welche den Unregelmäßigkeiten der Wasserverteilung im Rohrnetze des Versorgungsobjektes während einer Woche oder während eines Tages (24 Stunden) begegnen sollen bei zeitlich und quantitativ bekanntem Zuflusse. Ist der letztere konstant, so ergiebt sich der erforderliche Minimalinhalt eines Reservoires ohne weiteres; ist er veränderlich, so wird der Minimalinhalt hauptsächlich davon abhängig, ob es in unserer Macht steht, zeitlich die Veränderlichkeit zu regulieren.

Bei konstantem Zulaufe ist am Tage des Maximaltagesverbrauches der minimale Reservoirinhalt gleich der auf S. 606 erläuterten „fluktuierenden Tagesmenge“, die wir S. 607 für verschiedene Beispiele angegeben haben. Diese fluktuierende Tagesmenge wäre in Fig. 243, S. 605 graphisch zu berechnen als der Inhalt der Fläche zwischen der Verbrauchskurve und der Horizontalen, welche dem

durchschnittlichen Verbrauche entspricht.

In gleicher Weise wird man bei konstantem Zulaufe den minimalen Reservoirinhalt bestimmen, wenn das Reservoir die Schwankungen während einer Woche auszugleichen hat. Derselbe wäre z. B. in dem S. 603 gegebenen Beispiele von Zürich = 0,04 -f- 0,11 -j- 0,08 + 0,08 + 0,05 -j- 0,07 = 0,43 mal dem durchschnittlichen Tagesverbrauche in der betreffenden Woche. Selbstverständlich muß außer dem eben ermittelten Inhalte noch jener vorhanden sein, der den Tagesschwankungen entspricht.

Wollte man den jährlichen Verbrauchsschwankungen bei konstantem Zuflusse Rechnung tragen, so hätte man z. B. entsprechend der S. 602 unten für Süddeutschland angegebenen Tabelle den Reservoirinhalt auf 0,10 -f- 0,25 -f- 0,30 + 0,30 + 0,25 + 0,15, d. h. auf das 1,35 fache des monatlichen Durchschnittsverbrauches zu bemessen u. s. w.

Liegt bei veränderlichem Zulaufe die Möglichkeit vor, in Zeiten starken Verbrauches den Zulauf zu steigern und umgekehrt, oder, falls die Wasserzuführung zeitweise unterbrochen wird, diese Unterbrechung zu den Stunden des geringsten Verbrauches eintreten zu lassen, so genügt ein verhältnismäßig kleines Reservoir und umgekehrt. Die Berechnung des Inhaltes zeigen wir am besten an einigen Beispielen.

Beispiel I. Es liege ein Pumpwerk zur Speisung einer Wasserversorgung deren Stundenverbrauch ähnlich schwankt, wie jener S. 607 für den

vor,

20. Juli 1881 angegebene von Dresden. Das Pumpwerk arbeitet von morgens 6 Uhr bis abends 8 Uhr und liefert in dieser Zeit regelmäßig pro Stunde 7,14 °/o des Tagesbedarfes; wie groß wird der Minimal-Reservoirinhalt und wie groß müßte er werden, wenn die Thätigkeit des Pumpwerkes erst morgens 8 Uhr beginnt und bis abends 6 Uhr fo.rtdauert, in welch letzterem Falle pro Stunde regelmäßig 10°/° des Tagesbedarfes geliefert würden?

Lueger, Wasserversorgung.

Bezeichnet man mit q in Prozenten das stündliche Lieferquantum, v das stündliche Verbrauchsquantum, so ist q — v das in der betreffenden Stunde dem Reservoir zugeführte oder entzogene Wasser, je nachdem das Zeichen positiv oder negativ wird. Da Entnahme und Zufluß innerhalb 24 Stunden gleich sind, so giebt die Gesamtsumme der positiven oder negativen Differenzen den Inhalt des Reservoirs an. Es entsteht folgende Tabelle:

Dienst von morgens 6 bis abends 8 Uhr

Dienst von morgens 8 bis abends 6 Uhr

Zeit

in %

in %

Zeit

in %

in %

N. 12—1

1—2

2—3

3-4

4—5

5—6

6—7

7—8

8—9

9-10

10-11

11—12

oooooo

oooooo i> G i> t-" i>

1,48

1,11

0,74

1,11

1,48

2,21

N. 12—1

1—2

2—3

3—4

4-5

5—6

6-7

7—8

8—9

9—10

10-11

11—12

0,00

1,48

1,48

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

1,11

1,11

0,74

1,11

1,48

2,21

0,00    5,17

0,00

4,43

10,00

10,00

10,00

10,00

5,17

5,17

5,54

5,90

4,83

4,83

4,46

4,10

0,74

1,11

1,48

2,21

5,17

4,43

M. 12—1

1—2

2-3

3-4

4—5

5-6

i—I t-H    r-1 t-H

C-* !>■ L '-

6—7

7-8

8-9

9—10

10-11

11—12

''t¹    o    o    o    o

1—I    o    o    o    o

l>    l>    ©    ©    o    o

§5 cS    S    3    3    g    g g

O r—I    r-H    r-H    T—I    O    0~ t-h'

5,17

3,69

2,21

1,48

M. 12—1

1—2

2—3

3—4

4-5

5—6

6—7

7—8

8—9

9—10

10—11

11—12

10,00

10,00

10,00

10,00

10,00

10,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

6,27

3,73

5,90

4,10

5,17

4,83

5,90

4,10

5,90

6,64

6,64

5,54

5,17

3,69

2,21

1,48

4,10

3,36

6,64

5,54

5,17

3,69

2,21

1,48

99,96

100,02

20,62

20,68

100,00 100,02

42,44

42,46

Man hätte also im ersten Falle das Reservoir auf mindestens 20,7 % > im anderen Falle auf mindestens 42,5 % des Maximal-Tagesverbrauches zu bemessen.

Beispiel 2. Man hat für den Betrieb des S. 678 gedachten Wasserwerkes fünf Maschinen zur Verfügung, von welchen jede pro Stunde 1,4% des Tageskonsums am Tage des Verbrauchsmaximums zu fördern vermag. In welcher Anordnung muß man die Maschinen gehen lassen, wenn der Betrieb von Mitternacht bis zur nächsten Mitternacht nicht unterbrochen wird, bei Beginn des Betriebes das 3,33% des Tagesverbrauchs haltende Reservoir leer war, sowie während des Betriebes keinWasser durch Ueberlauf im Reservoir •verloren werden soll?

Unterstellt man z. B. den Stundenverbrauch Berlins vom Juli 1882 (S. 507), so ergiebt sich die in folgender Tabelle enthaltene Disposition:

Man siebt, daß das Reservoir mit 3,16°/o Inhalt ausreicben würde, also bei Beginn des Betriebes noch ein kleiner Wasserstand, entsprechend 0,17% des Tagesverbrauches, vorhanden sein darf, ohne daß während des Betriebes Ueberlauf stattfindet. Diesen Wasserstand wird man dadurch herstellen, daß man in der Zeit zwischen 11 und 12 Uhr nachts, in welcher nur eine Maschine geht, blos etwas über eine Viertelstunde'pumpt.

Die notwendige Minimalgröße der erforderlichen Reservoire ist also bei einer einzigen Maschine, welche eine beschränkte Zahl Stunden arbeitet (Tagesbetrieb), bedeutend und unter sonst gleichen Umständen erheblicher als beim konstanten Zulaufe; sie wird dagegen sehr gering, bezw. nähert sich der Null, sobald man durch eine größere Zahl von Maschinen sich den Schwankungen des Verbrauches anschmiegen kann, was wir schon S. 674 ff. eingehender beleuchtet haben.

Bei konstantem Zuflusse und insbesondere bei sehr langen Zuleitungen pflegt man dem Reservoir in der Regel einen Inhalt zu geben, welcher dem sogen, durchschnittlichen Tagesverbrauche (d. h. dem gesamten Jahresverbrauche, dividiert

100

durch 365) gleichkommt. Es sind dies

während nach der Rechnung, wie wir sie geführt haben, etwa ein Drittel bis die Hälfte nötig wären. Den überschüssigen Rest betrachtet man als Reserve bei Reparaturen an der Hauptzuleitung und willkommene Unterstützung bei rasch eintretender Verbrauchssteigerung, z. B. bei Feuersgefahr etc.

1,5

Zeit

12—1

1—2

2—3

3—4

4— 5

5— 6

6— 7

7—8

8—9

9—10

10-11

11-12

12—1

1—2

2—3

3—4

4—5

5—6

6-7

7—8

8—9

9—10

10-11

11—12

Zufuhr q

Verbrauch

Maschinen

zahl

Wassser-nienge in °/₀

in %

Reservoir Inhalt am Ende der Zeit

Bemerkungen

r-¹ r-¹ fo ^ ^ s* s* s* s* 9¹ s* p¹ ^    **    ^    ^ ^ >-»

O £ O © © © © § 8 § g 8 § § g g g g g g g & £ S

CO    (M    03    C5

O    I    ©    ©    ^

O    ¹    ©    H    ©

0,02

0,20

0,77

0,81

0,07

0,10

0,12

0,09

0,09

0,03

0,46

0,03

OO H O CO O CO! Ol lO

o o ' o o

O o ,    ©

cooüt I

05 00 05 t-i

0,03

0,01

0,03

1,05

1,54

1,46

1,15

1,35

1,15

0,62

1,39

2,20

2,27

2,37

2,49

2,58

2,67

2,70

3,16

2,75

2,78

2,22

1,14

0,81

Der Maximalwasserstand im Reservoir ist aus der fettgedruckten Ziffer zu erkennen.

Der Nullstand kann durch etwas über Vistün-digen Schlußbetrieb mit einer Maschine, bez w. ca. % Stunden Pause erreicht werden.

100,80

99,99

4,33    3,52

= 67% des Maximaltagesverbrauches,

Ausführliche Angaben über den Wasserinhalt von Reservoiren für städtische Versorgungen findet man in den im Abschn. III, S. 288 mit fettem Drucke hervorgehobenen statistischen Werken und in den S. 562 erwähnten statistischen Zusammenstellungen des deutschen Vereins der Gas- und Wasserfachmänner. In [20] S. 416 fF. giebtThiem dasVerhältnis zwischen Reservoirinhalt und Maximaltagesverbrauch für eine Reihe von deutschen Städten an; dasselbe beträgt für: Oberhausen 0,05, Lübeck 0,10, Hamburg (alte Versorgung) 0,13, Köln 0,14, Breslau 0,16, Bochum 0,16, Strafiburg 0,17, Mülheim a. Rh. 0,17, Dessau 0,17, Krefeld 0,20, Münster i. W. 0,21, Düsseldorf 0,22, Leipzig 0,28, Liegnitz 0,24, Bremen 0,26, Charlottenburg 0,28, Dortmund 0,28, Stettin 0,29, Bernburg 0,30, Ratibor 0,33, Altona 0,33, Witten 0,34, Kiel 0,36, Danzig 0,38, Halle a. S. 0,40, Essen 0,40, Würzburg 0,40, Königsberg 0,42, Bonn 0,42, Görlitz 0,47, Regensburg 0,49, Mülheim a. d. R. 0,49, Rostock 0,57, Elberfeld 0,66, Metz 0,67, Chemnitz 0,68, Gelsenkirchen 0,71, Duisburg 0,71, Dresden 0,74, Posen 0,88, Hannover 0,97, Heilbronn 0,97, Aachen 1,36, Nordhausen 1,43, Wiesbaden 1,46, Bamberg 1,62, Potsdam 2,21. Entsprechend den sogen, „fluktuierenden Tagesmengen“ müßten Ausgleichreservoire nach Thiem (ibid. 519) einen Maximalinhalt von 16,35 bis 24,36% des größten Tagesverbrauchs besitzen, konstanten und gleichmäßigen Wasserzufluß vorausgesetzt. Den Inhalt der englischen Wasserreservoire findet man in [5] und neuere Angaben in C. W. Hastings, Water Work Statistics, welche jährlich in London erscheinen, verzeichnet⁴); jenen amerikanischer Reservoire in [27]. Von französischen Angaben erwähnen wir, daß der Gesamtinhalt aller Pariser Reservoire etwas mehr als der durchschnittliche Tagesbedarf beträgt (Abschn. I, [371], S. 278). Die teilweise als Stollen in Felsen eingetriebenen italienischenReservoire von Cagliari (39000 Einw.)und Neapel (531 OOOEinw.) haben ein Fassungsvermögen von bezw. 10240 und 100000 Kubikmeter; jenes vom Reservoir der Stadt Florenz (191000 Einw.) beträgt 18000 Kubikmeter. Die Stadt Wien (1365000 Einw.) besitzt Reservoire mit einem Gesamtinhalte von über 200000 Kubikmeter. Die größtenteils nach Intzes Patent (D. R. P. Nr. 23187 und 24951) in nachfolgenden Städten ausgeführten eisernen Reservoire besitzen den beigeschriebenen Wasserinhalt: Schwerin (34000 Einw.) 350, Remscheid (40000 Einw.) 400, Colmar (30000 Einw.) 1200, Halle a. S. (101000 Einw.) 1200, Worms (25000 Einw.) 1200, Essen (79000 Einw.) 2000, Mannheim (79000 Einw.) 2000, Lübeck (64000 Einw.) 2100, Liverpool (518000 Einw.) 2930 Kubikmeter. Außerdem die eisernen Reservoire in Oberhausen 200, Emmerich und Leeuwarden (Holland) je 500, Düren 550, Wesel, Diedenhofen und Schiedam (Holland) je 600, Bremerhaven 650, Merseburg 850 Kubikmeter [1001].

Das Fassungsvermögen, welches man einem Reservoire giebt, kann, wie Dupuit sagt, im Interesse der Wasserverteilung nie groß genug werden, weil mit dem Anwachsen desselben die Betriebssicherheit in gleichem Verhältnisse steht.

Diesem Grundsätze ist nach Maßgabe der lokalen Verhältnisse zu entsprechen, wenn die verfügbaren Mittel dies gestatten; bei Maschinenbetrieb und in flachem Gelände wird man die gleiche Betriebssicherheit — besonders bei großen Anlagen — durch eine größere Zahl von Maschinen billiger erreichen können. Sowohl bei der einheitlichen Versorgung als auch bei Versorgung aus verschiedenen Bezugsquellen (Abschn. III, § 42) wird unter Umständen statt eines einzigen Reservoires die Anlage mehrerer von Vorteil sein, weil damit eine weitere Erhöhung der Betriebssicherheit eintritt.

Höhenlage der Reservoire und Amplitude der Spiegelschwankungen. Bei

Gravitationsleitungen ist die im Rohrnetze erforderliche minimale Druckhöhe (vgl. S. 610 und § 52) entscheidend für die tiefste Lage, welche der Spiegel in den Reservoiren einnehmen darf; der Ueberlauf wird bei gemauerten Reservoiren in der Regel nicht höher als 6 bis 8 Meter (Neapel) über diesen tiefsten Spiegel gelegt. Diese Grenze kann reduziert werden durch das disponible Gefälle der Hauptzuleitung; sie höher zu greifen verbietet fast ohne Ausnahme die zulässige Pressung auf die Fundamente des Reservoires, die außer der Wasserlast noch das Gewicht des Reservoirmauerwerkes samt der Erdüberdeckung zu tragen haben. Als minimale

Amplitude zwischen niederstem Wasserstande und Ueberlauf gilt das Maß von 2,5 bis 3 Meter; weiter herabzugehen ist in Rücksicht auf Temperatureinflüsse etc. nicht ratsam. Bestehen die Reservoire aus eisernen Behältern, so ist es wohl möglich, größere Amplituden zu wählen; man pflegt aber auch hier — abgesehen von den sogen. Standröhren — das Maß von 10 bis 12 Meter in der Praxis nicht zu überschreiten. Innerhalb der durch diese Werte bestimmten Grenzen und mit Rücksicht auf die Fundamentverhältnisse hat man da und dort noch freie Wahl für die Anordnung und wird diese selbstverständlich so treffen, daß mit dem Minimum an Kosten ein vorher bestimmtes Fassungsvermögen erreicht wird. Die Lösung erfolgt in der Regel in der Weise, daß man zunächst die Einflüsse des höheren oder tieferen Ueberlaufes auf die Lichtweite der Zuleitung ermittelt und sodann durch Annahme verschiedener Wasserhöhen und verschiedener Konstruktionen — wobei die letzteren unter sich je nach Maßgabe des durch örtliche Verhältnisse bedingten Grundrisses, der Ueberdeckungsweise, des Baumaterials etc. auch bei gleicher Wasserhöhe in der Ausführung billiger oder teurer werden — die für den speziellen Fall geeignetste auswählt.

Frühling*) hat für rechteckige und kreisförmige Grundrisse Werte der Amplitude (d. h. der Wasserhöhe in den Beservoiren) durch Bestimmung des gewissen Annahmen entsprechenden Kostenminimums ermittelt; er findet, daß dort, wo die Kosten der Längeneinheit von Umfassungsmauern proportional dem Quadrate der Wasserhöhe h und einem Erfahrungskoeffizienten wachsen, der günstigste Wert von h proportional der fünften Wurzel aus dem Fassungsvermögen des Behälters, multipliziert mit einem, der erwähnten Abhandlung zu entnehmenden konstanten Faktor sei. Hinsichtlich der offenen Behälter ohne und mit Trennungsmauern verweisen wir auf Abschn. III, S. 418 und 426.

wenn an und für sich wenig wirksame Druckhöhe zur Verfügung Indessen sind die äußeren Verhältnisse selten so, daß man diese günstigste

Lage der Reservoire. Es ist ohne weiteres klar, daß ein Verteilungsreservoir seinen Zweck, die für Zeiten stärkeren Verbrauchs aufgespeicherten Vorräte rasch abzugeben, um so besser erfüllen kann, je näher sich dasselbe den Verbrauchsstellen befindet. In Rücksicht hierauf ist die beste Lage, welche das Reservoir haben kann, im Schwerpunkte der zu versorgenden Stadtfläche**), denn von hier aus vermag das Zuströmen des Wassers zu den einzelnen Ausläufen mit dem Minimum an Druckverlust in den Röhren zu erfolgen, was besonders dann von Wichtigkeit ist steht.

Stelle wählen kann: in der Regel findet man die Bauplätze in den Städten so benützt, daß die weitaus größte Zahl aller Häuser auf flachem Gelände und nur ein kleiner Teil an etwa vorhandenen Gebirgsabhängen oder um einzeln stehende Berge herum errichtet sind. Man wird also nur dort, wo ganz flaches Gelände vorliegt, ohne sehr erheblichen Mehraufwand den Schwerpunkt der Stadt zur Aufstellung eines Hochreservoirs auf Substruktion benützen können; sind dagegen Berge in der Nähe der Stadt, so gebieten es die Rücksichten auf möglichst geringen Herstellungsaufwand bei möglichst großem Fassungsvermögen, das Reservoir in diese einzubauen. Auch ist zu berücksichtigen, daß eine Baustelle für ein Reservoir im Schwerpunkte der Stadt an und für sich teuer wird und daß vielfach mehr oder weniger begründete Einsprachen gegen das Vorhaben eines Reservoirbaues an solcher Stelle erhoben würden, während man an den Gebirgshängen billigeres Gelände und weniger Beanstandungen zu erwarten hat. Immerhin wird man auch in diesem Falle das Reservoir so nahe, als nur irgend möglich, an das Versorgungsobjekt heranzurücken suchen.

*) Ygl. Handb. d. Ingen.-Wissenschaften, Bd. III, Abt. 1, 2. Hälfte, S. 292. Leipzig 1893.

**) Vgl. Forchheimer, Die Wasservers. v, Yokohama und Tokio, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. Bd. 87, S. 178 ff., Jahrg. 1893.

Man hat, insbesondere in früheren Zeiten, fast ohne Ausnahme die Hochreservoire so gelegt, daß sie gewissermaßen den Uebergang von der Hauptzuleitung zum Stadtröhrennetze bildeten. In diesem Falle, welcher in Fig. 370 etwa der Position A entspricht, hat man den Vorteil, daß sich die Bewegung des Wassers ausschließlich nach einer Richtung vollzieht und daß man die in das Reservoir einlaufenden WAssermengen messen und mit den Verbrauchsmessungen im Versorgungsobjekte vergleichen kann. Dagegen hat die Disposition im Gefolge, daß man die

-a

¹

Abschn. II. die Nummern: 242, 266, 272, 279, 294, 320, 331, 367, 369, 375, 386, 451, 488 a, 489, 515, 528, 532, 540, 578, 580, 582, 594, 596, 598, 625, 630, 633, 667, 676, 690, 694, 695, 704, 705, 712, 734, 740. Neuerdings erwähnen wir: Fleischer, M., Die Wasser- und Temperaturverhältnisse des nicht besandeten Hochmoorbodens. Landw. Jahrb., Bd. 20, S. 771, Jahrg. 1891. — Ebermayer, E., Untersuchungen über das Verhalten verschiedener Bodenarten gegen Wärme, über den Einfluß der Meereshöhe auf die Bodentemperatur, über die Bedeutung der Wärme für das Pflanzenleben. Forsch, a. d. Geb. d. Agrikulturphys. Bd. 14, S. 195, Jahrg. 1891.

—    Derselbe ibid. S. 379: Untersuchungen über den Einfluß lebender und todter Bodendecken auf die Bodentemperatur. — Kerner v. Marilaun, Die Aenderung der Bodentemperatur mit der Exposition. Meteor. Zeitschr. Jahrg. 1891, S. 80. — Andre, Ch. und Raul in, J., Ueber den Einfluß der Beschaffenheit des Erdreichs auf die Bodentemperatur. Comptes rend. Bd. 112, S. 256, Jahrg. 1891. — v. Liburnau, L. und Eckert, Mitteilungen aus dem forstlichen Versuchswesen in Oesterreich. Heft III, Jahrg. 1892. — Ueber die Wärmeleitungsfähigkeit verschiedener Bodenarten ist des Weiteren nachzusehen: [810], [813]. — Wild, Ueber die Bodentemperatur von St. Petersburg und Nukuss, Repertorium für Meteorologie. Bd. VI. St. Petersburg 1875.

—    Liebenberg, Untersuchungen über die Bodenwärme. Halle 1875. — Nördlinger, Th., Einfluß des Waldes auf die Luft- und Bodenwärme. Stuttgart 1885. — Ramann, E., Forstliche Bodenkunde. Leipzig 1893. — Fortlaufende Orientierung über den Gegenstand und dessen Litteratur gewährt die Zeitschrift von Wollny: Forschungen auf dem Gebiete der Agrikulturphys., Winter. Heidelberg.

²

lieber den schützenden Einfluß der Schnee- und Rasendecken s. [780], [838].

³

Festschrift: Frankfurt und seine Bauten. Frankfurt 1886.

⁴

Nach Frühling (Handb. d. Ingen.-Wissensch. Bd. 3, Abt. I, 2. Hälfte. Leipzig 1893) sollen „englische Ingenieure“ die Regel geben, für Zuleitungen bis zu 80 Kilometer Länge die Aufspeicherung eines für 48 Stunden ausreichenden Vorrates in Aussicht zu nehmen und für längere Zuleitungen entsprechend mehr.

y/

\\

'7

•D

Fig. 370.

Lichtweite des vom Reservoir zum Versorgungsobjekte führenden Hauptstranges Al entsprechend der Sekundenleistung beim Maximalstundenverbrauch am Tage des größten Tagesverbrauches berechnen muß, daß jede Unterbrechung an diesem Hauptstrange A 1 ein Auf hören des Betriebes zur Folge hat, und daß das Wasser nie direkt, sondern erst nach mehr oder weniger langem Aufenthalte im Reservoir zur

Cf *

1*1

Fig. 371. Längenprofil.

Verteilung gelangt. Die Verteilung erfolgt in der Weise, daß die Meereshöhe, auf welcher an den einzelnen Stellen des Rohrnetzes die disponible Druckhöhe (hx, h₅, A₃, h) ansteigt, vom Reservoir gegen das Ende des Netzes abnimmt, wie in Fig. 371 a gezeigt.

Denkt man sich dagegen das Reservoir an der Stelle B der Fig. 370, so würde es am Ende der von P ausgehenden Hauptzuleitung liegen und diese letztere auf der Strecke von 1 bis 111 gleichzeitig als Verteilungsleitung dienen. Die Druckhöhenlinie würde sich bei starkem Verbrauche etwa in der Weise zeigen, wie sie durch AVB im Längenprofile (Fig. 371b) angedeutet ist. Man sieht sofort, daß dann die Speisung eines Teils der Stadt (1 V) direkt von der Hauptzuleitung

erfolgt, während von dem Reservoir B aus der andere Teil (111 V) mit Wasser versorgt wird. Zur Stunde des Maximalverbrauchs würde also die von P ausgehende Leitung nur einen Teil — die Hälfte — der Wassermenge zu führen haben, welche im anderen Falle die von A ausgehende Hauptverteilungsleitung A 1 transportieren muß. Die disponible Druckhöhe erreicht jetzt beim Maximalstunden verbrauch im Zentrum der Stadt ihr Minimum (A₅) und steigt von dort aus vorwärts und rückwärts wieder an (hv Ä₃, h); im übrigen ist für ihre Größe die im Abschn. I, § 17 durchgeführte Rechnung maßgebend. Ein weiterer Vorteil dieser Disposition liegt darin, daß jetzt eine Unterbrechung der Hauptzuleitung keineswegs das Auf hören des Betriebes zur Folge hat; ist diese Unterbrechung eingetreten, so versorgt das Reservoir B und umgekehrt, wenn die Strecke B 111 unterbrochen wäre, die Zuleitung P I die Stadt mit Wasser. Auch kommt das letztere unter allen Umständen in der heißen Jahreszeit frischer zur Verteilung, weil bei starkem Verbrauche teilweise, bei schwachem Verbrauche ganz von P her (also direkt von der Quelle, Pumpstation etc.) gespeist wird und die Füllung des Reservoires in der Hauptsache stets während der Stunden niederen Verbrauches, also in der Nacht, stattfindet, während welcher Zeit die äußere Temperatur im Sommer eine möglichst niedrige ist.

Diesen Vorzügen stehen nur zwei Nachteile gegenüber: die Strömungsrichtungen im Verteilungsnetze sind häufiger als bei dem Reservoir der Lage A entgegengesetzten Sinnes, und eine Messung des in das Reservoir strömenden Wassers er-giebt keinen Anhaltspunkt für Vergleichungen mit dem Verbrauche im Versorgungsobjekte.

Würde man neben dem Reservoire B noch das Reservoir A bestehen lassen, so ist der zuletzt genannte Nachteil beseitigt; im übrigen wird die Verteilung sich ebenso günstig, wie oben erwähnt, vollziehen. Fügt man ein drittes Reservoir C zu, so erreicht man eine noch gleichmäßigere Verteilung der Pressung im Rohrnetze und eine noch größere Betriebssicherheit, indem jetzt die Versorgung auch dann nicht unterbrochen ist, wenn gleichzeitig auf Ä I und B 111 Störungen stattfinden. Die Zufügung eines vierten Reservoirs D wird die Sicherheit noch weiter vermehren.

Es ist deshalb ein großer Vorteil für jeden Wasserwerksbetrieb, wenn man statt eines einzigen großen Reservoires mehrere kleinere von gleichem Gesamtinhalte in unmittelbarer Nähe des Verteilungsnetzes errichtet.

Alle diese Betrachtungen gelten selbstverständlich auch für den Fall, daß statt einer Gravitationsleitung eine von P ausgehende Druckleitung kontinuierlich Wasser nach dem Versorgungsobjekte liefert (S. 614). Liefert das Pumpwerk nur während gewisser Tagesstunden WTasser, so müssen hinsichtlich Berechnung der Licht weiten für Zuleitung, Fassungsvermögen des Reservoirs etc. besondere Rücksichten genommen werden, weil in diesem Falle die Versorgung nicht stets von zwei Seiten erfolgt, wie vorhin.

Der Wechsel in der Strömungsrichtung des Wassers im Rohrnetze hat unseres Erachtens nur bei schlecht gepflegten Anlagen, bei welchen die Spülschließen fehlen und sich infolgedessen viel Schlamm in den Röhren absetzt, Unzuträglichkeiten ; in gut unterhaltenen Rohrnetzen hat die Stellung des Reservoires an das Ende der Hauptzuleitung noch nirgends nachteilige Folgen gezeigt. Im übrigen sind die durch eine solche Disposition entstehenden Wasserbewegungen seither auch sehr wenig präzis untersucht worden. Wir werden in § 51 das Rechnungsverfahren zeigen, welches diese Bewegungen genauer zu verfolgen gestattet; bezüglich der

Verhältnisse an der die beiden Reservoire verbindenden Hauptleitung verweisen wir auf Abschn. I, § 17, in welchem der Zusammenhang zwischen Reservoirinhalt, Leitungsdurchmesser etc. ausführlich abgehandelt wird.

Bauliche Anordnung der Reservoire im allgemeinen. Abgesehen von den Thalsperren und Zisternen, welche wir in Abschn. III erörtert haben, giebt es in der Hauptsache drei Arten von Reservoiren:

1.    Zuleitungskanäle, welche vermöge ihres großen Inhaltes ohne weiteres als Reservoire dienen.

2.    Reservoire, welche auf oder in den gewachsenen Boden gelegt werden können.

3.    Reservoire, welche auf Substruktion gestellt werden müssen, weil sie hoch über dem zur Verfügung stehenden Baugrunde anzulegen sind.

Was die Herstellung der zwei erstgenannten Arten betrifft, so gelten hinsichtlich der Ausführung alle im Abschn. III und seither genannten Bedingungen.

Lange Zuleitungskanäle haben in der Regel ein sehr kleines spezifisches Gefälle und einen verhältnismäßig bedeutenden Wasserquerschnitt und können unter diesen Umständen, wie wir bereits S. G90, 4 bemerkt haben, als Sammelbehälter benützt werden.

Die Benützung wird den Spiegel des Kanales an dessen unterem Ende senken und bei nachlassendem Verbrauche heben, so daß auf der Kanalstrecke rückwärts und später vorwärts eine wandernde Welle entsteht, wenn das entnommene Wasser langsam von der Bezugsquelle aus wieder ersetzt wird.

Das Rückwärtswandern der Welle wird rasch vor sich gehen auf Kosten des im Kanäle der Entnahmestelle zunächst gelegenen aufgespeicherten Vorrates; die Welle wird sich sodann allmählich verflachen, und zwar um so mehr, je weiter sie von der Entnahmestelle weg nach dem oberen Ende des Kanales rückt. Verringert sich — was bei langen Zuleitungen die Regel — die Entnahme, ehe die Welle dieses obere Ende erreicht hat, so beginnt das Vorwärtswandern derselben. Dasselbe kann sich aber nur langsam vollziehen, weil in der obersten, der Bezugsquelle zunächst gelegenen Strecke, von welcher das Wasser kommt, das Gefälle nur unwesentlich größer geworden ist, und im übrigen auch dann, wenn durch den Kanal jetzt eine größere Wassermenge, als die normale, fließt, die Strömungsgeschwindigkeit sich nur wenig ändert.

Erhöht sich nämlich das normale Gefälle a, bei welchem im Kanäle ein Umfang p benetzt und ein Wasserquerschnitt F, bezw. eine Geschwindigkeit u vorhanden war, auf cq mit entsprechendem F\, p\, u\, und ist Q die im ersten, Q\ die im zweiten Falle transportierte Wassermenge, so muß sein:

Sr-V

-1/

Qp\ «i«

Q\pU Gq

= i/ v_ejL = * X/ V Q\prJ.{ V

Qi

Fxpo-i

Der Koeffizient m ist jedenfalls <C 1, wird aber zumeist dem Werte 1 ziemlich nahe kommen. Mithin ändert sich die Geschwindigkeit annähernd im Verhältnisse der Kubikwurzeln des Durchflußquantums, und es werden deshalb auch bedeutende Aenderungen des letzteren keine sehr wesentlichen Geschwindigkeitsänderungen im vorschreitenden Zufluß veranlassen.

Durch diesen günstigen Umstand wird bei Kanälen mit flacher Spiegelneigung jeder zu Ueberläufen Anlaß gebende Wasseranprall bei der Umkehr vom Fallen zum Steigen vermieden, während dem vermehrten Bedarfe beim Fallen um so rascher entsprochen werden kann, je größer der Wasserquerschnitt des Kanales ist.

Gewöhnlich wird an dem unteren Ende solcher Zuleitungskanäle noch ein ergänzendes Reservoir angelegt, wodurch dann alle Bewegungen des Wassers noch

viel ruhiger, bezw. gleichmäßiger werden. In untenstehender Fig. 372 ist eine solche Disposition dargestellt, wie sie bei den neu erbauten Hamburger Wasserwerken¹) zur Anwendung gelangte (vgl. auch Abschn. III, [58]).

Ueberlauf, Leerlauf und Stellvorrichtungen sind bei allen diesen Bauwerken identisch mit jenen der im folgenden beschriebenen gemauerten Reservoire.

Reservoire, welche in den gewachsenen Boden gelegt werden können, werden entweder in nach oben offene Baugruben eingesetzt und in der Regel später überdeckt, oder aber als erweiterte Stollen (kellerartig) im Gebirge vorgetrieben. Die erstgenannte Methode ist bis jetzt die gebräuchlichste und im Flachlande einzig anwendbare; die letztgenannte hat im Gebirge zweifellos sehr große Vorzüge, hauptsächlich hinsichtlich der Erhaltung, bezw. Ausgleichung der Wassertemperatur mit der mittleren Bodentemperatur im Reservoirtunnel.

Bei den in offener Baugrube hergestellten Reservoiren ist der Hauptaufwand durch Länge und Querschnitt der Umfassungsmauern bedingt. Es ist deshalb angezeigt, zunächst zu studieren, in welcher WTeise man hier zu reduzieren vermag.

wpwwmmlä

(!)

4.12 f-

2.60

mm⁹⁹

;,ii

%

’-uU

^IfgSfPl

Fig. 372. Reservoir am Ende des Zuleitungskanales der Hamburger Wasserwerke.

Berücksichtigt man, daß der Kreis unter allen Figuren jene ist, welche bei gegebener Fläche den kleinsten Umfang hat, so wird man zunächst zu prüfen haben, ob das Reservoir nicht kreisförmig anzulegen sein dürfte. Nachdem der äußere Druck (Erddruck) hierbei stets größer ist, als der Wasserdruck, können die Maße der Umfassungswände sehr reduziert werden; auch besteht die Schwierigkeit der Ueber-deckung solcher Behälter heute nicht mehr in dem Maße, wie früher, seit man in der Verbindung von Beton mit Eisen eine zweckmäßige Lösung gefunden hat. Unter den rechteckigen Grundrissen für gemauerte Reservoire ist es sodann wieder der quadratische, welcher bei gegebener Fläche dem geringsten Umfange entspricht; bei einigermaßen großer Fläche kann derselbe indessen nicht beibehalten werden, weil man Gewölbe nicht so weit zu spannen vermag, also durch Zwischenmauern Auflager für die Gewölbe schaffen muß, wobei dann eine Reihe rechteckiger Abteilungen entstehen, deren Zahl durch die Grenze der Spannweite für die Ueber-wölbungen bestimmt wird. Die Zwischenmauern müssen, um Kommunikation in den Abteilungen zu erzielen, durchbrochen werden. Häufig wird man dann nicht zu dem Resultate kommen, daß der quadratische Grundriß dem Kostenminimum entspricht (vgl. Abschn. III, S. 426).

Bei den kellerartig hergestellten Reservoiren wird man im allgemeinen das Tunnelprofil wählen; die Stärke der Wandverkleidung richtet sich hier nach dem Gebirgsdrucke. Im festen Gesteine ohne Wasserzudrang kann man sich auf die Ausmauerung etwaiger Klüfte und Spalten beschränken, während man andernfalls einer vollständigen Ausmauerung bedarf, die jedoch in der Regel schwach dimensioniert werden kann.

Man pflegt alle größeren Reservoire so anzulegen, daß zwei Hauptabteilungen bestehen, von welchen jede unabhängig von der andern gefüllt und entleert werden kann, um bei Reinigungen und Reparaturen stets eine Abteilung noch zur Verfügung zu haben. Wir halten diese Disposition dort, wo nur ein einziges Reservoir besteht, welches ein Zwischenglied zwischen Hauptzuleitung und Verteilungsleitung bildet, für zweckmäßig, obschon sie auch in diesem Falle durch einen Umlauf (direkte Speisung von den Quellen etc. oder, für den Fall eines Pumpwerkes, mittels zwischengeschalteten Standrohres) ersetzt werden kann. Bei kleinen Reservoiren und dort, wo mehrere Reservoire bestehen, ist jedoch die Trennung in zwei Abteilungen keine Notwendigkeit und sollte umgangen werden, soferne dadurch bedeutende Kostenvermehrung entsteht, die ja nicht bloß in der Anlage der Zwischenmauern, sondern auch in der unentbehrlichen doppelten Anlage der Stellvorrichtungen für Zufluß, Abfluß, Ueberlauf und Entleerung liegt.

Die Stellvorrichtungen sind im übrigen ein sehr wesentlicher Teil der baulichen Disposition: sie richten sich nach der Lage des Reservoires. Steht das letztere vor dem Rohrnetze, so kann der Einlauf beliebig entweder an der Sohle oder in Ueberlaufhöhe angebracht werden. Man wird das letztere bei Speisung aus Pumpwerken vorziehen, wenn Wert auf eine stets gleichbleibende Förderhöhe gelegt wird; in diesem Falle ist eine Stellvorrichtung am Auslauf entbehrlich. Steht das Reservoir hinter dem Rohrnetze, so daß die Bewegungsrichtung im Zulaufrohre wechselt, so darf das letztere nur auf der Sohle (bezw. ca. 0,3 bis 0,6 Meter über derselben, je nachdem das Wasser Schlamm absetzt) einmünden; dann ist zur Verhinderung des Auslaufens vom Reservoir bei Rohrbrüchen ein Abschluß unentbehrlich. Steht das Reservoir seitlich einer Druckleitung, die noch höher gelegene Reservoire versorgt, so muß die Zuleitung zum Reservoir automatisch abgeschlossen werden, sobald das letztere gefüllt ist. Das Ablaufrohr muß immer von der Sohle, das Leerlaufrohr tiefer als die Sohle, das Ueberlaufrohr vom höchsten Wasserspiegel abgehen. Selbstverständlich muß die Reservoirsohle von allen Seiten gegen das Leerlaufrohr hin fallen. In der Regel sind — gewöhnlich in einer besonderen Kammer, welche manchmal über, manchmal neben dem Reservoir liegt — Schieber als Stellvorrichtungen zum Abschlüsse der einzelnen Leitungen angeordnet. Bei einkammerigen und zweikamme-rigen gemauerten Reservoiren findet man auch vielfach noch Standröhren eingeschaltet, welche die Stelle des Reservoires versehen, bezw. die Pressung im Verteilungsnetze regulieren, wenn das ganze Reservoir zeitweise außer Gebrauch gesetzt werden muß. Wir werden bei Vorführung verschiedener Beispiele auf alle diese Einrichtungen zurückkommen.

Besondere Vorkehrungen zur Erhaltung der Temperatur in den Reservoiren sind in der Regel nicht nötig, wenn man zum vornherein das in denselben enthaltene Wasser durch gehörige Ueberdeckung vor den äußeren Temperaturschwankungen einigermaßen geschützt hat. Die Ueberdeckung bietet zugleich einen Schutz gegen Staub und andere, von außen kommende Verunreinigungen. Bei den gewöhnlichen angewendeten Ueberwölbungen (S. 748 ff.) genügt in unserem Klima die Aufschüttung von 1,2 bis 1,5 Meter Erde; aus anderen Gründen (S. 748, Baden) kann dieses Maß erhöht werden. In Lille z. B. beträgt es 4,9 Meter.

Ausnahmsweise Schutzvorkehrungen gegen Temperaturveränderungen werden nur in sehr kaltem Klima (vgl. S. 730) oder dann erforderlich, wenn es sich um empfindliche Warmwasserreservoire handelt. Sie bestehen darin, daß man doppelte Einfassungsmauern herstellt und zwischen diesen einen Luftraum freiläßt, der eventuell durch Heizung erwärmt werden kann.

In Fig. 373 geben wir eine solche Anordnung, wie sie Oberbaurat v. Bok im Jahre 1862 bei dem Bau des Thermalwasserreservoires in Wildbad angewendet hat. Sowohl der Boden als auch die Wände und Gewölbe sind hier mit Lufträumen versehen — also eventuell heizbar. Der Ersparnis wegen wurden die Umfassungswände von gewöhnlichen Bruchsteinen in Schwarzkalkmörtel gemauert, gegen innen mit einer Yormauerung von Backsteinen in Zement mit 5 Centi-meter Zwischenraum, die Gurtbögen und Gewölbe von Backsteinen , letztere 15 Centimeter stark gefertigt. Das obere Gewölbe wurde ausgeführt, nachdem das innere fertig und mit wasser- 'Ä dichtem Ueberzug versehen war, und geschah die Einwölbung auf Sandunterlage, welche jeweils ;A wieder entfernt wurde. Um einen nÜU'2 äußeren Wasserandrang von dem \:m anliegenden Erdreich abzuhalten . und die Dichtigkeit des Re- ;V| servoires jederzeit genau unter- JP suchen zu können, wurde ein JKs ca. 33 Centimeter breiter Umgang um das Reservoir mit Mauern

Bruchsteinen erstellt und ■!

Xuäohrluch ’J ......Jiohr-loch

Querschnitt.

Längenschnitt.

* ■ .V>    v -*■    r-.-’⁴.

W':

qnuulriss.

\o7trJvchßT'Ji 30 fl. 39.

l.....

Rrt*

/J

/•

r|

von

die Sohle mit Wasserableitung versehen. Dieser Umgang dient zugleich der Regulierung der Temperatur des Thermalwassers durch OefFnungen in den Umfassungswänden des Reservoires mit korrespondierenden Oeffnungen über dem Umgang, und ist bei dieser Anordnung jedwelche Verunreinigung des Reservoires ausgeschlossen. Die Zu- und Einleitung der Quellen in das Reservoir geschah auf dem Boden desselben in starken Bleiröhren.

Die bisherigen Erfahrungen seit ca. 30 Jahren haben ergeben, daß das Reservoir seinem Zweck nach allen Richtungen entsprochen hat*).

Fig. 373. Thermalwasserreservoir in Wildbad.

\7

v7

KTf

:d

IAI

1«

Fig. 374. Grundriß des großen Reservoirs der Frankfurter Quellwasserleitung.

Die Reservoirüberdeckungen verhindern zugleich das Eintreten des Sonnenlichtes in die unterirdischen Räume und sind deshalb in derartigen Bauten auch keine Pflanzenbildungen oder sonstige Verschlechterungen des zugeführten Wassers

*) Yers.-Ber. d. Württemb. Ver. f. Baukunde. Jahrg. 1888, S. 30 fl.

denkbar, noch thatsächlich irgendwo aufgetreten, während bei den offenen Reservoiren das Gegenteil der Fall ist. Vor einer Stagnation des Wassers in den Reservoiren ist man durch die von selbst sich einstellende, stetig auf- und absteigende Bewegung des Spiegels genügend geschützt.

Nach englischen Vorbildern, in Deutschland besonders nach dem Vorgänge von Bürkli bei der Wasserversorgung von Zürich (Abschn. III, [14]), hat man es da und dort für nötig erachtet, die Zirkulation des Wassers in gewisse Wege einzuzwängen, wie z. B. aus dem in Fig. 874 dargestellten Grundrisse des Reservoires an der Friedberger Warte in Frankfurt a. M. ersichtlich ist (vgl. auch S. 762). In diesem wird das rechts eintretende Wasser gezwungen, eine hin- und hergehende Bewegung in den durch die Stützmauern der Gewölbe künstlich geschaffenen Durchflußquerschnitten zu vollziehen. Diese Einrichtung ist vielfach anderwärts nachgeahmt worden. Dadurch, daß man die Zwischenmauern bis auf eine einzige Durchgangsöffnung voll hersteilen muß, geht unter sonst gleichen Umständen gegenüber den auf der ganzen Länge mehrfach durchbrochenen Zwischenmauern an Platz verloren, während erfahrungsgemäß die Qualität des Wassers nicht gewinnt, theoretisch sogar — weil die erzwungene lebhaftere Bewegung mehr Reibungswärme erzeugt — verlieren müßte.

Bei Bestimmung der für die Reservoire zu verwendenden Baumaterialien sind nur jene auszuschließen, welche in Berührung mit Wasser Veränderungen oder Auflösungen erleiden, also alle aufquellenden Gesteine, schlechte Backsteine etc. Eine ganz ausgedehnte Anwendung findet mit Recht ein guter Beton. Im übrigen ist auch Mauerwerk aus Bruchsteinen in Schwarzkalkmörtel bewährt und sind Vorurteile dagegen vollständig unberechtigt. Auch gegen die Verwendung gußeiserner Stützen für Gewölbe, von Eisen überhaupt, von Moniergewölben etc. herrschen teilweise unberechtigte Vorurteile, auf die wir noch zurückkommen werden. Das Kostenminimum entscheidet allein.

Reservoire aufSubstruktion werden teilweise in Mauerwerk, meistens aber aus Eisen oder nach dem System Monier, selten aus Holz oder anderen Baumaterialien hergestellt. Es ist klar, daß diese Bauwerke um so kostspieliger werden müssen, je größer ihr Wasserfassungsvermögen verlangt wird. Im allgemeinen lehrt die Erfahrung, daß Gußeisen den Angriffen der Feuchtigkeit länger und sicherer widersteht, als Schmiedeisen oder Stahl, und würde sich deswegen die Anwendung von Gußeisen in erster Linie empfehlen. In der That bestehen denn auch eine größere Zahl gußeiserner Reservoire, von welchen wir die beim Großherzoglichen Hofwasserwerk (Abschn. III, [19]) und beim städtischen Wasserwerk in Karlsruhe i. B., sowie jene in Altona, Stettin und Lübeck erwähnen wollen. Allein die erforderlichen Konstruktionen und Wandstärken gußeiserner Behälter bedingen nicht nur eine große Kostspieligkeit des eigentlichen Reservoires, sondern auch ein gegenüber schmiedeisernen Behältern relativ sehr großes Gewicht und damit einen stärkeren Unterbau. Nachdem man überdies durch geeigneten Anstrich und gute Instandhaltung desselben die schmiedeisernen Behälter auf sehr lange Zeit gegen das Rosten zu schützen vermag und sich infolgedessen auch hinsichtlich der Qualität des sie durchfließenden Wassers keine Bedenken mehr ergeben, werden diese neuerdings vielfach angewendet und für große Wasserinhalte (2000 bis 3000 Kubikmeter) anstandslos eingerichtet. Für kleinere, insbesondere für rechteckige Behälter sind auch die Monierreservoire empfehlenswert, während Holz nur in vorübergehender Weise zur Anwendung gelangen kann.

Die Substruktion besteht in der Regel aus Mauerwerk (Wassertürme), in manchen Fällen jedoch auch aus Eisen (Absorptionstürme). Die zulässige Pressung auf das Fundament richtet sich nach dem Untergründe; im Mauerwerk selbst geht man auf 10, in Ausnahmsfällen sogar auf 15 Kilogramm Druck pro Quadrat-centimeter. Weiter zu gehen empfehlen wir nicht.

Eine besondere Art dieser Reservoire bilden die amerikanischen Standrohre, welche teils rein cylindrisch, teils flaschenförmig angeordnet sind und schmiedeiserne, bis auf den Boden reichende Behälter von oft sehr großer Höhe und beträchtlichem Wasserfassungsvermögen darstellen.

Auch bei den auf Substruktion stehenden Reservoiren sind Zuleitung und Ableitung, Ueberlauf und Leerlauf, sowie Ventilation der einzelnen Abteilungen unentbehrlich. Zuleitung und Ableitung sind in einem Rohre vereinigt, wenn das Reservoir kein Durchgangsreservoir (A, Fig. 370), sondern ein Gegenreservoir (B, (7, 7), Fig. 370) ist, d. h. durch dasselbe Rohr Wasser empfängt und wieder abliefert. Der Ueberlauf verhindert das Ansteigen des Wassers über ein bestimmtes Maß, während der Leerlauf dazu dient, das Reservoir behufs Reinigung oder Reparatur rasch wasserfrei zu machen.

Im allgemeinen haben wir noch zuzufügen, daß die Ueberdeckungen der Reservoire, wenn sie mit Erde erfolgen, abdrainiert werden müssen, weil in die Aufschüttungen stets größere Regenmengen infiltrieren. Ventilationseinrichtungen sind stets so anzulegen, daß durch dieselben von außen her keine feste Körper oder Flüssigkeiten zum Wasser des Reservoires gelangen können. Ist bei gemauerten Reservoiren der Untergrund so, daß er durch vorkommende Durchsickerungen erweicht oder sonst verändert würde, so muß die Sohle besonders drainiert und das Ergebnis abgeführt werden (vgl. S. 766). Freistehende Reservoire, bei welchen der Scheitel der Gewölbe den gewachsenen Boden nur um weniges überragt, sollte man womöglich stets von außen mit Erde andecken; es wird dadurch nicht nur der Einfluß der Außentemperatur ein geringerer und die Haltbarkeit des Reservoires eine größere, sondern man erspart auch die Kosten für die Herstellung von Ansichtsflächen, welche der Natur des Baugegenstandes nach doch nie schön werden können.

Wir haben schon in Abschn. III, S. 386 bemerkt, daß jedes Mauerwerk, welches auf der Innenseite mit Wasser benetzt, bezw. Wasserdämpfen ausgesetzt ist, leicht notleidet, wo es nach außen hin Sichtflächen hat. Man wird also im Interesse der Sicherstellung gegen allzuhäufige Reparaturen in solchen Fällen Quaderfassaden, Fassaden aus hart gebrannten, gut gefugten Backsteinen etc. verwenden müssen, die stets sehr teuer sind. In allen Fällen erhalten die Sichtflächen einen festungsartigen, durchaus nicht anmutigen Charakter.

Sogenannte Wassertürme, d. h. die Substruktionen eiserner Behälter und die Umhüllung der letzteren, werden auch häufig mit allerlei monströser, meistens unschöner Architektur durchgeführt; wir halten auch hier alles, was der Zweck des Bauwerkes nicht unbedingt verlangt, für mindestens entbehrlich.

Jedes Reservoir muß durch Einsteigeschachte oder Treppen zugänglich gemacht werden; auch in dieser Hinsicht dürfte die möglichst einfache Gestaltung des Zuganges die vorzuziehende Lösung sein. Der Wasserstand in den Reservoiren sollte durch Wasserstandszeiger nicht bloß am Reservoire selbst, sondern — bei größeren Anlagen insbesondere — auch auf dem Betriebsamte des Wasserwerkes erkenntlich sein; zu diesem Zwecke sind besondere Einrichtungen nötig, auf welche wir im Abschn. V zurückkommen.

In der Regel sucht man bei den Reservoiren durch Gegenüberlegen von Einlauf und Auslauf oder — bei Gegenreservoiren und Endreservoiren — durch Verlegen des gemeinsamen Auslaufs und Einlaufs in die Mitten der Reservoirabteilungen den ganzen Wasserinhalt möglichst gleichmäßig an den durch Entnahme und Zugang entstehenden Bewegungen zu beteiligen, was durchaus zweckmäßig ist und die auf S. 746 angeführte besondere Disposition (Fig. 374) vollständig entbehrlich macht.

Konstruktion von Reservoiren und Beispiele ausgeführter Anlagen.

A. Vollständig in die Erde eingebaute Reservoire. Bei Kanälen, welche als Reservoire benützt werden und bei vollständig in die Erde eingebauten Reservoiren gelten dieselben Konstruktionsregeln. Die anzuwendenden Dimensionen werden im wesentlichen von der Beschaffenheit des Untergrundes beeinflußt. Die geringsten Schwierigkeiten und Kosten verursacht der Bau, wenn, wie in Fig. 375 angedeutet, der Untergrund aus einem festen, widerstandsfähigen Material (Felsen,

mm

Fig. 375.

Tuff, Konglomeraten, harter Lehm, Mergel etc.) besteht. In diesem Falle kann die Baugrube mit senkrechten Wänden ausgehoben werden, an welche sodann unmittelbar angemauert wird. Die Widerlager übertragen ohne weiteres alle Horizontalkomponenten der Pressung gegen die feste natürliche Wand und die letztere leistet eine völlig gleiche Reaktion. Man hat also bei Berechnung der Stärke der Widerlager nur auf die vertikalen Komponenten der äußeren Kräfte Rücksicht zu nehmen, deren Summe am Fundament gleich dem Gewichte des Widerlagers selbst plus jenem der anstoßenden Gewölbehälfte einschließlich der darauf ruhenden Erdüberdeckung und eventuellen Schneelast ist. Derartige Reservoire stehen unter den denkbar günstigsten Vorbedingungen, und es ist deshalb von Wichtigkeit, daß man dort, wo eine Auswahl zwischen verschiedenen Baustellen zulässig ist, jene wählt, in welcher sich ein solcher widerstandsfähiger Untergrund erwarten läßt.

Das Reservoir in Baden-Baden z. B. steht in Schichten des Rotliegenden, welche sich mit dem Pickel lösen lassen, dabei aber so kompakt sind, daß die Wände der Baugrube senkrecht stehen bleiben. Verfasser hat deshalb dort die in gewöhnlichem Bruchsteinmauerwerk hergestellten Umfassungsmauern des Reservoires unmittelbar an die senkrecht abgestochenen Wände der Baugrube ansetzen lassen. In Rücksicht auf den bestehenden Wunsch, später über der Baustelle eine öffentliche Anlage mit Baumpflanzungen zu errichten, wurden die Gewölbe mit großer Erdlast beschwert, und es kam ein ziemlich hoher Druck auf die Umfassungsmauer sowohl als auf die das Gewölbe stützenden Zwischenpfeiler, welche denn auch, wie aus dem in Fig. 376 gegebenen Längenschnitte und Grundrisse ersichtlich, reichliche Dimensionen erhalten haben. Umfassungswände und Pfeiler sind auf den gewachsenen Boden fundiert worden. Den übrigbleibenden Teil der Reservoirsohle hat man sodann mit einem im Mittel etwa 45 Centimeter starken Beton bedeckt. Zur Erzielung der Wasserdichtigkeit ist an Sohle und Umfassungswänden bis auf eine, 20 Centimeter über Ueberlaufhöhe gelegene Horizontale der übliche Zementverputz aufgetragen worden, nachdem die Fugen des Mauerwerkes durchaus auf ca. 9 Centimeter Tiefe ausgekratzt und die Mauerflächen mit Bürste und Wasser gründlich gereinigt waren.

Das Reservoir ist ein sogen. Endreservoir; es sind zwei miteinander kommunizierende Leitungen für die Zufuhr und Abfuhr des Wassers vorhanden, welche beide vor Eintritt in das Reservoir unmittelbar an das Rohrnetz Wasser abgeben, eine Einrichtung, die sich vortrefflich bewährt hat (die Anlage besteht seit 1878), indem dadurch normal ein sehr gleichmäßiger Druck erzielt wird und jede Leitung die andere im Notfälle (bei Hausanschlüssen, Reparaturen etc.) ersetzen kann.

Um auch bei etwaigen Reparaturen an der Trennungsmauer der beiden Reservoirabteilungen die Pressung im Rohrnetze normal und die Kommunikation zwischen den beiden Hauptleitungen aufrecht zu erhalten, wurde, wie aus dem Querschnitte Fig. 377 ersichtlich, in der Schieberkammer ein Standrohr aufgestellt, dessen Funktion ohne weitere Erklärung verständlich sein dürfte, ebenso wie die Einrichtungen von Ueberlauf und Leerlauf, Einlauf und Ablauf, Ventilation etc. In jede Reservoirabteilung führt eine steinerne Treppe, während man im Vorbau (der Schieberkammer) durch eine Wendeltreppe zu den Stellvorrichtungen gelangen kann. Die nutzbare Wasserhöhe im Reservoir beträgt annähernd 4 Meter, der Wasserstand über der Reservoirsohle 4,5 Meter bei vollständiger Füllung. Der Gesamtinhalt ist rund 2000 Kubikmeter; es kommen also bei ca. 14 000 Einwohner pro Kopf cns 140 Liter. Als Baumaterial wurden Porphyrsteine

'!/

mm

■■■

%

üiM

»:•/

w

2.50

reT0,50

=31j

k §

~2,5jLzr? _

Tp.gt»

==foä

4.50

s

3.70

3,10

3,104

3,10

3 .10

i5a«

al«

MÄj

?

■3,<#

i-ro

-3,10-

-3.10    >

3.10

3.10

ti⁵-1

1

1Ü

f

3.70

K

!0-'

>" ‘J

.u,,

i

MmmmZ

Vr'■y.^/Ä'/^: v-r ■v,v/s'Z:Ä

yr

’W^ggfgW

Fig. 376. Längenschnitt durch das Reservoir in Baden-Baden.

P

IS

i

_____

«

p

re

3SlBp£=-

-    . g,00 =

JjjjJ

^5 00=>:^

|=-----

S=JM=fh?

HP

Hfl

!

^oo=ü±

— 2,flg^—

jj|p|0i

=2.50^

: 1)1)0-—

» ^=-=415,00

-2.5 0

•l7,'>t-ä,in-£-

2,503

Up

t.20’=:2.50 =*

qm ^=-i5,oo

zzr_—_

&

Jft Hl

fff*®

•|

gJMBlf

I

IPiy jjfeajfMIMH

m

1.30

ü

'yl

r

4 2JO# I.loJkfO

!j

ul

1,30:

Fig. 377.

Grundriß des Reservoirs in Baden-Baden.

jl

■■■■ wärn^m

nachSadejifj ‘a^eerlauj^ f2u^e^ung vOesewtein

Sämtliche in Fig. 376 u. 377 eingeschriebenen Maße sind Meter.

ja®»

Intluflungskamtn

2.00

Vorbau 2,75

UP

/

T

2,30

fiN

nMH!

rc

1.8®

*

vom Oeserstein—*|§lj

7.0 oll

:y

O y " n' '<!

H

nach Baden

-'1

tleT, erlauf „.Leerlauf j

P»f?

ÜB

sggsjmm

;utJ|f,,so£

ffifll!

raliS?

.____Sl<L_4SUSlI

rj_;-

ffl

,50 ^

ff&

f

/

£

(*■

1113

*?,o

v

Fig. 378. Querschnitt des Hochreservoirs in Baden-Baden.

und Schwarzkalkmörtel verwendet. Später ist über der Scbieberkammer ein architektonischer Aufbau errichtet worden; über den Reservoirgewölben sind Bäume gepflanzt. Der Grundriß war durch den verfügbaren Bauplatz festgelegt.

Eine ähnliche, entsprechend einfachere Konstruktion zeigt das von dem Verfasser in Lahr errichtete Hochreservoir der Gießen-Wasserleitung; auch diese Anlage ist aus gewöhnlichem

i    Schnitt iK    I

'As

|§

■ t,no

i-

rrf- 3;

Z EZ -    E|~—:

lül

mm

-X

ä-

iii

‘•'Iftiivasi

m

WM

vm

w.

6,25

s-

Mi

y"

-V-Z/;U

.214,05

ms

r=

mm

‘<-125 »-

—— 4,00 SSO--—

■il

4.00

4.00 ---^

—

•«--5. CD-

W,.

Fig. 379. Schnittig

mm.

Zi _r.

7,75

~4"

tMl pSfl 1 Mof|-p

I I I 3.S0

1

mmorn. ■1

7,75

■F

c-2is,3q :■

m».

V—r-; -

-4,50

--:

Jl

!gg

*[

W.2IUS&

6,25

530

•

5,30

-s

Fig. 382. Grundriß des Hochreservoirs in Lahr.

WyM-,

Fig. 380.

Bruchsteinmauerwerk (Buntsandstein) in Schwarzkalkmörtel ausgeführt und in den Fig. 379 bis 883 dargestellt. Das Reservoir bildet, wie jenes in Baden, den Endpunkt des Verteilungsnetzes. Die Baugrube konnte durchweg in festen, standfähigen Letten senkrecht abgestochen und zum Anmauem der Umfassungswände benützt werden. Der zur Verfügung stehende Bau-

Schnitt JIB

r'¹

3{t.ä 16.55->}(-2l6.30-

qUyVi)-\\ 'fr.' ¹ j y [VW

1PÜ

«MB

\ BR -

O.»0.KU,O.» VMjä^«S|SSW^4«9S|r

Hifi---

für

ist

3.00

yt

\r\Z.

2C0^

Mi

-Jyji.215,30

Sr--- JJi.2S<(,05

JH 2K.I5 IW-210.25

Wm

itglSSS

'•

)oj

mm*

Jt 30.15

Ü0.25

ÜÜ11

Fig. 383.

Fig. 381. Schieberkammer.

platz war schmal, womit sich der gewählte Grundriß und die Reservoirkonstruktion im allgemeinen erklärt. Das Reservoir hat einen nutzbaren Wasserinhalt von ca. 700 Kubikmeter und ist in zwei Abteilungen getrennt, welche voneinander unabhängig gefüllt und entleert werden können; für den Fall gleichzeitiger Entleerung beider ist im Vorbau ein Teilkasten angebracht. Der Wasserstand reicht bis zu 1 Meter unter den Scheitel der halbkreisförmigen Tonnengewölbe von 6,5 Meter Spannweite und steht 5,15 Meter über der Achse und 5 Meter über dem Auslaufe des Zuleitungsrohres. Die Sohle liegt etwa 0,6 Meter tiefer als dieser Auslauf. Das Reservoir erhielt eine betonierte Sohle, unter welcher noch eine Rollschichte aus Bruchsteinmauerwerk liegt, da bei der relativ großen, durch die schmale Baustelle bedingten Wasserhöhe eine weitere Sicherung notwendig erschien. Zugänglich ist dasselbe mittels Steigeisen, bezw., wie aus Fig. 382 und 383 ersichtlich, durch einen übei'wölbten Gang von der Schieberkammer aus. Die letztere wird durch eine Thüre gegen die am Reservoir vorbeiführende Straße abgeschlossen. — Die Mauerpressung an den Umfassungsmauern in Kämpferhöhe beträgt 3,8 Kilo pro Quadratcentimeter, an der Sohle 3 Kilo; auf dieses Maß wurde die Pressung auf das Fundament allerwärts beschränkt, auch bei der infolgedessen an der Basis sehr breiten Mittelmauer. Die größte Stärke mußte die äußere freistehende, aus Schnitt AB ersichtliche Trennungsmauer zwischen Schieberkammer und Reservoir erhalten. Die Wasserdichtigkeit ist durch einen, auf das Mauerhaupt in gleicher Weise wie bei Baden-Baden gelegten Portlandzementverputz hergestellt worden. Alles übrige ist aus den Abbildungen leicht herauszulesen.

In einer noch angenehmeren Lage ist der Ingenieur, wenn das Reservoir durchaus in Felsen — als Tunnelreservoir oder Wasserkeller — erbaut werden kann, wie z. B. in Neapel, wo ein einfacher Ueberzug auf die Wände des Tuffgebirges von 5 bis 13 Centimeter Stärke vollständig ausgereicht hat, um die Wasserdichtigkeit herzustellen. Ist das Gebirge fest und im übrigen trocken, so wird stets ein dem ebengedachten ähnliches Verfahren durchführbar sein. Im druckhaften Gebirge kommt die Wasserpressung gegenüber dem Gebirgsdrucke nur im günstigen Sinne zur Geltung, und man wird deshalb am zweckmäßigsten das Profil für das Reservoir ähnlich den üblichen Tunnelprofilen für eingeleisige Bahnen mit Sohlengewölbe gestalten, die sich bewährt haben. Auf die Einbaumethode etc., welche identisch ist mit jener für Tunnels, können wir uns hier nicht einlassen; wir verweisen aufRziha, Lehrbuch der ges. Tunnelbaukunst, Berlin 1872. Selbstverständlich müssen die etwa zur Anwendung kommenden Ausmauerungen wasserdicht sein; es ist aber durchaus überflüssig, daß sie mittels Quadersteinen erfolgen.

Hat man es mit gewöhnlichem Baugrunde zu thun, also einer lockeren Erde, so ist das Anmauern der Widerlager von Reservoiren ausgeschlossen. Wird in diesem Falle die in Fig. 384 dargestellte Form der Umfassungswände gewählt oder eine ähnliche, wie wir sie an den S. 748 ff. besprochenen Reservoiren gesehen haben, so ist eine bedeutende Verstärkung der Umfassungsmauern und besonders jenes Teils derselben, welcher bei Stichbogen den Gewölbeschub aufnimmt, erforderlich. Wie man hier im allgemeinen mit der Berechnung der Mauerstärke vorzugehen hat, zeigt Fig. 384: Gewölbeschub,

. . >->■

■ o- -o

Fig. 384.

bestimmen, bezw. die Breite selbst der

zu

Erddruck von außen, Wasserdruck von innen und Gewicht der Mauer geben die zu einer Resultanten zu vereinigenden Kräfte. Soll keine Zugspannung in der Mauer entstehen, so darf die Resultante die Basis nur innerhalb des Drittels der Basisbreite treffen, wobei die Verhältnisse bei gefülltem und bei leerem Reservoir in Betracht zu ziehen sind. Die maximale Basispressung ist je nach der Größe und dem Einschneiden der erwähnten Resultante gemäß Abschn. III, S. 325 leicht Tragfähigkeit des Untergrundes anzupassen; ebenso dürfte mittels des in Abschn. III, S. 331 gezeigten graphostatischen Verfahrens die Auffindung der Resultante nach Größe und Richtung keine Schwierigkeiten bereiten, wenn der Gewölbeschub S und der Erddruck E bekannt sind. Die Bestimmung der letzteren Kräfte soll im folgenden gezeigt werden; vorausschicken wollen wir, daß gegenüber der in Fig. 384 dargestellten Form der Widerlager in der neueren Zeit meistens jene angenommen wird, bei welcher sich das Gewölbe vom Scheitel des Reservoires bis auf

Lueger, Wasserversorgung.

das Fundament, bezw. die Ileservoirsohle fortsetzt. Wir werden diese Form vollständig durchprüfen; daß die gefundenen Resultate auch dann gelten, wenn der Bogen statt auf der Sohle schon an den Widerlagern auf hört, bedarf wohl keiner besonderen Begründung.

Berechnung der Größe und Richtung des Erddruckes auf Reservoirgewölbe. Ist ein Reservoirgewölbe (Tonnengewölbe) auf der Außenwand AB von der Tiefe = 1 bis zur Höhe 7/q über A (Fig. 385) mit Erde bedeckt und wird zu dieser Belastung noch eine Schneelast von der Höhe s angenommen; ist ferner 'fl das Gewicht eines Kubikmeters Erde, y3 jenes von einem Kubikmeter Schnee, je in Kilogrammen, so wird, entsprechend den Bezeichnungen der Figur :

h = Ä₀ + —

CZ3

~T!~ B

WYj

TI

H=hQ+Ä2-s +

Tl

tg« ’

wenn f die Breite der in Betracht gezogenen Querschnittslamelle, a den Neigungswinkel der belasteten Mauerfläche gegen die Vertikale bedeuten.

Ist sodann cp der natürliche Böschungswinkel, welcher dem zur Ueberdeckung benützten Erdreiche entspricht, so bestehen folgende Formeln für die Komponenten des Erddruckes auf die Fläche von der Tiefe 1 und der Länge A B:

1)    x = 0,5 Tl (77² — h²) tg² (45° — 0,5 cp⁰;.

2)    Y = 0,5 Ti f (H + h).

fl

iS,

„X

PQ

Die Komponente Y ist gleich der Schwere des vertikal über der ge-

drückten Mauerfläche AB .1 stehenden und des der Schneelast äquivalenten Erdkörpers. Sie ist vertikal nach abwärts gerichtet und geht durch den Schwerpunkt S der Lamelle A B CD. Der senkrechte Abstand v dieses Schwerpunktes von der Vertikalen B C beträgt bekanntlich:

E If

3) v —

f H+ 2 h 3 ' H-\-h '

Damit ist sodann Y nach Größe und Richtung festgelegt.

Die horizontale Komponente X des Erddruckes greift in einer

Tiefe:

Fig. 385.

IP — liz

' ff² — h²

unter der für H und h maßgebenden Horizontalen an. Damit ist auch diese Komponente nach Größe und Richtung genau bestimmt.

Mittels dieser Gleichungen kann also der Erddruck nach Größe und Richtung festgelegt werden; nennt man denselben E, so wird:

5) E =\/x² + Y²

und die Neigung 3 desselben gegen die Vertikale berechnet sich aus der Gleichung:

— tg² (45° — 0,5 <f°),

ff —

woraus mit Rücksicht darauf, daß

ff— h

= cotg a =

tg a ’

6) tg o . tg a — tg² (45° — 0,5 cp°).

folgt:

Ist das Terrain flüssig, also <p = 0°, so wird die rechte Seite = 1; in diesem Falle steht also (was wir bereits aus der Hydrostatik wissen) die Druckresultante stets senkrecht auf der gedrückten Fläche²).

und nach 6):

tg 3 = 0,28630;    3 = 15° 59'.

Es ergiebt sich ferner nach 1) die Horizontalkomponente X des Erddruckes:

X = 0,5 . 1500 (4,2² — 3,2²) . 0,28630 = 1589 Kilogramm, und der Angriffspunkt von X liegt nach 4) in einer Tiefe z unter CD, die sich ermittelt zu;

= 3,72 Meter.

2    4,2³ — 3,2³

3    ' 4,2² — 3,2²

Die Vertikalkomponente Y berechnet sich nach 2) zu:

Y = 0,5 . 1500 . (3,2 -f 4,2) = 5550 Kilogramm. Der Abstand v des Schwerpunktes S ermittelt sich nach 3) zu:

0,4775 Meter.

Setzt man beispielsweis

k(, — 3 Meter; s = 0,4 Meter; yi = 1500; y3 = 750; f — 1; so wird:

rj. —

45°;    ® — 33° 42',

750

h = 3 -f

tg (45° — 0,5 . 33° 420 = tg 28° 09' = 0,53507;

tg « = 1;

1500

. 0,4 = 3,2;

II = 3,2 + 1 = 4,2; tg² 28° 09' = 0,28630;

1    4,2 -f 2 . 3,2

3 ‘    4,2 + 3,2    ~

Endlich ist nach 5) der Erddruck E:

E = \ / 1589² + 5550² = 5771 Kilogramm.

Der Bequemlichkeit der Rechnung wegen stellen wir die zusammengehörigen Werte der

(D

häufiger vorkommenden Böschungsverhältnisse, der Winkel cp, 45°--— etc. in der folgenden

u

Tabelle zusammen:

Böschungs

verhältnis

Böschungswinkel

jp

«"-t

tg (45°

tg² ^45n

f)

1 : 0,5 1 : 1,0 1 : 1,5 1 : 2,0 1 : 2,5 1 : 3,0

1 : 00 (flüssig)

63° 26' 45° 0' 33° 42' 26° 34' 21° 48' 18° 26'

0° 0'

31° 43' 22° 30' 16° 50' 13° 17' 10° 54' 9" 13'

0° 0'

13° 17' 22° 30' 28° 9' 31° 43' 34° G' 35° 47' 45° 0'

0,23608

0,41421

0,53507

0,61801

0,67705

0,72078

1,00000

0,05573 0,17157 0,28630 0,38194 0,45840 0,51952 1,00000

Das Gewicht yj eines Kubikmeters Erde im nicht durchnäßten Zustande beträgt: Thoniger und lehmiger Boden .

Grobes Gerolle und Schotter Kies und Sand......

.    .    1700    bis    1900 Kilogramm

Sandiger, leichter Boden Löß und Mergelboden .

Im durchnäßten Zustande füllen sich die ca. 25 bis 40 °/o betragenden Zwischenräume (Poren) des Bodens mit Wasser an; es sind also pro Kubikmeter 250 bis 400 Kilogramm zu den oben angegebenen Ziffern zuzuschlagen, wenn nicht durch Drainage und Wasserableitung die Durchnässung der Reservoirüberdeckung verhindert wird.

Mauer werksdruck auf Reservoirgewölbe. Rührt der Druck auf das Gewölbe lediglich vom Mauerwerk her, welches mit <p = 90° stehen bleibt, so wird nach den vorstehenden Formeln :

0;

Y = 0,5 Yi •/■(#+ A);

■o —

f H-\- 2 h

2 II³ — h³

Die Resultante steht also immer vertikal, ist gleich dem Gewichte der Ueberlagerung und geht durch den Schwerpunkt des Trapezes ABCD (Fig. 884).

Annnäherungsverfahren zur Konstruktion der Reservoirgewölbe. Vorbehaltlich der weiter unten dargelegten graphostatischen Behandlung der Aufgabe empfiehlt sich zur ersten Herstellung eines Gewölbequerschnittes folgendes Vorgehen. Es sei — alles in Meter ausgedrückt — gegeben:

l die größte Spannweite des Reservoirgewölbes; b die zu derselben gehörige Pfeilhöhe;

h() die Höhe der horizontal abgeglichenen Erdüberdeckung über dem äußeren Scheitel des Gewölbes;

Yl das Gewicht von einem Kubikmeter Erde;

Y2 das Gewicht von einem Kubikmeter Mauerwerk.

Dann ist, wenn c die vorläufig unbestimmte Scheitelstärke des Gewölbes bezeichnet, die der Erd-

Y j

und Mauerbelastung über dem Scheitel gleichwertige Mauerwerkshöhe in Meter = -LL-    -f- c.

Ti

Ist noch eine Schneelast von s Meter Höhe zu berücksichtigen, welche pro Kubikmeter das

Yq

Tl

Gewicht 7-3 hat, so ist die äquivalente Erdbelastung = -¹²- s. In diesem Falle wird die Gesamt-

last von Erde und Schnee äquivalent einer Erdhöhe h — bn -(- —— s und man hat demgemäß

Tl

die gleichwertige Mauerwerkshöhe a:

T2

7) a =    . h + e = n h + c,

wobei n = fl : T2 gesetzt wurde.

Bezeichnet man ferner mit R den Radius der inneren Laibung des Gewölbes (des Leitbogens) im Scheitel in Meter, so soll sein:

l²

8) R =

Der Leitbogen (Fig. 886) hat sodann, bezogen auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem

mit dem Scheitel 0 als Koordinatenanfang und der durch den Scheitel gehenden Horizontalen als a;-Achse, die Gleichung [896]:

4 bmx²

S#SPP?fi

mmrn

9) y —

in welcher:

l² (b -]- m) — 4 bx² ’

c>

Bmiii

8 a (R -j— c)

fi + 2c

gesetzt wurde.

Der Horizontalschub in der Scheitelfuge

er*

endlich ist:

10) Tl = (R ~f- c) 072» ausgedrückt in Kilogrammen.

Wird im Scheitel eine Pressung p pro Quadratcentimeter zugelassen und betrachtet man eine Gewölbelamelle von der Tiefe = 1, so muß, sofern der Horizontalschub in der Mitte der Scheitelfuge angreift, sein:

10000 pc- — H = (R -f- c) (nh -f- c) 72 •

Man erhält also die dieser zulässigen Pressung entsprechende Scheitelstärke c 'durch Auflösung der eben entwickelten Gleichung, welche ergiebt:

11) c = M— \/M² — Rnh ,

Fig. 386.

10000 p

C0|<—-

iS

mit M —    ^

Setzt man den Krümmungsradius R im Scheitel annähernd gleich jenem einer Ellipse mit

Tl

den Halbachsen    -- und b, also:

V¹

so liefert dies mit 11) einen erstmaligen, aber zu großen Näherungswert von c. Mit diesem erhält man durch Gleichung 8) ein genaueres R, mit welchem aus 11) ein zweiter Wert von c sich ergiebt. Durch Wiederholung der Manipulation läßt sich jeder belielige Grad von Genauigkeit erreichen.

Nachdem Scheitelstärke c und Leitbogen des Gewölbes feststehen, wird von einem beliebigen Punkte dieses Leitbogens ein Horizontalschnitt in der Höhe c über diesem Punkte mit der zum Punkte gehörigen Normalen die äussere Gewölblinie nach bekannter Regel bestimmen (vgl. Fig. 387, S. 756), womit das Gewölbe verzeichnet werden kann.

Beispiel. Es sei ein Reservoirgewölbe zu konstruieren, dessen Breite an der Sohle = 10, dessen Höhe vom Scheitel bis zur Sohle 4,50 Meter sein möge. Welche innere Gewölblinie ergiebt sich nach dem Vorstehenden, wenn im Scheitel eine Belastung von 5 Kilogramm proQuadratcentimeter zugelassen und 2,5 Met er E r d üb e rde c kun g, 0,5 Meter Schneelast, 1500 Kilogramm Gewicht pro Kubikmeter Erde, 750 Kilogramm pro Kubikmeter Schnee und 2300 Kilogramm pro Kubikmeter Mauer werk angenommen werden?

Man findet zunächst h — 2,5 -j-

750

1500 '

0,5 = 2,75 Meter. Hieraus folgt nach 1) mit

1500

2300

= 0,65:

nh — 1,79;

a — 1,79 -f- c;

Rl =

100

= 5,56 Meter.

4.4,5

Letzterer Wert ist die erste rohe Annäherung. Es ergiebt sich mit demselben: - 5,56 — 1,79) = 7,20;

a = 1,79 + 0,73 = 2,52.

10000.5

2300

c = 7,20 — 1/7,20² — 5,56 . 1,79 = 0,73;

Die gewonnenen Zahlen lassen, in 2) eingesetzt, den richtigeren Wert von R ermitteln; es wird:

2,52

8.2,52

100

R = 0,125 4-

0,73

4,5

R -f 0,73 ’

R = 4,14.

Mit diesem R folgt neuerdings:

10000 . 5

2300

— 4,14 — 1,79) = 7,91;

c = 7,91 — l/7,91² — 4,14 . 1,79 = 0,48;

a = 1,79 + 0,48 = 2,27.

Nochmaliges Einsetzen von c und a in 2) liefert:

R = 0,125 4

2,27

0,48

4,5 r R + 0,48 ’

R = 4,04.

Eine weitere Annäherung ergiebt:

-u=-H

10000 . 5

— 4,04 — 1,79^ = 7,96;

a = 1,79 + 0,47 = 2,26.

c = 7,96 — l/7,96² - 4,04 . 1,79 = 0,47;

8.2,26

100

R = 0,125 4

2,26

0,47

4,5 "r R + 0,47 ’

R = 4,04.

Dieser Wert ist also genau genug. Mit demselben wird:

rn —

8 ■ 2,26 (4,04 4- 0,47)

4,04 4- 2 . 0,47

= 16,37

und nach 3):

294,66 x2 2087 - 18    ‘

Man erhält aus dieser Gleichung folgende zusammengehörige Werte von x und y:

= 4,5    x = 5,0

= 3,46 y — 4,5.

x = 3,0 y = 1,38

x = 4,0 !J — 2,62

C’O.M-7

2.50 _i

2,37 —j

2.3i —|

ore

3.70 —I

4,25 —J

4,90 _

5,53 _

6,25 _

0.50

0,50

0,50

0,50

1,00

1,00

1,00

o,as

0,36

ci

Mittels dieser Werte und in Beachtung der erwähnten Regel für das Aufzeichnen der äußeren Gewölbelinie erhält man den in Fig. 387 hälftig dargestellten Gewölbequerschnitt als annähernd passende und den gestellten Bedingungen entsprechende Gewölbeform.

AL

\i

4,55

3,30

4,97

3.97

Graphostatische Prüfung des angenommenen Gewölbe-s chnittes. Man berechnet zunächst die nötigen Hülfsgrößen für diese Prüfung, und zwar die Größe der Erddruckkomponenten nach den Formeln 1) und 2) mit cp = 33° 42' und -fl = 1500 :

X = 214,72 (II² — h²);

Y = 750 f (II ■+• h);

CS’C

4,0 S_______

----2,85 ----------

3,42 1—

Fig. 387.

Es ergiebt sich mit Bezug auf Fig. 387 folgende Tabelle:

die Angrilfspunkte des Erddruckes nach Formel 3) u. 4) und sodann den Wasserdruck und dessen Angrilfspunkte unter dem Spiegel nach Abschn. I, S. 40; die Gewichte der Gewölbstücke und ihre Schwerpunkte sind graphisch zu bestimmen.

Nummer des Gewölbestückes

Gewicht G des Gewölbestückes

Erddruckkomponenten in Kilogramm

Ordinate z

des

Erddruckes ⁴)

in Kilogramm

1'

in Meter

Angriffspunkt Wasserdruck des Wasserdruckes unter Spiegel in Meter

in Kilogramm

1100

83

3675

2,79

II

1120

302

3790

2,94

ID

1150

543

4060

3,26

1330

791

4375

3,70

200

0,33

1470

995

4320

4,23

624

0,81

1580

1340

3970

4,83

1104

1,39

1760

4525

5,49

1632

2,06

2025

5200

6,17

2176

2,73

2470

5890

6,88

2736

3,44

Hiernach lassen sich die Kräfte einfach aufzeichnen. Zunächst erhält man clie Gj, 6r₂ etc. als Vertikalkräfte, ferner aus X, Y und z, bezw. v die Erddrücke E\, J?₂ etc. durch Konstruktion; ihre Zusammensetzung ergiebt die Teilresultanten R^, i?₂ etc. der angreifenden Kräfte für das leere Reservoir, welche in Fig. 388 auf der linken Seite direkt in der Figur gebildet sind. Mittels des Kräfteplanes links der Symmetrielinie ergiebt sich sodann, von der linken Mitte ausgehend, die Drucklinie, wenn der Horizontalschub im Scheitel entsprechend Gleichung 10):

II = (4,04 -f- 0,47) 2,26 . 2300 = 23443 Kilogramm gesetzt wird; ebenso sind diesem Kräfteplane die Hauptresultanten der Größe nach zu entnehmen.

Um nun auch für das gefüllte Reservoir die Drucklinie zu bestimmen, überträgt man die Teilresultanten R\, R<i etc. auf die rechte Seite der Figur, setzt sie mit den Wasserpressungen zusammen und konstruiert den rechts der Symmetrielinie liegenden Kräfteplan. Auf diese Weise werden auch hier die Hauptresultanten nach Größe und Richtung festgelegt.

Man ersieht aus der Figur, daß die Drucklinie beim leeren Reservoir der inneren Gewölbelinie in dem untersten Teile etwas zu nahe rückt; dort muß aber ohnehin die Ecke ausgerundet werden. Geschieht dies in der Weise, wie gestrichelt in der Figur angegeben, so wird bei gefülltem Reservoir die Drucklinie nahezu in der Mitte des Gewölbequerschnittes verlaufen, also gleichmäßige Pressung vorhanden sein, was anzustreben ist; bei leerem Reservoir wird sie über dem Drittel der Fugenbreite liegen. Je flacher die Gewölbe sind und je geringer die Ueberdeckung ist, um so richtiger wird im allgemeinen unsere Annäherungsmethode sich heraussteilen.

Im übrigen bedarf es wohl kaum der Bemerkung, daß die gezeigte grapbostatische Untersuchung auch für anderweitige beliebige Annahmen des Leitbogens bezw. des Gewölbequerschnittes (und ebenso für veränderten Horizontalschub) brauchbar ist und in jedem einzelnen Falle zum Ziele führt. Insbesondere kann man nach erstmaliger Untersuchung durch nachträgliche Korrektur des Gewölbequerschnittes jeder beliebigen theoretischen Anforderung Rechnung tragen.

Auf die Untersuchungen der Kreuzgewölbe, Kappengewölbe, Kuppelgewölbe etc. und den von diesen ausgeübten Schub S (Fig. 384) können wir uns hier nicht einlassen. Ebenso setzen

056____H55.__a55    0,68__ 0.79___083___0,86 j. OB8_X. 0.SS__0,86__183__0,79 __0,68„.....0,5SX0i5_ J,5L. 0,57

Sl't

3,15 _

a    a    a

V    «r    “f

X,

.Ei

[E>

\I

Ee

_Bi

R. *R.

I³

lR.

EA

jL _

1,

li-im

ea

J VT

LEERES f^ESEftV. Y/MFID PLÄNE

«ES RESERV.

#A

a y m »4

■1

R.

jMafsstas der Komponenten

O 2030

4005

eeoo m isoog Kl:r. 10 s c

¹¹¹¹¹ m-HH+t+f-

Iingeitmalssta'o.

jJteter 0

^afsstab der Kräftepläne.

I3311    2C300

Fig. 388.

wir die verschiedenen Auswölbungen zwischen Eisenträgern, die in neuerer Zeit auch bei Reservoiren häufig angewendet werden, als bekannt voraus und verweisen behufs weiterer Orientierung über Anlage und Berechnung auf: [883], [890], [892], [893], [894], [895], [896], [897], [900], [901], [902], [903], [905] (Eisen und Zement), [906], [909], [910], [911], [912], [921], [922], [923], [928], [935], [940], [941], [942], [946], [947], [948], - [949], [950], [966], [969], [979], [980], [981], [988] (horizontale Decken), [989], [990].

Es dürfte mit Benützung der vorstehend angegebenen Berechnungsweise und der in der zitierten Litteratur für besondere Gewölbe auffindbaren Annahme nicht schwer fallen, den Gewölbeschub zu bestimmen, womit denn auch etwaige Widerlager im Sinne von Fig. 384 dimensioniert werden können. Gestattet das Material der Umfassungswände des Wasserbehälters Zugbeanspruchung, so läßt sich die Stärke derselben erheblich reduzieren. Was die Inanspruchnahme des Materiales im allgemeinen anbelangt, so darf man bei Verwendung von Bruchsteinmauerwerk zu Reservoiren überhaupt keinen Zug aufkommen lassen und mit der Druckbeanspruchung nicht über 10 Kilo pro Quadratcentimeter gehen; Backsteinmauerwerk kann man je nach dem Materiale und Mörtel mit 10 bis 15 Kilo Druck beanspruchen; Zug ist hier ebenfalls zu vermeiden. Guten Beton darf man dagegen noch bis zu 3 Kilo pro Quadratcentimeter mit Zug beanspruchen, was besonders bei den Steinmauern und Trennungsmauern der Reservoire zu statten kommt, wenn die ersteren gegen frische Einfüllungen anliegen, die letzteren zwischen voller und leerer Abteilung stehen. Mit der Druckbeanspruchung gewöhnlichen Betons geht man bis 25 Kilo pro Quadratcentimeter und bei Beton System Monier (S. 736) auf 30 Kilo; wir würden aber nur bei sehr großen Bauten und dann, wenn man absolut sicher ist, daß keine Bewegungen im Untergründe möglich sind (Felsfundamente etc.), soweit gehen. In gewöhnlichem Boden, der immerhin kleinere Bewegungen ausführt, und bei kleinen Reservoiren, wo die Gesamtkosten von der Betonmasse an sich nicht wesentlich beeinflußt werden, würden wir nicht raten, über die Grenze von 10 bis 15 Kilo Druckbeanspruchung pro Quadratcentimeter hinauszugehen.

Vielfach schließt man, um Kosten zu sparen, an das gemauerte Widerlager statt der Seitenanschüttung eine Steinpackung (Steinbeuge) an, die den Raum zwischen dem natürlichen Böschungswinkel des Erdreiches und dem Widerlager ausfüllt; es kann dies dort mit Vorteil geschehen, wo Steine in der Nähe billig zu haben sind. Diese Steinpackung vermag dann selbstverständlich hinsichtlich Aufnahme der Horizontalkräfte das Gleiche zu leisten, was der bei senkrechtem Abstich stehenbleibende Boden (S. 748) vollbringt.

Ein ähnliches Resultat wird manchmal, besonders bei kiesigem Lehmboden, auch erzielt durch eine gut eingestampfte sorgfältige Hinterfüllung der Widerlager und längeres Ruhenlassen derselben vor Eintritt der Wirkung von Bogenschub und Wasserdruck. Zugießen von Kalkmilch beim Einstampfen ist empfehlenswert. Auf diese Weise hat man da und dort vorhandene schwache Widerlager, bei welchen die theoretischen Betrachtungen mit normalen Voraussetzungen nicht unbeträchtliche Inanspruchnahme auf Zug ergeben, gehalten. Ein solches Vorgehen ist aber doch mehr oder weniger ein Probieren, bezw. der Erfolg durchaus nicht in allen Fällen gesichert.

Im allgemeinen ist beim Bau von Reservoiren mit Seitenanschüttungen große Vorsicht um so mehr zu empfehlen, als die Gewichte der aufgelasteten Erde wechseln je nach ihrer Trockenheit, bezw. Durchnässung, als einseitige Belastungen bei der Ungleichheit der Infiltration nicht ausgeschlossen sind, endlich aber auch deswegen, weil alle theoretischen Betrachtungen über Erddruck, Pressungsverteilung in den Querschnitten etc. auf Voraussetzungen gegründet werden, die nicht in allen Fällen, besonders nicht bei frischem Mauerwerke, zutreffen (vgl. Abschn. III, S. 325 und S. 326). Der Bruch großer Reservoire ist stets mit unglückseligen Folgen verknüpft und deshalb die Verantwortung eine große; damit wollen wir jedoch keineswegs der unnützen Materialverschwendung bei solchen Bauten das Wort reden, sondern nur reifliche Erwägung aller Umstände dem mit dem Kostenminimum rechnenden Ingenieur empfehlen.

Sehr häufig stehen die Reservoire an Berghalden so, daß drei Seitenwände des rechteckigen Grundrisses gegen gewachsenen Boden angelegt werden können und nur die vierte später angeschüttet wird. In diesem Falle empfiehlt es sich stets, diese Seite als Stirnseite der Gewölbe zu wählen, weil dort der Bogenschub entfällt und als Horizontalkraft nur der Wasserdruck auftritt. Im übrigen sollte man allen Reservoiren im lockeren Baugrund, insbesondere jenen aus Bruchsteinmauerwerk mit Schwarzkalkmörtel hergestellten, nach ihrer Fertigstellung wenigstens 6 bis 8 Wochen Ruhe lassen, ehe sie den wasserdichten Portlandzementverputz erhalten und dem Wasserdrücke ausgesetzt werden, ganz besonders dann, wenn sie knapp dimensioniert worden sind.

Ein sehr bekanntes Beispiel eines in Bruchsteinmauerwerk solid ausgeführten, nicht gegen die Baugrube angemauerten Reservoires ist das von Darcy (Abschn. I, S. 29 [236]) beschriebene „Reservoir de la porte Guillaume“ in Dijon. Die Stärke der Widerlager ist hier eine sehr bedeutende und infolgedessen auch der Aufwand für die Herstellung ein großer geworden.

Durch zweckentsprechende Gestaltung des Mauerquerschnittes kann man auch mit geringem Kubikinhalte der Mauer die nötige .... 4 statische Sicherheit erreichen. Dazu eignet sich vor allem das in der neueren Zeit all-gemein üblich gewordene Verfahren, dem ganzen Widerlagermauerwerk des Reservoires die Bogenform zu erteilen.    ^

Als Beispiel eines für Bruchstein-mauerwerk vom Verfasser projektierten einkammerigen Reservoires dieser Art führen wir den in Fig. 390 bis 394 dargestellten Müllheimer Wasserbehälter vor.

m'-

VW

2,5

2,5

_ 2,5    2,5

_ 2,5

Derselbe

• 0-

2,5

befindet sich an dem Ende des Verteilungsnetzes, und ist Zuleitung, bezw. Ableitung in einem Rohre vereinigt. Im Vorbau ist ein Standrohr angebracht, welches bei etwaiger Leerung des Reservoires die Pressung im Rohrnetze reguliert; damit wird die bei so kleinen Anlagen stets kostspielige Disposition zweikammeriger Reservoire vermieden, und bei der sehr selten erforderlichen Reinigung entstehen keinerlei Störungen, da man dieselbe stets auf eine Zeit geringen Wasserverbrauches verlegen kann. Die Einrichtung selbst dürfte in den einzelnen

Fig. 389. Reservoir in Dijon.

Schnitt

nach f[B

Schnitt

nach CD

mm

M1.29a00    .

■m

Hl

4mm

ipL

W,

SÄ

'M

-Ä -F'

^-2,00i

Fig. 390.

Fig. 391.

Längenschnitt durch das Reservoir CMM

Ai

ff”*

4£Ä&erJflet

W<0'ä WF~

ifl

6,00

0,50

6,45

'•

4,00    6,55

ii

orf

Üf

•-L

■Ä'Ä/ÄÄÄ

Fig. 392. Reservoir in Müllheim.

Figuren genügend verdeutlicht sein. Der thunlichst einfach gehaltene Eingang enthält gleichzeitig die Ventilationseinrichtung, indem der obere halbkreisförmige Teil als Gitter hergestellt wurde. In die Schieberkammer gelangt man von der Brücke zwischen Eingangsthüre und

Schnitt, nach JK

Grundriss dJupdamentes u. Ein gang

Horizontalschniti nach GH

_ k-l.2C-l-l.20—1

«0.40

's?.

1,00

100

Horizonlalsehnitt

h--3,00 -f- 2,00'

nach EF

MMT

3E0

1,60

■f 1.75

Fig. 393.

Ansicht

Eingangs

Fig. 394,

Reservoir mittels Steigeisen; dasselbe Mittel dient auch zum Auf- und Abstiege in die Wasserkammer. Die hintere Stirnmauer des Reservoires konnte gegen standfähigen Boden angemauert und deshalb in den aus der Zeichnung zu entnehmenden geringen Dimensionen angenommen werden.

¹

Meyer, F. A., Das Wasserwerk der freien und Hansestadt Hamburg. Hamburg 1894.

²

Vgl. Weyrauch, J., Zur Theorie des Erddruckes. Zeitschr. für Baukunde, Bd. 1, S. 183 ff. Jahrg. 1878, welcher die neueren Anschauungen folgen. Voraussetzung dieser Theorie ist, daß alle Elemente einer durch eine Erdmasse gelegten Ebene von gleich gerichteten Kräften angegriffen werden.

³

= Y;

⁴

o ist einfacher durch Konstruktion zu finden.

w.

Wm

0,75

r [0,75

44 _

3,0 Y

mmm

k4$mk

\ttK,

i»

WmSSSmm

-I

\\

•iS

*( -

44

Fig. 395. Reservoir in Reichenbach i. V.

Leichter und eleganter lassen sich derartige Reservoire in Beton ausführen. Wir geben in Fig. 395 den Querschnitt eines in Reichenbach i. V. von der Firma Dyckerhoff & Widmann in Bieberich 1888 erbauten Reservoires, das sich vortrefflich bewährt hat. Besonders bemerkenswert ist die 'geringe Stärke der Trennungsmauer zwischen beiden Abteilungen, bezw. die Zugbeanspruchung des Betons bei einseitiger Entleerung.

Sobald die Umfassungsmauern eine Strecke von der Sohle aufwärts im Reservoirinnern vertikal verlangt werden, ergiebt sich ein anderer, relativ größerer Querschnitt für dieselben.

wie im Vergleiche mit Fig. 395 aus dem in Fig. 396 dargestellten Reservoire in Kiel zu ersehen ist. Dasselbe dient der dort im Bau begriffenen Enteisenungsanlage und wird von der Firma Windschild & Langelott in Cossebande bei Dresden zur Zeit ausgeführt, welche uns die diesbezügliche Zeichnung zur Verfügung gestellt hat.

Nach [973] benutzt man für Betonreservoire am besten folgende Mischungsverhältnisse, wobei Raumteile gemeint sind:

a)    Für die Fundamente, Widerlager und Sohlen: 1 Portlandzement, 6 bis 8 Kiessand und 5 bis 6 Kiessteine oder 7 bis 8 harten Steinschlag;

b)    für Wände, Pfeiler, Gewölbe und sonstige Tragkörper: 1 Portlandzement, 5 bis 6 Kiessand und 5 bis 6 Kiessteine oder 7 bis 8 harten Steinschlag.

Fettere Mischungen sind teurer und nicht so elastisch, als die angegebenen, also unvorteilhaft.

Der wasserdichte Verputz — der Beton ist wasserdurchlässig — besteht, wie schon mehrfach erwähnt, aus 1 Portlandzement mit 2 bis 2¹j-2 scharfem Sand und etwa noch 0,10 Fettkalk in Form von Kalkmilch, um den Mörtel dichter und

sr

Vm

jli'si

J0j5'

id!si

{»5

:    rv; vj; -4 p'.$ -VT* ja I    *T:

vspiii

ÜS

|Vs

j_4 I /4.6

4,

I 2,0 ■>

l*

i ⁴

r.Jrt

*'

\    ,/4.7

er

cm'

s*

Fig. 396. Reservoir in Kiel.

geschmeidiger zu machen. Nachdem die Betonwand mit rauhem Besen und Wasser gründlich abgewaschen und etwaige glatte Stellen gut rauh gespitzt sind, wird der dickbreiige Mörtel in 2 bis 3 Tagen etwa 10 Millimeter stark aufgetragen, mit einem Richtscheite abgezogen und hierauf mit einer hölzernen Reibscheibe sauber abgerieben. Sobald dieser Mörtel abgebunden hat, wird noch eine dünne Schicht aus reinem Zementbrei mit der Reibscheibe aufgezogen und mit einer Filzscheibe geglättet. Ein Glätten mit Eisen oder Stahl ist zu vermeiden, weil dadurch, besonders bei Trockenheit und Wärme, leicht Blasen und Risse entstehen. Der Ueberzug der Sohle wird mit Mörtel gleicher Zusammenstellung und in gleicher Stärke wie der Wandputz hergestellt. Nur wird hierbei gewöhnlich kein reiner Zementbrei mehr aufgezogen, sondern es wird nur etwas Zementpulver auf die noch nasse Oberfläche gestreut, dann mit der Reibscheibe abgerieben und mit der Glättkelle geglättet oder mit Glasschleifern geschliffen. Zur Erzielung eines durchaus dichten Putzes genügt, wenn richtig ausgeführt, eine Dicke von 10 Millimeter vollständig, selbst bei einem viele Meter hohen Wasserdrücke. Dagegen empfiehlt es sich nicht, aus Ersparnisgründen nur ein einfaches Ueberziehen der Betonfläche mit einer sehr dünnen Mörtelschicht oder nur mit einer dünnen Decke aus reinem Zement anzuwenden.

Bei Betonarbeiten, welche wasserdicht sein müssen, bei denen aber auf der Sohle viel gefahren oder stark gearbeitet wird, oder welche sonst einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen ausgesetzt sind, empfiehlt es sich, zum Schutz der wasserdichten Decke noch einen sogen. Nutzboden, etwa 8 Centimeter Beton und 1 Centimeter Ueberzug stark, aufzubringen.

Erscheint es unzulässig, die Reservoire nach einer Richtung hin mit Stirnwänden abzuschließen, so müssen die Umfassungsmauern als Widerlager rund um das Bauwesen geführt werden. Solcher Art ist das Reservoir von Bologna, welches an dem Auslaufe des Aquäduktes

in Backsteinmauerwerk zur Ausführung gelangt ist. Die in ähn-licher [785] Weise wie bei Fig. 395 hergestellten Umfassungsmauern stoßen in den vier Ecken des Reservoires wie Kreuzgewölbe sammen, während die beiden mittleren Abteilungen mit Tonnengewölben versehen sind, die sich ebenfalls mit den Gewölben der Umfassungswände kreuzen. Die Horizontalprojektionen der Gratlinien und der Scheitellinie des Gewölbes der Umfassungswände haben wir in Fig. 397 hervorgehoben.

Von der Sohle bis zum Gewölbescheitel beträgt der Vertikalabstand 4,30 Meter; die maximale Wasserstandshöhe ist 3,65 Meter und der einheitliche innere Gewölbehalbmesser 4,80 Meter. Zugänglich ist das Reservoir durch zwei Einsteigebrunnen, die im ^    Scheitel der äußeren Gewölbe angebracht sind. Auf die inneren

Fig. 397. Reservoir in Bologna. Gewölbe gelangende atmosphärische Infiltrationen werden — abweichend von der sonstigen Gepflogenheit — durch Röhren dem Reservoirinhalte zugeführt; die von den Außengewölben abfließenden sind mittels einer rings das Reservoir gelegten Kiessickerung abdrainiert.

Schließlich erwähnen wir noch der in die Erde eingebauten Reservoire nach System Monier,

welche in der Regel die in Fig. 398 dargestellte halbkugelförmige Gestalt erhalten*). Die Gestalt ist an und für sich eine sehr ökonomische. Die Umfassungswände können sowohl auf Zug als auch auf Druck beansprucht werden, und hieraus ergeben sich geringfügige Dimensionen; trotzdem ist — wenigstens bis heute — eine •    wesentliche Kostenersparnis gegenüber von Beton-

reservoiren gleichen Inhalts unseres Wissens ^    nicht zu erzielen. Alle derartigen Reservoire

°%jr\ haben ein Betonfundament, gegen welches die Glocke (des Auftriebes bei gefülltem Reservoire | wegen) zu versichern ist; zugänglich sind sie j von oben mittels Steigleitern. Die Schieberkammer wird durch eine schrägflügelige Thüre abgeschlossen, und können die Mechanismen : mittels Steigeisen erreicht werden. Wie groß j die Zahl ähnlicher ausgeführter Bauwerke ist | und ob sich dieselben seit ihrer Inbetriebsetzung tadellos erhalten haben, konnten wir nicht in — Erfahrung bringen.

..V

7,20

4,SS

4,20

7,20

Hs

•VvV.:

mm*

.V '

5.75

»•o

11,50    \\.

zu-

um

Eine, wie bereits S. 743 erwähnt, sehr zweckmäßige Form für die Reservoire im lockeren Baugrunde sowohl als im festen ist jene cylin drisch er Behälter mit kreisrunder Basis, deren Dimensionierung in [889] u. [955] besprochen wird. Ausgedehnte Anwendung findet dieselbe schon lange bei den Gasbehälterbassins, da diese einer Ueberwölbung nicht bedürfen; in neuerer Zeit (besonders seit man in den Monierkappen ein einfaches Mittel zur Abdeckung größerer Spannweiten besitzt) kommen sie auch für Wasserversorgung häufiger in Gebrauch. Dadurch, daß für die Einfassung keine sehr bedeutenden Wandstärken

‘VA,

Fig. 398. Monierreservoir.

*) Die Zeichnung verdanken wir den Patentinhabern A. Martenstein & Josseaux in Offenbach a. M., ebenso wie die später in Bezug auf Anwendung des Systems Monier gemachten Angaben.

erforderlich werden, reduzieren sich die Anlagekosten; ein etwa nach außen zur Wirkung gelangender Gewölbeschub wird durch einen, den Gewölbeanfängen um die obere Mauerkrone folgenden auf die letztere gelagerten eisernen Reif aufgefangen.

Derartige Reservoire werden selten in Bruchsteinmauerwerk oder Backsteinmauerwerk hergestellt; man verwendet meistens Beton und zwar in den Mischungsverhältnissen 1 Portlandzement, 7 Kiessand, 7 Steinschotter (auch 1:6:6), wobei Raumteile gemeint sind. Fettere Mischungen ergeben keine besseren statischen Verhältnisse.

Ein diesbezügliches Beispiel ist der in Bremen ausgeführte, als Spülbassin benützte Wasserbehälter Fig. 399. Derselbe ist im Jahre 1889 hergestellt worden, befindet sich unter einer Fahrstraße und hat sich gut bewährt.

Der Bogenschub wird außen durch •; ;-vc;-y. ein Flacheisen (100/12 Millimeter), innen durch einen Reif aus Winkel- v >iW'f|P eisen aufgenommen*).

Selbstverständlich können der-artige Monierbögen auch über recht-eckigen Behältern in beliebiger Spann-weite angeordnet werden. Für einen <^%|§||

1 Meter breiten Streifen solcher Bögen berechnet die Moniergesell-schaft nach den uns gewordenen Mitteilungen die Dimensionen wie folgt. Es sei l die Spannweite, s die —

Pfeilhöhe, c die Scheitelstärke, in Meter, p die pro Quadratmeter gleichmäßig verteilte Nutzlast (zusätzliche Last) in Kilogrammen, so wird:

no.qQ

2.S2

2,32

iw

8*

m-

4.23

i 4,31

j>

\N

WmXeleissn -

5,5C

1. der Horizontalschub vom Eigengewicht:

= 2000 l² (

s -f- c

8s

0,104),

2. der Horizontalschub von

der Nutzlast:

Fig. 399. Wasserbehälter in Bremen.

pl²

•i";'

mithin der gesamte Horizontalschub H:

0,80

-p H<i.

Verwendet man, wie üblich, eine Mischung von einem Raumteil Portlandzement auf drei Raumteile scharfen Kiessand, so hält die Moniergesellschaft eine Druckbelastung dieses Betons von 30 Kilogramm pro Quadratcentimeter für zulässig, woraus mit H die Dimensionen im Scheitel ermittelt werden können. Nach den Widerlagern hin wird der Druck nur wenig größer HIP und liegt eine genügende Sicherheit |||1 in dieser Hinsicht in der ohnehin nötigen Ausfüllung der Bogenzwickel

üi

- 4.0

4,0

6 6 6 6"

15

io

15

10

Fig. 400. Moniergewölbe.

mk

5 Vl5'-8:loVa%

*) Vgl. Der Portlandzement und seine Anwend, im Bauwesen. Berlin 1892, S. 293.

mit dem gleichen Beton. Ist die Belastung ungleichmäßig, so muß das größte entsprechende Biegungsmoment berechnet werden und sind hiernach die Eiseneinlagen (vgl. [986]) zu be-

Die beispielsweise in Fig. 400 dargestellten Einlagen sind bei 8 Meter Spannweite für die bei Reservoiren auftretenden kleinen Biegungsmomente meistens reichend; die Maschenweite beträgt

■HSBMMi i£l“.=ISS

____■■    _    ' m ■

stimmen.

aus-

XJM

Stärkung des Bogens.

Ringförmige Wasserbehälter, ¹ -4- wie sie von den Glasfabriken schon

• . i    rr • i    -|    .

| f r seit langer Zeit angewendet wer-den, eignen sich bei richtiger Ueber-deckung auch recht gut für Wasserreservoire. Wir haben in Abschn. III, S. 384, Fig. 151 einen derartigen Behälter von 10 Meter Durchmesser, mit einer gemauerten Kugelhaube abgedeckt, vorgeführt. Auch in diesem Falle kann der Horizontalschub durch einen eisernen Reif (Fig. 300) aufgenommen werden. Erhalten die ringförmigen Behälter größere Dimensionen, so werden Zwischenstützen für die Ueberdeckung angeordnet, sei es durch innere Ringmauern *) oder durch Säulen, welche einen eisernen Unterstützungsring tragen, auf welchen sodann die Decke jr gelagert wird. Wir haben die letzte Disposition in Fig. 401 dargestellt. Auf die Unterstützungsringe F werden in radialen Linien Träger gelegt, über welche sodann eine Monierdecke ausgebreitet werden kann. Die letztere läßt sich für ziemlich große Spannweiten noch verwenden, ohne unbequeme Maße zu bedingen. Die Dimensionsberechnung (vgl. [967], [968], [986], [987]) wird von der Moniergesellschaft wie folgt angegeben: Es sei (Fig. 402) l die freie Stützweite in Meter, p die Gesamtlast pro Quadratmeter (Eigengewicht ca. 2000 Kilogramm pro Kubikmeter des Platteninhaltes), d die Dicke der Platte in Meter, so ist für den Streifen von 1 Meter Breite:

~~ = 300000 4“ >

o    O

'Jg

\m

Üb

ZK

Pi

Fig. 401. Reservoir mit kreisförmiger Grundfläche.

Pi

Fig. 402.

2_1

ql²

400 000 ’

wobei die Zahl 300 000 der zulässigen Inanspruchnahme des Betons auf Druck pro Quadratmeter

entspricht. Das Kräftepaar F hat den Hebelarm g-

ö

zulässigen Inanspruchnahme des Schmiedeeisens von 7 500 000 Kilogramm pro Quadratmeter rechnet sich hieraus der erforderliche Eisenquerschnitt f der Tragstäbe Z in Quadratmeter für den 1 Meter breiten Streifen zu:

2n!

und es ist F —

(I

300 000 — . 4

Bei einer

300 000 d

= 0,01 d

7 500 000    4.7 500 000

oder f — d, wenn d in Centimeter, f in Quadratcentimeter gemeint sind. Die Stärke der Einfassungsmauern des ringförmigen Reservoires ist -— wie schon erwähnt — nach den sub [889] und [955] des Litteraturverzeichnisses angegebenen Berechnungsweisen zu bestimmen.

In nachstehender Tabelle geben wir die Dimensionen einiger in Deutschland für Gasfabriken ausgeführter Wasserbehälter in Portland-Zement-Beton von ringförmigem Querschnitte, wobei die Buchstaben die aus Fig. 401 ersichtliche Bedeutung haben:

*) Im Journ. f. Gasbel. u. Wasservers., Bd. 35, S. 665, Jahrg. 1892 ist ein derartiges, in Franklin U. St. erbautes Reservoir erwähnt. Es sind drei Ringe mit schwachen Tragepfeilern vorhanden; das Gewölbe wurde in der Mitte als flache Kuppel, zwischen den Tragringen als Tonnengewölbe hergestellt (vgl. Engin. News, 1892, I, S. 487 bis 488).

Fassungs

vermögen

Kubikmeter

2392

2425

5866

8842

7996

10357 ca. 13000

10,25

7,25

00*00000 t>- D- 00 O Cd o io

» ta p » (o h h i—i Cn o Or O CO CO

o o o o o o o

1,40

1,40

2,20

3,00

2,20

3,30

4,30

0,50

0,60

1,00

0,80

0,60

1,00

1,00

Diese Anlagen sind sämtlich bewährt und dürften deshalb einen passenden Vergleich bieten gegenüber den aus Formeln erhaltenen Dimensionen.

B. Freistehende Reservoire. Werden die Reservoire auf dem Gipfel natürlicher Anhöhen erbaut, und gestattet die verlangte Spiegellage ein Einschneiden der Baugrube in den Untergrund nur um weniges oder gar nicht, ist ferner eine Anschüttung von Erde um das Reservoir nicht durchführbar, so muß das letztere freistehend ausgeführt werden.

In diesem Falle erreichen bei gemauerten Reservoiren die Widerlagerstärken ein Maximum, weil der dem Wasserdrücke entgegenarbeitende Erddruck verschwindet. Die Kräfte, welche im Querschnitte wirken, haben wir in Fig. 403 eingezeichnet; je nach dem verwendeten Baumaterial wird man zu entscheiden haben, wie nahe der Schnittpunkt der Resultierenden an die vordere Unterkante des Mauerquerschnittes gerückt werden darf. Ist Zugspannung gestattet, so wird natürlich wesentlich an Mauerwerk gespart und umgekehrt. Die graphostatische Querschnittsbestimmung wickelt sich in ganz gleicher Weise ab, wie bei den Mauern der Thalsperren (Abschn. III, S. 331), nur daß hier außer dem Wasserdrücke noch der Bogenschub und die von der Einfüllung über den Gewölben herrührenden Erdpressungen zutreten, die nach den S. 752 gegebenen Erläuterungen leicht festzustellen sind.

Statt der gemauerten Reservoire verwendet man für kleinere Inhalte auch freistehende rechteckige oder cylindrische Monierbehälter; auch solche aus Eisen finden Anwendung.

Daß freistehende Reservoire nach verschiedenen Richtungen ungünstig sind, haben wir schon S. 747 angedeutet: die gemauerten verlangen dicke Widerlager und bearbeitete Sichtflächen, verursachen also bedeutende Kosten, schützen den Wasserinhalt nicht in der sicheren Weise gegen äußere Temperaturveränderungen, wie die Erdanschüttungen, und sind häufigeren Ausbesserungen unterworfen. Die eisernen und Monierbehälter sind den äußeren Temperatureinflüssen noch leichter zugänglich.

£>’•

-/

i/i

fr

v\

Fig. 403.

4-i

*) Gewölbte Sohle mit 0,60 Meter Pfeil des Kugelsegmentes; Ringmauerquerschnitt um 0,6 Meter vertieft bei 4 Meter Basisbreite.

**) Gewölbte Sohle mit 342 Meter Radius des Kugelsegmentes; Ringmauerquerschnitt von der Sohle aufwärts in zwei Absätzen von je 1 Meter Höhe aus 4,30 Meter auf 3,10 Meter außen verjüngt.

Das Reservoir in Hannover ist als freistehendes aufgeführt, und stellen wir in Fig. 404 den Querschnitt der Stirnmauer dar. Dasselbe hat ein Wasserfassungsvermögen von ca. 11 000 Kubikmeter, ist 32,5 Meter lang und 30 Meter bi’eit, also von sehr großen Dimensionen. Auch die Mauerquerschnitte sind in Rücksicht auf die vorzügliche Ausführung in hartgebrannten Backsteinen mit Zementmörtel recht reichlich bemessen. Dies und der weitere Umstand, daß man das Aeußere mit einer reichen architektonischen Ausstattung versah, haben den Aufwand pro Kubikmeter Fassungsvermögen auf mehr als das Doppelte dessen gesteigert, der gewöhnlich für derartige Anlagen verwilligt wird.

Ein großes freistehendes Reservoir, aber dreistöckig, steht auf dem Montmartre in Paris [982], [983]; es hat ein Wasserfassungsvermögen von 11000 Kubikmeter und ist in Fig. 405 im Längenschnitte dargestellt. In dem Behälter des untersten Stockwerkes erreicht die Wasserhöhe nahezu jene im Hannoverreservoir, ohne daß die Wanddicke der Umfassungsmauern auf mehr

als 3,60 Meter festgesetzt werden mußte. Allerdings hat der Querschnitt des Mauerwerkes auch eine andere Form und die vertikale Resultante wegen der hohen Ueberlastung ein erheblich größeres Maß. Bemerkenswert an diesem Reservoir ist die Anordnung einer vollständigen Unterkellerung der Wasserbehälter, die übrigens auch bei dem Reservoire de Villejuif [929] u. a, ausgeführt wurde. Nachdem eine Durchfeuchtung des Untergrundes bei unbemerkt entweichendem Wasser aus den Reservoiren für den Bestand des Baues auf diesem Terrain gefährlich wäre, ist durch die Unterkellerung und Ableitung aller Infiltrationen ins Freie für jederzeit vollständige Trockenheit des Fundamentes gesorgt worden. Auch ist die Ueberwachung der Wasserdichtigkeit außerordentlich erleichtert und ebenso die Möglichkeit bequemer Reparatur an dem Reservoire selbst und an den in der Unterkellerung untergebrachten Rohrleitungen für Zufluß und Abfluß.

Aehnliche Bauten finden sich in Paris mehrfach; wir verweisen auf [878], [898], [992]. Auch in Rom sind derartige Reservoire vorhanden. Besser ist es schon, wenn man sie vermeidet, denn sie sind sehr kostspielig und auch häufig reparaturbedürftig.

Für freistehende Reservoire von nicht allzugroßen Dimensionen ist das Moniersystem sehr

m 2,25

1-

V:

4—!--I—1-1

7.sc 6.:: | i

r 4.5C:

Fig. 404. Reservoir in Hannover.

*-2.90

.T8:

prfi

mm

ÜflggiflllFl

wi

■ — | — •— I— - — I- -1— |— J— Ii ITU-IL 1— “ * — j - 1 - ■ I ]-4 | - ! j-    --

firn

mm

mSmz

if".

Fig. 405. Reservoir auf dem Montmartre (Paris).

zweckmäßig; man setzt die hiernach konstruierten Behälter in der Regel auf Betonunterlage. Ein größerer derartiger Behälter in parallelepipedischer Form ist ausgeführt auf dem Malberg bei Bad Ems (20 Meter lang, 12 Meter breit und 2 Meter tief); runde Monierbehälter, auf den natürlichen Boden gesetzt, findet man an verschiedenen Orten.

Ein Schutz der Monierreservoire gegen äußere Temperatureinflüsse ist durch Holzummantelung und Ueberdachung leicht zu bewerkstelligen. Die Dimensionierung parallelepipedischer Reservoire erfolgt entsprechend der S. 764. gegebenen Betrachtung, jene cylindrischer durch Berechnung der Zugspannnng entsprechend S. 770, wobei stets angenommen wird, daß die Eiseneinlage den ganzen Zug aufnimmt. Vgl. a. [967], [968], [986], [987].

C. Reservoire auf Substruktion. Ist die Höhenlage des natürlichen Geländes derart, daß die verlangte Spiegellage und die Sohle des Reservoires sich erheblich über Terrain befinden, so wird ein Unterbau für das Reservoir erforderlich. Derselbe wird, wenigstens im Fundamente, stets aus Mauerwerk oder Beton hergestellt; über dem Fundamente wird als Träger des Reservoires entweder ebenfalls Mauerwerk oder (hauptsächlich bei eisernen Reservoiren) Eisenkonstruktion verwendet. Bei beiden ist nicht blos der Vertikallast, sondern auch dem Winddrucke Rechnung zu tragen, wenn das Bauwesen für alle Fälle gesichert sein soll. Die diesbezüglichen Berechnungen müssen wir als in das Gebiet der technischen Mechanik gehörig hier übergehen.

Bei gemauertem Unterbau und gemauerten Reservoiren wachsen die Kosten sehr bedeutend mit der Höhenlage dieser Bauwerke, und man sollte deshalb in Fällen großer Ueberhöhung stets den Eisenkonstruktionen [887] den Vorzug geben. Nachdem diese Bauten bei Gravitationsleitungen selten angewendet werden, sondern mehr bei künstlicher Wasserhebung, können die Dimensionen des Reservoires durch

•"1

L-''

r-------1

r------1

Fig.

Fig. 407.

Fig. 408.

Fig. 409.

entsprechende Einrichtung der Hebungsanlagen, bezw. Anpassung der Maschinen an die Verbrauchsschwankungen (S. 674, 678, 738) reduziert werden. Es sind dann vergleichende Kostenberechnungen anzustellen, bezw. es ist zu ermitteln, bei welchem Inhalte der jährliche Aufwand für Verzinsung der Anlagekosten und die Betriebskosten eines Reservoires auf Substruktion größer werden, als jene, welche durch Anpassung der Maschinenanlage, Zuleitung etc. an die Verbrauchsschwankungen erwachsen (vgl. S. 773). Das Billigere ist vorzuziehen.

Die Gestalt von Reservoiren dieser Art ist in der Regel parallelepipedisch oder cylindrisch, und wird die erstere meistens bei Mauerwerk, die letztere bei Eisen angewendet. Bei einer etwa verlangten Abteilung des Behälters ist die cylin-drische Form unbequem (Fig. 406), so daß man in diesem Falle bei eisernen Reservoiren entweder zwei (Fig. 407) oder drei (Fig. 408) cylindrische Behälter getrennt anordnet oder rechteckige Behälter mit Zwischenwand wählt.

Die Zwischenwände können auch als Träger ausgebildet und zur Uebersetzung der Last auf den Unterbau benützt werden (Fig. 409).

Bei gemauerten Reservoiren gelten für den Unterbau die seither betrachteten Beziehungen hinsichtlich der Konstruktion; vielfach werden sie entsprechend Fig. 405 in Stockwerken übereinander angeordnet. Die normale Disposition ist ungefähr jene, wie sie in Fig. 410 dargestellt wird, welche das Reservoir von Orleans (Frankreich) im Schnitte zeigt. Die Sohle solcher Reservoire wird entweder durch

Lueger, Wasserversorgung.

3.00

J— _]

li

y-

3,00 _

3.20

3.23

Fig. 410. Reservoir von Orleans.

Tonnengewölbe, die auf Zwischenmauern ruhen, gestützt, oder durch Kreuzgewölbe, mit Auflagerung auf Pfeilern, je nach der Beschaffenheit des vorhandenen Untergrundes. Die Räume, welche auf diese Weise unter der Reservoirsohle entstehen, können sodann für verschiedene Zwecke (als Magazine etc.) benützt werden. In Paris, wo sich mehrere derartige Reservoire befinden (Montrouge, Belleville, Passy, Montmartre), hat man es als das Beste erachtet, unter den hochgelegenen weitere Behälter in dem Unterbau anzubringen und diese zur Sammlung von Vorräten für zeitweise zulässigen geringeren Druck in der Verteilungsleitung zu benützen.

Die Anordnung mehrerer Behälter übereinander und über gemeinsamem Unterbau findet auch bei eisernen Reservoiren Anwendung (Abschn. III, [19]), wo Niederdruck- und Hochdruck-Zone bei relativ kleiner Druckdifferenz praktisch ist. Im

er«

«O

C=3

f;

t=J

LO

V»

lx>

"öl

mm

bä

.L£

''vWxx

'V

ft

Gußeisernes Reservoir in Karlsruhe i. B.

Schmiedeeisernes Reservoir in Leiden (Holland).

Rechteckige und runde Behälter.

Fig. 411.

an.

übrigen erfolgt die Uebertragung der Last entweder durch besondere Lagerstühle (untergezogene Träger) oder aber durch direkte Auflagerung der Behälterwand bei sonst frei durchhängendem Behälterboden. Schematisch haben wir die Art der Unterstützung in den Pig. 411 (1, II, III, IV) dargestellt; in der ^eueren Zeit wendet man fast ausschließlich durchhängende Kugelböden, bezw. die Unterstützung nach dem System Intze (D. R. P. Nr. 23187 und 24951)

Ein Hauptvorzug der so angeordneten Bauten gegenüber der Lagerung auf besonderem Stuhle besteht in der leichten Zugänglichkeit zu allen Teilen und in der — in der Regel — größeren Billigkeit derselben.

Bei kleineren Anlagen, insbesondere bei solchen für vorübergehende Benützung, werden auch hölzerne Behälter auf Substruktion gestellt und entweder wie Fässer konstruiert, bezw. mit eisernen Reifen gebunden oder als parallelepipedische Reservoire zwischen Rahmen mit gespunteten Dielen. Solche Dispositionen — die an sich natürlich sehr billig sind — sollte man nur ganz ausnahmsweise anwenden, weil sie nicht dauerhaft und weil das Wasser bei denselben leicht verdorben wird (vgl. Abschn. III, S. 382). Auch auf Papierfässer [965] als Wasserbehälter haben wir kein großes Vertrauen.

Eiserne Reservoire mit durchhängenden Böden findet man besonders häufig bei den Wasserstationen der Bahnhöfe. Wir haben in Fig. 412 nach Mitteilungen der Fabrik Fr. Filler & Hinsch, Eimsbüttel-Hamburg, ein typisches Reservoir dieser Art, dessen Füllung durch den Windmotor A, B, C geschieht (vgl. S. 637), dargestellt, welches ca. 42 Kubikmeter faßt und bei den Stationen Elgersleben, Gritzehne und Clötze in Anwendung kam (D. R. P. Nr. 9079). Das Wasser wird durch das Saugrohr H einem Brunnen entnommen und mittels der durch den Motor betriebenen Pumpe, deren Gestänge im Rohr F durch das Reservoir E durchgeht, dem Reservoir zugeführt. Das Ueberlaufrohr mündet in einen Behälter J, welcher selbstthätig die Pumpe außer Thätigkeit setzt und ebenso selbstthätig nach Aufhören des Ueberlaufes den Motor wieder zum

cf

|D

Pumpen einrückt. Durch das Abfallrohr G werden die Wasserkrahnen gespeist. Das überlaufende Wasser ergießt sich in das Becken K, gelangt von hier aus nach dem aus der Zeichnung ersichtlichen Senkschachte und wird durch das Leerlaufrohr M abgeleitet. Die Leiter L dient zum Besteigen des Wasserturmes und des auf dem Dache desselben angebrachten Motorengerüstes D.

[ A===t ih

Die halbkugelförmigen Reservoirböden beanspruchen das Auflager nur mit Vertikalkräften, wenn sie an den Stellen, an welchen die vertikale Cylinder-wand und die Kugel sich berühren, aufgesetzt werden. Die Auflagerringe erhalten also in diesem Falle keine Tan gentialsp annungen.

Anders ist dies bei durchhängenden Kugelhauben, deren Halbmesser größer ist, als der Halbmesser des anschließenden vertikalen Cylinders, wie z. B. bei dem in Fig. 413 dargestellten Reservoire in Halle a. S. mit 1200 Kubikmeter Wasserinhalt. Der belastete Boden

Li

übt hier am Umfange der senkrechten Cylinderwand einen Zug aus in Richtung der im Vertikalschnitte sich ergebenden Tangente am Anschlüsse" dieses Bodens. Zerlegt man diese Zugkraft in eine vertikale und horizontale Komponente, so muß die letztere, wenn die vertikalen Cylinderwände entlastet sein sollen, von dem Auflagerring aufgenommen werden, und verursacht in diesem eine Pressung T, welche sich, wenn ß den Neigungswinkel der gedachten Tangente gegen die Horizontale bezeichnet, zu:

'v

-K

mm.

■gib’

Fig. 412. Balmkofreservoir.

2 « tg ß

berechnet, soferne P das Gewicht des Wasserinhaltes des Behälters plus jenem des Behälterbodens in Kilogrammen ist.

Durch diese bei verschiedenen Wasserhöhen wechselnde Tangentialpressung kann unter Umständen der Auflagerring die Tendenz erlangen, Bewegungen auf dem Mauerwerke, auf welchem er ruht, hervorzurufen, was vermieden werden sollte.

Außerdem ist klar, daß die Sub-struktion, d. h. die das Reservoir tragende Turmmauer, unter den vertikalen Cylinderwänden angeordnet werden muß, und deshalb die innere Weite des Turmes nahezu gleich dem Durchmesser des eisernen Re-servoires wird. Dadurch erhält der Turm nach außen hin eine relativ große Sichtfläche und wird infolgedessen kostspielig.

J6000.

4800

2760

VA'

12

12

Fig. 413. Reservoir in Halle a. S.

10

12

IÜ

t-i

Dies hat Intze veranlaßt, Reservoire zu konstruieren, deren ringförmige Auflagerung einen kleineren Durchmesser besitzt, als der äußere vertikale Cylindermantel des Behälters, wobei er die nach außen und nach innen überstehenden Teile des Behälterbodens so neigte, daß die Horizontalkomponenten der in den achsialen Vertikalschnittebenen am Auflagerringe auftretenden Kräfte sich gegenseitig auf heben. Dadurch werden die Gesamtanordnungen in der Ausführung billiger und, da wahrscheinlich nur Vertikalkräfte auf den Unterbau übertragen werden, sicherer.

Das Konstruktionsprinzip gestattet vielseitige Modifikationen der Gesamtform; in den Fig. 414 bis 416 haben wir einige Reservoire nach Intzeschem System vorgeführt, die wir [1001] entnehmen.

Fig. 416 stellt das Reservoir für die Stadt Remscheid dar, welches 400 Kubikmeter Inhalt besitzt, und dessen Ueberlaufhöhe 43 Meter über Terrain liegt. Hier wurde der Kegelboden auf

6—6100 —

v=z^5ogO=j⁶

j!

15

—12.000»---

15

15

= 6000

15

5500

—j-11500

9000 —4-

i¹⁸ —i-j    6600——-4— I- - ⁸L,

VT

Fig. 415. Reservoir in Düren.

Fig. 414. Reservoir in Neu-Staßfurt.

einen inneren Mauerring gelagert und die äußere Ummauerung des Reservoires bis auf Terrainhöhe herabgeführt. Die Ansicht des Turmes haben wir in Fig. 417 S. 771 gegeben.

Eine vorteilhaftere Ausnützung des Prinzips zeigen die Anordnungen in Fig. 415 und Fig. 414, welche die Reservoire von Düren (550 Kubikmeter) und vom Salzbergwerke Neu-

Staßfurt (600 Kubikmeter) darstellen. Hier ist die Ummantelung der Reservoire nicht auf Terrainhöhe herabgeführt. Infolgedessen kostete die stützende Substruktion wesentlich weniger und konnte auf kleinerer Grundfläche untergebracht -werden. Weitere Beispiele finden sich in sehr ansprechender Zusammenstellung in [1001], worauf wir verweisen.

Die Dimensionen des cylindrischen Teiles der Wasserbehälter werden in der Regel nach der Formel berechnet:

7500---»

1000¹ ’

in welcher § die Wandstärke, h die Wasserhöhe, r den Halbmesser des Cylinders, alle Maße in Centimetern ausgedrückt, bedeuten und ¹ der Festigkeitskoeffizient ist, d. h. der Zug, welchem das die Wandung bildende Material pro Quadratcenti-meter unterworfen werden darf (bei Blechen aus Schmiedeisen ca. 750 Kilogramm). Diese Formel ist befriedigend, in den praktischen Ergebnissen aber nur eine Annäherung. Im übrigen nimmt man zur Erzielung größerer Steifigkeit der Cylinder-wand in der Regel mindestens 5 Millimeter Wandstärke und dann, wenn das Rechnungsresultat mehr als diese Stärke ergiebt, noch einen entsprechenden Zuschlag in Rücksicht auf Nietverschwächung, unvollkommene Ausführung etc. etc. Für die je nach Anordnung des Behälters entstehenden Spannungen in Kegelböden, Kugelböden etc. bereitet eine wissenschaftlich präzise Lösung große Schwierigkeiten; auch müssen noch eingehendere Versuche abgewartet werden, ehe man die bestehenden Formeln als zuverlässig ansehen kann. Indem wir auf die wissenschaftlichen Arbeiten von Forchheimer¹), von welchen die letztgenannte die Gleichung

7300

10

10

\    ~ 2600 To Br

J wr i

Fig. 416. Reservoir in Remscheid.

der Durchbiegungslinie entwickelt und deshalb für die behandelten Fälle strengeren theoretischen Anforderungen genügt, verweisen, empfehlen wir bei jeder neuen Konstruktion die Vergleichung der durch die „Theorie“ gewonnenen Resultate mit den angewandten Stärken bewährter Konstruktionen ähnlicher Größe. Auch möchten wir vor den sehr beliebten „einfachen“ Formeln, z. B. jener vielfach nachgeschriebenen von Dupuit (Abschn. I, [229], S. 359), in welcher die Spannung in dem Kugelhaubenbodenbleche unabhängig von der Spannweite einfach proportional dem Haubenradius mal Wassertiefe gesetzt wird²), u. a. warnen.

Hinsichtlich der äußeren Ausstattung der Wassertürme, welche die eisernen Reservoire tragen, möchten wir bemerken, daß nach unserem Dafürhalten für diesen Zweck große Opfer nicht gebracht werden sollten. Wir stellen in Fig. 417 und 418 zwei Ausführungen zusammen, von welchen die erste in Remscheid (Wasserinhalt = 400 Kubikmeter), die zweite in Leeuwarden (Wasserinhalt = 500 Kubikmeter) sich befindet. Die zweite ist wegen des viel kleineren Turmdurchmessers trotz größeren Reservoirinhaltes erheblich billiger und unseres Erachtens mindestens

-T-T---

j@

Wil

4 Mi

■■■

- .nimm Wi

pp

ij.;

II

zs

F²

3»

1    f

i " ^foiiä

&²§■

,~Ä8U

~-l;

Sa

fv

•yös

' -r:

i!

MS:

Fig. 417. Wasserturm]icemscheid.

Fig. 418. Wasserturm Leeuwarden.

ebenso schön und zweckmäßig, als die erste. Eine sehr luxuriöse Fassade erhielt auch der Mannheimer Wasserturm; man hat damit den Aufwand pro Kubikmeter aufgespeicherten Wassers auf 225 Mark hinaufgeschraubt.

Im allgemeinen giebt man den eisernen Reservoiren eine Ummantelung, sei es mit ausgemauertem Eisenfachwerk, mit Holz oder mit Mauerwerk; die Fälle, in welchen dies nicht geschieht, sind selten (so sind z. B. das 600 Kubikmeter fassende eiserne Reservoir im Bahnhof Gereon bei Köln und jenes in Mülheim a. Rh. nicht ummantelt worden). Die Ummantelung mit Mauerwerk erfolgt stets, wenn der äußere Durchmesser des Unterbaues (Wasserturmes) wesentlich größer ist, als jener des Reservoires. Ist der Reservoirdurchmesser der größere, was wir vom Gesichtspunkte des Kostenminimums aus stets für empfehlenwert halten, so ist ausgemauertes Eisenfachwerk, bezw. Holzummantelung das Schutzmittel gegen äußere Temperatureinflüsse. Die Anordnung von Treppen oder Leitern zur Besichtigung, Vornahme von Reparaturen etc. ist eine selbstverständlich in allen Fällen zu erfüllende Anforderung. Wenn das dem Reservoir zuströmende Wasser an sich schon mit der Lufttemperatur parallele Wärme hat, so ist überdies eine Heizvorrichtung in den Wassertürmen empfehlenswert, worauf bei der Anlage zum vornherein Rücksicht genommen werden

sollte. Bei Flußwasserleitungen dürfte es sich sogar empfehlen, die Möglichkeit der Erwärmung des Reservoirwassers durch Zuführung von Dampf vorzubehalten.

Sehr notwendig ist es, dafür zu sorgen, daß alle Seiten der eisernen Behälter und insbesondere der Boden derselben leicht zugänglich seien und etwa vorzunehmende Reparaturen etc. gestatten. Auch sollte man womöglich die Anordnung so treffen, daß die vorkommenden Flächen wenigstens zum größten Teile aufwickelbar sind, weil bei nicht aufwickelbaren (z. B. bei Kugelböden) die ursprünglich ebenen Bleche beim Kümpeln gestreckt und gedrückt werden, wodurch sie mehr oder weniger notleiden. Mit dem Durchmesser der Bassins, welche ausschließlich durchhängende Kugelböden erhalten, sollte man 25 Meter nicht überschreiten, da in diesem Falle solche Blechdimensionen sich ergeben, daß eine korrekte Bearbeitung der Bleche kaum mehr möglich erscheint.

soviel uns bekannt — ohne Ausnahme auf Lagerstühle gesetzt, bezw. mit ebenen Böden versehen. Von Klönne in Dortmund sind auch schon schmiedeiserne Behälter mit Wellblechböden ausgeführt worden [943], [972].

Monierbehälter auf Substruktion werden

In Amerika, wo die Kosten für Herstellung von Mauerwerk relativ stets sehr bedeutend sind, hat die Rücksicht auf das Kostenminimum [984] zum Ersätze der auf Substruktion zu stellenden Reservoire durch die sogen. Standröhren geführt, welche in Lichtweiten bis zu 9 Meter [1005] entweder rein cylindrisch oder flaschenförmig errichtet werden. Inwiefern dieselben den erwähnten Ersatz bieten, werden wir S. 775 besprechen; man errichtet sie auf große Höhen (30 bis 40 Meter und darüber) und fertigt die Wandungen aus Schmiedeisen- oder Stahlblech.

Wir haben m Fig. 419 das Beispiel einer solchen für Jersey-City (New York) ausgeführten Anlage vorgeführt [994]. Das aus Schmiedeisenblech bestehende Standrohr ist auf ein Backsteinfundament, bezw. ein gußeisernes Formstück gesetzt, welches mit diesem Fundamente verankert wurde. In der Mitte des 1,8 Meter weiten Standrohres befindet sich das mit dem Niederdruckreservoir kommunizierende 610 Millimeter weite Ueberlaufrohr. Die vom Pumpwerk kommende Zuleitung, sowie die Verteilungsleitung münden in das gußeiserne Formstück ein und haben je 780 Millimeter Weite. Die eingehaltenen Blechstärken, Höhenmaße etc. sind in der Skizze in Millimetern angegeben.

5"

6100

...0____

30500    /5

5'

13    24400

Aehnliche Konstruktionen findet man in [882], [956], [984], [999], [1003], [1005] beschrieben und abgebildet. Die Standröhren werden durch Verankerung gegen das Umstürzen geschützt. Sehr häufig finden sie dann Anwendung, wenn eine Hochdruckzone und eine Niederdruckzone mit größerem gemauertem Reservoire besteht, welch letzterem dann — wie in unserem Beispiele — das Ueberlaufwasser vom Standrohre mittels besonderer Leitung zugeführt wird.

— 4575 —

‘1

4575

Daß bei allen auf Substruktion gestellten Reservoiren oder Standröhren die Dimensionen genügend gewählt, bestimmte Materialbeanspruchungen nicht überschritten werden dürfen, ist selbstverständlich. Geschieht dies und sind auch die nötigen Windverstrebungen berücksichtigt, so werden sie ebenso sicher FlS 4Jerseyacity°hr fÜr un(^ haltbar, als andere Konstruktionen. Wo Einstürze stattgefunden haben, konnten sie stets auf konstruktive Mängel zurückgeführt werden [932], [954], [962], [964], [974].

Der Einwand, daß in eisernen Reservoiren das Wasser verschlechtert werde, ist — wie schon S. 746 erwähnt — nach allen gemachten Erfahrungen nicht gerechtfertigt. Ein solider Anstrich, der keine vom Wasser auflösbaren schädlichen Substanzen enthält, auch Verzinkung [919], nicht aber Verzinnung [858] der Behälter, wird vor gesundheitsnachteiligen Einflüssen schützen, bezw. die ständige

Bewegung des Wassers durch Erneuerung des Wasserinhaltes die Entstehung schädlicher organischer und organisierter Entwickelungen genügend hindern.

Im übrigen verweisen wir auf die sub 877, 880, 881, 886, 891, 914, 927, 931, 936, 944, 952, 953, 970, 972, 977, 978, 985, 993, 1000, 1001 und 1006 des Litteraturverzeichnisses angegebenen Abhandlungen über Wassertürme, bezw. eiserne Reservoire, aus welchen auch Konstruktionsdetails ersehen werden können, die wir in diesem Buche nicht vorzuführen in der Lage sind.

Aequivalente für Reservoire. Wir haben eingangs (S. 734) gesagt, daß ein Reservoir entbehrlich wird, wenn die Zuleitung jederzeit genau soviel Wasser liefert, als das Versorgungsobjekt braucht. Annähernd kann dieser Zustand bei künstlicher Wasserhebung und genügender Veränderlichkeit der Pumpenleistung erreicht werden, wie man nach dem S. 736 vorgeführten Beispiel 2 leicht ermessen kann. Die Veränderlichkeit ist auch durch Wechsel in der Tourenzahl der Maschinen recht wohl zu bewirken, aber stets nur annähernd genau in der Weise, wie sich der Verbrauch ändert. Es ist nicht zu vermeiden, daß gegenüber diesem Verbrauche zeitweise kleine Ueberschüsse an Wasser dem Verteilungsrohre durch die Pumpen zugeführt werden, zeitweise kleine Fehlbeträge sich einstellen. Bei diesem Umstande läßt sich ohne ein Zwischenmittel die direkte Wasserlieferung nicht durchführen; man sieht ohne weiteres, daß beim Zuvielliefern der Pumpen ein Stoß unvermeidlich wäre und beim Zuwenigliefern ein Abreißen der Wassersäule in der Hauptzuleitung Vorkommen könnte.

~~a

Das Zwischenmittel zur Ausgleichung der Verbrauchsschwankungen haben wir seither in dem Reservoir kennen gelernt, das die Funktion der Wasseraufspeicherung und den Zuschuß der Fehlbeträge in beliebigem Maße erfüllt hat. Schränkt man die Wasseraufspeicherung auf das Minimalmaß ein, was selbstverständlich nur bei kontinuierlichem Betriebe während der Verbrauchszeit möglich wird, so können an Stelle der Reservoire Akkumulatoren, Windkessel und Steigrohren treten. Diese Hilfsmittel unterscheiden sich von den Reservoiren dadurch, daß sie im wesentlichen nur eine Funktion der letzteren übernehmen: die möglichst konstante Erhaltung einer beliebigen vorgeschriebenen Pressung.

Die Akkumulatoren [860], [884], [920], [959] bestehen (Fig. 420) aus einem, in das stehende Leitungsrohr R eintauchenden Kolben T und einem diesen Kolben belastenden Gewichte P. Wird der von der Pumpstation ausgehenden Druckleitung das Wasserquantum q weniger zugeführt, als dem Verbrauche an den Anzapfungen dieser Leitung entspricht, so sinkt der mit dem konstanten Querschnitte F gedachte Kolben T ein; im umgekehrten Falle muß er dem mehr zugeführten Wasser Platz machen, also aufsteigen. In jedem Falle besteht Gleichgewicht, d. h. die Pressung pF * [    ■

Fig. 420.

des Wassers auf den Kolben (wobei p = qh und h die Druckhöhe) muß dem Gewichte des Kolbens, sowie den Reibungswiderständen in der Stopfbüchse und den Führungen der Leitstange das Gleichgewicht halten. Alle die letztgenannten Kräfte denken wir uns im Gewichte P vereinigt. Durch , das mehr oder weniger zugeführte Wasserquantum q (die fluktuierende Wassermenge) erhebt sich oder senkt sich der Kolben um die Höhe q : F; entsprechend dieser Größe nimmt wegen der Notwendigkeit des Gleichgewichtes die Druckhöhe zu oder ab, woraus ersichtlich wird, daß Aende-rungen der Pressung unter sonst gleichen Umständen um so geringer ausfallen, je größer der Kolbenquerschnitt F gestaltet wird.

Derartige Akkumulatoren mit sehr großem Kolbenquerschnitte werden aber

teuer, besonders bei hohen Pressungen, bezw. niederer Lage des Akkumulators, so daß sie meistens nur bei kleineren Anlagen, wie Fabrikleitungen etc., in Gebrauch kommen, bei größeren Wasserversorgungen selten zu finden sind. Wir werden gelegentlich der hydraulischen Aufzüge etc. in Abschn. V auf sie zurückkommen und beschränken uns deshalb hier auf die gegebene prinzipielle Erläuterung.

Die gleiche Wirkung wie Akkumulatoren haben auch Windkessel. Ist V0 das Luftvolumen eines Windkessels bei normalem Betriebe, d. h. in dem Augenblick, in welchem die von der Bezugsquelle (Pumpstation) gelieferte Wassermenge genau gleich dem von der Druckleitung verbrauchten Quantum ist, p₀ der diesem Momente entsprechende Pressungszustand der Luft, so wird dann, wenn der Verbrauch um q abnimmt oder zunimmt, die Luft im Windkessel auf das der zutretenden oder austretenden Wassermenge entsprechende Volumen V verändert, welchem dann eine veränderte Pressung p entspricht. Es wird demgemäß:

P V = Po Vo »

wobei die zweite Gleichung dem Mariotteschen Gesetze (Abschn. I, S. 17) entspricht und vorausgesetzt ist, daß die Temperatur annähernd dieselbe bleibt. Man erhält hieraus:

r-v₀ = q;

P = Po

V₀

r₀ + q

und ersieht ohne weiteres: je mehr sich der Wert des zweiten Faktors auf der rechten Seite dieser Gleichung der Zahl 1 nähert, um so mehr nähert sich auch p = p₀ . Den Pressungen p und p₀ entsprechen aber die am Ursprünge der Zuleitung vorhandenen Druckhöhen; man kann also auch schreiben:

V₀

Fo =

qh

h₀ — h

Je kleiner die Schwankung der Druckhöhe h₀ — h ausfällt, um so größer muß V₀ werden und umgekehrt. Durch bestimmte Annahme von q und h läßt sich also das Volumen des Windkessels berechnen.

Der ungünstigste Fall, in welchem die fluktuierende Wassermenge q ebenso groß wird, als das normal geförderte Quantum, in welchem also der Verbrauch im Rohrnetze auf Null herabsinkt, liefert unter sonst gleichen Umständen den größten, in die Gleichung für V₀ einzuführenden Wert von q.

Will man nur geringe Schwankungen in der Druckhöhe zulassen, was besonders bei Pumpstationen, deren Maschinen sich den Arbeitsschwankungen nicht leicht anschmiegen können, wünschenswert ist, so ist ein großer Windkessel, bezw. eine Anzahl solcher am Platze. In allen Fällen ersetzen die Windkessel hinsichtlich der Ausgleichung von Druckschwankungen die Reservoire vollständig; Vorräte vermögen sie dagegen nicht (bezw. nur in sehr geringem, ganz nebensächlichem Maße) aufzuspeichern. Ein annähernder Parallelismus zwischen Zufuhr und Verbrauch ist also unerläßlich. Gegenüber der Anordnung von Reservoiren hat der Betrieb mit Windkesseln den Vorteil, daß man in Notfällen dem durch das Rohrnetz, bezw. die Druckleitung dem Versorgungsobjekte zugeführten Wasser eine höhere Pressung erteilen kann, soferne die Maschinen die entsprechende Arbeit zu leisten vermögen, während ein Hochreservoir eine andere als die normale Pressung zu erteilen nicht gestattet.

Ein Wasserwerksbetrieb oline Hochreservoir mit Anwendung großer Windkessel besteht seit 15 Jahren in Augsburg. Der Fußboden des Maschinenhauses liegt dort 10 Meter tiefer, als der höchste Punkt der städtischen Straßen; nachdem an diesem noch eine disponible Druckhöhe von 30 Meter verlangt wurde und die Dnickverluste bis dahin etwa 12,5 Meter betragen, ergiebt sich die notwendige Förderhöhe im Maschinenhause zu 52,5 Meter, bei welcher ein Hochreservoir auf

Substruktion, wie es die Lage Augsburgs erfordert hätte, sehr teuer zu stehen gekommen wäre. Nachdem an das Rohrnetz sehr viele ständig laufende Brunnen angeschlossen sind, Wasser genug

~f

ff

//

■li

im

ii

Wmm,

Fig. 421. Schnitt ABC.

Windkesselanlage in Augsburg.

Fig. 422. Schnitt D BK.

vorhanden ist und ebenso die Turbinenanlage reichliche Arbeitsleistung vermag, ohne daß dafür ein besonderer Aufwand nötig wird, hat man statt des Hochreservoires beim Ausgang der Druckleitung aus dem Maschinenhause vier große Druckwindkessel von je 10 Meter Höhe und 1,5 Meter Durchmesser neben der Druckleitung angeordnet. Ihr Gesamtinhalt beträgt 90 Kubikmeter (jeder enthält 22,5 Kubikmeter); jeder einzelne Windkessel kann durch einen zwischen ihm und dem Druckrohr liegenden Schieber ausgeschaltet werden und ist mit Luftzuführung, Sicherheitsventil, Ablaßhahn und der üblichen sonstigen Garnitur versehen. Die vier Windkessel sind in einem besonderen Turme untergebracht, dessen Grundriß in Fig. 423 dargestellt ist. Die zwei Schnitte Fig. 421 und Fig. 422 dürften im übrigen die Vorstellung der Anlage vervollständigen. Die Eisenbleche der Windkessel sind mit Rücksicht auf einen Probedruck von 12 Atmosphären 13 Millimeter stark gewählt bei doppelter Längsnietung und Laschennietung an den Rundnähten; die Windkessel haben je aus einem Stücke bestehende bombierte Böden. Die einzelnen Kessel wurden an Ort und Stelle aus drei Stücken mit abgedrehten Winkelringen zusammengenietet und ruhen mit Gußpratzen auf einem gemeinschaftlichen Betonfundamente [418].

A!

m.

-td

-7--U

Fig. 423. Grundriß.

Standröhren. Will man weder das eine noch das andere der eben vorgeführten Auskunftsmittel benützen, so können die Druckschwankungen zufolge der fluktuierenden Wassermengen durch Ueberlaufröhren an beliebigen Stellen des Rohrnetzes, bezw. durch Standröhren unschädlich gemacht werden. Die Standröhren bilden kleine Wasserbehälter und funktionieren im Sinne des § 18, Abschn. I; je zwischen zwei derselben erfolgt die wechselnde Entnahme, und demgemäß schwanken auch die Wassersäulen. In ganz ähnlicher Weise, wie wir dies in § 51 bezüglich der disponiblen Druckhöhen kennen lernen werden, läßt sich auch hier der Vorgang mathematisch verfolgen.

Die Anordnung von Standröhren wird die gleiche Wirkung hervorrufen, wie jene einer großen Zahl von Reservoiren (vgl. S. 741 und § 51). Man kann solche Röhren in vielen Fällen leicht im Zentrum des Verteilungsnetzes unterbringen

(z. B. in Kirchtürmen, hohen Gebäuden etc.), wodurch sich die vollkommenste Ausgleichung aller Schwankungen derPressung erzielen läßt, weil das Ausgleichungsmittel sich in unmittelbarster Nähe des Ortes, an dem das Gleichgewicht gestört wird, befindet. Erteilt man den Standröhren (wie in Amerika) noch einen mehr oder weniger großen Inhalt, oder ersetzt man sie durch Wassertürme mit größeren Reservoiren, so daß sie neben der Ausgleichung von Druckschwankungen noch Vorräte für Zeiten der Unterbrechung der Hauptzuleitung aufzuspeichern vermögen, so ist dies zweifellos die beste Disposition, die man bei einer Wasserversorgung treffen kann.

Besondere Betriebseinrichtungen und Reparaturen bei Reservoiren. Wir

haben schon S. 744 der Stellvorrichtungen etc. bei den Reservoiren gedacht und in den Fig. 378, 380 bis 383, 390 bis 392 jene Einrichtungen angegeben, wie sie in normalen Fällen üblich sind; es soll nun noch einiger weiterer Einrichtungen Erwähnung geschehen, welche besonderen Umständen entsprechen.

Einlaufvorrichtungen. Ist das Reservoir ein Durchgangsreservoir, so erscheint es da und dort ratsam, die Quantität des einlaufenden Wassers zu messen. Ein besonderes Ausgußbecken (M, Fig. 424), in welches sich die Zuleitung Z entleert, wird zu diesem Zwecke vor dem Reservoire, bezw. den verschiedenen Abteilungen desselben angebracht, und es kann sodann die Messung beim Einlaufe von dem Becken in das Reservoir mittels Ueberfalles erfolgen. Manchmal geschieht die Messung auch direkt durch Wassermesser, welche das Wasser der Zuleitung durchlaufen muß. Diese Einrichtung ist aber druckraubender und teurer. Sie gestattet die Einmündung des Zuleitungsrohres an beliebiger Stelle, während beim Ueberfall-messer das Wasser höher als auf Reservoirüberlaufhöhe angestaut werden muß. Das Maß der Anstauung beim Ueberfallmesser richtet sich nach der Wassermenge,

?E

Plo

sowie nach der Breite des Ueberfalles TJ und ist dieser Q letzteren umgekehrt proportional; steht also nicht viel überschüssige Druckhöhe zur Disposition, so empfiehlt es sich, die Breite reichlich zu greifen.

siv

ufl-

/L

Fig. 424.

¹ Sodann sollte man zur Verhinderung von Sohlen-h beschädigungen das Wasser nicht unmittelbar von dem Ueberfalle M in das Reservoir abstürzen lassen, sondern in einen Zwischenbehälter und von dort durch Röhren in die Abteilungen einführen. Zur weiteren Vollkommenheit der Einrichtungen wird gewöhnlich noch eine Umlaufleitung L disponiert (vgl. auch Fig. 348), die ebenfalls von dem Zwischenbehälter unterhalb des Ueberfallmessers M abzweigt, so daß also auch in diesem Falle die Zuflußmenge konstatiert werden kann. Derartige Einrichtungen können zweckentsprechend sein, wenn im Versorgungsobjekte alles Wasser nach Messern (vgl. S. 584) abgegeben wird und man die Wasserverluste jederzeit genau kontrollieren will; man trifft sie im allgemeinen selten.

Wird schon der Zuleitung Wasser aus nicht kalibrierten Ausflüssen entnommen, so setzt man den Meßapparat nicht vor das Reservoir, sondern an jene Stelle in der Zuleitung, oberhalb welcher keine Seitenentnahme mehr stattfindet. Dieser Fall tritt bei allen Dispositionen ein, in welchen das Reservoir seitlich oder am Ende der schon als Verteilungsleitung benützten Hauptzuleitung steht. Nachdem hierbei ein freier Auslauf des Wassers die Errichtung eines besonderen Wasserturmes erfordern würde, wird es stets besser sein, eine Anzahl großer unter Druck arbeitender Wassermesser in die Hauptzuleitung einzubauen, wie dies z. B. in Freiburg i. B. nachträglich geschehen ist.

Hat das Reservoir mehr wie zwei Abteilungen, so wird man für die ebengedachten Einrichtungen die Stelle ausfindig machen, von welcher aus die nach den Einzelbehältern führenden Rohre die kürzeste Länge erhalten, z. B. bei vier Abteilungen die Kreuzung der Trennungsmauern etc.

Abgang der Verteilungsleitungen. Wir haben S. 744 erwähnt, daß man beim Abgänge des Ablaufrohres (der Hauptleitung des Rohrnetzes) die Einlaufstelle um 0,3 bis 0,6 Meter über Sohlenhöhe setzt, je nachdem Schlammablagerungen im Reservoir zu erwarten sind. Will man in solchen Fällen den nutzbaren Inhalt des Reservoires mehr für die Verteilung verwerten, also eine geringere als die angegebene Höbe über Sohle für den Ablauf einführen, so muß das Ablaufrohr in einen sogen. Sumpf, d. h. in eine Vertiefung gesetzt werden, die bei einer etwaigen Bewegung des abgelagerten Schlammes noch Raum genug bietet, um denselben aufzunehmen. Manchmal setzt man auch über die Abgangsstelle des Ablaufrohres noch ein Abschlußventil (meistens ein sogen. Glockenventil), um in dem Falle, in welchem der Schieber in der Schieberkammer, mittels welcher sonst der Ablauf abgeschlossen wird, zur Reparatur kommt, das Reservoir nicht entleeren zu müssen. Bei jedem Ablaufrohr sollte eine Entlüftungsvorrichtung (in den Fällen Fig. 376 bis 378 und 390 bis 392 das Standrohr, im Falle Fig. 379 bis 383 das Luftventil am Teilkasten) angebracht sein, um beim Anlassen des entleerten Rohres der Luft einen Ausgang außerhalb des Reservoires zu gestatten.

Ueberläufe und Grundablaß. Es ist bei Festsetzung der Ueberlaufhöhe zu beachten, daß das Wasser im Reservoir höher steigen muß, als die Ueberfallkante. Hat man im Sinne der Fig. 424 eine Wassermeßvorrichtung eingeschaltet, so darf anderseits auch der Ueberlaufwasserspiegel über eine bestimmte Höhe nicht an-steigen; diese beiden Rücksichten bestimmen die Breite des Ueberfalles vom Ueber-laufe, wobei anzunehmen ist, daß in Durchgangsreservoiren eventuell die ganze zugeführte Wassermenge zum Ueberlaufen gelangt. Dieser entsprechend muß sodann auch das Ueberlaufrohr und das Leerlaufrohr dimensioniert werden. Das letztere soll niemals eine kleinere, als die so festgesetzte Weite erhalten; wohl aber kann diese Weite größer werden, wenn die für die Dauer des Leerlaufens einer Abteilung in Aussicht genommene Zeit und die nach Abschn. I, § 17, S. 113, Fig. 50 angestellte Berechnung dies erfordert. In der Regel ergiebt sich beim Ablassen der Reservoire in dem Leerlaufrohr eine große Geschwindigkeit, welche bedingt, daß keine Zementröhren oder Thonröhren, sondern Eisenröhren zur Verwendung gelangen müssen, worauf wir zur Vermeidung von Unzuträglichkeiten aufmerksam machen.

Sind vier Ab-

Bei zweiteiligen Reservoiren ist es stets am zweckmäßigsten, entweder Standröhren als Ueberläufe anzubringen oder den Ueberlauf an der Stelle der Trennungsmauer, wo dieselbe die Schieberkammer berührt, anzuordnen, teilungen mit zwei sich kreuzenden Trennungsmauern vorhanden, so legt man die Ueberläufe an die Kreuzung und führt deren Wasser in gemeinsamem Rohre ab.

Automatische Regulierung von Einlauf und Auslauf. Werden mehrere, in verschiedenen Höhen gelegene Reservoire von einer gemeinsamen Druckleitung aus gespeist, so muß jedes einzelne abgeschlossen werden können, sobald es gefüllt ist, da andernfalls das durch die Druckleitung beigeführte Wasser durch den Ueberlauf des untersten Reservoires verloren ginge. Derartige Einrichtungen können in der verschiedensten Weise angeordnet werden. Findet die Füllung der Reservoire durch Ausläufe statt, welche höher liegen, als der Reservoirwasser-

Spiegel, so ist die in Fig. 425 dargestellte, bei Speisung der Albwasserversorgungs-behälter erprobte Einrichtung empfehlenswert. Die Zuströmung wird hier mittels

eines durch Schwimmer regulierten Kegelhahnes geschlossen, sobald der Wasserspiegel auf Ueberlaufhöhe angelangt ist, und öffnet sich wieder, wenn der Spiegel sinkt. Die Ablaufleitung wird in diesem Falle nur von dem Reservoire gespeist, bezw. jedes Versorgungsnetz empfängt durch diese Leitung ausschließlich Reservoir-wasser. Für Notfälle kann eine direkte Verbindung der Druckleitung und Ablaufleitung durch Schieberstellung bewirkt werden, bezw. durch einen Umlauf, welcher die Ausschaltung des Reservoires gestattet.

Ist die Druckleitung gleichzeitig Verteilungsleitung, und soll das Reservoir nur dann helfend eintreten, wenn die disponible Druckhöhe im Druckrohre unter den jeweiligen Reservoirspiegel sinkt, so muß eine Rücklaufklappe eingeschaltet werden. Die Klappe öffnet sich nach außen im Sinne der Fig. 235, Abschn. III (die Klappe ist dort mit A bezeichnet). Statt der Klappe kann auch eine horizontal bewegliche Abschlußscheibe V, Fig. 426, ein geführt werden (Kolbenverschluß), die gegen den Sitz S anliegt, sobald die äußere Wasserpressung die vom Reservoir kommende überwiegt, wobei dann durch das Zuströmungsrohr U die Füllung des Reservoires in der vorhin gedachten Weise bis auf Ueberlaufhöhe stattfindet.

Selbstthätige Füllapparate und selbstthätige Wasserableitung sind auch beschrieben in [885] und [917], worauf wir verweisen. Prinzipiell sind die im großen angewendeten Apparate nicht wesentlich verschieden von jenen bei der Hausinstallation, auf die wir in Abschn. V eingehender zurückkommen werden.

Bei Druckleitungen, welche von Pumpstationen ausgehen, ist es ebenfalls unerläßlich, Rücklaufklappen in dem Sinne anzubringen, daß sich dieselben schließen, sobald die vom Reservoir kommende Pressung höher wird, als jene des Druckrohres.

[ 'V''

ff

Theilweisei Läiigonschnitt

Sch (t ch / • Ha ns.

9P

lö)

(o

ii

1)

II

;    l:.

mm

-----

Fig. 425.

Fig. 426.

Treppeneingänge und Ventilationen. Daß bei den Zugängen zu den Reservoiren auf möglichste Einfachheit, bei den Ventilationen auf Sicherheit gegen Verunreinigung von außen gesehen werden muß, haben wir bereits S. 747 erwähnt. Besondere Rücksichten erfordern die zwei- und mehrstöckigen Reservoire (vgl. Fig. 405 und [878], [898], [982], [983], [992]); bei diesen ist in der Regel die unterste Abteilung von außen nicht zugänglich, und man ist dann genötigt, von oben her durch einen Schacht in die unteren Abteilungen einzusteigen. Der Schacht muß mit dichten Wandungen versehen werden, soweit er wasserberührt ist; er dient vermöge von Oeffnungen, die über den Ueberlaufspiegeln nach den einzelnen Reservoirabteilungen durchgebrochen sind, auch als Ventilationsschacht. Ebenso sind

von demselben aus Einsteigeöffnungen anzuordnen, groß genug, um eventuell die nötigen Materialien zur Reparatur einbringen zu können. In solche Schachte werden dann Wendeltreppen aus Gußeisen eingelegt. Für Ventilationen empfehlen wir allerwärts Einrichtungen derart, daß das nach außen führende Ventilationsrohr oder Kamin von einem Sacke ausgeht, an welchen das über dem Reservoirinnern abgehende Rohr seitlich anschließt (vgl. Fig. 378); ohne eine derartige Anordnung ist vollständige Sicherheit — wenigstens gegen böswillige Verunreinigungen — nicht zu erreichen.

Schieberzeichen. In den Schieberkammern ist es notwendig, in deutlichster Weise (durch Wandtafeln oder auf den Handrädern) die Bestimmung jedes einzelnen Schiebers erkenntlich zu machen; andernfalls entstehen auch bei gut eingeübtem Personale Fehlgriffe und Unbeholfenheit. Auch ist die Drehbewegung, welche öffnet, gegenüber jener, welche schließt, zu markieren, obschon in der Regel jeder Schieber bei Drehung im Sinne der Richtung des Uhrzeigers geschlossen und bei der umgekehrten geöffnet wird.

Reparaturen. Gut gebaute, aus Mauerwerk oder Beton in Erde versenkte Reservoire geben in der Regel wenig Anlaß zu Reparaturen; um so häufiger werden dieselben, wenn zum Bau schlechte Materialien verwendet worden sind und besonders, wenn der zum Verputz verwendete Zement anfängt sich zu zersetzen [937]. Ein solches Vorkommnis kann bei Betonreservoiren, wenn außer zum Verputze auch noch zum Beton schlechter Zement genommen wurde, den Bestand des Bauwerkes gefährden. In der Regel bestehen bei gemauerten Reservoiren die Reparaturen in einer Erneuerung des Wand- und Sohlenverputzes, bei eisernen in neuem Anstriche; sodann auch in der Ausbesserung an den untergebrachten Maschinenteilen etc. Entstehen bei gemauerten Reservoiren Abblätterungen, Risse oder Sprünge, so ist zunächst der Ursache nachzuforschen und diese, wenn möglich, zu beseitigen; sie kann in Setzungen des Fundamentes, Deformationen des Gewölbes etc. bestehen. Außer den schon in Abschn. III, S. 412 angegebenen Vorsichtsmaßregeln ist sodann zu beachten, daß zwischen dem stehenbleibenden und etwa neu aufgetragenen Wandverputze wieder ein inniger Zusammenhang hergestellt werde, was zunächst durch Abspitzen der Flächen und gründliches Abwaschen, sodann durch Auflegen von Blei- oder Kautschukplatten über die Risse und Auf bringen eines neuen Verputzes geschieht. Eventuell kann auch mit Einziehen von Moniernetzen geholfen werden. Wir verweisen im übrigen auf [941], [958], [1002], Eiserne Reservoire sind immer thunlichst bei derselben Fabrik, welche sie geliefert hat, ausbessern zu lassen.

Baukosten der Reservoire. In der Regel werden die Kosten so angegeben, daß man ausrechnet, um welchen Preis ein Kubikmeter Wasser bei vollem Reservoir untergebracht ist: man ermittelt denselben, indem man die Gesamtanlagekosten (einschließlich der Stellvorrichtungen etc.) durch die Anzahl Kubikmeter Maximalinhalt teilt. Im allgemeinen ergeben sich auf diese Weise bei gemauerten oder Betonreservoiren, die in die Erde eingelassen sind, für ein kleines Wasserfassungsvermögen größere spezifische Werte, als umgekehrt; dasselbe gilt für gemauerte, auf Sub-struktion stehende Behälter, bis zu einer gewissen Größe auch für eiserne Behälter.

Indem wir uns ein näheres Eingehen auf die Kosten für Abschn. YI Vorbehalten, teilen wir im folgenden einige abgerundete Zahlen*) zur Uebersicht mit.

*) Die in Klammern stehenden Zahlen bedeuten das maximale Fassungsvermögen des Reservoirs in Kubikmeter.

1. In die Erde verlegte gemauerte Reservoire.

Lille (12000) 11 Mark, Stuttgart (9700) 26 Mark, Coulominiers (1200) 30 Mark, Genf (12500 32 Mark, Lahr (700) 34 Mark, Freiburg (4000) 37 Mark, Frankfurt a. M. (20000) 46 Mark, Baden-Baden (2000) 49 Mark.

2. In die Erde verlegte Betonreservoire.

Wiesbaden (4300) 12 Mark, Hampton, England (12500), 13 Mark, Chemnitz (4000) 19 Mark, Minden (900) 19 Mark, Nürnberg (8100) 24 Mark, Linz (270) 25 Mark, Aschaffenburg (1000) 33 Mark. Diese Angaben, welche wir [973] und dem S. 763 zitierten Buche entnehmen, enthalten aber den Preis für Erdarbeiten und maschinelle Einrichtung nicht, so daß hierfür noch ein Zuschlag zu machen ist.

3. Tunnelreservoire.

Bei diesen entstehen die Hauptkosten durch den Ausbruch des Profiles, welche sich nach den Gesteinsarten richten. Pro Kubikmeter Aushub schwankt der Preis je nach der Härte des Gebirges zwischen 5 und 25 Mark*), woraus ohne weiteres klar wird, daß ein Tunnelreservoir in sehr festem Gestein dem Kostenminimum nicht entspricht. Das Tunnelreservoir in Civita Lavinia (216) kostete 40 Mark pro Kubikmeter Wasserinhalt.

4. Freistehende, gemauerte Reservoire.

Hannover (11000) 62 Mark.

5. Gemauerte Reservoire auf Substruktion.

Paris, Montmartre (11000) 73 Mark, Rom, Fiumicino (150) 160 Mark, Rom, Esquilino (1000)

232 Mark.

6. Eiserne Reservoire auf Substruktion.

Nachstehende Tabelle über die Kosten derartiger Reservoire entnehmen wir [1001]:

Ort und Bezeichnung der

Wassertürme

Inhalt

cbm

Hohe des Auf-g lagers über Erdboden

Eisengewicht

des

Behälters samt Auflagerring

Gewicht des Behälters pro Kubikmeter Inhalt

Gesamtkosten

des

Wasserturms

Cf?

cn?

Kosten des g Wasserturms ■ pro Kubikmeter Inhalt

A. Behälter mit durchhängenden Böden und äußerem Auflagerring. Mülheim a. Rh. (ohne Ummantelung des

Behälters)..........

München-Gladbach........

Halle a. S. (in reicher Ausbildung) .    .

Essen (in reicher Ausbildung) ....

05 05

O 00

27,0

31,0

1200

2000

11,0

20,0

48000

50000

66100

96000

74

83

55

48

49400

66000

150000

180000

50 CO M 00

O Ot © Oi

B. Behälter nach Patent Intze mit stützendem Boden. Remscheid (in reichster Ausbildung als

Aussichtsturm).........

Diedenhofen (als Doppelturm in reichster

Ausbildung)..........

Düren (in reicher Ausbildung) .... Wasserturm des Salzbergwerks Neu-Stassfurt mit Holzumhüllung .    .    .

Bremerhaven..........

400    11,0

500    25,0

550    40,0

05 05 05 O

o o

00

00

Ol o

18000

22000

24000

28000

29000

45

45

44

47

44

38000

40000

60000

24000

50000

o oo    co

CO o    05

—3 rf»- O 05 O

C. Aehnlicbe Behälter.

Paris, Montmartre......

Worms (reich ausgestattet) .    .    .

Mannheim (reich ausgestattet) .    .

1200

1200

2000

56000

264000

450000

*) Eingehende Kostenangaben findet man in Rz S. 643 ff. und im Handbuch der Ingenieurwissenschaften,

, Tunnelbau. Berlin 1872. 1. Leipzig 1890.

I> 50 IO

C- CM    rÖ

t-i <m    cq

Einen großen Einfluß auf die Kosten hat die Lage des Behälters. Sind bequeme Zufahrtstraßen da und billige Baumaterialien, so wird der Kubikmeter Wasserinhalt, sowohl für die in Erde verlegten als auch für die freistehenden Behälter bei solidester Konstruktion selten mehr als 30 bis 40 Mark Aufwand veranlassen; dies gilt jedoch nur dann, wenn alles Ueberflüssige weggelassen wird. Ist die Baustelle sehr schwer zu erreichen, so steigen die Kosten auf bedeutende Beträge, die sich ohne weiteres gar nicht angeben lassen. Bei freistehenden Reservoiren ist der Aufwand dann, wenn auf architektonische Ausbildung der Fassade verzichtet wird, vieReicht 10 bis 20 °/o höher als unter sonst gleichen Umständen bei den in die Erde versenkten. Bei gemauerten Reservoiren auf Substruktion lassen sich die Kosten nicht abschätzen, sondern nur auf Grund genauer Pläne überschlagen; dasselbe gilt von den Wassertürmen mit eisernen Behältern.

In der Regel sind die Baustellen für Reservoire abgelegen und hoch; dann muß man zum vornherein zu den ortsüblichen Einheitspreisen für Mauerwerk, Beton etc. bedeutende Transportkosten zuschlagen, wenn man bei Voranschlägen sich keinen Irrtümern aussetzen will. Das wohlberechtigte Verlangen, daß alles Baumaterial zu Reservoiren von bester Qualität sein soll, worauf wir noch besonders hinweisen wollen, ist ebenfalls ein Grund, die Ansätze für die Kosten reichlich zu bemessen. Reichliche Erdüberdeckung schützt vor den unangenehmen Folgen des „Arbeitens“ vom Mauerwerke (Beton). Es giebt überhaupt nur einen Platz, an welchem gespart werden kann: an der sogen, architektonischen Fassade.

Ueber die Verbindung der Reservoire bei verschiedenen Druckzonen werden wir in § 50 einige Notizen geben. Schließlich sei nochmals (vgl. S. 758) erwähnt, daß der Bruch von Reservoiren ähnliche bedenkliche Folgen haben kann, wie wir sie in Abschn. III, § 35 mehrfach auseinandergesetzt haben. In [932], [945], [954], [962], [964] und [974] sind Reservoireinstürze behandelt, worauf wir für weitere Orientierung verweisen.

Litteratur: S. 580, 4. Reservoire und deren Aequivalente.

¹

[931], und neuerdings: Forchheimer, Ph., Die Berechnung ebener und gekrümmter Behälterböden. Berlin 1894 (Sonderabdr. aus Jahrg. 1894 der Zeitschr. f. Bauwesen).

²

Ist R der Halbmesser der Kugelhaube, h die größte Wassertiefe im Behälter, so findet Dupuit a. a. 0. die Maximalspannung s für jede beliebige Spannweite: s = 500 Rh, d. h. für alle ebenen Böden = oo.

§ 50. Einteilung des Versorgungsgebietes in verschiedene Zonen.

Wir haben schon in Abschn. III, § 42, S. 539 ff. ausführlich auseinandergesetzt, welche Gründe, besonders in großen Städten dafür sprechen, statt einer einheitlichen Versorgung eine Kombination verschiedenartiger Versorgungen in für sich bestehenden Zonen anzuordnen. Zusammengefaßt finden sich diese Gründe S. 547 sub 1, 2 und 3, worauf wir verweisen.

Liegt das Gebiet des Versorgungsobjektes in sehr ungleichen Meereshöhen, bezw. ist die Differenz zwischen der höchsten Stelle, auf welche das Wasser an-steigen soll, und dem tiefsten Ausflusse bedeutend, so kann vor allem bei Pumpstationen die Frage auftreten: Ist es ökonomisch vorteilhafter, das ganze zu verteilende Wasserquantum oder nur einen entsprechenden Teil desselben auf die höchste Höhe zu heben?

Die zweite Frage, welche unter gleichen Umständen sowohl bei Gravitationsleitungen als auch bei künstlicher Wasserhebung sich aufwirft und über die Anlage von Druckzonen entscheidet, wird sein: welchen Druck in den Verteilungsröhren kann man als Maximum zulassen?

Endlich ist zu beachten, daß bei allen Städten im Gebirge die üeberbauung der höher gelegenen Bauplätze später erfolgt, als jene der tiefer gelegenen, für

welche in der Regel die ursprüngliche Wasserversorgung angelegt wird, so daß sich von selbst im Laufe der Zeit die Notwendigkeit der Anlage verschiedener Druckzonen entwickelt, wenn man das Bestehende nicht nachträglich verändern will.

Die erste der oben gestellten Fragen führt notwendig zu einer vergleichenden Kostenberechnung. Die Arbeit, welche in der Pumpstation gespart wird, wenn man das für den höher gelegenen Teil des Versorgungsobjektes bestimmte Wasser für sich hebt, und ebenso das für den tiefer gelegenen Teil, läßt sich leicht berechnen.

Ist Q das gesamte, während der Betriebszeit pro Sekunde zu hebende Quantum in Liter, q₁ jenes für die Hochzone, q₂ das für die Tiefzone bestimmte, so würde, wenn h₁ die im Sinne von Gleichung 4, S. 614 verstandene theoretische Förderhöhe für die Hochzone, h₂ jene für die Tiefzone bedeuten, der reine Nutzeffekt in Pferdestärken, den die Hebemaschinen bei einheitlicher Versorgung haben müßten, = Qh₁: 75 sein, während bei Trennung des Gebietes in Zonen nur = (äi^i-j- q₂h₂) • 75 Pferdestärken erforderlich würden. Es wäre also eine Weniger-Arbeit von q₂ (hl — h₂) Kilogramm - Meter zu leisten und die reine Nutzleistung der Maschinen um q₂ (h₁—h₂): 75 Pferdestärken geringer. — Berechnet man, welche Ersparnis durch die geringere Arbeitsleistung ermöglicht wird, so ist in erster Linie der Preis für die motorische Kraft entscheidend.

Hat man es mit einer "Wasserkraft zu thun, welche jederzeit groß genug ist, um alles Wasser auf die Höhe hi zu heben, so wird natürlich auf eine Trennung in Zonen — sofern nicht andere Gründe dafür sprechen — zu verzichten sein. Bei Verwendung von Dampfkraft liegt der Fall anders. Nehmen wir z. B. an, es handle sich um eine städtische Versorgung, welcher im Mittel bei 12 ständigem Pumpenbetriebe 240 Liter Wasser pro Sekunde zugeführt würden, von welchen die Tiefstadt zwei Drittel verbrauche mit h₂ = 25 Meter, die Hochstadt ein Drittel mit hl = 60 Meter, so wäre die Arbeitsdifferenz a pro Sekunde:

2 240

--(60 — 25) = 5600 Kilogramm-Meter

O

= rund 75 Pferdestärken. Nimmt man als Kohlenverbrauch pro Stunde und Pferdestärke 1,5 Kilogramm und als Preis 2 Pfennige pro Kilogramm, so entspricht dies unter sonst gleichen Umständen einer jährlichen Ersparnis von: 0,02 . 1,5 . 75 . 12.365 = 9855 Mark. Würde der Fall umgekehrt liegen, d. h. bei gleichbleibendem und h<i die Tiefstadt nur ein Drittel, die Hochstadt zwei Drittel des Gesamtwasserquantums verbrauchen, so wäre die jährliche Ersparnis nur die Hälfte, d. h. ca. 4900 Mark. Hätte man aber neun Zehntel für die Tiefstadt und nur ein Zehntel für die Hochstadt vorzusehen, so würde a = 0,9 . 240 (60 — 25) = 7560 Kilogramm-Meter = rund 100 Pferdestärken , mithin unter gleichen Umständen wie vorhin die jährliche Ersparnis = 0,02 . 1,5 . 100 . 12 . 365 = 13140 Mark u. s. f. — Man sieht ohne weiteres: je kleiner das für die Hochzone bestimmte Wasserquantum im Vergleiche zum Gesamtverbrauche ist, um so mehr ist rücksichtlich des Kohlenverbrauches bei einer Dampfpumpstation die Teilung des Betriebes in Zonen angezeigt und umgekehrt.

In zweiter Linie ist aber zu berücksichtigen, daß die Trennung des Verteilungsnetzes in Zonen in den meisten Fällen statt eines einzigen Zuleitungsrohres deren zwei bedingt, und daß in der Regel auch zwei getrennte Maschinenanlagen erbaut werden müssen, weil es nicht vorteilhaft und auch nicht bei allen Maschinensystemen möglich ist, große Druckänderungen gegen den Pumpenkolben wirken zu lassen. Man wird also schon aus diesen Gründen ganz erhebliche Mehrausgaben haben. Dazu kommt noch, daß man gezwungen ist, zwei Hochreservoire zu errichten und auf verschiedenen Leitungsstrecken Doppelleitungen mit Verbindungsschiebern einzuschalten, um die Tiefzone nach Bedarf durch die Hochzone unterstützen zu können.

Alle diese Umstände, ferner die unzweifelhafte Erschwernis im Betriebe bei zwei Röhrennetzen, die an verschiedenen Stellen verbunden, normal aber voneinander getrennt sein müssen, die Möglichkeit von Irrtümern mit mißlichen Folgen etc.

zwingen zur genauen Erwägung, ob die Vorteile durch den Minderverbrauch an Kohle bei einer Teilung des Betriebes nicht wieder verloren gehen anläßlich der entstehenden Mehrausgaben anderer Art. Schon Dupuit (Abschn. I [229], S. 338) lenkt die Aufmerksamkeit der Ingenieure auf diese Punkte und bemerkt treffend, daß die Vorteile einer Teilung des Betriebes auf den ersten Blick in der Regel viel größer zu sein scheinen, als sie es in der Wirklichkeit bei Berücksichtigung aller Umstände thatsächlich sind, und daß derjenige, welcher nicht genau prüft, Enttäuschungen erfahren und hervorrufen wird. Man wird also zum vornherein bei einer neuen Anlage mit bestimmtem Wirkungskreise unter Würdigung aller mitsprechenden Faktoren durchaus nicht immer von der einheitlichen Versorgung abweichen, wenn die Bildung von Zonen anläßlich verschiedener Höhenlage des Versorgungsobjektes möglich wäre.

In den meisten Fällen entscheidet über die Teilung eines Versorgungsgebietes in Zonen die Grenze der Widerstandsfähigkeit der Verteilungsröhren in ihrer tiefsten Lage, womit wir zur Beantwortung der zweiten Frage übergehen. Wir haben auf S. 621 bemerkt, daß die aus Röhren nach den deutschen Normalien hergestellten Leitungen von 500 Millimeter Weite aufwärts Pressungen von 8 Atmosphären nur bei besonderen Vorsichtsmaßregeln hinsichtlich des Bleivergusses, der Unterbettung etc. ertragen. Man pflegt deshalb bei allen Rohrnetzen, welche derartige weite Verteilungsröhren besitzen, die Pressung auf 80 Meter zu beschränken, und dann trennt notwendigerweise eine, ungefähr in 50 Meter Höhe über der tiefsten Versorgungslage gedachte horizontale Ebene die zur Tiefzone gehörigen Versorgungsobjekte von jenen der Hochzone. Sind dagegen die Lichtweiten der Versorgungs-röhren nur 200 Millimeter und weniger, so lehrt die Erfahrung, daß man ohne irgend welche Nachteile 10 bis 12 Atmosphären Betriebsdruck anwenden kann. Es ist also eine Trennung des Rohrnetzes in Zonen entbehrlich, wenn in diesem Falle die Steigerung des Drucks auf 12 Atmosphären einheitliche Versorgung gestattet ¹).

Ist bei Gravitationsleitungen ausreichender Versorgungsdruck vorhanden, und ist man aus den eben erwähnten Rücksichten veranlaßt, zwei Höhenzonen für die Verteilung einzuführen, so läßt sich das Ueberlaufwasser vom Reservoir der Hochzone von etwa dort aufgestellten Springbrunnen, ständig laufenden Brunnen etc. dem Tiefzonenreservoir zuführen. Man erzielt damit eine bedeutende Ersparnis an Wasser, welche bei Quellwasserleitungen stets sehr willkommen sein wird.

Eine weitere Veranlassung zur Teilung des Rohrnetzes in Höhenzonen ist die allmähliche Bebauung des ein Versorgungsobjekt umgebenden Geländes. Wenn in der Zeit, in welcher die Wasserversorgung angelegt wurde, auch gar keine Wahrscheinlichkeit für die Entstehung hochgelegener Stadtteile vorhanden war und zum mindesten kein Anlaß vorlag, sie zum vornherein in Rechnung zu nehmen. so können später günstige Baubedingungen und Entwickelung größerer Wohlhabenheit der Bevölkerung zunächst zur Besiedelung mit Villen führen, die vorläufig durch eigene Einrichtungen für Wasser sorgen. Nimmt die Zahl der Gebäude zu, se tritt das Bedürfnis öffentlicher Wasserversorgung mehr und mehr als Pflicht der Gemeinde auf. In diesem Falle wird man naturgemäß die bestehende Anlage nicht verändern — wie bereits erwähnt —, sondern durch Zufügung einer höheren Zone die allgemeine Wasserversorgung ergänzen.

Die eingangs unter Verweisung auf Abschn. III erwähnte Zoneneinteilung (vgl. S. 547, 2 und 548, 3) kann unabhängig Aron der Höhenlage des Versorgungs-

Objektes bestehen: sie ist durch Wasserbezugsquelle, bezw. die Benützung verschiedener Wasserqualitäten gegeben oder auch dadurch (vgl. S. 541), daß man mehrere voneinander unabhängige Netze der Betriebssicherheit wegen einführt in der richtigen Unterstellung, daß selten mehrere gleichzeitig den Dienst versagen werden. Besonders bei relativ kleinen Gruppenwasserversorgungen für Landgemeinden pflegt man eine Anzahl in verschiedener Meereshöhe angeordneter Reservoire von gemeinsamer Druckleitung aus zu speisen und die Verteilungsleitungen (Rohrnetze) jeweils von dem betreffenden Reservoir aus mit Wasser zu versehen. Dadurch ergiebt sich eine Reihe für sich bestehender Druckzoneu. Diese Disposition, welche z. B. bei der württembergischen Albwasserversorgung verbreitet ist, hat ausschließlich den obengenannten Zweck der größeren Betriebssicherheit.

mm

Die technischen Anordnungen sind den im einzelnen Falle bestehenden Absichten anzupassen. Hinsichtlich der vergleichenden Rechnungen bei künstlicher Förderung möchten wir zur Vermeidung von Irrtümern bemerken, daß bei mehreren, von einer gemeinsamen Druckleitunggespeisten Reservoiren es selbstverständlich z. B. nicht angeht, anzunehmen, es seien die von den einzelnen Reservoiren empfangenen Wassermengen jeweils nur auf die Spiegelhöhen dieser Reservoire zu heben. Im Falle unserer Fig. 427 z. B. ist von den Hebemaschinen die Wassermenge -f- g₂ + 13 auf die Gesamthöhe //₃ plus den Druckverlusten zu heben, die sich aus der Förderung von qy -j- g₂ -j- g₃ von P nach I, von g₂ 4“ ?3 von 4 nach II und von g₃ von II nach III ergeben, wobei noch die besonderen Verluste für den Wassereintritt in die Saugleitung etc. zu addieren sind. Die Maschinenarbeit ist also = (q\ -f- g₂ -f- g₃) (Ä₃ —j—    —}— A2 —(— A₃), unter

Fig. 427.

, A₂ und A₃ alle ebengenannten Druckverluste verstanden. Nur dann, wenn getrennte Leitungen von der Pumpstation nach I, II und III bestehen, wird die Arbeitsleistung des Hebewerkes q\ (li\ -j- oj) -j-?2 C?2 + §2) 4“ 13 (Ä3 -j- o₃), sofern 0., 8₂, ^3 die gesamten Druckverluste auf den einzelnen Strecken in dem vorhin gedachten Sinne bezeichnen.

Die Einzelleitungen, Rohrnetze etc. der verschiedenen Zonen sind in ganz gleicher Weise zu berechnen, wie wir dies bereits gezeigt haben und in § 51 hinsichtlich einheitlicher Rohrnetze zeigen werden.

Bei Versorgungsobjekten, welche in der Ebene liegen, ist in der Regel eine Abteilung in Zonen weniger häufig, und wenn sie vorhanden ist, so liegt der Grund ohne Ausnahme in dem Bestehen verschiedener Wasserbezugsquellen, bezw. verschiedener Gesellschaften, welche die Wasserversorgung distriktsweise übernehmen. Ist das zu versorgende Objekt im Hügel- oder Gebirgslande gelegen, so findet man häufiger verschiedene Druckzonen in Verwendung. Unter den sehr großen Städten giebt ein Beispiel für die erstere Art die Stadt Berlin; für die zweite Art können London und vor allem Paris, hinsichtlich dessen wir auf Abschn. I. [371] verweisen, als Beispiele gelten. Außerdem ist die Zonenteilung der Versorgungsnetze durchgeführt in Cassel, Genf, Stuttgart, Zürich, Genua, Lyon, Lille, Marseille, Liverpool, Manchester etc., besonders häufig aber in den amerikanischen Städten, wobei zur Wasserverteilung, bezw. Druckregelung Standröhren verschiedener Höhe benützt werden.

In Paris besteht zunächst eine doppelte Wasserversorgung insofern, als Trinkwasser und Nutzwasser in getrennten Leitungen verteilt werden (Abschn. III, S. 541 und 549); außerdem hat die Trinkwasseiwersorgung drei Höhenzonen (Dhuis, Vanne, Vigne), ebenso die Nutzwasserversorgung (Seine, Marne, Oui’cq), abgesehen von jenen der artesischen Brunnen etc.

London wird von acht verschiedenen Wasserleitungsgesellschaften versorgt, von welchen jede ihre eigene Zone besitzt (Abschn. III, S. 541).

Die Städte Zürich und Genf haben je eine Hochdruckzone für Kraftwasserabgabe neben verschiedenen Zonen für Haus- und Brauchwasserversorgung.

In Stuttgart besteht neben der städtischen Brauchwasserversorgung eine besondere Quellwasserversorgung und überdies das staatliche Neckarwasserwerk. Die städtische Brauchwasserversorgung ist in mehrere Zonen eingeteilt, von welchen drei zum vornherein vorhanden waren,

Sud

Zuleitung von den Seen aus dem Wildpark Solitude.

Yasemnfe

Tlft

I. Tiefzone für die Altstadt, bis ca. 270 Meter über Meereshöhe gespeist vom Neckarwasserwerk.

II. Mittlere Zone (von 270 bis zu 310 Meter Meereshöhe), gespeist vom Druckregulator bezw. vom Beservoir Uhlandshöhe. lila. Hochzone, gespeist vom Beservoir Geroks-ruhe.

111b. Hochzone, gespeist vom Hasenbergreservoir.

IV. Höchste oder Hasenbergzone.

ij.

JbS

.§1

---

West

Ost

V/

‘>em.

dwitfa-dgiRpserfOi, Ishohem:- Geroksrohes

Res. Geroksi Sohle WOüutlfc

dr=am Ameisenbßro^ e 296,5. ii d. Ms W:

jJl

Word

Fig. 428. Zonenteilung bei der Stuttgarter Wasserversorgung.

Pampstation Meng

die anderen sich nachträglich entwickelt haben. In Fig. 428 sind diese verschiedenen Zonen dargestellt²). Die ersten drei Zonen waren bedingt durch den Wunsch, im Rohrnetz keine höhere Pressung als 8 Atmosphären auf kommen zu lassen; die erste wird durch die Pumpstation bei Berg, die zweite und dritte von dem Druckregulator der Seewasserleitung her mit Wasser versehen. Sie umfassen das mit I bezeichnete Gebiet der Altstadt und die mit II bezeichneten Gebiete auf der westlichen Stadtseite besw. Heslach. Eine vierte Zone ist auf der östlichen

Stadtseite mittels eines besonderen Pumpwerkes vom Ameisenbergreservoir aus versorgt. In der Höhenlage entspricht dieselbe ungefähr jener der vom Druckregulator unterhalb des Hasenbergreservoirs gespeisten Zone II und ist deshalb im Plane ebenfalls mit II bezeichnet. Direkt vom Hasenbergreservoir aus wird die Zone Illb auf der westlichen Stadtseite gespeist. Endlich bestehen östlich und westlich noch zwei kleinere Pumpwerke, von welchen das erste dem auf der Geroksruhe gelegenen Reservoir der Zone lila, das andere dem Jägerhause am Hasenberg (Zone 1Y) Wasser zupumpt. Wir haben die Leitung der ersten Zone und jene der zweiten, die ineinander greifen, durch ausgezogene und gestrichelte Linien unterschieden und durch Querstriche die vorhandenen Absperrvorrichtungen angegeben, so dass man sich leicht darüber klar werden kann, wie sie sich gegenseitig unterstützen und auseinander gehalten werden.

Die mit III und IV bezeichneten Zonen und die Zone II auf der östlichen Stadtseite sind erst seit Vollendung des Neckarwasserwerkes, bezw. Seewasserwerkes entstanden, bezw. durch allmähliche Bebauung des dort gelegenen Geländes nötig geworden. Eine weitere Y. Zone soll demnächst errichtet werden.

Bei Abänderung bestehender Anlagen, bezw. bei Hinzufügung neuer Höhendruckzonen sollte man die vertikale Distanz der Spiegel der Zonenreservoire stets reichlich greifen, da die Bebauung der Berghänge erfahrungsgemäß rasch vorrückt, sobald die Wasserversorgung gewährleistet ist; zwischen 50 und 80 Meter dürften in Gebirgsgegenden die empfehlenswertesten Maße liegen, wenn Rohrnetze mit erheblichen Licht weiten der Rohre in Betracht kommen. Handelt es sich um engere Röhren, so kann noch erheblich weiter gegangen werden. Greift man die Spiegeldistanz zu gering, so steigert sich im Laufe der Zeit die Anzahl der Zonen in höchst unbequemer Weise.

Es muß sehr im Auge behalten werden, daß eine Sicherung des Wasserbezuges der höher gelegenen Zonen durch genügend große Reservoire etc. von hervorragender Bedeutung ist; die am höchsten gelegene Zone ist in allen Fällen auf Selbsthilfe angewiesen, während die Tiefzone im Falle der Not stets durch die nächst höher gelegene u. s. f. unterstützt werden kann. Die Verbindungen, welche zu letzterem Zwecke zwischen den Hauptleitungen der verschiedenen Druckzonen bestehen, müssen normal selbstverständlich geschlossen gehalten werden. Man sichert sich die Verlässigung darüber in der Regel dadurch, daß man zwei Absperrschieber anordnet, zwischen welchen ein Auslaufrohr zu Tage geht; liefert dieses kein Wasser, so ist die Verbindung gesperrt und umgekehrt.

Erfolgt die Wasserversorgung mit künstlicher Hebung des Wassers, so werden die Pumpwerke für die verschiedenen Zonen meist staffelförmig angeordnet, d. h. es wird aus dem Reservoir der tieferen Zone nach jenem der höheren u. s. f. gefördert; selten erfolgt die Versorgung aller Zonen von einem einzigen Maschinenhause aus. Geschieht das letztere, so wird (vergl. S. 782 und die S. 784 eingeschaltete Arbeitsberechnung) die Rücksicht auf das Kosten - Minimum mit wenig Ausnahmen getrennte Pumpwerke für die Förderung zu den einzelnen Zonen angemessen erscheinen lassen.

Liegen die Reservoire der einzelnen Zonen nicht sehr weit auseinander, so kann es zweckmässig sein, das Ueberlaufwasser der höheren Zonenreservoire wieder nach den tiefer gelegenen Reservoiren mittels besonderer Leitung abzuführen; andernfalls wird man sich damit begnügen, den Pumpenbetrieb sorgfältig zu überwachen bezw. die Nachfüllung der hochgelegenen Reservoire jeweils einstellen, sobald die Ueberlaufhöhe durch den Wasserstandszeiger angekündigt wird und wieder beginnen, wenn eine voraus bestimmte Spiegelsenkung eingetreten ist.

§ 51. Wasserverteilung im Versorgungsgebiete.

Das für ein Versorgungsgebiet bestimmte Wasser kommt auf zwei Arten zur

Benutzung:

A.    Durch Verteilung mittels unter sich verbundener Röhren (Rohrnetze, Kreislaufsystem, Zirkulationssystem etc.).

B.    Durch Verteilung mittels Röhren, welche sich von einem Stamme aus verästeln (Verästelungssystem).

Die letztere Methode ist besonders dort anwendbar, wo sich an den Enden der einzelnen Verästelungen ständig laufende Brunnen befinden, so daß ein Stagnieren des Wassers bezw. die sogen, toten Enden ausgeschlossen sind; das Wasser strömt dann stets in derselben Richtung. Bei dem Kreislaufsysteme dagegen bilden die Röhren ein vollständiges Netz und die Bewegung kann in den verschiedensten Richtungen erfolgen; jede Entnahme setzt das Wasser im ganzen Rohrnetze in Bewegung und es ist somit niemals ein Ruhezustand vorhanden, da stets Entnahmen stattfinden. Dadurch, daß alle Röhren Zusammenhängen, kann das an einer einzelnen Stelle entnommene Wasser stets von zwei oder mehr Zuflußrohren geliefert werden, wodurch sich die Reibungsverluste wesentlich vermindern bezw. gegenüber der direkten Wasserzuführung unter gleichen Druckverlusten bei gleichen Lichtweiten die Entnahme einer vidi größeren Wassermenge möglich ist. Der Hauptvorzug des Rohrnetzes gegenüber dem Verästelungssystem besteht endlich darin, daß, während bei dem letzteren jede Unterbrechung der Funktion des Stammrohres auch eine Unterbrechung der Funktionen aller von diesem ausgehenden Verästelungen zur Folge hat, im Rohrnetze jede beliebige einzelne Strecke für sich ausgeschaltet werden kann, ohne daß die Versorgung der anderen dadurch behindert wird.

Die Dimensionierung der Verteilungsleitungen erfolgt auf Grund präziser Annahmen des Dienstes, den jede einzelne Leitung zu besorgen hat. Dabei treten in der Hauptsache zwei Funktionen in den Vordergrund: die Leitung hat unterwegs ein bestimmtes Wasserquantum gleichmäßig an mehreren Stellen oder an einer einzigen Stelle abzugeben und ein anderes Wasserquantum bis an ihr Ende zu führen. Wie im allgemeinen hier mit der Berechnung vorzugehen ist, haben wir bereits in Abschn. I § 16 ausführlich auseinandergesetzt.

rationell gewirtschaftet werden will. Wir haben diesbezügliche An

wenn

Bei Aufklärung des Dienstes, welchen die einzelnen Verteilungsleitungen zu versehen haben, pflegt man nicht nur die gegenwärtige, sondern bis zu einem gewissen Grade die in der Zukunft mögliche Beanspruchung in Betracht zu ziehen. Sind berechtigte Gründe vorhanden, ein Anwachsen des Wasserverbrauches nach einer bestimmten Regel anzunehmen, so ist es leicht, zum voraus zu bestimmen, in welchen Grenzen sich die erstmalige Anlage der Verteilungsleitungen zu halten hat,

schaumigen in § 44 S. 585 ff. ausgesprochen, verweisen indessen auch auf eine hierher gehörige Arbeit von Forchheimer [816].

Wir haben ferner (§ 44 S. 584) auf den Unterschied hingewiesen, der zwischen konstanter und intermittierender Versorgung besteht. Für die Berechnung von Verteilungsleitungen ist die eine oder andere Art der Versorgung insofern gleichgültig, als in beiden Fällen nur der Moment des Maximalkonsums in Betracht kommt. Nur die in dieser Zeit pro Sekunde zu verteilende Maximalwassermenge, nicht aber der Umstand, ob dieselbe nach diesem oder jenem Prinzip verabfolgt wird, hat auf die Weite der Röhren Einfluß. Wenn wir also inskünftige von Maximalstundenverbrauch am Tage des höchsten Tagesverbrauches sprechen, so kann dieser Verbrauch sowohl bei intermittierender als bei konstanter Versorgung verstanden werden; er findet eben seinen Ausdruck in der maximalen Anzahl Sekundenliter, welche die Verteilungsleitungen zu einer bestimmten Zeit liefern müssen. Allerdings werden unsere Beispiele nur auf konstante Versorgung Rücksicht nehmen, da in der Praxis intermittierende Versorgungen sehr selten sind.

Bei Städteversorgungen ist es üblich, dem Projekte für Rohrnetze einen Stadtplan, der auch die in den nächsten 10 bis 20 Jahren zu erwartenden Stadterweiterungen enthält, zu Grunde zu legen. Man schreibt in diesen Plan den Maximalverbrauch in die von den einzelnen Strecken umfaßten bebauten Gruppen bezw. in die in Aussicht genommenen Bauquartiere und den Konsum besonderer Verbrauchsobjecte (Springbrunnen, Fabriken etc. etc.) ein. Die Ermittelung der Maximal-verbrauchsziffern lässt sich allgemein nicht angeben, sondern richtet sich nach den Eigentümlichkeiten des Betriebes in der Stadt. Gewöhnlich nimmt man (vgl. § 44) auf die bebaute Flächeneinheit, der Dichtigkeit bezw. Wohlhabenheit der darauf angesiedelten Bevölkerung entsprechend, ein bestimmtes Maximalmaß an. Da die maßgebenden Gebiete von einer Streckenachse aus rechts und links durch die Eigentumsgrenzen gegeben sind, ist es in solchem Falle leicht, den Verbrauch auf die Längeneinheit des Straßenzuges zu beziehen und dieser kann sodann in der Regel als gleichmäßig auf der ganzen Länge verteilt in die Verbrauchsrechnung eingeführt werden. Besondere Verbrauchsobjekte erfordern besondere Rücksichten. Wie der fernsten Zukunft — also Verhältnissen über den vorerst festgestellten Stadterweiterungsplan hinaus — Rechnung getragen werden soll, ist nur dann sofort zu erwägen, wenn es ohne große Opfer a priori möglich ist, für mehrere räumlich und zeitlich getrennt anzulegende Versorgungssysteme die Speisung von einer Bezugsquelle aus zu wahren. Hat man dagegen für eine weite Zukunft hinaus diese Möglichkeit nicht, so ist es stets besser, die Ausführung aller jener Arbeiten zu unterlassen, deren Ausnützung in den nächsten 10 bis 20 Jahren wahrscheinlich unterbleibt. Mehr⁴ läßt sich allgemein über diesen Gegenstand nicht sagen. Wir wollen nicht versäumen, hier nochmals (vgl. § 44 Seite 586) hervorzuheben, daß ein prozentuales Anwachsen des Wasserverbrauchs, entsprechend dem in einer rückwärts liegenden Zeit beobachteten Bevölkerungszuwachse, zu schweren Irrtümern bezw. ganz nutzlosen Ausgaben führen kann. Ohne specielle, den Besonderheiten des Versorgungsobjektes und seiner Umgebung etc. Rechnung tragende Erwägungen sind derartige Kombinationen meistens nur mit wissenschaftlichem Gewände behängte unberechtigte Illusionen.

Es ist bei Anlage größerer städtischer Versorgungen üblich, zu verlangen, daß an den öffentlichen Rohrsträngen (Straßenröhren) in bestimmten Entfernungen Hydranten angebracht werden, welche in Zeiten von Feuersgefahr noch Wassermengen von mindestens 5 bis 10 Sekundenliter liefern sollen. Meistens knüpft man daran die weitere Bedingung, daß zur Vermeidung schädlicher Widderstöße beim Schließen der Hydranten die Geschwindigkeit in den Zuflußrohren 1 Meter pro Sekunde nicht übersteigen soll. Deshalb ist es üblich, in Rohrnetzen, bei welchen der Zufluß von zwei Seiten erfolgt, mit dem kleinsten Durchmesser nicht unter 80 Millimeter herabzugehen; bei Verästelungen ist dieser kleinste Durchmesser höher zu greifen. Wir würden raten, in größeren Städten kein Straßenrohr in geringerer Lichtweite als 100 Millimeter zu disponieren. Auf dem Lande sind diese Rücksichten weniger geboten; doch lehrt auch dort die Erfahrung, daß die übliche Herabsetzung der kleinsten Leitungsdurchmesser auf 40 Millimeter in Brandfällen Uebel-stände im Gefolge hat.

Die rechnungsmäßige Feststellung der erforderlichen Lichtweiten der Verteilungsleitungen ergiebt — wie bereits früher erwähnt — in der Regel Dimensionen, welche im Handel nicht zu haben sind; man hat also jedes Resultat auf die handelsübliche Weite abzurunden. Je mehr Lichtweiten gleichen Maßes gebraucht werden, um so billiger können die Röhren geliefert werden und um so einfacher gestalten sich die Armaturen, das Verlegen und die später vorzunehmenden Reparaturen. Deshalb ist es rationell, bei Abrundung der Rechnungsresultate hierauf Rücksicht zu nehmen.

Im übrigen wird, sobald für ein Versorgungsobjekt die zu verteilenden Wasser-meugen und die Verteilungswege bekannt sind, die Aufgabe eine ganz präzise. Man

kann sie also auch präzis lösen und muß selbstverständlich dabei anstreben, unter den bestmöglichen Ausführungen jene zu wählen, welche bei Erfüllung aller Vorbedingungen den geringsten Aufwand verursacht. Bequemlichkeiten bei der Berechnung dürfen dabei keine Rolle spielen. Es scheint uns deshalb auch das Verfahren, bei Rohrnetzen die Dimensionen so zu berechnen, als ob ein Verästelungssystem vorliegen würde, und die Enden der Verästelung durch ein beliebig angenommenes Kreislaufsystem zu verbinden, nicht gerechtfertigt. Diese Lösung haben wir auch grundsätzlich nicht behandelt, obschon sie nach den von uns angegebenen Rechnungsmethoden*) leicht zu finden ist. Wir werden vielmehr nur

A.    Rohrnetze nach dem Kreislaufsystem und

B.    Rohrverästelungen

in den Bereich unserer Betrachtungen ziehen; damit ist alles geboten, was man bei einer rationellen Wasserverteilung nötig hat. Eine dritte Art der Wasserverteilung werden wir unter der Ueberschrift:

C. Parallellaufende Verteilungsleitungen

einer kurzen Besprechung unterwerfen. Man versteht darunter Röhrenstränge, die in breiten Straßen rechts und links der Hauptröhrenfahrt angelegt sind und dazu dienen, die Länge der Privatzuleitungen abzukürzen.

A. Rohrnetze.

Liegt ein allseits geschlossenes Rohrnetz mit bekannten Lichtweiten vor, so werden sich an verschiedenen Stellen desselben bei bestimmter Entnahme verschiedene disponible Druckhöhen hersteilen. Sind nicht die Durchmesser des Rohrnetzes, sondern nur die disponiblen Druckhöhen und die zu befördernden Wassermengen gegeben, so können aus diesen die Bedingungen für Berechnung der Durchmesser abgeleitet werden.

Wir haben hierbei zwei Hauptfälle zu unterscheiden:

1.    Die Speisung erfolgt einseitig (von einem einzigen, vor dem Rohrnetz liegenden Reservoir, einer Brunnenstube oder einer Pumpstation aus).

2.    Die Speisung erfolgt von mehreren Seiten (es sind Gegenreservoire vorhanden).

Im ersten Falle ist die in I (Fig. 429) abzugebende Wassermenge gleich dem Gesamtverbrauche im Rohrnetze; im zweiten Falle wird der Gesamtverbrauch eventuell von allen Reservoiren aus geliefert.

Q.L.D,.

Die Veränderungen, welche in beiden Fällen in den Reservoirwasserständen entstehen, wenn Zufluß zum Reservoir und Abfluß aus demselben verschieden sind, haben wir in Abschn. I § 17 eingehend behandelt, worauf wir verweisen.

Fig. 429.

In der Regel wird bei der Dimensionierung eines Rohrnetzes der niederste der möglichen Wasserstände im Reservoir als maßgebend angenommen. Dann wird beim Eintritt der Hauptleitung in das Rohrnetz, welchen wir an der Stelle 1 (Fig. 429) voraussetzen, eine disponible Druckhöhe h1 vorhanden sein, die entsprechend Abschn. I, S. 105, § 16 Formel 2) sich berechnet zu:

— h₀

unter:

h₀ die Meereshöhe des Reservoirwasserspiegels (oder des Spiegels in der *) Diese sind liier erstmals veröffentlicht.

Brunnenstube, entsprechend),

dem Ueberdruck im Druckwindkessel der Pumpstation

h₁ die disponible Druckhöhe im Punkte /, als Meereshöhe gemessen,

Q die Gesamtwassermenge in Kubikmeter pro Sekunde,

L die Länge der Röhrenfahrt vom Reservoir nach dem Punkte 7 in Meter, D die Lichtweite der Röhrenfahrt in Meter,

X den in Abschn. I, S. 103 angegebenen empirischen Koeffizienten

verstanden.

I. Einseitige Speisung des Rohrnetzes.

Drückt man die a priori verlangten disponiblen Druckhöhen im Rohrnetze als Wasserstandshöhen über Meeresspiegel aus und sind dieselben an den in Fig. 430 mit 7, 77, 7/7, 7F, V bezeichneten Stellen beziehungsweise:

A₁₅ A₂, ä₃, A₄, A₅,

so sind die wirksamen Druckhöhen oder ihre Aequivalente — die Druckverlusthöhen — auf den Strecken /7/, IV, 7IV etc.:

Werden rückläufige Bewegungen ausgeschlossen, so müssen die verschiedenen 77 alle positives Zeichen haben; im allgemeinen ist dies nicht nötig.

H₁₂ = h₁ — A₂, 77₁₅ =

Z/₅₂ = A. — A₂, //-,, = ₅ — A..,

Erfolgt — wie angenommen — die Wasserverteilung vom Punkte / aus, so wird es nicht rationell sein, bei der Projektierung eines Rohrnetzes, bei welcher in der Regel der

h,

Maximalkonsum unterstellt wird, eine andere Bewegungsrichtung als jene im Sinne der Pfeile in Fig. 430 aufkommen zu lassen. Diese Forderung bedingt:

7*4 > 7*3;

7*i > 7v₅ > 7/₃ .

Dagegen kann auch in diesem Falle h₅ größer oder kleiner

7*i    > Ä₂ ;

7*2 > 7*3    ;

IV

Fig. 430.

-—‘L als h‘2 bezw. 7q sein.

fl    Sind umgekehrt die Meereshöhen 7q, 7i₂ etc. gegeben, so

ist auch die Bewegungsrichtung a priori präzisiert; sie wird stets von der größeren Meereshöhe gegen die geringere zeigen.

Findet innerhalb einer Strecke, z. B. in A auf der Strecke///, eine konzentrierte große Entnahme statt, so kann die Bewegung von / nach A und gleichzeitig von II nach A gerichtet sein. Wir kommen später auf diesen Fall zurück.

Stellen wir uns die Aufgabe, die Lichtweiten eines komplizierten Rohrnetzes zu berechnen, so erfordert ihre Lösung, daß drei Grundlagen gegeben sind:

1.    die zu verteilenden Wassermengen,

2.    die an jeder Stelle verlangte disponible Druckhöhe,

3.    die Verteilungswege.

Man hat sodann, nach Lage der Verteilungswege, der Wassermengen und der verlangten Druckhöhen zum vornherein zu entscheiden, auf welchen Strecken die Hauptleitungen (Rohrstränge erster Ordnung) und sodann die von diesen abzweigenden Seitenleitungen (Rohrstränge zweiter Ordnung) anzuordnen sind. In der Regel ist eine diesbezügliche Entscheidung mit großen Schwierigkeiten nicht verknüpft.

Nehmen wir z. B. an, es liege ein Straßennetz mit den in Fig. 431 bezeichneten Verbindungswegen vor. Man wird nun zunächst dieses Netz durch eine Hauptleitung in zwei Teile und sodann jeden der beiden Teile durch eine weitere Hauptleitung nochmals in zwei Teile zu scheiden haben. Die erste Hauptleitung wird vornehmlich durch die Lage der Zuleitung bestimmt.

Mündet die Zuleitung in A ein, so ist ersichtlich der Weg AOPQUG die richtige Lage des ersten Hauptverteilungsstranges und — je nach den in den einzelnen Quartieren verlangten Wassermengen und den außerhalb des Rohrnetzes noch anzuschließenden Verästelungen — die Lage J T SQBC oder KTUVD jene des zweiten. Die letztere wird man wählen, wenn ausserhalb 1, H, G, F, E, D neue Stadtteile im Entstehen begriffen sind; die erstere, wenn solche mehr außerhalb D, C, B oder II, J, K sich entwickeln.

Mündet die Zuleitung in K ein, so wird KTSQRVD oder KT V VD die erste Hauptleitung und AOPQUG die zweite.

Würde die Zuleitung in H einmünden, so wäre HUQPOA der erste und K TS QB V E oder K T U VD der zweite Hauptstrang etc.

Hat man sich nach Lage der lokalen Verhältnisse für die Hauptverteilungsleitungen entschieden, so sind die Durchmesser derselben sowie jene der Umfassungsleitungen zu ermitteln.

Hierbei kann noch eine weitere Rücksicht maßgebend sein. Denkt man sich z. B. die Ausmündung der Zuleitung in A und den Strang AOPQUG gesperrt (unterbrochen), so müssen die Rohrstrecken ALKJ oder AL KT bezw. ABC oder AB CD mit einer solchen Lichtweite erbaut werden, daß sie der zweiten Hauptleitung unter Einhaltung der verlangten disponiblen Druckhöhe die Wassermenge zuführen, welche sie von dem Strange AOPQUG unter normalen Umständen erhalten hätte.

LT

Diese Rücksicht wird übrigens sehr selten genommen. Man kann mit mehr oder weniger Recht sagen, daß bei zufälligen Unterbrechungen des Hauptstranges eine vorübergehend geringere disponible Druckhöhe im Rohrnetze von keinem erheblichen Nachteile sei — d. h. nicht von jener Bedeutung, um die Mehrkosten der Vergrößerung der Lichtweiten auf den Strecken ALKJ bezw. AB CD zu begründen.

Fig. 431.

Eine gewisse Willkürlichkeit in der Wahl des Weges für die Hauptverteilungsleitungen ist nicht auszusehließen. Die Bevorzugung des einen oder des anderen Weges ist in der Regel durch ganz lokale Rücksichten geboten, die keineswegs ausschließlich durch die Straßenlage, sondern ebensowohl durch besondere wasserverzehrende Objekte (Springbrunnen, Badeanstalten etc. etc.) gegeben sein können.

In der Hauptsache wird die Berechnung eines Rohrnetzes zunächst die Bestimmung der Hauptleitungsdurchmesser verlangen und die Hauptleitungen werden

sich ungefähr in der in Fig. 432 angedeuteten Weise gruppieren. Die Verteilungsleitungen zweiter und dritter Ordnung bilden sodann in ihren Unterabteilungen ganz ähnliche Figuren, so daß es stets darauf hinauskommen wird, Aufgaben gleicher Art zu lösen.

Innerhalb der einzelnen Strecken III, IV, IIV etc. von der Länge L₁₂, L₁₅, Lu etc. mögen die bezüglichen Wassermengen Q₁₂, Q von den Lichtweiten II₁₂, D₁₅,

HA/ H« Q« \H,A

KA L, D,s \l„.Di2

q*

LA

H,

CU CD

52 52

⁵³

—q*

n ‘

L₂₃'Lis

H-.Q»

I I a,

i i³

Fig. 432.

Qu etc. mittels Röhren D₁₄ etc. zur Verteilung gelangen und gleichzeitig jeweils am Ende der Strecke noch die Quantitäten q₁₂, qn, qu etc. abzugeben sein. Weitere Bedingung sei, daß an den Kreuzungspunkten II, III und IV die Wassermengen q₂, q₃ und q± nach außen abfließen.

Man ersieht, daß dann ohne weiteres acht Gleichungen angeschrieben werden

Q2?> etc. als gleichmäßig ver

kennen, welche, wenn wir vorläufig die Mengen Q teilt annehmen, von der Form sind (vgl. Abschn. I, § 16, S. 107, Gleichung 6):

12 5

-f- (    --h Qaz 9a 3 + 9 az ² )

⁸)    #48    Jj

I—*

Co

-^12 / ^12 ,i2⁵ V 3

CM

r Q12 9i2

(^3~ + Qvo qyo +    )

4-

912

Weil ferner an jedem der einzelnen Teilpunkte 17, V, IV und 111 das zu-laufende Wasser gleich dem ablaufenden sein muß, bestehen unter allen Umständen die weiteren Bedingungen:

9)    9.\2 n 9ö2    9.2

¹⁰)    9lA -I- $54 — 9i —

11)    2l5    f?54    9b2 ~

12)    9AZ + 7>3 + ^23

CO

CO CO »o 50

c5 ^ ^

- -o»

o o ,

53

In diesen zwölf Gleichungen sind 16 Unbekannte, nämlich die acht Lichtweiten und sodann die acht am Ende der einzelnen Stränge ausfließenden Wassermengen 9i2' 9i5 e^c- enthalten. Zur Lösung der Aufgabe gehören also noch vier weitere Gleichungen, welche als specielle Bedingungen zum vornherein festgestellt werden müssen. Dies kann in verschiedener Weise geschehen.

I. Beliebige Wahl von vier weiteren Nebenbedingungen. Sind zum vornherein vier Nebengleichungen vorhanden, so reichen diese — wie wir in Beispiel 1 Seite 798 sehen — aus, um die Durchmesser zu ei'mitteln. Besonders bemerkenswert ist die in Beispiel 1 gemachte Annahme:

X-

jeder Zuführungsstrang liefere zu den nach außen abfließenden Wassermengen den gleichen Beitrag. In diesem Falle treten entsprechend Fig. 438 zu den Gleichungen 9) bis 12) die nachfolgenden einfachen Bedingungen:

V v h. U, q

=rr

18)    qA    =    2    (qu —    4.3    —    743);

14)    q₂    —    2    (<q\₂ —    43    —    <723) >

15)    ?₃    =    3.?4₃;

16)    ?3    ⁼    3    . <753;

17)    ?3    ⁼    3    • <723 •

Fig. 433.

Gleichung 12) wird in Rücksicht auf 15), 16) und 17) überflüssig. Mit den Gleichungen 9) bis 11) und 13) bis 17) lassen sich sodann alle acht Gi’ößen qi₂, <714, <Zi5> (725» <745 etc. ohne weiteres ermitteln. Es ist so einfach, den mathematischen Ausdruck für alle derartigen Nebenbedingungen zu finden, daß wir uns hier nicht näher damit zu beschäftigen brauchen.

2. Absolutes Kostenminimum. Will man bei bekannten disponiblen Druckhöhen hA, h₂, h₃, JiA, und bei bekannter Entnahme Q\₂, 4ö> Qu> 4.3 > 43 > 43» 4*2» 44 ein Röhrennetz so disponieren, daß die Anlagekosten K ein Minimum werden, so ist, unter m den Einheitspreis pro Längenmeter Rohrleitung in Mark, bezogen auf die Lichtweite des Rohres verstanden, die Bedingung zu erfüllen:

dK = d | m (L₁₂Z>₁₂ -j- L₁₅ D₁₅ ~f L{i DlA -f

+ 43 43) ) — 0 •

Diese Bedinguug liefert in jedem Falle die fehlenden vier Gleichungen.

Multipliziert man nämlich 9) mit «9, 10)mitwJO, 11) mit und 12) mit «12 und fügt die entstehenden Summen, welche gleich Null sind, den Gesamtkosten K zu, so kann man die letzteren auch ausdrücken durch:

K — m (L₁₂ 4₂ -f- L₁₅ -f Ll5 + Lu + .... L₂₃ D₂₃) -f- w₉.9) -f nl0.10) + «u • 11) + «12 • 12), wobei wir der Abkürzung der Schreibweise wegen die Gleichungen 9), 10) etc. nicht explicite eingeführt haben und «₉, »iq, ?t₁₂ beliebige konstante Koeffizienten sind.

Da in den Gleichungen 9), 10), 11) und 12) die Variablen g'₁₂> #15» #14 etc. enthalten sind, während die eben angeschriebene Gleichung für K die Veränderlichen J>₁₂, X>ig, D₁₄ etc. enthält, so müssen die letzteren mittels der Gleichungen 1) bis 8) durch erstere ausgedrückt werden. Es ergiebt sich:

L12D12 — "J/^

3 Hn

X L₁₂⁶ (0t2² + 3 gi2 gi2 4~ 3 g]2²)

Li3 D₄₃ — p/"k 6 (^43² + 3 (>43 943 -f- 3 g43²)

Setzt man diese Werte in die für K gefundene Gleichung ein und differenziert partiell nach 2l2> #15’ #14’ #52’ #54’ #53» #23» #43’ so folgt, sofern man die symbolische Bezeichnung:

Urs —

K Lr/' (3 Qrs ~{~ 6 (Jrs) '

3 Mrs (Qrs² + B Qrs⁽lrs 4“ 3 9r.?²)⁴

einführt, nach Ausführung der Differentiation: dK

i y -®i2 + n9—o

dK

dK

dir

dqu

\7 R52 + «9 — «11 ⁼ 0

\/^-^53 4' «12 — «11 = 0 ff -^23 + «12 — »9 = 0

dK

1/ -ßl5 + «11 — 0

\f -®14 4- «10 — 0 ■g” \/4ß₅₄ 4 «10 — «11⁼ 0

^#53

dK

& Ol

d #23

(Dt

g“ \/^43 4- »12 — «10 — 0 .

Eliminiert man aus diesen Gleichungen die Konstanten n?, n|₍₎, »11; und »i₂, so ergeben sich die gesuchten vier Beziehungen:

dq 54

d#₄₃

iS) prB^+    ir^r-o,

io)    J^T= o,

20)    i^^₃~+ i^r- i^%r= o,

21)    |X^~|/^=0.

Diese Gleichungen enthalten mit den Gleichungen 9) bis inclus. 12) nur noch die 8 Unbekannten g₁₂, 945, 914 etc.; die letzteren können also ermittelt werden, wenn es gelingt, die Gleichungen aufzulösen bezw. durch Probieren die zusammengehörigen Werte zu finden. Ist dies geschehen, so liefern die Gleichungen 1) bis 8) die gesuchten Lichtweiten des Rohrnetzes.

3. Angenähertes Kostenminimum. Wesentlich einfacher wird die Lösung, wenn man den Gleichungen 9) bis 12) eine weitere Bedingung zufügt, die fast immer vorhanden ist. So erscheint es z. B. zum vornherein klar, daß schon in Rücksicht auf die Punktion des Hauptstranges die am Ende des Rohrnetzes bei III austretende Wassermenge 93 am rationellsten auf dem kürzesten Wege — durch die Rohrleitung IVIII allein — geliefert würde; dem Kostenminimum wird es daher stets annähernd entsprechen, wenn gesetzt wird:

#43 — 0 ’

Die in den Gleichungen 9), 10), 11) und 12) enthaltenen Bedingungen werden dann zu:

24)    912 + #02 — #2 — 023 — 9,

25)    #15 — #54 — #52 — #53 — 054 ~~ 042 — 053 = 0

und man erhält, sofern berücksichtigt wird, daß jetzt 943, 953 und 9₂₃ konstant sind, nach Ausführung der gleichen Differentiation wie vorhin:

28)    A12 — i^₂ — 0

22)

23)

#23 — ⁰ •

26)    914 4 #54 — #4 — 043 = 0,

27)    #53 = #3 ’

29)    1^*15 4- |⁵/ 7?54 - Iy~l?U = 0 .

gleichmäßige Durchströmung des Rohrnetzes stattfindet: sei es, daß man q23 = q43 = q^

Mittels der Gleichungen 22) bis 29) ist die Aufgabe sodann leichter lösbar. Selbstverständlich ergiebt sich die gleiche Vereinfachung, wenn für 3-43 und ^3 zum vornherein beliebige konstante Werte unterstellt werden. So kann man z. B. wünschen, daß die Wassermenge g₃ von den in III zusammenführenden Leitungen so geliefert werde, dass eine

₌

macht oder die Bedingung aufstellt, daß die Geschwindigkeit des Zuflusses III in jedem der Rohrstränge IVIII, VIII, IIIII, dieselbe sei u. s. w. Oder es kann, wenn z. B. ein Gegenreservoir vorhanden ist, zu welchen die Leitung IVIII oder UVV oder IVII als Hauptleitung hinführt, angemessen erscheinen, für die letzten durchweg den gleichen Durchmesser zu wählen. Dann ist entweder #45 = D53 oder D45 = D54 oder D45 — #52 Oie fünfte Nebenbedingung. Kurz, es wird die Lösung entsprechend dem Kostenminimum stets möglich und angezeigt sein, solange die Zahl der Nebengleichungen zwischen der stets vorhandenen oben erwähnten 4 und 7 schwankt.

4. Vereinfachte Berechnung des absoluten und angenäherten Kostenminimums. Setzt man in den Gleichungen 1) bis 8):

0²

30) M² = -|- + 0? + ?² = («0 + ?)²,

so ist der numerische Wert von a:

31) a —

V i⁺f

. r    1

0²    0

und es ergiebt sich mit verschiedenen Zifferwerten von ~ nur ein geringer Unterschied der ent-

V

q    q

sprechenden a; in der nachfolgenden Tabelle sind von — = 0 bis — = 00 die Zahlenwerte von a ausgerechnet:

JL —

jZ__

!L —

jL__

OOOO

popp Ol Oi Ol b Ol Ol 05 <1 o 05 -j

^ 10 co r> OOOO

IO T-H [>-

^ CO CO iO LO LO AO OOOO

H-A »—¹ O O

ot b «o 00

Cd O 00 H CO 00 (M OJ O 10 W 10 OOOO

p IO p IO N N CO 05

© p p o

Ol Ol Ot Ol

¹ I—I t—l t—l

O CO tf*. -O

OOOO

-cf iO O O

T-H Cd

o o © © w üi bi bi OOOO CO

OT 05 QOOO b © © ©

r-H r-H O O

OOOO IO IO IO IO

o © © o

Mittels dieser Tabelle kann man die Aequivalente:

ii² =

-3- + 0 2 + 2² = (« 0 + ?)²

in jedem einzelnen Falle leicht und genau bilden. Es schreiben sich dann die Gleichungen 1 bis 8) einfacher wie nachstehend:

32) Hn

^12

A2⁸

(<*12 012 + 212)²

39) #43 =

(«43 043 + 243) ²

und es folgt aus denselben:

40) #12 = |/

aL₁₂ (qi2 0i2 + 712)²

#L2

bezw.:

48) qn =

1/

l Ln

- — «12 Qvi

55) g₄₃ -

1/

+3 +43"

kLi3

— «43 $43 •

Aus diesen Gleichungen erhält man schon annähernd richtige Werte, wenn man ohne Rücksicht

q

auf das Verhältnis — für a einen Mittelwert, nämlich:

a = 0,55

annimmt³).

Dies ist von ganz besonderem Interesse, wenn es sich um die Ermittelung der Lichtweiten entsprechend dem Kostenminimum handelt.

Die Auflösung der Gleichungen 13) bis 16) ist, wenn auch nicht unmöglich, so doch mit sehr grossen Schwierigkeiten verknüpft. Nach den soeben dargestellten Vereinfachungen läßt sich wie früher (vgl. S. 792) der Kostenaufwand berechnen zu:

K — m {Lfi D42 + Ljg D45 + ....+ ^23+23) + «9 • 9) + «10 • 10) + «11 ■ H) + «12 • 12) • Setzt man in diese Gleichung die Werte von D^, D₁₅ etc., wie sie soeben abgeleitet und in 40) bis 47) dargestellt sind, ein und differenziert der Reihe nach partiell nach g₁₂, 215 > 2l4 etc., so folgt — zunächst mit konstantem a — für das Minimum, sofern nur die Nebenbedingungen 9) bis 12) bestehen und symbolisch zur Abkürzung der Schreibweise:

*rs —

gesetzt wird:

Urs (« Qrs | qrs')

dK

dqn

dK

<³2l5

dK

dqu

dK

d 254

=    -\X+₂ +«₉ = 0

= ^L\/% +«ii = 0 =    lX'³14 + «10 = 0

=    1+ ³54 + «10 — «11 = 0

dK

dK

d 253

dK

d 223 dK

d 243

=    ³52 + »9 —

—    ³53 + «12 — «11 = 0

—    l’ ³23 + «12_

=^i³/³++«i₂-

«11 = 0

«9 = 0

«10 = 0 •

Die Elimination der unbestimmten Koeffizienten #9, n\n, nu und «12 ergiebt die vier

Gleichungen:

56)    \/~³54 + 1/ ³15 — l+³ i4 — 0 ;

57)    +    =    0;

58)    l+^ + lX³52_-l^^3_ = 0;

59)    ³43 + l+³5i - I++3 = 0 :

welche wesentlich einfacher sind als die Gleichungen 18) bis 16).

Unter Zufügung der weiteren Bedingungen: g₂3 — 0, 243 = 0 bezw. bei Aufrechterhaltung der Gleichungen 17) bis 22) als Nebenbedingungen folgt analog wie früher:

60)    ³12 — ³52 = 0;

¹

Dies war z. B. durchführbar bei der Wasserversorgung von Baden-Baden. Lueger, Wasserversorgung.

²

Wir verdanken die Zeichnung Herrn Stadtbaurat Zobel hier.

³

Vgl. Abschn. I, S. 29 das sub [229] angeführte Werk, S. 182 Gleichung 25.

ei) + iX^T-\/¹ i7 = o.

Diese Gleichungen sind sodann sehr leicht lösbar.

Werden die Wassermengen Q innerhalb einer Strecke nicht gleichmäßig verteilt, sondern konzentriert an wenigen Stellen abgegeben, so ist für a, dem einzelnen Falle entsprechend, ein besonderer Wert auszurechnen; im allgemeinen ist auch der letztere, wie wir an Beispielen sehen werden, von den oben berechneten nicht wesentlich verschieden.

5. Einhaltung eines Grenzwertes um für die Geschwindigkeit. In manchen praktischen Fällen wird die Bedingung gestellt, daß bei der normalen Wasserbewegung im Rohrnetze die Geschwindigkeit eine bestimmte Grenze nicht überschreite; in der Regel wird 1 Meter pro

Sekunde als jenes Maß angenommen, bei dessen Ueberschreitung gefährliche Widderstöße durch rasches Oeffnen und Schließen von Ausläufen eintreten können. Dann ist die Bestimmung der Lichtweite sehr einfach.

Sei um die gedachte Geschwindigkeit*), so drückt sich allgemein die Bedingung aus in

der Formel:

Um

und man erhält analog derselben :

4    + ?I2)

62) Dn ^ ]/

4 (4^43 ~f~ ?43)

H\‘l, Hy4 etc. sind selbstverständlich in diesem Falle in bestimmte Grenzen eingeengt, und es ist nicht möglich, zum vornherein zu sagen, ob sich die Bedingung unserer Aufgabe mit der Einhaltung gegebener disponibler Druckhöhen vereinbaren läßt. Ist dies der Fall, so lassen sich unmittelbar aus der Gleichsetzung der Werte Z>₁₂, Dy,ä etc. entsprechend den Gleichungen 40) bis 47) und 62) bis 69) positive Werte von qy₂, qyy etc. ermitteln. Man hat nämlich in diesem Falle:

70)

1/

4 ((>12 4- qn)

Um

77)

V-

4 (^43 ~t~ 743)

- um

=V:

X L43 (« ß>43 + r/43)"

#43

zu groß sind, um

Ergeben die Gleichungen 70) bis 77) negative Werte von qy₂, qy^ etc., so ist damit der Beweis geliefert, daß die Gefälle der betreffenden Leitungsstrecken überhaupt die Bedingung umK D² ^ 4 (Q -f- q) einhalten zu können.

Dann müssen passende Werte von qy₂, qy4 etc. zunächst gesucht, durch diese in Verbindung mit den Gleichungen 62) bis 69) die Lichtweiten bestimmt und unter Zuhilfenahme der Gleichungen 32) bis 39) neue Druckhöhen bezw. Gefälle festgelegt werden.

Wäre es durchführbar, die Gleichungen 62) bis 69) statt in der Form D₁₂^tf{Q,q) in der Form Dy₂—f(Q,q) aufzustellen, so könnte man die Lichtweiten unter Einhaltung der Bedingung um ^ 1 so bestimmen, daß der Gesamtaufwand für das Rohrnetz ein Minimum wird. Man hätte, wie früher (S. 792) zu setzen:

dK — d (L₁₂D₁₂ -f- L|gDjg -|- LyyDyy -f- . . . . )j = 0

und es würde sich unter Berücksichtigung der in 9) bis 12) ausgedrückten Nebenbedingungen ergeben, sofern symbolisch:

Lrs

gesetzt wird:

\/ Qrs ~F q

”8) Sj₅ -f- ^54 — <8i4 = 0;

79)    Sl5 -f- <Sg₂ — Si2 = 0 ;

*853 — 0;

80)    S₅₂ + S₂₃

81)    854 -f- 843 — Sg₃ = 0.

Fügt man auch hier den Gleichungen 9) bis 12) die zwei weiteren: q₂g = 0, ^43 = 0 bei, so erscheinen statt der Gleichungen 78) bis 81) analog den früheren Vorgängen die Gleichungen:

82)    »Sj₂ — S₅₂ = 0;

83)    Sl3 -f- S₅y — 844 = 0 ;

mittels welcher die Aufgabe leicht zu lösen ist.

') Selbstverständlich kann bei unveränderlichem Durchmesser auf einer Strecke nur die Anfangsgeschwindigkeit gemeint sein.

Die Richtung der Bewegung bezw. die Vorzeichen von q5v q₂₅, q₅₃ etc. sind durch die Werte von hv h₂, h₃

h₈ zum vornherein präzisiert. Ist z. B.:

hx /?'₄ h₃;

Ä₆ )> h₂ und h₅ )> h

hl ^2    ^3 ’

h.

K ^ ^5 Z⁵ ^3 ’

//

rr~

Fig 434.

so findet bei gleichmäßigem Verbrauche, wie vorausgesetzt, die Bewegung — gleichviel, welches auch die Durchmesser und Wassermengen im Rohrnetze sein mögen — stets in Richtung der in Fig. 433, S. 792 eingetragenen Pfeile statt. Für normale Fälle wird die in dieser Figur dargestellte Wasserverteilung die rationellste sein und man sollte, wenn irgend thunlich, die Druckhöhen A1? h₂ etc. so wählen, daß eine derartige Verteilung möglich ist.

Schon weniger rationell ist die in Fig. 434 dargestellte Wasserverteilung. Hier fließen die von IIund IV abgehenden Wassermengen q₂-und qi5 auf einem Umwege gegen das Zentrum V des Röhrennetzes und sind bei Benutzung der Formeln 1) bis 12) negativ in die Rechnung einzuführen.

In normalen Fällen und besonders bei einer in Bezug auf die Hauptachsen nahezu symmetrischen Figur des Straßennetzes liefern die sub 1, S. 792 erwähnten einfachen Annahmen und die Verteilung im Sinne der in Fig. 433, S. 792 dargestellten Bewegung Resultate, welche dem Kostenminimum ebenfalls nahe kommen, wie aus Beispiel 1 S. 798 im Vergleich mit Beispiel 2 ersichtlich wird.

Im übrigen ist man an alle diese Annahmen nicht notwendig gebunden. Man kann ebensowohl — veranlaßt durch irgendwelche Gründe — unterstellen, daß bei Fig. 434 die Strecken 11 U, VIV und 11111 noch von dem Strange 111 versorgt werden oder daß bei Fig. 434 der Strang 1 V auch noch die Versorgungen von IVIII und 11111 übernimmt etc. Auch kann man die Speisung einzelner Strecken von zwei zubringenden Leitungen erfolgen lassen.

Alle gemachten Unterstellungen realisieren sich, wenn denselben entsprechend ql2, qu, q₁₆, q₅₂ etc. bestimmt bezw. aus den Gleichungen 1) bis 12) die Lichtweiten berechnet werden. Sind umgekehrt die Lichtweiten und die gleichmäßig entnommenen Wassermengen bei bestimmten disponiblen Druckhöhen bekannt, so liefern die Gleichungen 1) bis 12) die Anhaltspunkte zur Berechnung der Grössen q₁₂, q₁₅ etc. bezw. zur Aufklärung der Wasserverteilung.

Einige Beispiele sollen jetzt den weiteren Erläuterungen dienen.

WTir sind bei Aufstellung der Formeln so verfahren, als ob der Koeffizient X (vgl. Abschn. I, § 14) einen konstanten Wert hätte; in der Regel kann der von Dupuit angegebene Zahlenwert X = 0,0025 (vgl. Abschn. I, S. 98) angenommen werden. Bei den Hauptleitungen mittlerer und kleinerer Rohrnetze sind die sich ergebenden Lichtweiten meist derart, daß der eben angeführte Wert ungefähr dem richtigen Mittel gleichkommt. Will man sich aber damit nicht begnügen, so sind die entsprechenden Korrekturen, nachdem mit X — 0,0025 erste Annäherungen gefunden sind, unschwer zu vollziehen.

Wir werden uns hierauf nicht einlassen, weil wir glauben, daß der Prozedur ein großer praktischer Wert nicht innewohnt. Es sind ja ohnehin in Rücksicht auf die handelsüblichen Lichtweiten die durch Rechnung gewonnenen Durchmesser nach der nächst höher gelegenen Stufe abzurunden und da es sich hier um die Hauptverteilungsleitungen handelt, deren Lichtweiten niemals klein werden, so dürfte auch die Gefahr, nach unserem Verfahren eine unzureichende Weite zu bestimmen, ausgeschlossen sein.

I. Beispiel. Eine größere Stadt verbraucht am Tage des Maximalkonsums zur Stunde der größten Inanspruchnahme des Wasserwerkes ein Quantum von 0,1369 Kubikmeter pro Sekunde. In der Hauptsache wird dieses Wasserquantum, entsprechend der Einwohnerzahl und nach besonderen Bedürfnissen, so verteilt, daß (vgl. Fig. 435) auf der Strecke IIIIII 0,0279 Kubikmeter, auf jener IIVIII 0,0500 Kubikmeter und auf den Strecken I VIII, V IV, VII zusammen 0,0400 Kubikmeter gl eichmässig abge geben werden. An denStellen II u n d IV sind je 0,005 Kubikmeter, an der Stelle III 0,009 Kubikmeter nach außen zu liefern. Welche Licht weiten muß das Verteilungsnetz erhalten, wenn die disponiblen Druckhöhen in I, II, III, IV und V als Meer es höhen gemessen mit:

h₂ = 307,

*3= 302,

hA = 307,

*5 = 311

zur Zeit der größten Inanspruchnahme noch vorhanden sein sollen?

Zunächst ergiebt sich aus den verlangten disponiblen Druckhöhen, daß die Bewegung im Rohrnetze während des in der Aufgabe gedachten Verbrauches entsprechend den in Fig. 485 eingetragenen Pfeilen verlaufen muß. Verteilt man sodann die Wassermengen auf die einzelnen Längen der Hauptstränge, bezw. den letzteren proportional, so kommt auf: IIV mit L\± — 885:

0,0500 . 885

Qu —

L₁₁₄=SS5

A, = 3J3

885 + 1080

— 0,0225 Kubikmeter.

/,

L,₅₌4*

,\

IVI    = V/ l»=433

Analog berechnet sich für IV IJL1:

0,0500 • 1080 885 + 1080

Ferner in der gleichen Weise für I V, V IV, V II, V III:

043 —

= 0,0275 Kubikmeter.

015 —

0,0400.421

421 + 419 + 480 + 600

= 0,0088 Kubikmeter

WL

„=505

L₄₃\icso

Qoi —

0,0400.419

23 =

goo

421 + 419 + 480 -f- 600

= 0,0087 Kubikmeter

052 —

0,0400.480

421 + 419 + 480 + 600

= 0,0100 Kubikmeter

Fig. 435.

Qm —

0,0400.600

421 + 419 + 480 + 600

= 0,0125 Kubikmeter

und sodann für die Strecken / II, IIIII:

0,0279 . 645 645 + 900 0,0279 . 900 645 + 900

Entsprechend den auf S. 792 aufgestellten Gleichungen 9), 10) und 11) ist:

1)    qvl    =    Q₂₃    -(- q,,₃ -f q₂ + 752 — 0,0212 -f q₂₃ — 7o2>

2)    7l4    =    043    + 743 "f" 74 4" 754 — 0,0825 + 743 — £54,

3)    715    =    054    + Qm + 052 + 754 + ⁽Im + 752 = 0,0312    -f q5i -f q₅₃ -f- q₅₂.

Nimmt man sodann an, daß zu den nach außen abzuführenden Wassermengen q₂, 73 und 74 jeder Zuführungsstrang das gleiche Quantum beisteuert, so entstehen die weiteren Bedingungen:

4)    ~ = 0,0025 = qu - @43 — 743 , d. h. 0,0300 = qH — 743 ;

012 —

023 —

= 0,0117 Kubikmeter

= 0,0162 Kubikmeter.

5) -y- = 0,0025 - qn — 0₂3 — 723 2 d. h. 0,0187 = qn - q₂3 ;

6)    743 = -f- = 0,0030;    7)    723 = -f* = 0,0030 ;    8) 753 = \ = 0,0030 -

Mit diesen letzten drei Gleichungen erhält man aus 4) und 5):

0,0300 = 7y — 0,0030 ; qu = 0,0330;    0,0187 = qn - 0,0030;    7₁₂ = 0,0217.

Setzt man diese Werte in 1) und 2) ein, so folgt:

752 — 0,0025; 754 = 0,0025.

0,0217 = 0,0212 + 0,0030 — q₅₂; 0,0330 = 0,0325 + 0,0030 — q5i:

Endlich liefert mit dem eben Gefundenen die Gleichung 3) :

?15 = 0,0312 + ?54 + 253 + 252 = 0,0312 + 0,0025 + 0,0030 - 0,0025 = 0,0392. Hieraus ermitteln sich folgende Verhältniszahlen :

2i2 _ 0,0217 0,0117 0,0392 0,0088 752 _ 0,0025 %2 ~ 0,0100 0,0030 0,0275

012

715

015

743

043

= 1,86;

= 4,45 ;

= 0,25;

= 0,11;

2i4 _ 0,0330

“ 0,0225 254 _ 0,0025 054 _ 0,0087 753 _ 0,0030 0,0125 0,0030 0,0162

014

053

723

023

- 1,47;

= 0,29 ;

= 0,24;

= 0,19 .

Entsprechend der S. 794 aufgestellten Tabelle folgt mit diesen Werten: «14 = 0,521;

«53 = 0,554;

cq 2 = 0,518 ;

«52 — 0,554;

Jetzt liefert die Gleichung 40) direkt die Lichtweite:

«15 = 0,509 ; «43 = 0,565;

«54 — 0,551; «23 = 0,558.

D12 —

0,0025 . 645 . (0,518 ■ 0,0117 + 0,0217)²

313 — 307

= 0,183 ;

und man erhält analog aus 41) bis 47):

Du = 0,236; Di₅ = 0,251; D5i = 0,107 ; D₅₂ = 0,114; D₅₃ = 0,110 ; D₂₃ = 0,145 ; £>₄₃ = 0,179.

Berücksichtigt man, daß die angewendete Zahl von X für die meisten resultierenden Lichtweiten annähernd zutrifft und nur etwa bei £>₅₄, D₅₃, D₂₃ etwas zu vergrößern wäre; daß man aber dieser Rücksicht durch die Aufrundung zu handelsüblichen Maßen reichlich Rechnung trägt, so wären folgende Lichtweiten praktisch auszuführen:

£>l2 = 200 Millimeter, Z>i₄ = 250 Millimeter, £>15 — 275 Millimeter, £>₅₄ = 125 Millimeter,

#52 = 125

In der Regel wird die auf S. 791 erwähnte weitere Rücksicht, daß eventuell einer der drei von I abzweigenden Rohrstränge beim Eintreten des Maximalkonsums geschlossen sein kann, nicht in Rechnung gezogen; man begnügt sich in einem derartigen — seltenen — Ausnahmsfalle mit einer geringeren Druckhöhe. Es ist indessen leicht, auch dieser Rücksicht Rechnung zu tragen.

Im vorliegenden Falle ist offenbar die ungünstigste Annahme (d. h. jene, welche zu den größten Lichtweiten führt) die, bei welcher die Strecke I V ausgeschaltet werden muß. Wenn man?— obschon der Wasserbezug in I V unterbrochen ist — unterstellt, daß die von I V abgehenden Seitenleitungen jetzt von IIV und III aus gespeist werden und daß der Gesamtverbrauch gegen früher sich nicht vermindert hat, so ergiebt sich folgender Gang für die Rechnung.

Die Wasserverteilung wird sich nach der in Fig. 436 erläuterten Weise vollziehen. Dabei bleiben \ und h₅ unverändert, wie früher; h₂ und A₄ müssen aber größer werden, weil jetzt die Strecken II V, IV V und VIII von II und IV aus, d. h. in einer gegen die vorherige umgekehrten Richtung gespeist werden. Im übrigen ändern sich nur die stark ausgezogenen Lichtweiten ; die Durchmesser auf den Strecken IIIII, V HL und IVIII sind in Rücksicht auf die früheren Anforderungen beizubehalten.

Wir nehmen an, daß der Verbrauch auf der ausgeschalteten Strecke I V jetzt durch die Rohrleitungen IIV, III proportional ihrer Länge übernommen werde. Nennt manMy, M^₂ die entsprechenden Wassermengen, so wäre demgemäß:

Ml₄ -f- M12 = 0i5 = 0,0088;

D₅₃ = 125

£>43 — 200

-Ö23 = 175

Mi4 ; M[2 — £i4 : £12 — 885 : 645 ;

woraus sich ergiebt:

Mi4 = 0,0051 .

M₁₂ = 0,0037 ;

Es beträgt also jetzt die auf der Strecke IIV zu verteilende Wassermenge: 014 = 0,0225 + 0,0051 = 0,0276, und jene auf der Strecke III zur Verteilung gelangende:

012 = 0,0117 + 0,0037 = 0,0154.

Auf den übrigen Strecken II V, IV V, IIIII, IVIII und VIII bleiben die zu verteilenden Wassermengen unverändert wie früher,

Lueger, Wasserversorgung.

In V muß die Wassermenge @53 + — . <23 = 0,0125 + 0,0080 = 0,0155 an den Strang V 111

O

abgegeben werden. Es ist also:

245 + 225 — 0,0155.

Die dem Kostenminimum annähernd entsprechende Unterstellung, daß der kürzere Strang den größeren, der längere den kleineren Teil dieser Wassermenge zu liefern hat, ergiebt die Bedingung :

245 : 225 = Aö : Aö = 480 : 419,

woraus folgt:

245 — 0,0083.

225 = 0,0072;

Hieraus berechnen sich die in II bezw. IV abzugebenden Wassermengen q^₂ bezw. ₄ zu:

2i2 — 22 + $23 + 223 + $25 + 225 ⁼ 0,0050 + 0,0162 + 0,0030 + 0,0100 + 0,0072 = 0,0414;

2i4 — 24 + $43 + 243 + $45 + 245 — 0,0050 -J- 0,0275 + 0,0030 + 0,0087 -j- 0,0083 = 0,0525. Nachdem nunmehr die Wasserverteilung festgesetzt ist, lassen sich die vier Lichtweiten A₄> D45, Dn, D₂₅, sowie die zwei unbekannten disponiblen Druckhöhen ä₄ und 7z₂ bestimmen. Wir haben zunächst nach der Tabelle auf Seite 794:

«12 ⁼ 0,514;

Es ist sodann, entsprechend den Gleichungen 32) ff.:

0,0025 . 645

«25 ⁼ 0,534;

«14 = 0,519 ;

«45 = 0,529.

A4 — h₂ —

A2⁵

0,0025.480

(0,514.0,0154 + 0,0414)² = 313 — h₂ ;

i\

As⁵

0,0025 . 885

(0,534.0,0100 + 0,0072)² = h₂ — 311 ;

V/

Du"

0,0025.419

(0,519.0,0276 + 0,0525)² = 313 — A₄ ;

1?

Aö⁵

(0,529.0,0087 + 0,0083)² = A₄ — 311.

ijlw-

Zur Auffindung der sechs Unbekannten fehlen noch zwei \ Gleichungen.

¹    In der Regel wird verlangt, daß der Aufwand:

K₂ = m (D₁₂ Ln + D₂₅ L₂₅)

Ki — m (DuLli As As)

Fig. 436.

ein Minimum werde; diese Bedingung liefert sodann zwei weitere

Gleichungen, welche man erhält mit    = 0, --5 f⁴ = 0.

dn₂d A4

Zunächst ergeben die vier bereits aufgestellten Gleichungen:

A2

•V-

0,003967

313 — A₂

Aö

-V-

0,000188

h₂ — 311

A4

-V-

0,009873 . 313 — A4

Aö

=v-

0,000174

A4 —311

Damit folgt:

351,43

74,21

m J—-_

l 313 - h₂

Differenziert man die erste Gleichung nach A₂, die zweite nach A₄ und setzt die Resultate gleich Null, so ergiebt sich:

*2 =

213,43

86,27

lV h₂ - 311 j

A4 = m

\ ¥ 313 - A₄

V A4 —311 j

*2 =

a₄ =

311 . A + 313 _ 1 + A

311.5 + 313

311,32;

j^mit A =

1 4- ß

= 311,43;

J^mit B =

213.43    \n 86,27 ) J

351.43    \n 74,21 / J '

Jetzt lassen sich die Lichtweiten ermitteln. Man findet:

0,003967

313 — 311,32

= 0,299;

As =

0,000188

311,32 — 311

= 0,225 ;

A4

-V

0,009873

313 — 311,43

=- 0,363;

As —

0,000174

311,43 — 311

= 0,209.

Welche Lichtweite erhalten die verschiedenen Leitungen des Rohrnetzes, wenn unter sonst gleichen Umständen wie in Beispiel 1 das Minimum der Ausführungskosten erreicht werden will?

2. Beispiel.

Nach der handelsüblichen Skala sind danach zu wählen:

Du - 0,375;

Es ist nun leicht, je nachdem man allen denkbaren oder nur einem Theil der bisher erwähnten Rücksichten Rechnung tragen will, durch Auswahl unter den gewonnenen Resultaten das Rohrnetz zu dimensionieren.

#12 ⁼ 0,300;

#25 = 0-225;

#45 — 0,225.

Aus den verlangten disponiblen Druckhöhen folgt zunächst:

#12 —    —    Ä₂ —    5    #15 ⁼    — ^5 —    >'    #23 = h-2 — h₃ = 5;

#14 —    hx —    =    ;    #53 =    — 7?₃ =    ;    7/43 = 7²4 — 7>₃ = 5 ;

Ferner sind die aus Beispiel 1 bekannten, gleichmäßig zu verteilenden Wassermengen: 014 = 0,0225;

043 = 0.0275;

<72 — g₄ = 0,0050;

012 — 0,0117 ; 023 = 0,0162;

TH IQ

CO DO

#54 — ^5 —

#52 ~h5 —

= 4;

= 4.

015 = 0,0088;

0₅₄ = 0,0087;

<73 = 0,0090.

Die Längen der einzelnen Rohrstrecken sind in Fig. 437 eingeschrieben, bezw. es ist: £54 = 419, D52 = 480.

Mit diesen Zahlen liefern die Gleichungen 9) bis 12):

0₅₃ = 0,0125;

0₅₂ = 0,0100;

SS5

313

1)    712 + 752 — 723

2)    714 + 754 — 743 — 0,03 25 = 0 ;

3)    7l5 — 754 — 752 — 753 ~ 0,0312 = 0 ;

4)    743 + 753 + 723 ~ 0,0090 = 0 , welche die allgemeine Lösung ermöglichen.

Wir unterstellen, daß <743 = q₂3 = 0 sei²) bezw. daß die Wassermenge q₃ zu Zeiten des Maximalverbrauchs direkt durch den Hauptstrang 1 VIII geliefert werde (vgl. S. 793). Dann bestehen die weiteren Bedingungen:

5) 743 = 0,

0,0212 = 0;

/,

IV

301

l'

iOSO

421

V,

311

,500

QOO

,\

II1302

4

Fig. 437.

und, entsprechend den Gleichungen 60) und 61) mit vorläufiger Annahme von a — 0,55 :

X . 480⁶

7)

X . 645⁶

6 (0,55 . 0,0117 + g₁₂)³ ~ 4 (055 . 0,0100 + g₅₂)³ ’

8)

-V-

X . 421®

2 (0,55 . 0,0032 + g₁₅)³

X . 419⁶

4 (0,55 . 0,0087 + <?₅₄)

X . 885®

6 (0,55 . 0,0225 + g₁₄)³ •

Nach Elimination von X folgt aus Gleichung 7):

0,55.0,0100 -}-² (752 —

6 . 480⁶

4 . 645®

(0,55 . 0,0117 + qn)

d. h. <7₅₂ = 0,63396 . qn — 0,0014.

Die Verbindung dieser Gleichung mit 1) liefert:

752 — 0,0074.

712 — 0,0138;

IJ ²

K\

T.

JT

Korrigiert man diese Werte, indem man --^-=1,19,    -^- = 0,74 bildet und statt des

vi 2    V52

Gemeinwertes von « = 0,55 die entsprechenden Spezialwerte nach Tabelle S. 794 mit «₁₂ = 0,525; «52 = 0,538 einsetzt, so folgt dasselbe Resultat, wie vorhin. Man kann also mit den gefundenen Werten rechnen, indem auch eine Vergleichung nach Gleichung 23) ergiebt, daß annähernd Uebereinstimmung stattfindet, wie wir später sehen werden.

Da nach 4) £53 = 0,0090 ist, so folgt aus den Gleichungen 2) und 3):

215 = 254 + 0,0074 + 0,0090 + 0,0312 = q5i + 0,0476.

qu - 0,0325 — g₅₄ ,

Endlich erhält man mittels Gleichung 8) nach Weglassung des gemeinsamen Faktors \/^'k :

v-

421⁶

419G

4 (0,0048 + 254)³

=r

885⁶

2 (0,0524 +

Diese Gleichung ist erfüllt für #54 = 0,0121.

Man hat also jetzt die Resultate:

?12 = 0,0138;    514 = 0,0325 — 0,0121 = 0,0204; qi5 = 0,0121 + 0,0476 = 0,0597 ;

252 = 0,0074;    253 = 0,0090;    243 = 0 ;    223 = 0.

Hieraus ermitteln sich folgende Verhältniszahlen:

0,0138 0,0117

6 (0,0449 - 254)³

254 — 0,0121;

212

Q12

= 1,2;

214

0,0204

Qu

0,0225

= 0,9;

254 _ 0,0121 @54 “ 0,0087

2ig _ 0,0597 ~ 0,0088

= 0,7 ;

Ql5

= 6,8;

= 1,4;

252 _ 0,0074

0,0100

253 _ 0,0090 ~ 0,0125

Entsprechend der S. 794 aufgestellten Tabelle folgt mit diesen Werten:

Qo 3

= 0,7;

Q 52

243 __ 223 _ ₀

Qi 3    Q23

«12 = 0,525; «52 = 0,534;

«15 = 0,506; «23 = 0,577;

«54 = 0,522; «43 — 0,577.

«14 = 0,530;

«53 = 0,534;

Es ergeben sich also gemäß den Gleichungen 40) bis 47) die Lichtweiten:

Dx 2 = 0,161 ; Z>₅₂ = 0,137;

2>i₅ = 0,293 ; D₂₃ = 0,131;

jD₅₄ = 0,147 ; D43 = 0,169.

Di4 — 0,208 ;

D₅₃ = 0,133;

Nimmt man zur Berechnung der Kosten m — 100³), so wird der Gesamtaufwand für das Rohrnetz, entsprechend den mit den Unterstellungen in Beispiel 1 gefundenen Lichtweiten (vgl. S. 799):

Kt = 100 (645.0,183 + 885.0,236 + 421 . 0,251 + 419.0,107 + 480.0,114 -f 600.0,110 + + 1080.0,179 + 900.0,145) = 92193,90.

Mit den soeben gefundenen Lichtweiten würde sich ergeben:

K₂ = 100 (421.0,161 + 885.0,208 + 421 . 0,293 + 419.0,147 + 480.0,137 + 600.0,133 +

+ 1080.0,169 + 900.0,131) = 89105,10.

Die Ein haltung des Kostenminimums bringt also theoretisch eine Ersparnis von ca. 3V² %•

In der Praxis würde, entsprechend den für Beispiel 1, S. 799, nach den handelsüblichen Maßen abgerundeten Lichtweiten, ein Aufwand entstehen:

Kx = 100 (645.0,275 + 885.0,250 + 1725 . 0,200 + 900.0,175 + 1499.0,125) = 102690,00. Rundet man die dem Minimum entsprechenden Maße auf handelsübliche ab, so folgt:

Z>₅₄ = 0,150;

D₄₃ = 0,175.

D₁₄ = 0,225;

D₅₃ = 0,150;

Man hätte demgemäß einen Aufwand K₂ von:

K₂ = 100 (421 . 0,300 + 885.0,225 + 1725 . 0,175 + 2399 . 0,150) = 98715,00.

Praktisch brächte also die Rechnung nach dem Kostenminimum eine Ersparnis von ca. 4°/o.

D₁₂ = 0,175; Z>₅₂ = 0,150;

J0j5 = 0,300; D23 = 0,150;

Im vorliegenden Falle käme noch der weitere günstige Umstand dazu, daß mehr gleichartige Rohrweiten zur Verwendung gelangen, als nach Beispiel 1.

Hätten wir zur Bestimmung des Kostenminimums statt der Gleichungen 60) und 61) die theoretisch schärferen Gleichungen 28) und 29), S. 793, benutzt, so wäre zunächst nach 28):

(0,0100² + 3.0,01 . ?₅₂ + 3 ?₅₂²)⁴    6 - 480® (3 . 0,01 + 6 . 2₅₂)⁵

(0,0117² + 3 . 0,0117 . qn + 3 242+ ~ 4.645® (3 . 0,0117 + 6 . 2l2)⁵ '

Diese Gleichung ist erfüllt für 252 = 0,0072 und 242 = 0,0212 — q& = 0,0140.

Bestimmt man mit diesen neuen Werten q₄₄ und q54, so folgt aus 2) und 3), da 253 = 0,0090:

244 = 0,0325 — q₃₄ ;

Mit diesen Werten schreibt sich Gleichung 29):

2₁₅ = q₅4 + 0,0072 + 0,0090 + 0,0312 = 0,0474 + q₅₄.

421® . (0,3108 + 6 - <754)⁵

2 (0,0081 + 0,3108 .g₅₄-f3 254²)

r+i7

419® . (0,0261 + 6 ■ g₅₄)h

4 (0,0001 + 0,0261 .2₅₄ + 3 254+⁴

•V-

885® . (0,2625 — 6 . 25+

6 (0,0059 — 0,2625 -254 + 3 254+ '

Dieser Gleichung genügt der Wert 254 — 0,0114. Man hat also jetzt die Resultate:

2i2 = 0,0140;

2₅₄ — 0,0114;

2₁₅ = 0,0114 + 0,0476 = 0,0590 ;

243 = 0;

Berechnet man mit diesen die Lichtweiten der Rohrleitungen nach den Gleichungen 1) bis 8) S. 792, so folgt (mit X = 0,0025 wie vorhin):

2i4 = 0,0325 - 0,0114 = 0,0211;

253 — 0,0090;

252 = 0,0072;

223 = 0-

0,0025 .

645 / 0,01172 6    \    3

+ 0,0117.0,0140 + 0,0140= 0,161

und nach analoger Rechnung :

2)44 — 0,209; D₄₅ = 0,292; D₅₄ — 0,146 ; D₃i — 0,136 ; D53 = 0,133 ; +43 = 0,169; D₂₃ = 0,132.

Die Differenz gegenüber den früher gefundenen Werten ist nirgends größer als 1 Millimeter. Man ersieht also deutlich, daß die Annäherungsmethode — in der von uns angenommenen Weise benutzt — ausreichend genaue Resultate liefert. Wir werden sie deshalb im folgenden ausschließlich verwenden.

3. Beispiel. Es ist unter den in Beispiel 1 angenommenen Verhältnissen zu ermitteln, welche Lichtweiten das Rohrnetz erhält, wenn während des Verbrauches die Maximal gesc hwindigkeit in den Röhren 1 Meter pro Sekunde nicht übersteigen soll.

Wir erhalten unter Benutzung der Gleichungen 70) bis 77), sofern X = 0,0025, «42 = a₁₄ = . . . . = 0,55 gesetzt wird:

912 —

0,0025 . 645 . (0,55 . 0,0117 + 24+ 11

- 0,0117

0,0025.1080 ■ (0,55.0,0275 + 24.+ jf _ 0 0275

+•[

943 —

Diesen Gleichungen genügen nur negative Werte von 242» ?44> 915 etc.    also durchweg

die in Beispiel 1 angenommenen Gefälle Hn, #44, -H45 etc. zu groß, um bei der vorgeschriebenen Bewegungsrichtung die Geschwindigkeit 1 oder eine kleinere zu ermöglichen.

Versucht man jetzt, die Gefälle H₁₂, -Ö44, #45 etc. so festzulegen, daß die Geschwindigkeit auf keiner Rohrstrecke den Wert von 1 Meter pro Sekunde überschreitet und daß dabei der Gesamtaufwand für das Rohrnetz so klein als möglich wird, so sind zunächst die diesen Bedingungen entsprechenden Werte von 242» 2l4 > 215 etc. zu ermitteln.

Man findet, entsprechend Gleichung 81);

645

d. h. 252 = 0,5538 . 242 — 0,0035 .

___ 480

l/ 0,0117 -p 212 _ 1/ 0,0100 + 252 ’

Die Verbindung dieses Wertes mit Gleichung 9) liefert:

qyi = 0,0159,

q₁₂ + 0,5588 . qn — 0,0085 — 0,0212 = 0 ,

indem man, wie früher, zum vornherein q₂₃ = g₄₃ = 0, q53 = 0,0090 setzt. Aus den Gleichungen 10) und 11) ergiebt sich sodann:

!?52 — 0,0053,

?15 — 0,0455 -f- <754

214 = 0,0325 — 254 : und mit diesen Werten erhält man aus Gleichung 82) die Beziehung :

421

419

885

\/ 0,0087 + 254

Diese Gleichung ist erfüllt für 254 — 0,0140. Man hat also jetzt mit 9), 10), 11) und 12):

212 = 0,0159;

2ö2 = 0,0053;

1/ 0,0543 + 254

l/ 0,0225 — 254

2i4 — 0,0185; 223 — 0,0000 ;

215 = 0.0595; 253 = 0,0090;

254 = 0,0140; 243 = 0,0000.

Mit diesen Werten liefern die Gleichungen 62) bis 69) die Lichtweiten, welche der Maximalgeschwindigkeit um = 1 entsprechen:

£>12 = 0,187;

#52 = 0,139;

Di4 = 0,229; #23 = 0,144;

Dis = 0,295; £>53 = 0,165;

£)₅₄ = 0,170; £>43 = 0,187.

Bei solchen Lichtweiten liefern die Gleichungen 32) bis 39):

#12 = 3,51 ;

#52 = 2,70;

Die Addition ergiebt:

1/

#14 = 3,35; #23 = 2,88;

#15 = 1,95 ; #53 — 3,10;

#54 = 2,61 ; #43 = 2,69.

h , = 31.3,00

#12 + #23 — 6,39 ;

#14 + #43 = 6,04.

#15 + #53 — 5,05 ;

Ji

)?

:=

Man wird die Geschwindigkeit 1 nur dann nicht überschreiten, wenn die geringste Gefällssumme unter den drei soeben zusammengestellten gewählt wird. Deshalb ist die disponible Druckhöhe im Punkte III (Fig. 438) auf 313,00 — 5,05 = 307,95 Meter über Meer festzusetzen. Es ist ferner:

#15 + #54 = 4,56 ; #14 = 3,35;

#15 + #52 = 4,65 ; #12 = 3,51.

nrj]f₃,3:7,05

Fig. 438.

Sowohl #14 als #12 sind auf die letztgenannten Zahlenwerte als Maximum beschränkt, wenn die Geschwindigkeit 1 eingehalten werden soll. Nun muß aber notwendig:

#12 — #15 + #52

#14 = #15 “8 #54 ;

werden. Es sind deshalb #54 und #52 zu reduzieren auf:

#54 = 3,35 — 1,95 = 1,40 ;

Damit erreichen die disponiblen Druckhöhen in den Punkten II und IV die Meereshöhen von 311,05 - 1,40 = 309,65 und 311,05 — 1,56 = 309,49 Meter.

#52 = 3,51 — 1,95 = 1,56.

Auf den Strecken I V, IIV, III und VIII bleiben Gefälle und Lichtweite bestehen, wie oben. Die Maximalgeschwindigkeit am Beginn jeder einzelnen dieser in Fig. 438 mit stärkeren Linien ausgezogenen Strecken ist genau = 1.

Auf den Strecken VIV, VII, IVIII und IIIII dagegen müssen die Lichtweiten vergrößert werden, wenn das Gefälle zum Transport der präliminierten Wassermengen ausreichen soll. Es entsteht deshalb am Beginn dieser Strecken jeweils eine Geschwindigkeit, welche kleiner ist als 1. Die Lichtweite'n findet man, entsprechend den Gleichungen 44) bis 47), zu:

D₅₄ = 0,193;

£>23 = 0,163 ;

Die Geschwindigkeit am Beginn der Einzelstrecken würde:

«54 = 0,77;

Will man nun die gefundenen Durchmesser nach handelsüblichen Maßen abrunden, so ist eine gewisse Willkürlichkeit selbstverständlich nicht ausgeschlossen.

Man hätte bei einfacher Aufhöhung der Lichtweiten, entsprechend den handelsüblichen Maßen, zu nehmen:

D₅₂ = 0,155;

D₄₃ = 0,205.

m52 — 0,81;

u23 — 0,77;

«43 = 0,83.

£>₁₅ = 0,300;

£>54 = 0,200;

£>₁₄ = 0,250; #52 = 0,175;

#53 = 0,175; £>₄₂ = 0,225.

#12 — 0,200;

#23 — 0,175;

Da mit diesen Maßen ein neues, für die Wasserverteilung vollständig bestimmendes Rohr-

netz vorliegt, wird es fraglich sein, ob die Geschwindigkeit jetzt nirgends den Wert 1 überschreitet. Zu diesem Zwecke wäre eine neue Untersuchung vorzunehmen, die in der folgenden Aufgabe zugleich allgemein durchgeführt werden soll.

4. Beispiel. Es liegt ein Rohrnetz von den in Beispiel 3 zum Schlüsse abgerundet angenommenen Lichtweiten vor. Die in den einzelnen Rohrstrecken zu verteilenden Wassermengen sind dieselben wie in Beispiel 1. Man verlangt zu wissen, welche Gefälle für die Verteilung derselben erforderlich sind bezw. welche disponible Druckhöhen sich an den Kreuzungspunkten her ausstellen.

Es bestehen zunächst die fundamentalen Gleichungen 9) bis 12), welche wir in Beispiel 2 (S. 801) für die angenommenen Wassermengen festgestellt haben zu:

1) 212 + 252 — 223 — 0,0212 = 0 ;

2) 214 + 254 — 243 ~ 0,0325 = 0;

Ferner ergiebt der Zusammenhang der einzelnen Rohrstrecken die weiteren vier Bedingungen :

5)    #io + #52-#12 = 0;

6)    #i₅ + #54-#l4 = 0;

In diesen acht Gleichungen sind unbekannt die acht Größen: q₁₂, q₄₄, q₄₃ etc.; #₁₂, ü\₄,

etc. können aus den Gleichungen 32) bis 39) eingesetzt bezw. durch bekannte Werte und 2l2> 2l4> 2l5 etc. ausgedrückt werden. Man erhält zuerst:

0,0025.421

3)    2l5 — 254 — 252 — 253 — 0,0312 = 0;

4)    243 +• 253 + 223 — 0,0090 = 0.

7)    #52 + #23 — #53 — 0 ;

8)    #54 + #43 — #53 = 0.

0,0025.480

(0,55 . 0,0088 + q₁₅)² +

0.0025 . 645 0,200⁵

In ganz analoger Weise lassen sich die anderen Beziehungen herstellen und es folgt nach Ausrechnung das Gleichungssystem:

5a) (0,0064 + qn)² = 0,0860 . (0,0048 + gi₅)² + 1,4509 . (0,0055 + <z₅₂)²;

6a) (0,0124 + quY = 0,1912 . (0,0048 + g₁₅)² + 1,4449 . (0,0048 + q₅₄)²;

7a) (0,0069 + q₅₃)² = 0,8000 . (0,0055 + q₅₂)² + 1,5000 . (0,0089 + q₂₃)²;

8a) (0,0069 + q₅₃)² = 0,3582 . (0,0048 + q₅₄)² + 0,5123 . (0,0151 + q₄₃)²,

mittels dessen die Lösung der Aufgabe — am einfachsten durch Probieren — sich vollziehen läßt. Man erhält aus 7a) und 8a):

7b) q₅₂ = 1/ 1,2500 . (0,0069 + q₅₃)² — 1,8750 . (0,0089 + g₂₃)² — 0,0055;

8b)    q₃₄ = 1/ 2,7919 . (0,0069 + q₅₃)² — 1,4304 . (0,0151 + q₄₃)² — 0,0048.

Da Gleichung 4) eine einfache Beziehung zwischen den Werten q₃₃, q₄₃ und q₂₃ enthält, ist durch probeweise Annahme von g₅₃, Ausrechnung der Werte von q₃₂ und q₃₄ und Einsetzen derselben in 5a) und 6a), nachdem mittels 1), 2) und 3) die entsprechenden q₄₂, q₄₄ etc. gefunden sind, das Ziel zu erreichen.

Verändert man in den Gleichungen 7b) und 8b) den Wert von q₃₃ zwischen 0,0085 und 0,0080, so ergeben sich, jeweils für q₄₃ — 0 und sodann für q₂₃ ~ 0 genommen, die in der nachstehenden Tabelle angeführten korrespondierenden Werte von q₄₂, q₄₄, q₄5, q₃₂ und q₃₄. Man hat unter denselben jene auszuwählen, für welche die Gleichungen 5a) und 5b) erfüllt sind.

0,300⁵

0,175⁵

. (0,55.0,0100 + q₃₂)² —

. (0,55.0,0117 + q₄₂)² = 0.

252 =

254 —

212 —

214 =

215 =

253 —

wenn 243 =0

wenn 223 =0

wenn wenn 243 = 0    223 = 0

wenn 243 =0

wenn 223 = 0

wenn 243 = 0

wenn 223 = 0

wenn

234 = 0

wenn 223 = ⁰

0,0085

0,0084

0,0083

0,0082

0,0081

0,0080

0,0059

0,0056

0,0053

0,0050

0,0046

0,0042

0,0067

0,0065

0,0064

0,0062

0,0060

0.0057

0,0135

0,0133

0,0130

0,0128

0,0126

0,0124

0,0129

0,0125

0,0122

0,0118

0,0114

0,0110

0,0158

0,0162

0,0166

0,0170

0,0175

0,0180

0,0145

0,0147

0,0148

0,0150

0,0152

0,0155

0,0190

0,0192

0,0195

0,0197

0,0199

0,0201

0,0201

0,0206

0,0210

0,0215

0,0220

0,0225

0,0591

0,0585

0,0578

0,0572

0,0565

0,0558

0,0593

0,0586

0,0581

0,0574

0,0567

0,0559

Die Anwendung der Tabellenwerte in den ebengenannten Gleichungen lehrt, daß für q₅₃ = 0,0081 sich positive und negative, übers Kreuz die Zeichen wechselnde Reste ergeben, je nachdem q43 = 0 oder 223 = 0 gesetzt wird. Man kann deshalb annehmen:

243 = 0,0005

223 — 0,0004;

und erhält durch Interpolation aus der Tabelle die entsprechenden Werte :

0,0060 — 0,0046

253 = 0,0081;

252 = 0,0046 + 5 . (-= 0,0126 — 5 . (-= 0,0175 - 5 . (-214 = 0,0199 + 5 . (-= 0,0565 + 5 .

Diese liefern, in 5a) und 6a) eingesetzt:

5b) 0,0226² ='0,0860.0.0614² + 1,4509.0,0109², d. h. 0,000511 = 0,000324 + 0,000172 ; 6b) 0,0335² = 0,1912 . 0,0614² + 1,4449.0,0167², d. h. 0,001122 = 0,000721 -j- 0,000403 .

2o4

<Zl5

0,0126 - 0,0114

0,0175 — 0,0152

0,0220 — 0,0199

0,0567 — 0,0565

0,0054; -) = 0,0119; = 0,0162; = 0,0211 ; -) = 0,0566.

Die Differenz ist bei 5b): + 0,000015; bei 6b): — 0,000002. Man hat also jetzt mit 32):

0,0025.645 . (0,0064 4- 0,0162)²

#12 =

0,200⁵

= 2,57 Meter

und analog mit Anwendung der Gleichungen 38) bis 39) : #15 = 1,63;

#14 — 2,54;

#53 = 2,06;

#54 - 0,91;

#52 — 0,87;

#43 = 1,14;

#23 = 1,19

Bildet man die Summen #14 + 7/43, #15 + #53, #12    #23 , ⁸⁰ erhält man annähernd die gleiche

Ziffer. Die kleinen Differenzen entstehen dadurch, daß bei den Wassermengen nur die Zehntel eines Liters berücksichtigt sind*).

Es empfiehlt sich, bei ähnlichen Rechnungen stets in der eben dargestellten Weise 'vorzugehen; die Tabelle wahrt am sichersten vor Rechenfehlern.

Bei der Geschwindigkeit 1 in den Röhren vermöchten die einzelnen Röhrenstränge die nachstehend angegebenen Wassermengen M zu fuhren, während sie thatsächlich die unter diese gesetzten Mengen V am Beginn der Stränge durchlassen müssen:

III

I IV

VIV

VII IIIII VIII IVIII

0,200

0,0314

0,0279

0,89

rH CO

o as co

»O TJH Tf,    05

CM O O 00 OOO o

O OOO CO O O CO CO 0^10 Oj o o <1

^ o

O    T-H    O

O    CO    (M    CO

CG    o    o    CO

o    o    o    O

r—I CO

iC ^ ^

p N H    rH

< O O    CO

OOO o

1—1 o 10 CO N N H 05

^OO CO OOO O

0,175    0,225

0,0241    0,0898

0,0206    0,0280

0,85

0,70

Man ersieht hieraus, daß bei der soeben betrachteten Aufgabe sämtliche Geschwindigkeiten V

u — —— in den Rohrleitungen erheblich kleiner als 1 sind (vgl. Beispiel 3).

Wir haben bei allen seitherigen Formeln und Berechnungen angenommen, daß die Strömung im einseitig gespeisten Rohrnetze nach voraus bestimmter Richtung erfolgen müsse, wie dies bei Aufstellung von Projekten etc. unerläßlich ist. Es war vorausgesetzt, daß von Kreuzungspunkt zu Kreuzungspunkt die disponible Druckhöhe continuierlich im Sinne der Pfeile abnimmt. Bei ausnahmsweise großen, an einzelner Stelle stattfindenden Zwischenentnahmen in den Punkten M, W, O etc.

*) Schärfere Resultate liefert die Substitution 223 = 0,00035 und q43 = 0,00055.

(durch Hydranten, infolge von Rohrbrüchen etc. etc.) kann es aber in einem Rohrnetze von gegebenen Lichtweiten Vorkommen, daß sowohl die auf solchen Strecken gleichmäßig verbrauchte als auch die in den Punkten M, A⁷, 0 abzuliefernde Wassermenge von zwei Seiten (in entgegengesetzter Richtung) beifließt. Es treten dann die Bedingungen auf:

023 = ?2»+ ft- U. S. W.

053    ' 9n0    9a01

043 = CÜm + 9.3 ml

Hi3, H₅₃, R₂₃ etc. sind zu klein, um bei dem bestehenden Durchmesser der betreffenden Strecke die gedachten Entnahmen bei kontinuierlicher Abnahme der disponiblen Druckhöhen zuzulassen. Deshalb erniedrigen sich in M, N und 0 die disponiblen Druckhöhen so weit, bis der Zufluß von zwei Seiten her möglich ist, d. h. es wird hm A₄, hm h₃ u. s. f.

Stellt man sich die Frage, wie sich die Verhältnisse gestalten werden, wenn z. B. an der Stelle 0 ein großes Wasserquantum q₀ entnommen wird, so ist zunächst, entsprechend Abschn. I § 17, die disponible Druckhöhe c an dieser Stelle zu berechnen⁴).

Die von V und von III herkommenden Wassermengen q₅₀ und q₃₀ sind nach den Gleichungen 3) und 4) des Abschn.I, S. 110 mit der Substitution: H = h₅ — h3 bekannt und ebenso läßt sich aus der dort aufgestellten Gleichung 5) die disponible Druckhöhe c in 0 ermitteln, wenn man statt lix die Bezeichnung h₆ und statt H die Bezeichnung h.o — h₃ wählt. Von dem gleichmäßig verteilten Verbrauche auf der Strecke FIII kann in diesem Falle abgesehen bezw. derselbe kann auf eine äquivalente, im Punkte 0 abzuliefernde Wassermenge reduziert werden.

Aendert man die allgemeinen Gleichungen 9), 10), 11) und 12), entsprechend diesen besonderen Umständen, ab, so folgt:

83)    9i2 + 9.52    92    !?23    023    6

84)    9u “l“ !?54    9i    243    043    0

85)    9i$    q₅₂    9o 4    9 50    054    052 ⁼ 0

86)    943 + ?50 + 923 — 9s — 930 = ⁰

87)    950 + 935 — 9o = 6.

Daneben bestehen die Bedingungen:

88)    H₁₅ + H₅₂ — H₁₂ = 0

89)    H₁₅ + Hu - Ä₁₄ = 0

90)    H₅₂ -f H₂₃ — Uh3 = 0

91)    tf₅₄ + Hi3 — H.o3 = 0

92) H₅₃ = A₅ — h₃ =

\\M 0, l hJJ

V ¹ 7

Fig. 439.

X L53 [950² ~ (90 ~ gao)⁴]

D ⁵

^53

Mittels dieser Gleichungen läßt sieh die gestellte Frage beantworten, sofern die in den Gleichungen 32) bis 39) enthaltenen weiteren Bedingungen gewahrt werden. Die Lösung ergiebt ganz analoge Berechnungen, wie wir sie in Beispiel 4 durchgeführt haben, und können wir deshalb auf ein weiteres Beispiel verzichten.

2. Speisung des Rohrnetzes von mehreren Seiten.

Findet die Speisung des Rohrnetzes von mehreren Seiten her statt, so vereinfachen sich die Betrachtungen, welche zur Festsetzung der Lichtweiten führen. Zunächst ist erforderlich, daß die Wasserspiegel in den Reservoiren (oder deren

Aequivalente) sich gegenseitig in bestimmten Abständen befinden, damit eine geordnete Füllung möglich ist. Hieraus und aus der weiteren Bedingung, daß sämtliche Spiegel eine größere Meereshöhe haben müssen, als die disponiblen Druckhöhen beim Maximalkonsum im Rohrnetze, ermitteln sich in der Regel ohne weiteres die Dimensionen der Hauptleitungen. Man hat nur noch zu prüfen, wie beim Maximalkonsum im übrigen Teile des Rohrnetzes die Lichtweiten gewählt werden müssen, um allerwärts den Anforderungen an disponible Druckhöhe zu entsprechen. Dabei sind allerlei Nebenbedingungen zu erfüllen, z. B. jene, daß bei Unterbrechung der Zuleitung zu einem oder zu mehreren der Reservoire die Versorgung durch die übrig bleibenden geschehen soll u. dgl. m. Die sich darbietenden Varianten in der Disposition solcher Versorgungen sind also zahllos; wir können nur wenige Hauptfälle in Betracht ziehen.

Der am häufigsten vorkommende hierher gehörige Fall ist jener, bei welchem die Speisung durch ein Pumpwerk P (Fig. 440) direkt zum Rohrnetze erfolgt und das Hochreservoir B hinter dem Rohrnetze gelegen ist.

Würde hier als ungünstigste Variante das Reservoir als außer Thätigkeit betrachtet, also nur die einseitige Speisung vom Pumpwerk aus berücksichtigt, oder

umgekehrt, so hätten alle rechnerischen Erledigungen in derselben Weise stattzufinden, wie wir dies S. 790 ff. gezeigt haben. Für einseitige Speisung vom Pumpwerk hätte man die Vorbedingungen:

sN

er

car >

CL

- q.

er

Rh

Q,

yiv

Fig. 440.

h '-> ^2’    ^1    ^5’    ^1    ^41    h    ^3’

A₅ > hi h > hl ^ hr.

Im umgekehrten Falle müßte sein:

hr A₃,    A₃    A₂,    A₃    h.,    A₃    A₄,

h>K h>K h>h-

Auf diese zwei Varianten brauchen wir uns also nicht

mehr einzulassen.

Die soeben besprochenen Varianten sind aber Ausnahmsfälle, deren Eintreten am Tage des Maximalkonsums und zur Zeit des Stundenmaximums vorauszusetzen ein übergroßer, schwer zu rechtfertigender Pessimismus wäre.

Regel wird sein, daß am Tage des Maximalkonsums die eine Hälfte des Maximalstundenverbrauches direkt vom Pumpwerke, die andere Hälfte vom Reservoir aus geliefert wird. Nach den in § 45 S. 614 gegebenen Anhaltspunkten wird überdies die Leitung zwischen Pumpwerk und Reservoir so zu bemessen sein, daß sie unter Berücksichtigung der erstmaligen Anlagekosten und des Betriebsaufwandes dem Kostenminimum entspricht.

= A₅ = Dia = D

Ihre Lichtweite D bezw. die Durchmesser

= D sind mithin bekannt.

Ist die vom Pumpwerke gelieferte Wassermenge = Mv die vom Reservoir gelieferte Jf₃, so muß vor allen Dingen sein:

1) Mx -J- M₃ — q₂ -f- $4 + Ql2 + Q15 + Qu + <?52 + Qöi + Q23 + ^53 + ^43'

Mx ist in der Regel durch die normale Thätigkeit des Pumpwerkes festgesetzt. Beträgt

Betriebszeit B der Gesamtverbrauch N Kubikmeter, so ist die mittlere, gleichmäßig vom Pumpwerke zuzupumpende Wassermenge Mx pro Sekunde:

am

Tage des Maximalkonsums während der in Sekunden ausgedrückten

Mx =

Während des Maximalstunden Verbrauches am Tage des Maximalkonsums ist pro Sekunde ein Mehrfaches der normalen durchschnittlichen Wassermenge zur Deckung des Bedarfes erforderlich. Es besteht also die Beziehung:

8Ö400 (Mr -f M₃)

[x N= 86400 {Ml + M₃),

wobei [i innerhalb der in § 44, S. 604 ff. gegebenen Erfahrungszahlen schwankt, im Mittel aber = 1,5 gesetzt werden darf. Man hat demgemäß:

2) M₁₌=

86400 (Mx + M₃)

Ist gefunden, so ergiebt sich das vom Reservoir zu deckende Defizit unmittelbar aus Gleichung 1).

Liegt der Reservoirwasserspiegel in der Meereshöhe hr und das Reservoir in der Entfernung L.ir vom Punkte i/i, so ist eine weitere Vorbedingung unserer Aufgabe:

3) h₃ — hr

Diese Vorbedingungen sind a priori zu erfüllen.

Außerdem bestehen folgende Nebenbedingungen:

4)    la

o) Ms 32    35

⁶)    $12 + $52 + $23 “ $2 = ⁰

⁷)    $14 + $54 + $34 " $4 = ⁰

15 '

14

34

~ $15 - $14 =

$35    $34 ⁼

8)    -»15 = 1/

== I)

= i).

7 X (0,55 . <?,. + j,.)> L„

h, — h.

1    o

¹

Vgl. Abschn. I, S. 29 das sub [229] angeführte Werk, S. 182 Gleichung 25.

²

Wollte man die Aufgabe ganz allgemein, also ohne diese Unterstellung, erledigen, so wären zunächst die Gleichungen 56) bis 59) anzuwenden. Diese lassen sich nur durch Probieren lösen. Das einfachste Verfahren besteht darin, daß man mittels der Gleichungen 58) und 59) bei bestimmter Annahme von <753 untersucht, welche Werte von g₅₂ und <754 entstehen, sofern man abwechselnd <723 — 0 und <743 = 0 setzt. Hierdurch erhält man eine übersichtliche, leicht zu berechnende Tabelle, ganz ähnlich jener, welche wir für Beispiel 4, S. 805, aufgestellt haben; der passende Wert von <753 ist aus der Tabelle ohne Schwierigkeit zu erkennen und mit diesem sind auch die zugehörigen #43 und q₂3 zu ermitteln. Dann findet man ^54 und q₃₂ aus 58) und 59) und durch Rückwärtseinsetzen in 56) und 57) die weiteren Unbekannten. Das Verfahren ist etwas umständlich; die Resultate weichen nur unwesentlich von jenen ab, die man durch die einfache Untej^ ■ ' Stellung <743 = 723 — 0 erhält.

³

m = 100 bedeutet, daß pro Meter Lichtweite die Gesamtkosten einer Rohrleitung, also alles: Grabarbeit, Wiedereindecken, Verlegen und Dichten, Wiederherstellen von Pflaster und Fahrbahn, auch die im Rohrnetz liegenden Abzweige und Maschinenteile inbegriffen, 100 Mark betragen. Als rohe Annäherung wird dieser Ansatz zutreffen, wo die Preise annähernd wie zur Zeit in Deutschland liegen. Entsprechend besonderen örtlichen Verhältnissen muß natürlich m erhöht oder erniedrigt werden.

⁴

Hinsichtlich des Rechnungsergebnisses ist es natürlich einerlei, ob in V bezw. III Reservoire sind, oder ob daselbst die disponible Druckhöhe auf bezw. J13 Meter über Meer ansteigt. Vgl. Fig. 456, S. 826.

o) 4,5 =y

$15 und $₃₅.

Die Gleichungen 8) und 9) liefern unmittelbar die Werte von können also auch geschrieben werden:

8 a) 2₁₈ = C;

unter C und O zwei Konstante verstanden.

Fügt man den Nebenbedingungen die weitere hinzu, daß unter den gegebenen Verhältnissen das Rohrnetz mit dem Minimum an Aufwand zu erstellen sei, so ergiebt sich bei analogem Verfahren, wie wir dies S. 795 gehandhabt haben und mit der gleichen Bedeutung aller angewandten Bezeichnungen:

10)    |4ä’i₂ - |/S„ = v su - 1Vsts;

11)    Vsa -1747= fX - PX-

Mit diesen Gleichungen wird die Aufgabe eine bestimmte, da die Zahl der Unbekannten und jene der Gleichungen dieselbe ist.

In den meisten Fällen läßt sich bei der Willkürlichkeit der Wahl von h₅, die innerhalb bestimmter Grenzen anheim gegeben ist, diese Wahl so treffen, daß q₂₃ = qi3 — 0 werden. Dann ist die Lösung sehr einfach, wie wir jetzt zeigen wollen.

5. Beispiel. In einem Rohrnetze seien die Rohr längen und dieVerbrauchs-ziffern auf den einzelnen Strecken identisch mit jenen, welche wir für Bei-

s p i e 1 1 (S. 798) angenommen haben, selbstverständlich mit der Einschränkung q₃ — 0. Es ist also gegeben:

0₁₂ = 0,0117; 014 = 0,0225; 0₅₄ = 0,0087 ; 0₅₃ = 0,0125; q₂ = 0,0050 ;

015 = 0,0088 ; 052 = 0,0100; 0₂₃ = 0,0162 ; 0₄₃ = 0,0275 ; £₄ = 0,0050 ;

Am Tage des Maximalkonsums, welchem diese Ziffern während des Maximalstundenverbrauches entsprechen, sei die Pumpstation 22 Stunden in Thätigkeit, liefere also ein Wasserquantum My von:

86400.0,1279

J S = 0,1279.

Mi =

2 . 22 . 3600

= 0,0699 Kubikmeter pro Sekunde,

in der Unterstellung, daß d er Maximalstundenverbrauch das Doppelte des Durchschnittsstundenverbrauchs am Tage des Maximalkonsums betrage. Das Rohr, welches die Pumpstation mit dem Reservoir verbindet, habe nach Maßgabe der früheren Betrachtungen (§ 45, S. 614) eine Lichtweite D von 425 Millimeter, d. h. das Wasser in demselben eine mittlere Geschwindigkeit von 0,49 Meter. Die Entfernung des Reservoirs vom Punkte III sei gleich 100 Meter. Die Werte von h₃ und li§ sollen bei einer Höhenlage hr des Reservoirwasserspiegels von 318 Meter von dieser letzteren nicht wesentlich verschieden, jedenfalls aber größer als 310 Meter sein; ferner werden angenommen: /q = 313, h₂ = 310, ä₄ = 310 Meter über Meer. Wie muß das Rohrnetz unter der Bedingung eines minimalen Kostenaufwandes dimensioniert werden?

Mit My — 0,0699 wird M₃ = 0,1279 — 0,0699 = 0,0580 Kubikmeter pro Sekunde. Es ist also zunächst der Wert von h₃ :

= 313

0,0025 . 0,0580². 100

0,425⁵

= 313 — 0,061 = 312,939.

Sodann schreiben sich die Nebenbedingungen, sofern die in Fig. 441 eingezeichneten Bewegungsrichtungen eingehalten werden sollen, wie folgt:

El

1)

2)

3)

6+S

*80

atg.oo J m

950

4)

5)

0,425

«85

_ l⁵/ 0,0025 . (0,55.0,0088 + £₁₅)².421 V    313 — h₅

6)    0,425 =

N\

310,00

V'

0,0025 . (0,55 . 0,0125 + g₅₃)² . 6 00

312,939 — h₅

Der Wert von h₃ muß gegeben sein, ist also noch festzusetzen; derselbe ist jedoch nur innerhalb sehr enger Grenzen ein willkürlicher.

Sollen nur positive Resultate für die verschiedenen £42, £14, £15 etc. etc. zum Vorschein kommen, so muß, entsprechend der Gleichung 1), jedenfalls £45 < 0,0269 sein. Ferner dürfen sowohl £42 als auch £44 niemals einen größeren Wert als 0,0050 erhalten, wenn die Gleichungen 3) und 4) bei positiven Werten von £52 ,.£54, £23 und £₄₃ möglich bleiben sollen. Es ist also auch notwendig, daß £45 > 0,0169 sei; mithin darf £45 nur zwischen 0,0169 und 0,0269 schwanken.

Fig. 441.

Da mit M₃ — 0,0580 Kubikmeter die Strecken IIIII, VIII und IVIII mit Wasser zu versehen sind, welche ein Quantum von 0,0162 -f- 0,0125 + 0,0275 = 0,0562 Kubikmeter in Anspruch nehmen, so kann £5₃ äußerstenfalls der Wert von 0,0580 — 0,0562 = 0,0018 Kubikmeter erhalten, wobei dann entsprechend Gleichung 2) q₂₃ und £₄₃ = Null sein müssen.

Rechnet man nun mit dem Maximum von £45 und dem Maximum von £5₃, so ergeben sich für h₅ folgende Werte:

0,0025 (0,55.0,0088 + 0,0269)² 421

0,425⁵    ~

0,0025 (0,55 . 0,0125 + 0,0018)² 600

0,425⁵    ~

Würde man £₃₃ = 0 setzen, so hätte man analog: A5 = 312,934 und mit dem denkbar kleinsten Werte von £45 = 0,0169 würde sich ergeben: h₅ = 312,964. Der letztere Wert von h₅ ist undenkbar, denn größer als h₃ = 312,939 darf nicht werden. Man muß also wählen zwischen 312,931 und 312,939.

h₅ = 313 -

*5 = 312,939

312,924

312,981.

Unter diesen Umständen ist es am einfachsten h5 = 312,931 zu setzen. Damit sind a priori angenommen:

223 — 0;

253 — 0,0018;

243 = 0

und es berechnet sich der entsprechende Wert von qx5 aus der Gleichung:

215

-V-

(313 - 312,931) 0,425⁵

0,0025.421

— 0,55.0,0088 = 0,0254 Kubikmeter.

Es sind also bereits vier Unbekannte gefunden.

Zur Bestimmung der vier noch fehlenden Unbekannten stehen, da 5), 8) und 9) benutzt sind, nur noch die Gleichungen 4), 6) und 7) zur Verfügung. Sie heißen jetzt:

4a) 0,0015 — <?i2 — 214 — 0 ;

6a) 0,0050 — q\ 2 — 252 — 0;

7a) 0,0050 — #14 — 254 = 0 . Sucht man die vier Lichtweiten Dx2, D44, D54 und Dg2 so zu bestimmen, daß der Aufwand ein Minimum wird, so ergiebt sich die Bedingung nach 10) und 11):

yy sn —    — y'^14 ~ \y s5i >

welche mit den aus 4a), 6a), und 7a) erhältlichen Werten von: 214 = 0,0015 —    2;

254 = 0,0035 + ql2

252 — 0,0050 — 212 >’

die Lösung der Aufgabe durch Auffinden von qx2 gestattet. Setzt man die Zahlenwerte ein, so folgt (vgl. Seite 795) nach Weglassung des gemeinsamen Faktors X?:

V-

645⁶

3 . (0,55.0,0117 + qn)

V-

480⁶

2,931 . (0,55 . 0,0100 + 0,0050 - qx2f

885 ⁶

3 . (0,55.0,0225 + 0,0015 — q₁₂)³

r-

419⁶

2,931 (0,55 . 0,0087 + 0,0035 + g₁₂)³

und diese Gleichung ist erfüllt für qX2 = 0,0004. Es wird also:

253 — 0,0018;

2i2 = 0,0004;

243 = 0;

252 = 0,0046;

2i5 = 0,0254; 254 — 0,0039.

223 = 0;

244 = 0,0011;

Benutzt man diese Werte, so ergeben sich unter Anwendung der Gleichungen 40) bis 47) Seite 794 mit:

H\2 — 3;

2245 = 0,069; H5i = 2,931;    H₅₂ = 2,931;    H₂₃ = 2,939 ;

27₃₃ = 2,939 ; Hm = 0,008

die erforderlichen Lichtweiten:

D₁₂ = 0,120;    D₁₅ = 0,425;    D₁₄ = 0,168 ;    D₅₄ = 0,122;    Z>₅₂ = 0,133;    D₅₃ = 0,425 ;

D₂₃ = 0,143 ;    D₄₃ = 0,184.

Rundet man die gefundenen Maße auf handelsübliche ab, so wäre das Rohrnetz etwa mit den folgenden Lichtweiten anzunehmen:

D₁₂ = 0,125;    D₁₅ = 0,425;    Du = 0,175;    D₅₄ = 0,125 ;    D₅₂ = 0,150 ;    D₅₃ = 0,425 ;

D₂₃ = 0,150 ;    D43 = 0,200.

Selbstverständlich wird sich mit diesen weiteren Durchmessern jetzt die disponible Druckhöhe sowohl in II als auch in IV erhöhen. Eine diesbezügliche Berechnung ist im gleichen Sinne wie bei Beispiel 4 ohne erhebliche Schwierigkeit durchzuführen. Will man endlich auch dem Wechsel im Wasserstande des Reservoirs Rechnung tragen, so muß nach Abschn. I, § 17, S. 112 vorgegangen werden. Da in diesem Falle Mx und M₃ ungeändert bleiben, werden sich nur die Gefälle H\₂, 22₄₄, 22g4, H^₂, H₂₃, 22₄₃ vermindern. Legt man nicht den höchsten, sondern einen mittleren Wasserstand im Reservoir bei der eben durchgeführten Rechnung zu Grunde, so dürfte auch diesen Anforderungen genügend entsprochen sein.

Sind statt zwei Reservoiren deren drei vorhanden (bezw. zwei Reservoire und eine Pumpstation, was für die Rechnung dasselbe bedeutet), so wird dadurch die Lösung des Problems nicht erschwert. Man wird in diesem Falle (vgl. Fig. 442) zuerst zu untersuchen haben, ob die Wassermenge Mx zur Befriedigung des Streckenverbrauches (?₁₂, Qu und Qu ausreicht oder nicht. Voraus bestimmt ist nur, daß auf den Strecken 11III; VIII und IV111 die Speisung in Richtung der Pfeile erfolge. Ist M₁ Ql2 -f- Qlb -f- 0₁₄, so muß auf einer dieser Strecken die Strömungsrichtung wechseln. Wäre z. B. III diese Strecke, so würde etwa von I bis A die Speisung von 1 aus, dagegen von II bis A von II aus erfolgen etc. Das Vorgehen bei den diesbezüglichen Rechnungen richtet sich nach Abschn. I, § 17; nur ist zu berücksichtigen, daß im gedachten Falle ein gleichmäßiger Verbrauch stattfindet, also der Druckverlust nur ein Drittel desjenigen ist, der entstehen würde, wenn q₁₂ und q₂₁ ohne Zwischenabgabe nach A gefördert werden müßten.

[m

iö.

Lm

Liegen vier Reservoire (bezw. drei Reservoire und eine Pumpstation) vor, so wird zuZeiten des Maximalstundenverbrauchs die Wasserverteilung am besten im Sinne von ,P I Fig. 443 erfolgen. Man hat dann:

IM,

IV

tM₄

12) 9l6 ⁼⁼ 2i>3 ~~ 3*54 ⁼⁼ ?52 := d

Fig. 442.

Fig. 443.

und außerdem die aus der Sachlage sich ergebenden weiteren Bedingungsgleichungen,

•^2 — Q20I -^3 "— ^23

die sehr einfach werden, wenn genau Mx = Ql2 -f- Q₁₅ + Q

+ 035 + Q

VIIIE

VIV i?₄ gegeben sein. Dann

2’

M₄ — Q6i sind. Gewöhnlich wird dies nicht der Fall, sondern es werden die Rohrstrecken I V, VIIH sind , /?₂, h₃ und A₄ bestimmt und es muß h₅ mit einer, den besonderen Verhältnissen am einfachsten entsprechenden Meereshöhe angenommen werden, wodurch die ganze Berechnung sich leicht durchfuhren läßt.

Ein bemerkenswerter und, wenn möglich, bei allen Versorgungen anzustrebender Fall ist endlich jener, in welchem das Hochreservoir mitten im Hauptrohrnetze am Punkte V gelegen ist. Erfolgt die Wasserverteilung in dem Sinne, wie in Fig. 444 angedeutet, und ist Mx die vom Pumpwerke, M₅ die vom Reservoir abgegebene Wassermenge, so bestehen die Gleichungen:

13)    M₁    Q₁₂    Qlh    Qu    q₁₂    q₁₅    qu = 0

14)    _Mg    Q-₂    Q^₃    Q04.    952    ?53    9öi ⁼⁼ H

1°) 912 "f* #52    9.23    #2    *?23 ⁼ ^

1*1) 9li “f" #54    #43    #4    *?43 ⁼⁼ *1’

n.

Ueberdies ist die vom Pumpwerk bis zum Reservoir eingehaltene Lichtweite D₁₅, also bei gegebenem h₁ und A₅ auch q₁₅ bekannt. Die zur Festsetzung der unbekannten Lichtweiten noch erforderlichen drei Gleichungen können wie seither aus der Bedingung des Kostenminimums entnommen werden. Man hat also:

17) qu=.C

T»

_ \ HT und die dem Kostenminimum entsprechenden Beziehungen:

18)

19)    |F§7+lFS^-|FSM = 0,

IV

20)    1ysu    1Ysu -1rs₅„

Fig. 444.

wobei die früher (S. 795) erklärten Bezeichnungen angewendet sind.

aus-

Wir bemerken zum Schlüsse, daß bei allen diesen Aufgaben etwa sich ergebende negative Werte von q₁₂, qu, #₁₅ etc. darauf hinweisen, daß auf der betreffenden Strecke ein kontinuierliches Abnehmen der disponibeln Druckhöhe

geschlossen ist. Eine große Menge sehr interessanter hierher gehöriger Probleme stellen sich in der Praxis zur Lösung vor; wir hoffen, daß unsere seitherigen Ausführungen¹) die zum Ziele führende Methode leicht erkennen lassen. Die Rechnungen sind meistens einfach; man muß aber sehr aufmerksam sein auf die Bedeutung der Zeichen.

B. Verästelungen der Verteilungsleitungen.

etc. etc. lediglich

c:, ’

Treten aus einem geschlossenen Rohrnetze einzelne Leitungen als Verästelungen aus, so ist dann, wenn die Wege zum vornherein feststehen, die Berechnung der Lichtweiten einfach. Die verlangten Druckhöhen an den Enden der Zweigleitungen hx, h₂, h₃, hx etc. sind gegeben, ebenso die Wassermengen. Wird eine spätere Weiterführung der Leitungen über die Enden 1, 2, 3 etc. hinaus nicht verlangt, so sind auf den Strecken 1, 2, 6', 5, 7,3, 7,4, 3,14, 10,11, 10,12, 9,13, 8,14, 15,16, 19,17, 19,18, Fig. 445, mit den Längen l₁₂, l die Wassermengen qu, q66; qu etc. etc. gleichmäßig zu verteilen. Hierfür gilt nach Abschn. I, § 16, S. 107 die Formel 8):

7■ 7, ^ ffi2² ^12

1    2~    3.(7₁₂⁵ ’

mittels welcher sich die Lichtweiten direkt auf den anderen Strecken analog bestimmen lassen.

Ebenso einfach ist es, die Lichtweiten auf den Strecken 11,1, 1,6,    6,7,

1.11,8, 8,9, IV, 15, 15,19 zu berechnen, denn die in den Punkten 1, 6, 8, 9, 15 und 19 an den Enden der Strecken abzugebenden Wassermengen sind bekannt und ebenso jene, welche gleichmäßig auf den Längen l zu verteilen sind. Hierfür ist die Formel 6), Abschn. I S. 107, oder die einfachere, welche wir S. 794 unter 32) ff. aufgestellt haben, zu verwenden. Man wird, soferne mit Qni die auf der Strecke 111 gleichmäßig zu verteilende Wassermenge bezeichnet v/ird, setzen können:

^16’ ^67 ’    ^891 h

ri5' v15 19

v\

X (0,55 . Qni + qni)² lu

— <9~

.5 _ra

_r

hu hx —

und in Berücksichtigung, daß:

llII ~ 9.12 + Qlß +    + Q&7 + ?73 +

die Lichtweite dui ermitteln. Ein ganz analoges Verfahren hat für die übrigen, ebengenannten Strecken platzzugreifen.

Anders liegt die Aufgabe, wenn die Wege, welche zu den Punkten 2, 3, 4, 5 etc. führen, zum vornherein nicht gegeben sind, sondern frei gewählt werden können. In diesem Fall kommt jedoch fast ohne Ausnahme nicht mehr eine gleichmäßige Verteilung des von der Röhre geführten Wassers in Betracht, denn man wird neue Straßen nicht der vorteilhaften Richtungen darin unterzubringender Rohrstränge wegen anlegen, und in den bereits bebauten oder entworfenen Straßen sind die Wege, längs welcher das Wasser zu verteilen ist, bekannt. Meistens handelt es sich um Verzweigungen auf freiem Felde, in Gärten, auf öffentlichen Plätzen etc.

\>

DI

V’

14

,13

Fig. 445.

In der Regel sind an den Stellen 2, 3,4,5 besondere wasserverzehrende Objekte (Fabriken, Springbrunnen, Hydranten u. dgl. m.) zu speisen bezw. es ist ein bestimmtes Wasserquantum denselben zuzuführen, ohne daß unterwegs Wasser abgegeben wird.

Am häufigsten wird der Fall Vorkommen, daß eine mit bestimmter Lichtweite von dem Hauptröhrennetz abzweigende Leitung in gegebener Richtung gegen solche wasserverzehrende Objekte hinzieht und die Frage vorgelegt wird, an welcher Stelle dieser Leitung am zweckmäßigsten die Abzweigungen erfolgen.

Hierfür gelten die folgenden Betrachtungen:

Es sei, wie aus Fig. 446 ersichtlich, ein Röhrenstrang OX vorhanden, welcher bei konstanter Lichtweite D eine Wassermenge Q führen und in 0 eine, in Meereshöhe ausgedrückte disponible Druckhöhe h₀ haben soll. Im Punkte I seien die Koordinaten xx, yx, die disponible Druckhöhe (in Meereshöhe ausgedrückt) hx; die Rohrweite auf der Strecke Al = lx sei = dx, die geführte Wassermenge qv In II mögen analoge Bedeutungen von x₂, y₂, h₂, d₂, q₂ vorausgesetzt werden; ebenso in III etc. Die Entfernung OA sei = a, die disponible Druckhöhe in A = h.

Dann bestehen die Beziehungen:

CO I C b-i

h² = K — aY + Vi²i k² = (x2 —«)² + y-2 b

(x₃ — a)² -f y₃ ² ;

ferner für den Hauptstrang 0Ä:

4) Ji₀—h =

\Q² a

Db

— na

und für die Seitenstränge AI, All, A1I1 etc.:

5) h — h

m₁ lx

dxh ’

d₁⁵

JC 0

•-**■

L.

q a/m:

1 Hi

4²

7) h — h₃

u. s. f.,

«V⁵

U..i

wobei X vorerst mit einem konstanten Mittelwerte angenommen wird.

Man erhält durch Verbindung der Gleichung 4) mit den Gleichungen 5), 6), 7) ... . beziehungsweise dadurch, daß man h — h₀ — na setzt:

-y

Fig. 446.

8)    h — hx = h₀—hx— na~Sx— na,

9)    h — h₂ — hQ—h₂ — na = S₂ — na, 10) h — h = h₀ — h₃ — na — S₃ — na,

sind der Einfachheit der

Die Werte n, m

Schreibweise wegen eingeführt und werden als konstant (gegeben) vorausgesetzt ²).

Sobald man für a einen bestimmten Wert angenommen hat, gestattet das System der Gleichungen 1) bis 7) eine vollständige Lösung der Aufgabe. Ist aber a unbestimmt, so sind verschiedene Lösungen möglich.

Stellt man sich die Aufgabe, die Lage A zu bestimmen, bei welcher die Gesamtkosten K der Rohrleitungen möglichst gering (ein Minimum) werden, so ist zunächst zu beachten, daß, wenn k der Aufwand für einen fertigen Rohrstrang von 1 Meter Lichtweite und 1 Meter Baulänge bedeutet, in der Voraussetzung einer proportional der Lichtweite gehenden Kostenzunahme sein muß:

K⁼⁼⁼ k (a D —|— lx dx -j— l₂ d₂ ~L    d₃ -f—

für lx, l₂, lä.....und jene 5), 6),

endlich die Abkürzungen nach 8), 9), 10).....

oder, wenn die Gleichungen 1), 2), 3)

7) . . . . , für d₁, d₂, d3 benutzt werden:

11) K = k Aa D-\-'

S₂ — na

7Mi [fa — g)⁸ + yi²]⁸

— na.

m₂ [(x₂ — o}² +y₂²]³

Die Differentiation von K nach a liefert die Bedingung für das Kostenminimum,

— Null gesetzt und aus der so entstehenden Gleichung der Wert

soferne

dK

da

von a bestimmt wird. Man erhält die Beziehung:

6 (xx — a) (§, — na) — n[(xx — a)² -j- yx²]

12) 0 = 1) -

3125

m₁

[(»! — «)²+?/₁²]²(⁵₁ — na)⁶

6 (a?₈ — g) (d₈ — na) — n [{x₂ — a)² -|- y₂*~\

⁵./ 3125

m₂

0₂ — «)² + y2²]²(^₂ — na)⁶

und in dieser stehen außer a nur konstante Größen. Es kann also der Wert von a ermittelt werden. Mit diesem Werte liefert Gleichung 4) die Größe h und damit lassen sich sodann der Reihe nach aus den Gleichungen 5), 6), 7) etc. die Lichtweiten dx, d₂, d,A festsetzen.

Ein Zahlenbeispiel soll die Benutzung der Formeln erläutern.

Beispiel. Der Hauptstrang OA führe bei einer Lichtweite von 250 Millimeter eine Wassermenge von BO Sekundenlitern; diese ist durch drei Leitungen weiterzuführen, von welchen die mittlere in Richtung des Hauptstranges zieht, während die beiden anderen symmetrisch gegen diese Richtung angeordnet sind. Jede Leitung soll 10 Sekundenliter transportieren. Es sind mit 7?o = 102, hx — h% = 72, 7*2 = 62, Xi = ;r₃ = 2000, y\ — 1000 = — y₃, x% — 2500, y<i — 0 die Lichtweiten der Verzweigungen zu bestimmen, welche dem Kostenminimum entsprechen.

verteilt, einführen, so blieben die Gleichungen 1), 2), 3) etc. ungeändert. Statt der Gleichungen 4),

5), 6) etc. hätte man, sofern 0,55 . M — V gesetzt wird:

4a) Jiq — h

X (a V -f- Q)* a    21021

=---= a er -f- ß a² -f- y a ,

5a) h — hx

_ ■k(hV+qxYh :

uih³ 'h ßi h² + Tih > 6a) h •    7/2 = ————— = r/2 h) + ß'i h² + T² h >

di⁵

und es würde sein:

8a)    h — hx — //() — 7*j — (a a³ -f- ß a² -f- y a) = 8^ — a a³ — ß a² — y a ,

9a)    h — 7*2 = Iiq —    — (a a³ -f- ß a² -f- y a) = §2 — aa% — ß «² — y «

mg unverändert; die

u. s. f. Bei allen nun folgenden Entwickelungen bliebe der Gang der I Formeln aber würden etwas komplizierter. Wir begnügen uns mit dies«.. Andeutung. Lueger, Wasserversorgung.

2 . 6 (2000 — «) (30 — 0,0023 . a) - 0,0023 [(2000 — «)² + 1000²]

0 = 0,250 —

V12500000000 [(2000 — «)² + 1000²]² (30 — 0,0023 . «)6 6 (2500 — ff) (40 — 0,0023 . ff) — 0,0023 (2500 — ff)2 pr12500000000 (2500 - ff)⁴ (40 — 0,0023 . a)⁶

Man findet durch Probieren:

ff = 1303.

Wir ermitteln zunächst die Größen ntj,    , oj, o₂, §₃ und n mit dem vorläufig kon

stanten Werte von 4 = 0,0025 (vgl. Absclin. I, S. 98):

mt = 0,0025 . 0,01² = 0,00000025 ;

S₂ = 102 — 62 = 40 ;

m<i — m₃ = mj ;

0,0025 . 0,030²

Dann wird :

0,250⁵

= S₃ = 102 - 72 = 30; = 0,0023.

Entsprechend Gleichung 4) wird:

h = Ji₀ — na — 102 — 0,0023 . 1303 = 99,00 und mit diesem Werte von h liefern die Gleichungen 5), 6) und 7):

di — d₃ —

x7 0,0025 . 0,010². [(2000 — 1303)² + 1000²]'* V    99 — 72

= 0,1024,

(7‘2 —

V-

0,0025 . 0,010². (2500 — 1303)

99 — 62

= 0,0959.

Die Kosten der Gesamtanlage werden also nach 11):

K = Je (0,250 . 1303 + 2 . 0,1024.1219 + 0,0959 .1197) = 690,12 . Je.

-M

r>-

o-

'P-J

cr"N

5.

t=l

E ₊X

.X 0

D>

-f

25C0

'“i

-y

C!

-y

Fig.

Fig. 448.

In der Regel sind Röhren von der Lichtweite, wie sie nach dem Ergebnisse dieser Rechnungen verwendet werden müßten, nicht handelsüblich; man wird in solchen Fällen Röhren des nächsthöheren Durchmessers der üblichen Skala wählen. Dann sind zum vornherein die Lichtweiten bekannt und die Aufgabe steht unter anderen Bedingungen. Das Gleiche trifft zu, wenn man die Leichtweiten so bestimmt, daß die mittlere Geschwindigkeit in allen Rohrsträngen dieselbe bleibt. In solchen Fällen ist folgende Betrachtung maßgebend.

Bei konstanten Lichtweiten werden die Gesamtkosten, sofern wir die seitherigen Bezeichnungen beibehalten :

• •/

13) K = k ( a D -f- d₁ J/ (a^ — d)² -f- y₁² -j- d₂ \/ x₂ — a₂ -f- y₂ ² -f- . . . und man erhält durch Differentiation nach a:

dK

d₂ (x, — d)

da

Ddx cos oCj — d₂ cos a₂ —

wenn die Winkel a₁, a₂ etc. im Sinne der Fig. 448 verstanden werden. Das Kostenminimum tritt demgemäß ein, wenn:

16) (Äx — A₂) dx ⁵ d₂ ⁵ = X q₂ 2    5 l/(«₂

14) D = dx

cos ax + d₂ cos a2 H⁻ d₃ cos a;, -f-.....

Gehen vom Hauptstrange OA zwei Leitungen unter demselben Winkel a₁ ab, so wird nach 14):

15) cos a₁ —

Ist gleiche Strömungsgeschwindigkeit in der Hauptleitung und den beiden Zweigleitungen, so wird:

dx -j- d₂

2i

di²

und man erhält, soferne qx — q₂ — — ist und die beiden Zweigleitungen dieselbe Lichtweite d, besitzen:

D*=2.dx\

Setzt man diesen Wert in 15) ein, so folgt:

D = dx ]/ 2 .

cos

= 45 °.

2 dx

Werden alle drei Lichtweiten gleich groß gemacht, was Vorkommen kann, wenn man nicht unter ein bestimmtes Rohrkaliber herabgehen will, so ist D = dx = d₂, also nach 15):

cos ax =

a₁₁= 60⁰.

Im allgemeinen ist selbstverständlich das Kostenminimum bei bestimmten Lichtweiten der Zweigleitungen nur denkbar, wenn entweder oder hX) h₂

qi, q*

werden dürfen.

innerhalb bestimmter Grenzen verändert

Ist das letztere nicht der Fall, so ist die Aufgabe bei zwei Zweigleitungen a priori präzisiert. So hat man mit konstantem dx und d₂ bei feststehendem qx, q₂ und ht, h₂ die Bedingungen :

d^

, h h₂ —

d₂*

//

aus welchen durch Subtraktion folgt:

x ff₂2 l2

.X 0

hx h₂ —

d₂⁵

Nun ist:

h = V (xi — aY + yi², k = V¥* — «)² + 2/₂²,

die Gleichung zur Bestimmung von « heißt also:

Fig. 44:9.

-*!

«)² + ^2² —X ?1² ^2°    — «)²+^i⁵ •

Der Wert von a wird durch Probieren — oder bei symmetrischer Anordnung der Zweigleitungen — durch direkte Auflösung der Gleichung 16) gefunden.

Sind drei oder mehr Zweigleitungen, die von einer Stelle ausgehen, vorhanden, so kann man für je zwei dieser Leitungen durch gegebene Beziehungen zwischen A1? gj, Ä₂, q₂ den Wert von a festsetzen; für die dritte und die folgenden Zweigleitungen sind dadurch die Längen bestimmt, mithin — bei gegebenen Lichtweiten —

entweder die Wassermengen oder die disponiblen Druckhöhen am Ende der Leitung von der einmal festgelegten Verzweigungsstelle abhängig.

Die den besonderen Verhältnissen entsprechende günstigste Wahl für a wird möglich, sobald der Reihe nach für je zwei Kombinationen die Kosten berechnet sind.

Beispiel. Es seien, wie in der S. 815 behandelten Aufgabe x\ — x₃ = 2000, y\ = 1000 = — t/₃, q\ — q₂ = % — 0,010 Kubikmeter, IJ = 0,250, Q = 0,030. Setzt man jetzt dy — d₃ = 0,125, d‘i — 0,100, d. h. führt man die Lichtweiten ein, welche das nächstgrößere handelsübliche Maß gegenüber den früheren Ermittelungen darstellen, so wird nach 14):

,_ 253S

_x 0

■³} iC0C !

; 1Z|ll+X

' \N

wo»

0,250 = 0,125 . cos -f- 0,100 -f- 0,125 . cos 04,

denn «4 ist = a₃ und a₂ ist = 0, also cos a₂ — 1. Aus dieser Gleichung folgt:

cos aj =

0,150

0,250

= 0,60, «j = «₃ = 53° 8'.

Es ist aber:

cos 04 — 0,60 =

2000 — a

V/ (2000 — a)² + 1000²

wmraus:

a — 750 Meter,

mithin :

Fig. 450.

Es ist ferner:

h = l/ 1000² + 1250² = l₃ = 1601 Meter l, = 2500 — 750 = 1750 Meter.

h₀ — h =

0,0025 . 0,030².750

0,250⁵

= 1,73;

h - 102 - 1,73 = 100,27 .

Sind die, durch jede Zweigleitung zu führenden Wassermengen    = 23 = 0,010 Kubik

meter, so muß sein mit X = 0,0025:

100,27 — h] =

0,0025.0.010². 1601

100,27 — h₂ -

0,125⁵

0,0025 . 0,010². 1750

= 13,12;

hx = Ä₃ = 87,15;

0,100⁵

= 43,75;

h₂ = 56,52.

Man ersieht, daß h₂ kleiner ist, als in der früheren Aufgabe vorgesehen war.

Muß verlangt werden, daß die Druckhöhe in III nicht unter 62 Meter herabsinke, so berechnet sich unter Beibehaltung von d₂ = 0,100 die mindestens notwendige Länge von a aus den Gleichungen:

102 — h =

0,0025 . 0,030². a

0,250r’

h — 62 =

0,0025 . 0,010². (2500 — a)

zu:

0,100⁵

a = 991 Meter³)-

Hieraus ermitteln sich sodann:

h = l/1000² + 1009² = 7S = 1441 Meter;

Damit entstünde ein Kostenaufwand von:

K-Jc (0,250 . 991 + 2 . 0,125 . 1421 -f 0,100 . 1509) = 753,92 . K.

Wäre es zulässig, h₂ auf 56,52 Meter herabsinken zu lassen, so wüx-den die Kosten: K = k (0,250 . 750 + 2.0,125 . 1601 -f- 0,1000 . 1750) = 738,65 . K.

l₂ — 1509 Meter.

Würde man alle drei Zweigleitungen mit dy =    — d?t = 0,100 Meter Lichtweite anordnen,

so müßte, damit hy noch = 72 Meter wäre, sein:

102 — h =

0,0025.0,030² . a

0,250⁵

h — 72 =

0,0025 . 0,010²

0,100⁵

l/(2000 . a)² + 1000² •

Nach Addition beider Gleichungen und Auflösung nach a folgt:

a = 1690 Meter.

Hieraus ermittelt sich:

h = Tg = 1/1000² + 310² = 1045 Meter;

Die Kosten wären in diesem Falle:

K — h (0,250 . 1690 + 2 . 0,100 . 1045 -f 0,100 . 810) = 712,50 K.

7₂ = 2500 — 1690 = 810 Meter.

Die zuletzt gegebene Lösung kommt, wie aus den Zahlen werten ersichtlich, dem absoluten Minimum am nächsten und wird deshalb den vorhergehenden vorzuziehen sein. Im Punkte III wird sich alsdann eine wesentlich größere disponible Druckhöhe zeigen, als sie die Aufgabe verlangt.

Man ersieht aus den durchgeführten Rechnungen, daß eine solche Aufgabe praktisch verschiedene Lösungen zuläßt, die vor der Entscheidung unter sich verglichen werden müssen, und daß die Differenzen im Aufwande keineswegs unbedeutend sind.

Die Gleichung 14) lehrt uns, daß ein Kostenminimum nicht möglich ist, wenn die Leitungen senkrecht vom Hauptstrange abzweigen; es ist aber in der Praxis nicht immer durchführbar, dem Linienzug des Rohrstranges die theoretisch motivierte Richtung zu geben.

Manchmal liegt die zu versorgende Zweigleitung in einer Geraden 111 (Fig. 451)

und wird von einer, diese Gerade in A treffenden Hauptleitung O A gespeist. Hat die Zweigleitung eine Gesamtlänge 2 l und fließt nach I durch ein Rohr von der Weite dx eine Wassermenge qx bei einer disponiblen Druckhöhe hx in J, nach 11 durch ein Rohr von der Weite d₂ eine Wassermenge q₂ bei einer disponiblen Druckhöhe h2 in 11; ist ferner h die disponible Druckhöhe in A, so muß, wenn y von der Mitte des Stranges III gemessen wird,

st

sein:

l!W A

17) h — hx

dx⁵

18) h — h₂-

woraus durch Subtraktion:

Fig. 451.

19) y

(hx — h₂) dxb d₂h + \ qx² l d₂⁵ — X q₂² l dx⁵

X qx² d₂b + X q₂² dxb

Die Kosten des Stranges 111 betragen:

20) K=k[dx{l-y)+d%{l+y)\

und sie werden ein Minimum, wenn man y so bestimmt, daß entsprechende Bedingung ist:

dH

dy

= 0 wird. Die

Für diesen Fall wird:

21) y

(hi-h₂) d,⁵ -J- X l (qx ² q₂ ²)

X (qx² + q₂²)

Ist hx — h₂, so vereinfacht sich diese Gleichung zu:

und y wird gleich Null, wenn auch die Wassermengen gleich sind.

Es ist also finanziell das vorteilhafteste, die Hauptleitung OA nach jenem Punkte A des Zweigstranges III zu führen, von welchem aus die Aufgabe des letzteren mittels Röhren gleicher Lichtweite nach beiden Seiten erfüllt werden kann. Sind die nach rechts und links zu verteilenden Wassermengen gleich und ebenso die verlangten disponiblen Druckhöhen an den Enden I und //, so ist die Mitte des Stranges III die Lage von A, welche dem Kostenminimum entspricht.

Beispiel. Es sei (als Meereshöhe gemessen) h\ — 210, Ä2 ⁼ 200; ferner qy — 0,010 Kubikmeter, ^ — 0,015 Kubikmeter, 2 l — 1000, dj = 0,100, d₂ = 0,125 Meter. Dann wird, entsprechend Gleichung 19):

= 306 Meter.

(210 - 200) 0,100⁵.0,125⁵ + 0,0025 ■ 500 (0,010².0,125r> - 0,015².0,100⁵)

0,0025 (0,010².0,125⁵ + 0,015².0,100⁵)

y = l.

gi² —g₂²

gi² + g₂²

Setzt man diesen Wert in Gleichung 17) ein, so ergiebt sich:

ZOOO

215,ss

*_ ,000.

h = 210 +

0,0025 . 0.010² . 194

0,100⁵

= 214,85 Meter

und man erhält nach 20) die Kosten des Stranges III:

K = k (0,100 . 194 -f- 0,125 . 806) = 120,15 . k .

Sucht man die Stelle A, bei welcher es mit gleicher disponibler Druckhöhe im Hauptstrange bezw. in A möglich wäre, die Bedingungen der Wasserverteilung wie oben durch einen Rohrstrang von einheitlicher Lichtweite zu erfüllen, so findet man nach 21):

₇    10 ■ dp -f 0,0025 . 500 (0,010² — 0,015²)

V    0,0025 (0,010² -k 0,015²)

dj., 0,^25    :

;£9?,o

,30» _^

Fig. 452.

= 12307691 «V⁵ —    .

Gleichung 17) liefert: cfi⁵ =

Die Verbindung beider Gleichungen ergiebt:

0,0025 . 0,010²

4,85

(500 — y) = 0,000000051546 (500 — y) .

y = 0,63296 (500 - y) - 191,85 =

= 76,4 Meter

124,63

1,63

— 1^0,000000051546 (500 — 76,4) =0,1169 Meter.

Die Kosten eines einheitlichen Stranges dieser Weite würden (vorausgesetzt, daß die Lichtweite ein handelsübliches Maß wäre) betragen:

K = k (0,1169 . 1000) = 116,9 . k .

Ein einheitlicher Strang von 120 Millimeter Weite würde das praktisch zweckmäßigste Maß sein und immer noch geringeren Aufwand erfordern, als die zwei Rohrleitungen verschiedener Lichtweite. Gleichzeitig rückt damit die Stelle A näher gegen die Mitte der Zweigleitung.

C. Parallellaufende Verteilungsleitungeii.

Bei städtischen Wasserversorgungen kommt es sehr häufig vor, dab auf bestimmten Strecken die Hauptstränge aus dem Grunde große Lichtweiten erhalten müssen, weil sie das Wasser für die vor ihnen liegenden Teile des Rohrnetzes zu führen bestimmt sind. So hat z. B. der Strang 1 V des Rohrnetzes bei Beispiel 2 (S. 801) auf der Strecke 1 V nur die Wassermenge von 0,0088 Kubikmeter gleichmäßig zu verteilen, dagegen eine Menge von 0,0597 Kubikmeter, d. h. ungefähr neunmal so viel in V abzuliefern, um die Speisung der vor und neben V liegenden

anderen Röhrenstränge zu ermöglichen. Die relativ große Lichtweite des Stranges 1 V ist deshalb fast ausschließlich durch den letztgenannten Verwendungszweck bestimmt.

Würde der Strang 1 V häufig außer Thätigkeit gesetzt — und dies wird der Fall sein, so oft eine neue Privatabzweigung von IV aus erfolgt —, so leidet die von demselben abhängige Versorgung der vor demselben liegenden Stadtteile Not. Um nun derartige Unterbrechungen zu verhüten, pflegt man sogenannte Parallelstränge AB, A‘B‘ (Fig. 453) anzuordnen, welche besonders dann motiviert sind, wenn sie auch dazu dienen, die Gesamtkosten zu verringern.

Beträgt die Breite der Straße b Meter, die Anzahl der Privatableitungen n, die Entfernung des Parallelstranges AB von der Hausflucht c, jene des Parallelstranges A‘ B' von der Hausflucht c‘ Meter, so wird durch Anlage dieser Stränge an Rohrleitungen für die Privatzuführungen die Summe:

eP~)^

gespart, wenn Kl die Kosten pro Meter Privatzuführungsleitung bedeuten und rechts

V B’

*.6’ J

4-

■<&

I Ft

■&

Fig. 454.

Fig. 453.

wie links etwa gleich viele, gleich weite Privatleitungen abzweigen. Außer dieser Summe S₁ wird sodann, weil die Parallelstränge AB, A‘B‘ wesentlich geringere Weiten erhalten, als der Strang I V, noch die weitere Summe:

S₂ = nK₂

gespart, wenn K₂ der Mehraufwand ist, den die Abzweigung vom größeren Strange IV (die größere Rohrschelle, das teurere Fa^nstück, die schwierigere Arbeit etc.) gegenüber der Abzweigung von den kleineren Strängen AB und A‘B‘ für je eine Abzweigung erfordert. Endlich wird stets noch eine weitere Ersparnis darin liegen, daß die vollständige Ueberquerung der Straße in Rücksicht auf teures Pflaster, bereits im Untergründe liegende Gasröhren, Kanäle etc., die gekreuzt und vielleicht auch verlegt oder untermauert werden müssen, einen besonderen Aufwand S₃ erfordert, der wegfällt, wenn die Parallelleitungen erstellt werden.

Ist Sx -f- S₂ -f- S₃ größer, als der Aufwand S für die Stränge A B und A‘ B‘, so ist unbedingt anzuraten, die Verteilung durch A B, A‘ B‘ zu bewirken. Auch dann, wenn S > S₁ -f- S₂ -j- S.ä wird, dürften vielfach aus lokalen Rücksichten auf den Verkehr etc. noch die Verhältnisse für die Disposition von Parallelsträngen sprechen. Der Einwand, daß die Privaten ihre Zuführungsleitungen selbst bezahlen müssen und es deshalb der Bauverwaltung gleichgültig sein könne, was diese kosten bezw. ob sie länger oder kürzer werden, ist in der Regel nicht stichhaltig, da man gerechterweise einen Einheitspreis pro Zuleitung ohne Rücksicht auf deren Länge nicht umgehen kann. Auch ist' zu berücksichtigen, daß die Unterhaltung der Privatleitungen, soweit sie in der öffentlichen Straße liegen, fast ohne Ausnahme dem Unternehmer der Wasserversorgung zufällt und daß die betreffenden Kosten um so geringer werden, je kürzer die Leitungen sind.

Ist der Hauptstrang IV von einer Lichtweite, daß die Anbohrungen an denselben ohne sehr bedeutenden Aufwand und leicht herzustellen sind, so wird sehr häufig die in Fig. 454 dargestellte Disposition gewählt, wofür ganz die gleichen Bedingungen, die wir soeben erörtert haben, maßgebend sind, nur mit dem Unterschiede, daß jetzt nur ein einziger Parallelstrang AB erbaut wird. Wie man in diesem Falle mit den Kostenvergleichungen vorzugehen hat, ist ohne weiteres klar.

Bei Berechnung der Lichtweiten von AB (und bei Fig. 458 A‘ B‘) pflegt man anzunehmen, daß die auf den betreffenden Strecken verbrauchten Maximalwassermengen hälftig von A und hälftig von B (bezw. hälftig von A‘ und hälftig von B‘ bei Fig. 453) zufließen und daß hierbei am Anfänge bezw. Ende der Leitungsstrecken die Geschwindigkeit nicht größer als 1 werde. Unter die Lichtweite von 40 Millimeter sollte in keinem Falle gegangen werden.

Hydranten werden gewöhnlich von der Hauptleitung IV aus angelegt, auch dann, wenn Parallelstränge bestehen; auf diese ist also mit der Weite der letzteren keine Rücksicht zu nehmen. — Bei der Einfachheit der Sachlage werden wir Beispiele nicht vorführen.

Sonstige technische Dispositionen für die Wasserverteilung. Wir werden im fünften Abschnitte dieses Buches eingehend auf Rohrleitungen aller Art (Metallröhren, Thonröhren, Zementröhren, Asphaltröhren etc.) zu sprechen kommen und daselbst auch die Rohrverbindungen, die Fa^ns, die Armaturen etc. im Detail abhandeln. Deshalb beschränken wir uns bei den folgenden Bemerkungen auf die Angabe der allgemeinen Dispositionen und verweisen zum vornhinein bezüglich aller in dieser Besprechung vorkommenden Einzelteile auf den Abschnitt V.

Bei dem heutigen Stande der Technik werden die Verteilungsleitungen und auch die Privatzuführungen fast ausnahmslos aus gußeisernen Röhren hergestellt. Nur selten erfolgt die Verlegung dieser Röhren in sogen. Galerien, d. h. in begehbaren unterirdischen Kanälen; meistens bettet man sie ohne weiteres in die Erde ein und deckt sie wieder mit Erde zu. In dieser Beziehung besteht also kein Unterschied gegenüber den Verhältnissen, welche wir bereits in den §§ 47 und 48 ausführlich abgehandelt haben.

Das Einlegen der Verteilungsleitungen in Galerien ist empfehlenwert, wenn die letzteren für andere Zwecke bereits bestehen (große überwölbte Kanäle, Tunnels von Straßen und Eisenbahnen oder Schifffahrtskanälen etc.). Es ist ohne weiteres klar, daß dann, wenn die in solchen bestehenden Galerien verlegten Röhren gegen Witterungseinflüsse und äußere Beschädigungen genügend verwahrt sind, die leichte Zugänglichkeit zu denselben einen in jeder Hinsicht hochzuschätzenden und mit geringem Aufwande erreichbaren Vorzug gegenüber den im Boden verlegten Röhren gewährt. Auch kann die Anlage besonderer Galerien für Wasserrohren als unabweisbare Forderung der öffentlichen oder der Verkehrssicherheit erscheinen.

So dulden z. B. alle Eisenbahnverwaltungen nur dann Rohrleitungen für Druckwasser unter den Geleisen, wenn sie in Galerien liegen, was in Rücksicht auf mögliche Entgleisung anläßlich von Röhrenbrüchen und daraus erfolgter Bodenlockerung gewiß Jedermann berechtigt finden wird.

102 — ä =

0,0025.0,030². a

0,0025 . 0,010²

1/ (2000 - a)² + 1000² ,

h — 72 =

nach deren Addition und Auflösung sich indessen ein negativer Wert von a ergiebt. In diesem lalle wäre es also am billigsten, die Verzweigung schon im Punkte O oder, wenn möglich, vorher beginnen zu lassen.

0,250⁵

0,125s

Durch unbemerkten Bruch von Röhren können auch in älteren, gewöhnlich wenig breiten Straßen mit lockerem Untergründe und hohen Häusern schwere Gefahren für das Leben der Einwohner hervorgerufen werden. Ganz besonders gefährlich ist es, unter asphaltierten oder sonst mit wasserdichten Fahrbahnen ausgestatteten Straßen sehr weite, große Wassermengen unter Druck transportierende Leitungen ohne Galerien anzulegen. Während bei gewöhnlichen chaussierten oder gepflasterten Straßen sich etwaige Defekte an Druckleitungen rasch auf der Straßenoberfläche anzeigen, so daß noch rechtzeitig abgesperrt werden kann, bleiben sie in den mit wasserdichten Fahrbahnen versehenen Straßen unbemerkt, und es ist meist schon Unheil angerichtet, ehe die Ursache desselben genau bekannt wird. In derartigen und ähnlichen Fällen erfordert es also in großen Städten die öffentliche Sicherheit, daß Galerien insbesondere zur Aufnahme der weiten Rohrstränge erbaut werden. Eine fundamentale Bedingung für die technische Anlage solcher Galerien ist selbstverständlich die, daß sie geeignet sein müssen, das in denselben eventuell ausbrechende Wasser zu Tage abzuführen. Wenn sie nicht mit Leerläufen in Kanalisationen, öffentliche Gewässer u. dgl. versehen sind, so muß die Galerie absolut wasserdicht und so beschaffen sein, daß sie dem Drucke widerstehen kann, der eintritt, wenn das ausgebrochene Wasser durch die Einsteigeschachte zu Tage abfließt. Sodann muß die Galerie weit genug sein, um zu dem darin verlegten Röhren-stränge gelangen, etwa erforderliche Anbohrungen vornehmen und eventuell auch Auswechslungen und Reparaturen, das Nachstemmen von Dichtungen etc. besorgen zu können.

Die Benutzung großer Entwässerungskanäle zum Zwecke der Unterbringung von Druckleitungen haben wir bereits oben und auch S. 694 erwähnt. In Fig. 316 ist ein Beispiel dieser Art aus Paris angeführt. Das Verlegen vonRohrleitungen in engeEntwässerungs-kanäle ist entschieden ein Nachteil, weil hier vorzunehmende Aenderungen oder Reparaturen viel größere Schwierigkeiten und Gefahren bereiten, als sie bei den Rohrverlegungen im Erdreiche durch Aufgraben entstehen. Ein besonders angelegter Rohrtunnel ist stets vorzuziehen.

Wir haben in Fig. 455 einen solchen Tunnel unter Straßen, wie er nach [833] in London angewendet wird (Subway), dargestellt. Man ersieht, daß bei demselben für alles Mögliche Raum geschaffen wird: gedeckte Galerien zur Aufnahme von Haupt- und Seitenleitungen S, Kohlenkeller K für die angrenzenden Häuser etc. Begreiflicherweise steigern sich die Kosten für derartige Anlagen auf große Höhe. Hygienisch sind dieselben nicht als Vorzug zu betrachten, da das Innere der städtischen Häuser und dessen Luft durch eine Art Kellergeschoß auf weite Strecken miteinander in Verbindung gesetzt wird.

Dieser Umstand und die sehr hohen Kosten

BSSBmnel

I TTTTT

solcher Anlagen beschränken von selbst deren Anwendung auf die erwähnten ausnahmsweisen Fälle.

[Tll~ ~~:: ThhWeT ~~ ~

HUHs

Für große Städte schlägt Hobrecht (Berlin) [833] vor, solche Unterkellerungen ohne besonderen behördlichen Zwang nur dort anzubringen, wo sie nach den gegebenen Verhältnissen eine durchgreifende Ordnung und Unterbringung der Leitungen dauernd in Aussicht stellen. Wo sie angeordnet sind und ihren Zweck, das Aufbrechen der Straßen bei Abänderungen oder Betriebsstörungen zu verhindern, erfüllen sollen, müssen selbstverständlich auch alle Privatzuleitungen, soweit sie unter der öffentlichen Straße liegen, in Seitengalerien gelegt werden.

Zs

ii

Fig. 455.

Im übrigen wird man bei gepflasterten und chaussierten Straßen und m kleineren Städten in der Regel die Fahrbahn für Unterbringung der Rohrleitungen wählen. Bei asphaltierten Straßen in großen Städten scheint es jedoch besser, die Leitungen unter den Bürgersteigen unterzubringen [831], [833], wobei

natürlich die — übrigens in Deutschland nicht üblichen unmöglich sind.

Kohlenkeller K (Fig. 455)

Unter allen Umständen ist es angezeigt, an Kreuzungen von Rohrsträngen mit mehr als 150 Millimeter Lichtweite, besonders dann, wenn mehrere Stränge sich an einem Teilkasten vereinigen, Schachte herzustellen, welche die Schieber und den Teilkasten, an welchem in der Regel eine Entlüftung und ein Grundablaß angebracht sein soll, leicht zugänglich machen. Maschinenteile wie Schieber, Lufthähne etc. erfordern ein häufigeres Nachsehen, Nachprüfen der Stopfbüchsen etc., und es liegt meistens die größere Lichtweite der Verteilungsleitungen in Straßen mit lebhaftem Verkehre, bei welchem ein Aufgraben der Fahrbahn zu diesem Zwecke störend wäre. Bei kleineren Verteilungsleitungen von 125 Millimeter abwärts, die keine Kreuzungen darstellen, sondern einfach vom Hauptstrange abgehen, deckt man aus Ersparnisgründen die'Schieber ein und versieht sie mit Schutzrohr und Straßenkappe.

Die Entlüftung der städtischen Verteilungsnetze erfolgt dort, wo die Abzweigungen zu den Häusern im Scheitel der Röhren abgenommen werden (Fig. 459), durch die Hausleitungen von selbst. Werden die Abzweigungen seitlich genommen, so sind mindestens alle höchsten Punkte mit selbstthätiger Entlüftung zu versehen, sei es durch selbstwirkende Luftventile oder ständig laufende Brunnen.

Als ein ganz wesentliches Bedürfnis an allen Verteilungsleitungen — mag es auch von anderen bestritten werden — erachten wir die Anbringung von Spülschließen, d. h. Grundablässen an allen tiefsten Punkten und für jeden einzelnen Hauptstrang. Die Entleerung, bezw. Spülung erfolgt entweder durch Lösen eines Blindflantschdeckels oder durch Oeffnen eines Ablaßschiebers, mittels welcher die Entleerung in einen tiefer gelegenen Kanal, Wasserlauf etc. oder in den Untergrund mit Zuhilfenahme von Senkschachten bewerkstelligt wird. Nur auf diese Weise kann die in jeder Rohrleitung mit der Zeit sich einstellende Ablagerung gründlich entfernt werden; durch die Hydranten geschieht dies stets unvollkommen.

Die Hydranten bilden einen notwendigen Bestandteil jedes Rohrnetzes. Sie werden in Entfernungen von 50 bis 100 Meter angelegt, je nach dem verfügbaren Leitungsdrucke und nach Art ihrer Benützung. Die gegenseitige Entfernung kann größer, die Zahl der Hydranten also kleiner sein, wenn das Straßenbegießen mittels besonderer Gießwagen erfolgt, die an dem Hydranten gefüllt werden, und wenn diese nicht zum direkten Feuerlöschen bestimmt sind, sondern nur den Zweck haben, Wasser für die Feuerspritzen zu liefern. Es sind jedoch nur wenige Verteilungsnetze da, bei welchen eine größere Entfernung als 100 Meter oder eine kleinere als 50 Meter im Gebrauche ist.

Unter den deutschen Städten, welche Hydranten in kleinerer gegenseitiger Entfernung als 50 Meter angeordnet haben, nennen wir die württembergischen: Stuttgart (45 Meter), Cannstatt (45 Meter), Eßlingen, Reutlingen, Tübingen etc. Der Grund für diese Disposition liegt in dem Umstande, daß hier die Hydranten in Einsteigeschachten untergebracht sind, von welchen aus die Hauszuführungen abgehen (vgl. § 52). In größeren Entfernungen als 100 Meter liegen die Hydranten in Charlottenburg (120 Meter), Oberhausen (400 Meter), Hamm (120 Meter), Lüneburg (250 Meter), Cleve (150 Meter), Quedlinburg (142 Meter), Danzig (125, bezw. 140 Meter).

Die Details aller dieser Einrichtungen kommen in Abschn. V zur Besprechung.

Zum Schlüsse möchten wir noch unter Bezugnahme auf das S. 541 und 784 Gesagte erwähnen, daß bei großen Städten die Anordnung der Verteilungsleitungen nach Zonen (vgl. § 50) empfehlenswert wird, weil in diesem Falle die Lichtweiten der Röhren definitiv — ohne Rücksicht auf spätere Erweiterungen des Netzes — festgesetzt werden können, was den großen Vorzug hat, daß man nicht mit unbestimm-

baren Faktoren rechnen muß, als welche wir die in § 44, S. 585 ff. besprochenen Annahmen hinsichtlich der wahrscheinlichen Zunahme des Wasserverbrauches bezeichnen müssen. Auch werden in diesem Falle die Lichtweiten nicht zu groß, was in Rücksicht auf die S. 621 und 783 erwähnten Nachteile weiter Röhren als ein Vorzug angesehen werden kann. Es ist immer eine mißliche 'Sache, wenn man im voraus so disponiert hat, daß erst nach Umlauf einer längeren Zeit auf zunächst weniger frequenten Straßen das Rohrnetz einheitlich ergänzende Hauptleitungen durchgeführt werden sollen. Entstehen neue Bauten an diesen Wegen, so wird man gezwungen sein, diesen alsbald Wasser zu geben und — wenn man nicht viel Kapital nutzlos anlegen will — Provisorien anordnen, deren Beseitigung nachher der Erstellung des Defmitivums Schwierigkeiten bereitet. Entwickeln sich die Besiedelungsverhältnisse anders, als man gedacht hat, so werden Abänderungen des vorgesehenen Systems nötig; meistens kann dasjenige, was bei der ersten Anlage vielleicht praktisch erscheint, später nicht mehr als korrekte Lösung betrachtet werden u. s. f.

Im übrigen sind die Undichtigkeiten der Röhrenleitungen in Städten, in welchen der Boden durch Anlage von Kanälen, elektrischen Leitungen etc. fortwährend gelockert wird, an sich ein unvermeidliches Uebel, dem — soweit es möglich ist — durch äußerste Sorgfalt beim Verlegen der Leitungen begegnet werden sollte, worauf wir vorerst noch besonders hinweisen wollen und später eingehend zurückkommen werden.

Litteratur: 786, 802, 808, 816, 830, 831, 833.

¹

Vgl. auch das S. 797 über diesen Punkt Gesagte.

²

Wollte man in, Rechnung' außer den an das Ende des Röhrenstranges zu transportierenden Wassermengen v ,    <72 etc. noch eine Wassermenge M, pro Längenmeter gleichmäßig

³

Reduziert man in / und III die disponible Druckhöhe von 87,15 auf 72 Meter, so entstehen in analoger Weise die Gleichungen:

§ 52. Zweigleitungen von Rohrnetzen.

Allgemeines. Die Zweigleitungen von Rohrnetzen erfolgen in der Regel nach den öffentlichen und Privatgebäuden, nach den Hydranten und den öffentlichen Brunnen; ausnahmsweise dienen sie auch besonderen Bewässerungsanlagen, Fabrik-* zwecken, Bahnhöfen u. s. w. In jedem Falle ist bekannt oder muß angenommen werden, welche Wassermenge durch die Zweigleitungen abtließt, um deren Dimensionen oder die Druckhöhe, welche bei bekannten Lichtweiten zur Spendung des Ausflusses nötig ist, ermitteln zu können. Unter Umständen ist das Ergebnis einer diesbezüglichen Rechnung verschieden: es kann eventuell eine größere Druckhöhe für die verlangte Hydrantenspeisung erforderlich werden, als für die Versorgung der höchsten Ausläufe in den Häusern oder für die Speisung öffentlicher Brunnen, bezw. besonderer gewerblicher Anlagen und umgekehrt. Hierüber hat man sich in erster Linie klar zu werden.

Die Rechnungen müssen von dem kleinsten Durchmesser des Verteilungsrohres im Rohrnetze ausgehen, der gewöhnlich in Rücksicht auf Hydrantenspeisung (vgl. S. 788) in Städten auf mindestens 100 Millimeter festgesetzt wird.

Druckhöhe. Soll der von einem Hydranten gelieferte Strahl direkt zum Feuerlöschen benutzt werden und dementsprechend z. B. auf ca. 20 Meter Höhe steigen, so wird nach Abschn. I, § 19, Gleichung 1), S. 121 bei der üblichen Auslaufweite des Strahlrohres von 20 Millimeter die erforderliche Druckhöhe H vor dem Auslaufquerschnitte aus:

II

1 + 0,0090 II

bestimmt und man erhält H = 24,4 Meter. Dieser Druckhöhe und dem Auslaufquerschnitte von 20 Millimeter Kreisdurchmesser entspricht die Auslaufmenge:

20 -

Q = 0,95 . 3,1416.0,01² |/2.9,81 . 24,4 = 0,0066 Kubikmeter.

Berücksichtigt man, daß von dem Hauptrohre her das Wasser dem Strahlrohre schon mit einer gewissen — allerdings nicht großen — Geschwindigkeit zufließt, so wird man die Ausflußmenge auf 7 Sekundenliter aufrunden dürfen. In diesem Falle ist die Geschwindigkeit im Straßenrohr von 100 Millimeter etwa 1 Meter pro Sekunde, soferne der Zufluß nur von einer Seite, 0,5 Meter pro Sekunde, wenn der Zufluß von zwei Seiten her ermöglicht wird.

Liegen eine größere Zahl von Hydranten an einem von zwei Seiten gespeisten Rohre, z. B. drei, wie in nebenstehender Figur, so bestehen die Gleichungen:

% + U = 3.0,007 = 0,021;

rr tt __ WZ₀ .

Hq — Hy — --JJ7-,

⁼ ;

qQ — 0,007 -j- wiy;

qy — 0,007 -j- ms;

H₃ — 25

Hy — 25

Hy - Hg

_ X my ² ly

Dr>

Dh

Nachdem acht Unbekannte vorhanden sind {qQ, qy, niy, m₃, Hq, Hy, i/3, Hy), muß entweder eine Annahme für das Verhältnis von Hq : Hy erfolgen oder eine der beiden Größen zum vornherein (und

H. H₄

"T........T~—T    I

H. H.

R=2S

□cf-

K)

Ot

— m.

m,—

CU-

— "i.

—*-ms

Fig. 456.

Fig. 457.

f> als 25 Meter) festgesetzt werden. Hieraus ergiebt sich sodann die in Rücksicht auf Hydrantenspeisung erforderliche minimale Druckhöhe gleich dem größeren der beiden Werte Hq, Hy.

Wird der Hydrantenstrang nur von einer Seite her gespeist, so ist:

my = 0,007 . 2 = 0,014;

ni2 = 0,007;

X'»?2²5)

q = 0,007 . 3 = 0,021;

zj tt _    .

welche Gleichungen eine successive Bestimmung von H₂, Hy, Hq zulassen und damit die maximale Druckhöhe Hq für Hyctrantenspeisung im Rohrnetze metrisch fixieren. Selbstverständlich ist in Städten, in welchen die Strahlhöhe von 20 Meter nicht ausreicht, die Berechnung entsprechend der größeren Zahl Stockwerke der Häuser mit einem anderen s nach Gleichung 1), § 19, S. 121 durchzuführen. Wird auf direktes Feuerlöschen mittels der Hydranten verzichtet, so kommt nur die im folgenden zu ermittelnde minimale Druckhöhe für die Hausversorgung oder besondere gewerbliche Zwecke in Betracht*).

Die Leitungen zu den Gebäuden, die sogen. Hauswasserzuführungen, sind je nach dem System der Wasserabgabe zu dimensionieren. Endigt die Zuführung in einem Hausreservoir, das in bestimmter Zeit oder nach Maßgabe der Thätigkeit eines Schwimmerventiles gefüllt wird, so erfolgt die Bestimmung der Lichtweite wie bei den Hauptverteilungsleitungen. Wenn, wie gewöhnlich, die Zuleitung ohne Zwischenreservoir direkt zu den Ausläufen führt, so wird sie fast allerwärts in konventionellen Dimensionen erbaut, nämlich in Lichtweiten von mindestens 20 Millimeter und höchstens 50 Millimeter. Man nimmt die Rohrweiten entsprechend den Zapfstellen und es ist üblich:

H₂ — 25 =

I)b

Rohrleitungen von 20 Millimeter Weite bei etwa 10 Zapfstellen

* 10-20    „

„ 20—40 , 40-60 . 60-80    „

„ 25 , 30 „ 40 „ 50

*) Vielfach findet man, vorzugsweise in englischen und amerikanischen Städten, besondere Wasserleitungen unter sehr hohem Drück (50 Atmosphären und mehr) für industrielle Zwecke eingerichtet. In solchen Fällen werden die am gewöhnlichen Rohrnetze liegenden Hydranten mit der Hochdruckleitung durch enge Röhren verbunden, welche in einem im Hydrantenrohr angebrachten Strahlapparat endigen und in der früher besprochenen Weise (S. 651) die Leistung der Hydranten erhöhen. Wir werden in Abschn. V darauf zurückkommen.

anzuwenden. Die Druckverluste in diesen Leitungen sind natürlich sehr verschieden, je nachdem eine oder mehrere Zapfstellen gleichzeitig im Gebrauche sind; sie sind aber meistens sehr bedeutend, da innerhalb der Gebäude für die Steigleitungen vielfach noch engere Röhren (13 Millimeter) angewendet werden, wenn es sich um wenige Zapfhahnen handelt.

Wir sind der Ansicht, daß man mit keiner Zuleitung unter die Lichtweite von 25 Millimeter gehen sollte. Nimmt man an, daß an einem Zapfhahn etwa 0,30 Sekundenliter entnommen werden und mindestens zwei bis drei Zapf hahnen gleichzeitig offen sein können, so fließen 0,9 Sekundenliter durch das Zuleitungsrohr, und es würde bei 25 Millimeter Weite schon eine Geschwindigkeit von nahezu 2 Meter pro Sekunde entstehen. Gleichzeitig wäre der Druckverlust pro Meter Länge bei diesem Durchflußquantum mit '/. = 0,0112 (vgl. Abschn. I, S. 103) etwa 0,9 Meter. Man ersieht also leicht, daß dadurch bei langen Leitungen die disponible Druckhöhe unter die hochgelegenen Ausläufe herabsinken wird, wodurch ein Ansaugen von Luft erfolgt, auf welches wir zurückkommen werden, oder daß die gedachte Entnahme einfach unmöglich wird, d. h. daß erheblich weniger, als die angenommene Wassermenge, an den Zapfstellen ausfließt.

Hätte man statt eines Zuflußrohres von 25 Millimeter ein solches von 40 Millimeter gehabt, so würde unter sonst gleichen Umständen der Druckverlust nicht mehr als 0,09 Meter pro Längeneinheit betragen haben; es wäre also bei 100 Meter Länge der gesamte Druckverlust von drei offenen Hahnen (von besonderen Verlusten abgesehen) ca. 9 Meter gewesen.

Nach unseren Erfahrungen ist es angezeigt, bei einer Pressung im Rohrnetze von 3 bis 4 Atmosphären oder weniger schon bei den mittleren Wohnhäusern mit 10 bis 20 Zapfhahnen eine Lichtweite der Zuleitung von 30 Millimeter, bei Wohnhäusern mit 20 bis 40 Hahnen eine solche von 40 Millimeter und bei 40 bis 60 Hahnen eine 50 Millimeter weite Zuleitung zu verwenden; nur bei sehr hohen Pressungen (6 bis 10 Atmosphären) werden die früher angegebenen Weiten ausreichen, d. h. die Benutzung der Wasserversorgung auch in den oberen Stockwerken der Häuser ohne häufige Störungen ermöglichen.

Im übrigen kann man die Druckverluste, welche entstehen, annähernd berechnen, d. h. entweder bei gegebener disponibler Druckhöhe im Rohrnetze und bestimmter Ausflußmenge an bestimmtem Orte die nötige Leitungsweite oder umgekehrt bei bekannter Leitungsweite etc. die für den Ausfluß erforderliche disponible Druckhöhe festsetzen. Nachdem aber eine gewisse Willkür-lichkeit herrscht in der Annahme des Ausflußquantums (bezw. der Anzahl offener Hahnen) und nachdem es unpraktisch wäre, die Hausleitungen so zu dimensionieren, daß alle Hahnen in allen Stockwerken gleichzeitig Wasser liefern können, so pflegt man in der Regel vorauszusetzen, es genüge eine disponible Druckhöhe der Straßenleitung für die Hausversorgung > wenn sie noch 4 bis 10 Meter über den höchsten Auslauf im Hause emporreiche (vgl. Fig. 458). Die zusätzliche Zahl ist um so höher zu greifen, je größer die Anzahl der Stockwerke eines Hauses ist. In deutschen Städten, in welchen in der Regel nur etwa vier Stockwerke vorhanden sind, dürfte sie zwischen 4 und 5 schwanken und das Maximum von 10 in den amerikanischen Wohnungstürmen erreichen, die so bestimmte Druckhöhe am Tage des Maximalverbrauches beim größten Stundenkonsum im Rohrnetze vorhanden sein. Zu allen übrigen Zeiten ist sie dann größer. Hiernach wird meistens der sogen, bürge rlicheVersorgungs-druck in einem Rohrnetze, d. h. die minim al e D ruckh ö h e, ermittelt, welche wir S. 611 besprochen haben.

Kommt außer der minimal erforderlichen Druckhöhe für Hydrantenspeisung und dem bürgerlichen Versorgungsdruck noch eine weitere Druckhöhe in Frage, wie sie etwa für besondere gewerbliche etc. Zwecke bedingt wird, so ist diese gemäß den hierfür mehrfach angegebenen Rechnungsmethoden diesen drei Druckhöhen die größte für die Ausführung wählen müssen u. s. w. In der Regel werden jedoch sehr große Druckhöhen (z. B. entsprechend 50 Atmosphären oder darüber) für industrielle Zwecke nicht auf städtische Rohrnetze übernommen; es ist gebräuchlich, hierfür besondere Leitungen zu erstellen.

Natürlich muß

T~T

4-10

L_

Fig. 458.

zu

ermitteln; man wird sodann unter

Wir sind deshalb

Die Zweigleitungen sind insoferne der wichtigste Teil einer Wasserversorgung, als für die an diesen sich vollziehenden Entnahmen die ganze Anlage errichtet wurde. Ihre Ausführung erfordert die größte Sorgfalt, und auf die Dauerhaftigkeit des dazu verwendeten Materiales ist ganz besonders zu achten, der Meinung, daß man — wenn nicht ganz eigenartige Umstände, z. B. Moorboden, Salzgehalt im Boden etc., dagegen sprechen — unbedingt nur guß-

eiserne Röhren als Hauszuleitungsröhren verwenden sollte. Dieselben werden in Lichtweiten von 25 Millimeter aufwärts in allen größeren Gießereien

T'T~\

y'i'.

hergestellt. Röhren aus Schmiedeisen, Blei, Zinnröhren mit Bleimantel etc. sind weniger zu empfehlen, worauf wir in Abschn. Y eingehend zurückkommen werden. Die gußeisernen Zuleitungen werden mittels eines besonderen Fa9on-stückes (/i-Stück) von dem Röhrennetze abgezweigt, und zwar entweder seitlich, wobei die Achse des Abzweigs nahezu !    horizontal liegt, oder, was wir für besser

Fig. 459.

Fig. 460.

halten und zum Zwecke der Entlüftung des Rohrnetzes bei allen Wasserversorgungen anwenden, vertikal, wie in Fig. 459 dargestellt. Allerdings ist es in diesem Falle meistens nötig, beim Verlegen des Rohrnetzes den Abgang mit Blindllantschdeckel zu schließen, weil äußerst selten Hauptleitung und Hauszuführung gleichzeitig gebaut werden können. Man muß deshalb nicht nur zum vornherein die Abzweigung an jene Stelle legen, von welcher aus die Hauszuführung (Privatleitung) am zweckmäßigsten abgenommen wird, sondern es ist auch erforderlich, sie genau einz um essen, damit man sie später leicht wieder findet. Gewöhnlich benützt man hierfür das Verfahren, die Hausfront B C als Grundlinie eines Dreieckes zu betrachten und die zwei Seiten b und c zu bestimmen; will man dann den Abzweig F später finden, so ist eine Schnur oder ein Bandmaß von der Länge b -j- c in B und C festzustellen und so auszuspannen, daß eine der Längen (b oder c) von dem Knie A aus gemessen wieder erscheint.

Erfolgt die Zuleitung in schmiedeisernen Röhren, Bleiröhren, Mantelrohren etc., so wird in der Regel die Zweigröhre mittels Rohrschelle an das Straßenrohr angedichtet, wie wir dies in den Fig. 461 und 462 dargestellt haben. Diese Anordnung erfordert das Anbohren des Hauptrohres, stellt also unter allen Umständen eine VerSchwächung des letzteren dar, und kostet keineswegs weniger, als der Abgang mit besonderem Fat^onstück; sie ist aber für die Installateure und das Baupersonal insoferne bequemer, als man beim Verlegen des Rohrnetzes noch keine Rücksichten auf die später erfolgenden Anschlüsse zu nehmen hat, bezw. die letzteren meist an beliebiger Stelle (mit Ausnahme der Fälle, in welchen die gewählte Stelle mit einer Muffe etc. im Hauptrohr zusammenfallen sollte) abnehmen kann. Zweigröhren, welche weiter sind als 30 Millimeter, pflegt man indessen nie auf die ebengedachte Weise abzunehmen, weil das Hauptrohr schon bei dieser Lichtweite durch die Anbohrung in unzulässiger Weise ver-schwächt wird.

Nachdem Einrichtungen bestehen, mittels welcher die Anbohrung unter Druck erfolgen kann (vgl. Abschn. V), während man bei Anschlüssen an M-Stücke nur bei entleertem Rohrstrange zu operieren vermag, wird dies als weiterer Vorzug der ersteren Disposition geltend gemacht. Indessen ist auch dies nur ein Vorzug der Bequemlichkeit, auf welchen Rücksicht zu nehmen nach Ansicht des Verfassers erst dann ein Grund vorliegt, wenn gleicher oder geringerer Aufwand und gleiche Solidität damit Hand in Hand gehen.

Hinter der Abzweigung wird in der Regel ein Absperrschieber (Ventil) angeordnet, und zwar entweder unmittelbar in Nähe des Hauptrohres (auf der

Straße, Fig. 461)¹) oder in einiger Entfernung von der Achse des Hauptrohres (auf dem Trottoir, Fig. 462); es bestehen indessen auch Wasserversorgungen, bei welchen die Absperrung erst im Grundstücke des Abnehmers erfolgt. Im ersteren Falle ist der Abschluß doppelt, denn im Grundstücke selbst muß unter allen Umständen ein zweiter, dem Besitzer der Ableitung zugänglicher errichtet werden.

Für die doppelte Absperrung wird geltend gemacht, daß es wünschenswert sei, eventuell den Zufluß zu schließen, ohne fremdes Grundeigentum betreten zu müssen

Up

?vn v..w. uw; i- uW

' -■■'■ ‘“ Av‘ v>

• VüV ,/-y..

l^wmw-

wx

Vr-

vt

UV

W •"•. ¹.    ’¹'

'/ ö.v

•y.y

.£

kmm

V'v'v'i

:<ü

mW

3»S"Sr£;><i»

Vv

;.;y

y)

pW

>.•

•u>/.

£G.;4'

Fig. 461.

Fig. 462.

(wir unterstellen städtische Wasserversorgung, bei welcher die Straße Eigentum des Wasserwerks ist oder dem etwaigen Konzessionär mit Benützungsbefugnis überlassen wird). Dies wird insbesondere dann zutreffen, wenn Beobachtungen mit dem Deacon-schen Distriktswassermesser (Abschn. V) zur Feststellung von Wasserverlusten etc. angezeigt erscheinen. Im übrigen und angesichts des Umstandes , daß in der Regel dem Betreten des Grundeigentums keine Schwierigkeiten entgegenstehen, wird der äußere Abschluß (das städtische Ventil) auch da und dort weggelassen, besonders bei kleineren Anlagen, was einer nicht unbedeutenden Ersparnis gleichkommt.

Hydrantenzuleitungen ist gewöhnlich ein solcher Absperrschieber nicht angeordnet.

PSD

fliig

Bei

M HHi

In Württemberg findet man bei den meisten städtischen Wasserversorgungen die Einrichtung, daß die Hydranten in Schachte gelegt und von diesen Schachten aus die Privatleitungen mittels schmiedeiserner galvanisierter Röhren abgenommen werden, wie wir dies in Fig. 463 dargestellt haben. In diesen Schachten befinden sich sodann auch die Abschlußventile und sind so leicht zugänglich. Diese Disposition erfordert aber längere Hauszuführungen, als die seither besprochenen; soll sie wirklich praktisch sein, so müssen überdies die Schachte weit gemacht werden und dürfen nicht im Grundwasser liegen, was die Kosten ganz bedeutend erhöht.

<•>

<•>

Fig. 463.

Die Abschlüsse in den Grundstücken sind entweder im Keller oder, wenn die Zuleitung durch Gärten, Höfe, Einfahrten etc. einzieht, in besonderen leicht zugänglichen Einsteigeschachten angeordnet. Gewöhnlich wird der Abschlußhahn und der Entleerungshahn vereinigt. Wo dies geschieht und die Abgabe des Wassers nach Messern erfolgt, müssen die letzteren vor den Abschluß gelegt werden, da im anderen Falle für den Abnehmer Gelegenheit wäre, durch den Entleerungshahn Wasser ungemessen abzulassen.

Manchmal bringt man in solchen Fällen vor dem Wassermesser noch eine Rückschlagklappe an, wie wir dies in Fig. 461 und 462 angedeutet haben. Diese Klappe dient dem Zweck, rückläufige Bewegungen des Wassers zu hindern, bezw. falsche Verbrauchsanzeigen auszuschließen. Solche rückläufige Bewegungen sind bei stark wechselndem Druck und hoch gelegenen Versorgungsobjekten häufig: ohne die Klappe wird bei den Schwankungen die Wassersäule (vgl. Abschnitt I, § 18) das vordringende Wasser gemessen, das rücklaufende nicht, wodurch thatsächlich nicht vom Abonnenten verbrauchtes Wasser registriert wird. — Durch Widderstöße in den Leitungen entsteht übrigens hinter dem Ventile in der Hausleitung eine die normale oft wesentlich überschreitende Pressung, die jedoch der Natur ihrer Entwicklung nach*) nie größer werden kann, als sie während des Stoßes vor der Rückschlagklappe im Zuleitungsstrange war. Ist also die Hausleitung ebenso widerstandsfähig, wie die Zuleitung, so sind unseres Erachtens Gefahren ausgeschlossen und besondere Vorkehrungen überflüssig.

Alle Zweigleitungen, welche das ganze Jahr über im Betriebe sind, müssen in eine Tiefe gelegt werden, in welcher ein Einfrieren derselben im Winter und eine unzulässige Wassererwärmung im Sommer (vgl. § 48) nicht ein tritt. Das Maß für die Erdüberdeckung, welches im deutschen Klima als dieser Bedingung entsprechend angesehen wird, beträgt ca. 1,5 Meter; man geht jedoch vielfach auch auf 1,2 Meter herunter. Werden die Leitungen im Winter nicht benützt (Gartenleitungen, Springbrunnenleitungen etc.), so ist man in Bezug auf die Ueberdeckung nicht gebunden.

Wie bei den Hauptleitungen ist selbstverständlich auch bei den Hauszuführungen und Privatleitungen notwendiges Erfordernis, daß sie entlüftet und entleert werden können; es sind also an allen tiefsten Punkten Ablaßventile anzubringen und die höchsten Punkte entweder dadurch, daß man von denselben Steigleitungen zu Zapfstellen abzweigt oder ständig Wasser abläßt, zu entlüften.

Hausleitungen. Die Anordnung der Hausleitung ist bei der konstanten Wasserversorgung fast ausnahmslos derart, daß die Entnahme unmittelbar aus den Röhren erfolgt; nur selten und besonders bei der intermittierenden Versorgung liefert das Rohrnetz zunächst Wasser in ein Reservoir, von welchem aus dann die Verteilungsleitungen im Hause abgehen.

Im letzteren Falle wird die Temperatur und Qualität des zur Verteilung gelangenden Wassers von jener des Raumes beeinflußt, in welchem sich das Reservoir befindet. Da dies gewöhnlich der Speicher eines Hauses ist, wird es nötig, den Zutritt von Staub zum Reservoirwasser abzuhalten und durch entsprechende Ventilation im Sommer, eventuell künstliche Wärmezufuhr im Winter unzulässige Erder Fall ist, wenn zwischen Bürgersteigabschluß und Hauptrohr ein Defekt sich einstellt. Wir meinen, daß, sofern nicht wesentlich gespart wird bei Verlegung des Abschlusses in die Straße, die Verlegung desselben auf das Trottoir das Bessere sei, weil er dort vor Beschädigungen mehr geschützt ist, besonders in chaussierten Straßen und in Städten, die noch nicht kanalisiert sind.

*) Die erhöhte Pressung in der Privatleitung hinter der Klappe kann ja nur durch bei Stößen eindringendes Wasser entstehen, das letztere aber nur eindringen, wenn in der Zuleitung vor der Klappe eine noch höhere Pressung vorhanden ist.

wärmung oder Einfrieren des Wassers zu verhindern. Die Verteilung vollzieht sich von oben nach unten.

Bei der unmittelbaren Zuleitung des Wassers zu den Zapfstellen vollzieht sich die Versorgung des Hauses von unten nach oben; es strömt bei jeder Entnahme stets frisches Wasser vom Rohrnetze aus nach, und es ist somit dem Wasserabnehmer Gelegenheit gegeben, im Sommer und Winter Wasser von annähernd gleicher Temperatur und Beschaffenheit zu erlangen, wie sie im Rohrnetze vor der Abzweigung besteht. Dies kann insbesondere durch Errichtung eines ständigen Auslaufes erreicht werden, der so gelegt wird, daß sich in der ganzen Hausleitung (mit Ausnahme der kurzen Strecken von den Steigleitungen nach den geschlossenen Zapfhahnen) ein Kreislauf herstellt. Diese Art Zirkulation wird denn auch in der Regel im heißen Sommer sowohl als im strengen Winter erfahrungsgemäß überall dort, wo man das Wasser ä discretion verabfolgt, hergestellt, meistens jedoch in verbotener Weise, d. h. ohne daß der Konsument den dem stets großen Verbrauche entsprechenden Wasserzins entrichtet. Verkauft das Wasserwerk nach Angabe von Wassermessern, so vollzieht sich die ebengedachte Prozedur sehr selten und an ihre Stelle tritt gleich bei Anlage der Leitung das Bestreben, die Einflüsse von Frost im Winter und Hitze im Sommer thunlichst zu mildern. Hierbei empfehlen wir folgende Grundsätze zur Beachtung.

Jede Hausleitung muß behufs Abstellung in allen Teilen entleert werden können; bei starkem Froste ist diese Entleerung unumgänglich für alle Röhren, die nicht durch geheizte Räume führen. Bei mittleren und großen Häusern werden teilweise Entleerungen durchgeführt, d. h. alle die in kälteren Räumen errichteten Leitungen mit besonderen Absperrhahnen (Durchgangshahnen) und Ablaßventilen versehen. Leitungen, welche in die Stockwerke führen, sollen möglichst senkrecht vom Keller aus gelegt werden; es ist also hinter dem Eintritte der Hauszuführung in den Keller die horizontale Verzweigung nach den einzelnen Steigleitungen dort zu vollziehen. Lassen sich mit einer Steigleitung verschiedene Zapfstellen eines Geschosses leicht verbinden, so ist dies ratsam, weil sich dadurch die Gefahr im Betriebe sowohl als auch der Gesamtaufwand vermindern. Längere, ganz oder nahezu horizontale Leitungen in den verschiedenen Stockwerken der Häuser sind möglichst zu vermeiden und niemals unter den Fußboden, sondern stets der Decke entlang zu legen. Liegen die verschiedenen Steigleitungen in großen Gebäuden weit voneinander entfernt und sind die Kellerräume unter dem Hause nicht in gegenseitiger Verbindung, so wird es sich empfehlen, an mehreren Stellen vom Rohrnetze der Straße mit besonderen Zuführungen abzuzweigen.

Selbstverständlich soll man vorzugsweise jene Räume, welche dem Froste nicht ausgesetzt sind, für das Einlegen der Leitung benützen (Keller, Küchen, Zwischenwände bewohnter Räume etc.). Alle Vorrichtungen für die Absperrung und Entleerung müssen leicht zugänglich sein. Sind Feuerlöscheinrichtungen²) im Hause angeordnet, so haben diese nur dann einen Zweck, wenn sie leicht von jedermann aufgefunden werden können, also nicht in den Ecken versteckt sind.

Die Rohrleitungen müssen so angelegt werden, daß in der Richtung des Wasserstromes Leitungen geringerer Licht weite stets von jenen größerer Lichtweite abgehen und jeder einzelne Strang auf dem kürzesten Wege von der Verteilungsröhre zur Zapfstelle führe. Die Röhren sind mit Rohrhaken zu befestigen und

8B2

durch Ummantelung gegen Beschädigungen zu schützen; beim Durchsetzen von Mauern sollen die Böhren mit Thonrohrumhüllung versehen, nirgends aber in Mauern eingeputzt werden.

In der Regel wird für einen gewöhnlichen Zapfhahn von 10 Millimeter eine Zweigleitung von 13 Millimeter, bei einem Zapfhahn von 13 Millimeter eine solche von 15 bis 20 Millimeter Weite angeordnet, z. B. für Auslaufhahnen in Küchen, an Waschtoiletten, Wandbrunnen etc. Zu Badezimmern, Spülabtritten (Klosetts), Waschküchen, überhaupt zu Orten, an welchen man größere Wassermengen entnehmen will, wählt man Auslaufhahnen von 13 bis 15 Millimeter und Zuleitungen von mindestens 20 Millimeter Weite. In allen Fällen giebt man der Zuleitung einen größeren Durchmesser, als ihn der Zapfhahn besitzt.

Wie bereits S. 827 bemerkt, sollte man die Licbtweiten der Leitungen überhaupt nicht zu sparsam bemessen, jedenfalls aber die eben gegebenen Regeln einhalten, sonst sinkt der Druck in denselben rasch und tief herab Und es entsteht ein Ansaugen von Luft durch die Auslaufhahnen, wie aus nachstehendem, dem Journ. für Gasbel. u. Wasservers. entnommenen Beispiele zu ersehen ist.

In einem fünf Stockwerke hohen Gebäude befanden sich an einer 13 Millimeter weiten

Steigleitung:

in Abständen von 1,6 Meter über dem Hausflur im Parterre 1 Auslauf von 19 Millimeter

„ 13

Die Pressung im unmittelbar benachbarten Rohrnetze entsprach 63 Meter Druckhöhe. Bei einer Entnahme von 31,8 Liter pro Minute am Auslaufe im Parterre saugten die Hahnen vom zweiten Stockwerke aufwärts sämtlich Luft an. Brachte man die ansaugenden Hahnen mittels eines Schlauches in Verbindung mit einem Wassergefäße, so war die Geschwindigkeit u des angesaugten Wassers, bezw. betrug bei der erwähnten Entnahme die Wassermenge Q:

Weitere Versuche ergaben die in folgender Tabelle zusammengestellten Resultaten:

I. Stock 1

— 0,22 = 0,37 — 0,30

<2=1,8 „

Q = 3,0    „

<2 = 2,4    „

Nummer

der Versuche

Wassermenge j im Parterre pro Minute

: Geschwindigkeit in der Zuleitung pro Sekunde

Druckverlust

in

Metern

Liter

Meter

beobachtet berechnet

Wasser menge in der Steigleitung im V. Stock pro Minute Liter

Geschwindigkeit in der Steigleitung

Meter

Gesamt-

Druckverlust auslaufmenge in der

Steigleitung u. V. Stock pro Minute Liter

im Parterre

Meter

10,56

15,00

19,73

25,00

9,54

1,826

1,883

2,479

8,139

2,042

14

22

37

16,6

6,72

8,70

2,411

21,6

8,46

O i-n CM T-H r-H r—I

13,62

13,38

17,58

12,90

16,68

2,456

2,517

25,8

22,5

10,50

11,10

5,82

2,60

26,0

7,32

2,69

28,9

3,84

2,727

2,848

29,2

8,82

32,2

6,0

0,844

1,318

1,394

0,730

0,919

0,482

1,107

0,753

3,4

8,4

9,2

2,5

4,0

1,10

5,8

2,7

16,26

19,20

19,56

19,44

20,70

21,42

21,72

22,68

Nur zu häufig findet man in der Praxis ähnlich unrichtig und mit zu kleinen Lichtweiten angeordnete Hausleitungen, woran in der Regel nicht Mangel an Sachkenntnis, sondern die Vergebung an den Niederstbietenden — das Hindrängen auf Materialersparnis — die Veranlassung bildet. Die Folgen sind oft sehr mißlich. So wird z. B. bei direkter Verbindung des Klosetts mit der Leitung, wenn der Hahn nicht dicht schließt, bei eintretendem Saugen Flüssigkeit aus der Klosettschüssel und dann Luft aus dem Klosett in die Leitung gelangen etc.

Erfolgt die Zuleitung des Wassers von mehreren Abzweigstellen aus, so ist die Einrichtung zu treffen, daß bei Ausschaltung der einen oder der anderen von den noch in Thätigkeit befindlichen Zuleitungen die Versorgung übernommen werden kann. Zu diesem Zwecke sind genügend weite Verbindungsleitungen herzustellen, welche durch Oeffnen eines Zwischenventils eine Versorgung an die anderen anzuhängen gestatten. Derartige Zwischenventile (Durchgangshahnen) empfehlen sich überhaupt sowohl in den Steigleitungen als auch in den Verbindungsleitungen, um bei vorkommenden Reparaturen nicht immer die ganze Hausversorgung unterbrechen zu müssen.

Ueber die Einzelanordnungen von Ausläufen aller Art, überhaupt über Hauseinrichtungen unter Verwendung der Wasserversorgung werden wir in Abschn. V Näheres besprechen.

Hydrantenzuleitungen. Verbindungen von Hydrantenzuleitungen und Hauszuführungen sollte man auf Ausnahmsfälle beschränken, schon aus dem Grunde, weil normal die Wassergeschwindigkeit in den an sich weiten Hydrantenzuleitungsröhren zu klein ist, um einen raschen Ersatz mit Wasser aus der Hauptleitung erfolgen zu lassen, wodurch das Wasser an den Zapfstellen in seiner Qualität verliert. Bei vielen Wasserversorgungen erfolgt auch für den Verbrauch an Wasser durch Feuerlöschleitungen keine besondere Wasserzinsberechnung, wenn die letzteren abgesondert und plombiert sind, was ein weiterer Grund ist, sie nicht mit den Hauszuführungen zu vereinigen. Handelt es sich um Straßenhydranten, so werden vielfach überhaupt keine Leitungen erforderlich: der Hydrant wird, wie wir in Abschn. V sehen werden, häufig ohne weiteres auf die senkrecht abgehende Rohr-flantsche oder auf den Spuntkasten, bezw. Teilkastendeckel angeschraubt. Steht der Hydrant auf dem Trottoir, so wird die kurze, in der Regel 65 oder 80 Millimeter weite Zuleitung vom Hauptrohre seitlich abgezweigt. Handelt es sich um mehrere Hydranten in Grundstücken oder Gebäuden, so sind die Zuleitungsweiten nach der auf S. 825 gezeigten Berechnungsweise abzustufen, bezw. thunlichst so zu wählen, daß bei der Inbetriebsetzung eines oder mehrerer Hydranten die Geschwindigkeit im Rohre 1 Meter pro Sekunde nicht wesentlich übersteigt.

Weiteres, insbesondere die Stellung der Hydranten (ob in der Straße oder auf dem Bürgersteig), die mit ihrer Konstruktion und der Wahl: ob Ueberflur-oder Unterflursystem etc., wesentlich zusammenhängt, besprechen wir in Abschn. V.

Zuleitungen ZU Springbrunnen. Bei Zuleitungen zu Springbrunnen ist sehr zu beachten, daß jeder einzelne Wasserstrahl seine besondere Zweigröhre und Regelung haben muß, und daß es zweckmäßig ist, wenn sich diese Zweigröhren von einer Hauptzuleitung aus abteilen, den Querschnitt der letzteren gleich der Summe aller Einzelquerschnitte zu machen. Im übrigen pflegt man auch hier die Dimensionen so zu bemessen, daß die Geschwindigkeit im Zuflußrohre nicht größer als 1 Meter pro Sekunde wird. In Abschn. V werden wir an einigen Beispielen die Anordnungen vorführen.

Zuleitungen zu Theatern, Bahnhofanlagen, Badeanstalten, öffentlichen und Privatgärten, zu Wassermotoren etc. etc. haben in der Regel eine vorher genau

festgesetzte Wassermenge zu transportieren und das Wasser in bestimmter Höhe auf vorgeschriebenem Wege abzuliefern. Lichtweite, Lage und Verlegungstiefe, bezw. Längenprofil sind also hier ohne weiteres bestimmbar.

Schließlich möchten wir noch erwähnen, daß nach bekannten Erfahrungen bei Umbauten in städtischen Straßen, insbesondere bei den sowohl für die Wasser- wie die Gasleitung so verhängnisvollen Entwässerungsarbeiten die Rohrleitungen mit kleinen Lichtweiten viel mehr gefährdet sind, als die großen Stränge. Anderseits lassen sich gegenüber von Anfängern im Wasserleitungsfache mangelhafte Arbeit bei kleinen Rohrsträngen, welche mit Leichtigkeit hohe Pressungen ertragen, eher verbergen, als bei großen. Nachgewiesenermassen [850] können aber durch Undichtigkeiten bei Druckrohrsträngen Schmutzstoffe in die Röhren gelangen bezw. vom Wasser nachgesaugt werden, also hygienische Nachteile entstehen. Es ist deshalb für den leitenden Ingenieur dringende Pflicht, mit un nach sichtlicher Strenge und durch Vorschrift hoher Probepressungen und bündige Garantiebestimmungen eine gute Arbeitsqualität bei den Zweigleitungen anzustreben; die Erfüllung dieser Pflicht ist um so schwieriger, weil bei Herstellung dieser Teile der Gesamtanlage das Drängen nach endlichem Abschlüsse des Baues seitens der Auftraggeber und des durch die endlosen und lange offenstehenden Aufgrabungen ermüdeten Publikums zu beginnen pflegt und weil als Uebernehmer in der Regel ortsansässige, im Rohrlegen größtenteils als Anfänger zu betrachtende Handwerker auftreten, die niederstbietend sind und auch aus verschiedenen sonstigen Gründen nicht zurückgewiesen werden können.

Litteratur: Allgemeines sub 787, 802, 803, Hydranten und Druckhöhe betreffend sub 751, 763, 764, 796, 797, 801, 825, 826, 827, 828, 829.

--^>00<5><4<^>fo<gx>00o---

Vor Ingebrauchnahme des Buches bittet man nachstehende Druckfehler zu berichtigen:

Seite 19, Zeile 10 von oben, Gleichung 4) statt p = p§ e — . . . zu lesen: p — p₀ e

statt Px und Pz zu lesen: P

11

40,

11

11

11

X,

Pz

„    40

11

11

statt

Pz

zu lesen: Pz

11

40,

11

14

11

11

„    40,

11

15

11

11

>?

40,

19

„    41,

13

ii

11

h₀ — z

statt Gleichung 14) statt Jiq — 7/j zu lesen : h₀ -f⁻ h\. statt Gleichung 11) statt darstellen zu lesen: liefern.

zu

zu

lesen: Gleichung 16).

lesen: Gleichung 13).

75

42,

11

21

11

42,

11

11

43,

11

Schluss, statt ci . dz zu lesen: c .dz.

„ unten, im Nenner von z^ statt 27iq³ -f- 47ri³ zu lesen: 27*^ -f- 47j₀³-„ oben, statt h = 0, lio = 0-

„ unten, statt Horizontalpressung zu lesen: Pressung.

„ unten, statt dx . xij zu lesen: dx . dy.

zu lesen: 222₂P*

11

11

„    45,

„    46

„    55, unterste Zeile, statt 2 P²f

„    56, Zeile 8 von unten, statt j/"R^² — x² zu lesen: \/~Rj² —x².

„ 56, Zeile 3 von unten, statt 6m zu lesen: 2m.

11

11

0,5

zu lesen : sin cp

„    60,    Zeile    12    von oben,    statt sin cp =

„    63,    Zeile    6 von unten,    Gleichung 3),    statt    b —    J/^. . .

„    63,    unterste    Zeile, Gleichung 4), statt    b =    J/.    .    .

„    128,    Zeile    21    von oben,    statt OF zu lesen: GF.

— 0,5

i,= p—

Berichtigungen,

Nachträglich zu Abschnitt I:

Seite 10G. Zeile 1 von unten, statt 2 Qq .

[t+£I

zu lesen:

n - n ~2 ' ~2'

— zu lesen:

Im Abschnitt 11:

Seite IGO Zeile 13 von unten: [709] ist im Jahrgange 1889, nicht 1888, erschienen.

*-

Vor Ingebrauchnahme des Buches bittet man nachstehende Druckfehler zu berichtigen:

Seite 297, Zeile 15 von oben, statt [442] zu lesen: [442a].

„    299,    „    11    „    unten, statt    [572]    zu    lesen:    [573].

„    300,    „    24    „    oben,    statt    Zundel    &    Mieg    zu    lesen: [604] Zundel & Mieg.

„    301,    „    28    „

„    303 bei [752], statt Leddon zu lesen: Seddon.

„    326, Zeile 28 von oben, statt A und B zu lesen: D und E.

„    352, unterste Zeile, statt [371] zu lesen: [317].

„    399, Zeile 35 von oben, statt ausgearbeitet zu lesen: ausgebreitet.

„    427,    „    15    „

„ statt Jahrg. 787 zu lesen: Jahrg. 1887.

77

„ Wasserstande zu lesen: Sandstande.

fp®

❖

A

%?sz Bki^

!

Wichtiges Werk für Architekten und Ingenieure,

Gas- und Elektrotechniker, Baubehörden.

Der Städtische Tiefbau.

Herausgegeben von Geh. Baurat Prof. Dr. Ecl. Schmitt in Darmstadt.

Von diesem Sammelwerk ist im Unterzeichneten Verlag bisher erschienen:

Band I.

Die städtischen Strassen.

Von

Ewald Genzmer,

Stadtbaurat in Halle a. S.

I.    Heft: Inhalt: Verschiedene Arten von Straßen und allgemeine Lage derselben im Stadtplan. — Allgemeine Anordnung der einzelnen Straßen. Mit einer Einleitung: Der Städtische Tiefbau im allgemeinen. Von Geh. Baurat Prof. Dr. Eduard Schmitt. Mit 105 Illustrationen

im Text und 3 Tafeln.

Preis: 9 Mark.

II.    Heft: Inhalt: Konstruktion und Unterhaltung der Straßen. Mit 151 Illustrationen im

Text und 1 Tafel.

Preis: 9 Mark.

Das III. (Schluß-) Heft dieses Bandes wird enthalten: Reinigung der Straßen. — Anhang.

Band II.

Die Wasserversorgung der Städte.

Von

Dr. Otto Lueger,

Professor in Stuttgart.

I. Abteilung: Inhalt: Theoretische und empirische Vorbegriffe. — Entstehung und Verlauf des flüssigen Wassers auf und unter der Erdoberfläche. — Anlagen zur Wassergewinnung. — Zuleitung und Verteilung des Wassers im Versorgungsgebiete. — Mit 463 Illustrationen im Text. —

Preis: 34 Mark.

Die II. (Schluss-) Abteilung* dieses Bandes wird enthalten: Einzelbestandteile der Wasserleitungen. — Verfassung von Bauprojekten und Kostenvoranschlägen. — Bauausführung und Betrieb von Wasserversorgungen. — Alphabetisch geordnetes Verzeichnis der Citate, Tabellen, Nachträge und Erläuterungen allgemeiner Natur.

Band III.

Die Städtereinigung.

Von

F. W. Büsing,

Professor in Berlin-Friedenau.

I.    Heft: Grundlagen für die technischen Einrichtungen der Städtereinigung. Inhalt: Abriß der geschichtlichen Entwückelung des Städtereinigungswesens und Erfolge desselben. — Spezifische gesundheitliche Bedeutung der Abfallstoffe. — Boden und Bodenverunreinigung. — Verunreinigung und Selbstreinigung offener Gewässer. —- Luft, Luftverunreinigung und Luftbewegung. — Menge und Beschaffenheit der Abwasser. — Trockene Abfallstoffe. — Allgemeines über Reinigung von Abfallstoffen; Desinfektion und Desodorisation. Mit 14 Illustrationen im Text. — Preis: 16 Mark.

II.    (Schluß-) Heft: Technische Einrichtungen der Städtereinigung. Inhalt:

Vorerhebungen. Theoretische Grundlagen. Kanalbaumaterialien. — Profile, Anordnung, Konstruktion und Ausführung der Kanäle. Nebenanlagen. Spüleinrichtungen. Lüftung. — fiausent-wässerung. — Pumpwerke; Aufhaltebecken. — Unterhaltung und Betrieb von Kanalisationswerken. — Kosten. — Abwasser-Reinigung. — Behandlung trockener Abfallstoffe. Mit 563 Illustrationen im Text. —    Preis: 24 Mark.

DER STÄDTISCHE TIEFBAU. —-

Band IY.

Die Versorgung der Städte mit Leuchtgas.

Von

Moritz Niemann

Oberingenieur in Dessau.

Preis: 4 Mark.

I. Heft: Inhalt: Das Leuchtgas als Mittel zur Versorgung der Städte mit Licht, Kraft und Wärme. — Verschiedene Arten von Leuchtgas. — Darstellung und Verteilung von Steinkohlenleuchtgas. — Leistungsfähigkeit und Wachstum der Gasanstalten. — Schwankungen des Gasverbrauches. — Gasanstalten als Lichtzentralen. — Gasanstalten als Kraftzentralen. — Gasanstalten als Wärmezentralen. -— Gasverlust. Mit 5 Illustrationen im Text. —

Das II. und III. (Schluß-) Heft dieses Bandes wird enthalten: Verteilung des Leuchtgases. —: Eigenschaften des Leuchtgases und der Steinkohlen, sowie auch der Nebenprodukte. — Fabrikation des Leuchtgases. — Rechts- und Eigentumsverhältnisse, Verwaltung und Betrieb.

Band Y.

Die Versorgung der Städte mit Elektricitäf.

Von

Oskar von Miller,

unter Mitwirkung’ von Ingenieur A. Hassold in München.

I. Heft: Inhalt: Einleitung. — Konsumerhebung. — Berechnung der Leitungsnetze. — Stromverteilungssysteme. Mit 90 Illustrationen im Text und 12 Farbendrucktafeln. — Preis: 10 Mark.

Das II. (Schluß-) Heft dieses Bandes wird enthalten: Beschreibung der Teile eines Elektricitätswerkes (Krafterzeugungsstation; elektrische Maschinen, Accumulatoren: Transformatoren; Schaltapparate; unterirdische Leitungen; oberirdische Leitungen; elektrische Zähler; Erläuterungen über Wahl der Grundstücke; Anleitung über geeignete Disposition der Gebäude mit Zeichnungen; Beschreibung ausgeführter Elektricitätswerke). — Aufstellung der Materiallisten. — Herstellung der Kostenanschläge mit Angabe von Durchschnittspreisen. — Berechnung der Betriebskosten. — Aufstellung von Offertbedingungen für Lieferungen. — Konzessionsverträge. — Tarife.

Sämtliche vorstehend angeführte Bände sind, soweit nicht bereits erschienen, in der Bearbeitung begriffen, und es ist ihr Erscheinen in rascher Folge zu erwarten.

„Der Städtische Tiefbau“ ist zu beziehen durch die meisten Buchhandlungen, ivelche auf Verlangen die ersten Hefte der einzelnen Bände auch zur Ansicht senden. Jeder Band bildet ein für sich abgeschlossenes Ganzes und ist einzeln häuf lieh. Wo der Bezug auf Hindernisse stösst, wende man sich direkt an die Verlagsbuchhandlung.

Stuttgart,

im Januar 1901.

Arnold Jßergsträsser Verlagsbuchhandlung

dt. Jtröner.

Druck der Union Deutsche

Verlagsgesellsehaft in Stuttgart.

i

4t

t

vK

♦

t

,w* * •-.

; A

F

J

)'W

W1a

n]

fj

ft]

m

m

"a!

r> \

s>

_>7

p2

u

ij

1

rm

£S>-

B

r

>»

fc-:

&>ft»

»7*>

71

»:>

>> >

lg

1

fe

»ft

>2

»7

>7]

61

ß

ES

p

i

>>

1

■7

au

>

1

*

m

jPn

IrJ

K\

'

I .

7

ftjj

ft

,1

Pj

117

-» ^r :

; i&

f

a

>.

I

i

i

7

[ M

f j

rA

4

.

ft

7

P

I

P>

r.

->

»j

5fä

2

ft

ffj

J

g

1

fj

l]

a£

ft

7

Q

LJ

»

'S

i>.

ft

fe-2-

^7*ö

> J

|>

&

p>>

1

7? 27

w*

i>

j

2

7>7»

ft> >* P

i

7S>7»

|r»

T

»fty

gHfc

l]

g

je,

)J

%

7

►2.

li

ü

ir»

gi

r --

Ü*

Ü

5

32

<

/

V;

1

2

i

P2

2

6 .

k

g)

Ja

t'

i

I

V 7)

\l

m

.

>7

7 ft

6)

B&

D

*V

t

2»

ß.

57

| j

WZ

S2

12,

> A

fei

►>

fei

K)

c

► 2

► :

Sa» y>i

iS?

E

ra

r>2

!

u

j2

m

1

2

m*

n

ra

h]

X

x

Li

,

E

>j

E

p

12

3

£\

S5<

igtfl

n

I

sp&

►V-'

VI

yi

-

E

;

'._5

>

?2

EP_

J

g

J

jj£

I

' '2

2

J'

SP

1

äfPE

pY: '

J5

5» ^

»

j

v fy.

Jb

>

► ~Z

De-

►

II

I

ß

■ß ^

■ 1

■

&

j

> &

■ .i

B,

5

-

J

*

*

v

WYDZIÄtY POLITEGHNICZNE KRAKOW !

m

Bibliotek.i Politechniki Krakowskiej

J.'.

R

fff

i

m

£

fz ¹

j |

L.

111-307000

N

Ji

Druk. U. J. Zam. 356. lO.fOO.

V

*

L1,1

>

6

Sf

#

Pi

I

,

.-•’V- LJ>

m

"Sä-

•

L M

#

L\

'\1

s» •’ir:

r«i

.

^4

V

X

li

'Ti

m

y

l.

Jk

•t

3^

•• • ^

V

f r<

i T/

™ v,

W

%* >

m

Fc

jr

C'

i

i

VÄ

I

Biblioteka Politechniki Krakowskie|

mW«

i

I

L

Ti -

m

100000500445

4#

X •

s*

V'

■

■<»

Ml

Jfe

ST

*4

¹

Man kann ohne weiteres nicht sagen, ob der Verschluß unmittelbar hinter dem Abzweig oder die Veilegung desselben in den Bürgersteig das Bessere sei; letzteres wird in der Regel vorgezogen, weil etwa erforderliche Manipulationen vom Verkehr weniger gestört werden und die Verschlußstellen (Straßenkappendeckel) leichter zu finden sind. Ist die Absperrvorrichtung unmittelbar neben dem Hauptrohr, so besteht der Vorteil, daß man bei Reparaturen der Anschlußleitung die letztere abschließen kann, ohne das Hauptrohr entleeren zu müssen, was nicht

²

Im allgemeinen wii’d der Wert solcher Einrichtungen unseres Erachtens überschätzt. Wenn es in einem Hause brennt, so lassen in der Regel die Bewohner solche Anlagen unbenutzt und suchen vor allem sich und ihre Habe zu retten, abgesehen davon, daß auch dann , wenn einzelne sich die Geistesgegenwart und das Verständnis für die Benutzung bewahrt haben sollten, die letztere infolge von Rauch und Hitze meistens einfach unmöglich wird.

Lueger, Wasserversorgung.